不同水氮模式对冬小麦产量形成和水氮利用效率的影响

作     者：马伯威 

作者单位：河北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李瑞奇

授予年度：2015年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：冬小麦 水氮模式 产量 水、氮利用效率 

摘      要：前人就雨养和井、渠灌麦田的产量形成特征及水、氮利用效率进行了大量研究,但针对水肥一体化喷灌条件下不同水氮模式对冬小麦产量形成和水氮及其利用效率影响的研究还未见报道。本试验于2013-2014年小麦生长季在河北省藁城市超高产麦田进行,以石麦18为供试品种,设置节氮地面灌溉(N 240 kg/hm2,拔节水100 mm+开花水100 mm),限氮喷灌(N 195 kg/hm2,拔节水60 mm+开花水60 mm)和限氮限水喷灌(N 195 kg/hm2,拔节水45 mm+开花水30 mm+灌浆水30mm)三个水氮模式,研究了不同水氮模式下冬小麦产量形成和水氮利用特性的差异,旨在筛选河北省山前平原区超高产麦田高产高效的水氮运筹方式。研究结果如下:1、不同水氮模式下冬小麦的总茎数成单峰曲线变化,起身期达到最高值,之后开始下降。起身期、拔节期和孕穗期田间总茎数均表现为节氮地面灌溉显著高于限氮喷灌和限氮限水喷灌模式,限氮喷灌和限氮限水喷灌模式之间无显著性差异,成熟期总穗数表现为限氮限水喷灌限氮喷灌节氮地面灌溉,但各水氮模式之间差异均未达显著水平;总成穗率和分蘖成穗率表现为限氮限水喷灌限氮喷灌节氮地面灌溉,其中限氮限水喷灌模式和限氮喷灌模式显著高于节氮地面灌溉模式,限氮限水喷灌模式的总穗数和成穗率分别达到838.9万/hm2和37.60%;限氮限水喷灌模式分蘖成穗率较高,是总成穗率提高的主要原因。2、冬小麦的最大叶面积指数(LAI)出现在孕穗期,表现为节氮地面灌溉限氮喷灌限氮限水喷灌,节氮地面灌溉模式显著高于限氮喷灌模式和限氮限水喷灌模式,开花期叶面积指数(LAI)以节氮地面灌溉模式较高;孕穗前和开花后不同水氮模式之间叶面积指数(LAI)均无显著差异;开花前期光合速率节氮地面灌溉模式显示出较高的光合值,花后10天达到最大光合速率,节氮地面灌溉显著高于限氮喷灌和限氮限水喷灌模式,之后光合速率开始下降,开花后期限氮限水喷灌模式光合速率下降缓慢,花后24天和花后31天限氮限水喷灌模式的光合速率显著高于节氮地面灌溉模式;叶绿素相对含量(SPAD)与光合速率有相同的变化趋势;干物质积累量节氮地面灌溉模式始终高于另外两个水氮模式,其中拔节期到开花期干物质积累量节氮地面灌溉模式与另外两个水氮模式达到差异显著性水平,成熟期植株干物质积累量表现为限氮限水喷灌限氮喷灌节氮地面灌溉,不同水氮模式之间差异不显著;开花前营养器官贮存干物质在花后的转运量表现为限氮限水喷灌限氮喷灌节氮地面灌溉,但各模式差异未达显著水平;而花后营养器官贮存的干物质以节氮地面灌溉模式最高,各水氮模式间差异不显著。3、冬小麦植株氮素积累量在拔节期前以节氮地面灌溉模式最高,各水氮模式间差异不显著,拔节以后各生育时期均表现为节氮地面灌溉模式显著高于限氮喷灌模式和限氮限水喷灌模式;而籽粒氮素积累量表现出相反的趋势,以限氮限水喷灌模式最高,且显著高于另外两个水氮模式;籽粒蛋白质含量节氮地面灌溉模式最高,各水氮模式差异不显著;花前氮素转运量和转运率及其对籽粒的贡献率限氮限水喷灌模式和限氮喷灌模式显著高于节氮地面灌溉模式,而节氮地面灌溉模式花后氮素积累量及其对籽粒转的贡献率较高。4、限氮限水喷灌模式穗长较长,不孕小穗数亦最多,可孕小穗数较少,结实小穗数节氮地面灌溉模式较高;穗粒数以节氮地面灌溉模式最高,各水氮模式之间无显著性差异;千粒重表现为限氮限水喷灌节氮地面灌溉限氮喷灌模式,且限氮限水喷灌模式的千粒重显著高于其它两个水氮模式。不同水氮模式籽粒产量均达到9600 kg/hm2以上的超高产水平,籽粒产量在各水氮模式之间表现为限氮限水喷灌限氮喷灌节氮地面灌溉的趋势,但各水氮模式之间差异不显著。5、施氮生产效率、氮素干物质生产效率、氮素收获指数均表现为限氮限水喷灌限氮喷灌节氮地面灌溉模式,且限氮限水喷灌模式和限氮喷灌模式显著高于节氮地面灌溉模式;与节氮地面灌溉模式相比,限氮喷灌模式和限氮限水喷灌模式的小麦全生育期农田耗水量分别减少34.12 mm和61.35 mm,土壤贮水消耗百分率分别提高15.36%和16.14%;水分生产效率和灌溉水生产效率表现为限氮限水喷灌限氮喷灌节氮地面灌溉模式,且限氮限水喷灌和限氮喷灌模式显著高于节氮地面灌溉模式;与节氮地面灌溉模式相比,限氮限水喷灌和限氮喷灌模式的水分生产效率提高0.28 kg/hm2和0.52 kg/hm2,灌溉水生产效率分别提高3.46 kg/m3和4.78 kg/m3。综上所述,河北平原地区超高产冬小麦生产中,当前年型小麦生长季降雨量53.2 mm条件下,施纯氮量195 kg/hm2(底肥与拔节肥5:5)、春季总灌水量105 mm(拔节期45 mm、开花期30 mm、灌浆期30 mm)的水肥一体化喷灌方式是同步实现维持籽