全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(5): 870−878 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 农业部农业结构调整重大技术研究专项(06-03-04B); 国家自然科学基金项目(30471026); 山东农业大学青年科技创新基金项目
作者简介: 张永丽(1973−), 女, 博士, 讲师, 主要从事小麦优质高产生理生态研究。E-mail: zhangyl@sdau.edu.cn
*
通讯作者(Corresponding author): 于振文。E-mail: yuzw@sdau.edu.cn
Received(收稿日期): 2007-07-16; Accepted(接受日期): 2007-12-16.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00870
灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用及产量与品质的影响
张永丽 于振文*
(山东农业大学 / 农业部小麦栽培生理与遗传改良重点开放实验室, 山东泰安 271018)
摘 要: 以济麦 20 和泰山 23 为试验材料, 在大田条件下研究了灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用和籽粒产量与
品质及耗水量、水分利用率的影响。2004—2005年生长季, 小麦生育期间降水量为 196.10 mm, 两品种的氮素吸收效
率、籽粒的氮素积累量和氮肥生产效率均为不灌水处理低于灌水处理, 但籽粒氮素分配比例和氮素利用效率表现为
不灌水处理高于灌水处理。拔节期前, 两品种的氮素吸收强度灌水 180 mm处理高于灌水 240 mm和 300 mm两处理,
拔节期后反之; 成熟期, 植株氮素积累量和氮素吸收效率在各灌水处理间无显著差异。济麦 20籽粒的氮素积累量和
分配比例、氮素利用效率和氮肥生产效率, 均以灌水 240 mm处理高于灌水 180 mm和 300 mm处理; 灌水 180 mm
和 240 mm处理的籽粒产量分别达 8 701.23 kg hm−2和 9 159.30 kg hm−2, 耗水量为 469.29 mm和 534.48 mm, 两处理
间籽粒品质无显著差异, 且均优于灌水 300 mm处理。泰山 23籽粒中氮素积累量及分配比例、氮素利用效率、氮肥
生产效率和籽粒品质, 在各灌水处理间无显著差异; 灌水 180 mm和 240 mm处理籽粒产量显著高于其他处理, 分别
达 9 682.65 kg hm−2和 9 698.55 kg hm−2, 其耗水量分别为 468.54 mm和 532.35 mm。两品种的水分利用率均随灌水量
增加而降低。在 2006—2007年生长季, 小麦生育期间降水量为 171.30 mm, 济麦 20和泰山 23均以灌水 240 mm处
理的籽粒产量和水分利用率最高, 其耗水量分别为 490.88 mm和 474.88 mm。综合考虑产量、品质、氮素利用效率、
氮肥生产效率和水分利用率, 生产中济麦 20生育期灌水量以 180~240 mm为宜; 泰山 23在降水量达 196 mm条件下,
灌水量以 180 mm为宜, 在降水量为 170 mm条件下, 灌水量以 240 mm为宜。
关键词: 灌水量; 小麦; 氮素吸收、分配和利用; 耗水量和水分利用率; 籽粒产量与品质
Effects of Irrigation Amount on Nitrogen Uptake, Distribution, Use, and
Grain Yield and Quality in Wheat
ZHANG Yong-Li and YU Zhen-Wen*
(Key Laboratory of Wheat Cultivation Physiology and Genetic Improvement, Ministry of Agriculture / Shandong Agricultural University, Tai’an
271018, Shandong, China)
Abstract: Irrigation is one of the most important measures to regulate plant nitrogen metabolism in winter wheat (Triticum aes-
tivum L.). However, excessive irrigation will cause the decline of nitrogen use efficiency and water use efficiency instead of
higher yield and better quality. To determine the effects of irrigation amount on the uptake, distribution, use efficiency of nitrogen,
the consumption and use efficiency of water as well as grain yield and quality, we experimented with wheat cultivars, Jimai 20
and Taishan 23 in 2004–2005 (in clay-soil field) and 2006–2007 (in sandy-soil field) wheat growth seasons. In the 2004–2005
growth season in which total rainfall was 196.10 mm, the irrigation treatments were 0 (no irrigation), 180 mm (irrigated 3 times at
pre-sowing, jointing, and anthesis stages), 240 mm (irrigated 4 times at pre-sowing, pre-wintering, jointing, and anthesis stages),
and 300 mm (irrigated 5 times at pre-sowing, pre-wintering, jointing, anthesis, and grain filling stages), respectively. In the
2006–2007 growth season in which total rainfall was 171.30 mm, the irrigation treatments were 0 (no irrigation), 120 mm (irri-
gated 2 times at pre-sowing and jointing stages), 180 mm (irrigated 3 times at pre-sowing, jointing, and anthesis stages), and 240
mm (irrigated 4 times at pre-sowing, pre-wintering, jointing, and anthesis stages), respectively. The amount of irrigation was 60
mm each time in both growth seasons. The two cultivars showed similar results in both growth seasons. In the 2004–2005 growth
第 5期 张永丽等: 灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用及产量与品质的影响 871


season, nitrogen uptake efficiency and nitrogen accumulation in grain in no irrigation treatment were lower than those in irrigation
treatments, and resulted in lower grain yield and nitrogen fertilizer productive efficiency, but the nitrogen distribution proportion
in grain at maturity and nitrogen use efficiency were higher in no irrigation treatment. Water use efficiency of two cultivars de-
creased with the increase of irrigation amount. Before jointing stage, the nitrogen uptake intensity in the treatment of irrigation
with 180 mm water was significantly (P<0.05) higher than that of the other two irrigation treatments, but turned converse after
jointing stage. The accumulation amount and uptake efficiency of nitrogen in plant had no significant differences among the 3
irrigation treatments at maturity. In Jimai 20, the irrigation treatment with water amount of 240 mm showed more favorable for
nitrogen accumulation and distribution in grain, and the nitrogen fertilizer productive efficiency and use efficiency, grain yield
(9 159.30 kg ha−1) were significantly (P<0.05) higher than the other 2 irrigation treatments. But for integrated consideration of
nitrogen uptake and accumulation, grain yield and quality, as well as water consumption and use efficiency, the treatment of irri-
gated 180 mm water was also recommended. In Taishan 23, the nitrogen accumulation amount and distribution proportion in grain
at maturity, nitrogen use efficiency, nitrogen fertilizer productive efficiency, and grain quality had no significant difference among
the 3 irrigation treatments, indicating that the cultivar was not as sensitive to irrigations as Jimai 20; but the higher grain yields of
9 682.65 and 9 698.55 kg ha−1 (with water consumptions of 468.54 and 532.35 mm accordingly) were obtained under irrigated
treatments with water amounts of 180 and 240 mm, respectively. In the 2006–2007 growth season, the highest grain yields
(6 651.23 and 6 942.49 kg ha−1) of Jimai 20 and Taishan 23 were obtained under the 240 mm irrigation with water consumptions
of 490.88 and 474.88 mm, respectively. Our results implied that proper irrigation can increase grain yield, nitrogen use efficiency,
and water use efficiency, and improve grain quality; higher grain yield is not resulted from higher amount of irrigation and water
consumption. We suggest the following water regimes of Jimai 20 and Taishan 23 in wheat production: irrigating 3 or 4 times at
pre-sowing, pre-wintering, jointing, and anthesis stages with water amount of 180–240 mm, and the irrigation at pre-wintering can
be ignored based on rainfall and soil water content.
Keywords: Irrigation amount; Wheat; Nitrogen uptake, distribution and use; Water consumption amount and water use
efficiency; Grain yield and quality
小麦对氮素的吸收、积累及转运与其产量和品
质有密切关系, 遗传特性和栽培措施如灌水是影响
小麦氮素吸收、积累及转运的重要因素 [1-4]。Qrtiz
等 [5]研究表明 , 现代半矮秆品种与传统品种相比 ,
氮素吸收无显著差异, 但在供氮充足条件下具有较
高的氮素利用效率。品种间蛋白质含量的差异来源
于开花后吸氮量的差别, 高蛋白品种开花后的吸氮
量显著高于低蛋白品种[6]。也有人认为, 植株氮素的
积累与基因型无关[7]。灌水是调控小麦氮素代谢的
有效手段, 在水分逆境下, 小麦开花前贮存在叶片、
茎秆和叶鞘、颖壳等营养器官中氮素的再转运量和
再转运率以及开花前贮存氮素的总转运量和总转运
率降低, 从而减少了籽粒氮素积累量和籽粒产量[8],
改善土壤水分状况可促进氮素自营养器官向籽粒的
转移, 增加总氮素产量[9], 越冬、拔节、灌浆期补充
灌水可显著提高冬小麦对土壤氮素的吸收能力[10]。
王晨阳等[11]试验表明, 在开花前控制灌水而开花后
灌水可显著提高籽粒产量。土壤水分胁迫增加了小
麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值 [12], 但
Gooding 等 [13]认为土壤干旱导致面团形成时间缩
短、面筋弹性和沉降值降低。
前人对不同基因型小麦品种氮素代谢的差异和
人工控制的水分逆境下氮素代谢的研究较多。在大
田条件下研究灌水量对不同基因型小麦氮素代谢的
调控, 为小麦生产中实现高产、优质和提高氮素与
水分利用效率, 有重要意义。但迄今鲜见综合研究
灌水量对小麦植株氮素代谢与产量和品质关系的报
道。本文对此进行研究, 旨在为生产中实现小麦高
产优质及提高氮素和水分利用率提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料与试验设计
于 2004—2005年和 2006—2007年小麦生长季,
在山东省泰安市山东农业大学实验农场种植高产强
筋小麦济麦 20(产量潜力 9 000 kg hm−2, 面团稳定时
间 7~14.9 min)和高产中筋小麦泰山 23(产量潜力 9
750 kg hm−2, 面团稳定时间 1.7~ 2.0 min)。
2004—2005 年试验地为壤质土 , 高肥地力。
0~20 cm 土层含有机质 1.21%、全氮 0.089%、碱解
氮 85.7 mg kg−1、速效磷 48.8 mg kg−1、速效钾 100 mg
kg−1; 0~20、20~40、40~60、60~80、80~100、100~120
和 120~140 cm土层田间最大持水量分别为 27.80%、
25.65%、23.63%、24.19%、24.27%、24.74%和 25.99%;
播种前上述各层土壤水分含量分别为 20.30%、
19.41%、20.46%、21.11%、23.40%、25.22%和 31.11%;
小麦各生育期的降水量依次为播种至冬前期 35.4
872 作 物 学 报 第 34卷

mm、冬前至拔节期 35.5 mm、拔节至开花期 30.8
mm、开花至成熟期 94.4 mm, 总计 196.1 mm。
2006—2007 年试验地为沙壤质土, 中肥地力。
0~20 cm 土层含有机质 0.81%、全氮 0.065%、碱解
氮 49.7 mg kg−1、速效磷 6.86 mg kg−1、速效钾 46.2 mg
kg−1; 0~20、20~40、40~60、60~80、80~100、100~120
和 120~140 cm土层田间最大持水量分别为 25.23%、
24.24%、23.80%、22.17%、19.75%、20.27%和 18.98%;
播种前上述各土层及 140~160、160~180和 180~200
cm土层水分含量分别为 14.33%、17.27%、16.03%、
15.3%、20.83%、20.7%、21.42%、27.41%、23.72%
和 20.76%; 小麦各生育期的降水量分别为播种至冬
前期 12.5 mm、冬前至拔节期 40.2 mm、拔节至开花
期 11.5 mm、开花至成熟期 107.1 mm, 总计 171.3 mm。
两个生长季均设 4 个不同灌水处理, 但灌水次
数和灌水量两年中有所不同。2004—2005 年, 设不
灌水(W0)、灌 3水(播种前、拔节期和开花期, W1)、
4水(播种前、冬前期、拔节期和开花期, W2)和 5水
(播种前、冬前期、拔节期、开花期和灌浆期, W3)
处理, 每次灌水量均为 60 mm, 总灌水量分别为 0、
180、240 和 300 mm。2006—2007 年, 设不灌水、
灌 2 水(播种前和拔节期)、3 水(播种前、拔节期和
开花期)和 4 水(播种前、冬前期、拔节期和开花期)
处理, 每次灌水量均为 60 mm, 总灌水量分别为 0、
120、180和 240 mm。
小区面积为 1.5 m×6 m=9 m2, 随机区组排列, 3
次重复, 小区间设置 1.5 m的隔离带。播种前每公顷
底施纯氮 105 kg、P2O5 105 kg、K2O 75 kg, 拔节期
每公顷追施纯氮 105 kg。氮肥为尿素, 磷肥为过磷
酸钙, 钾肥为硫酸钾。2004 年 10 月 7 日和 2006 年
10月 6日播种, 基本苗均为 180 株 m−2。其他管理
措施同一般高产田。
1.2 田间取样和测定方法
于冬前、返青、拔节、开花和成熟期进行群体
动态调查和取样, 其中冬前、返青、拔节期取整株
样品, 开花期植株样品分为叶片、茎秆＋叶鞘、穗 3
部分, 成熟期植株样品分为籽粒、叶片、茎秆＋叶
鞘、颖壳+穗轴 4部分。样品于 70℃烘至恒重, 测定
干物重; 采用浓硫酸消煮, 半微量凯氏定氮法测定
植株全氮含量, 计算植株氮素积累总量和氮素吸收
强度。
采用半微量凯氏定氮法测定籽粒全氮含量, 乘
以 5.7为籽粒蛋白质含量。用德国 Brabender公司产
880101 型小型实验磨制备面粉, 用瑞典 Perten 公司
产 2200型洗涤仪, 参照 GB131506-85方法测定湿面
筋含量; 用中国农业大学产 BAU-A型沉降值仪, 按
照 AACC56-61 方法测定沉降值; 用德国 Brabender
公司产 810106002型粉质仪测定面团稳定时间。
1.3 数据处理和统计分析
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; 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; 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; 氮素吸收效率=
植株氮素积累量/施氮量; 氮肥生产效率=籽粒产量/施
氮量; 氮素利用效率=籽粒产量/植株氮素积累量[14]。
用农田水分平衡法计算小麦生育期间耗水
量[15]。小麦耗水量(mm)＝播前土壤储水量(mm)＋生
育期间自然降水量(mm)＋灌水量(mm)－收获期土
壤储水量(mm)。于播种前和收获后测定土壤含水量,
根据公式 W=0.1 rvh 计算土壤储水量, 式中 W 为不
同深度土壤贮水量(mm), r为土壤含水量(%), v为土
壤容重(g cm−3), h为土层深度(cm), 0.1为换算系数。
水分利用率 WUE=Y/ETα[15], 式中, Y 为籽粒产
量, ETα为小麦生育期间耗水量。
两个生长季的试验结果趋势一致, 本文主要以
2004— 2005 年生长季的结果进行分析。采用
Microsoft Excel 2000处理数据、图表, 采用 DPS2000
数据处理系统进行统计分析和差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 灌水量对小麦植株氮素吸收积累的影响
2.1.1 不同生育阶段植株氮素吸收强度 图 1 显
示 , 出苗至返青期 , 两品种氮素吸收强度较低; 返
青至拔节期升高; 拔节期后降低。出苗至冬前期, 两
品种的氮素吸收强度均为 W0 处理最高, 冬前期之
后低于其他处理; 返青至拔节期为W1处理高于W2
和W3处理; 拔节至开花期和开花至成熟期均为W2
和 W3处理高于 W1处理, W2处理和 W3处理无显
著差异。表明灌水量为 180 mm的 W1处理有利于拔
节期之前氮素吸收, 灌水量为 240 mm的W2处理和
300 mm的 W3处理有利于拔节期之后氮素吸收; 浇
灌浆水的 W3 处理与不浇灌浆水的 W2 处理之间的
氮素吸收强度无显著差异。
品种间比较, 泰山 23拔节期后各生育阶段的氮
素吸收强度均高于济麦 20。
第 5期 张永丽等: 灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用及产量与品质的影响 873



图 1 灌水量对小麦各生育阶段氮素吸收强度的影响
Fig. 1 Effects of irrigation amount on nitrogen uptake intensity in wheat during different growth periods
W0: 全生育期不灌水; W1: 播种前、拔节期和开花期灌水, 共 180 mm; W2: 播种前、冬前期、拔节期和开花期灌水, 共 240 mm; W3:
播种前、冬前期、拔节期、开花期和灌浆期灌水, 共 300 mm。
W0: no irrigation; W1: irrigated at pre-sowing, jointing, and anthesis, totally 180 mm; W2: irrigated at pre-sowing, pre-wintering, jointing,
and anthesis, totally 240 mm; W3: irrigated at pre-sowing, pre-wintering, jointing, anthesis, and grain filling, totally 300 mm. ETP: emer-
gence to pre-wintering; PTR: pre-wintering to revival; RTJ: revival to jointing; JTA: jointing to anthesis; ATM; anthesis to maturity.

2.1.2 不同生育时期植株氮素积累量 济麦 20
和泰山 23 的植株氮素积累量随生育进程逐渐增加
(图 2)。冬前期和返青期, 两品种的植株氮素积累量
均为W0处理最高, 这与W0处理植株冬前氮素吸收
强度较大有关; 拔节期后, W0处理低于其他处理。
拔节期和开花期W1处理的植株氮素积累量高于W2
和 W3 处理, 成熟期 W1、W2 和 W3 处理无显著差
异。表明灌水 180 mm有利于植株开花前氮素积累,
灌水 240 mm和 300 mm有利于开花后氮素积累, 导
致成熟期植株氮素积累总量无显著差异。
品种间比较, 泰山 23各生育时期的植株氮素积
累量均高于济麦 20。

图 2 灌水量对小麦各生育时期氮素积累量的影响
Fig. 2 Effects of irrigation amount on nitrogen accumulation in wheat at different growth stages
W0, W1, W2, and W3: treatments described as in Fig. 1.
P-w: pre-wintering; R: revival; J: jointing; A: anthesis; M; maturity.

2.2 灌水量对小麦成熟期氮素在各器官中分配
的影响
两品种均以 W0 处理的籽粒氮素积累量最少 ,
分配比例最高(表 1), 表明不灌水有利于氮素向籽
粒分配 , 但因植株氮素积累总量最少 , 导致籽粒
氮素积累量最少。在 3 个灌水处理中 , 济麦 20 籽
粒的氮素积累量和分配比例均为 W2处理高于 W1
和 W3 处理 , 而在其营养器官中则反之 ; 泰山 23
的 W1、W2 和 W3 处理间无显著差异。表明灌水
240 mm 比灌水 180 mm 和 300 mm 提高了成熟期
氮素在济麦 20 籽粒的分配比例 , 增加了籽粒的氮
素积累量 ; 灌水 180~300 mm 对泰山 23 氮素在籽
粒的分配比例和籽粒的氮素积累量无显著调节
作用。
品种间比较, 泰山 23不同灌水处理籽粒和营养
器官的氮素积累量均高于济麦 20的相应处理, 但济
麦 20籽粒的氮素分配比例高于泰山 23, 营养器官的
分配比例低于泰山 23。表明济麦 20 向籽粒分配氮
素的能力较泰山 23强, 但因其植株氮素积累总量少,
导致籽粒的氮素积累量少。
874 作 物 学 报 第 34卷

表 1 灌水量对小麦成熟期氮素在各器官中分配的影响
Table 1 Effects of irrigation amount on nitrogen distribution in different organs at maturity in wheat
氮素积累量 Nitrogen accumulation amount (kg hm−2) 分配比例 Distribution proportion (%)
品种
Cultivar
灌水量
Irrigation
amount
(mm)
籽粒
Grain
叶片
Leaf
茎秆+叶鞘
Stem and
sheath
颖壳+穗轴
Spike and
glume
籽粒
Grain
叶片
Leaf
茎秆+叶鞘
Stem and
sheath
颖壳+穗轴
Spike and
glume
0 185.21 d 8.36 e 10.35 e 7.05 e 87.79 a 3.96 d 4.91 e 3.34 e
180 231.42 c 14.45 c 20.25 c 14.82 c 82.37 c 5.14 c 7.21 c 5.28 c
济麦 20
Jimai 20
240 241.36 b 10.14 d 16.25 d 11.35 d 86.48 b 3.63 d 5.82 d 4.07 d
300 229.36 c 14.72 c 20.85 c 15.05 c 81.92 c 5.26 c 7.45 c 5.38 c


0 248.47 b 19.39 b 37.32 b 20.65 b 76.26 d 5.95 b 11.45 b 6.34 b
180 272.47 a 37.94 a 59.84 a 37.54 a 66.82 e 9.30 a 14.67 a 9.21 a
240 272.58 a 38.21 a 60.56 a 38.25 a 66.55 e 9.33 a 14.79 a 9.34 a
泰山 23
Taishan 23
300 273.31 a 37.56 a 59.85 a 37.25 a 66.99 e 9.21 a 14.67 a 9.13 a
不同小写字母表示在同一列中数据间差异显著。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at P<0.05.

2.3 灌水量对小麦开花前植株贮存氮素向籽粒
转移的影响
由表 2 可知, 两品种开花前植株贮存氮素向籽
粒的转移率和贡献率均为 W0 处理最高, 表明不灌
水促进了两品种开花前贮存氮素向籽粒的转移, 提
高了开花前植株贮存氮素对籽粒的贡献率。3 个灌
水处理相比, 济麦 20 的转移率为 W2 处理高于 W1
和W3处理; 转移量为W1和W2处理高于W3处理,
贡献率随灌水量增加而降低, 表明灌水 240 mm 处
理有利于济麦 20 开花前植株贮存氮素向籽粒的转
移, 但因其开花期植株氮素积累量低于灌水 180 mm
处理, 因此氮素向籽粒的转移量两处理间无显著差
异。在泰山 23中, 氮素转移率、转移量和贡献率均
为 W1处理高于 W2和 W3处理, 表明灌水 180 mm
促进了开花前植株中贮存氮素向籽粒的转移, 增加
了其转移量, 但成熟期 3 个灌水处理间籽粒的氮素
积累量无显著差异, 说明灌水 240 mm和 300 mm增
加了开花后吸收的氮素向籽粒的转移量。
品种间比较, 济麦 20开花前植株中贮存氮素向
籽粒的转移率和贡献率均高于泰山 23, 表明济麦 20
开花前植株贮存氮素向籽粒转运的能力大于泰
山 23。

表 2 灌水量对小麦开花前植株中贮存氮素向籽粒中转移的影响
Table 2 Effects of irrigation amount on translocation of stored nitrogen before anthesis from plant to grain in wheat
品种
Cultivar
灌水量
Irrigation amount (mm)
转移量
Translocation amount (kg hm−2)
转移率
Translocation efficiency (%)
贡献率
Contribution proportion (%)
0 144.46 d 84.57 a 78.45 a
180 164.24 b 77.07 c 70.97 b
济麦 20
Jimai 20
240 163.55 b 81.16 b 67.76 bc
300 151.24 c 75.05 c 65.94 c


0 173.47 a 69.39 d 69.82 b
180 160.47 b 54.40 e 58.90 d
240 146.58 d 51.98 f 53.78 e
泰山 23
Taishan 23
300 148.31 cd 52.59 f 54.26 e
不同小写字母表示在同一列中数据间差异显著。
Values followed by a different letter within a column are significantly different at P<0.05.

2.4 灌水量对小麦籽粒产量、耗水量和水分利用
率的影响
两个生长季中两品种均以 W0处理的籽粒产量
最低(表 3)。在 2004—2005 年生长季降水量为 196.10
mm 的条件下, 济麦 20 以 W2 处理(灌水 240 mm)
产量显著高于其他处理, 达 9 159.30 kg hm−2, W1
处理(灌水 180 mm)虽然产量低于 W2处理, 但在 3
个灌水处理中 , 其水分利用率最高 ; 泰山 23 以
第 5期 张永丽等: 灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用及产量与品质的影响 875


W1(灌水 180 mm)和 W2处理(灌水 240 mm)产量最
高, 分别为 9 682.65 kg hm−2和 9 698.55 kg hm−2,
显著高于 W3 处理, 其耗水量和水分利用率也优于
W3 处理。2006—2007 年生长季降雨量为 171.30
mm, 济麦 20和泰山 23均以灌水 240 mm的籽粒产
量和水分利用率显著高于其他各处理。综合考虑籽
粒产量、耗水量和水分利用率, 两品种的适宜灌水
量为 180~240 mm。
由表 3 可见, 在两个生长季中, 泰山 23 各处理
的籽粒产量和水分利用率均高于济麦 20 的相应处
理, 耗水量低于济麦 20的相应处理。2004—2005年
生长季的籽粒产量和水分利用率高于 2006—2007
年生长季, 这与前者试验地为壤质土(肥力较高, 保
水能力较强), 后者为沙壤质土(肥力较低, 保水能力
较差)有关, 也可能与小麦生育期间总降水量及在各
生育阶段的分布不同有关。

表 3 灌水量对小麦籽粒产量、耗水量和水分利用率的影响
Table 3 Effects of irrigation amount on grain yield, water consumption amount, and water use efficiency in wheat
2004–2005 2006–2007
品种
Cultivar
灌水量
Irrigation
amount
(mm)
籽粒产量
Grain yield
(kg hm−2)
耗水量
Water consump-
tion amount
(mm)
水分利用率
Water use
efficiency
(kg hm−2 mm−1)
灌水量
Irrigation
amount
(mm)
籽粒产量
Grain yield
(kg hm−2)
耗水量
Water consumption
amount
(mm)
水分利用率
Water use
efficiency
(kg hm−2 mm−1)
0 7779.61 f 387.53 d 20.07 b 0 4113.78 h 321.34 c 12.80 f
180 8701.23 d 469.29 c 18.54 c 120 5266.62 f 491.97 a 10.71 h
济麦 20
Jimai 20
240 9159.30 c 534.48 b 17.14 d 180 6651.23 d 480.53 ab 13.84 d
300 8881.35 d 589.09 a 15.08 f 240 7682.51 b 490.88 a 15.65 b


0 8465.55 e 382.31 d 21.84 a 0 4328.82 g 314.28 c 13.77 e
180 9682.65 a 468.54 c 19.96 b 120 5577.18 e 485.75 a 11.48 g
240 9698.55 a 532.35 b 18.15 c 180 6942.49 c 468.83 b 14.81 c
泰山 23
Taishan 23
300 9476.10 b 583.02 a 16.09 e 240 7934.83 a 474.88 b 16.71 a
不同小写字母表示在同一列中数据间差异显著。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at P<0.05.

2.5 灌水量对小麦籽粒品质的影响
由表 4可知, 济麦 20的籽粒蛋白质含量、沉降
值、湿面筋含量和面团稳定时间均以W1和W2处理
最高; 泰山 23则表现为W0处理的蛋白质含量和沉降
值最高, W1、W2和W3处理间无显著差异; 湿面筋含
量和面团稳定时间各处理间无显著差异。表明济麦 20
灌水 180 mm时品质最优, 灌水量为 300 mm时籽粒品
质变劣; 灌水量对泰山 23的籽粒品质无显著改善。
两品种比较, 济麦 20的籽粒蛋白质含量低于泰
山 23, 沉降值和面团稳定时间高于泰山 23。

表 4 灌水量对小麦品质的影响
Table 4 Effects of irrigation amount on grain quality in wheat
品种
Cultivar
灌水量
Irrigation amount
(mm)
蛋白质含量
Protein content
(%)
湿面筋含量
Wet gluten content
(%)
沉降值
Sedimentation volume
(mL)
面团稳定时间
Dough stability time
(min)
0 13.57 e 30.7 c 29.7 c 7.7
180 15.16 c 34.4 a 36.1 a 11.5
240 15.02 c 34.3 a 36.1 a 11.9
济麦 20
Jimai 20
300 14.22 d 31.7 b 32.9 b 9.1


0 16.73 a 32.8 b 26.3 d 1.8
180 16.04 b 32.6 b 24.2 e 1.7
240 16.02 b 32.8 b 24.4 e 1.7
泰山 23
Taishan 23
300 16.44 ab 32.0 b 24.0 e 1.7
不同小写字母表示在同一列中数据间差异显著。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at P<0.05.
876 作 物 学 报 第 34卷

2.6 灌水量对小麦氮素吸收效率和利用效率的
影响
由表 5 可知, 两品种的氮素吸收效率和氮肥生
产效率均以不灌水处理最低, 氮素利用效率均为不
灌水处理最高; 氮素吸收效率在 3 个灌水处理间无
显著差异。在 3个灌水处理中, 济麦 20氮素利用效
率和氮肥生产效率以灌水 240 mm 处理最高; 泰山
23则表现为处理间差异不显著。表明灌水处理比不
灌水处理提高了两品种的氮素吸收效率和氮肥生产
效率; 不同灌水量对济麦 20的氮素利用效率和氮肥
生产效率有显著影响, 以灌水 240 mm最好, 而对泰
山 23无显著影响。
两品种相比较, 济麦 20的氮素吸收效率和氮肥
生产效率低于泰山 23, 但氮素利用效率高于泰山
23。表明泰山 23的氮素吸收能力高于济麦 20, 但氮
素利用效率低于济麦 20。

表 5 灌水量对小麦氮素吸收效率和利用效率的影响
Table 5 Effects of irrigation amount on nitrogen uptake efficiency and use efficiency in wheat
品种
Cultivar
灌水量
Irrigation amount
(mm)
氮素吸收效率
Nitrogen uptake efficiency
(kg kg−1)
氮素利用效率
Nitrogen use efficiency
(kg kg−1)
氮肥生产效率
Nitrogen fertilizer productive efficiency
(kg kg−1)
0 1.01 d 36.88 a 37.05 d
180 1.34 c 30.97 c 41.43 c
240 1.33 c 32.82 b 43.62 b
济麦 20
Jimai 20
300 1.33 c 31.72 c 42.29 c


0 1.55 b 25.98 d 40.31 d
180 1.94 a 23.74 e 46.11 a
240 1.95 a 23.68 e 46.18 a
泰山 23
Taishan 23
300 1.94 a 23.23 e 45.12 a
不同小写字母表示在同一列中数据间差异显著。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at P<0.05.

3 讨论
开花至成熟阶段是小麦氮素吸收分配的关键时
期, 开花后营养器官氮素的转移对籽粒氮素积累有
较大贡献。Sinclair 等[16]和 Palta 等[17]研究表明, 土
壤干旱促进了氮素从叶片向籽粒的转移, 提高了籽
粒氮素水平。亦有报道指出, 花后干旱降低了小麦
营养器官开花前贮存氮素向籽粒的转移率和转移量,
降低了籽粒氮素积累量[18-19]。本研究发现, 在小麦
生育期间降水量为 196.10 mm 的条件下, 不灌水处
理比灌水处理提高了两品种开花前植株贮存氮素向
籽粒的转移率, 但由于植株总氮素积累量较少, 籽
粒中氮素积累量并未提高。
Xu 等[2]在防雨池栽条件下试验表明, 氮素的转
移率和转移量均以灌水 240 mm和 300 mm处理高于
灌水 60、180 和 420 mm处理。李世娟等[20]在不遮
雨条件下进行试验, 结果表明拔节和开花期各灌水
750 m3 hm−2比返青、拔节、开花、灌浆期各灌水 750
m3 hm−2有利于氮素向籽粒的转移。本研究结果表明,
在播种至冬前期降水量为 35.4 mm 的条件下, 灌一
次冬水(60 mm)与未灌冬水处理相比, 济麦 20 提高
了开花前植株贮存氮素向籽粒的转移率和籽粒的氮
素积累量, 转移量两处理间无显著差异; 泰山 23 则
降低了开花前植株贮存氮素向籽粒的转移率和转移
量, 籽粒的氮素积累量无显著差异。灌冬水提高了
济麦 20 和泰山 23 开花后吸收氮素向籽粒中的转移
量。在开花至成熟期降水量为 94.40 mm 的条件下,
浇一次灌浆水(60 mm)与未浇灌浆水处理相比 , 济
麦 20 降低了开花前植株贮存氮素向籽粒的转移量
和转移率以及籽粒的氮素积累量, 但灌浆水对泰山
23无显著影响。
小麦的籽粒产量和品质与氮素吸收利用密切相
关, 9 000 kg hm−2产量水平比 6 750~7 500 kg hm−2产
量水平的群体吸氮量增加 , 其中主要增加了生育
中、后期的氮素吸收量[21], 增加开花后的吸氮量不仅
有利于提高小麦产量, 并可改善品质[22]。Wang 等[23]
则认为, 较高的籽粒产量来自较高的氮素利用效率
和氮素再分配效率。水分亏缺显著降低了小麦的氮
素吸收量[10], 降低了氮素利用效率和籽粒产量[24-25]。
本研究认为, 在小麦生育期间降水量为 196.10 mm
第 5期 张永丽等: 灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用及产量与品质的影响 877


的条件下, 两品种不灌水处理的生育中后期的氮素
吸收强度降低, 成熟期植株氮素积累量和籽粒产量
减少, 但氮素利用效率和氮素再分配效率提高。
王声斌等[26]认为, 每次灌水量为 500 m3 hm−2时,
灌两水比灌七水减少了小麦的氮素积累量, 但提高
了氮素利用效率。本研究中, 在播种至冬前期降水
量为 35.40 mm, 灌一次冬水(60 mm)比未灌冬水提
高了济麦 20的氮素利用效率和籽粒产量, 但其成熟
期植株氮素积累量并未显著增加, 品质亦未得到改
善; 而在泰山 23 中, 是否灌冬水对氮素积累量、氮
素利用效率和籽粒产量及品质均无显著影响。在开
花至成熟期降水量为 94.40 mm的条件下, 浇一次灌
浆水(60 mm)比未浇灌浆水降低了两品种的籽粒产
量, 但对成熟期植株氮素积累量无显著影响; 降低
了济麦 20 的氮素利用效率和开花期贮存氮素向籽
粒中的分配比例, 使其品质变劣, 但对泰山 23 无显
著影响。说明不同灌水处理对氮素吸收利用与产量
和品质的影响因品种而异, 适宜的灌水处理可提高
小麦的籽粒产量和氮素利用效率, 改善品质, 反之
会使籽粒产量和氮素利用效率降低, 品质变劣。
本研究发现, 小麦籽粒产量与灌水量、耗水量、
水分利用率不是线性相关关系。我国北方麦区水资
源极其缺乏, 根据小麦生育期间降水量及其在不同
生育阶段的分布, 适当减少灌水量, 提高降水和土
壤中储存水的利用率亦可达到节水高产的目的。其
机理有待进一步研究。
4 结论
小麦生产上综合考虑产量、品质、氮素利用效
率、氮肥生产效率和耗水量、水分利用率, 在降雨
量 170~200 mm的年份, 济麦 20和泰山 23以全生育
期灌水 180~240 mm为宜, 在播种前、冬前期、拔节
期和开花期分别浇灌, 降水量较丰、土壤持水较好
的年份, 可以免去冬前水。泰山 23 相对济麦 20 对
灌水量反应不敏感。
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