全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(6): 1086−1096 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30871478)和农业部现代小麦产业技术体系项目(nycytx-03)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 于振文, E-mail: yuzw@sdau.edu.cn; Tel: 0538-8241484
第一作者联系方式: E-mail: faquan21@163.com
Received(收稿日期): 2008-07-07; Accepted(接受日期): 2009-03-22.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.01086
公顷产 10000 kg小麦氮素和干物质积累与分配特性
张法全 1 王小燕 1,2 于振文 1,* 王西芝 3 白洪立 3
1山东农业大学农业部作物生理生态与栽培重点开放实验室, 山东泰安 271018; 2长江大学农学院, 湖北荆州 434100; 3兖州市农业科学
研究所, 山东兖州 265701
摘 要: 以泰山 23和济麦 22为试验品种, 通过连续 2年的田间试验, 对单产高达 10 000 kg hm−2的小麦进行了施氮
量和氮素吸收转运和分配特性的研究。在 2006—2007年生长季, 随着施氮量的增加, 小麦籽粒产量先增加后降低, 施
纯氮 240 kg hm−2 (N240)和 270 kg hm−2(N270)处理的产量分别达 9 954.73 kg hm−2和 10 647.02 kg hm−2, 比不施氮肥处
理(N0)分别增加 11.20%和 18.93%。与 N0 处理相比, 施氮处理显著增加了小麦植株氮素积累量、籽粒氮素积累量和
开花后营养器官氮素向籽粒的转运量; 随着施氮量的增加, 成熟期小麦植株氮素积累量呈先增后降趋势, 以 N270 处
理最高; 开花后营养器官氮素向小麦籽粒转运量和转运率先升后降, 转运量以N270处理最大, 为 213.78 kg hm−2; 而
转运率以 N240处理最高, 为 67.98%。随施氮量的增加, 小麦成熟期各器官干物质积累量、花后营养器官干物质再分
配量和再分配率先增后降, 均以 N270 处理最高; 开花后干物质积累对籽粒的贡献率亦呈先增后降的趋势, 以 N240
处理最高。2005—2006年的试验结果呈相同变化趋势。在本试验条件下, 小麦产量水平达 10 000 kg hm−2时的适宜
施氮量为 240~270 kg hm−2, 可供生产中参考。
关键词: 施氮量; 小麦; 产量; 氮素积累与分配
Characteristics of Accumulation and Distribution of Nitrogen and Dry Matter
in Wheat at Yield Level of Ten Thousand Kilograms per Hectare
ZHANG Fa-Quan1, WANG Xiao-Yan1,2, YU Zhen-Wen1,*, WANG Xi-Zhi3, and BAI Hong-Li3
1 Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Cultivation, Ministry of Agriculture, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China; 2 College
of Agriculture, Yangtze University, Jingzhou 434100, China; 3 Institute of Agricultural Sciences of Yanzhou City, Yanzhou 272000, China
Abstract: Application of nitrogen (N) fertilizer is one of the most important cultivated measures to increase wheat (Triticum aes-
tivum L.) yield in production. However, abuse of N fertilizer will not only reduce grain yield and economic profit but also cause
environmental problems. The proper amount of N fertilizer applied in high-yielding production of winter wheat has been studied
at the yield level of 9 000 kg ha−1. The objective of this study was to determine the effects of several N fertilizer rates on uptake,
distribution, and translocation of nitrogen as well as grain yield, therefore, to suggest a reasonable application rate of N fertilizer
in wheat production. Three rates of N fertilizer application (0, 180, and 240 kg ha−1) without manure before sowing were designed
in Experiment I in 2005–2006, only one treatment of N fertilizer (260 kg ha−1) with 3 750 kg ha−1 manure before sowing in Ex-
periment II in 2005–2006, and six N fertilizer rates (0, 210, 240, 270, 300, and 330 kg ha−1) with 3 750 kg ha−1 manure in
2006–2007. Two wheat cultivars with medium protein content, Taishan 23 and Jimai 22, were used in the three experiments, i.e.,
Taishan 23 in Experiment I, Jimai 22 in the other two experiments. The results showed that the application of manure before sow-
ing had minor effect in this study, and three experiments showed similar changing trends in N accumulation and translocation
among various organs and growth stages as well as the grain yield. Take the example of Experiment III, with more input of N
fertilizer, the grain yield first increased and later decreased during growth period compared with the control (no N fertilizer treat-
ment), and the grain yields of N240 (240 kg ha−1) and N270 (270 kg ha−1) treatments were 9 954.73 and 10 647.02 kg ha−1, re-
spectively, by the increase percentages of 11.20% and 18.93%. Compared with the control, the nitrogen accumulation amount in
plant and grain and the nitrogen translocation amount (nitrogen accumulation in vegetative organs at anthesis stage minus the
nitrogen accumulation in vegetative organs at maturity, NTA) from vegetative organs to grains after anthesis significantly in-
creased in treatments with N fertilizer application. With the increase of N fertilizer rate, the nitrogen accumulation amount in
第 6期 张法全等: 公顷产 10000 kg小麦氮素和干物质积累与分配特性 1087


wheat plant showed a changing trend of first up and then down. The N270 treatment had the highest nitrogen accumulation
amount at maturity. The NTA and nitrogen translocation efficiency (NTA/ nitrogen accumulation in vegetative organs at anthesis
stage, TE) from vegetative organs to grain after anthesis also increased at first and then decreased. The N270 treatment had the
highest nitrogen translocation amount, which was 213.78 kg ha−1. The N 240 treatment had the highest TE of 67.98%. Similarly,
the dry matter accumulation amount in various vegetative organs of wheat at maturity, the dry matter redistribution amount from
vegetative organs to grain after anthesis, and the dry matter redistribution efficiency after anthesis were all largest in N270 treat-
ment. Among the six N fertilizer treatments, the contribution of dry matter accumulation amount from vegetative organs to grains
after anthesis was the largest in N240 treatment. The results of this study suggested that N fertilizer supplied at 240–270 kg ha−1 is
optimal in wheat production under similar conditions to those of the experiments to obtain the high-yielding level of 10 000 kg
ha−1.
Keywords: Nitrogen fertilizer rate; Wheat; Yield; Nitrogen accumulation and distribution
施用氮肥是调控小麦氮素营养和产量的有效手
段, 研究施氮量对小麦氮素的吸收和累积及其向籽
粒转运分配的影响, 可为制定提高产量、改善品质、
提高氮素利用效率的栽培技术提供理论依据。前人
就此进行了较多研究[1-6], 在高产条件下, 产量水平
为 6 000~7 500 kg hm−2 时小麦的氮素适宜用量为
150~225 kg hm−2 [7-8]; 产量在 7 500 kg hm−2左右时,
增施氮肥促进小麦花后氮素的积累与转运, 随着施
氮水平的提高, 氮素积累量显著增加, 氮素在籽粒
中的分配比例降低, 在茎和叶的分配量及比例增加,
而氮素收获指数及氮素利用效率下降[14]。施氮量为
105~210 kg hm−2时, 小麦产量可达到 6 378~6 771
kg hm−2, 施用氮肥可显著提高冬小麦的籽粒及成熟
期地上部总吸氮量, 但过量施用氮肥增产不显著[9]。
在中产条件下, 施氮量为 0~300 kg hm−2时, 小麦产
量为 2 918.4~5 401.8 kg hm−2, 随施氮量增加产量逐
渐提高[10]; 施氮量在 0~240 kg hm−2范围内增施氮肥
可以提高小麦生育后期氮素吸收强度, 使开花前贮
存物质转运量和开花后氮素同化能力同步提高, 既
增加小麦籽粒产量又提高蛋白质含量[11-12], 较高的
籽粒产量来自于较高的氮素转移效率[13]。前人的研
究是在 9 000 kg hm−2产量水平及以下进行的, 其结
果是否适合于 10 000 kg hm−2的高产小麦尚需验证。
本试验以两年两点试验探讨了小麦 10 000 kg hm−2
高产条件下施氮量和氮素吸收转运和分配特性, 旨
在为冬小麦高产栽培中氮素的合理运筹提供理论依
据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
1.1.1 试验 I 2005—2006 年生长季, 在山东农
业大学实验农场(36.17°N, 117.15°E)种植中筋小麦
泰山 23。播种前 0~20 cm土层含有机质 1.41%、碱
解氮 85.7 mg kg−1、速效磷 48.8 mg kg−1、速效钾 100
mg kg−1。设不施氮(对照)、施纯氮 180 kg hm−2 (N180)
和 240 kg hm−2 (N240) 3个处理, 播前底施氮肥总量
的 1/2, 其余于拔节期结合浇水开沟施入。各处理均
施 P2O5 105 kg hm−2、K2O 135 kg hm−2, 做底肥。
试验小区面积为 l.5 m × 7.0 m = 10.5 m2, 随机
区组排列, 3次重复, 不同处理间设置 1 m宽的隔离
区。播种前、拔节期、灌浆初期, 各灌水 60 mm。
2005年 10月 11日播种, 3叶期定苗, 基本苗为 150
株 m−2。其余管理措施同大田高产栽培。
1.1.2 试验 II 2005—2006年生长季在山东省兖
州市小孟镇陈家王子村(35.67°N, 116.67°E)小麦生
产田种植中筋小麦济麦 22。播种前试验田 0~20 cm
土层含有机质 1.48%、碱解氮 93.65 mg kg−1、速效
磷 27.15 mg kg−1、速效钾 95.80 mg kg−1。播前底施
有机肥 3 750 kg hm−2 (含 N 0.65%、P2O5 0.23%、K2O
0.78%)、纯氮 125 kg hm−2 (未包括有机肥中的氮素
含量)、P2O5 135 kg hm−2、K2O 156 kg hm−2, 拔节期
结合浇水开沟追施纯氮 135 kg hm−2; 氮肥为尿素(含
N 46%), 磷肥为磷酸二铵(含 P2O5 46%, N 18%), 钾
肥为硫酸钾(含 K2O 52%)。试验区的面积为 3 m × 40
m = 120 m2, 重复 6次。播种前、拔节期、灌浆初期,
各灌水 60 mm。2005年 10月 8日播种, 3叶期定苗, 基
本苗为 180株 m−2。其余管理措施同大田高产栽培。
1.1.3 试验 III 2006—2007 年生长季在山东省
兖州市小孟镇史家王子村(35.41°N, 116.41°E)大田
种植济麦 22。播前试验田 0~20 cm 土层含有机质
1.50%、碱解氮 77.13 mg kg−1、速效磷 29.70 mg kg−1、
速效钾 121.58 mg kg−1。设施纯氮 0、210、240、270、
300、330 kg hm−2 6个处理, 分别以 N0、N210、N240、
N270、N300、N330表示(处理中未包括有机肥中的
氮素含量); 播前底施氮肥总量的 1/2, 其余 1/2于拔
节期结合浇水开沟施入。各处理每公顷均底施有机
肥 3 750 kg(含 N 0.65%、P2O5 0.23%、K2O 0.78%)、
P2O5 135 kg、K2O 156 kg。所施氮肥为尿素(含 N
1088 作 物 学 报 第 35卷

46%)、磷肥为过磷酸钙(含 P2O5 14%)、钾肥为硫酸
钾(含 K2O 52%)。
小区面积为 2 m×10 m = 20 m2, 随机区组排列,
3次重复, 不同处理间设置 1 m宽的隔离区。播种前、
拔节期、灌浆初期各灌水 60 mm。2006 年 10 月 8
日播种, 3叶期定苗, 基本苗为 173株 m−2。其余管
理措施同大田高产栽培。
1.2 地上部干物质和籽粒产量的测定
在冬前期、返青期、拔节期、开花期、成熟期
取植株样品, 开花期和成熟期, 按叶、茎+叶鞘、穗
轴+颖壳、籽粒等器官分样, 称鲜重后, 于烘箱 80℃
烘至恒重, 称干重。
按各小区收割脱粒晒干后, 称重计产量, 籽粒
含水量为 12.5%。
1.3 植株氮素含量测定及计算方法
用 GB29052-1982 半微量凯氏法测定植株的全
氮含量, 籽粒氮素含量乘以 5.7即为蛋白质含量[18]。
各器官的氮素分配比例＝各器官的氮素积累量
/单茎总氮素积累量×100%[14];
营养器官氮素转移量＝开花期营养器官氮素积
累量–成熟期营养器官氮素积累量[17];
营养器官氮素转移率＝营养器官氮素转移量 /
开花期营养器官氮素积累量×100%[17];
营养器官氮素贡献率＝营养器官氮素转移量 /
成熟期籽粒氮素积累量×100%[17];
氮肥生产效率=籽粒产量/施氮量[15];
氮素吸收效率=植株氮素积累量/施氮量[14];
氮素利用效率=籽粒产量/植株氮素积累量[10];
氮素收获指数=籽粒氮素积累量/植株氮素积累
量[16]。
1.4 统计分析
采用 DPS软件进行生物统计, 采用 LSD法检验
差异显著性。
2 结果与分析
2.1 不同生育时期小麦植株的氮素积累量
根据试验 III结果, 在拔节期前, 随施氮量增加,
植株氮素积累量逐渐增加, 以 N330处理最大, 在冬
前期 N0 处理显著低于施氮处理, N330 处理的氮素
积累量大于其他处理; 在返青期, 施氮处理之间差
异不显著(表 1)。
拔节期之后, 随施氮量增加, 植株氮素积累量
先增加后降低, 在开花期 N270 处理氮素积累量显
著高于其他施氮处理; 成熟期亦以 N270 处理的氮
素积累量最高, N270＞N300＞N240＞N330＞N210。
说明在本试验的土壤肥力条件下, 施氮量为 270 kg
hm−2 即可满足小麦 10 000 kg hm−2产量水平对氮素
的需求, 在此基础上增加施氮量, 可促进小麦生育
前期植株对氮素的吸收与积累, 但不利于小麦生育
后期的氮素积累。
2.2 成熟期氮素在小麦植株不同器官的积累与
分配
由试验 I 结果看出, 成熟期各器官含氮量及氮
素积累量和分配比例均表现为籽粒>茎+叶、颖壳+
穗轴, 差异显著, 表明开花后各营养器官中的氮素
向籽粒转移, 籽粒是氮素代谢中心。随施氮量的增
加, 茎+叶、颖壳+穗轴含氮量及氮素积累量均显著
增加(表 2); 氮素在籽粒中的分配比例为 N240N0, 差异显著 , 表明增施氮肥促进营养器官生长 ,
而籽粒中氮素的分配比例下降。
试验 III在成熟期, 植株不同器官的氮素含量为
籽粒>茎+叶>颖壳+穗轴, 随施氮量的增加, 籽粒氮
素含量呈现先增加后降低的趋势, N0 处理与 N210
处理之间无显著差异, 显著低于其他处理, N300 处

表 1 不同生育时期小麦植株氮素积累量(试验 III)
Table 1 Nitrogen accumulation amount in wheat plant at different growth stages (Experiment III)
氮素积累量 N accumulation amount (kg hm−2) 施氮量
Rate of N application 冬前期
Before winter
返青期
Revival
拔节期
Jointing
开花期
Anthesis
成熟期
Maturity
0 kg hm−2 55.37±2.25 d 128.00±8.98 b 194.64±13.02 b 262.43±2.54 e 305.45±1.40 f
210 kg hm−2 61.41±6.13 c 132.31±6.93 ab 199.77±3.08 b 290.10±6.09 d 329.15±0.03 e
240 kg hm−2 60.82±1.39 c 130.68±2.61 ab 216.98±2.13 a 308.93±5.42 bc 344.67±0.85 c
270 kg hm−2 67.09±1.03 b 136.79±8.91 ab 226.88±13.59 a 317.13±16.65 a 351.67±0.49 a
300 kg hm−2 69.45±1.55 ab 136.44±0.82 ab 226.94±15.97 a 314.10±4.10 ab 349.60±1.58 ab
330 kg hm−2 71.89±0.43 a 138.46±5.89 a 225.82±7.78 a 300.48±3.94 c 337.92±0.24 d
同一列中不同小写字母表示在处理间差异显著。
Values followed by different letters within a column are significantly different at P < 0.05.
第 6期 张法全等: 公顷产 10000 kg小麦氮素和干物质积累与分配特性 1089


理最高; 茎+叶的氮素含量递增, N240、N270、N300、
N330 处理间无显著差异; 颖壳+穗轴的氮素含量先
增加后降低, N300处理最高, N240、N270、N300处
理间无显著差异(表 2)。随施氮量增加, 籽粒、颖壳
+穗轴的氮素积累量呈现先增加后降低的趋势 , 均
为 N270处理获得最大值, N240、N270、N300处理
间无显著差异, 显著高于 N210 和 N330 处理; 茎+
叶的氮素积累量随施氮量的增加而增加, N0与N210
处理无显著差异, N330处理最高。
小麦氮素在籽粒中的分配比例随施氮量增加而
降低, N0处理最高, N300处理最低; 随施氮量增加,
氮素在茎+叶中的分配比例逐渐增加, N0 处理最低,
N330 处理最高, 施氮处理间无显著差异; 氮素在颖
壳+穗轴中的分配比例呈现先增加后降低的趋势。上
述结果表明, 施氮量对成熟期氮素向营养器官和生
殖器官的分配比例有调控效应 , 随施氮量的增加 ,
氮素向营养器官分配比例增大, 向穗部特别是籽粒
中的分配比例减少, 过高的施氮量不能增加氮素向
籽粒分配, 不利于籽粒氮素的积累。
试验 II 中成熟期不同器官氮素积累量和氮素分
配比例的试验结果, 与试验 III获得较高产的 N240、
N270处理的试验结果一致。
2.3 开花后营养器官中不同来源氮素的转移和
对籽粒的贡献
试验 I中, 随着施氮量的增加, 开花期和成熟期
营养器官氮素积累量、籽粒氮素积累量、营养器官
氮素向籽粒中的转移量以及对籽粒的贡献率都呈现
增加的趋势, 以 N240处理最高, 营养器官氮素向籽
粒的转移率随施氮量的增加而降低(表 3)。
试验 III中, N0处理开花期和成熟期营养器官氮
素积累量、籽粒氮素积累量、营养器官氮素向籽粒
中的转移量以及对籽粒的贡献率均显著低于施氮处
理, 表明适量施用氮肥能提高小麦开花期和成熟期
氮素积累量, 促进营养器官氮素向籽粒中的转运。
随着施氮量的增加, 开花后营养器官积累的氮素向
籽粒的转移量呈现先增加后降低的趋势, N270处理
最高, 且与 N240处理间无显著差异; 开花后营养器
官氮素转移率随施氮量的增加先增加后降低, N240
处理达到最高, 但与 N210处理间无显著差异, 表明
在本试验条件下, 高施氮量处理降低了小麦营养器
官贮存的氮素向籽粒的转移量和转移率; 对籽粒的
贡献率随着施氮量的增加呈先增加后降低, 以 N270
处理的贡献率最大, 显著高于 N210 和 N330 处理,
而与其他 3 个施氮处理对籽粒的贡献率无显著差异
(表 3)。
上述结果表明, 在本试验土壤肥力条件下, 施
氮量 240 kg hm−2能够促进开花期营养器官贮存氮向
籽粒的有效转运, 获得较高的氮素转移率和营养器
官对籽粒的贡献率, 过多的施用氮肥不利于小麦植
株中氮素向籽粒的转移。
试验 II 获得了较高的开花期营养器官贮存氮向
籽粒的转运量和对籽粒的贡献率, 与试验 III获得高
产的 N240和 N270处理结果一致。
2.4 施氮量对小麦干物质积累与分配的影响
2.4.1 成熟期干物质在不同器官中的积累与分配
试验 III中随着施氮量的增加, 籽粒干物质积累
量呈现先增加后降低的趋势, N0处理显著低于施氮
处理, N270处理最高, 与 N240处理无显著差异; 茎
+叶干物质积累量也随施氮量的增加先增加后降低,
N270 处理最高, 与 N300 和 N330 处理无显著差异;
随施氮量的增加 , 穗轴+颖壳干物质积累量先增加
后降低, 施氮处理间差异未达到显著水平(表 4)。说
明施氮量为 240 kg hm−2和 270 kg hm−2就可获得小
麦籽粒干物质最大值, 继续增加施氮量不利于干物
质积累。
随施氮量的增加, 干物质的分配比例在籽粒中
呈现先增加后降低的趋势 , N240 处理最高 , 但与
N210和N270处理间无显著差异; 在茎+叶中干物质
的分配比例逐渐增加 ; 穗轴+颖壳的分配比例呈现
逐渐降低的趋势。说明在本试验条件下, 适宜的施
氮量有利于干物质向籽粒的分配, 提高了籽粒产量,
过量施用氮肥则反之。
试验 II 提高了干物质向籽粒的分配比例, 降低
了向茎和叶的分配比例(表 4), 与试验 III中 N240和
N270处理结果一致。
2.4.2 开花后营养器官干物质向籽粒的再分配及其
对籽粒的贡献率 开花后干物质再分配量随着施
氮量的增加呈现先增加后降低的趋势, N240处理最
高, 显著高于不施氮处理; 开花后干物质再分配率,
N210 处理显著高于其他施氮处理, N270 处理最小,
且与 N300 处理无显著差异, 但显著低于其他处理;
开花后干物质积累量随着施氮量的增加先增加后降
低, N0处理显著低于施氮处理, N210与 N330、N240
和 N300 处理间无显著差异, 显著低于 N270 处理;
开花后干物质积累量对籽粒的贡献率随着施氮量的
增加先增加后降低, N0处理显著低于施氮处理, N270


表 2 成熟期小麦不同器官的氮素积累量
Table 2 Nitrogen accumulation amount in different organs of wheat at maturity
氮素含量
Nitrogen content (%)

单茎的氮素积累量
Nitrogen accumulation amount per stem (mg)

氮素分配比例
Nitrogen distribution rate (%)

籽粒 茎+叶 颖壳+穗轴 籽粒 茎+叶 颖壳+穗轴 籽粒 茎+叶 颖壳+穗轴
处理
Treatment
Grain Stem+leaf Spike axis+glume Grain Stem+leaf Spike axis+glume Grain Stem+ leaf Spike axis+glume
试验 III Experiment III
N0 2.33±0.10 b 1.90±0.03 b 0.60±0.03 c 28.27±1.23 c 9.26±0.31 c 1.93±0.10 c 72.54±0.14 a 22.67±0.61 b 4.79±0.24 ab
N210 2.40±0.00 b 1.99±0.05 b 0.63±0.02 bc 30.90±0.05 b 10.01±0.50 bc 2.08±0.08 b 71.88±0.13 ab 23.28±1.16 ab 4.84±0.19 ab
N240 2.51±0.03 a 2.03±0.03 ab 0.70±0.02 a 32.03±0.36 a 10.76±0.26 ab 2.28±0.06 a 71.07±0.79 abc 23.87±0.58 ab 5.05±0.14 a
N270 2.51±0.05 a 2.05±0.01 a 0.70±0.03 a 32.09±0.64 a 11.09±0.06 ab 2.30±0.10 a 70.55±1.41 bc 24.39±0.14 ab 5.06±0.22 a
N300 2.54±0.04 a 2.07±0.07 a 0.71±0.02 a 31.17±0.46 ab 11.34±0.66 a 2.27±0.06 a 69.60±1.03 c 25.33±0.00 a 5.06±0.13 a
N330 2.52±0.00 a 2.08±0.00 a 0.65±0.00 b 30.31±0.01 b 11.38±1.11 a 1.99±0.04 bc 69.39±0.01 c 26.06±2.53 a 4.55±0.08 b
试验 I Experiment I
N0 2.09±0.22 c 1.93±0.01 b 0.59±0.05 c 20.57±1.59 b 3.77±0.75 b 1.62±0.12 c 79.25±1.07 a 14.51±1.32 c 6.24±0.20 b
N180 2.73±0.05 a 2.03±0.03 a 0.71±0.02 a 23.03±0.51 a 5.26±0.44 b 1.82±0.05 b 76.51±0.64 b 17.46±1.25 b 6.03±0.12 c
N240 2.63±0.03 b 2.05±0.02 a 0.66±0.01 b 23.03±0.46 a 6.12±0.32 a 2.13±0.02 a 73.62±1.56 c 19.56±0.11 a 6.82±0.25 a
试验 II Experiment II
N260 2.53 2.07 0.67 32.38 11.25 2.27 70.54 24.51 4.95
“处理”一列中字母 N后的数字表示施纯氮量(kg hm−2), 不包括底肥中有机肥的含氮量。同一列中不同小写字母表示处理间差异显著。
In “Treatment” column, numbers after the letter “N” mean nitrogen application amount (kg hm−2) excluding nitrogen in manure applied before sowing. Values followed by different letters within a
column are significantly different at P < 0.05.







表 3 开花期营养器官积累的氮素向籽粒的转移和对籽粒的贡献
Table 3 Translocation and contribution to grains of nitrogen accumulated in vegetative organs at anthesis
营养器官氮素积累量 NAAVO (kg hm−2)

籽粒氮素积累量 NAAK (kg hm−2)
处理
Treatment 开花期
Anthesis
成熟期
Maturity
成熟期
Maturity
转移量
Nitrogen translocation
amount
(kg hm−2)
转移率
Translocation efficiency
(%)
贡献率
Contribution proportion
(%)
试验 III Experiment III
N0 262.43±2.54 e 85.54±1.40 e 219.91±0.42 d 176.87±1.40 e 67.40±0.53 b 80.44±0.64 d
N210 290.10±6.09 d 94.12±0.03 d 235.03±0.41 c 195.98±0.03 d 67.56±0.01 ab 83.39±0.01 c
N240 308.93±5.42 bc 98.92±0.85 c 245.76±2.72 a 210.01±1.85 ab 67.98±0.27 a 85.45±0.34 ab
N270 317.13±16.6 5a 103.35±0.49 b 248.32±6.80 a 213.78±1.49 a 67.41±0.15 b 86.09±0.20 a
N300 314.10±4.10 ab 106.26±0.00 a 243.34±3.60 ab 207.84±0.05 b 66.17±0.01 d 85.41±0.00 ab
N330 300.48±3.94 c 99.95±0.24 c 237.98±0.05 bc 200.54±0.24 c 66.74±0.08 c 84.27±0.10 b
试验 I Experiment I
N0 220.18±4.06 c 53.9±0.57 c 205.7±1.59 b 166.28±0.57 c 75.52±1.26 a 80.84±0.34 c
N180 258.93±3.21 b 70.7±1.11 b 230.3±0.51 a 188.23±1.11 b 72.70±0.31 b 81.73±0.21 b
N240 278.17±5.31 a 82.6±0.75 a 230.3±0.46 a 195.57±0.75 a 70.31±0.78 c 84.92±0.59 a
试验 II Experiment II
N260 318.36 104.12 246.63 214.24 67.29 86.87
“处理”一列中字母 N后的数字表示施纯氮量(kg hm−2), 不包括底肥中有机肥的含氮量。同一列中不同小写字母表示处理间差异显著。
In “Treatment” column, numbers after the letter “N” mean nitrogen application amount (kg hm−2) excluding nitrogen in manure applied before sowing. Values followed by different letters within a
column are significantly different at P < 0.05. NAAVO: nitrogen accumulation amount of vegetative organs; NAAK: nitrogen accumulation amount of kernel.

1092 作 物 学 报 第 35卷

表 4 不同处理对成熟期干物质在不同器官中的积累和分配的影响
Table 4 Effects of different treatments on dry matter accumulation and distribution in different organs at maturity
单茎干物质积累量 Dry matter accumulation amount per stem (g) 分配比例 Distribution rate (%)
处理
Treatment 籽粒
Grain
茎+叶
Stem+ leaf
穗轴+颖壳
Spike axis+glume
籽粒
Grain
茎+叶
Stem+ leaf
穗轴+颖壳
Spike axis+glume
试验 III Experiment III
N0 5.14±0.21 c 5.11±0.08 c 1.39±0.01 b 44.13±0.22 b 43.94±0.35 a 11.93±0.35 a
N210 5.48±0.09 b 5.20±0.11 c 1.45±0.04 a 45.19±0.11 a 42.88±0.10 c 11.93±0.27 a
N240 5.65±0.05 a 5.37±0.03 b 1.45±0.02 a 45.31±0.21 a 43.05±0.11 bc 11.64±0.07 a
N270 5.76±0.14 a 5.51±0.06 a 1.48±0.03 a 45.20±0.09 a 43.21±0.19 b 11.59±0.12 ab
N300 5.56±0.03 b 5.48±0.05 a 1.45±0.03 a 44.49±0.38 b 43.91±0.20 a 11.60±0.26 ab
N330 5.48±0.10 b 5.42±0.03 ab 1.40±0.05 ab 44.57±0.28 b 44.07±0.13 a 11.36±0.19 b
试验 II Experiment II
N260 5.80 4.97 1.25 48.25 41.34 10.41
“处理”一列中字母 N后的数字表示施纯氮量(kg hm−2), 不包括底肥中有机肥的含氮量。同一列中不同小写字母表示处理间差
异显著。
In “Treatment” column, numbers after the letter “N” mean nitrogen application amount (kg hm−2) excluding nitrogen in manure applied
before sowing. Values followed by different letters within a column are significantly different at P < 0.05.

处理显著高于其他处理, 其他处理间无显著差异(表
5)。说明在本试验条件下, N240和 N270处理提高了
开花后贮存在营养器官的同化物, 开花后向籽粒的
再分配量和开花后干物质积累量对籽粒的贡献率 ,
亦提高了开花后干物质的积累能力, 这是该两个处
理获得高产的生理基础。
试验 II结果与试验 III中 N240和 N270结果趋
势一致。
2.5 施氮量对小麦氮素利用率的影响
试验 III随着施氮量的增加, 氮素吸收效率和氮
肥生产效率降低; 氮素利用率以 N210处理最高, 与
N240、N270和 N300 处理间无显著差异, 显著高于
N330处理(表 6)。表明在本试验条件下, 施氮量 240
kg hm−2和 270 kg hm−2, 能协调小麦籽粒产量和氮素
利用率的关系, 获得高产高效。试验 II中施氮量 260
kg hm−2 亦获得了较高的氮肥生产效率和氮素利用
效率。
2.6 施氮量对籽粒产量、产量构成因素和蛋白质
产量的影响
在试验 I 中, 泰山 23 随着施氮量的增加籽粒产

表 5 不同处理对开花后营养器官干物质再分配量和开花后积累量的影响
Table 5 Effects of different treatments on dry matter redistribution amount from vegetative organ to kernel and accumulation
amount after anthesis
处理
Treatment
开花后干物质再分配量
DMRAA(kg hm−2)
开花后干物质再分配率
DMRRA (%)
开花后干物质积累量
DMAAA (kg hm−2)
开花后干物质积累量对籽粒的贡献率
CDMAAATK (%)
试验 III Experiment III
N0 2811.67±17.11 d 20.04±0.17 ab 6047.95±181.73 d 68.26±0.85 d
N210 2905.52±65.02 ab 20.21±0.01 a 6551.67±42.88 c 69.28±0.05 c
N240 2932.26±13.32 a 19.94±0.16 b 6819.28±70.42 b 69.93±0.09 b
N270 2842.97±1.45 b 19.07±0.41 c 7091.93±66.05 a 71.38±0.21 a
N300 2837.82±2.50 c 19.20±0.02 c 6748.86±35.21 b 70.4±0.45 b
N330 2817.54±15.26 d 19.74±0.22 b 6635.68±50.73 c 70.19±0.33 b
试验 II Experiment II
N260 2951.45 21.27 7485.42 71.72
“处理”一列中字母 N后的数字表示施纯氮量(kg hm−2), 不包括底肥中有机肥的含氮量。同一列中不同小写字母表示处理间差
异显著。
In “Treatment” column, numbers after the letter “N” mean nitrogen application amount (kg hm−2) excluding nitrogen in manure applied
before sowing. Values followed by different letters within a column are significantly different at P < 0.05. DMRAA: dry matter redistribution
amount after anthesis; DMTRA: dry matter redistribution ratio after anthesis; DMAAA: dry matter accumulation amount after anthesis;
CDMAAATK: contribution of dry matter accumulation amount to kernel after anthesis.
第 6期 张法全等: 公顷产 10000 kg小麦氮素和干物质积累与分配特性 1093


表 6 施氮量对小麦氮素利用率的影响
Table 6 Effect of nitrogen fertilizer rate on nitrogen use efficiency in wheat
处理
Treatment
氮素吸收效率
Nitrogen uptake efficiency (%)
氮肥生产效率
Nitrogen productive efficiency (%)
氮素利用效率
Nitrogen utilization efficiency (%)
试验 III Experiment III
N0 — — 29.31±0.79 ab
N210 1.57 a 45.56±2.21 a 30.06±1.00 a
N240 1.44 b 42.56±2.74 ab 29.64±1.91 ab
N270 1.30 c 39.43±0.72 b 29.88±1.00 ab
N300 1.17 d 32.93±2.19 c 28.26±1.88 b
N330 1.02 e 29.11±1.91 c 27.45±1.15 b
试验 II Experiment II
N260 1.35 41.97 31.11
“处理”一列中字母 N后的数字表示施纯氮量(kg hm−2), 不包括底肥中有机肥的含氮量。同一列中不同小写字母表示处理间差
异显著。
In “Treatment” column, numbers after the letter “N” mean nitrogen application amount (kg hm−2) excluding nitrogen in manure applied
before sowing. Values followed by different letters within a column are significantly different at P < 0.05.

量显著增加, N240处理最高, 达 10 143.84 kg hm−2,
但增加施氮量使籽粒产量增幅降低。试验 II 中, 济
麦 22在施氮量 260 kg hm−2时籽粒产量为 10 911.45
kg hm−2。试验 III中, 济麦 22籽粒产量随施氮量的
增加呈现先增加后降低的趋势, N0处理显著低于施
氮处理, N240 和 N270 处理的籽粒产量分别达到
9 954.73 kg hm−2和 10 647.02 kg hm−2, 显著高于其他
施氮处理(表 7)。说明在本试验条件下, 施氮量在 240
kg hm−2和 270 kg hm−2能够获得较高的籽粒产量。
随施氮量的增加, 籽粒蛋白质含量呈现先增加
后降低的趋势, N0与N210处理无显著差异, 但是显
著低于其他施氮处理, 以 N300处理最高; 籽粒蛋白
质产量 N0处理显著低于施氮处理, N270处理最高,
与 N240 和 N300 处理无显著差异(表 7)。表明在本
试验的条件下, 过量增施氮肥不利于小麦籽粒产量
和蛋白质产量的形成, 获得最高籽粒蛋白质含量的
处理的施氮量大于最高籽粒产量的施氮量。
试验 I 在未使用有机肥条件下, N0 处理籽粒产

表 7 不同处理对籽粒产量、产量构成因素和蛋白质产量的影响
Table 7 Effect of different treatments on grain yield, yield component, and protein yield of wheat
处理
Treatment
籽粒产量
Grain yield
(kg hm−2)
穗粒数
Grain number per spike
千粒重
1000-grain weight
(g)
蛋白质含量
Content of
protein (%)
籽粒蛋白质产量
Grain protein yield (kg hm−2)
试验 III Experiment III
N0 8952.49±242.05 d 33.20±0.28 ab 41.38±0.48 b 13.29±0.48 c 1253.47±2.37 d
N210 9566.85±292.86 c 32.37±0.88 b 42.09±0.93 ab 13.68±0.32 c 1345.32±2.34 c
N240 9954.73±347.93 ab 32.33±0.71 b 42.14±1.30 ab 14.31±0.17 ab 1400.82±15.48 a
N270 10647.02±394.92 a 33.50±0.23 a 42.81±0.63 a 14.31±0.28 ab 1415.45±38.77 a
N300 9879.78±123.86 b 32.00±1.01 b 42.14±1.03 ab 14.47±0.21 a 1387.03±20.50 ab
N330 9604.89±330.88 bc 33.90±0.51 a 41.84±1.83 ab 14.35±0.00 ab 1356.47±0.28 bc
试验 I Experiment I
N0 8953.78±222.45 c 31.9±0.20 c 55.28±1.46 a 13.00±0.14 c 1163.99±32.56 c
N180 9571.59±324.61 b 32.7±0.58 b 52.37±0.35 b 13.60±0.11 b 1301.74±24.78 b
N240 10143.84±168.57 a 34.5±0.33 a 50.49±1.27 c 14.00±0.20 a 1420.14±56.21 a
试验 II Experiment II
N260 10911.45 33.60 45.00 14.42 1426.90
“处理”一列中字母 N后的数字表示施纯氮量(kg hm−2), 不包括底肥中有机肥的含氮量。同一列中不同小写字母表示处理间差
异显著。
In “Treatment” column, numbers after the letter “N” mean nitrogen application amount (kg hm−2) excluding nitrogen in manure applied
before sowing. Values followed by different letters within a column are significantly different at P < 0.05.
1094 作 物 学 报 第 35卷

量达到 8 953.78 kg hm−2, N240处理达到 10 143.84
kg hm−2; 试验 II每公顷使用有机肥 3 750 kg, 施氮
量为 260 kg hm−2, 籽粒产量为 10 911.45 kg hm−2; 试
验 III每公顷使用有机肥 3 750 kg, N0处理籽粒产量
达到 8 952.49 kg hm−2, N240 和 N270 处理分别达
9 954.73 kg hm−2和 10 647.02 kg hm−2。两生长季使
用有机肥和未使用有机肥的 N0 处理籽粒产量分别
为 8 953.78 kg hm−2和 8 952.49 kg hm−2, 品种都为中
筋品种 , 试验结果一致 , 说明在本试验条件下 , 有
机肥对试验结果影响较小, 较高的土壤肥力和具有
高产潜力的品种是获得籽粒产量 10 000 kg hm−2的
基础。
3 讨论
施氮量对小麦氮素的积累、转运和分配有显著
的影响, 前人对此研究结论颇不一致。有的表明, 在
籽粒产量为 7 500 kg hm−2生产条件下, 随着施氮量
增加, 开花后营养器官中的氮素向籽粒的转移无显
著差异, 而转移效率及氮素转移对籽粒的贡献率降
低 [14]; 有的则认为 , 随施氮量增加 , 成熟期植株含
氮率和积累量均上升, 但氮素转运量、转运效率和
转运氮的贡献率呈现先增加后降低的趋势, 花后氮
素积累量及花后营养器官氮素输出量亦呈先增后降
趋势, 在施氮量为 131.3~196.9 kg hm−2时实现较高
的氮素转运效率和转运氮的贡献率[17,23]。还有的表
明, 籽粒产量在 9 000 kg hm−2水平条件下, 增施氮
肥虽提高小麦植株的吸氮强度和吸氮量, 开花后小
麦营养器官贮存的氮素向籽粒的转移量亦随施氮量
的增加而增加, 但开花后营养器官氮素向籽粒的转
移率降低[24]。
在本试验条件下, 随施氮量的增加, 开花后营
养器官积累的氮素向籽粒的转移量和转移率均呈现
先增加后降低的趋势, 开花后营养器官氮素向小麦
籽粒转移量在施氮 270 kg hm−2时达最高值, 而转移
率则在施氮 240 kg hm−2时达最大值, 说明在本试验
条件下, 施氮量 240~270 kg hm−2就可以满足小麦氮
素积累、营养器官向籽粒转移的需要, 为高产奠定
基础, 过高的施氮量降低氮素向籽粒的转移率和转
移量。
小麦籽粒产量 2/3 左右来自开花后光合作用生
产的同化物, 1/3左右来自开花前贮藏在营养器官中
的光合产物, 地上部器官光合产物对籽粒的贡献率
随着施肥水平的提高而呈增加趋势 [24], 而产量在
7 500 kg hm−2水平条件下, 随着施氮量的增加干物
质积累量虽增加, 但花前营养器官贮藏物质的转移
率和对穗粒重的贡献率却下降[25]。适量增施氮肥能
够促进开花后营养器官贮存的干物质向籽粒转运 ,
从而提高籽粒产量; 小麦籽粒产量及成熟期生物产
量、花后干物质积累量随施氮量的增加先增加后降
低, 在施氮量为 240 kg hm−2时, 小麦籽粒产量和花
后干物质积累量达到最大值[2]。
本试验选用济麦 22小麦为试验材料, 随着施氮
量的增加, 开花后干物质再分配量、干物质积累量
对籽粒的贡献率先增加后降低 , 施氮量为 270 kg
hm−2时, 小麦的生物产量和籽粒干物质积累量最高,
并促进开花后干物质的积累量和营养器官积累的干
物质向籽粒的再分配, 获得了每公顷 10 000 kg的高
产, 说明选用产量潜力高的品种和调节该品种开花
后具较高干物质积累量及向籽粒的分配量是获得更
高产量的基础。
在小麦产量 7 500 kg hm−2左右水平上, 有关施
氮量的研究报道较多。朱新开等[23]试验表明, 小麦
播种前 0~20 cm土层含有机质 1.26%、碱解氮 75.19
mg kg−1、速效磷 45.52 mg kg−1和速效钾 99.30 mg
kg−1, 施氮量为 240 kg hm−2时的产量达 8 425.00 kg
hm−2。韩燕来等[22]报道在土壤含有机质 1.01%、碱
解氮 70.4 mg kg−1、速效磷 20.4 mg kg−1和速效钾 92
mg kg−1 及施氮 270 kg hm-2 时可使小麦产量达
7 484.00 kg hm−2。近年来, 对小麦产量达 9 000 kg
hm−2 的施氮条件也进行了研究, 但结果不尽相同。
林琪等[19]、王晨阳等[20]在土壤含有机质 1.21%、碱
解氮 114.74 mg kg−1、速效磷 45.37 mg kg−1和速效钾
80.34 mg kg−1条件下, 均以施氮量 240 kg hm−2时产
量达 9 000 kg hm−2以上; 而张洪程等[21]在土壤碱解
氮较低的试验条件下(土壤含有机质 1.50%、碱解氮
70 mg kg−1、速效磷 28.70 mg kg−1和速效钾 98.5 mg
kg−1), 当施氮量提到 360 kg hm−2时也获得了 9 000
kg hm−2以上的高产。说明随着土壤肥力的提高, 相
同施氮量获得更高的籽粒产量。本文的 3 个试验中
0~20 cm土壤含有机质 1.41%~1.50%, 氮、磷、钾养
分含量较高且均衡, 施氮量 240~270 kg hm−2时获得
的籽粒产量为 9 954.73~10 647.02 kg hm−2, 进一步
证明土壤肥力是获得小麦更高产量的重要基础。
4 结论
适量施用氮肥对小麦高产(10 000 kg hm−2)有重
第 6期 张法全等: 公顷产 10000 kg小麦氮素和干物质积累与分配特性 1095


要作用。在土壤肥力较高、氮磷钾养分平衡的高产
田, 施氮量为 240~270 kg hm−2 时, 植株氮素积累
量、开花后营养器官氮素向小麦籽粒转运量、成熟
期各器官干物质积累量、花后营养器官干物质再分
配量和再分配率均达较高水平, 为较高的籽粒产量
奠定基础, 产量可达 9 954.73~10 647.02 kg hm−2。
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