胡鑫慧^,1, 谷淑波¹, 朱俊科³, 王东^,2,*1山东农业大学 / 作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018
²西北农林科技大学农学院, 陕西杨凌 712100
³淄博禾丰种业科技股份有限公司, 山东临淄 255000

Effects of applying potassium at different growth stages on dry matter accumulation and yield of winter wheat in different soil-texture fields

HU Xin-Hui^,1, GU Shu-Bo¹, ZHU Jun-Ke³, WANG Dong^,2,*1Shandong Agricultural University / State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, Shandong, China
²College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China
³Zibo Hefeng Seed Technology Co., Ltd., Linzi 255000, Shandong, China

通讯作者: * 王东, E-mail:wangd@nwafu.edu.cn

收稿日期:2020-10-21接受日期:2021-03-19网络出版日期:2021-04-07

基金资助:

山东省重大科技创新工程项目(2019JZZY010716) 山东省泰山产业领军人才工程项目

Corresponding authors: * E-mail:wangd@nwafu.edu.cn
Received:2020-10-21Accepted:2021-03-19Published online:2021-04-07

Fund supported:

Key Innovation Project on Technology from Shandong Provincial Government(2019JZZY010716) Taishan Industry Leader Talent Project of Shandong

作者简介 About authors
E-mail:huxinhui173@163.com



摘要
为探明分期施钾对不同质地土壤麦田冬小麦产量形成的调节作用, 本研究以高产冬小麦品种太麦198为试验材料, 在沙壤土(S)和粉壤土(F)两种土壤质地试验田上, 设置不施钾肥(K0)、钾肥全部底施(100%于播种期底施, K1)和分期施钾(50%于播种期底施+50%于拔节期追施, K2) 3个处理。分析不同质地土壤条件下分期施钾对冬小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配及籽粒产量的影响, 结果表明, 土壤质地和施钾方式互作显著影响了小麦穗粒数、花后同化干物质量和籽粒产量。在两种质地土壤条件下, 施钾显著提高冬小麦籽粒产量, 且以K2处理产量最高。与K1处理相比, K2处理穗粒数及开花后旗叶叶绿素相对含量、花后旗叶净光合速率、花后单茎干物质积累量和花后同化物向籽粒转运量均提高。在沙壤土条件下K2处理较K1处理两年度籽粒产量分别增加12.4%和10.4%, 在粉壤土条件下籽粒产量分别增加5.2%和5.4%, 说明在两种土壤质地条件下, 改钾肥全部底施为50%底施+50%拔节期追施均有显著增产作用, 但以沙壤土麦田小麦增产幅度较大。
关键词： 冬小麦;分期施钾;土壤肥力;干物质;籽粒产量

Abstract
To investigate the effects of potassium applying on the grain yield formation of winter wheat, the experiments were carried out on different soil textures with high-yield winter wheat variety Taimai 198. To analyze the effects of potassium application at different stages on winter wheat flag leaf photosynthetic characteristics, dry matter accumulation and distribution, and grain yield under different soil texture conditions, two soil texture test fields [sandy loam (S) and silty loam (F)] and three treatments [no potassium fertilizer (K0), potassium fertilizer base application (100% applicating at sowing, K1), and split application (50% applicating at sowing stage + 50% topdressing at the jointing stage, K2)] was arranged. The results showed that the interaction of soil texture and potassium application significantly affected the grain number per spike and dry matter assimilated after anthesis and grain yield. Under the two soil texture conditions, potassium application significantly increased the grain yield of winter wheat, and K2 treatment had the highest yield. Compared with K1 treatment, the grains number per ear, the SPAD and net photosynthetic rate of flag leaves after anthesis, the accumulation of dry matter per stem after anthesis, and the transfer of assimilation to the grain after anthesis were increased under K2 treatment. Under sandy loam conditions, grain yield of K2 treatment was by 12.4% and 10.4% higher than that of K1 treatment, respectively. Under silt loam conditions, grain yield was by 5.2% and 5.4% higher than that of K1 treatment. Those results indicated that wheat yield was significantly increased by changing potassium fertilizer base application to 50% base application with 50% topdressing at jointing stage, and the wheat yield was higher in sandy loam field.
Keywords：winter wheat;potassium application at different growth stages;soil fertility;dry matter;grain yield


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本文引用格式
胡鑫慧, 谷淑波, 朱俊科, 王东. 分期施钾对不同质地土壤麦田冬小麦干物质积累和产量的影响. 作物学报, 2021, 47(11): 2258-2267 DOI:10.3724/SP.J.1006.2021.01081
HU Xin-Hui, GU Shu-Bo, ZHU Jun-Ke, WANG Dong. Effects of applying potassium at different growth stages on dry matter accumulation and yield of winter wheat in different soil-texture fields. Acta Agronomica Sinica, 2021, 47(11): 2258-2267 DOI:10.3724/SP.J.1006.2021.01081


中国耕地目前约有1/3缺钾, 而且多数农田土壤的钾素收支处于负平衡状态, 土壤速效钾丰缺级别集中在2~4级, 土壤钾素匮缺通常使小麦产量降低约30% ^[1]。由于我国钾矿资源缺乏, 钾肥自给率仅为20%左右, 国家每年都要大量进口钾肥^[2]。因此, 优化当前钾肥施用方式, 提高小麦对钾肥的利用率, 发掘小麦施钾的增产潜力, 对小麦绿色高产高效栽培有重要意义。

小麦对钾素的吸收存在阶段性差异, 在生育前期(出苗至起身期)对钾素的吸收较少, 进入起身期后, 植株吸钾强度迅速增大, 拔节至开花期钾素积累量占全生育期最高钾素积累量的40%~60%, 植株钾素积累量一般在开花期达到最高值为181.7~230.7 kg hm^?2, 开花后呈下降趋势^[3,4], 但在高产地块, 每公顷产量为7500 kg左右的条件下, 开花后植株钾素积累量仍继续增加, 没发现钾素的净流失^[5], 说明提高小麦开花后钾素吸收积累量有利于实现小麦高产。有研究表明将氮肥、磷肥和钾肥分3~5次施用可以减少土壤养分的淋失, 提高玉米植株氮素和钾素积累量, 进而增加产量^[6]。与播种期一次性施钾相比, 将50%的钾肥于播种期底施, 50%于拔节期追施可提高小麦叶片净光合速率和籽粒淀粉合成相关酶活性, 显著增加籽粒产量^[7,8,9]。

土壤质地是影响土壤肥力的重要因素, 质地越黏重的土壤, 对养分的吸附和固定力越强, 土壤速效钾越不易流失, 其土壤养分含量越高^[10,11]。在不同质地土壤上, 植株营养元素的吸收和转运规律不同, 氮、磷、钾吸收量主要表现为中壤>轻壤>黏壤>沙壤^[12]。因此, 在不同土壤条件下, 植株对肥料的响应也存在差异。前人关于分期施钾研究较多, 但缺乏对不同质地土壤条件下钾素调控效果的比较。本试验分别在沙壤土和粉壤土地块, 设置一次性底施钾和分期施钾处理, 探索分期施钾对不同质地土壤麦田小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配和籽粒产量的影响, 以期为黄淮流域小麦绿色高产高效生产提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018—2019和2019—2020年冬小麦生长季在山东省泰安市道朗镇玄庄村(116°54′E, 36°12′N)粉壤土和沙壤土大田进行, 该地区属温带大陆性季风气候, 年均气温为13.0~13.6℃, 年均降雨量为621.2~688.0 mm。试验田0~200 cm各土层土壤颗粒含量如表1所示, 播前0~20 cm土层土壤养分含量如表2所示。

Table 1
表1
表1试验地0~200 cm各土层土壤颗粒含量
Table 1Percentage of soil particles in 0-200 cm soil layers of experimental plots

土层 Soil layer (cm)	粉壤土地块 Powder loam plot (%)			沙壤土地块 Sandy loam plot (%)
	黏粒 Clay	沙粒 Sand	粉粒 Powder	黏粒 Clay	沙粒 Sand	粉粒 Powder
0-20	19.3	21.0	59.7	9.8	50.6	39.6
20-40	20.4	20.7	58.9	8.5	54.7	36.8
40-60	21.7	19.0	59.3	8.1	61.1	30.8
60-80	15.1	21.3	63.6	8.6	57.2	34.2
80-100	12.2	22.4	65.4	7.4	71.4	21.2
100-120	17.5	19.7	62.8	6.5	79.6	13.9
120-140	17.6	20.3	62.1	6.3	73.3	20.4
140-160	15.2	17.6	67.2	5.7	69.5	24.8
160-180	10.4	21.5	68.1	6.3	75.4	18.3
180-200	13.7	22.3	64.0	5.7	70.4	23.9

土壤质地按美国制划分。
Soil texture is classified according to USA system.

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Table 2
表2
表2试验地0~20 cm土层播种前土壤养分含量
Table 2Soil nutrient content in 0-20 cm soil layer of experimental plots before sowing

年度 Year	试验地 Experimental plot	有机质 Organic matter (%)	全氮 Total nitrogen (g kg?1)	碱解氮 Hydrolysable nitrogen (mg kg?1)	速效磷 Available phosphorus (mg kg?1)	速效钾 Available potassium (mg kg?1)
2018-2019	粉壤土Powder loam	1.02	1.91	84.14	30.38	118.91
	沙壤土Sandy loam	0.94	1.79	78.82	22.85	97.06
2019-2020	粉壤土Powder loam	1.12	1.96	86.33	30.74	116.48
	沙壤土Sandy loam	0.89	1.66	77.65	23.79	94.03

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1.2 试验设计

试验选用该区当前大面积推广的高产冬小麦品种太麦198, 在沙壤土(S)和粉壤土(F)两种土壤质地麦田, 设置不施钾肥、钾肥全部底施(100%于播种期底施)和分期施钾(50%于播种期底施+50%于拔节期追施) 3个处理, 分别用K0、K1、K2表示。每处理3次重复, 小区面积为2 m × 9 m = 18 m²。各处理氮(N)、磷(P₂O₅)、钾(K₂O)肥的施用量一致, 分别为240、120和120 kg hm^?2, 使用的氮肥为尿素(含N 46%), 磷肥为重过磷酸钙(含P₂O₅ 46%), 钾肥为氯化钾(含K₂O 60%)。氮肥50%于播种期底施, 50%于拔节期追施, 磷肥全部底施。底肥采用种肥同播方式, 在播种的同时, 每隔2行小麦, 在行间条施1行肥料, 施肥深度8~10 cm; 拔节期追肥则采用微喷带灌溉水肥一体化设施(包括微喷带灌溉设施和溶肥注肥机等)^[13,14], 在灌水的同时, 将所需追施的氮肥(尿素)和钾肥(氯化钾)溶解成肥液注入输水管, 通过小麦专用微喷带使其随灌溉水均匀喷洒进入麦田土壤。其他管理措施同一般高产田。

2018—2019年度试验, 沙壤土和粉壤土地块均于10月3日播种, 分别于6月4日和6月9日收获; 2019—2020年度试验, 沙壤土和粉壤土地块均于10月9日播种, 分别于6月4日和6月7日收获。各试验均在冬小麦三叶一心期定苗, 留苗密度为185万株hm^?2。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 籽粒产量测定 成熟期每试验小区随机选取0.5 m²调查单位面积穗数, 选取50穗调查穗粒数, 收获2 m²脱粒, 自然风干至籽粒含水率12.5%左右时称重, 计算单位面积籽粒产量, 同时调查千粒重。每个处理3次重复。

1.3.2 干物质积累与分配 两年度分别于越冬期(2018年12月4日和2019年12月7日)、返青期(2019年3月3日和2020年3月5日)和拔节期(2019年4月3日和2020年3月31日), 在各试验小区(重复)随机取30株; 开花期(沙壤土地块分别于2019年4月30日和2020年5月1日; 粉壤土地块分别于2019年5月3日和2020年5月4日)及成熟期取30个单茎, 放入烘箱于105℃下杀青30 min后, 在75℃下烘干至恒重, 称干重。各指标相关计算公式如下:

花前营养器官贮藏同化物转运量=开花期营养器官干物质量-成熟期营养器官干物质量;

花前营养器官贮藏同化物对籽粒的贡献率(%)=花前营养器官贮藏同化物转运量/成熟期籽粒干重×100;

花后同化物在籽粒中的分配量=成熟期籽粒干重-花前营养器官贮藏同化物转运量;

花后同化物对籽粒的贡献率(%)=花后同化物在籽粒中的分配量/成熟期籽粒干重×100。

1.3.3 叶绿素相对含量(SPAD值) 用日本产SPAD-502叶绿素测定仪, 于冬小麦开花后0、10、20和30 d上午9:00—11:00, 每个小区随机选10片旗叶测定SPAD值。

1.3.4 叶片净光合速率 用美国产Li-6400型便携式光合仪, 于冬小麦开花后0、10、20和30 d (晴天)上午 9:00—11:00, 每个小区随机选5片旗叶测定旗叶净光合速率。

1.3.5 籽粒灌浆速率 于开花期选取同一日开花的穗挂牌做标记, 于开花后7、14、21、28和35 d, 每个小区随机采集10个麦穗, 放入烘箱于105℃下杀青30 min后, 在75℃下烘干至恒重, 脱粒后测定粒重。籽粒灌浆速率计算公式如下:

籽粒灌浆速率(mg 粒^-1 d^-1) = (后1次取样单粒干重?前1次取样单粒干重)/2次取样间隔天数

1.4 统计分析

用Microsoft Excel 2010记录整理数据, 用SPSS 22.0统计软件进行方差分析, 检验显著性(LSD法)。利用SigmaPlot 12.5软件绘图。

2 结果与分析

2.1 小麦生长季干物质积累动态

如图1所示, 在沙壤土地块, K1和K2处理开花和成熟期单茎干物质积累量显著高于K0处理, 且K2处理高于K1处理; 在粉壤土地块, K1和K2处理单茎干物质积累量在开花期与K0处理无显著差异, 但在成熟期显著高于K0处理, 且K2处理成熟期单茎干物质积累量显著高于K1处理。说明在沙壤土地块, 拔节期追施钾肥显著促进小麦拔节后干物质的积累; 在粉壤土地块, 拔节期追施钾肥对小麦拔节至开花期的生长影响不显著, 但显著增加开花后的干物质积累量。

图1

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图1冬小麦单茎干物质积累量的变化

S: 沙壤土地块; F: 粉壤土地块; K0: 不施钾处理; K1: 钾肥全部播种前底施处理; K2: 钾肥50%于播种期底施+50%于拔节期追施; W: 越冬期; T: 返青期; J: 拔节期; A: 开花期; M: 成熟期。误差线为标准差。柱上不同字母表示在同一生育期的不同处理之间差异显著(P < 0.05)。
Fig. 1Changes of dry matter accumulation in single stem of winter wheat

S: sandy loam plot; F: powder loam plot; K0: no potassium fertilizer; K1: all potash fertilizer was applied as base manure; K2: 50% potash fertilizer was applied as base manure and additional potash fertilizer was applied at jointing stage; W: wintering stage; T: turning green stage; J: jointing stage; A: anthesis stage; M: maturity stage. The error bar is standard deviation. Different lowercase letters above the columns indicate significant difference at P < 0.05 among treatments at the same growth stage.

2.2 开花后旗叶叶绿素相对含量

如图2所示, 小麦开花后旗叶叶绿素相对含量在沙壤土地块随生育进程的推进呈降低趋势, 在粉壤土地块则呈先增高后降低的趋势。在两种土壤质地地块上均表现为K1和K2处理旗叶叶绿素相对含量显著高于K0处理, K2处理显著高于K1处理。说明在沙壤土和粉壤土地块分期施钾均能提高小麦叶片叶绿素含量。

图2

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图2冬小麦开花后旗叶叶绿素相对含量++ S: 沙壤土地块; F: 粉壤土地块; K0: 不施钾处理; K1: 钾肥全部播种前底施处理; K2: 钾肥50%于播种期底施+50%于拔节期追施。误差线为标准差。柱上不同字母表示在同一生育期的不同处理之间差异显著(P < 0.05)。

Fig. 2Relative content of chlorophyll in flag leaf of winter wheat after anthesis

S: sandy loam plot; F: powder loam plot; K0: no potassium fertilizer; K1: all potash fertilizer was applied as base manure; K2: 50% potash fertilizer was applied as base manure and additional potash fertilizer was applied at jointing. The error bar is standard deviation. Different lowercase letters above columns indicate significant difference at P < 0.05 among treatments at the same growth stage.

2.3 开花后旗叶净光合速率

如图3所示, 小麦开花后旗叶净光合速率在沙壤土地块随着生育进程的推进呈下降趋势, 在粉壤土地块则呈先升高后降低的单峰曲线变化, 两年度均在开花后10 d达到最大值。两地块上, K1和K2处理开花后旗叶净光合速率显著高于K0处理, K2处理高于K1处理; K2处理旗叶净光合速率在粉壤土地块两年度平均比K1处理高12.6%, 在沙壤土地块两年度平均比K1处理高15.8%, 说明在沙壤土地块分期施钾对小麦旗叶净光合速率提高的幅度更大。

图3

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图3冬小麦开花后旗叶净光合速率

S: 沙壤土地块; F: 粉壤土地块; K0: 不施钾处理; K1: 钾肥全部播种前底施处理; K2: 钾肥50%于播种期底施+50%于拔节期追施。误差线为标准差。不同字母表示在同一生育期的不同处理之间差异显著(P < 0.05)。
Fig. 3Net photosynthetic rate of flag leaf after anthesis in winter wheat

S: sandy loam plot; F: powder loam plot; K0: no potassium fertilizer; K1: all potash fertilizer was applied as base manure; K2: 50% potash fertilizer was applied as base manure and additional potash fertilizer was applied at jointing. The error bar is standard deviation. Different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05 among treatments at the same growth stage.

2.4 籽粒灌浆速率

如图4所示, 在沙壤土地块, K0和K1处理籽粒灌浆速率在开花后20 d达到最大值, K2处理则在开花后25 d达到最大值, 且在开花后30~35 d期间高于K0和K1处理; 在粉壤土地块, 各处理籽粒灌浆速率均在花开后20 d达到最大值, K2处理在开花后30~35 d期间高于K0和K1处理。说明在两种土壤质地地块上, 分期施钾均提高了灌浆后期的籽粒灌浆速率, 在沙壤土地块上, 还可明显延长籽粒灌浆速率的高值持续时间。

图4

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图4不同处理对籽粒灌浆速率的影响

S: 沙壤土地块; F: 粉壤土地块; K0: 不施钾处理; K1: 钾肥全部播种前底施处理; K2: 钾肥50%于播种期底施+50%于拔节期追施。
Fig. 4Effects of different treatments on grain filling rate

S: sandy loam plot; F: powder loam plot; K0: no potassium fertilizer; K1: all potash fertilizer was applied as base manure; K2: 50% potash fertilizer was applied as base manure and additional potash fertilizer was applied at jointing stage.

2.5 开花后干物质积累与分配

如表3所示, 土壤质地和施钾方式互作对开花后同化干物质输入籽粒量有显著影响, 同一地块, K2处理花后同化物输入籽粒量显著高于K1处理, K1处理显著高于K0处理; K2处理花后同化物输入籽粒量在沙壤土地块两年度平均比K1处理高21.2%,在粉壤土地块两年度平均比K1处理高13.2%。在沙壤土地块, K1和K2处理开花前营养器官贮存同化物向籽粒转运量显著高于K0处理, 且K1处理显著高于K2处理; 在粉壤土地块, K1处理开花前营养器官贮存同化物向籽粒转运量显著高于K0处理, 但K2处理与K0处理无显著差异。说明在两种土壤质地麦田施钾均可提高冬小麦开花后同化物输入籽粒量; 与钾肥全部底施相比, 分期施钾虽然降低了开花前干物质向籽粒转运量及其对籽粒的贡献率, 但显著提高了开花后同化物输入籽粒量, 最终增加籽粒干物质积累量; 在沙壤土地块分期施钾, 小麦花后同化物输入籽粒量提高的幅度比粉壤土地块的更大。

Table 3
表3
表3不同处理开花后干物质同化量及营养器官干物质的再分配量
Table 3Dry matter assimilation and dry matter redistribution of vegetative organs after anthesis under different treatments

年份 Year	处理 Treatment		开花前营养器官贮存干物质 Dry matter in vegetable organs at anthesis		花后同化干物质 Dry matter assimilated after anthesis
			向籽粒转运量 Translocation amount (kg hm?2)	对籽粒贡献率 Contribution to grain (%)	输入籽粒量 Allocation to grain (kg hm?2)	对籽粒贡献率 Contribution to grain (%)
2018-2019	SK0		1573.5 d	20.0 b	6277.9 d	80.0 ab
	SK1		2007.4 b	22.8 a	6798.9 c	77.2 b
	SK2		1710.9 c	17.2 c	8260.7 a	82.8 a
	FK0		1694.1 c	19.2 b	7143.2 c	80.8 a
	FK1		2216.7 a	22.7 a	7592.4 b	77.3 b
	FK2		1758.4 c	17.1 c	8534.1 a	82.9 a
年份 Year	处理 Treatment		开花前营养器官贮存干物质 Dry matter in vegetable organs at anthesis		花后同化干物质 Dry matter assimilated after anthesis
			向籽粒转运量 Translocation amount (kg hm?2)	对籽粒贡献率 Contribution to grain (%)	输入籽粒量 Allocation to grain (kg hm?2)	对籽粒贡献率 Contribution to grain (%)
2019-2020	SK0		2867.5 d	34.2 bc	5521.9 d	65.8 bc
	SK1		3312.3 b	35.6 ab	5991.0 c	64.4 c
	SK2		3095.3 c	30.0 d	7237.9 a	70.0 a
	FK0		3224.8 bc	36.5 a	5587.3 d	63.5 c
	FK1		3557.7 a	36.9 a	6082.8 c	63.1 c
	FK2		3372.5 b	32.7 c	6936 b	67.3 ab
土壤质地 Soil-texture (S)		**	*	*	NS
施钾方式 Potassium application methods (P)		**	**	**	**
土壤质地×施钾方式 S× P		NS	NS		*	NS

S: 沙壤土地块; F: 粉壤土地块; K0: 不施钾处理; K1: 钾肥全部播种前底施处理; K2: 钾肥50%于播种期底施+50%于拔节期追施。数据后不同字母表示同一年度的不同处理之间差异显著(P < 0.05)。*和**分别表示0.05和0.01水平上显著, NS表示不显著。
S: sandy loam plot; F: powder loam plot; K0: no potassium fertilizer; K1: all potash fertilizer was applied as base manure; K2: 50% potash fertilizer was applied as base manure and additional potash fertilizer was applied at jointing. Different letters followed by data indicate significant difference among treatments in each growing season at P < 0.05. * and ** stand for significant differences of correlation coefficient at the 0.05 and 0.01 probability levels, while NS means insignificant.

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2.6 产量及其构成因素

如表4所示, 粉壤土地块穗数、穗粒数和籽粒产量均显著高于沙壤土地块。同一地块, K1和K2处理籽粒产量显著高于K0处理, K2处理显著高于K1处理。K2处理籽粒产量在沙壤土地块两年度平均比K1处理高11.4%; 在粉壤土地块两年度平均比K1处理高5.3%。同一地块, K0、K1与K2处理穗数无显著差异; K2处理穗粒数显著高于K1处理, K1 处理显著高于K0处理; 在沙壤土地块, K1与K0处理千粒重无显著差异, K2处理千粒重显著高于K0处理, 在粉壤土地块不同处理的千粒重无显著差异。说明在不同土壤质地地块, 分期施钾均能显著增加小麦穗粒数、提高籽粒产量; 而且在沙壤土地块分期施钾的增产幅度更大。

Table 4
表4
表4不同处理对冬小麦籽粒产量及其构成因素的影响
Table 4Effects of different treatments on grain yield and yield components in winter wheat

年份 Year	处理 Treatment	穗数 Spike number (×104 hm-2)	穗粒数 Grain number per spike	千粒重 1000-grain weight (g)	产量 Yield (kg hm-2)
2018-2019	SK0	642.0 b	32.5 e	40.5 b	6755.1 e
	SK1	663.0 ab	34.6 d	42.2 ab	7538.4 d
	SK2	665.0 ab	38.3 bc	43.2 a	8476.6 c
	FK0	675.0 ab	36.9 c	42.7 ab	8334.3 c
	FK1	684.0 a	39.0 b	43.1 a	8870.6 b
	FK2	678.0 ab	41.4 a	43.2 a	9335.3 a
2019-2020	SK0	696.0 b	30.4 d	40.1 b	7541.8 e
	SK1	721.0 ab	32.0 c	42.0 a	8116.6 d
	SK2	731.0 ab	35.8 a	42.3 a	8962.5 b
	FK0	738.0 ab	32.1 c	41.8 ab	8491.7 c
	FK1	759.0 a	34.4 b	41.9 ab	9057.2 b
	FK2	751.0 a	36.6 a	42.4 a	9547.6 a
土壤质地 Soil-texture (S)		*	**	NS	**
施钾方式 Potassium application methods (P)		NS	**	NS	**
土壤质地×施钾方式 S× P		NS	*	NS	*

S: 沙壤土地块; F: 粉壤土地块; K0: 不施钾处理; K1: 钾肥全部播种前底施处理; K2: 钾肥50%于播种期底施+50%于拔节期追施。数据后不同字母表示同一年度的不同处理之间差异显著(P < 0.05)。*和**分别表示0.05和0.01水平上显著, NS表示不显著。
S: sandy loam plot; F: powder loam plot; K0: no potassium fertilizer; K1: all potash fertilizer was applied as base manure; K2: 50% potash fertilizer was applied as base manure and additional potash fertilizer was applied at jointing. Different letters followed by data indicate significant difference among treatments in each growing season at P < 0.05. * and ** stand for significant differences of correlation coefficient at the 0.05 and 0.01 probability levels, while NS means insignificant.

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3 讨论

3.1 分期施钾对冬小麦旗叶光合特性的影响

光合作用是干物质生产的基础, 最终产量的驱动力。在不同质地土壤条件下, 小麦开花后的叶片光合速率变化趋势存在差异。在砂土地块, 小麦开花后旗叶净光合速率呈下降趋势, 在壤土地块则呈单峰曲线变化, 于花后14 d达最大值^[15,16], 本试验小麦旗叶净光合速率在沙壤土地块开花后一直呈下降趋势, 而在粉壤土地块则呈先升高后降低的单峰曲线变化, 最大值出现于开花后10 d, 这与前人研究结果基本一致, 可能由于在冬小麦生长发育后期沙壤土土壤养分相对贫乏、供肥能力差, 导致小麦开花后衰老较早, 而粉壤土的保水保肥性较好, 有利于延缓植株衰老、延长叶片的功能期^[17,18], 在开花后10 d前旗叶光合同化能力持续增强, 之后才因衰老而下降。钾素在光合产物合成及其在韧皮部的运输和产量形成过程中发挥重要作用^[19,20]。前人研究表明施钾有利于增加小麦旗叶叶绿素相对含量和改善叶绿素荧光特性^[21]。与一次性施钾相比, 分期施钾(1/2基施、1/2拔节期追施)可以显著提高小麦叶片光合速率, 并能延缓灌浆后期叶片光合性能的衰退^[7]。本研究表明, 在粉壤土和沙壤土地块, 分期施钾较钾肥全部底施处理可显著提高冬小麦开花后旗叶叶绿素相对含量和净光合速率, 这与前人研究结果一致; 但是分期施钾对两地块小麦叶片光合能力的调控效应存在差异, 在沙壤土地块分期施钾, 冬小麦开花后旗叶叶绿素相对含量和净光合速率提高的幅度更大, 这可能与沙壤土土质疏松, 表层土壤养分易淋溶流失, 导致冬小麦生育后期土壤钾素供应不足有关。拔节期施钾可有效增加沙壤土麦田土壤供钾强度, 以满足冬小麦生育后期对钾素的需求。

3.2 分期施钾对干物质积累、转运和分配的影响

植物缺钾会导致生物量减少、产量下降^[22,23]。施钾可促进冬小麦干物质积累及同化物向籽粒的转运^[24,25]。冬小麦干物质积累的快速增长期在拔节到抽穗期, 增施钾肥有利于促进植株在该阶段的干物质积累^[26], 而且拔节前追施钾肥干物质积累增幅较大^[27]。本研究表明在不同质地土壤条件下, 与不施钾的对照处理相比, 钾肥全部底施和分期施均显著提高冬小麦拔节至成熟期干物质积累量, 这与前人研究结果一致; 与钾肥全部底施相比, 分期施钾处理在沙壤土地块显著提高了拔节后小麦单茎干物质积累量, 而在粉壤土地块则对拔节至开花期小麦单茎干物质无显著影响, 但显著提高了开花后单茎干物质积累量, 说明在粉壤土地块, 于小麦生育中后期提高土壤供钾水平对开花后干物质积累仍有明显促进作用。研究还表明, 与钾肥全部底施相比, 分期施钾明显提高冬小麦开花后光合同化能力及开花后同化物输入籽粒量, 虽然在一定程度上减少了开花前同化干物质向籽粒的转运量, 但冬小麦籽粒产量仍显著提高, 说明分期施钾促进冬小麦开花后干物质同化及其向籽粒中的转运是其调控冬小麦增产的重要生理原因。

3.3 分期施钾对冬小麦籽粒产量及其构成因素的影响

有研究认为在供钾能力中等或相对较低的土壤上, 增施钾肥可以显著提高小麦籽粒产量, 而在供钾能力相对较高的土壤中, 小麦产量对钾肥的响应不明显^[28,29]。在棕壤土(速效钾含量79.0~118.5 mg kg^-1)和沙质潮土(速效钾含量69.2 mg kg^-1)地块, 与不施钾处理相比, 施钾均显著提高籽粒产量; 且与钾肥全部底施相比, 分期施钾处理在棕壤土和砂质潮土麦田均表现出明显的增产效果^[8,30]。也有研究表明, 与钾肥底施相比, 钾肥追施不利于小麦产量的提高, 但有利于小麦生育后期氮钾的积累和小麦籽粒品质的改善^[31]。本研究表明在沙壤土(速效钾含量94.03~97.06 mg kg^-1)和粉壤土(速效钾含量116.48~ 118.91 mg kg^-1)地块, 与不施钾对照相比, 施钾均显著提高籽粒产量; 而且与钾肥全部底施处理相比, 分期施钾均显著提高冬小麦籽粒产量, 但在肥力较低的沙壤土地块上对小麦籽粒产量提高的幅度更大。前人研究认为分期施钾与一次性施钾相比, 小麦穗数、穗粒数和千粒重均呈增加趋势^[30]。也有试验结果表明, 分期施钾与一次性施钾处理相比, 小麦穗数无显著差异, 穗粒数和千粒重显著增加^[32]。还有研究表明, 在开花期叶面喷钾, 可以提高小麦千粒重^[33]。本研究在沙壤土和粉壤土地块上的试验均证明, 在总施钾量不变的条件下, 改钾肥一次性底施为50%底施50%拔节期追施, 对小麦穗数无显著影响, 但显著增加穗粒数和穗粒重。

4 结论

土壤质地和施钾方式有互作效应。与钾肥全部底施相比, 在沙壤土和粉壤土地块分期施钾均能显著提高籽粒产量, 但分期施钾处理籽粒产量在沙壤土地块两年度平均比钾肥全部底施处理高11.4%; 在粉壤土地块两年度平均比钾肥全部底施处理高5.3%, 即在沙壤土地块分期施钾的增产幅度更大。与钾肥全部底施处理相比, 分期施钾处理穗粒数显著增加, 小麦开花后旗叶叶绿素相对含量和光合速率均显著提高, 开花后同化物输入籽粒量及灌浆后期的籽粒灌浆速率显著提高, 这是其籽粒产量显著增加的原因。

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