全 文 ：秸秆还田与氮肥耦合对冬小麦光合特性及产量形成的影响 倡
　 　 倡 �国家高技术研究（８６３）发展规划项目（２００２AA２Z４２４１）资助
　 　 倡倡 �通讯作者
收稿日期 ：２００５唱０８唱２７ 　 改回日期 ：２００５唱１０唱２４
刘义国１ 　林 　琪１ 倡 倡 王月福１ 　郭家选１ 　刘洪军２
（１ ．莱阳农学院 　青岛 　 ２６６１０９ ；２ ．诸诚市农业局 　潍坊 　 ２６２２００）
摘 　要 　秸秆还田下不同 N肥用量的耦合试验研究表明 ，与单施 N肥处理比较 ，秸秆还田能明显改善冬小麦的光
合性能 ，提高小麦千粒重 ，进而提高小麦产量 。秸秆还田下随施 N量增加 ，小麦各时期光合速率和蒸腾速率显著提
高 ，但当施 N量超过 ２２５kg／hm２ ，反而引起光合性能降低 。本试验结果表明 ，秸秆还田下配施 N肥主要通过影响每
hm２ 穗数影响产量 ，以秸秆还田配施 N ２２５kg／hm２ 的处理为宜 。
关键词 　秸秆还田 　 N肥 　冬小麦 　光合特性 　产量
Effects of coupling of straw唱return and nitrogen fertilizer on photosynthetic characters and yield of winter wheat ．LIU
Yi唱Guo１ ，LIN Qi１ ，WANG Yue唱Fu１ ，GUO Jia唱Xuan１ ，LIU Hong唱Jun２ （１ ．Laiyang Agricultural College ，Qingdao ２６６１０９ ，
China ；２ ．Agriculture Bureau of Zhucheng ，Weifang ２６２２００ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（１） ：４２ ～ ４４
Abstract 　 Effects of the coupling of straw （wheat）唱return and different nitrogen amount （four levels）on photosynthetic
characters and yield of wheat were studied under field condition ．The results show that straw唱return can improve photosyn唱
thesis of wheat ，gets higher thousand唱grain weight and grain yield compared to the normal （non唱straw ） cultivation ．The
rates of photosynthesis and transpiration of wheat of straw 唱return treatments are enhanced with the increasing of N fertil唱
izer to a certain applied level ．But they start to decrease when the nitrogen is applied more than ２２５kg／hm２ ．The coupling
of straw唱return and N fertilizer application can increase the wheat yield mainly through affecting the number of ears per
hectare ．The optimal amount of N fertilizer applied to wheat with straw 唱return is ２２５kg／hm２ ．
Key words 　 Straw return ，Nitrogen fertilizer ，Winter wheat ，Photosynthetic characters ，Yield
（Received Aug ．２７ ，２００５ ；revised Oct ．２４ ，２００５）
　 　秸秆还田作为增加土壤有机肥投入 ，改善土壤结构 ，增加土壤蓄水保墒能力 ，净化环境的一项简单易行
的农业技术措施 ，在我国已大面积推广应用 ，其与 N 肥的配施也由来已久 。关于秸秆还田与 N 肥配施的培
肥及增产效果已有所报道［１ ，２］ ，然而对于秸秆还田与 N肥配施下小麦的光合特性研究较少 ，秸秆还田麦田 N
肥配施量还有待探讨 。基于此 ，本试验研究了不同 N肥施用量与秸秆还田耦合条件下小麦的光合特性及产
量形成的关系 ，以期揭示秸秆还田种植模式下小麦的光合特性 ，寻找适宜的 N 肥用量 ，为秸秆还田及其与 N
肥配施技术提供理论依据 。
1 　试验材料与方法
　 　试验在山东省莱阳市冯格庄镇试验基地进行 ，土壤为砂姜褐土 ，土层厚 １畅２m 左右 ，０ ～ ２０cm 土层有机
质 １６畅０g／kg ，水解氮 ５４mg／kg ，速效磷 ３５畅７mg／kg ，速效钾 １３０mg／kg ，土壤田间最大持水量为 ２５％ ，容重
１畅３４g／cm３ 。供试材料为小麦“鲁农 １１６” 。试验共设 ５ 个处理 ，分别为单施 N １５０kg／hm２ （ Ⅰ ） ，秸秆还田
（ Ⅱ ） ，秸秆还田 ＋ 施 N １５０kg／hm２ （ Ⅲ ） ，秸秆还田 ＋ 施 N ２２５kg／hm２ （ Ⅳ ） ，秸秆还田 ＋ 施 N ３００kg／hm２
（ Ⅴ ） 。秸秆还田采用全部玉米秸打碎还田 ，还田量 ５０００kg／hm２ 左右 ，N 肥 ２／３基施 ，１／３追施 。每个处理小
区长 ３０m ，宽 ４畅５m ，四周设隔离保护区 ，随机区组设计 ，重复 ３次 。 １０月上旬适期播种 ，每畦种植 ６行 ，平均
行距 ２５cm ，基本苗为 ２３１万株／hm２ 。光合速率 、蒸腾速率 、气孔导度用英国 ADC公司生产的 LCA４光合测
定系统测定 ；叶绿素含量用日本产 Mini叶绿素计测定 ；光合有效辐射采用美国 Decagon 生产的 AccPAR型
植物冠层分析仪测定 。于小麦开花后取单穗 ５个挂牌 ，每穗取 ２０个强势粒 ，测定其籽粒灌浆速率 。
第 １５ 儍卷第 １期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 换　 No ．１
２ ０ ０ ７ 乔年 １ 月 Chinese Journal of Eco 唱Agriculture Jan ．，　 ２００７ 後
图 1 　秸秆还田和 N肥耦合对小麦旗叶叶绿素含量（a）和
光合速率（b）的影响
Fig ．１ 　 Effects of coupling of straw唱return and nitrogen
fertilizer on chlorophyll content （a） and photosynthetie rate
（b）in winter wheat
2 　结果与分析
2畅1 　秸秆还田与N肥耦合对小麦旗叶叶
　 　 绿素含量与光合速率的影响
　 　图 １a表明小麦开花后随生育期的推
进旗叶的光合速率和叶绿素含量呈现逐
渐降低的趋势 ，秸秆还田的 Ⅱ ～ Ⅴ处理比
不还田的 Ⅰ 处理叶绿素含量高 。秸秆还
田各处理灌浆前期随施 N 量增加 ，各处
理旗叶叶绿素含量呈增加趋势 。 花后
１４d ，施 N 量最大的处理 V （３００kg／hm２ ）
叶绿素含量下降幅度最大 ，可能是由于过
量供 N 导致 N 代谢过旺 ，叶肉细胞叶绿
体片层结构膨胀 ，使作物光合能力降低而
早衰 。旗叶光合速率变化见图 １b ，可以看出秸秆还田处理比不还田的 Ⅰ处理的光合速率高 。各秸秆还田处
理中 ，处理 Ⅳ旗叶光合速率始终最高 ，随生育期推进下降缓慢 ，保持较旺的光合作用 。
2畅2 　秸秆还田与 N肥耦合对小麦旗叶气孔导度（Cs）和细胞间隙 CO２ 浓度（Ci）的影响
　 　在大气浓度下 ，CO２ 扩散是光合作用的限制因子 。 CO２ 的扩散过程中 ，CO２ 的传导能力由气孔导度和叶
肉导度共同决定［３ ，４］ 。从表 １可知 ，各处理开花后气孔导度随生育期推进呈下降趋势 ，秸秆还田处理的气孔
导度显著高于不还田处理 Ⅰ 。同期秸秆还田处理的气孔导度随施 N 量增加 ，在开花 ２１d前呈先升后降的趋
势 ，且处理 Ⅳ最高 ；开花 ２１d后 ，随施 N 量增加 ，气孔导度增加 ，处理 V 最高 。细胞间隙 CO２ 浓度的变化各
处理开花后随生育期推进逐渐增大 ，秸秆还田各处理比不还田的 Ⅰ处理均有较高的细胞间隙 CO２ 浓度 。秸
秆还田各处理的各时期细胞间隙 CO２ 浓度随施 N量增加呈增大的趋势 。可见秸秆还田能显著提高小麦旗
叶气孔导度和细胞间隙 CO２ 浓度 ，秸秆还田处理下适宜的配施 N 量能显著改善小麦旗叶的 CO２ 扩散 ，进而
提高光合速率 ，为小麦籽粒灌浆打下良好的基础 。
表 1 　秸秆还田与 N肥耦合对小麦旗叶气孔导度（Cs）和细胞间隙 CO２ 浓度（Ci）的影响
Tab ．１ 　 Effects of coupling of straw唱return and nitrogen fertilizer on stomatal conductance
and intercellular CO２ concentration in winter wheat
生育期 　 气孔导度／μmol（H２ 浇O）·m － ２·s － １ Stomatal conductance 　 　细胞间隙 CO２ 乔浓度／μL·L － １ Intercellular CO２ concentration 　 　
Developings stages 处 　 理 T reatments 处 　 理 T reatments
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
开花 ０ 痧畅７２１ ０ 妸畅８２９ ０ $畅９９７ １ 揪畅１０６ １ X畅１１５ ２９６ 0畅１２ ３００ 适畅８７ ３０２ d畅１７ ３０４ �畅１１ ３０５ 鬃畅２１
花后 ７ Ld ０ 痧畅６６１ ０ 妸畅７０４ ０ $畅７５３ １ 揪畅０１ ０ X畅９７３ ２９８ 0畅４４ ３０１ 适畅５８ ３０３ d畅２１ ３０５ �畅１７ ３０５ 鬃畅０７
花后 １４ ad ０ 痧畅５４１ ０ 妸畅５７４ ０ $畅５９１ ０ 揪畅９５１ ０ X畅８９２ ３００ 0畅５５ ３０２ 适畅１２ ３０６ d畅１１ ３０６ �畅２４ ３０７ 鬃畅１８
花后 ２１ ad ０ 痧畅４３６ ０ 妸畅４９６ ０ $畅５０１ ０ 揪畅７８１ ０ X畅７８３ ３０８ 0畅５４ ３０８ 适畅９４ ３０９ d畅３１ ３１０ �畅２９ ３１０ 鬃畅４４
花后 ２８ ad ０ 痧畅１８５ ０ 妸畅２０５ ０ $畅２９４ ０ 揪畅３３１ ０ X畅３６１ ３１０ 0畅１５ ３１２ 适畅６２ ３１５ d畅５５ ３１７ �畅４１ ３１７ 鬃畅９２
2畅3 　秸秆还田与 N肥耦合对小麦旗叶蒸腾速率的影响
各处理小麦旗叶蒸腾速率见图 ２ ，可以看出 ，在开花以后各处理小麦旗叶蒸腾速率均呈逐渐下降趋势 。秸
秆还田处理旗叶蒸腾速率显著高于不还田处理Ⅰ ，还田的秸秆能够使土壤保持更适宜的地温 、更充足的水分及
持续的供 N能力 ，使小麦代谢旺盛 ，维持较高的蒸腾速率 。同一时期秸秆还田各处理比较 ，Ⅳ处理最高 ；在灌浆
中后期 ，配施 N量最高的处理 V（３００kg／hm２ ）蒸腾速率下降幅度最大 。这可能是由于施 N量及秸秆分解 N量
过大 ，引起小麦光合器官耗水多 ，且使叶片渗透势降低 ，叶片保水能力增强 ，导致蒸腾速率过低 。
2畅4 　秸秆还田与 N肥耦合对小麦灌浆速率的影响
　 　如图 ３所示 ，各处理灌浆速率变化曲线呈单峰曲线 ，各处理均表现为花后 ２８d灌浆速率最大 ，之后直线
下降 。秸秆还田处理比对照的灌浆速率高 ，且持续高值时间长 ；各秸秆还田处理中 ，花后各时期均是施肥
２２５kg／hm２ 的处理 Ⅳ最高 ，施 N量最多的处理 Ⅴ （３００kg／hm２ ）的灌浆速率反而有所下降 。随施 N 量增加 ，
秸秆还田处理灌浆速率高峰值提高 ，说明秸秆还田配施 N 处理能提高小麦灌浆速率 ，加快籽粒干物质积累 ，
而且能延缓作物衰老 ，使光合产物积累转化具有长效性 。
第 １ 媼期 刘义国等 ：秸秆还田与氮肥耦合对冬小麦光合特性及产量形成的影响 ４３　
图 2 　秸秆还田与 N肥耦合对小
麦旗叶蒸腾速率影响
Fig ．２ 　 Effects of coupling of straw唱re唱
turn and nitrogen fertilizer on transpira唱
tion of flag leaf in winter wheat
图 3 　秸秆还田与 N肥耦合对
小麦灌浆速率的影响
Fig畅３ 　 Effects of coupling of straw唱return
and nitrogen fertilizer on filling rate
of wheat
表 2 　秸秆还田与 N肥耦合对小麦产量及产量构成因素的影响
Tab ．２ 　 Effects of coupling of straw唱return and nitrogen fertilizer on yield
and yield performance of winter wheat
处 　 理 穗数／万·hm － ２ 忖穗粒数／粒·穗 － １ g千粒重／g 产量／kg·hm － ２ 憫
T reatments Spike number Grains per spikes １０００ r唱grain weight Yield
Ⅰ ６５８ 哪畅５Bb ３３ 畅９０Aa ３０ 技畅１５Ee ６７３０ 噰畅４Cd
Ⅱ ５９２ 哪畅５Dd ３２ 畅２１BCb ３２ 技畅９１Dd ６２８０ 噰畅７De
Ⅲ ６３９ 哪畅５Cc ３２ 畅７０Bb ３５ 技畅３０Bb ７３８１ 噰畅８Bc
Ⅳ ６５４ 哪畅０Bb ３２ 畅４８Bb ３６ 技畅８６Aa ７８２９ 噰畅８Aa
Ⅴ ６６９ 哪畅５Aa ３２ 畅０７Cc ３４ 技畅４７Cc ７４０１ 噰畅０Bb
2畅5 　秸秆还田与 N肥耦合对小麦
　 　 产量及产量构成因素的影响
由表 ２ 可以看出 ，秸秆还田配
施 N 肥处理在产量上显著高于普
通耕作及单秸秆还田处理 ，表明秸
秆还田配施 N 肥对产量的影响较
大 。但还田不施 N 肥的处理 Ⅱ 产
量显著低于其他处理 ，这是由于秸
秆分解 N 量有限 ，且在分解过程中
会消耗部分 N ，供 N 量不能充分满
　 　足小麦的生长发育 ，造成产量降低 。从产量构成因素上看 ，处理 Ⅱ的穗数最小 ，秸秆还田处理下 N 肥对穗数
的影响较大 ；穗粒数各处理间差异不显著 ；处理 Ⅰ的千粒重最低 ，随 N 肥增加各配施处理千粒重呈现先升后
降的趋势 ，但均远远高于处理 Ⅰ ，施 N最多的处理 Ⅴ因 N 供应过量 ，贪青晚熟 ，穗数过多 ，干物质积累少 ，从
而导致千粒重反而比 Ⅳ低 。这表明秸秆还田及秸秆还田配施 N 肥处理均可以大幅度地提高小麦千粒重水
平 。从产量及各产量因子表现上看 ，处理 Ⅳ N 肥用量比较适宜 。
3 　小 　结
本试验研究结果表明 ，秸秆还田处理使小麦具有较高的叶绿素含量 ，促进了旗叶的光合作用与蒸腾作
用 ，进而促进了物质合成与转化 。此外 ，秸秆还田处理还能显著提高旗叶气孔导度与胞间 CO２ 浓度 ，增强旗
叶 CO２ 的输导 ，降低气孔性限制作用 。秸秆还田处理有较高的灌浆速率 ，且高值持续时间长 ，籽粒重提高幅
度较大 。前人关于秸秆还田提高小麦产量已有所报道 ，本试验看 ，主要是秸秆还田通过提高千粒重 ，进而提
高了产量 。秸秆还田麦田随用 N 量增加 ，产量呈现先升后降的单峰曲线 ，分析其产量构成因素 ，秸秆还田降
低了公顷穗数和穗粒数 ，配施 N 肥能提高小麦公顷穗数 ，弱化秸秆还田副效应 ，显著提高小麦产量 。本试验
结果表明 ，秸秆还田配施 N ２２５kg／hm２ 的处理是适宜的耦合处理 。
参 　考 　文 　献 h
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４４　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷