氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运的影响

氮素平衡对干物质积累与分配的影响是农业生态系统研究的重要内容,在保障产量前提下减少氮肥施用量可减少环境污染与温室气体排放。以晚播冬小麦为研究对象,设置4个施氮量水平:0 kg/hm2(N0)、168.75 kg/hm2(N1)、225 kg/hm2(N2)、281.25 kg/hm2(N3),每个施氮量水平下设置2个追氮时期处理:拔节期(S1)、拔节期+开花期(S2),研究了氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运及氮肥利用率的影响。结果表明:拔节期追施氮肥(S1)条件下,在225 kg/hm2(N2)基础上增施25%氮肥(N3)对开花期氮素积累总量和营养器官氮素转运量无显著影响;拔节期+开花期追施氮肥(S2)条件下,随施氮量增加,开花期氮素积累总量和花后营养器官氮素转运量升高;S2较S1显著提高成熟期籽粒及营养器官氮素积累量、花后籽粒氮素积累量及其对籽粒氮素积累的贡献率。同一施氮量条件下,S2较S1提高了成熟期的干物质积累量、开花至成熟阶段干物质积累强度和花后籽粒干物质积累量。同一追氮时期条件下,籽粒产量N2与N3无显著差异,氮肥偏生产力随施氮量增加而降低;同一施氮量条件下,S2较S1提高了晚播冬小麦的籽粒产量和氮肥吸收利用率。拔节期+开花期追施氮肥,总施氮量225kg/hm2为有利于实现晚播冬小麦高产和高效的最优氮肥运筹模式。     

氮素营养水平对冬小麦碳氮运转的影响

在大田试验条件下,研究了不同施氮水平对2种穗型冬小麦品种花后干物质和氮素积累与运转的影响及其与产量和品质的关系,以探讨氮素营养水平对冬小麦碳氮运转的影响.结果显示,适宜的施氮量（180 kg·hm^-2）能够极显著增加2种穗型冬小麦品种叶片、茎鞘等营养器官花前贮藏物质及花前贮藏氮素的再运转量和运转率以及总再运转量和运转率,也能够极显著增加成熟期籽粒氮素含量和花前贮藏氮素总运转量对籽粒氮素含量的贡献率.各施氮处理对2种穗型小麦品种花后氮素积累量对籽粒氮素含量贡献率的影响效应不明显.结果表明,适宜的施氮量有利于小麦籽粒和蛋白质产量的提高.     

夏闲期耕作对旱地小麦土壤水分及植株氮素吸收、运转特性的影响

采用大田试验,研究了夏闲期耕作对旱地小麦播种前和各生育期0～300 cm土壤水分、植株氮素吸收和运转特性的影响.结果表明: 夏闲期耕作可提高播种前和各生育期0～300 cm土壤蓄水量,且枯水年效果较好.夏闲期耕作可显著提高各生育期植株氮素积累量、开花期叶片和茎秆+茎鞘氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量,显著提高茎秆+茎鞘氮素运转量及其对籽粒的贡献率、叶片氮素运转量、花前氮素运转量、花后氮素积累量,最终提高氮素吸收效率,以前茬小麦收获后45 d深翻效果较好.夏闲期耕作条件下,土壤水分与花前氮素运转量及籽粒氮素积累量显著相关,且枯水年关系更密切;播种至开花期土壤水分与花后氮素积累量在丰水年显著相关,而枯水年无显著相关关系.夏闲期耕作,尤其是雨后深翻有利于蓄水保墒及植株氮素吸收和转运.     

不同水分管理下优质稻花后植株碳氮流转与籽粒生长及品质的相关性

以桂华占、八桂香为材料,在干湿交替灌溉、亏缺灌溉、淹水灌溉3种水分条件下,研究优质稻花后植株碳氮流转与籽粒生长及品质的相关性。结果表明:不同水分管理下,桂华占和八桂香花后碳氮流转与籽粒的生长间存在密切相关。主要表现在:(1)茎鞘和叶片干物质转运对籽粒干物质积累的贡献率为16.86%～25.68%,花后茎叶干物质运转速度和运转率与籽粒起始灌浆势呈显著甚至极显著正相关;籽粒最大灌浆速率、活跃灌浆期、持续灌浆时间与叶片干物质运转速度和运转率呈极显著正相关,与茎鞘干物质运转速度和运转率呈极显著负相关;(2)茎鞘碳同化物转运对籽粒的产量和淀粉产量的贡献率则为干湿交替灌溉>亏缺灌溉>淹水灌溉;但叶片碳同化物转运对籽粒的产量和淀粉产量的贡献率则为淹水灌溉>亏缺灌溉>干湿交替灌溉;茎叶可溶性糖积累量的减少和籽粒直链淀粉含量和积累量增加是同步的,且茎叶可溶性糖积累量快速递减期(花后3～12d)与直链淀粉含量和积累量快速递增期(花后6～12d)同步;(3)茎鞘和叶片氮素转运对籽粒氮素积累的贡献率为44.05%～117.66%,叶片总氮转运对籽粒氮素积累的贡献率大于茎鞘,茎鞘和叶片氮同化物对籽粒氮素的贡献率以淹水灌溉处理的最大,亏缺灌溉处理的次之,干湿交替灌溉处理的最小。     

施氮水平对2种穗型冬小麦品种产量及氮素吸收利用的影响

在大田高产栽培条件下,以大穗型小麦品种‘兰考矮早八’和多穗型品种‘豫麦49-198’为材料,研究了4个施氮水平下2种穗型冬小麦品种的籽粒产量、氮素吸收和氮肥利用效率。结果显示:随着施氮水平的提高,2种穗型小麦植株地上部生物量(返青期、拔节期除外)、籽粒产量和籽粒蛋白质产量均呈先增加后降低的趋势并都显著高于对照(不施氮),且均以180 kg.hm-2施氮处理最高,而2品种小麦各生育期植株氮素积累量和成熟期籽粒蛋白质含量却逐渐增加,且大都显著高于对照;2品种小麦的氮肥利用率、土壤氮贡献率以及氮收获指数均表现出180 kg.hm-2>90 kg.hm-2>360 kg.hm-2的趋势,且不同氮肥处理间均存在极显著差异(P<0.01)。研究表明,2种穗型冬小麦品种在试验条件下施用纯氮180 kg.hm-2可获得较高籽粒产量、蛋白质产量和氮收获指数。     

旱地麦田休闲期覆盖保水与植株氮素运转及产量的关系

采用大田试验研究旱地小麦休闲期不同时间覆盖(前茬小麦收获后30和60 d)、不同覆盖方式(全覆盖、半覆盖和不覆盖)对植株氮素吸收、利用的影响.结果表明:覆盖后休闲期蓄水效率和播种期0~300 cm土层土壤蓄水量显著增加,各生育阶段氮素积累量、花前营养器官氮素运转量和运转率、花后氮素积累量及籽粒氮素积累量均增加,最终促使产量、氮素吸收效率、氮肥偏生产力和氮收获指数显著提高,且表现为全覆盖效果好于半覆盖.小麦收获后30 d覆盖,下茬小麦播种期0~300 cm土层土壤蓄水量、休闲期蓄水效率、各生育阶段的氮素积累量、成熟期叶片和整株氮素积累量、茎秆+茎鞘、叶片和营养器官花前氮素运转量、产量均高于麦收后60 d覆盖,其中播种期0~300 cm土层土壤蓄水量与休闲期蓄水效率差异显著.各土层土壤蓄水量与花前营养器官氮素运转量及花后氮素积累量均呈正相关,茎杆+茎鞘氮素运转量对籽粒产量的直接影响最大,直接通径系数为0.619.休闲期覆盖通过提高播种期土壤蓄水量增加植株对氮素的吸收与利用,提高了产量与品质,其中提早全覆盖效果最好.     

旱地小麦深施磷肥对土壤水分及植株氮素吸收、利用的影响

为探明磷肥在旱地小麦生产上的作用,寻求旱地小麦最佳施磷方式,在山西省闻喜县进行了低磷(75kg·hm~(-2))、中磷(112.5 kg·hm~(-2))、高磷(150 kg·hm~(-2))3个施磷量条件下20 cm、40 cm 2个深度施磷的田间试验,研究其对旱地麦田土壤水分及植株氮素吸收、利用的影响。结果表明:增加施磷量,越冬期-孕穗期0~100 cm土层土壤蓄水量提高,且深层施磷效果较好,尤其有利于返青期土壤蓄水量提高。增加施磷量,各生育时期植株含氮率提高,各生育时期植株氮素积累量显著提高,且深层施磷效果较好,尤其开花期含氮率。增加施磷量,花前各器官氮素运转量显著提高,深层施磷叶片氮素运转量对籽粒的贡献率提高,成熟期叶片氮素积累量及其所占比例显著降低。40 cm深度施磷150 kg·hm~(-2)花后氮素积累量最高。此外,越冬-孕穗期0~100 cm土层土壤蓄水量与花前氮素运转量关系密切,尤其与叶片氮素运转量关系密切,开花期土壤水分与花后氮素积累量关系系数最大。总之,增加施磷量,有利于提高花前1 m内土壤水分,有利于促进植株氮素积累、运转,且深层施磷效果显著,尤其可促进叶片氮素转移到籽粒,有利于开花期含氮率提高,有利于花后氮素积累。最终,40 cm深度施磷150 kg·hm~(-2)可显著提高旱地小麦氮肥吸收效率、氮肥生产效率、氮素收获指数。     

施氮量对小麦氮磷钾养分吸收利用和产量的影响

高产条件下研究了不同施氮量对小麦植株氮、磷、钾养分吸收利用及籽粒产量的影响.结果表明,适量施氮可促进小麦植株对氮素的吸收与积累,较高的施氮量不利于起身期之后的氮素积累,致使成熟期小麦氮素积累量未能显著提高;与不施氮肥相比,施氮显著提高植株磷素积累量;随施氮量增加,植株磷素积累量增加不显著;施氮量增加促进小麦生育前期对钾素的吸收积累,在生育后期降低植株钾素的流失.随施氮量增加,籽粒氮素含量呈先增后降的趋势,氮素向籽粒的分配比例趋于降低,植株氮素利用效率无显著变化,氮素收获指数下降;不同施氮处理之间籽粒磷素含量和钾素含量无显著差异,施氮量增加,营养器官钾素含量、钾素积累量和钾素向叶片的分配比例均呈增加趋势;同时,磷素和钾素利用效率降低;不同施氮处理间,植株磷素、钾素收获指数无显著差异.籽粒产量随施氮量增加呈先增加后降低的趋势,以施氮195 kg/hm2的处理籽粒产量最高.     

不同水分条件下氮素供应对小麦植株氮代谢及籽粒蛋白质积累的影响

土壤水分逆境是限制小麦籽粒品质形成的重要生态因子,明确土壤水分逆境下小麦籽粒品质形成的生理机制及调优技术途径,对于深化小麦品质生理生态研究和指导小麦调优栽培具有重要的理论意义和应用前景。在防雨池栽条件下,设置渍水、干旱和对照3个水分处理,每个水分处理下再设置120和240 kg.hm-2两个施氮水平,研究了花后渍水和干旱逆境下氮素对两个籽粒蛋白质含量不同的小麦品种植株氮代谢和籽粒蛋白质积累的影响。结果表明,与正常水分处理相比,花后干旱和渍水均降低旗叶硝酸还原酶活性、叶片总氮含量和游离氨基酸含量。干旱处理提高了茎鞘总氮与游离氨基酸含量以及籽粒蛋白质含量,而渍水处理则使其降低。水分逆境下增施氮肥提高旗叶硝酸还原酶活性、叶片与茎鞘总氮和游离氨基酸含量以及籽粒游离氨基酸和蛋白质含量。花后干旱和渍水均显著降低了小麦籽粒产量和蛋白质产量。增施氮肥提高适宜水分和水分亏缺条件下小麦籽粒产量,但不利于渍水下小麦产量的提高。这说明,花后渍水和干旱逆境下施用氮肥对小麦植株氮代谢和籽粒蛋白质积累有明显的调节效应。     

喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及籽粒蛋白质含量的影响

以百农矮抗58为试验材料,以地面灌溉为对照,采用大田试验的方法,研究了喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及蛋白质含量的影响.结果表明： 拔节期喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量与地面灌溉条件下相比没有显著差异;孕穗期至成熟期,喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量显著高于地面灌溉条件.喷灌条件下叶片、茎鞘、颖壳开花前贮藏氮素的运转量和对籽粒氮素的贡献率均大于地面灌溉条件;而开花后同化氮素对籽粒的贡献率较地面灌溉条件降低.喷灌条件下冬小麦籽粒的蛋白质含量和蛋白质产量较地面灌溉条件显著提高.表明喷灌可明显调节冬小麦氮素物质运转和籽粒蛋白质积累.     

施氮对半湿润农田生态系统不同冬小麦品种灌浆期物质转移的影响

在年均降水量632 mm的黄土高原南部半湿润红油土上,以NR9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229、西农2208、矮丰3号和商188为供试材料,进行大田试验,研究在不施氮和施氮(90 kg.hm-2)条件下不同品种冬小麦灌浆特性及物质转移效率。结果表明,冬小麦干物质生产及物质转移效率共同受品种和氮肥的影响。开花期老叶、茎鞘和成熟期茎鞘、籽粒干重间存在显著差异。施氮对开花期、成熟期地上部各部位干重均有明显的促进作用。各部位干物质转移量、转移效率和转移量对籽粒的贡献率既与品种有关,也与施氮有关;氮肥的影响又因品种不同而异。干物质转移量、转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率在8个供试品种中,最高的是NR9405,最低的是偃师9号,除NR9405和西农2208籽粒中50%以上干物质来自于开花前贮存光合产物的再转移外,其余6个品种籽粒中50%以上的干物质来自于开花后新合成的同化产物。干物质转移量对籽粒的贡献率以穗轴+颖壳部位最低,且多数处理为负值,以茎秆为最大,叶片居中。从总体看,干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对粒重的贡献率在不同品种之间的差异大于施氮处理间的差异,施氮后降低了干物质向籽粒中的转移。     

小麦灌水时期与灌水量对花后果聚糖积累与转运及水分利用效率的影响

于2004-2005年和2005-2006年冬小麦生长季,在山东泰安和兖州进行田间试验,研究不同灌水时期和灌水量处理对冬小麦开花后倒二节间果聚糖积累与转运和水分利用效率的影响.结果表明：全生育期不灌水促进了灌浆后期倒二节间贮藏果聚糖向籽粒的转运.在拔节期和开花期各灌水60 mm,可提高开花后旗叶的光合速率和同化物输入籽粒量及其对籽粒的贡献率,拔节期、开花期和灌浆期各灌水60 mm或拔节期和开花期各灌水90 mm,灌浆后期旗叶的光合速率显著降低,营养器官花前贮藏同化物转运量及其对籽粒的贡献率升高,花后同化物输入籽粒量及其对籽粒的贡献率降低,灌浆后期倒二节间的聚合度（DP）≥4、DP=3果聚糖滞留量增加,不利于果聚糖向籽粒的转运.两个生长季中,拔节期和开花期各灌水60mm处理的小麦籽粒产量较高,水分利用效率最高.拔节期、开花期和灌浆期各灌水60 mm或拔节期和开花期各灌水90 mm,小麦籽粒产量无显著变化,水分利用效率降低.     

不同施氮量下灌水量对小麦耗水特性和氮素分配的影响

研究了不同施氮量条件下灌水量对高产小麦耗水特性和氮素分配利用的影响。设置4个施氮水平:0kg·hm-2(N0)、120kg·hm-2(N1)、210kg·hm-2(N2)和300kg·hm-2(N3),在每个施氮水平下设置4个灌水量处理:不浇水(W0)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+开花水(W2)、底墒水+拔节水+开花水+灌浆水(W3),每次灌水量60mm。结果表明:(1)在N0水平下W0处理日耗水量以拔节至开花期最高,在N1水平下,拔节至开花期日耗水量与开花至成熟期的无显著差异。同一施氮水平下,小麦开花后总耗水量、耗水模系数和日耗水量随灌水量的增加而提高,但产量随灌水量的增加先升高后降低。(2)同一施氮水平下,成熟期W1处理20—140cm各土层土壤含水量低于W2和W3处理,140—200cm土层土壤含水量与W2处理无显著差异;W1处理0—40cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在籽粒中的分配比例高于W2和W3处理,100—140cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在营养器官中的分配量和分配比例低于W2和W3处理。表明灌溉底墒水和拔节水的W1处理,促进了小麦对20—140cm土层土壤水的吸收利用,减少了土壤硝态氮向100cm以下土层的淋溶,而且有利于营养器官中氮素向籽粒的再分配,水分和氮素利用效率较高。(3)在试验条件下,施纯氮210kg·hm-2、灌溉底墒水和拔节水的N2W1处理,籽粒产量最高,水分利用效率和氮素利用效率较高,可供生产中参考。     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

土壤深松和补灌对小麦干物质生产及水分利用率的影响

研究一次深松耕作后土壤水分对冬小麦籽粒产量和水分利用率的影响,为小麦节水高产栽培提供理论依据.于2008-2009和2009-2010两个小麦生长季,选用高产小麦品种济麦22,采取测墒补灌的方法,研究了深松+旋耕和旋耕2种耕作方式下土壤水分对小麦0-200 cm土层土壤含水量、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用率的影响.结果表明,(1)深松+旋耕40-180 cm土层土壤含水量低于旋耕处理;旗叶光合速率和水分利用率,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于旋耕处理.(2)W3(补灌至0-140 cm土层土壤相对含水量播种期为85％,越冬期80％,拔节和开花期75％)成熟期0-200cm土层土壤含水量与W1(播种期80％,越冬期80％,拔节和开花期75％)和W2处理(播种期80％,越冬期85％,拔节和开花期75％)无显著差异;W3和W'3(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)60-140 cm土层土壤含水量分别低于W4(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)和W'4(播种期90％,越冬期85％,拔节和开花期75％)处理;W3和W'3灌浆中后期旗叶光合速率较高,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于其他处理,获得高的籽粒产量和水分利用率.综合考虑籽粒产量、水分利用率和灌溉效益,在深松+旋耕条件下,两年度分别以W3和W'3为节水高产的最佳处理.     

小麦籽粒蛋白质组分的生态变异及与植株氮转化的关系研究

小麦籽粒蛋白质和蛋白质组分含量决定了小麦面团流变学特性和加工品质、籽粒蛋白质组分的形成与植株氮素吸收利用密切相关,且蛋白质组分的合成有一定的顺序性。对不同生态区的小麦籽粒蛋白质组分合成进行了研究。结果表明,蛋白质及组分含量存在明显的基因型差异,徐州点蛋白质和谷蛋白含量显著大于南京点;花期氮素积累量和花后氮素转运量徐州点显著大于南京点,而花后氮同化量南京点显著大于徐州点;清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量与籽粒蛋白质含量呈显著正相关,与花后植株氮素转运量呈显著正相关。不同生态点小麦花后发育速率模式基本一致,但南京点发育进程迟于徐州点;在籽粒形成期和灌浆后期,南京点的发育速率较快,降低了清蛋白和谷蛋白的合成,导致南京点籽粒蛋白质含量降低。