全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 062466206
群体密度和追氮方法对不同熟相冬小麦产量效应
的差异及对化肥氮去向的影响
潘家荣1 　邹国元2 　魏　丽3 　王保忠1
(11 中国农业科学院原子能利用研究所 ,农业部农业核技术与航天育种重点实验室 ,北京　100094 ;
21 北京市农林科学院植物营养与资源研究所 ,北京　100081 ; 31 北京市顺义区农业科学研究所 ,北京　101300)
摘 　要 :通过裂区和正交设计的田间试验 ,研究了不同熟相类型小麦在不同群体密度、不同氮肥
追施策略下的籽粒产量及产量构成 ,探讨了不同熟相类型小麦通过群体调节和氮肥追施实现
高产的可能性。结果表明 ,群体密度和追氮方法均对不同熟相类型小麦的产量和产量构成产
生显著影响 ,并且存在交互作用。黄熟型小麦获得高产的可能性较大 ,早衰大穗型小麦在适宜
的栽培和气候条件下 ,也有可能获得高产。同时利用15N 年示踪技术研究不同熟相下追肥方法
对化肥氮去向。
关键词 :熟相 ;群体密度 ;追氮 ;产量 ;化肥氮去向
INFLUENCE OF DENSITY AND TOP2DRESSING OF NITROGEN FERTILIZER ON YIELD OF WHEAT
WITH DIFFERENT MATURING PHASES AND RESPONSE OF FATE OF FERTILIZER NITROGEN
PAN Jia2rong1 　ZOU Guo2yuan2 　WEI Li3 　WANG Bao2zhong1
(11 Key laboratory of Agricultural Nuclear Technology &Aerospace Breeding of Ministry of Agriculture , Institute for
Application of Atomic Energy , CAAS , Beijing 　100094 ; 21 Institute of Plant Nutrition and Resources , Beijing Academy of
Agriculture and Forestry , Beijing 　100081 ; 31Shunyi Institute of Agricultural Sciences , Beijing 　101300)
Abstract :A field trial was conducted to investigate the response of yield and yield composition of wheat with
different maturing phases to density and top2dressing of nitrogen fertilizers. It was shown that density and top2
dressing of nitrogen fertilizer contributed significantly to yield but dependent on the maturing phases of wheat . The
density showed some interaction with the top dressing of nitrogen fertilizers. It was possible for yellow maturing
wheat to obtain high yield , also for early2senescence type but only under proper management and suitable climatic
condition. 15N tracing technique for determining the fate of fertilizer nitrogen for wheat with different maturing phases
was also used.
Key words :maturing phases ; density ; top2dressing ; yield ; fate of fertilizer N
收稿日期 :2002209223
基金项目 :北京市自然科学基金项目 (6992024)
作者简介 :潘家荣 (1964～) ,男 ,广东高州人 ,研究员 ,从事同位素示踪技术在农业中应用研究。
小麦熟相通常是指小麦开花2成熟期间营养体形态色相的变化。小麦熟相可分为 4 种类型 :绿熟
型、黄熟型、灰白熟型和早衰型[1 ] , 一般育种家把落黄不正常的灰白型和早衰型视为非理想熟相 , 其后
期不能充分灌浆而导致籽粒空瘪和粒重下降[3 ] 。姜鸿鸣等通过研究了 4 种熟相类型小麦的籽粒饱满程
度和干物质积累 ,提出熟相是影响品种本身粒重潜力实现程度的重要因素[2 ] 。然而 ,熟相并不是决定产
量的唯一和最终因素[3 ] ,非理想熟相类型中 ,偶尔也出现个别产量潜力较大的品种 ,但是由于稳产性较
差 ,且易受环境条件的制约。通过建立合理的群体结构 ,并配合适当栽培措施如氮肥追施措施等 ,充分
664　 核 农 学 报　2003 ,17 (6) :466～471Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
发挥群体效应 ,可能是取得小麦高产的重要途径之一。本项目通过研究不同熟相类型小麦在不同群体
密度、不同氮肥追施策略下的籽粒产量及产量构成 ,旨在探讨不同熟相类型小麦通过群体调节和氮肥追
施实现高产的可能性。并利用15N 年示踪技术研究不同熟相类型小麦下追肥方法对化肥氮去向的影响 ,
为建立小麦高产栽培策略提供依据。
1 　材料与方法
111 　材料
11111 　土壤与环境 　试验地位于北京市海淀区东北旺乡 ,属华北平原北部山前冲积平原区 ,为暖温带
半湿润大陆季风气候区。地处北纬 39195 度、东经 11613 度。年均气温 1115 ℃,年平均降雨量为 640mm ,
降雨主要集中于夏季 (6～8 月) ,夏季降水占年总降水量的 70 %。试验时间是 1999 年 10 月至 2000 年 6
月 ,冬小麦生产季节的降雨量较少 ,属干旱年份。土壤类型为草甸褐土 ,地下水埋深 12m。按北京地区
肥力分级标准 ,该试验地属于中等肥力土壤 ,其土壤基本理化性状如表 1。
表 1 　试验地土壤的基本理化性状
Table 1 　Physical and chemical properties of soil for field trial
土壤层次
soil layers
(cm)
pH
(H2O)
有机质
O. M.
( %)
全氮
total N
( %)
碱解氮
NaOH2N
(mgΠkg) 速效磷Olsen2P(mgΠkg) 速效钾NH4OAC2K(mgΠkg) 质地texture 容重bulk density(g·cm - 3)
0～20 8. 15 1. 76 0. 114 56. 0 31. 9 85. 5 壤土 loam 1. 22
20～40 8. 07 1. 28 0. 068 36. 5 27. 4 77. 4 壤土 loam 1. 44
40～60 8. 00 0. 87 0. 040 29. 9 20. 9 68. 8 粘壤土 clay loam 1. 32
60～80 8. 12 0. 65 0. 032 粘壤土 clay loam 1. 36
80～100 8. 00 0. 60 0. 031 粘土 clay 1. 36
11112 　作物 　供试小麦品种为黄熟型 :京麦 5 号 ;绿熟型 :鲁麦 1 号 ;灰白型 :鲁麦 12 号 ; 早衰型 : H922
112 ,大穗型品种。
112 　方法
11211 　试验设计 　采用裂区设计 ,主区设置早衰型、灰白型、黄熟型和绿熟型四种不同熟相类型冬小麦
品种 ,副区采用两因素 3 水平正交设计。两因素分别为 ,群体密度 :高 (225 万Πhm2 ) 、中 (165 万Πhm2 ) 、低
(105 万Πhm2 ) ; 施氮方法 (施氮总量 300kgΠhm2 ) : (1) 基肥 1Π3 + 拔节肥 2Π3 ; (2) 基肥 1Π3 + 孕穗肥 2Π3 ; (3)
基肥 1Π3 + 扬花肥 2Π3。每季作物 300kgΠhm2 的施氮量是北京地区传统施氮量 ;磷肥施用量均为 60kg
P2O5Πha ,冬小麦不施钾肥。
11212 　小区和微区设置 　根据试验设计 ,共设 36 个小区 ,小区面积为 6 ×3m2 , 在黄熟型、灰白型和绿
熟型品种的中等密度或早衰型的低密度小区中各设 2 个15N 微区 ,微区为无底渡锌桶 ,厚 019mm ,直径为
Φ60cm ,埋深 100cm ,其上缘高出土面 8cm。微区内保持原状土 ,按微区形状挖开周围的土层 ,小心套上
微区 ,周围用适应层次的土回填 ,边回填 ,边镇压。然后用泥土填紧微区内边缘。
11213 　施肥和播种 　氮肥品种为尿素和15N2尿素 (15N 丰度 91588 %) ,磷肥为重过磷酸钙。小区施肥 :基
肥均先将磷肥和氮肥混入 0～10cm 的土壤中 ,基肥施用后播种。追肥均为撒施后灌水。微区施肥 :施肥
时间与小区相同 ,基施或追施15N2尿素 ,总施氮量相同。冬小麦基肥施用时 ,先将微区 0～10cm 土壤挖
出 ,过筛 ,同肥料充分混匀后回填微区。其追肥均为先用少量水溶解氮肥 ,用小喷雾器均匀喷于微区表
面 ,然后用相应小区的灌水量喷洒。根据群体密度和发芽率决定各处理播种量。其它田间管理与当地
相同。
11214 　取样时期和方法 　小区成熟期均为植株地上部取样 ,各小区取 2 ×2m2 样方 4 个 ,测量鲜重 ,取
小样测定水分含量 ,并调查有效穗数、穗粒数和千粒重。微区 :在扬花后不同时间取叶片、成熟期整株取
样 ,分茎叶、籽粒和颍壳 ,各部位植株样品立即进行 105 ℃杀青 30min ,70 ℃下烘干。烘干后称重 ,粉碎 ,
764　6 期 群体密度和追氮方法对不同熟相冬小麦产量效应的差异及对化肥氮去向的影响
测定生物量和含氮量 ,并测定15 N 丰度。成熟时土壤则按 0～30、30～60、60～90cm 分层采集土壤样品。
所采样品测定全氮及其15N 丰度。全部进行全氮测定和质谱分析。
11215 　测定方法 　(1)土壤全氮的测定 :将开氏法定氮后的吸收液酸化后 ,浓缩至 3ml ,在 MAT251 质谱
仪上测定15N 丰度。(2)植物全氮的测定 :将开氏法定氮后的吸收液酸化后 ,浓缩至 3ml ,15 N 丰度分析方
法同上。
2 　结果与分析
211 　不同熟相冬小麦群体密度和施氮方法对产量的影响
21111 　群体密度 　栽培技术是影响冬小麦产量的重要因素 ,其中合理群体密度是实现高产的重要措
施。它直接影响分蘖数、成穗数和后期的光合产物的运转和籽粒的灌浆程度。而熟相类型也是影响籽
粒产量潜力的因素之一 ,对于不同熟相 ,选择适当的群体密度对籽粒产量潜力的发挥有着重要的作用。
从产量的平均水平看 (表 2) ,产量最高的是黄熟型小麦 ,绿熟型、灰白型、早衰型小麦的产量相当。这可
能与试验期间的气候条件有关 (小麦季节干旱) 。从表 2 中也可以看出 ,群体密度对冬小麦的影响因不
同熟相而异。黄熟型冬小麦在中等群体密度条件下的有效穗数、穗粒数和千粒重较高 ,产量最高 ,过高
或过低的群体密度都影响产量而使产量降低 ,群体密度过低 ,虽然穗粒数和千粒重高 ,但是亩穗数过低
而影响了产量 ,群体密度过高 ,有效穗数较高 ,但是穗粒数和千粒重低而使产量降低。本试验采用的早
衰型品种为大穗型品种 ,在高群体密度下产量最低 ,仅 4648kgΠhm2 ,穗粒数低 ,千粒重只有 28117g。穗粒
数和千粒重决定着大穗型品种的籽粒产量 ,在高群体密度下 ,后期光合产物不足使灌浆严重不足。而在
低群体密度下产量最高 ,虽然有效穗数较低 ,但穗粒数多 ,千粒重高 ,籽粒产量高。如果早衰型品种是大
穗型品种 ,在群体密度较低时 ,获得高产是完全可能的。与黄熟型相似 ,对于绿熟型 ,在中等群体密度
下 ,产量最高 , 但其穗粒数较少 ,千粒重较高。灰白型的表现处于绿熟型和早衰型之间。
表 2 　群体密度对不同熟相冬小麦产量及其产量组成的影响
Table 3 　Influence of density on yield and yield composition of wheat with different maturing phases
熟相
maturing phases
群体密度
density
产量
yield
(kgΠhm2) 有效穗数ear No.( ×10 ,000Πhm2) 穗粒数grain No. per ear 千粒重10002grain weight(g)
黄熟型
yellow maturing
灰白型
gray maturing
早衰型
ear senescence
绿熟型
green maturing
高 high 5285 465 31100 36143
中 medium 5864 459 34100 37157
低 low 5562 424 34167 38100
平均 mean 5570 445 33156 37133
高 high 4527 511 30133 29120
中 medium 5137 592 29133 29160
低 low 4815 586 27167 29167
平均 mean 4826 563 29111 29149
高 high 4648 357 46133 28117
中 medium 5058 381 49133 28183
低 low 5165 370 47133 29153
平均 mean 4957 369 47166 28184
高 high 4676 515 25100 36133
中 medium 5099 490 27133 38150
低 low 4786 503 25133 37167
平均 mean 4853 502 25189 37150
　　注 :表中各数均取各水平平均数。Note : Each figure was shown averagely.
21112 　施氮方法 　从表 3 还可以看出 ,追氮方法对小麦产量的效应因熟相类型不同而异。对于黄熟型
品种 ,在孕穗期施氮产量最高 ,只在拔节期追氮 ,分蘖数增加 ,有效分蘖增加 ,但由于后期氮肥不足 ,穗粒
864 核　农　学　报 17 卷
数减少 ,千粒重降低 ,影响了产量。如追氮过晚 ,既扬花期追氮 ,虽然穗粒数较多 ,千粒重较高 ,但由于效
分蘖数降低而影响了产量。对于非理想熟相类型 ,即灰白型和早衰型品种 ,试验的结果表明追肥时间在
孕穗期时产量最高 ,而在拔节期或扬花期追肥 ,产量相当 ,但是前者的千粒重低 ,后者的有效分蘖数少。
对于绿熟型 ,在拔节期追氮的产量最高。如过晚追肥 ,则成熟时 ,绿色较浓 ,不利于灌浆 ,千粒重降低而
影响产量。
表 3 　施氮方法对不同熟相冬小麦产量及其产量组成的影响
Table 3 　Influence of top2dressing of nitrogen fertilizer on yield and yield composition of wheat
with different maturing phases
熟相
maturing phases
追肥时期
top2dressing stages 产量yield(kgΠhm2) 有效穗数ear No.( ×10 ,000Πhm2) 穗粒数grain No. per ear 千粒重10002grain weight(g)
黄熟型
yellow maturing
灰白型
gray maturing
早衰型
ear senescence
绿熟型
green maturing
拔节期 tillering 5421 516 28123 36198
孕穗期 booting 6216 500 33112 38101
扬花期 flowering 5074 418 32143 38134
拔节期 tillering 4453 529 29187 27178
孕穗期 booting 5149 593 29131 30102
扬花期 flowering 4878 567 28190 30121
拔节期 tillering 4710 372 45101 28123
孕穗期 booting 5277 412 47100 28185
扬花期 flowering 4884 325 50192 30101
拔节期 tillering 4899 518 25124 37100
孕穗期 booting 4981 514 25192 37114
扬花期 flowering 4681 476 25179 36196
　　注 :表中各数均取各水平平均数。Note : Each figure was shown averagely.
21113 　群体密度和施氮方法的交互作用与最佳条件选择 　从不同熟相类型两因素的平均产量指标看
(表 2、表 3) ,黄熟型和灰白型以中等群体密度、孕穗期追氮的平均指标最高 ,即理论最佳条件为 :中等群
体密度和孕穗期追氮 ;绿熟型以中等群体密度、拔节期追氮的平均指标最高 ,即理论最佳条件为 :中等群
体密度和拔节期追氮 ;早衰型以低群体密度、孕穗期追氮的平均指标最高 ,即理论最佳条件为 :低群体密
度和拔节期追氮。由于早衰型和灰白型品种的主要限制因素为后期的灌浆不足 ,其适宜的追肥时期可
能是两次施肥 ,即拔节期和扬花期追氮。
对不同熟相品种的产量指标进行正交方差 ,结果表明 ,对于不同熟相类型小麦 ,群体密度和施肥方
法存在着交互作用 ,但因不同熟相的冬小麦品种而异。从表 4 可以看出 ,黄熟型品种的适宜群体密度是
中等群体密度 ,追肥应在孕穗期。降低群体密度 ,可通过拔节期追施氮肥进行弥补 ,分蘖数增加 ,成穗率
增加 ,但是由于后期氮肥不足 ,穗粒数减少。提高群体密度 ,追肥时间越晚 ,其对产量的影响越少 ,但产
量均明显低于中等群体密度的处理。对于早衰型大穗品种 ,适宜的群体密度是低密度 ,在高密度下 ,如
果追肥过早 ,分蘖过多 ,形成的无效分蘖增多 ,后期又因氮素不足 ,光合作用减低较快 ,籽粒灌浆严重不
足 ,千粒重低 ,影响了产量。灰白型品种基本与黄熟型类似。对于绿熟型 ,中等密度较为合适 ,且在拔节
期施肥为好。如过晚追肥 ,则成熟时 ,绿色较浓 ,不利于灌浆 ,千粒重较低。这种现象在高群体密度、过
晚追肥时更明显。
21114 　不同熟相冬小麦超高产的可能性分析 　从试验结果可知 ,黄熟型品种的高产可能性较大 ,在气
候干旱条件下产量能保持较高的水平 ,最高达 6514kgΠhm2 ,如果采用合适的群体密度和适宜的追氮时
期 ,即中等群体密度和在孕穗期前后追肥时间 ,产量可能会突破 7500kgΠhm2 。对于早衰型大穗品种 ,在
理论适宜群体密度 ,即低密度 ,和理论的追肥时间是孕穗期条件下 ,产量仅为 5505kgΠhm2 。但是从产量
构成分析看 ,在追肥分 2 次进行的情况下 ,即拔节期和扬花期追氮 ,可能会大大提高起增产潜力获得高
产。因为在拔节期追施一定量的氮素 ,可适当增加分蘖 ,无效分蘖适当降低 ,在扬花期追肥 ,可克服后期
964　6 期 群体密度和追氮方法对不同熟相冬小麦产量效应的差异及对化肥氮去向的影响
又因氮素不足引起的籽粒灌浆不足 ,提高穗粒数和千粒重 ,从而达到增产的目的。灰白型品种基本与黄
熟型类似 ,但产量潜力较差。对于绿熟型 ,产量的最高水平均小于前 3 种熟相品种 ,取得高产的可能性
不大。
表 4 　群体密度和追氮时期对不同熟相类型小麦产量及产量性状的影响
Table 4 　Influence of density and time of top2dressing of nitrogen fertilizer on yield and yield composition
of wheat with different maturing phases
熟相
types of maturing
appearance
密度
density
拔节期追肥
top2dressing
at tillering
孕穗期追肥
top2dressing
at booting
扬花期追肥
top2dressing
at flowering
拔节期追肥
top2dressing
at tillering
孕穗期追肥
top2dressing
at booting
扬花期追肥
top2dressing
at flowering
产量 yield
(kgΠhm2) 有效穗数 ear No.( (10 ,000Πhm2)
黄熟型
yellow maturing
灰白型
gray
maturing
早衰型
ear senescence
绿熟型
green maturing
高 high 5123 5809 4923 401 504 418
中 medium 5678 6514 5400 426 505 446
低 low 5463 6324 4900 421 491 390
高 high 3900 5223 4459 449 590 493
中 medium 4790 5435 5187 570 614 591
低 low 4670 4789 4987 569 575 615
高 high 4356 4904 4685 336 400 336
中 medium 4873 5423 4879 404 434 306
低 low 4900 5505 5089 376 402 332
高 high 4657 4795 4576 524 532 488
中 medium 5368 5125 4803 504 481 486
低 low 4673 5023 4663 526 528 454
穗粒数
No. of grain per ear
千粒重 10002grain weight
(g)
黄熟型
yellow maturing
灰白型
gray
maturing
早衰型
ear senescence
绿熟型
green maturing
高 high 35 32 32 3615 3610 3618
中 medium 36 34 32 3710 3719 3718
低 low 35 33 33 3710 3910 3810
高 high 31 30 30 2810 2915 3011
中 medium 30 30 28 2810 2915 3113
低 low 28 28 27 2913 2917 3010
高 high 48 43 48 2710 2815 2910
中 medium 43 51 54 2810 2910 2915
低 low 45 46 51 2819 2917 3010
高 high 24 25 26 3710 3610 3610
中 medium 28 28 26 3810 3810 3810
低 low 24 25 27 3710 3810 3810
　　注 :表中各数均取各水平平均数。Note : Each figure was shown averagely.
212 　氮方法对肥料氮去向的影响
从表 5 中可以看出 ,对于黄熟型小麦 ,孕穗期追氮时氮素总吸收量较高、来自肥料氮的百分比占
20161 % ,利用率也较高 ,达到 35122 %。土壤氮残留 33114 % ,损失 31174 %。在扬花期追氮 ,吸氮量显著
降低 ,来自肥料的百分比与孕穗期追氮相当 ,利用率降低 ,仅 30112 % ,土壤残留较高 ,达到 39187 % ,损
失 31103 %。拔节期追氮 ,氮素吸收量均显著低于孕穗期施氮 ,来自肥料的百分比、氮肥利用率则显著
低于前两个处理 ,而土壤残留较低 , 只有 26113 % ,而损失较大 ,达 44103 %。一般情况下 ,随着追肥时间
的推迟 ,利用率提高 ,土壤残留增加 ,而损失减低。然而在小麦扬花期追氮则有些过晚 ,由于营养不足 ,
根系吸收能力减弱 ,吸收能力明显低于孕穗期追氮处理 ,故对肥料氮的吸收降低。对于灰白型品种 ,其
趋势与黄熟型品种相当。早衰型品种 ,孕穗期追氮时 ,氮素吸收量、肥料氮回收最高 ,损失率最低。而扬
074 核　农　学　报 17 卷
花期施氮与拔节期比较 ,后者的氮素吸收、肥料氮回收更低 ,损失更高。对于绿熟型品种 ,在拔节期施肥
的氮素吸收量与黄熟型孕穗期追氮时相当 ,但是氮素在个部分的分布明显不同 ,绿熟型品种茎叶的氮素
比例显著高于黄熟型 ,所以在营养学的角度看 ,如何提高绿熟型品种的后期氮素转移 ,可能成为提高其
营养效率的关键。拔节期施氮与孕穗期施氮相当 ,但是在扬花期施氮 ,利用率显著降低 ,并且茎叶氮的
比例明显提高。
表 5 　施氮方法对不同熟相冬小麦化肥氮去向的影响
Table 5 　Influence of top2dressing of nitrogen fertilizer on fate of fertilizer N for wheat with
different maturing phases
熟相
types of
maturing appearance
追肥时期
top2dressing stages 作物回收recovery by crops( %) 土壤残留residual N in soil( %) 损失unaccounted loss( %)
黄熟型
yellow maturing
灰白型
gray maturing
早衰型
ear senescence
绿熟型
green maturing
拔节期 tillering 26113 29184 44103
孕穗期 booting 35122 33114 31174
扬花期 flowering 30112 39187 31103
拔节期 tillering 27113 34165 38122
孕穗期 booting 31187 34110 34103
扬花期 flowering 30102 35121 34177
拔节期 tillering 26134 29145 44121
孕穗期 booting 31184 33156 34160
扬花期 flowering 28103 35135 36162
拔节期 tillering 31185 31176 36139
孕穗期 booting 35132 34133 30135
扬花期 flowering 39113 37124 23173
　　注 :表中各数均取各水平平均数。Note : Each figure was shown averagely.
3 　小结
311 　群体密度和追氮方法对冬小麦产量及产量构成的影响因不同熟相类型而异。黄熟型和灰白型小
麦以中等群体密度和孕穗期追氮为理论最佳条件 ;绿熟型小麦以中等群体密度和拔节期追氮为理论最
佳条件 ;早衰型小麦以低群体密度和拔节期追氮为理论最佳条件。
312 　黄熟型品种的高产可能性较大 ,如果采用合适的群体密度和适宜的追氮时期 ,即中等群体密度和
在孕穗期前后追肥时间 ,产量可能会突破 7500kgΠhm2 。对于早衰型大穗品种 ,在适宜群体密度和分 2 次
追肥的情况下 ,可能会大大提高起增产潜力获得高产。对于绿熟型 ,取得高产的可能性不大。
313 　黄熟型、灰白型和早衰型 ,孕穗期追氮时 ,利用率也较高 ,损失较低 , 提早或推迟追氮均降低利用
率 ,增加损失。早衰型品种 ,孕穗期追氮时 ,氮素吸收量、肥料氮回收最高 , 损失率最低。对于绿熟型品
种 , 在拔节期施肥的氮素吸收量与黄熟型孕穗期追氮时相当。
参考文献 :
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174Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2003 ,17 (6) :466～471