春季追氮对冬小麦产量构成及光合资源利用的调控机制

摘要：

【目的】明确春季因苗水肥精准管理措施，揭示优化产量构成的光能高效利用机制，助力冬小麦单产提升。【方法】于2021—2023年在山西晋中太谷小麦基地，以90 kg·hm^-2（N90）、120 kg·hm^-2（N120）2个春季追氮量为主区、以返青后10、20、30、40 d 4个追氮时间为副区开展大田试验，通过定期调查群体分蘖动态、测定冠层光合有效辐射（PAR）截获率、并利用Richards模型拟合籽粒灌浆过程，系统分析不同追氮处理对冬小麦群体结构、冠层光分布及籽粒灌浆特性的影响。采用相关分析明确了群体光合性能、分蘖动态与产量构成因素间的内在联系。【结果】返青后30 d追氮120 kg·hm^-2较其他处理降低分蘖高峰，推迟分蘖高峰出现时间，降低分蘖消亡速率28%—43%，减少返青后50—70 d的无效分蘖15%—30%，显著提升分蘖成穗率10%—23%；显著提高开花期和灌浆中期冠层PAR截获率和消光系数，显著降低开花-灌浆阶段冠层下层PAR截获率降幅；显著提高理论最高千粒重、灌浆起始势、平均和最大灌浆速率、达到最大灌浆速率的时间、灌浆渐增期持续时间和灌浆快增期、缓增期阶段灌浆速率，显著提高穗长3%—10%、单穗重8%—14%、结实率2%—12%；显著提高穗数4%—10%、穗粒数3%—10%、千粒重5%—10%，增产达7%—20%。孕穗-开花群体光合势与返青后45—70 d群体分蘖数呈显著正相关关系，返青后45—70 d群体分蘖数与成熟期穗数呈显著正相关关系；灌浆中期冠层下层辐射截获率与返青后50—55 d群体分蘖数呈显著正相关关系，返青后50—55 d群体分蘖数与穗粒数呈显著正相关关系；开花和灌浆中期冠层PAR截获率与返青后50—55 d群体分蘖数呈正相关关系，孕穗-开花群体光合势与返青后50—55 d群体分蘖数呈显著正相关关系，返青后50—55 d群体分蘖数与千粒重呈显著正相关关系。【结论】返青后30 d追氮120 kg·hm^-2可通过抑制并推迟分蘖高峰、优化花后冠层光分布和强化籽粒灌浆进程，协同提升冬小麦的有效穗数、穗粒数与粒重，实现籽粒产量的显著提高；且相关分析进一步证实，花前群体光合势与花后冠层光合性能通过影响分蘖成穗与籽粒建成，共同决定了最终产量。本研究可为黄土高原灌溉区冬小麦通过水肥管理以提升群体光能利用效率、达到高产高效栽培提供关键氮肥管理策略。