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Effect of Nitrogen and Irrigation Interaction on Dry Matter Production and Grain Yield of Oil Flax under Different Irrigation Modes

水氮互作对胡麻干物质生产和产量的影响



全 文 :书西北植物学报!
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文章编号$
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基金项目$现代农业产业技术体系建设专项资金"
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作者简介$崔红艳"
#*7*
#!女!在读硕士研究生!主要从事作物作物栽培学与耕作学研究
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通信作者$方子森"
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#!男!教授!主要从事大田作物和中草药栽培研究
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水氮互作对胡麻干物质生产和产量的影响
崔红艳!方子森"
"甘肃省干旱生境作物学重点实验室!甘肃农业大学 农学院!兰州
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要$以(陇亚杂
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号)胡麻为试验材料!设计田间水"主区#*氮"副区#两因子裂区试验!水分设置分茎水"
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!共
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个水平!考察水氮互作对胡麻干物质积累
与分配以及籽粒产量的影响!探讨不同水氮配合下胡麻的增产机制结果显示$"
#
#灌溉量和施氮量对胡麻主要生
育时期的干物质积累与分配有显著影响!胡麻籽粒产量的水氮互作效应达到极显著水平!其中水分效应大于氮肥
效应"
!
#同一施氮量水平下!
6
!
处理明显增加了胡麻成熟期籽粒的干物质分配量和花后干物质同化量对籽粒的
贡献率!且籽粒产量显著高于其他处理
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#灌水量相同条件下!开花后干物质同化量对籽粒的
贡献率以
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水平的最高!显著高于其他施氮水平
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处理下!施氮水平为
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时胡麻籽
粒产量最高!但施氮量过多!籽粒产量反而显著下降
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"
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研究表明!水氮协调在胡麻干物质积累和分
配中起着关键的作用!而干物质的积累和分配又与籽粒产量密切相关&在本试验条件下!施纯氮量为
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+
>9
!
*全生育期在分茎期和开花期灌
!
次水"
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#处理为胡麻节水减氮较为适宜的水氮组合
关键词$胡麻&灌水模式&施氮量&干物质积累&干物质分配&籽粒产量
中图分类号$
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文献标志码$
2
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胡麻"
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#又称油用亚
麻!具有较强的耐旱*耐寒*耐瘠薄和适应性广等特
性!是中国北方干旱半干旱地区的重要油料作物和
经济作物,#-中国胡麻种植面积近
,"

>9
!
!主要
分布于甘肃*河北*山西*内蒙古*宁夏*新疆等省份!
西藏*云南*贵州*广西*山东等地也有零星种植,!-
中国胡麻主产区水资源随年份和季节变化较大!
,
"
*
月的降雨量占全年总降雨量的
&&I
!降雨对水分
的供应与作物对水分的需求不协调!春旱和伏旱时
常发生!致使胡麻籽粒产量低而不稳,%)(-同时!胡
麻是需氮肥较多而不耐高氮的作物!合理的施用氮*
磷*钾肥是胡麻优质高产栽培的关键,&)$-但近年来
在胡麻种植方面仍存在施肥不科学问题!普遍存在
偏施氮肥的现象!而且当地水资源严重短缺!不合理
灌溉制度"主要指灌溉量和灌溉方法#使作物水分利
用效率较低!造成水肥资源浪费和环境污染因此!
如何缓解不合理灌溉和过量施肥与资源短缺的矛
盾!协调胡麻生长与产量之间的均衡发展!对于实现
胡麻高产高效种植具有重要意义
干物质生产是作物产量形成的基础!胡麻籽粒
产量形成的过程实际上就是干物质生产与分配的过
程各种农艺措施对作物产量的影响大多与干物质
积累特点及其转化效率有关!干物质积累与合理分
配是提高作物产量的关键,-水分和氮素是影响农
业生产和作物生长的两个重要因素!合理灌溉与施
氮是作物增产的主要手段,7-研究表明!水与氮存
在明显互作效应!土壤的水分状况会影响作物对养
分的吸收和利用!适当增施氮肥可以在一定程度上
减小土壤水分不足对产量造成的负效应!达到.以肥
补水*以水调肥/的效果,*)##-王李芳等,#!-研究认
为!只有在适当灌水*施氮条件下!烤烟干物质积累
最快!而且能够实现优质丰产
\>:99?E
等,#%-研
究发现!水肥配合施用有利于提高马铃薯的水肥利
用率!从而提高马铃薯的产量土壤水分与氮肥对
作物的干物质积累*运转和产量形成等具有协同作
用!是优质高产栽培中的主要农艺措施,#(-迄今为
止!有关水分和氮素对作物干物质生产和产量的影
响已有大量报道,#&)#,-!但水氮互作对胡麻干物质积
累*分配以及籽粒产量影响的研究报道较少本试
验研究了水氮互作条件下胡麻干物质积累分配规律
的变化及其籽粒产量响应效应!进一步分析了胡麻
干物质生产与籽粒产量的关系!为优化当地胡麻生
产的灌溉和施肥技术提供科学参考
#
!
材料和方法
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!
试验地概况
试验于
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%
"
7
月在甘肃省兰州市榆中县
三角城乡"
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#良
种繁育场进行试验区地处黄土高原丘陵沟壑区!
海拔
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!年平均气温
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!年日照时数
!&$%
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!无霜期
#($E
!年降雨量
%7!99
!年蒸发量
#%(#
99
试验地为平地!前茬为小麦!常年精耕细作!
土质较好!肥力中等试验地土壤属沙壤土!胡麻播
种前试验田
"
"
!"<9
土层土壤养分含量为$有机质
#$+&"
@
+
H
@
#
!全氮
#+#!
@
+
H
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#
!全磷
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@
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H
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#
!全钾
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@
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H
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#
!碱解氮
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@
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H
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#
!速效磷
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@
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H
@
#
!速效钾
#!&+%(9
@
+
H
@
#
!
W
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!
试验设计
试验采用完全裂区设计!主区为灌溉量!设分茎
期*现蕾期*开花期
%
个灌水时期!分茎期灌水
$"
99
!现蕾期和开花期均灌水
("99
!由此构成
%

灌溉量水平$
"99
"
6
#
!分茎水#*
#""99
"
6
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!分
茎水
F
开花水#和
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"
6
%
!分茎水
F
现蕾水
F
开花水#!用水表计算灌水量副区为施氮量!设
(
个水平!纯氮施用量分别为$
"
"
G
#
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崔红艳!等$水氮互作对胡麻干物质生产和产量的影响

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胡麻水氮互作试验方案
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D0.0VDQ:处理
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99
灌水量
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@
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分茎期
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现蕾期
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开花期
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施氮量
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试验共组成
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个水
肥处理组合"表
#
#!每处理重复
%
次小区面积
!"
9
!
"
(9 &`9
#!播种密度为
,&"
万株+
>9
!
!人工
条播!播深
%<9
!行距
!"<9
为消除小区间的水分
和氮素移动!主区之间设
!9
人行道!副区之间设
#
9
人行道氮肥的
!
%
%
作为基施"播种前施用#!
#
%
%
于现蕾前追施&其他基肥用量为
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!
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S
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!
所施肥料为尿素"含
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($+(I
#*磷酸二铵"含
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!
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!
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#*硫酸钾
"含
S
!
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#供试胡麻品种为(陇亚杂
#
号)!
%

!!
日播种!
7

,
日收获田间管理同当地大田
生产
!"#(
年胡麻生育期间总降雨量为
!,(+$
99

?+A
!
测定项目及方法
?+A+?
!
地上部干物质积累量
!
于胡麻幼苗期"
(

#*
日#*分茎期"
&

#%
日#*现蕾期"
&

%"
日#*开
花期"
$

#&
日#和成熟期"
7

,
日#!分别在每个
小区选取具有代表性且长势基本一致的植株
!"

"地上部#带回实验室前
%
个生育时期留取整株样
品!开花期和成熟期将植株分为籽粒*叶片*主茎
F
分枝
F
果壳
%
部分!于
#"&_
恒温箱中杀青
%"9.0
!
而后将温度降至
7"_
烘干
$
"
7>
至恒重!测定干
物重"干物质积累量!
b
#
,
#7
-
并依据如下公式计算
相关指标$
各生育阶段干物质积累量
c
阶段末干物质积累

)
阶段初干物质积累量,#*-
各器官的干物质分配比例"
I
#
c
各器官的干物
质积累量%植株地上部干物质积累量
#`""
,
!"
-
营养器官开花前贮藏同化物转运量
c
开花期干


成熟期干重,!#-
营养器官开花前贮藏同化物转运率"
I
#
c
"开
花期干重

成熟期干重#%开花期干重
#`""
,
!#
-
开花后同化物输入籽粒量
c
成熟期籽粒干重

营养器官花前贮藏物质转运量,!#-
开花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒产量
的贡献率"
I
#
c
开花前营养器官贮藏物质转运量%
成熟期籽粒干重
#`""
,
!#
-
开花后干物质积累量对籽粒产量的贡献率"
I
#
c
开花后同化物输入籽粒量%成熟期籽粒干重
`
#""
,
!#
-
?+A+@
!
籽粒产量及其构成因子测定
!
收获时在每
个小区中随机取样
%"
株!带回实验室进行考种分
别测定单株有效果数*果粒数*千粒重和单株产量
收获时按小区单打单收!晒干后称取胡麻籽粒重量!
测得小区实际产量
?+B
!
数据分析
采用
\.
4P44#,+"
统计
软件进行数据处理和差异显著性分析
!
!
结果与分析
@+?
!
水氮处理对胡麻各生育阶段干物质积累量的
影响
胡麻地上部干物质总重随发育进程不断增加!
且前期增长比较缓慢!现蕾期以后增加迅速!在成熟
期达到最大值"表
!
#分茎期以前!胡麻干物质积
累量受施氮水平的影响较大!随氮肥施用量的增加
干物质积累量逐渐增加分茎期至现蕾期!不同水
分条件下!
6
%
处理的干物质积累量最大!比
6
#
*
7&#
西
!

!

!

!

!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$

6!
处理分别显著增加
$+,7I

(+*$I
&从不同施
氮水平来看!除
6
#
处理外胡麻的干物质积累量表
现为
G
(
#
G
%
#
G
!
#
G
#
!但处理之间差异不显著
现蕾期以后!随着植株生长进程加快!干物质积累量
迅速增大!且水分管理和氮肥运筹对干物质积累存
在极显著的交互效应"
)
$
"+"#
#就开花期至成熟
期的干物质积累量而言!随施氮量增加而增大!至
G
%
水平时达到最高!随之下降!
G
%
的干物质积累量
分别比
G
#
*
G
!
*
G
(
高出
!,+%!I
*
#%+,#I
*
+"%I
&
在相同氮肥水平下不同灌水处理间比较!
6
!
处理
的干物质积累量最高!显著高于
6
#
*
6
%
处理
#&+$#I
*
$+!%I
!这表明水氮能协同促进胡麻植株
干物质的积累!且
6
!
处理与
G
%
氮肥运筹措施配合
较好!明显提高了现蕾期后的胡麻植株的干物质积
累量
@+@
!
水氮处理对胡麻成熟期干物质在各器官中分
配的影响
由表
%
可以看出!不同水氮处理下胡麻成熟期
干物质在各器官中的分配量及比例均表现为$籽粒
#
主茎
F
分枝
F
果壳
#
叶片!这表明籽粒在干物质
的分配上占有绝对优势各灌水处理间比较!成熟
期的单株干重以
6
!
处理最高!分别显著高于
6
#
*
6
%
处理
*+#"I

!+#$I
成熟期籽粒的干物质分
配比例以
6
!
处理最大!
6
#
处理次之!两者分别比
6
%
处理显著增加了
*+,#I

&+$!I
&叶片的干物
质分配比例随灌水量的增加而增大!而主茎
F
分枝
F
果壳的干物质分配比例则呈现相反的趋势"
6
#
#
6
!
#
6
%
#!且差异显著!这表明
6
!
处理降低了干
物质在主茎
F
分枝
F
果壳的分配比例!从而增加了
籽粒的干物质分配量和分配比例!有利于籽粒产量
的提高同一灌溉水平下不同施氮量处理间比较!
成熟期单株干重表现为
G
%
#
G
(
#
G
!
#
G
#
&籽粒和
叶片的分配量和分配比例的变化趋势完全一致!均
随施氮量增加而先增大后减小!并在
G
%
水平时达
到最大&而主茎
F
分枝
F
果壳的分配量则随氮肥施
用量的增加而持续增大!说明
G
%
水平施氮量对成
熟期干物质在籽粒和叶片中的分配有明显的调控效
应方差分析表明!灌水处理和施氮水平对成熟期
单株干重以及干物质在各器官中的分配均存在极显
著 的交互效应"
)
$
"+"#
#可见!合理的水氮处理

@
!
不同水氮处理下胡麻不同生育阶段干物质积累量
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!
Z>DEQ
A
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W
>:/D/?B?.;B;:X
@
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@
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9
@
+
W
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#
#
处理
ZQD:V9D0V
播种
)
幼苗期
dQDDE.0
@
V?/DDE;.0
@
幼苗期
)
分茎期
4DDE;.0
@
V?/VD99.0
@
分茎期
)
现蕾期
4VD99.0
@
V?/
[
=:Q.0
@
现蕾期
)
开花期
4
[
=:Q.0
@
V?B;?YDQ.0
@
开花期
)
成熟期
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@
V?Q.
WW
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6
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G
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G
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G
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6.G
-
表示水氮处理组合!
6
#
"
6
%

G
#
"
G
(
分别表示各水平水分处理和氮肥处理的平均值同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异"
)
$
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#下同
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$
6.G
-
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)
$
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#
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#

!!!!!!!!!!!!!!
崔红艳!等$水氮互作对胡麻干物质生产和产量的影响

A
!
不同水氮处理下胡麻成熟期干物质在不同器官中的分配
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!
Z>DEQ
A
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@
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A
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@
D
处理
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单株干重
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A
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W
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W
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籽粒
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干重
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A
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@
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%
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比例
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%
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叶片
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干重
bQ
A
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@
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%
@
比例
3:V.?
%
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分枝
F
果壳
4VD9F/
W
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干重
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比例
3:V.?
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G
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G
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G
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G
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G
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G
(
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可减少干物质在茎叶等器官中的滞留!促进干物质
向籽粒中的分配
@+A
!
水氮处理对胡麻开花后干物质积累和转运的
影响
由表
(
可知!不同水氮处理下!
6
!
G
%
处理开花
后干物质积累量和同化物对籽粒的贡献率均达到最
高随着灌水量的增加!营养器官开花前贮藏同化
物转运量逐渐减少!而营养器官开花前贮藏同化物
转运率和开花前贮藏同化物对籽粒贡献率的变化趋
势一致!呈现出先降后升的趋势!开花后干物质积累
量和同化量对籽粒的贡献率均以
6
!
处理的最高!
分别比
6
#
处理增加
!!+,$I
*
!!+($I
!比
6
%
处理
增加
&+*7I
*
$+(%I
!且差异达到显著水平同一
灌溉水平下不同施氮量处理间比较!营养器官开花
前贮藏同化物转运量和转运率随施氮量的增加呈先
降后升的变化趋势&在
6
#
处理下!开花前贮藏同化
物对籽粒贡献率以
G
!
处理的最高!而在
6
!
*
6
%

理下!
G
#
处理的显著高于其他施氮水平
#,+$#I
"
$%+%*I
&开花后干物质积累量和同化量对籽粒的贡
献率均以
G
%
处理的最高!在
6
#
*
6
%
处理下显著高
于其他施氮水平
$+%!I
"
(,+7%I

7+%*I
"
(!+(%I
!在
6
!
处理下!
G
%
的开花后干物质积累量

G
(
处理之间无显著差异!但开花后干物质同化
量对籽粒的贡献率较
G
(
处理显著增加
,+*"I

同灌水处理和施氮水平对胡麻开花后营养器官干物
质再分配量和开花后积累量影响的差异均达到极显
著水平!且表现出极显著的交互效应"
)
$
"+"#
#
这说明
6
!
G
%
处理能显著提高胡麻开花后干物质的
积累能力!促进花后同化物向籽粒的转运!为胡麻高
产奠定基础
@+B
!
水氮处理对胡麻籽粒产量及其构成因子的影响
不同水氮处理对胡麻籽粒产量构成因子有较大
的影响!其中
6
!
G
%
处理的影响最为明显"表
&
#不
同灌水处理间比较!胡麻的单株有效果数*果粒数和
千粒重以及单株产量均表现为
6
!
#
6
%
#
6
#
!且达
到显著差异水平同一灌溉水平下不同施氮量处理
间比较!胡麻的单株有效果数和果粒数表现为
G
%
#
G
(
#
G
!
#
G
#
&胡麻的千粒重在
6
#
处理下随施氮量
的增加而逐渐增加但处理间差异不显著!而在
6
!
*
6
%
处理下以
G
%
水平的最大!施用过多氮肥时会使
千粒重不同程度的下降!降幅达
!+!*I
"
##+7%I
!尤
其是在
6
%
处理下达到显著水平"
)
$
"+"&
#&单株产
量随氮肥施用量的增大而先增后降!并以
G
%
水平的
最大!且
G
(

6
%
处理下比
G
%
显著降低
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"$#
西
!

!

!

!

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B
!
不同水氮处理下胡麻开花后营养器官干物质再分配量和开花后积累量
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b\Z22
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#
b\Z32
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%
I
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#
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营养器官开花前贮藏同化物转运量&
b\Z32+
营养器官开花前贮藏同化物转运率&
1b\Z22Z5+
开花前贮藏同化物对籽粒贡献率&
b\222+
开花后干物质积累量&
1b\222Z5+
开花后干物质同化量对籽粒的贡献率
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$
b\Z22+bQ
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b\Z32+bQ
A
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&
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A
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VQ:0/;?<:V.?0:9?=0VV?
@
Q:.0/:BVDQ:0V>D/./
&
b\222+bQ
A
9:VVDQ:<<=9=;:V.?0:9?=0V:BVDQ:0V>D/./
&
1b\222Z5+1?0VQ.U=V.?0?BEQ
A
9:VVDQ://.9.;:V.?0:)
9?=0VV?
@
Q:.0/:BVDQ:0V>D/./+

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!
不同水氮处理下胡麻籽粒产量构成因子
Z:U;D&
!
Z>D
A
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?0D0V/?B?.;B;:X=0EDQE.BBDQD0VY:VDQ:0E0.VQ?
@
D0处理
ZQD:V9D0V
单株有效果数
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W
DQ
W
;:0V
果粒数
4DDE0=9UDQ
W
DQ
W
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千粒重
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@
Q:.0YD.
@
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%
@
单株产量
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W
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W
DQ
W
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%
@
籽粒产量
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A
.D;E
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@
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>9
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G
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G
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#
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#

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崔红艳!等$水氮互作对胡麻干物质生产和产量的影响
!!
另外!胡麻籽粒产量以
6
!
G
%
处理最高!为最佳
的水氮耦合方式!显著促进高产形成各灌水处理
的籽粒产量以
6
!
最高!分别显著高于
6
#
*
6
%
处理
!,+**I
*
#"+&#I
同一灌溉水平下不同施氮量处
理间而言!籽粒产量在
6
#
处理下表现为
G
(
#
G
%
#
G
!
#
G
#
!但
G
%

G
(
处理间差异不显著&在
6
!
*
6
%
处理下!籽粒产量随氮肥施用量的增大而呈先升后
降的变化趋势!并在
G
%
水平达到最高!
G
(
水平比
G
%
水平显著降低
,+*$I
"
*+$!I
方差分析表
明!胡麻的籽粒产量及其构成因子的水氮互作效应
均达到极显著水平!即水氮的协同配合与胡麻籽粒
产量的增加有着紧密的联系
%
!

!

农作物干物质的积累*分配*运转对产量形成的
影响已受到人们广泛重视,!!)!%-干物质和养分积累
是作物器官分化*产量形成的前提!养分吸收是干物
质形成和累积的基础!干物质积累越多!籽粒产量也
就越高,!(-因此!提高干物质的生产能力是增加胡
麻籽粒产量的根本途径本试验结果表明!不同施
氮水平对胡麻生育前期干物质积累的影响较小!这
可能由于不灌水使胡麻生育前期受水分胁迫的影响
限制了氮肥效应的发挥!而在分茎后!随着植株生长
进程加快!增加灌水对各施氮处理胡麻干物质积累
有明显的促进作用!且水分管理和氮肥运筹对干物
质积累存在极显著的交互效应!这表明水肥结合能
满足胡麻生长发育需求!从而提高了胡麻植株的干
物质积累量!这与谢志良等,!&-在棉花上的研究结果
一致张均华等,!$-研究认为!作物开花前合成的同
化物约
%I
"
%"I
转运到籽粒!但不同作物类型*不
同生长环境条件下同化物转运量有很大差异何军
等,!,-指出!节灌模式下施肥量的增加可以起到以肥
补水的作用!促进了水稻根*茎部分干物质向籽粒的
分配本研究中!在相同施氮水平下!
6
!
处理较大
地提高了胡麻成熟期籽粒干物质的分配量和分配比
例以及花后干物质同化量对籽粒的贡献率&同一灌
溉水平下不同施氮量处理间比较!籽粒干物质的分
配量和分配比例均随施氮量增加而增大!至
G
%

平时达到最大!随后下降!而开花后干物质同化量对
籽粒的贡献率以
G
%
水平的最高!显著高于其他施
氮水平
,+*"I
"
(!+(%I
可见!合理的水氮处理
可减少干物质在茎叶等器官中的滞留!促进花后同
化物向籽粒的转运!为胡麻高产奠定基础
有研究报道!水氮互作在对农作物籽粒产量的
调控中存在互补效应!增加施氮量可补偿因灌水不
足导致的籽粒产量降低,!7)!*-但
4>::U:0
,
%"
-指出!
水分效应在灌水与氮肥对籽粒的影响中起主导作
用!而氮肥对灌水的补偿效应甚微本研究结果表
明不同灌水模式下施氮量对胡麻籽粒产量的影响比
较明显!施氮量和灌水量对胡麻籽粒产量产生调控
与互补效应!且水分效应大于氮肥效应!施氮量对灌
溉量有补偿效应在
6
#
处理下!施氮量的增加可
极显著提高胡麻籽粒产量!但施氮量过高时增产效
果不明显&在
6
!
*
6
%
处理下!施氮水平为
G
%
时胡
麻籽粒产量达到最大!继续增加施氮量!籽粒产量却
不升反降!降幅达
,+*$I
"
*+$!I
随着施氮水平
的提高!灌溉量引起的胡麻籽粒产量差异并不一致!

6
!
处理的最高!显著高于其他处理
#"+&#I
"
!,+**I
本试验条件下水氮配比为
6
!
G
%
的处理
籽粒产量最高!较其他处理显著增产
,+*$I
"
7%+%&I
可见!在胡麻生产管理中!盲目增加灌水
量或者增施氮肥!并不能得到理想的籽粒产量!而合
理的水氮搭配促进了胡麻植株对土壤水氮的有效利
用!不仅能保证胡麻籽粒产量增加!还可减少资源
浪费
综上所述!灌溉量和施氮量对胡麻主要生育期
的干物质积累与分配及籽粒产量有显著影响!胡麻
籽粒产量的水氮互作效应达到极显著水平!其中水
分效应大于氮肥效应在相同施氮水平下!适宜灌
水处理"
6
!
#明显提高了胡麻成熟期籽粒干物质的
分配量和分配比例以及花后干物质同化量对籽粒的
贡献率!且籽粒产量显著高于其他处理
#"+&#I
"
!,+**I
同一灌溉水平下不同施氮量处理间比较!
开花后干物质同化量对籽粒的贡献率以
G
%
水平的
最高!显著高于其他施氮水平
,+*"I
"
(!+(%I
!在
灌水量较适宜和较高条件下"
6
!
*
6
%
#!施氮水平为
G
%
时胡麻籽粒产量达到最高!继续增加施氮量!籽
粒产量反而显著下降!降幅达
,+*$I
"
*+$!I

氮协调在胡麻干物质积累和分配中起着关键的作
物!而干物质的积累和分配又与籽粒产量及其构成
因子密切相关从产量效应*资源利用和环境等综
合效应方面考虑!在当地地域气候条件下!施氮量为
##!+&H
@
+
>9
!
*全生育期在分茎期和开花期灌两
次水为胡麻节水减氮较为适宜的水氮组合
!$#
西
!

!

!

!

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参考文献!
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-
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兵!高玉红!赵
!
利!等
+
旧膜再利用方式对旱地胡麻干物
质生产及水分利用效率的影响,
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-
+
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