全 文 ：中国生态农业学报 2012年 10月 第 20卷 第 10期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Oct. 2012, 20(10): 1276−1281


* 粮食丰产科技工程(2011BAD16B09)资助
** 通讯作者: 贺明荣(1963—), 男, 博士, 教授, 研究方向为小麦栽培生理生态。E-mail: mrhe@sdau.edu.cn
王树丽(1986—), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为小麦栽培生理。E-mail: wangshulihui@163.com
收稿日期: 2012-03-26 接受日期: 2012-05-31
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.01276
种植密度对冬小麦氮素吸收利用和分配的影响*
王树丽 贺明荣** 代兴龙 周晓虎
(山东农业大学农学院 作物生物学国家重点实验室 泰安 271018)
摘 要 为了探讨实现冬小麦籽粒产量与氮素利用效率协同提高的途径, 为制定高产、高效栽培管理措施提
供理论依据, 在大田条件下, 以大穗型小麦品种“泰农 18”和中穗型小麦品种“山农 15”为试验材料, 根据品种
特性分别设置 4个种植密度(“泰农 18”: 135万苗·hm−2、270万苗·hm−2、405万苗·hm−2和 540万苗·hm−2; “山农
15”: 172.5万苗·hm−2、345万苗·hm−2、517.5万苗·hm−2和 690万苗·hm−2), 研究了种植密度对籽粒产量、氮素
吸收积累和运转分配、氮素利用效率以及土壤中硝态氮、铵态氮和无机态氮总积累量的影响。研究结果表明,
随种植密度增加, 两种穗型冬小麦品种成熟期植株氮素积累量、籽粒产量、氮肥吸收利用效率和氮肥偏生产
力均表现为先增加后降低, 籽粒氮积累量、氮素收获指数和籽粒氮含量下降, 花前营养器官氮素转运量和对籽
粒氮的贡献率升高。随种植密度的增加, “泰农 18”的氮素利用效率随密度的增大先增大后减小, “山农 15”随密
度的增大而减小。土壤中硝态氮、铵态氮和无机态氮总积累量随密度增加而降低。在本试验条件下, “泰农 18”
和“山农 15”兼顾高产和高效利用氮素的适宜种植密度分别为 270万苗·hm−2和 345万苗·hm−2。
关键词 冬小麦 穗型 种植密度 氮素吸收 分配利用 产量
中图分类号: S512 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)10-1276-06
Effect of planting density on nitrogen uptake, utilization and
distribution in winter wheat
WANG Shu-Li, HE Ming-Rong, DAI Xing-Long, ZHOU Xiao-Hu
(College of Agronomy, Shandong Agricultural University; National Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, China)
Abstract Intensive wheat cultivation requires large inputs of nitrogen (N) fertilizer. However, only a limited proportion of the
applied N is taken up by winter wheat, meaning that large amounts of N are lost to the environment. This loss of N fertilizer
represents not only a considerable cost to the grower, but may also to the environment. Therefore, there has been increasing global
emphasis on optimized management strategies for high nitrogen use efficiency (NUE; i.e., grain yield/available N) to help reduce
excessive N fertilizer inputs while maintaining acceptable grain yields. The amount and spatial distribution of plant roots in soil
profile reflect potential nutrient up-take. Also plant density can influence root distribution in soil profile, increasing seminal roots per
unit area and reducing nodal roots per culm. Various planting densities were therefore considered in relation to high NUE. The aim of
the study was to find suitable wheat planting density that simultaneously produced high grain yields and NUE. To that end, two
winter wheat cultivars (large-spike “Tainong 18” and medium-spike “Shannong 15”) were selected and experimented under field
conditions at various planting densities. The planting densities were 1.35 million·hm−2, 2.70 million·hm−2, 4.05 million·hm−2 and 5.40
million·hm−2 for “Tainong 18”; and 1.725 million·hm−2, 3.45 million·hm−2, 5.175 million·hm−2 and 6.90 million·hm−2 for “Shannong
15”. The tow wheat cultivars were analyzed for the uptake, distribution and utilization of N, and for grain yield and inorganic N
accumulation in soil profile. The results showed that N accumulation at maturity, grain yield, N uptake efficiency and N partial factor
productivity were highest under the planting densities of 2.70 million·hm−2 for “Tainong 18” and 3.45 million·hm−2 for “Shannong
15”. Grain N accumulation at maturity, gain N after anthesis and N translocation to grain after anthesis reduced with increasing
planting density. Translocated N amount, proportion and contribution to grain from stored N in vegetative organs before anthesis
increased with increasing planting density. N harvest index, grain N concentration, and NO3−_N, NH4+-N and inorganic N
第 10期 王树丽等: 种植密度对冬小麦氮素吸收利用和分配的影响 1277


accumulation at different depths of the soil profile decreased at wheat maturity with increasing planting density. In conclusion, grain
yield and NUE were highest under planting densities of 2.70 million·hm−2 for “Tainong 18” and 3.45 million·hm−2 for “Shannong 15”.
The recommended planting densities were therefore 2.70 million·hm−2 for “Tainong 18” and 3.45 million·hm−2 for “Shannong 15”.
Key words Winter wheat, Spike type, Planting density, Nitrogen uptake, Nitrogen distribution and utilization, Wheat grain yield
(Received Mar. 26, 2012; accepted May 31, 2012)
合理密植是获得小麦高产的中心环节。氮代谢
是植株体内最基本的物质代谢之一, 对小麦的产量
和品质有重要影响[1]。提高种植密度, 减少氮肥用量,
既可通过大幅度增加有效穗数来实现高产, 又能显
著提高氮素利用率。在资源日益短缺、生产成本渐
高及面源污染越来越严重的形势下, 密植少氮应是
值得推广的栽培技术[2]。Wang等[3]的研究亦指出, 较
高的籽粒产量来自于较高的氮素利用效率和氮素再
分配效率。种植密度的改变会造成小麦温光等生态条
件的差异, 最终影响到籽粒蛋白质含量与产量[4−7]。
杨永光等 [8]的研究表明, 播量对籽粒产量的作用远
大于对籽粒品质的作用。小麦产量和品质的形成既
受开花前贮存碳、氮物质的调节, 又决定于开花后
光合生产和氮素吸收能力[9−11]。小麦籽粒氮素主要
来自开花前营养器官贮存氮素的再分配, 约占籽粒
氮素的 53.0%~80.8%[12]。种植密度对冬小麦群体结
构和产量的形成有显著调控效应[13−14], 因此研究种
植密度对冬小麦品种产量和氮肥利用效率的影响 ,
对于实现小麦的高效、高产和稳产具有重要意义。
关于种植密度对小麦生长发育及其产量的影响,
前人已做了许多研究。丛新军等[15]研究表明, 如果
基本苗少于 120 万·hm−2, 则会因群体不足使花前干
物质积累量不足, 影响花后干物质积累, 最终导致
减产。而郭伟等[16]提出, 适当稀植可使个体生长充
分, 花期以前营养体中的光合产物积累较多, 同时后
期营养体中的物质可以较快地向籽粒运转, 使得在中
低密度下的个体形成较大千粒重, 实现优质高产。然
而, 目前以种植密度为调控手段对氮素同化、分配及
氮素利用率影响的系统研究还鲜见报道。本试验通过
研究密度对小麦氮素吸收分配和利用的影响, 以确立
冬小麦氮素吸收和分配与种植密度调控的关系指标,
探明产量和氮素资源利用效率同步提高的最佳种植
密度, 从而在实现高产的同时高效利用氮素。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2010—2011年度在山东农业大学试验农场
进行。试验用地为棕壤土, 播种前 0~20 cm土层土壤含
有机质 12.12 g·kg−1, 全氮 0.87 g·kg−1, 无机态氮 62.92
kg·hm−2, 速效磷 31.9 mg·kg−1, 速效钾 85 mg·kg−1。
采取裂区设计, 主区设置两个小麦品种分别为
大穗型“泰农 18”和中穗型“山农 15”, 裂区根据品种
特性设置 4 个种植密度, “泰农 18”分别为 135 万
苗·hm−2(T1)、270万苗·hm−2(T2)、405万苗·hm−2(T3)
和 540 万苗·hm−2(T4), “山农 15”分别为 172.5 万
苗·hm−2(S1)、345万苗·hm−2(S2)、517.5万苗·hm−2(S3)
和 690万苗·hm−2(S4), 每个处理 3次重复, 小区面积
37.5 m2(25 m×1.5 m)。
试验于 2010 年 10 月 7 日播种。前茬玉米秸秆
全部于播种前翻压还田。氮肥(尿素, 含 N 460 g·kg−1)
用量 240 kg(N)·hm−2, 分别于播前和拔节期按 1︰1
施用 ; 磷肥 (磷酸二铵 , 含 P2O5 460 g·kg−1)120
kg·hm−2、钾肥(KCl, 含 K2O 600 g·kg−1)120 kg·hm−2,
基肥一次施入。底肥于播种前均匀撒施于各小区后
耕翻, 拔节期开沟施肥, 其余管理措施同高产田。
1.2 测定项目及方法
1.2.1 籽粒产量的测定
成熟期收获, 测产采用小区计产的方法, 每个
小区收获 3 m2, 重复 3 次, 脱粒晒干后测定产量并
进行室内考种。
1.2.2 植株氮含量的测定
在开花期, 各处理均选择开花时间一致、穗型
与茎高相近的 100 个单茎挂牌标记。在开花期、成
熟期每个处理分别取 30个单茎, 按叶、茎鞘、穗轴
(含颖壳)、籽粒分样, 105 ℃下杀青 30 min, 80 ℃烘
干至恒重 , 称取干重 , 粉粹机粉碎 , 测定各器官全
氮含量。用浓 H2SO4 和催化剂 (CuSO2·5H2O ︰
K2SO4=1︰5)消煮, 半微量凯氏定氮法测定氮含量。
1.2.3 土壤硝态氮的测定
于播种前和成熟期用土钻从地表开始每 20 cm
为 1 个土层取土, 取至 2 m 深。取样后放于冰箱内
保存备测。样品解冻后, 称取 12 g 鲜土, 置于 120
mL三角瓶内, 加入 1 mol·L−1的 KCl 50 mL, 振荡 30
min 提取, 采用流动分析仪(AutoAnalyzer3, 德国)测
定硝态氮和氨态氮, 同时测定含水量。
1.2.4 计算方法
营养器官花前贮藏氮素转运量=开花期全氮量−
成熟期全氮量 (1)
花后氮素积累量=成熟期籽粒全氮量−
开花前营养器官贮藏氮素转运量 (2)
1278 中国生态农业学报 2012 第 20卷


对籽粒氮贡献率=开花前贮藏氮素转运量
(或花后同化氮素量)/成熟期籽粒全氮量×100% (3)
植株总的氮素积累量(kg·hm−2)=成熟期单株干重×
成熟期单株含氮量×密度 (4)
氮收获指数=籽粒氮量/地上部总氮量 (5)
氮肥吸收效率=地上部总氮量/(土壤当季供氮量+
化肥施用量)×100% (6)
氮素利用效率(kg·kg−1)=籽粒产量/
植株氮素积累量 (7)
氮肥偏生产力(kg·kg−1)=施氮区产量/施氮量 (8)
1.3 数据处理与分析
试验数据采用 DPS 7.05 版数据处理系统分析,
用 LSD法进行显著性测验。
2 结果与分析
2.1 种植密度对小麦植株氮素吸收积累的影响
由表 1 可以看出, 种植密度对不同生育阶段小
麦植株氮素吸收积累的影响存在差异。拔节期前 ,
两个品种的氮素阶段积累量以及占整个生育期的比
例均随种植密度增加而提高, 且不同处理间差异均
达显著水平; “泰农 18”密度为 540万苗·hm−2、“山农
15”为 690 万苗·hm−2时的氮素积累量和所占比例最
高。拔节至开花期, 氮素吸收积累量以及占整个生
育期的比例, “泰农 18”以密度 270万苗·hm−2处理最
高, “山农 15”则以 345 万苗·hm−2处理最高, 过低或
过高的种植密度都不利于本阶段氮素的吸收积累。
而开花至成熟期的氮素吸收积累量以及占整个生育
期的比例均随种植密度提高而降低。两个品种成熟
期的氮素积累量随种植密度增加, 表现为先增加后
降低的趋势, 当种植密度分别为 270 万苗·hm−2 和
345 万苗·hm−2时, “泰农 18”和“山农 15”的氮素积累
量最高。说明在本试验条件下, 适当增加密度, 能够
显著增加植株对氮素的吸收积累, 过高密度反而降
低植株对氮素的吸收积累。
2.2 种植密度对小麦植株氮素运转分配的影响
如表 2 所示, 两个冬小麦品种的籽粒氮积累量,

表 1 不同种植密度下不同生育阶段小麦植株的氮素积累量
Table 1 Nitrogen accumulation amount under different planting densities in wheat plant during different growth periods
出苗—拔节
Emerging—jointing
拔节—开花
Jointing—anthesis
开花—成熟
Anthesis—maturity
成熟期
Maturity 品种
Variety
种植密度
Plant
density
(×104·hm−2)
积累量
NAA (kg·hm−2)
积累比例
PNA (%)
积累量
NAA (kg·hm−2)
积累比例
PNA (%)
积累量
NAA (kg·hm−2)
积累比例
PNA (%)
积累量
NAA (kg·hm−2)
积累比例
PNA (%)
135 108.56±3.94d 36.84±1.62 95.32±1.00c 32.34±0.09 90.80±5.20a 30.80±1.53 294.68±2.26d 100
270 132.12±5.22c 40.06±0.58 108.56±1.70a 32.95±1.34 89.01±4.75a 26.99±0.76 329.69±8.27a 100
405 140.14±2.66b 43.62±1.89 100.36±4.71b 31.20±0.71 81.01±5.75b 25.18±1.18 321.51±7.80b 100
泰农 18
Tainong 18
540 150.20±0.94a 48.19±0.94 92.63±1.37c 29.70±0.05 68.94±3.71c 22.10±0.90 311.83±4.14c 100
172.5 111.95±4.25d 38.49±1.97 90.56±4.91d 31.11±1.27 88.46±3.20a 30.39±0.70 290.97±3.86d 100
345 130.12±4.48c 38.78±0.88 119.16±1.43a 35.52±0.02 86.22±1.66a 25.70±0.89 335.50±4.25a 100
517.5 141.07±5.47b 43.88±0.06 100.93±1.71b 31.39±0.73 79.51±5.25b 24.73±0.67 321.51±12.43b 100
山农 15
Shannong 15
690 151.28±8.02a 49.97±2.65 96.87±5.61c 32.00±1.85 54.57±2.44c 18.02±0.80 302.72±0.03c 100
表中数据为 3个重复的平均值。同列同一品种数据后的不同小写字母表示处理间在 0.05水平差异显著, 下同。Data in the table are means
of three replicates. In each cultivar, values followed by different small letters in same column are significantly different at 0.05 probability level. The
same below. NAA: amount of nitrogen accumulation; PNA: proportion of nitrogen accumulation.

表 2 不同种植密度对小麦花前氮素转运和花后氮素吸收积累的影响
Table 2 Effects of different planting densities on translocation of nitrogen stored before anthesis and accumulation of nitrogen as-
similated after anthesis in wheat
来自花前营养器官中贮藏氮素再转运
From remobilization of nitrogen stored in vegetative
organs before anthesis
来自花后吸收氮素
From uptake of nitrogen after anthesis
品种
Variety
种植密度
Planting
density
(×104·hm−2)
成熟期籽粒氮积累量
Accumulation of
nitrogen in grain
at maturity
(kg·hm−2)
转运量
Translocation amount
(mg·stem−1)
转运率
Translocation
proportion (%)
贡献率
Contribution
(%)
转运量
Translocation
amount (mg·stem−1)
贡献率
Contribution
(%)
135 241.12±9.36a 131.03±7.30c 69.6±1.40c 54.32±0.92d 110.08±2.06a 45.68±0.92a
270 233.39±14.09b 145.04±10.20b 71.2±0.40b 62.12±0.62c 88.35±3.89b 37.88±0.62b
405 221.76±10.10c 152.15±10.08b 71.9±1.10b 68.57±1.42b 69.60±0.07c 31.43±1.42c
泰农 18
Tainong
18
540 189.05±4.91d 163.29±11.33a 73.2±1.20a 86.31±3.75a 25.76±6.42d 13.69±3.75d
172.5 241.05±7.79a 126.32±6.93c 68.5±0.70c 52.38±1.18d 114.73±0.87a 47.62±1.18a
345 222.64±11.45b 136.20±9.10b 72.1±0.80b 61.14±0.94c 86.45±2.36b 38.86±0.94b
517.5 213.13±0.37c 139.94±3.04b 72.9±1.40b 65.66±1.54b 73.19±3.41c 34.34±1.54c
山农 15
Shannong
15
690 181.81±5.47d 150.86±6.04a 73.8±1.70a 82.96±0.83a 30.95±0.58d 17.04±0.83d

第 10期 王树丽等: 种植密度对冬小麦氮素吸收利用和分配的影响 1279


随种植密度的增加而降低, 且不同处理间差异均达
显著水平。花前营养器官中储存氮素的转运量、转
运率和对籽粒氮的贡献率均随种植密度增加而提高,
但成熟期籽粒中氮素来自花后吸收的量及其贡献率
均随种植密度增加而降低。
“泰农 18”种植密度由 135万苗·hm−2增至 540万
苗·hm−2, 其开花前营养器官氮素再转运对籽粒的贡
献率由 54.32%提高到 86.31%; “山农 15”种植密度由
172.5 万苗·hm−2增至 690 万苗·hm−2, 其开花前营养
器官氮素再转运对籽粒的贡献率由 52.38%提高到
82.96%。相应的花后吸收氮素的贡献率分别由
45.68%降至 13.69%和由 47.62%降至 17.04%。
2.3 种植密度对籽粒产量与氮素利用率的影响
表 3 显示, 两种穗型冬小麦品种的氮素收获指
数和籽粒含氮量随种植密度增加而降低。对“泰农
18”而言, 籽粒产量、氮肥吸收利用效率、氮肥偏生
产力和氮素养分利用效率均表现为随种植密度的增
加先升高后降低, 且均以种植密度为 270 万苗·hm−2
时最高。对“山农 15”而言, 籽粒产量、氮肥吸收利用
效率、氮肥偏生产力也呈现随种植密度增加先升高后
降低的趋势, 但均以种植密度为 345 万苗·hm−2 时最
高。“山农 15”的氮素养分利用效率表现为随密度增大
而减小, 以种植密度为 172.5万苗·hm−2时最高。
2.4 种植密度对成熟期土壤中无机氮积累量及其
分布的影响
如表 4 所示, 随种植密度提高, 成熟期土壤中
硝态氮、铵态氮以及无机态氮在不同土壤层次的积
累量均表现为降低, 从而表明种植密度的提高增加
了小麦植株对氮素的吸收, 导致土壤中残留氮素的
降低, 这对降低氮素淋洗损失是有益的。

表 3 不同种植密度对小麦籽粒产量和氮素利用率的影响
Table 3 Effects of different planting densities on grain yield and nitrogen use efficiency of wheat
品种
Variety
种植密度
Plant density
(×104·hm−2)
产量
Grain yield
(kg·hm−2)
氮素利用效率
Nitrogen utilization
efficiency
(kg·kg−1)
氮肥偏生产力
Nitrogen partial
factor productivity
(kg·kg−1)
氮肥吸收效率
Nitrogen uptake
efficiency
(%)
氮素收获指数
Nitrogen
harvest index
(%)
籽粒含氮量
Content of nitrogen
in grain
(%)
135 8 254.62±104.76d 28.01±0.14c 34.39±0.44d 39.15±1.00d 81.81±2.55a 2.92±0.11a
270 9 884.54±286.39a 29.98±1.62a 41.19±1.19a 43.80±1.65a 70.75±2.50b 2.36±0.23b
405 9 268.99±127.35b 28.83±0.30b 38.62±0.53b 42.71±1.06b 68.95±1.47b 2.39±0.27b
泰农 18
Tainong
18
540 8 640.56±689.47c 27.71±1.84d 36.00±2.87c 41.43±0.17c 60.62±0.77c 2.18±0.17c
172.5 8 605.30±201.71c 29.57±0.30a 35.86±0.84c 38.65±0.40d 82.83±1.58a 2.80±0.05a
345 9 181.45±307.13a 27.72±1.37b 38.26±1.28a 44.57±0.59a 68.26±0.81b 2.42±0.19b
517.5 8 912.56±173.21b 27.66±1.56b 37.13±0.72b 42.71±0.45b 67.09±0.94b 2.40±0.32b
山农 15
Shannong
15
690 8 330.70±354.90d 27.52±1.17c 34.71±1.48d 40.21±0.05c 60.06±1.80c 2.18±0.15c

表 4 不同种植密度对成熟期不同土层土壤无机态氮积累量的影响
Table 4 Effect of different planting densities on inorganic nitrogen accumulation in different depth of soil profile at maturity of wheat
硝态氮积累量
NO3−-N accumulation (kg·hm−2)
铵态氮积累量
NH4+-N accumulation (kg·hm−2)
无机态氮积累量
Inorganic nitrogen accumulation (kg·hm−2)品种
Variety
种植密度
Plant density
(×104·hm−2) 0~100 cm 100~200 cm 0~100 cm 100~200 cm 0~100 cm 100~200 cm
135 210.9±5.3a 100.0±2.0a 70.3±2.3a 48.6±6.0ab 281.2±3.0a 148.6±4.0a
270 188.8±16.2b 75.9±1.0b 62.0±7.0b 48.3±5.4b 250.8±9.2b 124.2±4.4b
405 175.5±2.9c 68.1±2.8c 51.3±1.7c 48.9±3.3a 226.8±4.6c 117.0±6.1c
泰农 18
Tainong 18
540 167.1±5.9d 63.0±1.1c 47.3±2.1c 45.8±3.2c 214.4±8.0d 108.8±4.3d
172.5 209.0±22.8a 188.7±6.1a 60.4±1.3a 62.7±1.8a 269.4±24.1a 251.4±7.9a
345 195.1±14.9b 165.0±6.0b 58.7±0.1b 47.6±0.9b 253.8±14.8b 212.6±4.1b
517.5 193.2±0.9b 146.0±7.0c 55.9±0.2c 40.1±0.6c 249.1±0.7c 186.1±7.6c
山农 15
Shannong 15
690 149.3±3.7c 138.7±0.1d 51.9±0.6d 39.7±0.6c 201.2±3.1d 178.4±0.7d

3 讨论和结论
Moll等[17]将氮效率分解为吸收效率和利用效率
两个构成因素, 吸收效率是成熟期地上部积累的总
氮量与土壤供应水平的比值; 利用效率是籽粒产量
与成熟期地上部积累的总氮量的比值或是氮素收
获指数与成熟期籽粒氮含量的比值。实际上, 氮效
率的提高可以通过提高植株地上部氮素积累量来提
高氮素吸收效率或者通过提高成熟期氮素收获指数
和降低成熟期籽粒氮含量来提高氮素利用效率。
1280 中国生态农业学报 2012 第 20卷


Dhugga等[18]的研究表明, 氮素吸收效率和产量具有
显著的遗传效应[18]。童依平等[19]的研究表明, 籽粒
产量和生物量均与吸氮量之间呈显著或极显著正相
关; 与利用效率的相关系数相对较差; 吸氮量是影
响籽粒产量的主要因素。本试验条件下, “泰农 18”
和“山农 15”成熟期氮素积累量最高的处理同时也是
籽粒产量最高的处理, 这与童依平等的研究结果一
致。于文明[20]研究认为, 高密度不利于小麦植株的
氮素积累, 过高密度下小麦开花后植株氮素积累量
降低。本研究表明, 小麦植株对氮素的吸收积累量,
出苗至拔节期表现为随种植密度提高而增加, 拔节
至开花期呈现出先增加后降低的趋势, 开花后则表
现为随种植密度提高而降低, 成熟期随密度的增加
而下降。结果显示“泰农 18”和“山农 15”成熟期氮素
积累量最高的处理分别为 270 万苗·hm−2 和 345 万
苗 ·hm−2 处理 , 相应两处理的氮素吸收利用率也最
高。这应该与适宜种植密度下, 单位面积上的总根
量、根长密度和根系活力提高有关。成熟期土壤硝
态氮残留量在不同种植密度间存在显著差异主要与
品种的吸收效率有关, 吸氮量越高, 硝态氮残留量
越低[21], 本研究结果也证实了这一点。
Barraclough 等[22]研究表明, 决定小麦氮素利用
效率的 4 个关键因素是籽粒产量、籽粒含氮量、成
熟期地上部植株氮素积累量和氮素收获指数, 通过
提高籽粒产量和氮素收获指数来提高氮素利用效率
在实际生产中很困难, 实际生产中主要通过降低籽
粒的氮含量来提高氮肥的利用效率。Foulkes 等 [23]
研究表明, 低籽粒氮含量能够提高单位吸收氮的光
合潜力, 从而提高氮素利用效率。张国平等[24]研究
表明 , 氮素收获指数与籽粒含氮量呈极显著正相
关。本试验中, “泰农 18”和“山农 15”成熟期氮素收
获指数和籽粒含氮量均随密度增加而降低, 从而表
明, 本试验条件下氮素利用效率的提高主要得益于
籽粒含氮量的降低。
Osaki 等 [25]研究认为, 营养体过量的氮素转移
导致叶片早衰及光合能力下降。在高密度条件下 ,
氮运转率较高, 动用了过多叶和茎中的氮, 削弱了
营养器官的光合活性, 从而限制碳水化合物对茎和
籽粒的供给, 最终影响产量和氮素利用率的提高。
高密度条件下叶片较早衰老 , 虽然碳运转率较高 ,
但如果仅仅是光合产物向籽粒分配比例增多, 而光
合产物的绝对量并没有增加时, 也不会达到高籽粒
产量和高氮利用率[26]。而适宜的种植密度既可保持
较高的叶面积, 又有利于糖分的转化, 从而提高了
籽粒产量[27]。在本试验中, 花前营养器官氮素转运
量、转运率和对籽粒氮的贡献率均随种植密度增加
而提高, 会造成叶片氮素含量下降, 从而导致叶片
的早衰和花后光合同化的氮素积累随密度增加而降
低, 最终影响到籽粒产量和氮收获指数的提高。适
宜种植密度既保持了花后营养体较高的氮素转运量,
又使氮运转率不至于过高, 避免生育后期叶片早衰,
为产量与氮素效率协同提高奠定了基础。同时籽粒
含氮量也随密度增大而降低, 从而利于达到氮素利
用效率和产量的协同提高。大穗型品种“泰农 18”在
密度为 270万苗·hm−2和中穗型品种“山农 15”在密度
为 345 万苗·hm−2下生长发育良好, 能够兼顾高产的
同时高效利用氮素。
因此, 综合考虑种植密度对氮素同化分配和产
量的影响表明 , 大穗型品种“泰农 18”种植密度为
270 万苗·hm−2 和中穗型品种“山农 15”种植密度为
345 万苗·hm−2条件下能够实现产量和氮肥吸收利用
效率的协同提高。
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