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Effects of cultivation patterns on the radiation use and grain yield of winter wheat.

栽培模式对冬小麦光能利用和产量的影响


以‘泰农18’小麦为材料,于2012—2013年进行大田试验,设置当地农民习惯栽培模式(FP)、超高产栽培模式(SH)和高产高效栽培模式(HH)3个处理,研究了不同栽培模式对小麦光能截获量、光能利用效率、干物质积累量、收获指数、籽粒产量和肥料偏生产力的影响.结果表明: SH模式小麦全生育期的光能截获量、光能利用效率、干物质积累量和籽粒产量显著高于FP模式.相对于FP模式,虽然HH模式的小麦全生育期光能截获量较低,但其光能利用效率、干物质积累量及收获指数均显著提高,从而使其籽粒产量显著提高.相对于SH模式,虽然HH模式的籽粒产量在高、低肥力水平下分别降低3.8%和2.8%,而氮、磷、钾肥的偏生产力在两肥力水平下分别提高26.4%、68.5%、92.6%.在本试验条件下,综合考虑籽粒产量和养分利用效率,以“降肥、增密、延播”为技术特点的高产高效栽培模式为推荐的优化栽培模式.

Taking winter wheat cultivar ‘Tainong 18’ as test material, this paper set three treatments, local farmer’s traditional cultivation pattern (FP), super high yield pattern (SH) and high yield high efficiency pattern (HH) to investigate the effects of cultivation patterns on the intercepted photosynthetically active radiation (IPAR), PAR use efficiency (RUE), dry matter (DM) accumulation, harvest index (HI), grain yield and fertilizers’ partial factor productivity (PFP) in 2012-2013. The results showed that IPAR, RUE and DM accumulation of the total growth stage and grain yield under SH pattern were significantly higher than those under FP pattern. IPAR of the total growth stage under HH pattern was lower than that under FP pattern, but RUE, DM accumulation and HI were significantly higher than that under FP pattern, so grain yield was higher than that under FP pattern. The grain yields under HH pattern were respectively decreased by 3.8% and 2.8% under high and low fertility levels compared that under SH pattern, while the PFP of N, P and K under HH pattern were averagely 26.4%, 68.5% and 92.6% higher than those under SH pattern, respectively. In conclusion, HH pattern, with the characteristics of ‘reducing fertilizer’, ‘increasing planting density’ and ‘delaying sowing date’, was the recommended cultivation pattern under the condition similar to this experiment balancing the grain yield, radiation use and fertilizer use.


全 文 :栽培模式对冬小麦光能利用和产量的影响∗
王月超1,2  李传兴1,2  代兴龙1,2  周晓燕3  张  宇1,2  李华英1,2  贺明荣1,2∗∗
( 1山东农业大学农学院, 山东泰安 271018; 2作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018; 3临沂大学生命科学学院, 山东
临沂 276000)
摘  要  以‘泰农 18’小麦为材料,于 2012—2013年进行大田试验,设置当地农民习惯栽培模
式(FP)、超高产栽培模式(SH)和高产高效栽培模式(HH)3 个处理,研究了不同栽培模式对
小麦光能截获量、光能利用效率、干物质积累量、收获指数、籽粒产量和肥料偏生产力的影响.
结果表明: SH模式小麦全生育期的光能截获量、光能利用效率、干物质积累量和籽粒产量显
著高于 FP 模式.相对于 FP 模式,虽然 HH模式的小麦全生育期光能截获量较低,但其光能利
用效率、干物质积累量及收获指数均显著提高,从而使其籽粒产量显著提高.相对于 SH模式,
虽然 HH模式的籽粒产量在高、低肥力水平下分别降低 3.8%和 2.8%,而氮、磷、钾肥的偏生产
力在两肥力水平下分别提高 26.4%、68.5%、92.6%.在本试验条件下,综合考虑籽粒产量和养
分利用效率,以“降肥、增密、延播”为技术特点的高产高效栽培模式为推荐的优化栽培模式.
关键词  冬小麦; 栽培模式; 光能利用; 收获指数; 产量
文章编号  1001-9332(2015)09-2707-07  中图分类号  S512.1  文献标识码  A
Effects of cultivation patterns on the radiation use and grain yield of winter wheat. WANG
Yue⁃chao1,2, LI Chuan⁃xing1,2, DAI Xing⁃long1,2, ZHOU Xiao⁃yan3, ZHANG Yu1,2, LI Hua⁃
ying1,2, HE Ming⁃rong1,2 ( 1 College of Agronomy, Shandong Agricultural University, Tai ’an
271018, Shandong, China; 2State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, Shandong,
China; 3College of Life Science, Linyi University, Linyi 276000, Shandong, China) . ⁃Chin. J. Ap⁃
pl. Ecol., 2015, 26(9): 2707-2713.
Abstract: Taking winter wheat cultivar ‘Tainong 18’ as test material, this paper set three treat⁃
ments, local farmer’s traditional cultivation pattern (FP), super high yield pattern (SH) and high
yield high efficiency pattern (HH) to investigate the effects of cultivation patterns on the intercepted
photosynthetically active radiation (IPAR), PAR use efficiency (RUE), dry matter (DM) accu⁃
mulation, harvest index (HI), grain yield and fertilizers’ partial factor productivity ( PFP) in
2012-2013. The results showed that IPAR, RUE and DM accumulation of the total growth stage
and grain yield under SH pattern were significantly higher than those under FP pattern. IPAR of the
total growth stage under HH pattern was lower than that under FP pattern, but RUE, DM accumula⁃
tion and HI were significantly higher than that under FP pattern, so grain yield was higher than that
under FP pattern. The grain yields under HH pattern were respectively decreased by 3. 8% and
2.8% under high and low fertility levels compared that under SH pattern, while the PFP of N, P
and K under HH pattern were averagely 26.4%, 68.5% and 92.6% higher than those under SH pat⁃
tern, respectively. In conclusion, HH pattern, with the characteristics of ‘ reducing fertilizer’,
‘increasing planting density’ and ‘delaying sowing date’, was the recommended cultivation pat⁃
tern under the condition similar to this experiment balancing the grain yield, radiation use and fer⁃
tilizer use.
Key words: winter wheat; cultivation pattern; radiation use; harvest index; yield.
∗公益性行业(农业)科研专项(201203096)、粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B09⁃2)和山东省高等学校科技计划(J15LF07)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: mrhe@ sdau.edu.cn
2014⁃12⁃08收稿,2015⁃05⁃06接受.
应 用 生 态 学 报  2015年 9月  第 26卷  第 9期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2015, 26(9): 2707-2713
    近 20年来,世界小麦籽粒产量平均每年仅提高
0.9%,而对小麦的需求平均每年提高 1.6%[1] .在我
国人多地少的现状下,通过提高小麦单产来提高小
麦总产量,是满足日益增长的人口对粮食需求的重
要课题[2] .作物的产量形成可表述为 3 个生理过程:
作物群体截获光能、利用光能生产光合产物、将光合
产物分配到产品器官中进而形成产量.光能的截获
量和利用效率决定了干物质积累量,而收获指数决
定了干物质向产量的分配效率[3-7] .因此,提高作物
干物质积累量和收获指数是提高作物产量的主要途
径[8],获得较高干物质积累量的途径是截获更多的
光能或者更高效地利用光能生产干物质,或者两者
的协同提高[9-11] .
小麦的光能截获、利用和收获指数受肥料、种植
密度、播期和灌溉等诸多因素的影响[12-17] .前人的
研究多集中在肥料、种植密度、播期和灌水等单一或
者两因素的互作效应,关于如何将上述因素整合成
为优化栽培模式及其对产量形成过程和养分利用的
调控效应尚不清楚.本试验通过研究高、低肥力水平
下不同栽培模式对小麦冠层光能截获和利用效率、
收获指数以及产量的影响,从光能吸收利用的角度
探讨优化栽培模式提高小麦产量和肥料偏生产力的
可行性及进一步的优化措施,为冬小麦高产高效栽
培技术的制定提供科学依据.
1  材料与方法
1􀆰 1  供试材料
试验于 2012—2013 年在山东农业大学实验基
地(35°57′ N, 117°3′ E)两种肥力条件下进行,高肥
力地块土壤类型为壤土,耕层 0~20 cm 养分状况为
有机质 19.76 g·kg-1、全氮 1.79 g·kg-1、碱解氮
114.29 mg·kg-1、速效磷 42. 31 mg·kg-1,速效钾
82􀆰 69 mg·kg-1;低肥力地块土壤类型为沙质土,耕
层 0 ~ 20 cm 有机质 15. 17 g · kg-1、全氮 1􀆰 02
g·kg-1、碱解氮 64. 81 mg · kg-1、速效磷 18􀆰 77
mg·kg-1、速效钾 62.54 mg·kg-1 .前茬作物为玉米,
选用大穗型冬小麦品种‘泰农 18’为供试材料.
1􀆰 2  试验设计
试验设置 3种栽培模式:1)农民习惯栽培模式
(FP):小麦冬前易旺长,抗冻能力较弱.对于分蘖能
力较弱的大穗型品种,播量不足,易导致单位面积穗
数较少不能充分利用光、温、水、肥等资源;追肥早、
比例低,生育后期容易早衰,导致灌浆时间缩短,肥
料投入量大,投入与产出比低.2)超高产栽培模式
(SH):以高代价的肥料投入来获得高产量的栽培模
式.Fang等[18]研究指出,华北平原农田施肥量非常
高,适当降低施肥量不会影响作物产量;3)高产高
效栽培模式(HH):在 SH 基础上适当降低肥料用
量、提高种植密度和推迟播期,以期协同提高籽粒产
量和养分利用效率的栽培模式.4 次重复,随机区组
设计,共 12个小区,小区面积为 36 m×6 m,南北行
向种植,在冬前、拔节和开花期分别灌水 50 mm,N、
P 2O5、K2O 肥料分别为尿素(含 N 46%)、过磷酸钙
(含 P2O5 12%)和氯化钾(含 K2O 60%),根据田间具
体情况进行病虫害防治措施,具体栽培模式见表 1.
1􀆰 3  试验地区的气象条件
试验的生长季节与该地区最近 40 年(1973—
2012年)冬小麦生长季节的月平均气温基本吻合
(图 1).其总降雨量为 157.2 mm,比近 40 年内的平
均降雨量 185.3 mm略低.其中,2012和 2013年数据
来源于试验基地的气象观测站,1973—2012 年气象
数据来源于泰安市国家气象局[19 ] .
表 1  试验处理及设置
Table 1  Experimental treatment and designs
处理
Trea⁃
tment
种植密度
Plant
density
(×104 plants
·hm-2)
播种时间
Sowing
date
肥料
Fertilizer
播前基施量
Amount
before
sowing
(kg·hm-2)
追施量 /
时期
Amount
(kg·hm-2)
/ stage
FP 225 10⁃05 N 189 126 /起身
P2O5 120 -
K2O 30 -
SH 375 10⁃08 N 126 189 /拔节
P2O5 210 -
K2O 90 60 /拔节
HH 450 10⁃12 N 96 144 /拔节
P2O5 120 -
K2O 45 30 /拔节
FP: 农民习惯栽培模式 Farmer pattern; SH: 超高产栽培模式 Super
high yield pattern; HH: 高产高效栽培模式 High yield and high effi⁃
ciency pattern. 下同 The same below.
图 1  生长季节内和最近 40年的月平均气温
Fig.1  Monthly average temperature for growing season and the
last 40 years (1973-2012).
8072 应  用  生  态  学  报                                      26卷
1􀆰 4  测定项目及方法
1􀆰 4􀆰 1产量和收获指数   2013 年 6 月 12 日进行实
收测产,每个测产小区面积为 3 m2,沿地表处随机
取 40 单茎样品,65 ℃烘干至恒量,称总干质量,手
工脱粒并将所有籽粒全部收集,烘干至恒量,称籽粒
干质量,收获指数( harvest index, HI) = 籽粒干质
量 /总干质量.
1􀆰 4􀆰 2地上部干物质积累量  于小麦出苗后随机选
取长势均匀区域,标记固定 1.0 m × 1.5 m(6 行)的
小区调查各关键生育时期的分蘖数及成熟期穗数.
在冬前、拔节、孕穗、开花、灌浆中期(花后 14 d)和
成熟期分别取 40单茎样品.取样时沿地表剪取植株
样品,105 ℃杀青 30 min,65 ℃下烘干至恒量,称量
并计算各生育时期每公顷地上部干物质积累量.
1􀆰 4􀆰 3叶面积指数   于冬前、拔节、孕穗、开花以及
花后第 7、14、21、28 天分别取 40 单茎样品,采用 Li⁃
3100型叶面积仪(美国 Li⁃Cor 公司生产)测定所有
绿叶面积,计算单茎绿叶面积,叶面积指数(leaf area
index, LAI) = (单茎绿叶面积×单位面积茎数) /位
土地面积.
1􀆰 4􀆰 4冠层光能截获   于冬前、拔节、孕穗、开花以
及花后第 7、14、21、28 天 9:00—11:00,采用 Sun⁃
Scan冠层分析系统(英国 Delta⁃T公司生产)测定冠
层顶部(冠层上方 30 cm处)光能[本文中“光能”指
太阳辐射中能被植物利用进行光合作用,即波长为
400~700 nm 的光合有效辐射(photosynthetically ac⁃
tive radiation,PAR)]入射量( I0)和反射量( Ir),冠
层底部靠近地面处光能透射量( It ).截获率( PAR
interception efficiency,RIE)按照 RIE=(I0-Ir-It) / I0×
100%计算.某一阶段的截获量 ( intercepted PAR,
IPAR)按照 IPAR = PAR×RIEave计算. PAR 由田间气
象观测站记录的太阳总辐射乘以系数 0.5 获得,阶
段平均截获率 RIEave取该阶段起始 RIE 和下一阶段
起始 RIE的平均值.开花前 IPAR 分播种-冬前、冬
前-拔节、拔节 -孕穗、孕穗 -开花 4 个阶段分别
计算.
1􀆰 4􀆰 5光能利用效率  光能利用效率(PAR use effi⁃
ciency,RUE) 按照 RUE = ΔDM / IPAR 计算.其中:
ΔDM代表某生育阶段起始至结束时干物质积累量
的变化值.
1􀆰 4􀆰 6群体净光合速率  于开花期及花后第 7、14、
21、28天 9:00—11:00,采用 GXH⁃3501 型 CO2分析
仪(北京均方理化科技研究所生产)参照董树亭[20]
和 Garrity等[21]的方法测定群体表观光合速率和土
壤呼吸速率,同化箱为金属框架,尺寸为长×宽×高
0.7 m×0.6 m×1.2 m,以聚酯薄膜(透光率 95%)密
封,内置直径 30 cm的小风扇以混匀气体.群体净光
合速率(net canopy photosynthetic rate,NCPR)=群体
表观光合速率+土壤呼吸速率.
1􀆰 4􀆰 7肥料偏生产力  肥料偏生产力=籽粒产量 /肥
料施用量.
1􀆰 5  数据处理
采用 Excel 2007软件处理数据,采用 DPS 7.05
软件进行统计分析.采用 LSD 法检验差异显著性
(α= 0.05),采用 SigmaPlot 10.0 软件作图.图表中数
据为平均值±标准差.
2  结果与分析
2􀆰 1  栽培模式对冬小麦叶面积指数的影响
随着生育时期的推进,冬小麦叶面积指数表现
为先升高后降低的趋势,在孕穗期达到最大值(图
2).HH 模式叶面积指数在播种-拔节期显著低于
FP 和 SH模式;在拔节-孕穗期,其增长速率提高,
在开花期显著高于 FP 模式,但仍低于 SH 模式.开
花后SH和HH模式的叶面积指数下降速率存在显
图 2  不同栽培模式下冬小麦叶面积指数
Fig.2  Leaf area index of winter wheat under different cultiva⁃
tion patterns.
A: 高肥力水平 High fertility; B: 低肥力水平 Low fertility. BF: 冬前
Before winter; JS: 拔节期 Jointing stage; BS: 孕穗期 Booting stage;
AS: 开花期 Anthesis stage; DA: 开花后天数 Days after anthesis. FP:
农民习惯栽培模式 Farmer pattern; SH: 超高产栽培模式 Super high
yield pattern; HH: 高产高效栽培模式 High yield and high efficiency
pattern. 下同 The same below.
90729期                          王月超等: 栽培模式对冬小麦光能利用和产量的影响           
著差异,高肥力水平下 SH 和 HH 模式叶面积指数
平均下降速率为每天 0.12 和 0.09,低肥力水平下
SH和 HH模式平均下降速率为每天 0.10 和 0.07,
导致灌浆后期 HH模式叶面积指数显著高于 SH 模
式.表明 SH模式能促进小麦拔节前叶面积的增长,
但是花后叶面积下降较快;HH 模式能促进小麦在
拔节-孕穗阶段叶面积的快速增长,以达到较高的
叶面积,同时能够延缓开花后叶面积的下降,在灌浆
后期维持较高的光能截获量.
2􀆰 2  栽培模式对冬小麦光能截获率的影响
由图 3可以看出,随着生育时期的推进,冬小麦
的光能截获率表现出先升高后降低的趋势,在孕穗
期达到最高值.在冬前和拔节期,HH 模式下的光能
截获率显著低于 FP 和 SH模式,但在孕穗期栽培模
式间均无显著差异.孕穗-成熟阶段光能截获率的下
降速率存在显著差异,在两种肥力水平下均表现为
FP>SH>HH,导致灌浆后期光能截获率表现为 HH>
SH>FP.表明 HH模式较 FP、SH 模式能够延缓孕穗
后光能截获率的下降,在灌浆后期可维持较高的光
能截获率.
2􀆰 3  栽培模式对小麦光能截获量、光能利用效率和
群体净光合速率的影响
由表 2 可以看出,各栽培模式间冬小麦的光能
截获量(IPAR)的变化规律在两肥力水平下表现一
致 .开花前FP和SH模式的光能截获量无显著差
图 3  不同栽培模式下冬小麦的光能截获率
Fig.3  RIE of winter wheat under different cultivation patterns.
异,但显著高于 HH模式;灌浆前期(开花至花后 14
d)HH和 SH模式下光能截获量无显著差异,但显著
高于 FP 模式;灌浆后期(花后 14 d 至成熟) SH 和
FP 模式下光能截获量无显著差异,但显著低于 HH
模式.全生育期光能截获量表现为 SH>FP>HH.
各栽培模式间光能利用效率(RUE)的变化规
律在两肥力水平下表现一致(表 2).开花前 FP 和
HH模式下光能利用效率无显著差异,但显著低于
SH模式;灌浆前期 SH 和 HH 模式间的光能利用效
率无显著差异,但显著高于 FP 模式;灌浆后期光能
利用效率表现为 HH>SH>FP.
各栽培模式间花后群体净光合速率的变化规律
在两肥力水平下表现一致(图 4).在整个灌浆期 FP
模式下群体净光合速率显著低于 SH 和 HH 模式;
在灌浆前期 SH 模式下群体净光合速率显著高于
HH模式,在灌浆后期显著低于 HH 模式.表明 SH
模式能够提高开花前的光能截获量和光能利用效
率,但不利于在灌浆后期获得较高的光能截获量和
利用效率;HH 模式在开花前的光能截获量和光能
利用效率较低,但灌浆后期可维持较高的光能截获
量和利用效率.
2􀆰 4  栽培模式对干物质积累量、收获指数和产量的
影响
冬小麦的籽粒产量、干物质积累量和收获指数
图 4  不同栽培模式下小麦花后群体净光合速率
Fig.4  Net canopy photosynthetic rate (NCPR) of winter wheat
under different cultivation patterns after anthesis.
0172 应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 2  不同栽培模式下小麦的光能截获量(IPAR)和光能利用效率(RUE)
Table 2  IPAR and RUE of winter wheat under different cultivation patterns
肥力水平
Fertility
level
处理
Treat⁃
ment
开花前
Sowing to anthesis
IPAR
(MJ·m-2)
RUE
(g·MJ-1)
灌浆前期
Early filling stage
IPAR
(MJ·m-2)
RUE
(g·MJ-1)
灌浆后期
Late filling stage
IPAR
(MJ·m-2)
RUE
(g·MJ-1)
全生育期
Total growth stage
IPAR
(MJ·m-2)
RUE
(g·MJ-1)
高肥力 FP 682.38±5.41a 1.84±0.04b 120.97±2.11b 2.46±0.04b 97.07±1.69b 1.94±0.03c 900.42±7.13b 1.93±0.03b
High SH 689.55±7.29a 1.93±0.05a 127.52±3.48a 2.87±0.08a 104.41±2.85b 2.16±0.06b 921.48±5.82a 2.09±0.06a
fertility HH 639.62±3.75b 1.83±0.04b 125.65±1.77a 2.83±0.04a 114.62±1.62a 2.26±0.03a 879.89±6.57c 2.03±0.03a
低肥力 FP 668.88±7.90a 1.79±0.04b 114.80±2.35b 2.47±0.05b 94.52±1.94b 1.67±0.02c 878.20±4.51b 1.89±0.04b
Low SH 670.95±7.81a 1.90±0.05a 123.39±3.03a 2.89±0.07a 101.75±2.50b 2.00±0.02b 896.09±6.71a 2.06±0.05a
fertility HH 632.30±4.25b 1.82±0.04b 123.15±3.00a 2.83±0.07a 110.89±2.71a 2.11±0.03a 866.34±3.71c 2.01±0.05a
同列同一肥力水平不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different small letters in the same column meant significant difference among treat⁃
ments in the same fertility level at 0.05 level. 下同 The same below.
表 3  不同栽培模式下小麦的产量、干物质积累量和收获指数
Table 3  Grain yield, dry matter accumulation and harvest index under different patterns
肥力水平
Fertility
level
处理
Treatment
产量
Grain yield
( t·hm-2)
花前干物
质积累量
Dry matter
accumulation
at anthesis
( t·hm-2)
花后干物质积累量
Dry matter accumulationafter anthesis ( t·hm-2)
灌浆前期
Early filling
stage
灌浆后期
Late filling
stage
累计
Sum
成熟期
干物质积累量
Dry matter
accumulation
at maturity
( t·hm-2)
收获指数
Harvest
index
高肥力 FP 8.07±0.16c 12.55±0.25b 2.98±0.07b 1.89±0.05c 4.87±0.12c 17.41±0.16c 0.46±0.01b
High fertility SH 8.90±0.15a 13.33±0.24a 3.67±0.10a 2.25±0.06b 5.92±0.16b 19.25±0.29a 0.46±0.01b
HH 8.57±0.15b 11.70±0.19c 3.59±0.07a 2.55±0.05a 6.14±0.13a 17.85±0.17b 0.48±0.01a
低肥力 FP 7.87±0.12c 11.96±0.24b 2.83±0.09b 1.58±0.05c 4.41±0.13c 16.57±0.14c 0.47±0.00b
Low fertility SH 8.72±0.14a 12.75±0.23a 3.57±0.12a 2.14±0.07b 5.71±0.10b 18.46±0.31a 0.47±0.01b
HH 8.47±0.19b 11.49±0.19c 3.48±0.10a 2.44±0.07a 5.92±0.16a 17.41±0.17b 0.49±0.01a
在各栽培模式间的变化规律在两种肥力水平间的表
现均一致(表 3).干物质积累总量和籽粒产量均表
现为 SH>HH>FP,处理间差异达显著水平,SH 和
HH模式下干物质积累量分别较 FP 模式高 11.0%
和 3.7%,HH 模式下干物质积累总量较 SH 模式低
6.5%.HH 模式下收获指数较 SH 模式高 3.6%,FP
和 SH模式无显著差异. SH和 HH 模式下籽粒产量
平均分别较 FP 模式高 10.6%和 7.0%,HH模式下籽
粒产量较 SH模式低 3.3%.
开花前干物质积累量表现为 SH>FP>HH,处理
间差异达显著水平;开花后干物质积累量表现为
HH>SH>FP,处理间差异达显著水平.造成 HH 模式
显著高于 SH模式的主要原因是灌浆后期 HH 模式
下干物质显著高于 SH 模式,而在灌浆前期 HH 和
SH模式下干物质无显著差异.表明 SH 模式较 FP
模式可提高全生育期干物质积累量和产量;HH 模
式较 SH模式可促进灌浆后期的干物质积累,提高
收获指数,最终产量可维持较高水平.
2􀆰 5  栽培模式对肥料偏生产力的影响
由表 4 可以看出,不同栽培模式间肥料偏生产
力的差异在两肥力水平下表现一致.氮肥的偏生产
力表现为 HH>SH>FP;磷肥偏生产力表现为 HH>
FP>SH;钾肥偏生产力表现为 FP>HH>SH.表明 SH
模式较 FP 模式能够促进氮肥偏生产力的提高,而
随着磷钾肥投入量的大幅提高,其偏生产力降低;与
SH模式相比,HH模式下氮磷钾肥的偏生产力均显
著提高.
表 4  不同栽培模式下肥料偏生产力
Table 4  Fertilizer partial factor productivity (PFP) under
different patterns (kg·kg-1)
肥力水平
Fertility
level
处理
Treatment
氮肥
偏生产力
N PFP
磷肥
偏生产力
P2O5 PFP
钾肥
偏生产力
K2O PFP
高肥力 FP 25.9±0.1c 68.1±1.0b 272.2±4.1a
High SH 28.3±0.8b 42.5±0.9c 59.5±1.2c
fertility HH 35.5±0.4a 71.0±1.2a 113.6±1.9b
低肥力 FP 25.0±0.2c 65.6±0.6b 262.3±2.5a
Low SH 27.7±0.6b 41.5±0.6c 58.1±0.9c
fertility HH 35.3±0.3a 70.6±0.9a 112.9±1.4b
3  讨    论
有研究表明,氮肥亏缺易导致叶面积指数和叶
片含氮量下降,降低光能截获量和光能利用效率,导
致干物质积累量降低[12] .合理施氮可显著提高冬小
麦的干物质积累和籽粒产量,过量施氮会导致干物
11729期                          王月超等: 栽培模式对冬小麦光能利用和产量的影响           
质积累和籽粒产量降低[22-24] .杨晴等[25]研究认为,
在氮肥过量投入的情况下,由于生育后期叶片衰老
加快,叶片光合功能期缩短,产量降低.适当追肥后
移有利于提高收获指数[10],延缓叶片衰老,从而有
利于光合产物的形成和积累[26-27] .陈雨海等[14]研究
认为,增加种植密度能够降低漏光损失,提高光能截
获量,但是截获率并非越高越好;李全起等[28]研究
认为,当群体光能截获率达到一定限度以后,若其继
续提高将导致光能利用效率的降低,维持一定的漏
光损失有利于籽粒产量的提高.也有研究认为,增加
种植密度会降低光能利用效率[15]和收获指数[16];
推迟播期会降低光能截获量,但有利于提高光能利
用效率[15]和收获指数[17] .可见,为实现小麦的高产
高效栽培,需要将上述栽培因素进行合理整合,充分
发挥其正向效应,减弱其负向效应,以协同提高光能
的截获利用、光合产物生产及其转运分配效率.
从超高产(SH)模式与传统农民习惯(FP)模式
比较可以看出,以提高密度、延迟播期、维持氮肥投
入不变、增施磷钾肥为特点的 SH 模式,冬小麦全生
育期光能截获量和光能利用效率显著提高,进而提
高了干物质积累量,虽然收获指数维持不变,但籽粒
产量显著提高.然而,随着磷钾肥投入量的大幅度提
高,其相应的养分利用效率显著降低.
与肥料投入量偏高的 SH模式相比,HH模式在
适当减少肥料用量、进一步提高种植密度、推迟播期
的条件下,虽然花前光能截获量和利用效率较低,导
致花前干物质积累较少,但花后叶片衰老延缓,灌浆
后期光能截获量和利用效率提高,从而促进了花后
干物质积累,且收获指数显著高于 SH 模式,从而在
一定程度上缩小了两种模式间的产量差异,使 HH
模式的产量略低于 SH模式.由于 HH模式的氮磷钾
肥投入量均大幅度降低,从而显著提高了相应的养
分利用效率.
与 FP 模式相比,HH模式全生育期光能截获量
较低,但其光能利用效率显著提高,进而提高了干物
质积累量,而且收获指数也显著提高,从而获得了明
显高于 FP 模式的产量水平.另一方面,由于 HH 模
式的钾肥投入量明显高于 FP 模式,其钾肥偏生产
力显著降低.这说明 HH 模式仍有进一步改善的空
间.实际上,连年秸秆还田对麦田钾素的补充也为在
现有基础上降低钾肥投入量,进一步提高钾肥利用
效率奠定了良好的基础.
4  结    论
本试验条件下,两肥力水平下超高产栽培模式
(SH)和高产高效栽培模式(HH)的籽粒产量均显著
高于当地农民习惯栽培模式(FP),虽然 HH 模式的
籽粒产量较 SH 模式略有降低,但氮磷钾肥的偏生
产力较 SH模式显著提高.相比于 SH模式,HH模式
在花前干物质积累量偏低的情况下,可以通过延缓
花后绿叶面积的衰减,提高灌浆后期的光能截获量
和光能利用效率,并提高收获指数,从而维持较高籽
粒产量,实现高产高效栽培.综合考虑籽粒产量、光
能利用和肥料利用,以“降肥、增密、延播”为技术特
点的高产高效模式为推荐的栽培模式.
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作者简介  王月超,男,1989年生,硕士研究生. 主要从事冬小
麦高产高效生理生态栽培研究. E⁃mail: wychao0714@163.com
责任编辑  孙  菊
31729期                          王月超等: 栽培模式对冬小麦光能利用和产量的影响