小麦开花期灌水对土壤养分及根系分布的影响

doi:10.13287/j.1001-9332.202212.018

应用生态学报 ›› 2022, Vol. 33 ›› Issue (12): 3328-3336.doi: 10.13287/j.1001-9332.202212.018

小麦开花期灌水对土壤养分及根系分布的影响

张志勇¹, 秦步坛¹, 熊淑萍¹, 王浩哲¹, 徐赛俊¹, 田文仲³, 王小纯², 马新明^1*

¹河南农业大学农学院, 郑州 450008;
²河南农业大学生命科学学院, 郑州 450008;
³洛阳市农林科学院, 河南洛阳 471023

收稿日期:2022-02-21 接受日期:2022-10-11 出版日期:2022-12-15 发布日期:2023-07-05
通讯作者: * E-mail: xinmingma@126.com
作者简介:张志勇, 男, 1988年生, 讲师。主要从事麦田氮素循环与资源高效利用研究。E-mail: zhiyongzhang@henau.edu.cn
基金资助:
河南省重点研发与推广专项(212102110048)、国家重点研发计划项目(2021YFD1700900)、国家自然科学基金项目(32071956)、河南省高等学校重点科研项目(21A210015)和河南省重大科技专项(221100110800)

Effects of irrigation at flowering stage on soil nutrient and root distribution in wheat field

ZHANG Zhi-yong¹, QIN Bu-tan¹, XIONG Shu-ping¹, WANG Hao-zhe¹, XU Sai-jun¹, TIAN Wen-zhong³, WANG Xiao-chun², MA Xin-ming^1*

¹College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450008, China;
²College of Life Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450008, China;
³Luoyang Academy of Agriculture and Forestry, Luoyang 471023, Henan, China

Received:2022-02-21 Accepted:2022-10-11 Online:2022-12-15 Published:2023-07-05

摘要/Abstract

摘要： 本研究通过分析开花期灌水对小麦产量、植株养分分配和土壤养分分布的影响及其与根系特性的关系,为小麦充分利用水肥资源提供理论支撑。以抗旱高产品种‘洛麦28'和高光效品种‘百农207'为材料,采用2 m深土柱栽培方法,设置开花期灌水(T₁)和开花期不灌水(T₂)两个水分处理,测定了不同组织器官、不同土层土壤氮、磷、钾含量及根系分布特性等指标。结果表明: 小麦收获期土壤中铵态氮、速效磷和速效钾主要分布在0～80 cm土层中,硝态氮主要分布在80 cm以下土层中,开花期灌水促进小麦吸收0～60 cm土层的铵态氮、速效磷、速效钾和80 cm以下土层的硝态氮,减少了硝态氮向深层土壤的淋溶;小麦根系主要集中在0～60 cm土层中,随土壤深度的增加而减少。成熟期干物质积累量、全氮和全磷主要分配在小麦籽粒中,而全钾主要分配在茎秆中;开花期灌水显著增加了小麦百粒重,提高了小麦产量;根系形态指标与土壤硝态氮在0～40 cm土层中呈显著负相关,与土壤铵态氮在80～100 cm土层中呈极显著正相关,与土壤速效磷在0～100 cm土层中呈显著正相关。开花期灌水促进了根系在小麦生育末期对土壤养分的充分吸收,延长了养分从营养器官向生殖器官的转运功能期,使营养器官中的养分充分地转运到籽粒中去,增加小麦粒重,进而提高产量。

关键词: 冬小麦, 土壤, 养分分布, 根系特性, 产量

Abstract: To provide theoretical support the full use of water and fertilizer resources for wheat, we explored the effects of irrigation on wheat yield, plant and soil nutrient distribution during flowering period and its relationship with root characteristics. We set up two treatments by using the 2 m deep soil column cultivation method with irrigation during flowering (T₁) and no irrigation during flowering (T₂), with the drought-resistant and high-yield cultivar Luomai 28 (LM28) and the high photosynthetic efficiency cultivar Bainong 207 (BN207) as materials. We measured contents of nitrogen, phosphorus and potassium in plants and soils, as well as the characteristics of soil roots. The results showed that ammonium, available phosphorus, and available potassium were mainly distributed in 0-80 cm soil layer, and that nitrate was mainly distributed in soil layer below 80 cm during wheat harvest. Irrigation at anthesis stage promoted wheat to absorb ammonium, available phosphorus and available potassium from the upper layer of soil and nitrate nitrogen from the lower layer but did not aggravate the deep leaching of nitrate. The root of wheat mainly concentrated in 0-60 cm soil layer and decreased with increasing soil depth. Dry matter accumulation, total nitrogen and total phosphorus were mainly distributed in wheat grains at maturity, while total potassium was mainly distributed in stems. Irrigation at anthesis stage significantly increased the 100-grain weight of wheat, and consequently the yield. Root morphology was negatively correlated with soil nitrate in 0-40 cm soil layer, positively correlated with soil ammonium in 80-100 cm soil layer and soil available phosphorus in 0-100 cm soil layer. Irrigation at anthesis stage promoted the full absorption of soil nutrients by roots at late filling stage, delayed the senescence of flag leaves after flowering, prolonged the functional period of transporting nutrients from vegetative organs to reproductive organs, leading nutrients in vegetative organs more fully transported to grains, increasing grain weight and yield.

Key words: winter wheat, soil, nutrient distribution, root characteristic, yield

张志勇, 秦步坛, 熊淑萍, 王浩哲, 徐赛俊, 田文仲, 王小纯, 马新明. 小麦开花期灌水对土壤养分及根系分布的影响[J]. 应用生态学报, 2022, 33(12): 3328-3336.

ZHANG Zhi-yong, QIN Bu-tan, XIONG Shu-ping, WANG Hao-zhe, XU Sai-jun, TIAN Wen-zhong, WANG Xiao-chun, MA Xin-ming. Effects of irrigation at flowering stage on soil nutrient and root distribution in wheat field[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2022, 33(12): 3328-3336.

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