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摘要：以华北地区主推的济麦22号为试材，研究了秸秆还田条件下三种耕作方式配施三个氮肥水平对冬小麦农艺性状和光合速率的影响。结果表明：耕作方式和氮肥施用对冬小麦农艺性状和光合速率有显著影响。深耕（DT）提高了叶绿素相对含量（SPAD）和归一化植被指数（NDVI），穗数和分蘖数增加，产量最高；免耕（NT）使光合速率加快，成穗率增加，产量在三种耕作方式中居中；旋耕（RT）光合速率最小，成穗率最低，产量最低。氮肥施用可以使产量增加，增加幅度因耕作方式而异。免耕播种减少了劳动力投入，节约了成本，所以深耕或免耕配施225 kg/hm2纯氮是值得推荐的模式。
关键词：耕作方式；施氮量；小麦；光合特性；农艺性状
中图分类号：S512.1+10.6文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）03-0047-05
秸秆还田可以改良土壤结构、改善肥力状况和养分循环，还可以提高农作物产量、维持农业生态平衡，在农业生产中已经得到了广泛应用[1]。秸秆还田配合不同耕作方式对作物生长有显著影响，当前的研究结果不尽一致。在小麦生产中，刘世平等（2007）[2]研究认为免耕可以使小麦产量明显降低；陈四龙等（2006）[3]从水分利用效率综合考虑，认为旋耕是比较理想的耕作方式；王红光等（2011）[4]的试验结果表明深松旋耕易获得高的产量；吕美蓉等（2010）[5]研究表明免耕和深松耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨，提高冬小麦产量。在玉米生产中，虽然免耕与常规耕作相比产量无显著差异，但因投入少，所以经济效益显著增加[6]。目前，秸秆还田配合耕作方式对作物产量影响的研究报道较多，而其对光合特性的影响还罕见报道。
氮肥对提高作物产量和农产品品质具有重要作用，在高产实践中得到了广泛应用[7，8]。现在普遍认为，一定范围内，产量随施氮量增加而增加，过量施用导致产量降低，氮肥的最适用量视具体作物而定。有研究表明，秸秆还田配施氮225 kg/hm2小麦产量最高[9]，施氮180 kg/hm2时水稻产量最高[10]。还有研究表明，施氮显著促进草地植物地上生物量的积累，中氮水平地下生物量最大[11]。施氮量增加，小麦的分蘖数和叶绿素含量显著增加[12]；燕麦旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著提高[13]。
本试验以华北地区主推小麦品种济麦22号为材料，研究秸秆还田条件下耕作方式和氮肥配施对小麦不同生长时期光合速率、叶绿素相对含量（SPAD）和归一化植被指数（NDVI）及农艺性状的影响，为小麦秸秆还田下的耕作方式和氮肥配施优化方案提供理论依据，为建立小麦无公害安全生产体系提供实施方法。
1 材料与方法1.1 试验材料
试验于2011年10月～2012年6月在山东省农业科学院试验农场进行。供试小麦品种为济麦22号。土壤质地为壤土，pH 7.2，有机质22.1 g/kg，碱解氮42.3 mg/kg，速效磷25.9 mg/kg，速效钾185 mg/kg。生育期内降雨152 mm。1.2 试验设计
本试验采用裂区设计，主区为耕作方式：①NT（免耕），行距26 cm，②RT（旋耕），深度为18 cm，行距22 cm，③DT（深耕），深度为25 cm，行距22 cm；副区为氮肥施用量，三个施氮水平分别是N165（纯氮165 kg/hm2）、N225（纯氮225 kg/hm2）和N300（纯氮300 kg/hm2）。播期为10月15日，播种量135 kg/hm2。基肥选用氮磷钾复合肥，各处理基施量一致，其含氮量为75 kg/hm2。NT利用免耕播种机播种、施（基）肥、镇压同时完成；RT和DT处理下，基肥于播种前均匀撒施，然后翻耕、耙地、播种、镇压。翌年起身期追施氮肥至最终量，随后灌溉。1.3 测定项目与方法
小麦拔节前测定分蘖数和群体数，成熟期测定穗数、成穗率和产量。光合速率测定：采用英国产CIRAS-1便携式光合作用测定系统，在晴日上午11时选取各时期内最后一片完全伸展的叶片进行测定。NDVI测定：用美国Ntech公司生产的Green Seeker手持式光谱仪对小麦叶片进行扫描。SPAD测定：用SPAD-502型叶绿素仪在小麦生育期测定SPAD值。
1.4 数据统计
数据处理采用DPS软件，按裂区试验的分析教程进行统计分析，用LSD法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 耕作方式和氮肥配施对农艺性状的影响
不同耕作方式的产量、穗数、成穗率、群体和分蘖数均有显著差异（表1），说明耕作方式对农艺性状有显著影响。不同耕作方式的产量高低为：DT>NT>RT，说明深耕有利于小麦增产。不同耕作方式下穗数多少为：DT>RT>NT，成穗率
施氮后小麦的平均产量为：N225>N300>N165，说明过量施用氮肥不利于小麦增产。施氮后穗数和分蘖数均为：N300>N225>N165，说明氮肥施用量与穗数、分蘖数的变化呈正比。氮肥对成穗率和群体无显著影响，说明成穗率和群体可能是由遗传决定的。
2.2 耕作方式和氮肥配施对光合速率的影响
4个生育时期中，光合速率先升高，后降低，灌浆中期达最大值（图1）。不同耕作方式对光合速率的影响有显著差异，在开花期、灌浆中期和灌浆后期均为NT>DT>RT，拔节期NT和RT无显著差异，但均比深耕显著减少。灌浆中期和灌浆后期对光合产物的积累和小麦产量有重要作用。灌浆中期免耕配施N300光合速率最高，旋耕配施N165光合速率最低。
在3种耕作方式的4个时期中，N165的光合速率，除DT配施N225外均显著低于N225和N300，N225和N300在不同耕作方式和不同时期中的变化规律不一致，说明低浓度范围内施用氮肥有加快光合速率的作用，过量施用氮肥不会必然增加光合速率。
关键词：耕作方式；施氮量；小麦；光合特性；农艺性状
中图分类号：S512.1+10.6文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）03-0047-05
秸秆还田可以改良土壤结构、改善肥力状况和养分循环，还可以提高农作物产量、维持农业生态平衡，在农业生产中已经得到了广泛应用[1]。秸秆还田配合不同耕作方式对作物生长有显著影响，当前的研究结果不尽一致。在小麦生产中，刘世平等（2007）[2]研究认为免耕可以使小麦产量明显降低；陈四龙等（2006）[3]从水分利用效率综合考虑，认为旋耕是比较理想的耕作方式；王红光等（2011）[4]的试验结果表明深松旋耕易获得高的产量；吕美蓉等（2010）[5]研究表明免耕和深松耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨，提高冬小麦产量。在玉米生产中，虽然免耕与常规耕作相比产量无显著差异，但因投入少，所以经济效益显著增加[6]。目前，秸秆还田配合耕作方式对作物产量影响的研究报道较多，而其对光合特性的影响还罕见报道。
氮肥对提高作物产量和农产品品质具有重要作用，在高产实践中得到了广泛应用[7，8]。现在普遍认为，一定范围内，产量随施氮量增加而增加，过量施用导致产量降低，氮肥的最适用量视具体作物而定。有研究表明，秸秆还田配施氮225 kg/hm2小麦产量最高[9]，施氮180 kg/hm2时水稻产量最高[10]。还有研究表明，施氮显著促进草地植物地上生物量的积累，中氮水平地下生物量最大[11]。施氮量增加，小麦的分蘖数和叶绿素含量显著增加[12]；燕麦旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著提高[13]。
本试验以华北地区主推小麦品种济麦22号为材料，研究秸秆还田条件下耕作方式和氮肥配施对小麦不同生长时期光合速率、叶绿素相对含量（SPAD）和归一化植被指数（NDVI）及农艺性状的影响，为小麦秸秆还田下的耕作方式和氮肥配施优化方案提供理论依据，为建立小麦无公害安全生产体系提供实施方法。
1 材料与方法1.1 试验材料
试验于2011年10月～2012年6月在山东省农业科学院试验农场进行。供试小麦品种为济麦22号。土壤质地为壤土，pH 7.2，有机质22.1 g/kg，碱解氮42.3 mg/kg，速效磷25.9 mg/kg，速效钾185 mg/kg。生育期内降雨152 mm。1.2 试验设计
本试验采用裂区设计，主区为耕作方式：①NT（免耕），行距26 cm，②RT（旋耕），深度为18 cm，行距22 cm，③DT（深耕），深度为25 cm，行距22 cm；副区为氮肥施用量，三个施氮水平分别是N165（纯氮165 kg/hm2）、N225（纯氮225 kg/hm2）和N300（纯氮300 kg/hm2）。播期为10月15日，播种量135 kg/hm2。基肥选用氮磷钾复合肥，各处理基施量一致，其含氮量为75 kg/hm2。NT利用免耕播种机播种、施（基）肥、镇压同时完成；RT和DT处理下，基肥于播种前均匀撒施，然后翻耕、耙地、播种、镇压。翌年起身期追施氮肥至最终量，随后灌溉。1.3 测定项目与方法
小麦拔节前测定分蘖数和群体数，成熟期测定穗数、成穗率和产量。光合速率测定：采用英国产CIRAS-1便携式光合作用测定系统，在晴日上午11时选取各时期内最后一片完全伸展的叶片进行测定。NDVI测定：用美国Ntech公司生产的Green Seeker手持式光谱仪对小麦叶片进行扫描。SPAD测定：用SPAD-502型叶绿素仪在小麦生育期测定SPAD值。
1.4 数据统计
数据处理采用DPS软件，按裂区试验的分析教程进行统计分析，用LSD法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 耕作方式和氮肥配施对农艺性状的影响
不同耕作方式的产量、穗数、成穗率、群体和分蘖数均有显著差异（表1），说明耕作方式对农艺性状有显著影响。不同耕作方式的产量高低为：DT>NT>RT，说明深耕有利于小麦增产。不同耕作方式下穗数多少为：DT>RT>NT，成穗率
施氮后小麦的平均产量为：N225>N300>N165，说明过量施用氮肥不利于小麦增产。施氮后穗数和分蘖数均为：N300>N225>N165，说明氮肥施用量与穗数、分蘖数的变化呈正比。氮肥对成穗率和群体无显著影响，说明成穗率和群体可能是由遗传决定的。
2.2 耕作方式和氮肥配施对光合速率的影响
4个生育时期中，光合速率先升高，后降低，灌浆中期达最大值（图1）。不同耕作方式对光合速率的影响有显著差异，在开花期、灌浆中期和灌浆后期均为NT>DT>RT，拔节期NT和RT无显著差异，但均比深耕显著减少。灌浆中期和灌浆后期对光合产物的积累和小麦产量有重要作用。灌浆中期免耕配施N300光合速率最高，旋耕配施N165光合速率最低。
在3种耕作方式的4个时期中，N165的光合速率，除DT配施N225外均显著低于N225和N300，N225和N300在不同耕作方式和不同时期中的变化规律不一致，说明低浓度范围内施用氮肥有加快光合速率的作用，过量施用氮肥不会必然增加光合速率。