全 文 ：中国生态农业学报 2009年 9月 第 17卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sept. 2009, 17(5): 905−908


* 国家粮丰工程(2006BAD02A09—JS03)和国家科技支撑计划项目(2006BAD29B02)资助
** 通讯作者: 林琪(1956~), 男, 教授, 博士生导师, 主要研究方向为作物高产栽培。E-mail: qlin@qau.edu.cn
黄令峰(1982~), 男, 在读硕士, 主要从事小麦旱地高产生理研究。E-mail: lyachlf@163.com
收稿日期: 2008-06-28 接受日期: 2008-10-27
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00905
不同补灌次数对旱地高产小麦氮素
运转及产量的影响*
黄令峰 刘义国 林 琪** 李京涛
(青岛农业大学 青岛 266109)
摘 要 试验研究了不同补灌处理对旱地高产田小麦氮素运转和产量的影响。结果表明: 增加补灌次数和灌
水量, 导致小麦籽粒蛋白质含量降低, 旱地 CK 处理籽粒蛋白质含量最高, 其成熟期积累量虽然比灌 1 水和 2
水的处理低, 但显著高于灌 3水以上处理。适量补灌, 可提高籽粒产量, 提高氮素利用率。补灌次数和补灌量
过多, 小麦贪青晚熟, 氮素转移量小, 氮素转移率亦大幅度降低, 对产量提高的贡献并不大, 且产量和产量构
成因素中千粒重、穗粒数反而下降, 低于灌 2 水和 3 水处理。综合考虑产量和水分利用效率、蛋白质积累等
因素, 在本旱地高产试验田, 拔节期、灌浆期 2水补灌 120 mm的 W2处理是最经济高效的补灌方案。
关键词 补灌 旱地 氮素运转 高产小麦 产量
中图分类号: S311 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)05-0905-04
Effect of supplemental irrigation on nitrogen translation and
high-yield wheat yield in drylands
HUANG Ling-Feng, LIU Yi-Guo, LIN Qi, LI Jing-Tao
(Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)
Abstract The effects of different supplemental irrigation schemes on nitrogen translation and high-yield wheat yield in the dry-
lands of Qingdao were investigated via field experiments. The results reveal that increasing supplemental irrigation negatively influ-
ences grain protein content, while grain protein content is highest under CK (dry land treatment). Grain protein accumulation under
CK is lower than those under treatments with only one or two irrigations, however, obviously higher than those with four or five irri-
gations. Appropriate supplemental irrigation enhances grain yield and nitrogen utilization efficiency, while nitrogen transfer rates and
amounts reduce under excessive irrigation. There is an insignificant yield difference between W4 (a three-time irrigation treatment at
wintering, jointing and filling stages) and W3 (a two-time irrigation treatment at jointing and filling stages). With increasing fre-
quency and volume of irrigation, wheat yield, 1000-grain weight and per-spike grain decrease accordingly. Based on yield, water use
efficiency and grain protein accumulation under W2 at 120 mm irrigation at jointing and filling stages are optimum.
Key words Supplemental irrigation, Dryland, Nitrogen translation, High-yield wheat, Yield
(Received June 28, 2008; accepted Oct. 27, 2008)
小麦籽粒蛋白质中约 20%氮素来自开花后同化
的氮素, 而来自营养器官再运转的氮素约为 80%左
右[1]。因此, 提高氮素向籽粒的再运转量是提高籽粒
蛋白质含量的重要途径。而植株氮素再运转量决定
于开花前氮素积累量和开花后氮素再运转效率两个
因素。然而, 这两个因素与籽粒蛋白质含量的关系
研究结论并非一致[2,3], 早期学者对干旱胁迫和不同
灌水下小麦氮素同化吸收 [4−9]和酶活性 [10−15]的研究
已有很多报道, 但对补灌条件下旱地高产大田小麦
氮素运转与产量变化的研究还不够详细。水分亏缺
具有补偿和超补偿效应[16], 本试验试图通过对不同
补灌次数和补灌时期组合下冬小麦氮素运转的研究,
906 中国生态农业学报 2009 第 17卷


揭示补灌对旱地高产植株氮素运转的影响机理, 以
期为旱地小麦高产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于 2005~2006 年在山东省莱阳市冯格庄镇
马岚村旱地高产示范田进行, 所选地块环境条件一
致, 具有代表性, 小麦最高产量达 9 048 kg·hm−2。
小麦生长期间总降水 215 mm, 9 月份降雨充足, 播
种时墒情良好。土壤类型为砂浆黑土, 耕作层含全
氮 1.1 g·kg−1, 有效氮 87.9 mg·kg−1, 速效磷 18.65
mg·kg−1, 速效钾 109.46 mg·kg−1, 有机质 20.6 g·kg−1,
pH为 6.78。
1.2 试验处理及材料
根据灌水时期和灌水量的不同 , 试验设 6 个
处理(表 1), 每处理设 3 个重复, 小区面积为 2 m×
6 m, 随机区组排列。试验小区均施纯 N 225
kg·hm−2、P2O5 225 kg·hm−2、K2O 110.5 kg·hm−2、
有机肥 45 000 kg·hm−2。供试小麦品种为“鲁麦 21”,
基本苗 180万·hm−2。
1.3 测定内容及方法
利用凯氏定氮法, 采用瑞士 FOSS TECTOR 公
司生产的 Kjeltec2300 自动定氮仪测定植株全氮含
量。籽粒蛋白质含量以含氮量乘以 5.7计算。
2 结果与分析
2.1 不同补灌次数对小麦各器官氮素含量的影响
由表 2 可知, 拔节期后, 小麦各器官氮素含量
均随生育期的推移逐渐降低, 而籽粒氮素含量则自
灌浆开始逐渐升高。不同器官氮素含量比较, 成熟
期前表现为叶片>穗轴+颖壳>茎, 由于灌浆期氮素
逐渐向籽粒中转移 , 成熟期各器官含氮量为叶片>
茎>穗轴+颖壳。不同生育期处理间比较, 拔节至开
花期, W2、W3叶片和茎含氮量较高, 而旱地 CK和
W4、W5 则含氮量较低; 小麦灌浆后, 叶片和茎部
初期含氮量仍以 W2、W3较高, 之后补灌量多的处
理 W4和 W5叶片含氮量逐渐较其他处理表现一定
优势 ; 穗轴+颖壳的含氮量随补灌次数的增多逐渐
升高, 成熟期尤为显著; 籽粒含氮量变化恰恰相反,
随补灌次数的增多逐渐降低。随土壤含水量的提高,

表 1 大田试验不同处理小麦各生育期灌水量
Tab. 1 Irrigation amount of different growth periods of wheat under different treatments of field experiments mm
处理
Treatment
冬水
Wintering
起身水
Getting
拔节水
Jointing
孕穗水
Booting
灌浆水
Filling
灌水总量
Total irrigation
CK — — — — — 0
W1 — — 60 — — 60
W2 — — 60 — 60 120
W3 60 — 60 — 60 180
W4 60 60 60 — 60 240
W5 60 60 60 60 60 300

表 2 不同补灌次数对小麦各器官氮素含量变化的影响
Tab. 2 Effects of different supplemental irrigation on nitrogen content of different organs of winter wheat g·kg−1
处理 Treatment 发育期
Growth stage
器官
Organ CK W1 W2 W3 W4 W5
叶片 Leaf 4.42 4.48 4.53 4.47 4.46 4.43 拔节期
Jointing stage 茎(+鞘) Stem+sheath 2.75 2.73 2.82 2.75 2.71 2.81
叶片 Leaf 4.10 4.09 4.32 4.22 4.16 4.13
茎(+鞘) Stem+sheath 1.76 1.78 1.79 1.76 1.72 1.72
挑旗期
Booting stage

穗 Spike 1.88 1.92 1.90 1.95 1.88 1.87
叶片 Leaf 4.21 4.32 4.36 4.51 4.26 4.27
茎(+鞘) Stem+sheath 1.18 1.17 1.27 1.38 1.28 1.20
开花期
Anthesis stage

穗 Spike 1.68 1.72 1.87 1.89 1.70 1.69
叶片 Leaf 3.17 3.15 3.51 3.43 3.24 3.15
茎(+鞘) Stem+sheath 0.83 0.92 0.93 0.94 0.94 0.98
穗轴+颖壳 Hull+rachis 1.13 1.15 1.18 1.26 1.23 1.28
灌浆期
Filling stage


籽粒 Grain 2.46 2.51 2.48 2.45 2.34 2.24
叶片 Leaf 1.03 1.05 1.16 1.15 1.21 1.26
茎(+鞘) Stem+sheath 0.48 0.55 0.61 0.67 0.71 0.70
穗轴+颖壳 Hull+rachis 0.42 0.45 0.49 0.52 0.57 0.61
成熟期
Mature stage


籽粒 Grain 2.91 3.08 2.97 2.92 2.89 2.82
第 5期 黄令峰等: 不同补灌次数对旱地高产小麦氮素运转及产量的影响 907


营养器官氮素含量升高, 成熟期籽粒氮素含量随土
壤含水量升高而降低, 表明水分过多不利于花后氮
素转移, 造成籽粒中氮素含量较低。
2.2 不同补灌次数对小麦籽粒蛋白质含量的影响
由图 1 可知, 籽粒蛋白质含量在籽粒建成初期
较高, 之后随着籽粒灌浆的进行, 干物质积累增加,
蛋白质含量迅速下降, 然后又逐渐回升, 呈高−低−
高的“V”型变化趋势。小麦灌浆中期, CK、W1处理
籽粒蛋白质含量显著高于 W2、W3 处理, W2、W3
显著高于 W4、W5 处理, 花后 28 d 处理间表现为
W1>W2、CK>W3>W5>W4, 至成熟期, W1、W2、
CK处理高于其他 3个补灌处理。籽粒蛋白质含量随
着花后土壤含水量的升高而减小 , 表明增加补灌 ,
提高花后土壤含水量, 导致籽粒蛋白质含量降低。
2.3 不同补灌次数对小麦籽粒蛋白质积累的影响
从小麦开花后籽粒蛋白质积累量的变化看(图
2), 小麦开花后籽粒中的蛋白质积累是一个渐进过
程, 蛋白质积累量随着籽粒生长发育而不断增加。


图 1 不同补灌次数对小麦籽粒蛋白质含量的影响
Fig. 1 Effects of different supplemental irrigation
on protein content of winter wheat grain


图 2 不同补灌次数对小麦籽粒蛋白质积累的影响
Fig. 2 Effects of different supplemental irrigation
on protein accumulation of winter wheat grain
在籽粒灌浆前期处理间差距不明显; 花后 21 d, W1、
CK处理籽粒蛋白质积累量显著高于 W2、W3处理,
后者又显著高于 W4、W5处理; 花后 28 d, W1>W2、
CK、W3>W5、W4; 灌浆末期, 补灌量多的 W4、
W5处理蛋白质积累量较低。表明由于旱地补灌量过
多 , 花后土壤含水量过高不利于籽粒蛋白质的积
累。成熟期 W2 处理和拔节期补灌 1 次的 W1 处理
籽粒蛋白质积累量较高, 说明较少补灌量更有利于
增加籽粒蛋白质积累量, 过多则产生负效应。

2.4 不同补灌次数对小麦营养器官花前贮存氮素
向籽粒运转的影响
小麦籽粒中合成蛋白质的氮素绝大部分是由花
前植株贮存氮素的再运转而来, 只有少部分是由开
花后吸收同化的。故花前营养器官的氮素含量对籽
粒氮素含量起决定作用。
由表 3可知, 各处理花后叶片、茎+叶鞘和穗轴
+颖壳的氮素转移量表现为叶片>茎+叶鞘>穗轴+颖
壳。随补灌次数增多, 各器官转移氮素量逐渐增多,
但补灌量继续增加时, 氮素转移量则开始下降; 转
移率则随着补灌量的增加而不断降低。各处理间总
氮素转移量表现为W2>W3>W1>CK>W4>W5, 与器
官氮素转移量一致, 补灌适量促进了氮素向籽粒运
转, 花后土壤含水量过高和过低均不利于花前营养
器官贮存氮素的转移, 含水量过高时, 小麦贪青晚
熟, 氮素转移量最小, 氮素转移率亦大幅度降低。
2.5 不同补灌次数对旱地高产田小麦产量的影响
由表 4可知, 小麦产量以 W3处理最高, 比 W2
处理高 9.10 kg·hm−2, 无显著差异。W2、W3 处理
既能保证足够的穗数, 又能保证较高的千粒重和穗
粒数, 因此产量较高。而补灌 4水的 W4处理小麦产
量和 W1水平相当。补灌次数多, 小麦单位面积穗数
得到一定提高, 但补灌次数过多, 由于试验区旱地
高产田有机质含量较高, 耕作层保水能力强, 单位
面积穗数并不会大幅度增加, W2处理单位面积穗数
虽和 W5 处理有显著性差异, 但并未达到极显著水
平, 和 W3、W4处理也均未达到显著水平, 而 W3、
W4、W5 处理之间差异也未达到显著水平。说明灌
水能提高旱地单位面积穗数, 但灌水次数过多, 对
高产田小麦单位面积穗数影响较小, 且减少了穗粒
数, 降低了千粒重。补灌 2水的 W2处理千粒重和穗
粒数均达最高。旱地处理小穗数较低, 不孕小穗数
也最多 , 补灌能明显提高小穗数量、降低不孕率 ;
但 W4、W5 和 W3 相比, 小穗数的提高和不孕小穗
的降低表现为负效应, 说明补灌次数过多, 会因前
期的营养生长旺盛, 根系分布浅, 深层水分利用率
低, 导致千粒重和穗粒数的降低而影响到产量的提
908 中国生态农业学报 2009 第 17卷


表 3 不同补灌次数对小麦营养器官花前贮存氮素向籽粒运转的影响
Tab. 3 Effects of different supplemental irrigation on nitrogen translation after anthesis from nutrition organs to kernels of winter wheat
叶片 Leaf 茎+叶鞘 Stem+sheath 穗轴+颖壳 Hull+rachis 合计 Total 处理
Treatment 转移量 DMT
(mg·stem−1)
转移率DMTE
(%)
转移量 DMT
(mg·stem−1)
转移率DMTE
(%)
转移量 DMT
(mg·stem−1)
转移率DMTE
(%)
转移量 DMT
(mg·stem−1)
CK 16.677c 87.376 8.507c 66.218 5.251b 77.181 30.434c
W1 17.298a 85.233 9.171b 62.716 5.343b 74.127 31.813b
W2 17.337a 83.620 9.665a 61.730 5.684a 73.232 32.686a
W3 17.061b 80.963 10.000a 59.145 5.583a 73.449 32.644a
W4 14.114d 76.757 8.959b 51.259 5.316b 72.216 28.389d
W5 14.732d 75.016 8.388c 49.009 4.962c 69.885 28.082d
DMT: Dry matter translocation; DMTE: Dry matter translocation efficiency.

表 4 不同补灌次数对旱地高产田小麦产量的影响
Tab. 4 Effect of different supplemental irrigation on wheat
yield and its components of high-yield field
处理
Treatment
千粒重
1000-grain
weight (g)
穗粒数
Grain per
spike
穗数
Spike number
(104stems·hm−2)
实际产量
Actual yield
(kg·hm−2)
CK 39.18bc 34.35d 629.10cd 7 197.64c
W1 39.46b 36.35b 626.40d 7 635.16b
W2 40.97a 38.03a 633.30bcd 8 387.27a
W3 40.72a 37.95a 639.30abc 8 396.37a
W4 38.85c 36.22bc 644.40ab 7 707.30b
W5 37.01d 35.18cd 645.45a 7 145.29c

高, 从而表明补灌也应适量。
3 讨论与结论
试验通过对籽粒中蛋白质含量分析可以看出 ,
旱地增加补灌, 导致了籽粒蛋白质含量降低, 在灌
浆中后期 CK 处理籽粒蛋白质含量较高, 但其成熟
期积累量比 W1、W2低, 而高于补灌次数多的 W4、
W5处理。其原因是随着土壤含水量的提高, 营养器
官氮素含量升高, 小麦贪青晚熟, 成熟期籽粒氮素
含量随着土壤含水量升高而降低, 说明水分过多不
利于花后氮素转移, 营养器官中氮素残留量高, 转
移量少, 造成籽粒中氮素含量较低及氮素的浪费。
相反, 旱地 W1 处理在同化产物供应不足的情况下,
被利用于充实籽粒的贮存物质的转移率则有所增多,
因为早衰而使叶、茎中所含的氮、糖加速运出。但
CK 全生育期处于干旱胁迫状态, 抑制了小麦植株
对氮素的吸收, 虽促进氮素向籽粒的转移, 但因单
位面积氮素吸收量少, 最终转移量不高。在适量补
灌的条件下, 单位面积氮素吸收量增加, 营养器官
中最终转移量较高。因而, 在小麦的旱地高产栽培
中, 可通过适量补灌, 以提高籽粒产量和氮素利用
率, 并降低土壤中残留氮对环境造成的污染。
在试验区高产旱地条件下, 综合考虑产量和氮
素转移情况, W2、W3处理小麦产量水平高, 差异不
显著, 但 W2处理水分利用效率、籽粒蛋白质累积量
高于W3处理, W2处理(拔节期、灌浆期 2水补灌 120
mm)既能保证小麦高产 , 又能节约农业水资源 , 是
较好的补灌方案。
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