全 文 ：华北农学报·2012，27(3) :196 -202
收稿日期:2012 － 03 － 07
基金项目:国家小麦技术产业体系专项资金(CARS-03-2-47) ;国家自然科学基金(30971844) ;校唐仲英育种基金专项
作者简介:董 剑(1972 －) ，男，陕西永寿人，助研，硕士，主要从事小麦遗传育种研究。
通讯作者:赵万春(1967 －) ，男，陕西永寿人，副研究员，硕士生导师，主要从事小麦抗旱与品质育种研究。
水氮调控对小麦植株干物质积累、分配与转运的影响
董 剑，赵万春，高 翔，陈其皎，王军卫
(西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌 712100)
摘要:为明确陕西关中地区节水高肥效的生产最优灌溉和施肥技术，以陕西关中 3 个品种为供试材料，设置不同
灌水模式、施氮量、施肥方式，采用裂区设计，对不同小麦品种植株各器官干物质的积累、分配和转运进行研究。结果
表明:3 个品种间籽粒干物质分配量和比例均无显著差异，各器官中的干物质向籽粒的转运量、转运率及其对籽粒的
贡献率表现不一致;施氮量对小麦干物质氮素积累、分配和转运的影响均无显著差异;施氮量相同的情况下，60%底
肥 + 40%追肥处理，各器官中干物质的积累量和分配比例，以及各营养器官中干物质向籽粒的转运量、转运率和贡献
率均高于 100%底肥处理。四因素对小麦植株干物质积累分配与转运的影响顺序为:品种 ＞灌溉模式 ＞施氮量 ＞施
氮方式。
关键词:小麦;灌溉模式;施氮量;干物质;积累;分配;转运
中图分类号:S143 文献标识码:A 文章编号:1000 － 7091(2012)03 － 0196 － 07
Effects of Irrigation and Nitrogen Control on Accumulation，Distribution
and Transport of Dry Matter of Wheat Plant
DONG Jian，ZHAO Wan-chun，GAO Xiang，CHEN Qi-jiao，WANG Jun-wei，
(College of Agronomy，Northwest Agriculture and Forestry University，Yangling 712100，China)
Abstract:To provide the optimal measures of irrigation and nitrogen in Guanzhong area，Shaanxi Province，a
split plot arrangement field experiment were carried out by using 3 varieties to study on accumulation，distribution
and transport of dry matter of plant organs of different wheat cultivars with irrigation，nitrogen and fertilization level．
The results showed that there were no significant difference about dry matter accumulation and ratio of grain among
3 varieties，whereas the amount of traffic，transfer rate and the contribution to grain performance of dry matter is not
consistent from different organs to grain． No nitrogen application was helpful to accumulation，distribution and trans-
port of nitrogen in grains． There was no significant difference． When the amount of nitrogen applied was equal，accu-
mulation，distribution，the amount of traffic，transfer rate and the contribution to grain performance of dry matter with
the mode of base fertilizer (60%)and fertilizer (40%)were higher than the mode of base fertilizer (100%)． Ac-
cording to the results，the conclusion can be reached:the order of influencing factors was that cultivar was the high-
est，then irrigation，the amount of nitrogen，and the mode of nitrogen．
Key words:Wheat;Irrigation;Nitrogen;Dry matter;Accumulation;Distribution ;Transport
水肥是影响农业生产及作物生长最重要的两大
因素［1］，分析小麦整个生育期不同阶段各器官的物
质积累、分配与转运特点，有利于提高施肥、灌溉和
化学调控等管理水平［2］，如何提高其利用效率，促
进作物生长发育是目前研究的热点。迄今为止，有
关氮肥和水与干物质、氮积累分配与转运相关性的
报道较多［3 － 13］，以往的研究主要以不同品种、肥料
来探讨籽粒干物质积累过程，本试验以陕西关中 3
个品种为供试材料，设置不同灌水模式、施氮量、施
肥方式，采用裂区设计，解析水氮调控对不同小麦品
种植株各器官干物质的积累、分配和转运的影响，旨
在为制定陕西关中小麦生产最优灌溉和施肥技术提
3 期 董 剑等:水氮调控对小麦植株干物质积累、分配与转运的影响 197
供理论依据。
1 材料和方法
1． 1 试验材料与设计
试验于 2009 年在陕西杨凌小麦综合试验站进
行。试验地土壤基础肥力有机质含量 1． 9%，全氮
1． 1 g /kg，碱解氮 76． 3 mg /kg，速效磷 27． 1 mg /kg，
速效钾 157． 9 mg /kg。
采用 4 因素裂区设计，主区为灌溉模式，4 个
水平:底墒水(不灌溉) (W0) ，冬灌 1 水(W1) ，春
灌 1 水(W2) ，冬 1 水 + 春 1 水(W3) ，灌水量 750
m3 /(次·hm2) ;副区设为 3 种施氮量:120 kg /hm2
(N1)、180 kg /hm2(N2)、240 kg /hm2(N3) ;副区设
为 2 种施氮方式:100%底肥(M1) ，60%底肥 + 40%
追肥(M2) ;最小区设为 3 个品种:小偃 22，西农
979，陕 558。小区面积 18． 35 m2，共 3 次重复。播
种密度为每公顷 225 万基本苗，管理同大田。
1． 2 取样与测量方法
在开花期和成熟期，在每小区取样行随机选取
10 株植株。根据植株的器官发育情况，立即将样品
植株分离为叶片、茎秆(含叶鞘)、穗壳(穗去掉子
粒)和籽粒，在烘箱 80℃下烘干至恒质量，称干质
量。计算方法同姜东等［14］的方法。
1． 3 统计分析方法
本研究所有性状值是以植株为单位来进行分
析。计算与分析均用 Excel 和 DPS 数据处理系统
完成。
2 结果与分析
2． 1 四因素对小麦干物质积累、分配与转运的影响
通过方差分析可以看出(表 1) :品种之间除开
花期的植株、茎鞘干物质量和成熟期籽粒干物质量
外，其余各性状均达到显著或极显著水平;不同灌溉
模式之间，除成熟期植株及其营养器官干物质量和
成熟期叶片干物质分配以及花前叶片干物质转运率
不显著外，其他各性状也均达到不同程度的显著水
平;不同施氮量之间，仅成熟期植株及其各器官干物
质积累和开花期叶片、茎鞘干物质分配达到一定的
的显著水平外，其余各性状均无显著差异;而在施氮
量和施氮方式间无显著差异。由此可得出，四因素
对小麦植株干物质积累分配与转运的影响顺序为:
品种 ＞灌溉模式 ＞施氮量 ＞施氮方式。
表 1 小麦植株干物质积累分配与转运的主效应方差分析
Tab． 1 The effect analysis of variance of accumulation，distribution and transport of dry matter of wheat plant
性状
Plant trait
品种
Varieties
灌溉模式
Irrigation
施氮量
Amount of
nitrogen
施氮方式
Mode of
nitrogen
开花期植株干物质量 Plant dry weight of anthesis 1． 89 13． 55＊＊＊ 1． 30 0． 12
开花期穗干物质量 Spike dry weight of anthesis 0． 26＊＊ 0． 22＊＊＊ 0． 094 0． 001
开花期叶片干物质量 Leaf dry weight of anthesis 0． 45＊＊＊ 0． 78＊＊＊ 0． 13 0． 001
开花期茎鞘干物质量 Culm and leaf sheath dry weight of anthesis 1． 50 5． 96＊＊＊ 0． 34 0． 13
成熟期植株干物质量 Mature plant dry weight 16． 39＊＊ 3． 87 6． 09* 1． 75
成熟期叶片干物质量 Mature leaf dry weight 0． 65＊＊＊ 0． 12 0． 07* 0． 05
成熟期茎鞘干物质量 Mature culm and leaf sheath dry weight 5． 41＊＊＊ 0． 74 0． 45 0． 66
成熟期穗颖干物质量 Mature spike dry weight 1． 68＊＊＊ 0． 28 0． 19* 0． 01
成熟期籽粒干物质量 Mature seed dry weight 0． 69 1． 03＊＊ 1． 42＊＊ 0． 02
开花期叶片干物质分配 Ratio of leaf dry weight traffic of anthesis 72． 97＊＊＊ 52． 38＊＊＊ 19． 63＊＊ 1． 27
开花期茎鞘干物质分配 Ratio of culm and leaf sheath dry weight traffic of anthesis 55． 02＊＊ 42． 15＊＊ 41． 79＊＊＊ 13． 05
开花期穗颖干物质分配 Ratio of fringe and chaff dry weight traffic of anthesis 238． 82＊＊＊ 54． 28＊＊＊ 4． 30 6． 16
成熟期叶片干物质分配 Ratio of leaf dry weight traffic of mature 39． 37＊＊＊ 6． 68 1． 23 2． 07
成熟期茎鞘干物质分配 Ratio of culm and leaf sheath dry weight traffic of mature 125． 95＊＊＊ 85． 53＊＊＊ 14． 51 21． 40*
成熟期穗颖干物质分配 Ratio of fringe and chaff dry weight traffic of mature 61． 11＊＊＊ 19． 35* 0． 62 2． 26
成熟期籽粒干物质分配 Ratio of seeds dry weight traffic of mature 590． 95＊＊＊ 40． 51＊＊ 4． 30 20． 77*
叶片干物质转运率 Leaf dry weight transfer rate 2 659． 05＊＊ 3 633． 34 569． 76 80． 68
茎鞘干物质转运率 Culm and leaf sheath dry weight transfer rate 3 625． 43＊＊ 5 863． 77＊＊＊ 443． 23 2 689． 37*
穗颖干物质转运率 Fringe and chaff dry weight transfer rate 40 073． 98＊＊＊ 7 204． 83＊＊＊ 1 912． 16 108． 91
叶片干物质转运贡献率 Leaf dry weight contribution rate 111． 26* 469． 46＊＊＊ 126． 73* 75． 26
茎鞘干物质转运贡献率 Culm and leaf sheath dry weight contribution rate 981． 33 4 011． 01＊＊＊ 325． 23 1 312． 55
穗颖干物质转运贡献率 Fringe and chaff dry weight contribution rate 2 028． 20＊＊＊ 299． 14＊＊ 70． 86 2． 52
198 华 北 农 学 报 27 卷
2． 2 不同小麦品种干物质积累、分配与转运
2． 2． 1 不同小麦品种干物质积累与分配差异 各
品种植株干物质积累量和其在各器官的分配规律基
本一致。参试的 3 个品种中，开花期穗干物质量和
穗颖干物质分配以西农 979 最高，植株、叶片、茎鞘
干物质量以及叶片、茎鞘干物质分配均以小偃 22 最
高，西农 979 最低;成熟期西农 979 的叶片、茎鞘和
穗颖等营养器官的干物质量和干物质分配均是西农
979 极显著低于小偃 22 和陕 558，而小偃 22 和陕
558 之间差异不显著，成熟期 3 个品种单株籽粒干
物质量无显著差异，西农 979 的籽粒干物质分配
(47． 02%)极显著高于小偃 22(42． 37%)和陕 558
(40． 14%) (图 1，2)。
图 1 不同小麦品种植株及其器官干物质积累
Fig． 1 Dry matter accumulation in tested varieties
图 2 不同小麦品种植株干物质分配
Fig． 2 Dry matter distribution in tested varieties
2． 2． 2 不同品种干物质转运的差异 由表 2 可知，
开花前贮存在各器官中的同化物向籽粒的转运量、
转运率及其对籽粒的贡献率以叶片最高，穗颖最低。
西农 979 穗颖干物质转运量、转运率及其对籽粒的
贡献率均显著高于小偃 22 和陕 558;虽然 3 品种间
茎鞘干物质转运量和贡献率均无显著差异，但西农
979 茎鞘干物质转运率极显著高于陕 558，小偃 22
和陕 558 间无显著差异;小偃 22 叶片干物质转运量
和转运率均显著高于陕优 22，西农 979 和陕 558 之
间差异不显著，3 个品种之间叶片干物质向籽粒转
运的贡献率无显著差异。
2． 3 不同灌溉模式对小麦干物质积累、分配与转运
的影响
2． 3． 1 不同灌溉模式对小麦开花期和成熟期干物
质积累与分配的影响 开花期植株及其营养器官的
干物质量均以 W3 水为最高，而 W2 水为最低;成熟
期 W0 和 W1 的籽粒干物质量显著高于另 2 种灌溉
模式，而植株及其营养器官的干物质量不同灌溉模
式间差异并不显著(图 3)。
不同灌溉模式对成熟期叶片和穗颖干物质分配
无显著影响，茎鞘干物质分配以 W3 最高，W0 最低;
籽粒干物质分配以 W0 最高，W3 最低(图 4)。
3 期 董 剑等:水氮调控对小麦植株干物质积累、分配与转运的影响 199
表 2 不同小麦品种营养器官中的干物质向籽粒的转运量和贡献率
Tab． 2 The amount of traffic，transfer rate and the contribution to grain performance
of dry matter of different wheat organs
品种
Variety
干物质转运量 /g
Amount of traffic
转运率 /%
Transfer rate
贡献率 /%
Contribution rate
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
小偃 22 XiaoYan22 － 0． 51bB 0． 14a 0． 34a － 62． 17bB －1． 50abAB 29． 58a － 12． 71bB 4． 63 9． 15
西农 979 XiNong979 － 0． 10aA 0． 36a 0． 28ab － 13． 98aA 8． 05aA 26． 03ab － 2． 42aA 10． 62 7． 81
陕 558 Shaan558 － 0． 56bB － 0． 04a 0． 20b － 65． 70bB － 9． 30bB 15． 29b － 14． 44bB 1． 76 6． 11
图 3 不同灌溉模式下小麦植株及其器官干物质积累
Fig． 3 Dry matter accumulation with different mode of irrigation
图 4 不同灌溉模式下小麦植株干物质分配
Fig． 4 Dry matter distribution with different mode of irrigation
2． 3． 2 不同灌溉模式对小麦开花期和成熟期干物
质转运影响 表 3 表明:处理 W3 的各器官中干物
质向籽粒的转运量和贡献率均高于 W0 和灌 1 水处
理;灌 1 水处理W1 和W2 与不灌水处理W0 各器官
中干物质向籽粒的转运量、转运率和贡献率均无显
著差异。对于灌水时期的分析，冬灌水 W1 处理与
春灌水处理 W2 的各器官中干物质向籽粒的转运
量、转运率和贡献率均无显著差异。表明适当增加
灌水可促进各器官中干物质向籽粒转运，灌水时期
不影响各器官中的干物质向籽粒的转运。穗颖和籽
粒一样为贮藏器官，无干物质转运，其对籽粒贡献率
平均值为 － 9． 85%。
200 华 北 农 学 报 27 卷
表 3 不同灌溉模式对不同器官中的干物质向籽粒转运的影响
Tab． 3 The effect of traffic，transfer rate and the contribution to grain performance
of dry matter of different wheat organs with different mode of irrigation
灌溉模式
Irrigation
干物质转运量 / g
Amount of traffic
转运率 /%
Transfer rate
贡献率 /%
Contribution rate
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
W0 － 0． 46b 0． 20abAB 0． 21bAB － 11． 34abAB 15． 54ab 18． 69 － 11． 34b 5． 81abAB 5． 67bB
W1 － 0． 45ab － 0． 13bB 0． 24bAB － 10． 76bAB 2． 82b 20． 33 － 10． 76ab － 1． 28bB 6． 86bB
W2 － 0． 43ab － 0． 10bAB 0． 19bB － 11． 74bB － 10． 94b 16． 95 － 11． 74b － 2． 39bB 5． 22bB
W3 － 0． 23a 0． 65aA 0． 45aA － 5． 57aA － 11． 09a 38． 56 － 5． 57a 20． 54aA 13． 01aA
2． 4 施氮量对小麦干物质积累、分配与转运的影响
2． 4． 1 施氮量对小麦干物质积累、分配的影响 不
同施氮量之间，仅成熟期植株及其各器官干物质积
累和开花期叶片、茎鞘干物质分配达到一定的显著
水平外，其余各性状均无显著差异;开花期植株及其
营养器官的干物质量除叶片 N2 处理最高外，其余均
为 N3处理最高;成熟期均为 N3 处理最高(图 5) ，在
不同施氮量下，干物质分配均无显著差异(图 6)。
图 5 不同施氮量下小麦植株及其器官干物质积累
Fig． 5 Dry matter accumulation with different amount of nitrogen
图 6 不同施氮量下小麦植株干物质分配
Fig． 6 Dry matter distribution with different amount of nitrogen
2． 4． 2 施氮量对小麦干物质转运的影响 表 4 表
明:处理 N3 的各器官中干物质向籽粒的转运量和
贡献率均高于 N1 和 N2，说明在关中地区适量增加
氮肥可以提高干物质向籽粒的转运量和贡献率;各
处理、各器官中干物质向籽粒的转运量、转运率和贡
献率均无显著差异。
3 期 董 剑等:水氮调控对小麦植株干物质积累、分配与转运的影响 201
表 4 不同施氮量对不同器官中的干物质向籽粒转运的影响
Tab． 4 The effect of traffic，transfer rate and the contribution to grain performance of dry matter
of different wheat organs with different amount of nitrogen
施氮量
Amount of
nitrogen
干物质转运量 / g
Amount of traffic
转运率 /%
Transfer rate
贡献率 /%
Contribution rate
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
穗颖
Fringe and
chaff
茎鞘
Culm and
leaf sheath
叶片
Leaf
N11 － 0． 42a 0． 06a 0． 24a － 52． 13a － 4． 35a 20． 63a － 10． 71a 2． 94a 6． 73a
N12 － 0． 42a 0． 17a 0． 33a － 40． 15a 0． 17a 27． 39a － 8． 47a 5． 94a 6． 78a
N13 － 0． 33a 0． 23a 0． 25a － 49． 56a 1． 42a 22． 87a － 10． 39a 8． 13a 9． 57a
2． 5 施氮方式对小麦干物质积累、分配与转运的影响
施氮方式之间，除成熟期茎鞘、籽粒干物质分配和
茎鞘干物质转运率达到 5%显著水平外，其他性状均无
显著差异(图 7，8)。施氮量相同的条件下，一次性施底
肥有利于增加成熟期籽粒和各营养器官中干物质量的
积累，而分施基肥追肥则有利于促进各器官中积累的
干物质向籽粒转运。在施足底肥的条件下，合理追肥
有利于提高籽粒干物质积累、提高氮肥利用率。
图 7 不同施氮方式下小麦植株及其器官干物质积累
Fig． 7 Dry matter accumulation with different mode of nitrogen
图 8 不同施氮方式下小麦植株干物质分配
Fig． 8 Dry matter distribution with different mode of nitrogen
3 结论与讨论
3． 1 不同品种间干物质积累分配和转运的差异
供试品种间干物质积累分配差异主要表现在穗
颖、叶片和茎鞘这些营养器官，籽粒干物质积累量差
异不显著。西农 979 各营养器官干物质积累量大，
优于小偃 22 和陕 558;小偃 22 和陕 558 品种间差异
不显著。干物质转运的差异主要表现在穗颖和叶
202 华 北 农 学 报 27 卷
片，其中，西农 979 穗颖转运能力显著高于小偃 22
和陕 558，而小偃 22 叶片转运能力显著高于西农
979 和陕 558。
3． 2 不同灌溉模式对小麦干物质积累分配和转运
的影响
随着灌水量的增加，成熟期小麦籽粒干物质积
累量表现出下降的趋势，表明灌水增加了干物质向
营养器官的积累分配，不利于籽粒干物质的积累。
对于干物质的转运，灌 2 水各营养器官中干物质向
籽粒转运显著高于不灌水，而灌 1 水与不灌水无显
著差异，表明适当增加灌水量可以促进各营养器官
中干物质向籽粒转运。灌水时期不影响小麦干物质
积累分配和转运。
3． 3 不同施氮量对小麦干物质氮素积累分配与转
运的影响
本试验研究条件下，各处理间施氮量对小麦干
物质氮素积累、分配和转运的影响均无显著差异。
主要是由于试验地是为第一年新租赁的农民田地，
肥力很不均匀，再者，该试验设计规模太大，试验占
地面积大，影响了不同施氮水平的差异显著性。
3． 4 不同施氮方式对小麦干物质积累分配与转运
的影响
施氮量相同的条件下，一次性施底肥有利于增
加成熟期籽粒和各营养器官中干物质量的积累。而
分施基肥追肥则有利于促进各器官中积累的干物质
向籽粒转运，同时提高成熟期植株和籽粒的氮素积
累。表明在施足底肥的条件下，合理追肥有利于提
高籽粒干物质、提高氮肥利用率。
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