黄淮海地区的小麦种植面积占全国的55.6%,是重要的小麦种植区域,目前生产上主要依靠水肥来提高产量,小麦生育期间吸收的氮素30%～57%来自于肥料[1],生产中为了追求更高的产量,大量投入氮肥并增加灌溉次数,导致氮素不能被吸收利用,通过径流、挥发等途径损失,造成水体污染、增加温室气体等一系列环境问题[2]。又因北方地区水资源匮乏[3-4],因此选用抗旱品种,减少灌溉次数和合理追施氮肥,对提高冬小麦水氮利用效率,稳定产量具有重要意义[5]。

水肥的合理施用会影响作物的生长,如史星雲等[6]研究发现,灌水量2 700 m3/hm2,施肥量N-P2O5-K2O=160-120-120 kg/hm2处理能促进酿酒葡萄新梢生长和果实纵横径,同时能提高果实中还原性糖的含量。郭培武等[7]研究发现,W2在花后14,21,28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于W1,且花后干物质向籽粒中的转运也是W2>W1。赵芳华等[8]对小麦1次和2次施用氮肥进行对比后发现,2次施氮处理下的净光合速率(Pn)和气孔导度(GS)均高于1次施氮处理,使中后期旗叶的叶绿素含量(Chl)和可溶蛋白含量(SP)升高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性增强。小麦产量的提高很大程度上依赖于施用氮肥[9],氮肥的适量施用才能提高产量,如郭培武等[10]研究发现,施氮300 kg/hm2较225 kg/hm2产量并没有增加,另有研究也表明，施氮150,300 kg/hm2较225 kg/hm2产量降低,施氮量超过240 kg/hm2时,小麦产量随施氮量的增加而降低。

综上所述,在小麦和其他作物上,分别对于水肥设置不同处理有较多的研究,但有关水肥互作条件下对小麦植株形态、旗叶生理参数和产量差异的研究报道较少,因此,本研究以河北山前平原区主栽抗旱品种石农086为试验材料,研究春季灌1水和2水条件下,不同追肥量对小麦植株形态、旗叶生理参数的调控效应,以及不同水肥条件下产量的变化趋势,旨在为河北山前平原区和其他相关地区小麦春季合理灌水和追肥提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验田水分含量

本试验于2018-2019年在新乐市木村乡中同村进行大田试验,以2019年数据为主,试验地土壤为壤土,播种前不同深度土层的含水量和容重见表1。

1.2 试验田养分含量

播种前0～20 cm的土壤有机质和全氮含量分别为17.9,1.08 g/kg,碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为93.9,23.6,86.6 mg/kg,由此可以看出,土壤基础地力良好,能保证小麦正常生长。

1.3 试验设计

本试验供试品种为抗旱品种石农086。试验设4个施氮水平,分别为150,225,300,375 kg/hm2,用N1、N2、N3和N4来表示,施肥方式为基施加追施的方式,底肥的N、P2O5、K2O含量均为102 kg/hm2,N1、N2、N3、N4春季分别追氮48,123,198,273 kg/hm2(采用含氮量为46%的尿素),于拔节期一次施入；设置1水(拔节期追肥后浇水)和2水(开花期浇水)2种水分处理。二因素(氮、水)共8种处理,简称为:N1(1)-施纯氮150 kg/hm2,浇1水；N2(1)-施纯氮225 kg/hm2,浇1水；N3(1)-施纯氮300 kg/hm2,浇1水；N4(1)-施纯氮375 kg/hm2,浇1水；N1(2)-施纯氮150 kg/hm2,浇2水；N2(2)-施纯氮225 kg/hm2,浇2水；N3(2)-施纯氮300 kg/hm2,浇2水；N4(2)-施纯氮375 kg/hm2,浇2水。以N0(不施纯氮,不浇水)作为对照。试验设计采用随机区组设计,播种前浇底墒水,每次灌水量为600 m3/hm2。

10月7日播种,基本苗为390万株/hm2,试验小区畦长为15 m,宽为4.5 m,11月29日浇灌冻水,不同处理间留1 m保护行,防止水分相互渗漏,前茬作物为玉米,秸秆全部粉碎还田,其他管理同大田生产。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 小麦农艺性状的测定 在开花后7,21,35 d测定小麦的株高(地上部至顶端)、叶片数(可见绿叶数)、叶面积(长×宽×0.83)和穗数(可见穗数)。

1.4.2 小麦旗叶叶绿素含量的测定 参照邹琦 [11]的方法。称取0.1 g叶片,用95%乙醇避光提取48 h后分别在470,649,665 nm波长下比色。

1.4.3 小麦旗叶光合生理参数的测定 使用便携式光合仪(Li-6400)在晴天无云的上午9:30-11:00时测量小麦旗叶的净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)。

1.4.4 小麦旗叶可溶性蛋白含量的测定 参照Read等[12]的方法测定。称取0.1 g样品充分研磨,离心后吸取上清液1 mL于试管中,加入5 mL考马斯亮蓝G-250溶液,静置2 min后于595 nm处测定OD值。

1.4.5 小麦旗叶可溶性糖和淀粉含量的测定 参照白宝璋等[13]的方法测定可溶性糖和淀粉的含量。称取小麦叶片0.5 g,加85%乙醇5 mL研磨后80 ℃水浴浸提10 min,离心5 min后25 mL容量瓶定容,从25 mL容量瓶中取2.5 mL,80 ℃蒸干后620 nm比色测定。

1.4.6 小麦旗叶SOD酶活性测定 参照韩胜芳等[14]的方法测定。称0.5 g于预冷的研钵中,研磨后于4 ℃ 10 000 r/min下离心10 min,取4 mL SOD反应液,加入50 μL的酶提取液再加50 μL核黄素,4 000 lx下进行光还原反应,15 min后,终止反应,560 nm波长下比色测定OD值。

1.4.7 小麦旗叶POD酶活性测定 采用愈创木酚法测定[11]。取2.9 mL POD反应液+0.1 mL酶液于小管中,充分混匀后,在34 ℃恒温水浴中反应3 min,然后加20%三氯乙酸20 μL,终止酶活性,已加入反应液3 mL,20 mmol/L KH2PO4 1 mL作为调零管,在470 nm波长下测其光密度。

1.4.8 小麦产量构成因素及产量的测定 在成熟期测定小麦的穗粒数、穗粒质量、百粒质量、千粒质量、小区穗数和产量。

1.5 数据分析

所有数据采用Excel 2013整理,使用SPSS 17.0和SAS 9.4软件在α=0.05水平上进行方差分析及多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同水肥处理对小麦农艺性状的影响

从表2可以看出,株高从开花后随天数的增加而升高,且2水略高于1水,在开花后7 d,各个处理的株高均大于N0处理,但只有N4(1)和N4(2)处理较N0处理显著升高5.21%和5.32%,在21 d,除N1(1)处理较N0处理升高不显著外,其余处理都显著升高,在35 d各个处理均显著高于N0处理；在开花后7 d,各个处理的叶片数均高于N0处理,但差异都未达到显著水平,而在35 d各个处理均显著高于N0处理,花后21 d时,N1(1)、N1(2)、N3(2)和N4(2)处理较N0处理分别显著升高29.30%,36.33%,30.87%和39.22%,其余处理升高不显著。

叶面积在开花后7 d时,除N4(2)外,各个处理较N0处理没有显著性差异,但在21 d时,N1(1)、N2(1)、N2(2)、N3(2)和N4(2)处理较N0处理分别显著升高18.03%,19.87%,23.87%,22.19%和21.89%,其余处理差异均不显著,35 d时,只有N2(2)和N3(2)处理较N0处理分别显著升高16.48%和20.59%,其余处理较N0处理都未达到显著水平；7,21,35 d各个处理的麦穗个数均高于N0处理且呈现出2水略高于1水的趋势,在3个时期,只有21 d的N2(2)处理较N0处理显著升高26.47%,其余处理较N0处理差异不显著,可以看出,水肥的增多可以促进小麦植株营养生长,但对于穗数影响不大,其主要是加速了灌浆速率。

2.2 不同水肥处理对小麦干物质积累的影响

干物质积累受水肥的影响较大，从表3可以看出，1水和2水条件下，绿叶质量、茎秆质量和麦穗质量的各个处理均高于N0处理且呈现出2水大于1水的趋势。花后7 d时,N4(1)和N4(2)处理的绿叶质量较N0处理分别显著升高26.92%和34.48%,其余处理升高不显著,21 d时,只有N2(2)、N3(2)和N4(2)处理较N0处理显著升高23.26%,26.67%,38.89%,其余处理均未达到显著性差异,而在花后35 d时,各个处理均显著高于N0处理。茎秆质量在花后7 d,除N4(2)处理较N0处理显著升高38.27%外,其余处理的差异性均未达到显著水平,21 d各个处理之间的差异性不显著,35 d时除N2(1)、N1(2)、N2(2)和N3(2)处理较N0处理分别显著升高27.59%,25.88%,31.52%和28.81%之外,其余处理较N0处理差异不显著。

注:表中数值为均值±s;同列中不同小写字母表示经新复极差法检验在0.05水平上差异显著。表3-5同。

Note: Values represent mean±s;The different small letters in the same column indicate statistical significance at 0.05 level by DMRT. The same as Tab.3-5.

麦穗质量在开花后7,21 d只有N2(2)处理较N0处理显著升高24.00%和25.62%,其余处理差异不显著,在35 d时,只有N2(1)、N1(2)、N2(2)和N3(2)处理较N0处理分别显著升高21.43%,23.72%,25.62%和23.72%,可以看出,在3个时期,N2(2)处理均显著升高。这表明,高氮多水不利于小麦穗质量的积累,2水条件下225 kg/hm2对麦穗质量的积累起到了积极的作用。

2.3 不同水肥处理对小麦旗叶叶绿素含量的影响

从表4可以看出,不同水肥处理有利于小麦旗叶叶绿素的增加,叶绿素含量呈现出N4>N3>N2>N1>N0的变化趋势。花后7,21 d的叶绿素含量较高,35 d时降低,花后7 d 2水条件下各个处理的叶绿素含量较N0处理升高较多,21 d各个处理的叶绿素含量较7 d时稍有升高,但较N0处理差异均不显著,而在35 d时,除N1(1)、N2(1)和N1(2)处理的叶绿素含量较N0处理差异不显著外,其余处理较N0处理均显著升高。3个时期各个处理的叶绿素a/b较N0处理升高,表现出与叶绿素相似的变化趋势,7,35 d时,各处理之间差异不显著,21 d时除N3(2)和N4(2)处理较N0处理显著升高19.34%和20.79%外,其余处理之间差异不显著。

2.4 不同水肥处理对小麦旗叶可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响

不同水肥处理下,小麦旗叶的可溶性蛋白和可溶性糖的变化趋势不同(图1),可溶性蛋白含量在花后7,21 d变化相差不大,在花后35 d迅速降低,可溶性糖含量却随着生育进程的推进而呈现逐渐升高的趋势。花后7 d,可溶性蛋白在2水条件下的各个处理较N0处理均显著升高,而1水条件下升高不显著,21 d时,只有N4(1)、N3(2)和N4(2)处理较N0处理显著升高16.57%,16.37%和17.21%,其余处理升高幅度未达到显著水平,35 d时,各个处理均显著高于N0处理,可见高氮多水有利于小麦旗叶可溶性蛋白的积累(图1-A)。可溶性糖含量在开花后7 d时,除N1(1)处理较N0处理升高不显著外,其余处理均显著升高,而在21 d时,只有N4(1)处理较N0处理显著升高26.39%,其余处理的差异性不显著,35 d时,除N4(1)和N4(2)处理较N0处理显著升高15.81%和18.10%外,其余处理升高幅度未达到显著水平(图1-B)。从以上可以看出,生长后期叶片需要积累较多的碳水化合物以保证籽粒正常发育。

2.5 不同水肥处理对小麦旗叶光合参数的影响

小麦旗叶的净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)随着生育进程的推进而逐渐降低(图2)。净光合速率(Pn)在花后7 d,除N4(2)处理较N0处理显著升高13.89%外,其余处理差异不显著,而花后21 d,各个处理较N0处理均显著升高,花后35 d,只有N1(1)和N2(1)处理较N0处理升高不显著,其余处理均显著升高,且在3个测定时期,呈现出2水大于1水的趋势(图2-A)。气孔导度(Gs)在花后7,35 d时,1水条件下的各个处理较N0处理均显著升高,而2水条件下有所不同,前一个时期的N3(2)和N4(2)处理较N0处理分别显著升高24.87%和31.00%,其余2个处理升高不显著,而后1个时期各个处理较N0处理升高均不显著,且这2个时期2水低于1水；花后21 d,只有N4(1)、N3(2)和N4(2)处理较N0处理显著升高24.20%,25.28%和29.01%,其余处理升高不显著,且这一时期2水略高于1水(图2-B)。说明春季适量追氮灌水有助于改善小麦旗叶的光合碳同化能力和气孔导度,提高籽粒饱满度和产量。

2.6 不同水肥处理对小麦旗叶保护酶活性的影响

不同水肥条件下,SOD和POD酶活性(以鲜质量计)随着生育进程的推进,旗叶细胞清除活性氧的能力降低,细胞膜脂过氧化程度增大,导致叶片衰老(图3)。在1水和2水条件下,SOD和POD酶活性总体呈现出N4>N3>N2>N1>N0,且2水较1水条件下酶活性升高的趋势,但SOD和POD酶活性在不同时期表现稍有差异。花后7 d,N3(2)和N4(2)处理的SOD酶活性较N0处理分别显著升高46.68%和53.43%,其余处理升高不显著,而在花后21,35 d,各个处理均显著高于N0处理(图3-A)。POD酶活性在花后7 d,1水条件下各个处理的酶活性较N0处理升高不显著,但2水条件下均显著升高,花后21 d时,只有N3(2)和N4(2)处理较N0处理显著升高27.70%和29.78%外,其余处理升高不显著,而在花后35 d时,各个处理的酶活性较N0处理均显著升高且2水高于1水(图3-B)。说明高氮多水具有保持SOD和POD酶活性并延缓小麦上位叶片衰老的作用。

2.7 不同水肥处理对小麦产量的影响

从表5可以看出,不同水肥处理对穗粒数的影响不显著,但对穗粒质量、百粒质量、千粒质量、小区穗数和小区产量均有显著影响,1水和2水条件下均表现为N2>N3>N4>N0且2水高于1水,N1处理表现不定。各个处理的百粒质量和千粒质量较N0处理均显著升高,1水和2水条件下均表现出N2处理的升高幅度最大,百粒质量较N0处理分别显著升高11.67%和12.58%,千粒质量较N0处理分别显著升高11.59%和12.48%。1水和2水条件下,穗粒质量、小区穗数和小区产量除N1处理较N0处理升高不显著外,其余处理均显著升高,其中,N2(2)处理的升高幅度最大,分别为25.56%,21.50%和18.79%。可以看出,不同施氮量条件下,N2的产量较高且2水大于1水,施氮量高于N2后,产量逐渐下降,说明N2是最佳的施肥量。

3 讨论与结论

氮素对叶绿素的合成至关重要,进而影响光合作用,如在2种水分处理下,随着施氮量的增加,小麦旗叶的叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)不断升高,产量也会增加,产量的增加是通过穗数和穗粒数的增加来实现的[15]。杨晴等[16]研究也发现,施氮量增加可以提高小麦旗叶的叶绿素含量,延长绿叶面积持续期。孙旭生等[17]研究发现,随着施氮量增加,小麦的净光合速率(Pn)增强,但是施氮量达到375 kg/hm2时,叶面积指数降低,Pn也迅速下降。另有研究也发现,随施氮量的增加,小麦旗叶的叶绿素(Chl)和可溶性蛋白质(Pro)含量都增加[16]。本研究发现,随着施氮量增加,小麦旗叶的叶绿素含量,净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)逐渐升高,叶绿素含量和净光合速率(Pn)在2水条件下的升高程度更为明显,但气孔导度(Gs)有所差异,花后7,35 d,2水低于1水,而花后21 d,2水略高于1水；可溶性糖和可溶性蛋白也表现出相似的趋势,但不同时期在1水和2水条件下的变化规律不太明显,这与前人研究趋势相一致,说明小麦生殖生长时期,适量追肥可以改善上位叶片的碳素同化能力,也可以使后期叶片的氮素营养得到改善,给籽粒提供较多养分,开花期2水可以加速灌浆速率,所以2水产量大于1水,至于在不同时期表现出不一致的现象,有待进一步深入研究。

SOD和POD是植物2个重要的保护酶类,在植物体内具有清除氧自由基的作用。施氮量会影响保护酶的活性,如刘志鹏等[18]研究发现,随着灌水次数和施氮量的增加,可以使保麦10和石麦22 2个小麦品种旗叶的叶绿素和可溶性蛋白含量增加,SOD和CAT活性增强,并减少MDA含量的积累；杨晴等[16]研究也指出,在施氮75～375 kg/hm2过程中,随着施氮量增加,SOD和POD酶活性增强,本研究表明在灌1水和2水条件下,SOD和POD酶活性呈现出N4>N3>N2>N1>N0的趋势且2水高于1水,但SOD和POD酶活性在不同时期表现稍有差异,说明水氮量大,酶活性越强,这可能与旗叶后期的碳同化能力有关,POD酶活性较SOD对于活性氧的清除起到了更为重要的作用。

不同水肥处理与小麦产量密切相关。Wang等[19]研究指出,小麦在拔节期和孕穗期灌水,施氮240 kg/hm2时的产量最高,较180, 300 kg/hm2处理产量分别显著升高9.4%和16.2%,付雪丽等[20]发现小麦灌2水,施氮270 kg/hm2时,可获得最高产量,而Lu等[21]的研究却发现,施氮160, 300 kg/hm2处理下的小麦产量并无差异。本研究发现,在灌1和2水条件下,施氮量0～225 kg/hm2时,产量随着施氮量的增加而增加,且2水高于1水,而施氮量高于225 kg/hm2时,产量逐渐下降,与前人研究趋势稍有差别,可能是灌水量和灌水时期不同造成的,但总体趋势一致,这说明随着施氮量的逐渐增加,氮肥的利用效率降低,造成氮素不能被吸收利用,影响了灌浆速率,从而导致产量降低。

参考文献：

[1] 徐建文, 梅旭荣, 居辉, 李迎春, 刘勤, 杨建莹. 黄淮海地区冬小麦关键生育期不同灌溉水平对产量影响的模拟[J]. 作物学报, 2014, 40(8):1485-1492. doi: 10.3724/SP.J.1006.2014.01485.

Xu J W, Mei X R, Ju H, Li Y C, Liu Q, Yang J Y. Simulation of winter wheat yield in response to irrigation level at critical growing stages in the Huang-Huai-Hai plain[J]. Acta Agronomica Sinica, 2014, 40(8):1485-1492.

[2] Zhong Y M, Wang X P, Yang J P, Zhao X, Ye X Y. Exploring a suitable nitrogen fertilizer rate to reduce greenhouse gas emissions and ensure rice yields in paddy fields[J]. Science of the Total Environment, 2016, 565:420-426.doi :10.1016/j.scitotenv.2016.04.167.

[3] 裴冬, 孙振山, 陈四龙, 张喜英, 陈素英, 王振华. 水分调亏对冬小麦生理生态的影响[J]. 农业工程学报, 2006, 22(8):68-72.doi:10.3321/j.issn:1002-6819.2006.08.014.

Pei D, Sun Z S, Chen S L, Zhang X Y,Chen S Y, Wang Z H. Effects of water stress on physiological and agronomic features of winter wheat[J]. Transactions of the CSAE, 2006, 22(8):68-72.

[4] 赵娟. 2018年冬小麦自然灾害成因分析及应对策略[J]. 基层农技推广,2019, 7(1):70-72.

Zhao J. Analysis on the causes of winter wheat natural disasters and its countermeasures in 2018 [J]. Primary Agricultural Technology Extension, 2019, 7(1):70-72.

[5] 周加森, 马阳, 吴敏, 彭正萍, 王亚玲, 李鸿池, 王艳群, 绳莉丽. 不同水肥措施下的冬小麦水氮利用和生物效应研究[J]. 灌溉排水学报, 2019, 38(9):36-41. doi: 10.13522/j.cnki.ggps.2019074.

Zhou J S, Ma Y, Wu M, Peng Z P, Wang Y L, Li H C, Wang Y Q, Sheng L L. Water and nitrogen utilization and biological effects of winter wheat under different water and fertilizer measures[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(9):36-41.

[6] 史星雲, 李强, 张军, 金娜, 王鑫, 王多文, 牟德生, 徐珊珊. 滴灌条件下水肥耦合对酿酒葡萄生长发育及果实品质的影响[J]. 西北农业学报, 2019, 28(2):225-236. doi: 10.7606/j.issn.1004-1389.2019.02.010.

Shi X Y, Li Q, Zhang J, Jin N, Wang X, Wang D W, Mou D S, Xu S S. Effects of water and fertilizer coupling on growth and quality of wine grape under drip irrigation[J]. Acta Agriculture Boreali-occidentalis Sinica, 2019, 28(2):225-236.

[7] 郭培武, 赵俊晔, 石玉, 于振文. 水肥一体化对小麦水分利用和光合特性的影响[J]. 应用生态学报, 2019, 30(4):1170-1178. doi: 10.13287/j.1001-9332.201904.010.

Guo P W, Zhao J Y, Shi Y, Yu Z W. Effects of water-fertilizer integration on water use and photosynthetic characteristics of winter wheat[J]．Chinese Journal of Applied Ecology, 2019, 30(4):1170-1178.

[8] 赵芳华, 张树华, 郭程瑾, 邓若磊, 龙素霞, 肖凯. 限水灌溉下春季追氮方式对小麦旗叶光合和衰老特性的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2009,15(2):247-254.doi:10.3321/j.issn:1008-505X.2009.02.001.

Zhao F H, Zhang S H, Guo C J, Deng R L, Long S X, Xiao K. Effects of nitrogen application methods on photosynthesis and senescence characteristics of flag leaves in wheat under limited irrigation[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(2):247-254.

[9] 翟羽雪, 刘宇娟, 张伟纳, 谢旭东, 周国勤, 谢迎新, 冯伟, 王晨阳, 郭天财. 水氮处理对稻茬小麦籽粒产量及品质的影响[J]. 麦类作物学报, 2018, 38(5):578-583. doi: 10.7606/j.issn.1009-1041.2018.05.11.

Zhai Y X, Liu Y J, Zhang W N, Xie X D, Zhou G Q, Xie Y X, Feng W, Wang C Y, Guo T C. Effect of nitrogen and water on grain yield and quality of paddy wheat[J]. Journal of Triticeae Crop, 2018, 38(5):578-583.

[10] 郭培武, 石玉, 赵俊晔， 于振文. 水肥一体化条件下施氮量对小麦旗叶叶绿素荧光特性及产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2018, 38(8):988-994. doi:10.7606/j.issn.1009-1041.2018.08.15.

Guo P W, Shi Y, Zhao J Y, Yu Z W. Effect of nitrogen application rate on flag leaf chlorophyll fluorescence characteristics and yield in wheat under intergration of water and fertilizer[J]. Journal of Triticeae Crops, 2018, 38(8):988-994.

[11] 邹琦. 植物生理学实验指导[M]. 北京:中国农业出版社, 2000.

Zou Q. Experimental guidance of plant physiology[M]. Beijing: China Agricultural Publishing House, 2000.

[12] Read S M, Northcote D H. Minimization of variation in the response to different proteins of the coomassie blue G dye-binding assay for protein[J]. Analytical Biochemistry, 1981, 116(1): 53-64.

[13] 白宝璋, 靳占忠, 李存东. 植物生理学试验教程[M]. 北京:中国农业科技出版社, 1996:61-62.

Bai B Z, Jin Z Z, Li C D. Course of plant physiology experiment[M]. Beijing:China Agricultural Science and Technology Publishing House, 1996:61-62.

[14] 韩胜芳, 邓若磊, 徐海荣, 曹云飞, 王笑颖, 肖凯. 缺磷条件下不同磷效率水稻品种光合特性和细胞保护酶活性[J]. 应用生态学报,2007, 18 (11): 2462-2467. doi: 10.13287/j.1001-9332.2007.0410.

Han S F, Deng R L, Xu H R, Cao Y F, Wang X Y, Xiao K. Photosynthesis and active-oxygen-scavenging enzyme activities in rice varieties with different phosphorus efficiency under phosphorus stress[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(11):2462-2467.

[15] 李孟洁, 李红兵, 王林林, 陈晓丽, 李雨霖, 邓西平. 水氮耦合对小麦旗叶光合特性及籽粒产量的影响[J]. 西北农业学报, 2015, 24(6):34-40. doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2015.06.006.

Li M J, Li H B, Wang L L, Chen X L, Li Y L, Deng X P. Coupling effects of water and nitrogen on photosynthetic characteristics and kernel yield of wheat[J]. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2015, 24(6):34-40.

[16] 杨晴, 李雁明, 肖凯, 杜艳华. 不同施氮量对小麦旗叶衰老特性和产量性状的影响[J]. 河北农业大学学报, 2002, 25(4):20-24.doi:10.3969/j.issn.1000-1573.2002.04.005.

Yang Q, Li Y M, Xiao K, Du Y H. Effect of different amount of nitrogen on flag leaf senescence and yield components of wheat[J]. Journal of Agricultural University of Hebei, 2002, 25(4):20-24.

[17] 孙旭生, 林琪, 李玲燕, 姜雯, 翟延举. 氮素对超高产小麦生育后期光合特性及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2008, 14(5):840-844.doi:10.3321/j.issn:1008-505X.2008.05.004.

Sun X S, Lin Q, Li L Y, Jiang W, Zhai Y J. Effects of nitrogen supply on photosynthetic characteristics at later developing stages and yield in superhigh-yield winter wheat[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2008, 14(5):840-844.

[18] 刘志鹏, 陈曦, 杨梦雅, 赵颖佳, 肖凯. 氮量及减灌对冬小麦旗叶生理参数和细胞保护酶活性的影响[J]. 麦类作物学报, 2018, 38(2):175-182. doi:10.7606/j.issn.1009-1041.2018.02.08.

Liu Z P, Chen X, Yang M Y, Zhao Y J, Xiao K. Effect of nitrogen amount and limited irrigation on physiological features of flag leaf and cellular protective enzyme activities in wheat [J]. Journal of Triticeae Crops, 2018, 38(2):175-182.

[19] Wang C Y, Liu W X, Li Q X, Ma D Y, Lu H F, Feng W, Xie Y X, Zhu Y J, Guo T C.Effects of different irrigation and nitrogen regimes on root growth and its correlation with above-ground plant parts in high-yielding wheat under field conditions[J]. Field Crops Research, 2014, 165:138-149. doi: 10.1016/j.fcr.2014.04.011.

[20] 付雪丽, 王晨阳, 郭天财, 朱云集, 马冬云, 王永华. 水氮互作对小麦籽粒蛋白质、淀粉含量及其组分的影响[J]. 应用生态学报, 2008, 19(2):317-322. doi:10.13287/j.1001-9332.2008.0100.

Fu X L, Wang C Y, Guo T C, Zhu Y J,Ma D Y,Wang Y H. Effects of water nitrogen interaction on the contents and components of protein and starch in wheat grains[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(2):317-322.

[21] Lu D J, Lu F F, Pan J X, Cui Z L, Zou C Q, Chen X P, He M R, Wang Z L.The effects of cultivar and nitrogen management on wheat yield and nitrogen use efficiency in the North China Plain[J]. Field Crops Research, 2015, 171:157-164. doi:10.1016/j.fcr.2014.10.012.

Effects of Different Water and Fertilizer Treatments on the Morphology, Physiology and Yield of Wheat in Spring

DONG Weixin1, HAN Lijie1, ZHANG Yuechen2

(1.Hebei Radio and TV University, Shijiazhuang 050080,China; 2.College of Agronomy, Hebei Agricultural University, Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province, Baoding 071001, China)

Abstract： In order to make clear and determine the effect of different water and fertilizer treatments on wheat morphology, flag leaf physiological parameters and yield, the drought resistance variety Shinong 086 was used as the test material, N1(1),N2(1),N3(1),N4(1),N1(2),N2(2),N3(2) and N4(2) eight treatments were set according to the combination of nitrogen fertilizer application (150,225,300,375 kg/ha) and irrigation times(once,twice), and using N0 (no fertilizer and no irrigation) as the control, the differences of morphology, flag leaf physiological parameters and yield of wheat treated with different water and fertilizer treatments were studied. The results showed that plant height, leaf number, leaf area, dry matter accumulation and chlorophyll content increased gradually with the increase of nitrogen application, but the regularity of one water and two water was not obvious, the number of wheat panicles was the most under N2(2) treatment. The weight of green leaves and stems of each treatment were higher than that of N0 treatment and two water was higher than one water, but the weight of wheat ear had no significant difference under one water and two water condition. The content of soluble protein changed little at 7, 21 d after flowering and decreased rapidly at 35 d after flower, but soluble sugar content showed a tendency to increased gradually with the advance of the fertility process; the two indexes showed the trend of N4>N3>N2>N1>N0. The net photosynthetic rate (Pn) and stomatal conductivity (Gs) decreased gradually with the fertility process progresses and each treatment showed a trend of N4>N3>N2>N1>N0, furthermore, the variations of one water and two water were not consistent at different stages. The SOD and POD activities showed a similar change, but the enzyme activity was stronger under two water condition. The grain yield and its components were higher under N2 treatment and two water was more than one water; with the increasing of nitrogen application(>N2), the yield showed a decreasing trend. Comprehensively,it was indicated that two water and 225 kg/ha was the best nitrogen fertilizer with high yield and high efficiency, which could provide practical reference for production.

Key words: Wheat; Different water and fertilizer treatment; Plant morphology; Physiological paramete; Yield

收稿日期：2019-10-05

基金项目：“十三五”国家重点研发计划项目课题三(2018YFD0300503)

作者简介：董伟欣(1983-)，女，河北石家庄人，副教授，博士，主要从事作物栽培生理学研究。

通讯作者：张月辰(1964-)，男，河北沧州人，教授，博士，博士生导师，主要从事作物栽培生理学研究。

中图分类号：S512.01

文献标识码：A

文章编号：1000-7091(2020)02-0161-09

doi:10.7668/hbnxb.20190603