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Relationships between nitrogen application rate soil nitrate-nitrogen, plant nitrogen concentration and wheat scab

施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系



全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(2):306-317 doi牶1011674/zwyf.20150204
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-03-04   接受日期:2014-06-23
基金项目:农业部公益性行业专项(201103003);国家自然科学基金项目(31471935);国家“973”项目(2009CB11866)资助。
作者简介:刘小宁(1987—),女,河南安阳人,硕士研究生,主要从事氮素养分资源综合管理研究。Email:LXN409@126com
 通信作者 Email:ylye2004@163com
施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系
刘小宁,刘海坤,黄玉芳,叶优良
(河南农业大学资源与环境学院,郑州 450002)
摘要:【目的】赤霉病已成为影响小麦产量和品质的重要病害之一,为了解施用氮肥对小麦赤霉病的影响,本文通
过研究不同施氮水平下小麦赤霉病的发病情况,探索施氮、土壤供氮、植株氮浓度与小麦赤霉病的关系。【方法】采
用田间小区试验,以多穗型豫麦49-198(YM49-198)和大穗型周麦16(ZM16)为供试品种,设N0、120、180、240、
360kg/hm25个施氮水平(N0、N120、N180、N240、N360),根据“小麦赤霉病测报技术规范”调查小麦赤霉病的发病情
况。【结果】土壤硝态氮含量及0—90cm土层土壤硝态氮累积量均随施氮量的增加而增加,小麦收获期 N0、N120、
N180处理0—30cm土层硝态氮含量及0—90cm累积量差异不显著,但显著低于N240和N360处理。两个品种小麦赤
霉病病穗率和病情指数(DI)随施氮量的增加而增加,各处理间差异显著;豫麦49-198施氮处理的病穗率和 DI比
不施氮处理分别增加295% 1320%和359% 2252%,周麦16施氮处理的病穗率和DI比不施氮处理分别增
加424% 1618%和417% 2069%;两个品种小麦N180处理赤霉病的病穗率和病情指数与N0、N120差异较小,
显著低于N240和N360;周麦16较豫麦49-198发病严重,各处理的病穗率和病情指数比豫麦49-198分别高出7%
25%和280% 636%。小麦赤霉病病穗率和DI与硝态氮含量显著正相关,与0—90cm硝态氮累积量呈线性正
相关。孕穗期、开花期和灌浆期茎基部硝酸盐含量和拔节期 开花期植株的全氮含量各处理间差异较大,且与小
麦赤霉病病穗率和DI显著线性正相关。【结论】土壤硝态氮含量及累积量随施氮量增加而增加,小麦收获后施氮
量低于N180kg/hm2时土壤中硝态氮残留较低,赤霉病发病较轻。小麦赤霉病病穗率和病情指数随施氮量的增加
而增加,说明施氮量过高会加重小麦赤霉病病害;小麦拔节期 开花期的氮浓度过高会加重赤霉病病害,因此在这
一时期,适宜的施氮量、土壤硝态氮和植株氮浓度在赤霉病发生年份可以减轻病害,综合考虑土壤硝态氮残留、产
量和赤霉病害等因素的适宜施氮量为N180kg/hm2。
关键词:小麦;赤霉病;植株氮浓度;土壤硝态氮;施氮量
中图分类号:S4351214+5;S5121062   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2015)02-0306-12
Relationshipsbetweennitrogenapplicationratesoilnitratenitrogen,
plantnitrogenconcentrationandwheatscab
LIUXiaoning,LIUHaikun,HUANGYufang,YEYouliang
(ColegeofResourcesandEnvironment,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China)
Abstract:【Objectives】Scabhasbecomeoneofthemajordiseasesafectingyieldandqualityofwheat.An
experimentwassetuptostudyefectofnitrogenfertilizationonwheatscabandtoexplorerelationsbetweennitrogen
fertilizerandsoilnitrogen,plantnitrogenconcentrationandwheatscabunderdiferentnitrogenlevels.【Methods】
Afieldexperimentwasconductedusing5nitrogenrates(N0,120,180,240and360kg/ha)andamultispike
wheatcultivarYuMai49-198(YM49-198)andalargespikewheatcultivarZhouMai16(ZM16)inrandomized
blocked,andwheatscabwasinvestigatedby“wheatscabforecastingtechnicalspecifications”.【Results】Thesoil
nitratenitrogencontentsandaccumulationamountsin0-90cmsoillayerareincreasedwiththeincreaseofN
applicationrate.Therearenosignificantdiferencesinsoilnitratenitrogencontentsat0-30cm andthe
accumulationamountsin0-90cm soillayerunderN0,N120 andN180,andthecontentsandamountsare
2期    刘小宁,等:施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系
significantlylowerthanthoseunderN240andN360atthematurity.Themorbiditiesanddiseaseindex(DI)ofwheat
scabareincreasedwiththeincreaseofNapplicationrate,andtherearesignificantlydiferencesamongdiferent
treatments.ThemorbiditiesandDIsofYM49-198undertheNtreatmentsarehigherthanthoseundertheN0
treatmentby295%-1320% and359%-2252%,respectively,andthoseofZM16are424%-1618% and
417%-2069%.ThemorbiditiesandDIsofthetwowheatcultivarsunderN0,N120andN180arenotsignificant
diferent,andaresignificantlylowerthanthoseunderN240andN360.However,thediseaseofZM16ismoreserious
sincethemorbiditiesandDIsarehigherthanthoseofYM49-198by7%-25% and280%-636%,respectively.
ThescabmorbidityandDIarepositivelycorelatedwithsoilnitratecontent,andlinearlycorelatedwithnitrate
nitrogenaccumulationin0-90cm.Thestemsapnitrateconcentrationsatthebooting,anthesisandfilingstages,
thetotalnitrogencontentsatthejointingandanthesisstageshavesignificantdiferencesamongthetreatments,and
aresignificantlyandpositivelylinearcorelatedwiththescabmorbidityandDI.【Conclusions】Thesoilnitrate
nitrogencontentsandaccumulationamountsareincreasedwiththeincreaseoftheNapplicationrate.Thesoil
residualnitrateislowerunderconditionsofnitrogenratelessthan180kg/ha,andthus,thescabdiseaseislighter.
ThemorbidityandDIofwheatscabareincreasedwiththeNapplicationrate,whichilustratesthathighernitrogen
fertilizerwilaggravatewheatscabdiseaseatthejointingandanthesisstages.Therefore,toreducingthescab
disease,appropriatenitrogenrate,soilnitrateandplantnitrogenconcentrationareneededduringthisperiod.
Consideringtheresidualnitrateinsoil,theyieldandscab,theappropriatenitrogenamountisN180kg/ha.
Keywords牶winterwheat牷wheatscab牷plantnitrogenconcentration牷soilnitratenitrogen牷nitrogenrate
  小麦遭到赤霉病病菌侵染后穗部出现红色霉状
物[1],故称赤霉病,是由多种镰刀菌引起的真菌病
害[2-3],其在高温、高湿条件下发病严重,尤其在小麦
抽穗扬花期的气象条件对小麦赤霉病的发生有重要
影响,为典型气候型病害[1,4]。前人对小麦赤霉病发
生的原因、特点及防治措施做了大量研究[5-9]。近年
来,有关施用氮肥对小麦赤霉病影响的研究逐渐增
多[10-11],乔玉强等指出施氮增加了小麦赤霉病病穗
率和病情指数[11],高量施氮条件下赤霉病发病程度
和籽粒毒素含量维持在较高水平[12];Jensen和Munk
的研究表明,氮肥用量的增加使菌落密度增大[13],低
氮条件下菌落形成会减少,病菌侵染能力降低[14]。
施氮增加了土壤中硝态氮的累积和植株的氮浓
度[15],硝态氮反映了土壤供氮能力[16],其含量制约
着小麦氮素的吸收[17]。植株全氮和茎基部硝酸盐
可以作为植株氮素营养诊断的指标,反映小麦植株
氮素营养状况[18],茎基部硝酸盐比全氮能更直接快
速地反映小麦植株的氮素营养状况[19]。Delin等指
出发病率低的小麦植株含氮量增加,土壤硝态氮累
积量减少。发病率降低后增加了小麦对氮素的吸
收,减少了收获后土壤硝态氮的残留[20]。但有关土
壤硝态氮和小麦植株氮素营养对小麦病害影响的研
究相对较少。2012年4月下旬和5月上旬小麦正
值抽穗扬花期,遇到了连续高温阴雨天气,为赤霉病
传播创造了气候条件,导致赤霉病在全国普遍发生,
河南省的发病尤其严重[21],发病面积约为578%,
平均病穗率10%左右[22]。为了深入了解施氮量对
土壤硝态氮、植株氮浓度和赤霉病的影响及土壤硝
态氮、氮浓度与赤霉病的关系,对不同施氮量下两个
品种小麦赤霉病的发病情况进行了调查和分析,旨
在为小麦生产中病害的防治提供依据。
1 材料与方法
11 试验地概况
试验于2011 2012年在河南禹州市顺店镇康
城村进行,位于北纬34°27′,东经113°34′。土壤类
型为潮土,质地为粘壤土,耕层土壤有机质含量
205g/kg、全氮104g/kg、有效磷20mg/kg、速效
钾为142mg/kg,pH值82;0—30cm土层Nmin含
量58kg/hm2,土壤容重145g/cm3。前茬作物为玉
米。
12 试验设计
供试品种为当地主栽品种多穗型豫麦49-198
(YM49-198)和大穗型周麦16(ZM16)。试验设 N
0、120、180、240、360kg/hm25个施氮水平,分别用
N0、N120、N180、N240、N360表示。氮肥为尿素(含氮
46%),1/2氮肥在小麦播前作基肥施入,1/2在小
麦拔节期追施。磷、钾肥全部基施,磷肥为过磷酸钙
(含 P2O512%),用量为 90kg/hm
2,钾肥为氯化钾
(含 K2O60%),用量为 90kg/hm
2。小区面积 48
703
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
m2,重复3次,随机区组排列。豫麦49-198的播量
为150kg/hm2,周麦16播量为195kg/hm2,2011年
10月17日播种,2012年6月5日收获。田间管理
按照当地高产模式进行管理。
13 测定项目及方法
131土壤硝态氮 在小麦越冬、返青、拔节、开花
和成熟期每个小区分别采取一组0—30cm、30—60
cm和 60—90cm土层土壤,鲜样经 00lmol/L
CaCl2浸提,流动分析仪测定土壤硝态氮含量。同
时另取一份土壤烘干后测定土壤含水量。
132植株全氮 在小麦越冬、返青、拔节、开花、收
获期每个小区随机采取20株小麦植株样品,105°C
杀青,75°C烘干后粉碎,半微量凯氏定氮法测定小
麦整株的植株全氮含量。
133植株硝酸盐 在小麦孕穗期、开花期、灌浆期
以小麦茎基部(05 1cm)为测定部位,用榨汁器
榨取小麦茎基部汁液,根据NO-3N偶氮反应原理生
成红色染料,通过比色法由反射仪(RQ-flex)直接
读出小麦茎基部硝酸盐浓度[23]。
134病情指数计算 在赤霉病发病期调查小麦病
穗率,计算病情指数。每个小区选取具有代表性的
3个点,每个点选100个小麦单茎进行调查,计算病
穗率(病穗率 =发病穗数/总穗数 ×100%)和病情
指数[DI,病情指数 =100×∑(各级病穗数 ×各级
代表值)/(调查总穗数 ×最高级代表值)],根据穗
部发病情况对小麦赤霉病病情指数分为五个等级:
0级为不发病;l级的病小穗数占全小穗数的1/4以
下;2级的病小穗数占全小穗数的 l/4 1/2;3级的
病小穗数占全小穗数的l/2 3/4以下;4级的病小
穗数占全小穗数的3/4以上[24]。
14 数据处理
试验数据采用Excel2010和 SPSS200进行处
理,用 Duncan法进行处理间多重比较,各变量之间
使用 Pearson相关系数法进行相关分析[25];采用
OriginPro81绘图。
2 结果与分析
21 施氮对小麦土壤硝态氮的影响
211对土壤硝态氮含量的影响 从表 1可以看
出,小麦各土层硝态氮含量随施氮量的增加而增加。
越冬期30—60cm、60—90cm土层硝态氮含量高
于0—30cm,其他时期0—30cm硝态氮含量明显高
于30—60cm和 60—90cm。在拔节期,两个品种
N0、N120、N180、N240处理的硝态氮含量在0—30cm土
层差异不显著;开花期和收获期两个小麦品种0—
30cm土层的硝态氮含量 N0、N120、N180处理最低且
无显著差异,N240、N360处理的差异不显著但显著高
于其他处理。
212对土壤硝态氮累积量的影响 小麦不同生育
期0—90cm土层土壤硝态氮累积量随施氮量的增
加而增加,不同施氮水平间差异显著(表2)。拔节
期0—90cm土层硝态氮累积量最低。开花期和收
获期两个品种N0、N120、N180处理0—90cm土层硝态
氮累积量最低,且三者之间差异不显著,但显著低于
N360处理。
22 施氮对小麦植株氮浓度的影响
221对小麦植株硝酸盐含量的影响 由表3可以
看出,两个小麦品种抽穗期、开花期和灌浆期的茎基
部硝酸盐含量随施氮量增加而增加,处理间差异显
著,豫麦49-198开花期各处理茎基部硝酸盐含量
最大,为683 4245mg/L,N120、N180、N240、N360处理
分别比 N0增加14、29、38、52倍;周麦16在灌
浆期茎基部硝酸盐含量达到最大,不同处理在863
4047mg/L范围,N120、N180、N240、N360处理分别比
N0增加了33、35、36、37倍,N180、N240、N360处理
间差异不显著。
222对小麦植株全氮含量的影响 图1显示,小
麦植株全氮含量随施氮量的增加而增加,施氮处理
显著高于不施氮处理。两个小麦品种植株全氮含量
均在返青期最高,收获期最低,变幅在 11%
30%之间,以拔节期和开花期各处理间的差异最
大,越冬期和返青期各处理间差异不显著;收获期豫
麦49-198的施氮处理间差异不显著,周麦16各个
处理仍有显著差异。拔节期,豫麦49-198植株全
氮含量变化在 21% 32%之间,N120、N180、N240、
N360处理比 N0分别增加 105%、208%、223%、
502%,N180和N240间差异不显著;周麦16植株的全
氮含量变化在 24% 29%之间,N120、N180、N240、
N360处理比 N0 分别增加 63%、78%、212%、
232%,N180与其他各处理间也差异显著。开花期,
豫麦49-198植株的全氮含量变化在16% 23%
之间,N120、N180、N240、N360处理分别比 N0增加了
126%、314%、304%、422%;周麦16植株全氮
含量变幅为19% 29%,N120、N180、N240、N360处理
分别比 N0增加 121%、218%、235%、557%。
收获期,豫麦49-198植株全氮含量变化在08%
12%之间,施氮处理显著高于不施氮处理,各施氮
803
2期    刘小宁,等:施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系
表1 施氮对不同小麦品种各土层土壤硝态氮含量的影响(mg/kg)
Table1 Efectsofthenitrogenapplicationon0-90cmsoilnitratenitrogencontents
生育期
Growthstage
处理
Treatment
豫麦49-198YM49-198 周麦16ZM16
0—30cm 30—60cm 60—90cm 0—30cm 30—60cm 60—90cm
越冬期
Wintering
N0 47c 35d 68c 38c 44d 51c
N120 51c 85c 83c 58c 80c 97b
N180 97b 107c 118b 90b 128b 106b
N240 95b 191b 150a 93b 157ab 155a
N360 111a 257a 154a 126a 185a 168a
返青期
Regreening
N0 100b 57b 44c 86b 65b 62c
N120 104b 55b 51c 105a 85ab 78bc
N180 104b 56b 51c 108a 101a 75bc
N240 135a 89a 64b 117a 98a 90b
N360 129a 105a 83a 122a 113a 164a
拔节期
Jointing
N0 101a 51b 25c 63b 41b 35b
N120 97a 52b 36b 93ab 44b 41b
N180 103a 66a 46a 87ab 45b 27b
N240 97a 63a 42ab 95ab 50b 37b
N360 115a 66a 47a 113a 81a 104a
开花期
Anthesis
N0 94b 45b 33c 85b 55bc 38b
N120 120b 62ab 48b 100b 48c 51ab
N180 150b 65ab 40bc 133b 72ab 62a
N240 255a 68ab 50b 282a 67abc 55a
N360 277a 90a 70a 312a 83a 58a
收获期
Maturity
N0 68c 15c 13b 94b 28c 14b
N120 79c 38b 16b 101b 29c 22b
N180 100c 39b 19b 109b 49b 22b
N240 326b 51b 30b 166b 66a 35b
N360 404a 68a 63a 356a 70a 96a
  注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantdiferentamong
treatmentsatthe5% level.
处理间无显著差异;周麦16的植株全氮含量变幅为
08% 16%,N120、N180、N240、N360处理分别比N0增
加887%、532%、532%、1075%。
223施氮量与植株氮浓度的相关性 相关分析
(表4)表明,施氮量与小麦植株全氮含量呈正相关,
尤其在小麦拔节期 (r=0932、r=0740)和
开花期(r=0895、r=0907),两者的相关性
达到极显著水平,与小麦抽穗期、开花期和灌浆期茎
基部硝酸盐含量也呈显著正相关关系。
23 施氮对小麦赤霉病发病率和病情指数的影响
从图2可以看出,两个小麦品种赤霉病病穗率
随施氮量增加而增加,各处理间差异显著。豫麦49
-198的赤霉病病穗率为221% 513%,N120、N180、
N240、N360处理比 N0 分别增加 295%、626%、
1035%、1320%,各施氮处理赤霉病病穗率比不施
氮处理平均高 181%;周麦 16赤霉病病穗率在
903
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
286% 749%之间,N120、N180、N240、N360分别比 N0
增加 424%、840%、1437%、1618%,各施氮处
理赤霉病病穗率比不施氮处理平均高309%,豫麦
49-198各处理的赤霉病病穗率较低,比周麦16低
7% 25%。
表2 施氮对不同小麦品种0—90cm土层土壤硝态氮累积的影响(kg/hm2)
Table2 Efectsofthenitrogenapplicationonnitratenitrogenaccumulationin0-90cmsoil
品种
Cultivar
处理
Treatment
越冬期
Wintering
返青期
Returning
拔节期
Jointing
开花期
Anthesis
收获期
Maturity
豫麦49-198
YM49-198
N0 665e 886b 779c 755b 421c
N120 973d 922b 814bc 1013b 585c
N180 1428c 928b 943ab 1118b 689c
N240 1929b 1270a 887abc 1632a 1781b
N360 2315a 1400a 999a 1917a 2338a
周麦16
ZM16
N0 588e 942c 614b 786b 598c
N120 1038d 1181b 782b 878b 667c
N180 1438c 1255b 701b 1175b 787c
N240 1793b 1347b 803b 1768a 1171b
N360 2124a 1766a 1314a 1985a 2292a
  注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantdiferentamong
treatmentsatthe5% level.
表3 施氮对小麦各生育期植株茎基部硝酸盐含量的影响(mg/L)
Table3 Efectsofthenitrogenapplicationonstemsapnitrateconcentrationofwinterwheatgrowthstage
处理
Treatment
豫麦49-198YM49-198
孕穗期Booting 开花期Anthesis 灌浆期Filing
周麦16ZM16
孕穗期Booting 开花期Anthesis 灌浆期Filing
N0 425e 683e 535e 457d 693e 863c
N120 1284d 1613d 1607d 1772c 2464d 3673b
N180 2016c 2676c 2082c 1814c 3303c 3913a
N240 2643b 3287b 3454b 2563b 3680b 3936a
N360 3411a 4245a 4219a 4103a 4113a 4047a
  注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantdiferentamong
treatmentsatthe5% level.
表4 施氮量与小麦植株氮浓度的相关性
Table4 Correlationbetweenthenitrogenapplicationrateandnitrogenconcentrationinwheatplants
品种Cultivar WN RN JN AN BSN ASN FSN
豫麦49-198YM49-198 0319 0118 0932 0895 0989 0987 0980
周麦16ZM16 0637 0519 0740 0907 0981 0947 0805
  注(Note):WN—越冬期全氮 WinteringN;RN—返青期全氮 ReturnningN;JN—拔节期全氮 JointingN;AN—开花期全氮 AnthesisN;
BSN—孕穗期茎基硝酸盐Stemsapnitrateatthebooting,ASN—开花期茎基部硝酸盐Stemsapnitrateattheanthesis,FSN—灌浆期茎基部硝酸盐
Stemsapnitrateatthefiling.,分别表示5%和1%显著水平Indicatesignificantdiferencesatthe5% and1% levels,respectively.
013
2期    刘小宁,等:施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系
  两个品种小麦的病情指数也随施氮量的增加而
增加,各处理间差异显著,施氮处理病情指数显著高
于不施氮处理。豫麦49-198的病情指数在119
387之间,N120、N180、N240、N360比 N0 分别增加
359%、1131%、1862%、2252%。周麦 16的病
情指数在177 543之间,N120、N180、N240、N360比
N0分别增加 417%、1344%、1463%、2069%。
周麦16各施氮处理的病情指数均比豫麦 49-198
高,高出280% 636%。
相关分析(表5)表明,施氮量与豫麦49-198和
周麦16的赤霉病病穗率和病情指数呈极显著的正
相 关,相 关 系 数 分 别 为 0856、0913 和
0907、0956。
图1 不同施氮量小麦植株各生育期全氮含量的变化
Fig.1 Changesoftotalnitrogencontentofthenitrogenapplicationinwheatplantsatdiferentgrowthstages
图2 施氮对小麦赤霉病病穗率和病情指数的影响
Fig.2 Efectsofthenitrogenapplicationonmorbidityanddiseaseindex(DI)ofwheatscab
[注(Note):柱上不同字母表示处理间差异达5% Diferentletersabovethebarsmeansignificantamongtreatmentsatthe5% level.]
表5 施氮量与赤霉病的相关性
Table5 CorrelationbetweenNandwheatscab
品种
Cultivar
病穗率
Morbidity
病情指数
Diseaseindex
豫麦49-198YM49-198 0856 0907
周麦16ZM16 0913 0956
  注(Note):表示1%显著水平Indicatesignificantdiferences
atthe1% level.
24 土壤硝态氮、植株氮浓度与小麦赤霉病的关系
土壤硝态氮含量与赤霉病病穗率和病情指数呈
正相关(表6),0—30cm、30—60cm、60—90cm土
层土壤的硝态氮含量与病穗率和病情指数相关性在
越冬期最高,豫麦49-198各土层与病穗率的相关
系数分别为 0840、0869、0797,与病情指数的相
关系数分别为0877、0926、0894;周麦16各土层
与病穗率的相关系数分别为 0881、0940、0909,
与病情指数的相关系数分别为 0954、0950、
113
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
0846。两个品种小麦0—30cm和30—60cm土层
硝态氮含量与病穗率和病情指数的相关性在小麦生
育期内呈“先降低后增加”趋势,0—30cm的相关性
在拔节期最低,30—60cm的相关性在开花期最低;
60—90cm的硝态氮含量与赤霉病的相关性,豫麦
49-198在收获期最低,周麦16在拔节期和开花期
最低。
表6 土壤硝态氮含量与小麦赤霉病病穗率和病情指数的相关性
Table6 Correlationbetweensoilnitratecontent,morbidityanddiseaseindexofwheatscab
土层
Soillayer
(cm)
生育期
Growthstage
豫麦49-198YM49-198
病穗率
Morbidity
病情指数
Diseaseindex
周麦16ZM16
病穗率
Morbidity
病情指数
Diseaseindex
0—30 越冬期Wintering 0840 0877 0881 0954
返青期Returning 0669 0748 0788 0813
拔节期Jointing -0095 0053 0386 0557
开花期Anthesis 0647 0737 0808 0819
收获期Maturity 0821 0862 0690 0734
30—60 越冬期Wintering 0869 0926 0940 0950
返青期Returning 0702 0723 0761 0776
拔节期Jointing 0563 0664 0686 0741
开花期Anthesis 0431 0512 0598 0747
收获期Maturity 0819 0807 0904 0932
60—90 越冬期Wintering 0797 0894 0909 0846
返青期Returning 0730 0770 0770 0764
拔节期Jointing 0667 0695 0554 0544
开花期Anthesis 0645 0682 0505 0662
收获期Maturity 0509 0590 0733 0750
  注(Note):,分别表示5%和1%显著水平Indicatesignificantdiferencesatthe5% and1% levels,respectively.
  表7表明小麦各生育期0—90cm土层的硝态
氮累积量与小麦赤霉病病穗率和病情指数呈线性正
相关,拟合度呈“先降低后增加”趋势,越冬期最高,
拔节期最低,与0—90cm土层的硝态氮累积量变化
趋势一致。小麦赤霉病易感期即开花期0—90cm
土层的硝态氮累积量与赤霉病病穗率和病情指数存
在显著线性正相关关系,说明开花期土壤硝态氮累
积量增加会加重小麦赤霉病。收获期0—90cm土
层硝态氮累积量与赤霉病病穗率和病情指数也存在
显著正相关关系,小麦发生赤霉病后可能降低了小
麦对土壤氮素的吸收、利用,从而导致土壤中大量
的硝态氮残留。
  小麦拔节期、开花期植株全氮含量和孕穗期、开
花期、灌浆期茎基部硝酸盐含量与小麦赤霉病病穗
率和病情指数线性呈正相关(图3、图4)。两个品
种小麦在拔节期和开花期的植株全氮含量与赤霉病
病穗率和病情指数的拟合性均达到显著水平,开花
期的拟合相关性大于拔节期(图3)。说明小麦开花
期植株全氮含量的增加可能会加重小麦赤霉病。
小麦赤霉病病穗率和病情指数随茎基部硝酸盐
含量的增加而增加(图4),孕穗期、开花期和灌浆期
茎基部硝酸盐含量与赤霉病病穗率和病情指数的拟
合均达到显著水平,豫麦49-198的孕穗期茎基部
硝酸盐含量与病穗率和病情指数的拟合相关性最
大,周麦16在开花期的拟合最好,灌浆期最差。植
株全氮含量和茎基部硝酸盐含量增加均会加重小麦
赤霉病,说明小麦赤霉病易感期植株的氮素营养状
况会影响赤霉病的发病程度。
213
2期    刘小宁,等:施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系
表7 0—90cm小麦土壤硝态氮累积量与小麦赤霉病的关系
Table7 Relationshipbetween0-90cmsoilnitratenitrogenaccumulationandwheatscab
品种
Cultivar
生育期
Growthstage
发病率 Morbidity
拟合方程
Regressionequation
R2
病情指数 Diseaseindex
拟合方程
Regressionequation
R2
豫麦49-198
YM49-198
越冬期Wintering y=01756x+10927 07745 y=01678x+07362 08956
返青期Returning y=04190x-87037 05814 y=03953x-17469 06551
拔节期Jointing y=04701x-4978 0156 y=05530x-23633 02733
开花期Anthesis y=01728x+14351 04293 y=01742x+28451 05523
收获期Maturity y=01287x+21632 06732 y=01203x+11281 07447
周麦16
ZM16
越冬期Wintering y=03144x+94236 09045 y=02259x+47891 09043
返青期Returning y=05436x-17248 0734 y=03937x-14774 07454
拔节期Jointing y=04263x+17391 03822 y=03439x+73484 04816
开花期Anthesis y=02819x+16145 06562 y=02134x+81972 07277
收获期Maturity y=02181x+2926 05799 y=01646x+18175 06394
  注(Note):,分别表示达5%和1%显著水平Indicatesignificantdiferencesatthe5% and1% levels,respectively.
图3 植株全氮含量与小麦赤霉病的关系
Fig.3 Relationshipbetweentheplanttotalnitrogencontentandwheatscab
[注(Note):表示达1%显著水平Indicatesignificantdiferenceatthe1% levels.]
313
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
图4 茎基部硝酸盐含量与小麦赤霉病的关系
Fig.4 Relationshipsbetweenthestembasenitrateandwheatscab
[注(Note):BSN—孕穗期茎基部硝酸盐Stemsapnitrateatthebooting;ASN—开花期茎基部硝酸盐Stemsapnitrateattheanthesis;FSN—灌浆
期茎基部硝酸盐Stemsapnitrateatthefiling;DI—病情指数 Diseaseindex.,分别表示达 5%和 1%显著水平 Indicatesignificant
diferencesatthe5% and1% levels,respectively.]
3 讨论
氮素与作物病害方面前人做了大量研究,有研究
指出施氮会加重小麦白粉病和壳针孢叶斑病[26]病
害,还可使魔芋[27]和烟草赤星病[28]、黑胫病[29]发病
率增加;Hofland等研究指出,番茄叶片氮浓度与病
原菌感病性显著正相关[30];金霞等指出烟叶中氮含
量与赤星病发病率和病情指数显著正相关[28]。说明
施氮量及氮浓度增加了菌落密度,使病原菌感病力增
强,在作物感病期明显表现出发病症状。本研究表
明,小麦拔节期、开花期的植株全氮含量和抽穗期、开
花期以及灌浆期茎基部的硝酸盐含量与小麦赤霉病
病穗率和病情指数呈显著线性正相关,与前人研究的
氮含量与病害关系的结果相似。小麦赤霉病是典型
气候型病害,气候是导致小麦赤霉病发生的直接因
素[31],但是影响其发病严重程度的因素有很多,耕作
制度[32]、品种、播量、播种日期、杀菌剂的使用、施
肥[8-11]等。研究指出前茬作物为玉米的地块更有利
于引发赤霉病的镰刀菌接种和繁殖[32],小麦在抽穗
扬花期大量孢子存在情况下若遇到连续阴雨天气极
易导致赤霉病的发生,因为该时期小麦花药可以诱导
病菌孢子生长[33],高温高湿的气候条件加速了病菌
413
2期    刘小宁,等:施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系
的传播[31]。不同施氮量和氮浓度条件下赤霉病的发
病程度的不同可能是不同施氮量和氮浓度环境下形
成的镰刀菌菌落大小和密度的不同造成的。余洪
菊[10]研究表明,相同施氮量下加大前期氮肥投入量
可以降低小麦赤霉病的发病率,相同基追比条件下拔
节期追肥的赤霉病发病最重,孕穗期和返青期较轻,
说明不同氮肥运筹会影响赤霉病的发病程度。
Delin等[20]研究指出,感病小麦对氮素的吸收
利用降低,收获后土壤中硝态氮累积增加,本研究结
果表明,收获期小麦0—90cm土壤硝态氮累积量与
赤霉病病穗率和病情指数呈显著线性正相关,可能
由于赤霉病使小麦对土壤氮的利用能力降低,进而
导致土壤中硝态氮的大量累积。欧盟规定大田作物
收获后0—90cm土壤硝态氮残留量不应超过90
100kg/hm2[34],冬小麦/夏玉米轮作体系中 0—90
cm土层硝态氮应控制在65 151kg/hm2之间[35],
叶优良等指出0—90cm土层土壤硝态氮累积量不
应超过120 140kg/hm2,小麦氮用量不能超过180
kg/hm2[36],大田作物获得较高产量的平均适宜施氮
为150 180kg/hm2[37]。本研究表明收获后 N0、
N120、N180处理0—90cm硝态氮累积量差异不显著,
均低于100kg/hm2,另外两个小麦品种 N180处理的
赤霉病发病率和病情指数均与N0、N120差异较小,因
此认为施氮量为180kg/hm2既可以减少土壤的硝
态氮残留,又可以减轻小麦赤霉病的危害,提高小麦
产量。因此,在小麦的高产管理中,要根据小麦氮肥
实时实地管理技术[38],合理施用氮肥,选用抗赤霉
病等病害的小麦品种[39],以减轻小麦病害,提高肥
料利用率[40],提高小麦的产量和品质,并且应兼顾
氮肥的环境效益和经济效益。
4 结论
两个小麦品种的赤霉病病穗率和病情指数随施
氮量的增加而增加,周麦16比豫麦49-198的发病
严重。两个小麦品种在收获期0—30cm土层土壤
的硝态氮含量及 0—90cm土层的硝态氮累积量
N180、N120和N03个处理的差异较小;小麦赤霉病病
穗率和病情指数与各土层硝态氮含量的相关性在越
冬期最大,与0—90cm土层的硝态氮累积量呈线性
正相关。拔节 开花期植株全氮含量及孕穗期、开
花期、灌浆期茎基部的硝酸盐含量与小麦赤霉病病
穗率和病情指数呈显著线性关系。因此认为既能降
低小麦收获期土壤硝态氮累积量又能减轻赤霉病危
害的适宜施氮量为N180kg/hm2。
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