播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响

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目录中文摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I英文摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。Ⅲ1引言⋯⋯⋯⋯．1．1研究意义1．2．国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．31．2．1播期和播量对小麦分蘖成穗规律的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．2．2播期和播量对小麦群体叶层结构的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．2．3播期和播量对小麦茎系统结构与抗倒性和贮运性能作用影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．2．4播期和播量对小麦氮素吸收及利用效率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61．2．5播期和播量对小麦群体产量结构的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81．3研究目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。92材料与方法⋯⋯⋯⋯2．1试验设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．102．1．1供试地基本情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．1．2试验设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．102．1．315N微区设置与施肥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．2测定项目及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l2．2．1田间调查与取样时间及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．2．2群体发展动态级产量构成的测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．2．3植株氮含量的测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．2．4植株15N含量测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．122．2．5小麦根系测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．3计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．4数据处理与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3．1播期和播量对小麦群体动态和产量及产量构成因素的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯143．1．1播期和播量对小麦分蘖成穗规律的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．14 3．1．2播期和播量对小麦干物质积累动态的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．163．1．3播期和播量对小麦叶面积指数动态变化的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．173．1．4播期和播量对小麦产量及产量构成因素的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．183．2播期和播量对小麦株高的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯213．3不同处理对小麦根长密度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．4播期和播量对小麦氮素积累和转运的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯243．4．1播期和播量对小麦氮素吸收积累的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．243．4．2播期和播量对小麦植株氮素运转分配的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．253．5播期和播量对氮肥吸收利用的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯273．5．1播期和播量对小麦吸收利用不同层次氮素的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．273．5．2播期和播量对小麦氮素利用率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．284讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4．1播期和播量对小麦群体动态的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．2播期和播量对小麦产量和产量构成因素的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯344．3播期和播量对小麦氮素积累和转运的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯344．4播期和播量对小麦根系的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．5播期和播量对小麦氮素利用效率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．攻读学位期问发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 山东农业大学硕士学位论文中文摘要在大田条件下，以大穗型品种泰农18和中穗型品种山农15为试验材料，分别设置三个播期(20lO年10月4日(D1)、2010年10月9日(D2)、2010年10月14日(D3))：3个种植密度(泰农18：135(T1)、270(n)、405(T3)万株／公顷，山农15：172．5(S1)、345(S2)、517．5(S3)万株／公顷)。同时将15N标记尿素分别于出苗后和拔节期施于20、60、100锄处，研究播期和播量对小麦群体动态变化、籽粒产量和产量构成因素、氮素积累和转运、不同土壤层次根长密度、15N标记尿素中氮素的吸收及氮素利用效率的影响。主要研究结果如下：1播期和播量对小麦群体动态变化的影响两小麦品种群体的分蘖数均随着生育期的推进呈向上升后下降的趋势，随着播期的延迟而逐渐下降，但分蘖成穗率却显著提高；分蘖数随着密度的增大而增大，分蘖成穗率却显著下降。两小麦品种群体干物质的量均随着生育期的推进呈现“S”型曲线趋势，随着播期的延迟早期干物质量降低，后期随着播期延迟而上升；随着密度的增大而增大，但D1播期内的第二密度在花后逐渐超过了最高密度。两小麦品种叶面积指数均随着生育进程呈现向上升后下降的趋势，随着播期的延迟叶面积指数的变化幅度趋于缓和，并且在早期晚播叶面积指数小于早播，但到了生育后期晚播叶面积指数超越了早播并维持时间较长。随密度的增大而逐渐增大，但是D1播期内的第二密度在花后超越了最高密度。两小麦品种的株高和基部节间长占地上部节间长的比例均随播期的延迟而显著降低，随密度的增大而增大。2播期和播量对小麦籽粒产量和产量构成因素的影响播期和播量对产量构成因素的穗数、穗粒数、千粒重均有显著影响。随着播期的延迟穗数逐渐降低，穗粒数和千粒重逐渐增大；随着密度的增大穗数逐渐增加，穗粒数和千粒重逐渐降低。籽粒含氮量随着播期和密度均表现为降低。播期和播量对产量的影响除了D1播期内第二密度产量最高以外，其他处理随着播期的延迟和密度的增大籽粒产量均增加。播期和播量对于籽粒产量的交互作用达到显著水平。3播期和播量对小麦氮素积累和转运的影响出苗至拔节期，两小麦品种的氮素积累量均随播期的延迟而降低，随密度的增大 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响而增加。拔节至开花氮素的积累泰农18和山农15在D1播期内为第二密度最大；D2、D3播期内泰农18没有差异，而山农15均随密度的增加而增大，但D2播期内S1与S2、S3差异显著，S2、S3差异不显著。泰农18和山农15开花至成熟期内氮素积累量随播期的延迟而升高，随密度的增大而下降。成熟时，氮素积累量随着除D1播期内第二密度最大外，其他随密度的增大而增加，播期的延迟而增加。4播期和播量对小麦根系的影响泰农18和山农15的根系在拔节期时，早播和晚播增大密度后根长密度均增大，除了O-40cm是表层的增加比例为最大密度大，下层均为第二密度大。开花期和灌浆中期无论早播还是晚播根长密度均是随着密度的增大而增加，且增加比例为最大密度最大。早播条件下根长密度的增加比例从拔节期开始依次降低，但播期延迟后，根长密度的增加比例从拔节期开始依次增加。5播期和播量对小麦氮素利用效率的影响泰农18和山农15两品种的15N吸收量均随着种植密度的增加而增大，且以最高种植密度的增加比例最大，氮素吸收的增加比例随着标记深度的增加而显著增加。不同播期间泰农18和山农15两品种的各个层次的15N吸收增加比例均以D3播期最高。除D1播期外，地上部氮素积累量随种随播期的延迟和种植密度的增加而增加，结果氮素吸收效率和氮素利用效率同步提高。综合考虑，通过适当延迟播期和增加种植密度可以实现籽粒产量和氮素利用效率的协同提高。本试验条件下，泰农18和山农15兼顾高产和氮素利用效率的最适宜播期为10月14日，种植密度分别为405和517．5万株／公顷。关键词：冬小麦：播期；播量；根长密度；籽粒产量；氨素利用效率II 山东农业大学硕士学位论文AIbstractIIlordert0mldythee丘．ectSofs吨‰锄dSo沌g眦onpopmationd删csofwhe砖yield觚dyieldc唧nen：tS，ni协)gen∞伽Im：111a五onand协m印删。玛r00tlengmdeIlS毋ofdi任犯ntsoildepm、1N删edureaNabsorlmonandni仃09∞util协ione伍cienCyof谢nterwheaLU『nder丘eldconditio璐，uSeV撕etiesofTa．m()I培18(T18)andSh锄ong15(S15)觞ma：tIerials，setdi伍黝tp1觚tillgde璐ities(135×104(T1)，270×104(眨)and405×104(T3)plaⅡts·ha-1矗)rT18；172．5×104(S1)，345×104(S2)and517．5×104(S3)pla幽·h-1向S15)，1hreeS0、池gdates(OtC．4也p1)，Otc．尹p2)andOtc．14山p3”，and蠲ect15N．1abcuedu观in也e20，60，100cma圭钮峨如djoin缸g．mfollo、池ga∞位mainre∞a砒reSultS：1E丘IeCtSof∞wingda：te趾ds0啦船：tconp叫a缸ond)删csofwhc斌ThenIl】口慨roftilIersoftwo、7I击eat谢eltiesha．vea缸end也atfiI双increasedandthendecreaseddllriI堰也egr0、Ⅳtllp耐od，仕屺n珊慨rof伽ersisd％n暑勰ed谢tll也edelayedsow迦date，but恤眦of伽e血gsi蛐咖nyimpfoved嬲medelayofsowingdate；memlIIiberoftillefSisinc他a∞d硒de璐时in咖ed’6Ue痂呜蹦eh硒dI．0l，pedsi咖6c趾廿y．Tlled巧mattcIrof铆owheatⅥ喇espre湖t“S”shapecun，et陀nd蛐gthegrowtllperiod，d巧ma恤era主eallierStageisd躲ased嬲也eS0啦datcdelaye也thelaIterisrisedwimthesowiIlgdatedelayed；thed巧mattefisincre蕊ed蕊tlledens时incre舔ed，blItt11eseconddeIlsi哆ofD1孕a(1uauyexCeedSmem∞【il删m妇i锣加砌esis．TheleafareailliIexoftwoⅥihealvariedessho、Ⅳsa臼℃ndn斌6政ilMxeasedand也endecre嬲edd面ngⅡ1egrow血p耐od，州恤thesowillgdatedelayed仕屺Variationofleafarea砌exbecomese雒ing，锄dtlleleafa比aindexoflater∞wingdatcislessth趾thee矾ierso啦date．BLItleafarea砌exofl掀s0啦da=teexc∞dseallierso、析ngda．teandmai岫alonger劬eatlategrow山stage．Theleafar铭indexisinCr翩lsed弱也edensi够irlCreaSe也but此seconddellsi够ofDl孕adua：ⅡyeXc∞dsmem觚岫denS时加觚mesis．．Ikplanthei{扯andPerI溯姆of锄瑚des(1+．2)l饥gmoftotal锄IenodelengmoftwoWheatvari甜．esareredlla耐si嘶丘c卸nywitlltlleSowingda：tedelaye也andincre弱ed谢mmeder峪卸increaSed。2E丘-ectSofsow吨da：te锄dsowingmte0n咖yield觚ditsc唧onentsofwheat1kconlponentSofyield：Spil(es，k锄1els，weightper103k咖elsisilmuencedsigni＆antbysowingdateaIldsowing功te．Asthedelayofsowing缸e，Spi：kesdecreaseandkernels，、)l，eightper103k锄elsinc陀aSe；aStlledecre嬲ingofdeI画锣spikesincreaSe，kernels，、)l，eig皿per103k锄elsdecre舔e．Gminni缸ogenconc锄舡a：bondecIe鹤es瑟s眺g妇eandSowinglⅡ 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响rate．Theyieldis砌u明cedbyso谢ngd‘a钯锄ds刚访ngmte，锄dex唧tmeseConddeIlsit)，islligher廿laIltheotllertowatD1，graillyieldincreaSe嬲delayedsowiIlgdate舡ldincreasingso谢ngmteatotllertre曲nentS．TheintemIctionbe细啪s0咖gda_绝，s0嫡ngEateaIld鲥nyieldreaChasi嘶6c疵level。3Thee任．ectofS01wiIlgda主e趾dsowiIlgrateonni仃09enaccumulationand胁spona：tionof、jl疗I鼯tFromeme咖gt0jo幽g，心ogenaccUmllIationofb劬wheatSdecre笛e、Ⅳitllt11edelayofthesowiIlgdate孤dincre觞ewimtheincre舔iIlgofmedensi够J0intiIlgtoan龇sis，蚰加genacc嘲ulationof’INl8andSNl5碳lChesma)【ilnum协seC0nddellS毋duriIlgD1；仕屺reisn0di扫衙enCebet、ⅣeenD2、D3ofTNl8，ontlleoⅡlerh锄也SNl5increases沥曲tlleinc陀笛ingdensi哆；ho、^恻er'Ⅱlefeissiglli丘Cantdi珏．erencek瓜ve胁S1andS2、S3du血gtll6D2，tlledi妇Ferencebe№S2、S3isminor．neaCc岫nd撕onofni仃09eniIlTNl8觚dSNl5鼬舭sistomaturi锣increaSeswn血edelayofs0啦d蜀【te，anddecreaSes、Ⅳ曲theincreaSiI培denSi够AtmatlJri饥tlleacc衄“ationofni仃og既oftlleseconddens时reaChesm∞【iImlminD1，o也ersiIlcre鹤iIlg、)lritll也egrowillgdeIlsi够anddelayoftIleso吡gd2Lte．4低e虢ctofso痂gdate趾dso妇g哦0n啪tl唧deIlS时ofwtleatDu血lgmejoi她，merootlen咖de璐畸of1'N18趾dsNl5inCre觞es诵tIl位incre嬲ir培denS时ofb()ⅡlSowing胁es，exceptO_40cmismeiIlcre嬲ing枷oofm∞【iImlmdens咄位40—80锄and80一120cmallshowsmeSeConddenS迦ismemaXiIn岫．Dll】血g锄tllesisandmidmegrainfilling，noma：tteritiseadyso、)l，ingorlatesowingdate，Ⅱlerootlen粤啦dellsi锣bomincre嬲e、】I，imtheiIlc陀aSiIlgdensi坝pI-opo而0nincfeaSingof也e11igheStdellSi锣tal(estllellighest．UndertheeadysowiIlgda【te，tlleproportioniIlcre嬲iIlgofr00tlen粤啦妇i锣decreaSes丘Dmjoill血gst印bySt印，how销，eraRermedelayofsowing妇e，廿1eproportionincre弱ingofrootleI培ttldeIls埘incfe硒es缸．0mjoin_血g．5Thee疵ctofs伽l，ingdateandso嘶ngrateonni仃09en砸li刎0ne伍cienCyofwheatm15N—la：belledu魄Nabso叫onofTNl8卸dSNl5b劬mreaSe、ⅣimmeinCre硒ingofsowiI培rate，缸dⅡlelligheStproportioniIlcre勰inginthehigheStdensi妙Thepmp硎oniIlcre蠲iIlgoftlle1N—labeUedureaNabsorptioniIlcrc嬲essi班fi咖ny响htlleincreaSeofmarkingde衄．mhigheStpropoItionincreaS吨ofthe15N—l舭lledureaNabSo叫onofallm蛐de_pnlSishi曲esti11D3，n0mat￡盯谢latsowiIlgdate慨’Ⅲ18粕dSNl5areuSing．EXceptDl，tlleAbove—groundNupta】keiIlcre嬲es谢协Ⅱ1edelayofso、)vi】唱da【teand仕IeiIlcre鹤eofsowiIlg均te，也isresllltst11ein饼．eaSinge伍ciencyofbotll越缸|ogen-up吒al【eⅣ 山东农业大学硕士学位论文e伍clencyand11i仃ogen-uSee伍ciency．CompreheIlSiVe也inki】唱，itispossiblet0realizetheimprov锄∞ntofbom咖yieldandIli加gen。llsec伍ciencybypropedydelayⅡlesowingda：ceandin∞潞eS0wingrate．Underthisexp商mc峨也ebestso毗呜妣fo删18andSNl5toget11igk甄eldand11i仃Dgen．usee伍ciencyisoCtober14；meso证ngmteShollldbe405×104(T3)plants·ha。1and517．5x104(S3)pl锄ts·ha-1．K|eywords：winterwheat；sowingdate；sowingrate；motlen咖de璐时；grainyield；nitrogeⅡ-useemcien呵V 山东农业大学硕士学位论文1引言1．1研究意义小麦是我国北方重要的粮食作物，同时也是国家重要的储备粮食，在我国的农业生产中和国民经济生产中占有重要地位。在过去的几十年当中，随着栽培技术的不断提高和小麦新品种的选育，世界小麦产量得到了大幅提高(金善宝等，1996)。但是在全世界范围内，粮食问题仍然是个亟待解决的严峻问题。发展小麦生产，提高小麦单产和品质，对于满足人民的粮食需求，提高人民物质生活水平，保障社会安定，促进国民经济发展，具有十分重要的意义。自20世纪80年代农业生产进入集约化生产以来，氮肥的大量投入已经成为了一个标志(巨晓棠等，2004)。目前，我国农田生态系统中已经残留了大量的氮素，并成持续增长趋势。虽然产量在一定程度上得到了显著提升，但是我国的氮肥利用率却远低于发达国家，并且大量的氮素流失到大气、深层土壤和地下水中，造成严重的环境污染(巨晓棠等2004；巨晓棠2007；Al锄等2010)。提高种植密度，减少氮肥施用量，既可以通过大幅度增加有效穗数来实现高产，又能显著提高氮素利用效率(周江明等，20lO；曹倩等2011)。在资源日益短缺、生产成本渐高及面临环境污染越来越严重的形势下，密植少氮应该是个值得推广的栽培技术。小麦产量不紧受品种、土壤条件、气候等因素影响，播期和播量对其也有密切联系(杨兵等，2000；王东等，2004)播期和密度作为影响小麦产量形成的两个重要因素。适期播种可以充分利用冬前的光热资源，培育壮苗。适宜的种植密度有利于缓解个体与群体的矛盾，构建合理的群体结构，利于粒重、穗粒数和穗数的协调发展(郝有明，2001)。最近十年来，全球气候变暖，暖冬经常出现，仍然按照往年适宜播种期播种，小麦往往容易冬前旺长，遭遇冬季寒流或倒春寒影响，常常大面积遭受冻害进而影响到产量。针对气候的变化，改变传统种植模式，对播期、播量进行相应调整是目前前北方旱地冬小麦实现高产高效安全生产的必要措施(吴东兵等，2006；李艳等，2006；郝有明等，201I)。播量相同的条件下，在一定范围内每穗的小穗数、穗粒数，单株产量随着播期的延迟，差异均达到极显著水平(闫志顺等，2005)，随着播期的推迟小麦产量成下降趋势(王萍等，1999；房春兴等，2009；李如意等，2010)。随着小 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响麦播期的延迟，植株的自动调节能力逐渐减弱，密度增大可以保证较大的群体，使得中后期光能截获较多。随着气候变暖，冬小麦进入越冬期的日期推迟，冬前生长发育速度减缓，冬后提前进入返青期，根据近20年气象及小麦生育期资料分析，近lO年的小麦越冬期与前10年相比明显缩短，减幅在3．14天。小麦越冬期缩短及冬前积温的明显增多，必然会造成小麦冬前旺长，小麦有可能在冬前完成春化阶段从而开始幼穗分化，甚至拔节，此时小麦的抗寒能力减弱，一旦遇到强冷空气，小麦生长点容易被冻死，造成小麦大幅减产(陈英慧，2005)。播期过晚，由于冬前积温较低，冬前出叶、分蘖少，群体不足，而且小麦前期生长速度慢，单株平均分蘖较少，后期生长发育速度过快，穗小粒少，影响产量。播种过晚还增加冬小麦灌浆后期遭遇高温和干热风的风险，缩短冬小麦的生长时间。生育期后延，高温逼熟导致小麦灌浆期缩短，造成小麦千粒重和容重降低。因此，选择一个适宜的播期，对小麦的生产具有重要意义。小麦生产的种植密度，一直以来都是一个备受争议的问题。1959年下半年，中国农科院作物所，江苏分院以及马建猷等发表文章明确提出过度密植与光照不足和光合、呼吸失去平衡的矛盾以及与单株健壮生长的关系，提出了“正确安排个体与群体的关系”的概念。后来的学者又提出了包括作物群体的概念、群体与个体的辩证关系，群体发展的自动调节作用、群体结构与产量的关系、合理群体结构的标准，合理密植的原则。抛弃了过去的过度密植，在山东掀起了“小麦精播高产栽培”，这是群体生理理论在小麦高产栽培途径上的具体运用和发展。传统栽培方式的主要矛盾在于群体过大，削弱了个体的健壮生长，而其主要原因不在于水、肥不足，而在于群体内光照不足，这已经成为了限制产量进一步提高的主要矛盾。这一栽培方式采取了适当控制群体，充分发展个体，控制无效分蘖和株型以改善田问透光状况，改善个体碳代谢状况，解决壮秆、大穗的物质基础—碳水化合物的制造和供应问题，从而解决了穗形变小和倒伏这两大矛盾，使小麦的产量有一个新的突破。如今想要再继续增加小麦的产量，只能抛弃个体，再转到群体上来，通过增密和适时晚播来提高小麦对土壤中的氮肥的利用效率，从而达到高产高效。过去对于小麦高产的研究，主要集中于环境因子(包括光照、水分及养分供应、温度、病虫害等)效应和单纯种植密度的研究(岫等，1993；OakS等，1997；杨文钰等，2005)，以及对冬小麦群体结构特征和功能特征中某一具体的特征进行研究2 山东农业大学硕士学位论文(calder硒等，1998；Gebb吨等，1999；Yang等，2000；姜春明等2007：朱艳等，2008；李文阳等，2008)。因此，在小麦生产中，寻求适宜的播量和播期，对于稳定并提高小麦产量，协同提高资源利用效率具有重要的理论和实践意义。本试验采用典型的多穗型和大穗型冬小麦品种为研究对象，塑造不同的群体结构，研究不同品种分蘖成穗特性籽粒产量形成和氮肥利用效率的影响，系统探讨不同播期和播量对小麦的群体产量结构、氮肥利用效率、群体结构的影响，寻求适宜的播期和播量，调控合理的群体结构，提高氮肥利用效率，增加籽粒产量，最终为实现超高产、稳产、高效提供理论依据和技术支撑。1．2国内外研究现状1．2．1播期和播量对小麦分蘖成穗规律的影响过去人们研究普遍认为播期对小麦分蘖数的影响较大，且晚播能够降低分蘖数，最终减少成穗数。董静等(2010)认为，相同的播期内，不同密度的群体茎蘖数消长动态基本一致。相同密度下，播期越早，群体总分蘖数到达峰值的时间越早。薛香等(2010)，武金铭等，(1995)研究表明，随播期的延迟，产量、株高、穗长、总小穗数呈减少或降低趋势，有效穗数随播期呈先增加后降低的趋势；随密度的增大穗粒数、单株分蘖数、单株成穗数呈降低趋势，有效穗数随密度增加也呈先增加后降低的趋势。周强(2006)认为供试品种的有效穗均随播期推迟而成减少的趋势，郭伟等(2006)认为晚播可以提高分蘖成穗率。孟庆树(2006)也指出播期对小麦分孽成穗和产量都有显著影响。播期主要影响小麦生长发育需要的光、温和水分等因子的时空分布，适期播种可以充分利用冬前光热资源，培育壮苗(董静等，2010)。适宜的基本苗数，可以协调小麦生长发育与环境以及个体与群体的关系，有利于粒重、穗粒数、穗数的协调发展，最终提高产量。播期过早，增加了小麦无效分蘖，生长旺盛，提前进入拔节期，抗寒性减弱，容易造成冻害；并形成竞争关系，造成养分资源的浪费。播期过晚，就会影响小麦的群体大小，分蘖不足，造成群体过小，从而影响到产量。由于密度可以引起作物对光照和其它资源的竞争，因此，密度也被认为是影响分蘖的另一个重要因素(Counce等，1992；W-u等，1998)。随着密度的增加株高增加，单株分蘖数、单株次生根数、单株绿叶数减少并存在显著性差异，而主茎叶龄则无显著性差异(梁志刚等，2007)。赵会杰等(2002)研究表明，随着种植密度的增3 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响加，群体穗数增多，而单株成穗数、穗粒数及粒重均会下降。因此，适当晚播增密，可以减少冗余无效分蘖，提高分蘖成穗率。1．2．2播期和播量对小麦群体叶层结构的影响叶片是进行光合作用，制造有机物的重要器官，圳的大小直接影响光合速率的高低，决定着产量的高低(徐英等，2006)。不同播期内小麦LAI呈现相同的变化趋势，整个生育期的圳均呈抛物线形。即小麦生长初期，小麦发育缓慢，LAI比较小，拔节之后冬小麦开始进入旺盛生长期，在开花期时，L越达到最大值，伴随着小麦的成熟，生理活动逐渐下降，下部叶片开始变黄衰亡，Ⅲ随之降低。在各生育期内，LAI随着播期的延迟而减小。小麦生长前期不同播期间的【AI差异较显著，随着小麦进入旺盛生长后不同播期间的L触差异减小，到成熟前期不同处理间的差异又逐渐增大(陈素英等，2009)。闰志顺(2005)研究表明，播期不同，小麦的旗叶面积、旗叶干重间差异均达到极显著水平。倒二叶干重差异达到显著水平。倒二叶面积、倒三叶面积、倒三叶干重间差异均未达到显著水平。即不同播种期对植株的倒二叶面积、倒三叶面积、倒三叶干重没有明显影响。随着播种期的推迟，植株高度相应变矮。这与产量以及与产量三要素中的千粒重下降一致，反映出了营养器官对生殖器官具有的支持作用。研究表明，随着播期的延迟，冬小麦叶面积指数减小，影响了冬小麦的光合作用，从而影响籽粒产量(马冬云等，2008；陈素英等，2009)。适当的增加播种量，可以提高小麦生育前期叶面积指数(张永丽等，2008)，但生育后期会引起中下部叶片的快速衰老，叶面积指数大小表现为高密度条件下大于低密度。田文仲等(2011)研究表明，半冬性小麦品种在播期推迟的情况下，适当增加播量，有利于提高小麦叶面积指数，且增加幅度显著；而弱春性小麦品种在播期推迟的情况下，适当增加播种量，小麦叶面积指数增加幅度却不显著。郭文善等(1995)研究显示，种植密度直接影响叶面积指数的大小，当种植密度较小时，株间光照充足，中下部叶片功能期延长，Ⅲ持续时间也较长；当种植密度过小时，L越增长缓慢，各生育时期的叶面积持续期和干物质积累量低，引起光能资源的浪费。刘万代等(2009)研究表明：小麦播期延迟后，由于冬前积温不足，个体发育不足，容易引起低密度群体的叶面积指数偏小；早播条件下，各密度处理下的叶面积指4 山东农业大学硕士学位论文数均在孕穗后开始快速减小。1．2．3播期和播量对小麦茎系统结构与抗倒性和贮运性畿作用影响1．2．3．1播期和播量对小麦茎系统结构与抗倒性朱蕾(2004)研究结果显示，倒伏是影响小麦等农作物产量提高的重要限制性因素之一，尤其是进入乳熟期后，穗不断增加的重量会降低茎秆的机械强度，茎秆的抗倒伏能力约减少30％。李金财(2005)、卞爱群(2010)研究显示，随着种植密度的增加小麦植株的抗倒性能降低，群体过大是导致小麦倒伏的主要原因之一。随种植密度的增加小麦株高和茎秆基部节间长度增加，且增加速率为第2节间大于第1节间，与抗倒能力密切相关的基部节间长度占地上节间总长度的比例也随种植密度的增大而逐渐加大。小麦茎秆的弯曲强度和抗弯刚度与茎秆中的氮、磷、钾含量密切相关，且达到显著水平。在一定范围内，随着氮含量的升高高抗弯刚度值逐渐增大；随着钾／磷含量比值增大，抗弯刚度值变小。茎杆中含量氮越高，惯性矩越大。茎秆中钾含量越高，弹性模量值越小(袁志华等，2010)。韩清瑞等(1989)、孙世贤(1992)研究表明随着种植密度的增大各节间长粗比增大，单株茎秆干重降低，茎秆壁变薄，硬度减小。从解剖结构上来看，种植密度增加后，维管束直径缩短或维管束条数减少(1990)。国内外大量的研究结果显示，通过降低播量而减小群体有利于麦类作物防倒伏。在一定的播量限度内，群体大小可以通过分蘖来补偿，从而达到适宜的茎密度。这种情况下，低播量群体增加了分蘖数促进不定根的形成而提高抗倒伏性。在播种量不变的情况下，采用窄行距能够降低小麦基部节间长而增大茎壁厚度和直径，从而减缓倒伏(Fu仃er等，1970；W豳0n等，1971)。播期不同引起光，温，水等气候生态因子的差异，导致株高的变化显著。武金铭(1995)、史伟东(2002)、薛香(2010)，研究播期对小麦株高影响的结果显示供试品种随播期推迟株高逐渐降低，穗下节间占株高比值增大，说明晚播小麦前期生长量不如早播小麦的大，挑旗之后，小麦生长速度加快，晚播小麦穗下节间在后期的生长量明显地比早播小麦的植株大，导致穗下节间生长过长，后期易发生茎折。刘锋(2006)研究认为，随着播期的推迟小麦株高逐渐变矮，抗倒伏能力相对较强。同时，年后第一次肥水时间也对小麦株高造成影响，随着时间推迟，株高逐渐矮，随着氮肥用量的增多，植株逐渐升高。高阳华(1994)认为尽管小麦拔节前后株高增长速5 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响率与气象条件的关系不尽相同，但小麦株高增长速率在整个生有期间均随平均气温的升高和日长的延长而增大。郭伟等(2006)研究表明随着播期的推迟株高呈下降趋势，株高的下降主要是植株的中上部节问缩短引起的，尤其是穗下节和穗下第二节。冠层茎秆较长利于生育后期光合产物的形成和积累，播种期的延迟不利于麦田合理冠层的形成，降低了冠层光合系统对于产量的贡献率。1．23．2播期和播量对小麦茎秆贮运性能作用的影响小麦籽粒产量是由光合物质合成、同化物转运分配和籽粒发育对同化物的利用等综合作用的结果。花后同化物的积累及花前营养器官中储藏的同化物向籽粒中转运，对粒重和产量至关重要。马东云(2008)研究结果显示，花前合成的光合产物在籽粒成熟时主要分配在茎鞘中，其次在籽粒中，增施氮肥能够促进同化物向籽粒的转运。增加氮肥施用量能够降低花前干物质转运量和贡献率，而增加花后的同化量和贡献率。孙芳华(1996)、F池s(2009)等认为，小麦的营养物质在花前主要以结构蛋白的形式储藏在茎秆中，进入灌浆期间，进行分解再活化，转运到籽粒中。小麦生育后期冠层的主要构成者旗叶对冠层光合的贡献率可达32％，对子粒的形成和产量具有重要作用，成熟时子粒的30％干物质来自旗叶光合碳同化物的供应(1995)。作物高产不仅要求功能叶具备较强的碳同化能力，而且还需要叶片中的光合产物向籽粒中有效地运输和分配(Naka鲫瑚等，1989)。源、流、库三者是相互依存、相互影响的统一有机体，必须相互协调、供求平衡，否则将影响产量(郑丕尧，1992)。小麦在低密度条件下花前贮藏的营养物质对籽粒贡献率高，而花后贮藏物质对籽粒的贡献率则以高密度条件下高(郭天财等，2006)。郭伟等(2006)研究表明不同播期的植株茎秆干物质积累量随着生育期的推进均表现出“S”型曲线的增加趋势。播期延迟缩短了营养生长时间，利于后期营养物质向子粒中的重新转运和分配；黑龙江省春小麦随着播种的延迟降低植株体茎秆的高度和各个节间的长度，虽然能加速营养生长的进程和加快茎秆的物质积累，但营养物质形成积累的总量小。’1．2．4播期和播量对小麦氮素吸收及利用效率的影响小麦根系是重要的吸收器官，’由种子根和次生根构成。小麦出苗后即长出5—7条种子根，其下扎深度较深，主要吸收土壤深层的养分与水分(刘殿英等，1992杨兆生6 山东农业大学硕士学位论文等，2000)。种子根数量与播种量成正相关。次生根随着分蘖的发生而产生，主要分布在040cm的土层中，主要吸收上层的养分和水分。单株次生根数随密度的增大而降低，群体次生根总量却随着密度的增大而增大(王化岑等，2002)。种植密度的改变将导致单位面积总根量、种子根与次生根占总根量的比例以及土层中分布的变化，进而影响到氮素吸收和利用。播期和密度都会影响到根系的生长发育。根系活力随着播期延迟而显著增强。春季根系生长随温度升高而加快，过早或过晚播种次生根的生长均有减慢的趋势，早播对生育后期根系的影响表现为早播小麦根衰老早，根系活力下降比晚播小麦快。(刘殿英等，1992)。随种植密度的下降，地下根系数量呈指数规律递增，根系活力也显著提高，且活力衰退慢(李本良等，1994)。土壤中根系的形态、数量、分布及其生长发育规律对作物生长、土壤水分的再分布及化学物质在土壤中运移的作用极为重要。根长密度作为根系研究的一个重要指标，反映了根系生长发育的状况，决定作物对水分、矿质营养元素的吸收利用，是研究根系吸收模型不可缺少的重要参数(P脚湖等，1988；康绍忠等，1994；罗远培等，1996；Hom∞e等，1999；邵明安等，2000；MuSters等，2000)。单株次生根数随密度增大而减少，群体次生根数量随密度增大而增多。小麦的次生根与分蘖相似，也具有自动调节的能力。不同种植密度下根系活力显示，高密度下小麦根系活力高峰在开花期，之后开始衰退；低密度下小麦根系活性在灌浆期最高，高峰期来得迟，衰退较慢。根系活性的变化规律与地上部生长相一致。种植密度对根干重的影响表明，群体根干重在拔节前与密度呈正相关：后期无明显差异(刘殿英等，2003)。土壤剖面硝态氮含量随施氮量和施氮时期不同而异。有研究表明(GuinardK等，1995；M蛳等，2003)，施用氮肥能够提高土壤硝态氮含量，且随着氮肥用量的提高，突然硝态氮含量越高，同时向深层淋洗的可能也越大。氮肥施用引起硝态氮在深层土壤剖面的累积(郭胜利等，2003)，施氮量的多少决定着硝态氮累积和淋洗量的多少：当施氮量高于临界值时，作物收获时无机氮含量无明显变化，氮肥施用量对硝态氮在土体中的迁移没有影响(0啦锄aIl等，2000)；而且施氮时期的不同对硝态氮在土壤剖面中的分布、累积没有明显影响(Jokel等，1997；张树兰等，2004)。密度和氮肥在一定范围内是相互促进的。因此，生产上可通过氮密互作的途径，在适宜的播量和施氮量下，有效地利用密度和氮肥的交互效应来提高产量并协同提高氮素利用效率(曹倩等，2011)。7 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响1．2。5播期和播量对小麦群体产量结构的影响穗粒数、亩穗数、千粒重是小麦产量构成的三要素。三者只有在相互协调的前提下，才能获得高产。构建合理的群体结构，合理解决个体发育与群体发展矛盾，充分利用光能和地力，协调发展粒数、穗数、粒重是达到高产的根本途径(于振文等，2003)。薛香(2010)研究表明随播期的推迟，播期、密度对千粒重影响不显著。陈素英等(2009)研究结果显示，随着播期的推迟冬小麦产量呈逐渐降低趋势，穗粒数逐渐减少，而千粒重各处理间差异不显著。屈会娟等(2009)认为，随着种植密度的增加，小麦穗粒数及粒重均呈下降趋势。赵会杰等(2002)研究表明，随着种植密度的增加，群体穗数增加，与此同时，单株成穗数、穗粒数及粒重有所下降。李存东等(2001)研究不同播期对不同品种小麦的小麦小花结实的粒位差异得出，不同播期、品种之间，小穗粒重和粒数的变化趋势一致。中部以及基部小穗粒重与穗粒重之间呈高度正相关。阴卫军等(2005)认为随着播期的推迟穗数、穗粒数和千粒重均呈先上升后下降的趋势。张学品等(2007)研究表明，播期对不同品种籽粒干物质的影响存在显著差异，随播期的推迟，干物质积累速度明显增加。王萍等(1999)研究表明晚播显著降低冬小麦千粒重，导致产量下降。李秀云等(2004)认为适期或适期早播，能显著提高千粒重；在籽粒形成和灌浆期，只要保持适宜的土壤水分和氮素养分，就能提高千粒重。郭文善等(1992)研究发现种植密度与籽粒生长特性关系不紧密。王文颇等(2005)研究表明，不同种植密度小麦籽粒最大灌浆速率出现在开花后的16一19天，随着种植密度的增加最大灌浆速率出现时间推迟。最大灌浆速率和平均灌浆速率均表现为低密度、高密度较高，中间密度相对较低。朱统泉(2006)认为，播期对小麦的产量因素性状影响较大，小麦播期延迟，使生长发育所需要的积温不足，幼苗发育不良，不仅成穗数减少，而且对于穗粒数、千粒重均有不同程度负面影响。张甜(2009)认为不同播期对籽粒产量的效应存在明显的差异，差异达极显著水平。从产量构成三因素的影响来看，不同播期对单位面积穗数的影响比较明显，而对每穗粒数及千粒重影响差异并不太大，表明不同播期对产量的效应主要是影响单位面 山东农业大学硕士学位论文积穗数。种植密度对籽粒产量的效应达极显著水平。播期一定的条件下，随之种植密度的增加，籽粒产量也随之增加。单株成穗数随着播期的推迟而减少，随着种植密度的增加而减少。1．3研究目的综合前人的研究报道，可以看出：尽管前人围绕播期和播量对小麦的影响开展了许多研究，但都偏重于群体质量、产量和品质方面的研究，在群体结构方面也只是形态方面的研究，偏重于对某单一结构的研究，缺乏系统性，尤其是关于播期和播量交互作用对小麦群体结构和子粒产量的调控效应研究更少，又由于品种和栽培条件的不同，研究结果也不一致。针对上述问题，本试验采用典型的多穗型和大穗型冬小麦品种为研究对象，塑造不同的群体结构，研究不同品种分蘖成穗特性对籽粒产量形成和氮肥利用效率的影响，系统探讨不同播期和播量对小麦的群体产量结构、氮肥利用效率、群体结构的影响，寻求适宜的播期和播量，调控合理的群体结构，提高氮肥利用效率，增加籽粒产量，最终为实现超高产、稳产、高效提供理论依据和技术支撑。9 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响2材料与方法2．1试验设计2．1．1供试地基本情况试验于2011-2012年在山东农业大学试验农场(东经11709’，北纬3609’)进行，前茬作物为玉米。该地区属于温带大陆性季风气候区，太阳总辐射量为123．5kcal·cIn．2，年均气温13℃，芝10℃年均积温4213℃，年日照时数为2627h，年无霜期195d；本年度小麦整个生育期降水量为197．9mm。供试土壤为棕壤土，播种前0—20cm土层土壤有机质12．42g／kg，全氮1．23g／kg，碱解氮114．82mg／kg，速效磷33．92mg／l【g，速效钾86．67m班g。2．1．2试验设计本试验采取裂裂区设计，主区设置两个品种分别为大穗型泰农18(T18)和中穗型山农15(S15)，裂区为三个个播期2010年10月4日(D1)、2010年10月9日(D2)、20lO年10月14日(D3)：裂裂区根据主茎成穗占适宜成穗数的1，4、2，4、3／4设置三个密度分别是TNl8135(T1)、270(T2)、405(T3)万基本苗／hln2；SNl5172．5(s1)、345(s2)、517．5(S3)万基本苗／hln2，3次重复，小区面积45m2(30m×1．5m)。并在小区内设置15N微区试验。试验分别于2010年lO月4日、20lO年10月9日、2010年10月14日播种播种。前茬玉米秸秆全部于播种前翻压还田，氮肥((NH2)2CO，含N46％)用量240kg嘣，分别于播前和拔节期按1：1施用，磷肥(过磷酸钙，含P20512％)120kgP205／hIn2、钾肥(KCl，含K2060％)120蚝K20恤m2，做基肥一次施入。底施的尿素于播种前均匀撒施于各小区后耕翻，拔节期开沟施肥，其余管理措施同高产田。Dl、D2播期于2012年6月6日收获，D3播期于2012年6月8日收获。2．1．315N微区设置与旌肥15N微区面积为75Cm×75cm，在大田的施肥基础上额外施入4kg15N／11ln2，按照1：1分为基施与拔节肥。施入设置3个15N标记深度：(1)距地表20cm；(2)距地表60cm：(3)距地表100cm。微区15N标记方法：在小麦出苗后10d，用土钻打孔分别至土层的20cm、60cm和100cm处(对应每个深度各打4个孔)，每孔分别放置10 山东农业大学硕士学位论文一内径O．5cm、对应长度2oc=m、60cm和100Cm的PVC管，把溶于10血水的0．9172g(15NH2)2CO(丰度10．32％)注射到里面，再用20ml水4次冲洗用具。然后把土钻中的土按原状回填压实，用标竿标记注射位置。2．2测定项目及方法2．2．1田问调查与取样时间及方法小麦播种后两周调查群体基本苗，并与越冬期、返青期、拔节期、挑旗期、开花期、灌浆中期、和成熟期调查群体情况。同时在各个时期时从每个小区内进行取样。将植株分为叶、茎秆、颖壳、籽粒，105℃杀青30血，80℃烘干至恒重，称量后用用微型植株粉粹机(FZl02型)粉碎，供室内测定分析。2．2．2群体发展动态级产量构成的测定2．2．2．1群体发展动态的调查于三叶期进行定苗，在每个小区选定长势均匀且具有代表性的区域定点3In2作为观测点，于越冬期、拔节期、挑旗期、开花期、成熟期进行群体调查。2．2．2．2干物质积累动态的调查分别于越冬期、拔节期、挑旗期、开花期、灌浆中期、成熟期进行干物质积累动态的测定。越冬期和拔节期每个小区取样20株，挑旗期到成熟期每个小区取样30单茎，只取地上部分，放置烘箱中杀青30min后再80℃恒温烘干至恒重，最后称量干．=B重。2．2．2．3叶面积指数动态的调查分别于越冬期、拔节期、挑旗期、开花期、灌浆中期进行调查，采用LI。COR叶面积仪(LI．3100C)进行测量，越冬期和拔节期每个小区取样20株，挑旗期到成熟期每个小区取样30单茎。2．2．2．4茎秆高度的测量成熟期取开花期挂牌标记的开花时间、穗型、高度相近的30单茎进行测量高度和各节间长度。 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响2．2．2．5籽粒产量的测定成熟期收获，测产采用小区计产的方法，每个小区收获3m2，重复三次，脱粒晒干后测定产量并进行室内考种。2．2．3植株氮含量的测定在开花期，各处理均选择开花时间和穗型与茎高相近的单茎100个挂牌标记。收获时每个处理分别取30个单茎，按叶、茎鞘、穗轴(含颖壳)、籽粒分样，105℃下杀青30miIl，80℃烘干至恒重，称取干重，用微型植株粉粹机(FZl02型)粉碎，测定各器官全氮的含量。用浓H2S04和催化剂(CuS04·5H20：K2S04=1：5)消煮，半微量凯氏定氮法测定氮含量∞ehec，IM8200)。2．2．4植株15N含量测定微区植株只取标记15N周围样品。小麦收获后，分叶、茎鞘、穗轴(含颖壳)、籽粒分样收获。小麦在外风干一段时间后，80℃下烘干。烘干后称重，同时把生育期间收集的小麦的落叶分别混合。把每处理采集的样品全部磨碎过O．25mm筛，然后用四分法取分析样，最后使用稳定性同位素质谱仪(IsOP啪lOO)测定植株含氮量及15N丰度。2．2．5小麦根系测定拔节期、开花期和灌浆中期，采取壕沟法㈣】，选取具有代表性且植株长势均匀地段，沿小麦播种行垂直方向挖一长400Cm×宽150cm×深130cm壕沟，垂直麦行削平一剖面便于取根。取根时，每次垂直取出长40锄×宽20cm深20cm的一土层，一直取到120cm，取出后装入尼龙网袋中放水中浸泡半小时后，用自来水进行冲洗，除去杂物与杂根。然后用DTSCAN扫描仪扫描根系，用DTSCAN分析软件计算出各土层中总根长。2．3计算方法植株全氮的原子百分超=植株全氮的自然丰度一植株15N的自然丰度植株对15N标记氮肥的吸收量=>成熟期单株组分干重×组分含氮量×样品原子百分趣×密度‘—o蟊=O根长密度(I也D)=根总长度，体积12 山东农业大学硕士学位论文增加比例(％)=(第二(最大)密度一最小密度)／最小密度x100营养器官花前贮藏氮素转运量=开花期全氮量一成熟期全氮量花后氮素积累量=成熟期籽粒全氮量一开花前营养器官贮藏但素转运量对籽粒氮贡献率=开花前贮藏氮素转运量(花后同化氮素量)／成熟期籽粒全氮量×100％1n霄=童地上部氮素积累量(AGN)=>成熟期单株组分干重x组分含氮量x密度‘o七=O氮素收获指数(N】吸)=籽粒氮素积累量／植株地上部氮素积累量×100％氮素利用效率(NUE)=籽粒产量／(土壤当季可供氮量+施肥量)×100％氮素吸收效率(切)E)=植株地上部氮素积累量／(土壤当季可供氮量+施肥量)×100％氮素转化效率(U砸)=籽粒产量／植株地上部氮素积累量×100％2．4数据处理与分析采用DPS7．05软件进行数据统计分析，采用LSD法进行显著性测验(伍：o．05)，采用Si鲫plot10．O作图。 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响3结果与分析3．1播期和播量对小麦群体动态和产量及产量构成因素的影响3．1．1播期和播量对小麦分蘖成穗规律的影响由图1可知，两小麦品种的各个处理间的群体动态发展趋势基本上一致，群体的分蘖数随着生育进程的推进，呈现出了前期升高后期下降的趋势。泰农18和山农15两品种各个处理均在拔节期群体总分蘖数达到顶峰，随后开始迅速下降，最终趋向稳定。群体总分蘖数随播期的推迟而呈现大幅度下降，随种植密度的增大而增加。D1群体从挑旗期后开始急剧下降，D2、D3群体下降幅度依次降低，即无效分蘖数通过延迟播期可以降低。各密度处理问生育前期群体间差异较大，到了生育中后期差异逐渐减小，低密度下小麦的群体随播期的延迟与高密度的差异显著增大。由图l可见，群体的起点是在基本苗呈倍数增加的前提下，但在群体的自动调节作用下，经过整个生育期后小麦的群体大小最终趋于一致，使得不合理群体最终转向较合理，保证了小麦高产的合理群体结构，对生长有利。由图2可知，泰农18和山农15两品种的分蘖成穗率均随播期的延迟而增加，随种植密度增大而降低。由此可见，适当延迟播期后小麦的分蘖成穗率会升高，分蘖减少主要是靠主茎成穗率来维持群体大小；与此同时增加种植密度后小麦的分蘖成穗率下降，无效分蘖数增多。因此，在延迟播期后增加小麦的种植密度可以弥补小麦群体分蘖过少，群体过小的问题，同时也减少了无效分蘖。14 山东农业大学硕士学位论文g鬈主求昌娶当娶薹gjZ^BCDEABCDE生育时期GmwiIlgs切geA：出苗期；B：越冬期；C：拔节期；D：挑旗期：E：成熟期：A：Soedings哮；B：‰stagc；C：Join缅gstagc；D：Hcad吨s抚呼；E：MatLI血gstage；图l不同处理对小麦群体动态的影响F嘻lE丘-嘣ofdi旋姗t蚴n即皓of伽cr咖瑚1icsofWhcat15 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响TNl3-D1TNl8-D2TNl8-D3SNl5-D1SNls．D2SNl5_D3处理Th咖锄招图2不同处理对小麦分蘖成穗率的影响Fig．2ElIi：ctofdi妇宅rclltn-eatm∞tSon廿lep“删ionoftillersurViVal3．1．2播期和播量对小麦干物质积累动态的影响小麦产量的形成与群体干物质的积累密不可分。本试验结果表明如图3，泰农18和山农15两品种两个品种各个处理间的群体干物质积累量随生育进程的推进呈现出“S”曲线，积累量逐渐升高。随生育进程的推进，干物质积累量依次递增，拔节期之前干物质积累量少，积累速度慢，拔节期到灌浆中期干物质积累量迅速增大，是个快速上升的阶段，之后又趋于缓和，最终在成熟期干物质积累量达到了最大。干物质积累量在小麦生育前期随播期的延迟而降低，但是随着生育进程的推进差距逐渐降低，开花后D2播期的干物质积累量开始超过了D1播期，D3播期的干物质量却低于D1播期，最终在成熟期时，干物质积累量是随播期的延迟而依次升高，播期延迟后增大了干物质的最终积累量。千物质积累量在小麦生育期内除了D1播期的T2密度下干物质在开花后超越了T3密度的，其余处理均随密度的增加而增大，增加密度后有利于躯体干物质的积累。因此，适当的延迟播期并增加密度的前提下，有利于干物质的积累。16(-∞小j瞄}一≯．I：∽．Io一一口铀。口。一七oQo_IQo上一碍嚣餐粼太 山东农业大学硕士学位论文g嘲誊鬟量犟萋昌奇Q生育时期Gro丽ngs切gcA：越冬期；B：拔节期：C：挑旗期：D：开花期；E：花后20天；F：成熟期；A：Wintcrsbge；B：Jointingstage；C：H翰dingstaI驴；D：Anth嚣iss协ge；E：DAA20；F：M砷uringstagP；图3不同处理对小麦千物质积累动态的影响Fig．3E侬=ctofdi妇衙ent缸咖l∞协of∞c衄lulali∞dyⅡ锄icsofdI)rm撕3．1．3播期和播量对小麦叶面积指数动态变化的影响叶面积指数是衡量群体光合性能的重要指标，叶面积指数影响到群体的光分布、光能利用率和最终的产量。由图4可知，泰农18和山农15两品种小麦的叶面积指数均随生育进程的推进呈现先升高后下降的变化趋势。叶面积指数在小麦生育进程早期，随播期延迟叶面积指数呈降低趋势，到了中后期随播期的延迟叶面积指数反而呈上升趋势，说明早播情况下，前期分蘖数多、群体大，造成无效分蘖多，最终有效穗17一～舢。帅姗舢姗。咖涨哪姗。 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响数的有效叶面积相对较少。叶面积指数的动态变化在密度的影响下，除了D1处理中叶面积指数在开花后他处理的叶面积指数超越了T3处理，其他均随密度的增加而增大，说明密度对于叶面积指数的影响在于主茎的成穗率高，有效穗数的有效叶面积大，维持时间长。在不同播期处理下，叶面积指数的起伏变化随播期的延迟依次趋于缓和，并且到了后期叶面积指数依然维持在较高水平，D3播期的叶面积指数最高。说明延迟播期后，小麦的生育期缩短，到了后期仍然具有较高的生命力，衰老慢，可以在灌浆期间持续高速合成同化物，在保证光合同化合成的前提下，最终保证了籽粒产量。因此，实验结果表明适当延迟播期和增加密度的前提下，既可以有效的降低无效分蘖数，保证群体质量；同时也可以保证群体大小，最终构建合理群体。延长了较大叶面积指数持续时间，保证花后灌浆能力，利于取得高产。3．1．4播期和播量对小麦产量及产量构成因素的影响如表1所示，泰农18和山农15的产量构成因素中，同一播期内穗数为T1北E>T3，S1>S2>S3。籽粒产量除D1播期内为T11》T3，S1>S2>S3。结果表明籽粒产量的增加，是由穗数的增加而实现的；种植密度增加后，穗数显著增大，从而弥补了种植密度增大后而造成的穗粒数和千粒重降低的影响，保证了籽粒产量。不同播期间同一密度的产量构成因素数中，穗数表现为D1>D2>D3，穗粒数和千粒重均为D1<【砣D2佗，D1S2>D2S2，其他为DlD2>D3。结果表明延迟播期后产量的增加是由穗粒数和千粒重共同引起的。通过播期和播量的共同作用产量以D3T3、D3S3最高。18 山东农业大学硕士学位论文宅籁e萋：|鼍D—ABCDEABCDE生育时期Gro啦stageA：。出苗期；B：越冬期；c：拔节期；D：挑旗期；E：花后20天；A：S。edingStagc；B：‰stagc；C：JoiII血gst49c；D：HeadingStagc；E：DIAA20；图4不同处理对小麦叶面积指数动态变化的影响Fi辱4E融tofdi】髓r明t饥：锄nents蚰dy∞ⅡlicsofL舢19 播期和播量对不同穗型冬小麦籽粒产量形成及氮素利用效率的影响表l不同处理对小麦籽粒产量及其构成因素的影响7rbIble1ElI-ectsofdi伺f-erentn℃almentsonⅡIeyieldandi协componentsiIlwheatplant处理穗数穗粒数千粒重籽粒产量籽粒含氮量Tr∞ImentN啪berofspikcGrainp盯spike1000-grainweigM∞Grain)riddGNC(呦(×104ind／llm2)(kg，hIn2)Sl662．90f34．35c39．12d7401．15f2．87aDlS2793．95c31．44937．56f7921．92cd2．78bS3858．60a29．85i35．38h7672．40e2．72cSl616．95935．Olb40．18b7342．15f2．77bD2S2719．55c32．67c38．48e7810．85d2．69cdS3834．45b30．60h37。log8148。66b2．50fSl592．75h36．93a41．78a7743．13e2．66dD3S272。7．20d33．97d40．02b8073．05b2．52eS3792．∞c32．09f39．58c84∞．26a2．47f-_-_--_一_●■■●-_-__●--____-●-___●_■__●__●■■■■_■●●■___■■●●__●●■_●■■■■●●__■——●___●■■■●■■■■●■___■■■—______—--●-_____■■■■—■■■_●___■■■一GNC：Gminni仃D窘％c∞∞n缸嘶on；不同小写字母代表处理见差异显著(P．T3，S2>S1>S3，并差异显著；泰农18D2、D3播期内差异不显著；山农15在D2、D3播期内均为S1他>T3，Sl>S2>S3，以上各生理指标均差异显著。D1播期内泰农18和山农15花前营养器官中储藏的氮素转运量表现为T11．2>T3，Sl>S2>S3，且差异显著。以上数据表明，增大种植密度后有利于群体在花前形成足够大的干物质量和氮素积累量从而可以保证吸收的氮素能够更多的向籽粒中转运。同一密度不同播期条件下，籽粒氮素积累量，除了D1T2、D2他，D2Tl、D3Tl和D1S2、D2S2差异不显著外，其他表现为DlD2>D3，差异显著。花前营养器官中储藏的氮素转运率和对籽粒氮贡献率均为Dl>D2>D3，差异显著。花后吸收的氮素的转运量和对籽粒氮的贡献率为Dl12>T3，D2播期中T1与T3差异显著，但T2与T1、T3差异均不显著；D3播期中差异均不显著。山农15的氮素收获指数D1、D3播期中 山东农业大学硕士学位论文s1>s》s3，S2、S3差异不显著，但均与S1差异显著：D2播期中S1>S3>S2，S2、S3差异不显著，但均与S1差异显著。泰农18和山农15的地上部氮素积累量、氮素利用效率、氮素吸收效率除D1播期内表现为TlD3S1>D2S1’DlSl与D3Sl、D2S1差异显著，D3S1、D2S1差异不显著。D1S2>D3S2>D2S2，D1S2与D3S2、D2S2差异显著，D3S2、D2S2差异不显著。D1S3>D2S3>D3S3，差异显著。泰农18和山农15的地上部氮素积累量、氮素利用效率、氮素吸收效率均为Dl