春性和半冬性小麦氮效率差异的群体特征比较

为了解小麦群体结构特征与氮利用效率的相关性,以江苏省推介使用的6个半冬性小麦品种和9个春性小麦品种为材料,研究两类型小麦间群体特征及氮利用效率的差异。结果表明,在施氮量相同时,半冬性小麦群体植株平均干物质积累量、叶面积指数在生育前期低于春性小麦,生育后期高于春性小麦,茎蘖数在全生育期均高于春性小麦,平均花后干物质积累量、总结实粒数、粒叶比均高于春性小麦。同一类型小麦中不同品种间群体干物质积累量、总结实粒数也存在显著差异;同一类型小麦各品种花后干物质积累量、茎蘖成穗率、总结实粒数、粒叶比与产量均呈显著或极显著线性正相关,叶面积指数下降速率与产量呈线性负相关。半冬性和春性小麦花后干物质积累量、总结实粒数与氮肥生产效率(NGPE)呈显著或极显著正相关;春性小麦的粒叶比与NGPE呈显著或极显著正相关,叶面积指数下降速率与NGPE呈显著或极显著负相关,茎蘖成穗率与氮肥吸收效率(NUEa)呈显著或极显著正相关;半冬性小麦粒叶比与氮肥农学效率(NAE)呈显著正相关。花后干物质积累量、总结实粒数是两种类型小麦群体NGPE的共性调控特征表现,粒叶比可作为春性小麦NGPE、半冬性小麦NAE差异的评价指标,茎蘖成穗率可作为春性小麦NUEa的调控指标。     

减量施氮对滴灌春小麦干物质和氮素积累转运特征的影响

为探明新疆滴灌春小麦氮高效利用特征,于2019年采用田间试验研究了减氮对强筋型小麦品种新春38号和中筋型品种新春49号的干物质和氮素积累、转运及氮素利用效率的影响。结果表明,新春38号和新春49号拔节期、开花期、成熟期的各器官及植株的干物质积累量和花前干物质转运效率及其对籽粒产量贡献率随减氮比例的增大呈现先增大后减小的趋势,均在CF_2(较正常施氮减10%)处理下达到最大值;氮素积累量和花前氮素转运量及花后氮素积累量均随减氮比例的增大呈逐渐减小的趋势,均在正常施氮(CK_1)处理下达到最大值;花前氮素转运效率和花前氮素对籽粒氮的贡献率呈增大趋势。新春38号和新春49号的氮肥利用效率均随减氮比例的增大呈先升高后降低的趋势,在CF_2处理下达到最大值,为37.53%和35.91%,比CK_1提高12.36%和10.21%。小麦籽粒产量随施氮量减少呈先增大后减小的趋势,在CF_2处理下最大,与不施氮(CK_2)相比,各施氮处理下小麦籽粒产量均显著增加,新春38号和新春49号分别提高24.04%～39.22%和32.05%～45.38%。综合考虑,推荐较正常施氮减氮10%(CF_2,270 kg·hm~(-2))为新疆滴灌春小麦栽培模式的适宜施氮量。     

基于卫星遥感的冬小麦拔节期长势监测

为给小麦调优栽培提供信息支持,利用卫星影像信息结合地面试验数据,通过分析小麦拔节期叶面积指数、生物量以及植株氮素含量三个群体质量指标与植被指数之间的关系,建立了基于归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)的小麦群体质量指标监测模型.结果表明,NDVI与叶面积指数和植株氮素含量呈现显著的正相关关系(R2分别为0.8483和0.8238),与地上部生物量间的相关性未达显著水平(R2=0.7746).RVI与叶面积指数和植株氮素含量呈线性正相关(R2=0.7651和R2=0.78),而与地上部生物量呈显著线性正相关(R2=0.8277).利用不同的试验数据对所建模型进行了检验,监测值与实测值较为吻合,根均方差(RMSE)分别为0.19、106.13 kg·ha-1和0.136%,显示模型具有较好的监测性和通用性.因此,在拔节期可以利用NDVI对叶面积指数和植株氮素含量进行监测,对地上部生物量的监测则以利用RVI数据较好.     

施氮对稻麦轮作区小麦地上器官干物质及氮素累积运转的影响

为给长江中下游稻麦轮作区小麦的高产栽培提供理论依据,以扬麦10号为材料,设置0、93.75、168.75和243.75 kg/ha四个氮肥处理水平(分别用N0、N1、N2和N3表示),研究了施氮对小麦地上器官干物质及氮素累积运转的影响.结果表明,增施氮肥提高了小麦群体叶面积指数,N3处理与N2处理差别不大,增施氮肥不影响叶面积指数的动态变化规律.干物质量随着施氮量的增加而增大,营养器官转运率以不施氮(N0)处理最大,对籽粒的贡献率以N2处理最大.增加施氮量提高了小麦各个生长时期氮素累积量,N3处理在收获时茎秆中有较高的氮素残留,降低了氮肥利用效率.增施氮肥提高了小麦产量,N2处理与N3处理之间差异不显著.氮肥生理效率以N1最高,氮肥利用效率和农学效率均以N2最高.     

不同氮肥水平下大豆叶片光谱反射率与叶绿素含量的相关性研究

用Unispec光谱分析仪和SPAD-502叶绿素仪测定不同生育时期不同氮肥水平大豆叶片光谱反射率及叶绿素含量,并分析了光谱植被指数与叶绿素含量的相关性。结果表明:不施氮肥处理光谱反射率高于施氮处理,随着施氮量的增加,大豆叶片光谱反射率下降,并初步断定结荚期是大豆氮素光谱营养诊断的敏感时期;随着氮肥水平的提高叶绿素含量增加;整个生育时期,除鼓粒期不施氮处理外其它处理的植被指数mND705与叶绿素含量均呈极显著正相关;在花期和结荚期,各处理的mSR705与叶绿素含量呈极显著正相关,PSSRc与叶绿素含量呈极显著负相关。     

基于新型植被指数的冬小麦覆盖度遥感估算

为提高冬小麦覆盖度估测精度,从增强近红外与红光差别的数学变换原理出发,构建了一种新型植被指数(NDVIn),再基于2013、2014年冬小麦冠层高光谱和模拟的资源三号卫星宽波段多光谱数据,分别构建基于常规植被指数(NDVI)与NDVIn的冬小麦覆盖度估算模型,然后利用留一交叉验证法对模型精度进行评价。结果表明,当n=6时,新生成的植被指数NDVI6对冬小麦农田覆盖度具有最好的估算性能,利用其基于小麦冠层高光谱及卫星多光谱数据建立的冬小麦覆盖度估算模型的决定系数r2分别为0.84、0.85,RMSE分别为0.092、0.091,模型精度均好于常规指数NDVI的估算结果。说明NDVI6用于估测冬小麦覆盖度具有可行性。     

利用叶片反射光谱预测大豆合交98-1667干物重模型

通过对不同波长光谱反射率的分析,确立大豆地上部干物重的敏感波段,计算出相应的植被指数,并建立植被指数与大豆地上部干物质量预测模型.结果表明:在可见光波段范围内,合交98-1667选取510 nm和680 nm 2个波段的光谱反射率与地上部干物重的相关性呈极显著;在近红外区域,选取800 nm、900 nm和1005 nm 3个波段,其中800 nm和900 nm的光谱反射率与合交98-1667地上部干物重的相关性均呈极显著,波长为1005 nm时呈显著相关.4种植被指数经过比较RVI相关性最好.通过RVI植被指数建立模型,Y= 4.0216×RVI2 (900,680)-99.106×RVI(900,680) + 625.36,能较为准确预测大豆地上部干物重.     

密度氮肥互作对稻茬小麦产量及氮效率的协同调控效应

为探讨江苏淮北地区稻茬半冬性小麦节氮增效的可行性,以半冬性小麦徐麦33为材料,研究了稻茬条件下不同密度、氮肥施用量和比例对小麦籽粒产量、氮肥利用效率和群体生长特征的影响,并分析了提高产量与与氮效率的协同性。结果表明,密度与氮肥施用存在一定的互作补偿作用。当密度由150×10~4株·hm~(-2)增至225×10~4株·hm~(-2)时,在不降低籽粒产量的基础上可减少15%～30%的施氮量,并显著提高氮肥农学效率(NAE)。在一定产量范围内,产量与NAE、氮素吸收效率(RE)呈显著或极显著的正相关,实现了产量及氮效率同步提升。产量及氮效率的提高与优良的群体结构密切相关,籽粒产量、NAE、RE与孕穗期叶面积指数(LAI)、花后21dLAI、花后干物质积累量、群体总结实粒数均呈显著正相关,与LAI下降速率呈显著负相关。本试验中,在密度225×10~4株·hm~(-2)、施氮量229.5kg·hm~(-2)、施氮比例为5∶1∶2∶2的组合下小麦籽粒产量、NAE最高。     

杂交中稻植株性状对氮素的响应及其与氮效率的关系

选用16个生育期基本一致的高产三系杂交中稻组合为材料,采用土培的方法,在施氮和不施氮条件下,研究水稻植株重要农艺性状对氮肥的反应的基因型差异、氮素吸收利用效率的基因型差异及它们之间的关系。结果表明,水稻氮素(肥)吸收利用率(RE)、氮肥农学利用率(AE)、氮肥偏生产力(PFP)、氮素籽粒生产效率(NUEg)和氮素干物质生产效率(NUEb)均存在显著的基因型差异,但氮素积累总量(TN)的基因型差异不显著。在两种施氮水平下,氮素籽粒生产效率与籽粒产量、成穗率、有效穗和经济系数均呈极显著的正相关,氮素干物质生产效率与籽粒产量、有效穗均呈显著或极显著正相关,氮素积累总量与成熟期生物量呈显著或极显著正相关。籽粒产量、成穗率、有效穗、经济系数和成熟期生物量可以作为氮效率筛选的重要参考指标。     

稻秸还田下播种密度与氮肥运筹对小麦产量及氮素利用效率的影响

为明确秸秆还田条件下稻茬小麦高产高效栽培的适宜播种密度和氮肥运筹方式,采用大田试验,以济麦22号为材料,研究了稻秸还田下不同播种密度(播量120kg·hm-2、180kg·hm-2)、施氮量(180、225和270kg N·hm-2)及氮肥基追比(基肥∶拔节肥∶孕穗肥为6∶3∶1、5∶3∶2和4∶3∶3)对小麦产量和氮素利用效率的影响。结果表明,在施氮量180kg·hm-2(低氮)和225kg·hm-2(适氮)下,提高播种密度显著提高了小麦叶面积指数、开花期旗叶光合速率、花后干物质积累量和籽粒产量;而在施氮量270kg·hm-2(高氮)下,提高播种密度显著降低了小麦生育后期叶面积指数、开花期旗叶光合速率、花后干物质积累量和籽粒产量。提高播种密度、降低施氮量均降低了土壤中无机氮的盈余量,氮肥吸收效率和氮肥农学效率显著提高。产量、氮肥吸收效率及氮肥农学效率均在氮肥基追比为基肥∶拔节肥∶孕穗肥=6∶3∶1时最大。因此,稻秸还田条件下提高小麦播种密度、适当降低施氮量并提高基肥比例,可以实现小麦产量和氮素利用效率的同步提高。     

灌水模式对春小麦光合性能和干物质生产的影响

为探寻宁夏引黄灌区春小麦节水栽培的适宜灌水模式,比较分析了6个不同灌水处理(W1:二棱水+开花水;W2:二棱水;W3:拔节水;W4:二棱水+孕穗水;W5:二棱水+拔节水+孕穗水+开花水+灌浆水;W6:二棱水+拔节水+孕穗水+开花水)下春小麦光合性能、物质积累与转运、产量性状及水分利用的差异。结果表明,灌二棱水、孕穗水或开花水的W1、W4、W5、W6处理明显增加春小麦花后旗叶光合速率、蒸腾速率和气孔导度,灌二棱水和生育后期少灌水的W1、W2、W4处理明显增加花后旗叶胞间CO2浓度。灌水次数减少会显著增加旗叶SPAD值,并降低叶面积系数,其中以缺少二棱水的W3处理最为明显。灌有二棱水和孕穗水的W4处理明显降低抽穗至开花旗叶SPAD值,增加开花至灌浆旗叶SPAD值和抽穗至开花叶面积系数,灌开花水明显增加开花至灌浆旗叶面积。灌二棱水、拔节水、孕穗水、开花水明显促进了干物质积累,灌水次数增加明显增加了叶干物质积累量,并降低茎鞘干物质比例;缺少二棱水的W3处理最不利于叶、穗干物质积累,但提高了开花至成熟叶干物质比例;灌浆水对各器官干物质积累影响不明显。二棱期至开花期缺少灌水的W1、W3、W2处理促进了开花前贮藏同化物在花后向籽粒的转运。籽粒产量随灌水次数的增加而增加;缺少二棱水明显降低穗粒数、收获指数,但增加千粒重;增加灌水次数降低了灌水利用效率,且以灌二棱水影响最为明显。综上所述,缺少二棱水对春小麦产量影响最明显,孕穗水、开花水影响次之,灌浆水影响不明显。     

水氮限量供给下两个高产小麦品种物质积累与水分利用特征

为给小麦节水高产高效栽培提供科学依据,以主栽小麦品种济麦22和石麦15为材料,在大田条件下,设置2个灌水水平[春灌一水(W1)和春灌二水(W2)],在每个灌水水平下设置2个施氮量处理[192kg.hm-2(N1)和270kg.hm-2(N2)],探讨了有限水氮供给条件下两品种的干物质生产与水分利用特征。结果表明:(1)在W1水平下,济麦22的N1与N2处理籽粒产量和水分利用效率无显著差异,石麦15的N1处理籽粒产量和水分利用效率显著高于N2处理;在W2水平下,两品种籽粒产量和水分利用效率均以N1处理较高;在相同施氮水平下,两品种籽粒产量和水分利用效率均以W2处理较高;在不同水氮处理下,济麦22籽粒产量和水分利用效率高于石麦15。(2)在相同灌溉水平下,两品种花后物质积累量和分配比例均以N1处理高于N2处理;在相同施氮水平下,两品种花后物质积累量和分配比例均以W2处理高于W1处理;2个品种比较,石麦15花后物质积累量和分配比例高于济麦22,而济麦22花前物质积累量及其对产量的贡献率高于石麦15。(3)在不同水氮处理下,济麦22总耗水量、土壤贮水消耗量及花后耗水比例均大于石麦15。综合上述结果认为,两小麦品种在W2N1水氮组合下可实现高产与水分高效利用的协调统一。     

滴灌春小麦群体质量与产量的关系

为探讨滴灌春小麦的高产机理,以新春6号为材料,分析了不同水肥条件下滴灌春小麦群体质量及其与产量的关系。结果表明,滴灌春小麦的茎蘖成穗率、粒叶比及花后干物质对产量的贡献率与产量均呈极显著正相关,孕穗期LAI与产量呈二次抛物线的关系;在拔节期滴灌春小麦的群体茎蘖数量为775.2×104·hm-2、茎蘖成穗率为88.7%、孕穗期和籽粒形成期的LAI分别为7.83和6.22、粒数叶比和粒重叶比分别为4 314.4粒·m-2和224.3g·m-2、花后干物质积累量为7 001.95kg·hm-2、花后干物质贡献率为79.14%时,产量最高(10 967.4kg·hm-2)。说明通过提高茎蘖成穗率,保持适宜孕穗期群体叶面积和提高粒叶比,促进花后物质生产和贮存物运转,协调源库关系,可以实现滴灌春小麦高产。     

不同土壤肥力麦田小麦干物质生产和产量的差异

为明确不同土壤肥力下小麦干物质生产和产量的差异,于2019-2020年小麦生长季,选择了产量潜力分别为10 500 kg·hm^-2和9 000 kg·hm^-2的超高产土壤肥力和高产土壤肥力两种麦田,以济麦22为材料,比较分析了不同土壤肥力麦田小麦的群体动态、干物质生产、籽粒灌浆特性、穗部特征和产量构成的差异。结果表明,与高产土壤肥力相比,超高产土壤肥力增加了小麦拔节至成熟期的干物质积累量及成熟期干物质在籽粒中的分配量,促进了小麦开花前营养器官储存同化物在开花后向籽粒的转运量和开花后的光合物质同化量,提高了收获指数;超高产土壤肥力使籽粒在灌浆中后期维持较高的灌浆速率,延长了活跃灌浆期,提高了粒重。超高产土壤肥力通过增加单位面积的穗数和千粒重,实现小麦高产。     

控释氮肥拔节期施用对冬小麦产量及干物质、氮素积累与分配的影响

为比较控释尿素和普通尿素作为冬小麦拔节肥的施用效果,2015-2016年通过在安徽省太和县及宿州市两地布置冬小麦拔节肥控释尿素机施、普通尿素机施和普通尿素撒施田间大区试验,研究拔节期追施控释尿素和普通尿素对冬小麦产量、氮素含量、SPAD值、贮存物质再分配及经济效益的影响。结果表明,在降水条件较好的太和试验点,控释尿素处理的小麦产量比普通尿素撒施和机施分别显著增加7.2%和12.5%,氮素吸收量分别显著增加16.5%和22.6%,经济效益分别显著增加8.3%和11.5%。拔节期控释尿素施用30d后小麦旗叶SPAD值和氮素含量高于普通尿素处理。控释尿素处理的花后干物质和氮素积累量均显著高于普通尿素处理。在降水条件相对较差的宿州试验点,拔节期施用控释尿素的效果不明显。在降水量丰沛或者灌溉条件好的情况下,拔节期施用控释尿素较普通尿素能显著促进小麦花后干物质和氮素积累,提高产量和经济效益,施用效果较佳。     

施氮量对高产小麦光合特性、干物质积累分配与产量的影响

为明确山东省高产麦区高产节肥高效的施氮量,以高产小麦品种济麦22和烟农1212为材料,在大田试验测墒补灌条件下,设置0(N0)、180(N1)、210(N2)、240 kg·hm~(-2)(N3)四个施氮量水平,研究施氮量对小麦旗叶光合特性、干物质积累分配和籽粒产量的影响。结果表明,适量施氮可显著提高灌浆中后期旗叶的叶绿素相对含量、净光合速率、蒸腾效率和气孔导度,增加拔节期至成熟期小麦的干物质积累量,提高干物质在籽粒中的分配量及其对籽粒产量的贡献率;与不施氮肥处理相比,施氮180～240 kg·hm~(-2)时,济麦22增产10.1%～28.2%,烟农1212增产27.1%～42.8%。在同一施氮处理下,开花期至成熟期,烟农1212的干物质积累量比济麦22高12.77%～19.92%;花后14～28 d,烟农1212的旗叶净光合速率比济麦22高8.61%～24.11%;灌浆期间,烟农1212花前营养器官贮藏干物质向籽粒的转运量比济麦22高6.10%～11.68%,花后光合同化物积累量比济麦22高12.63%～22.00%,籽粒产量增加12.73%～19.46%。说明适量施氮有利于灌浆中后期小麦旗叶保持较高的光合性能,促进花后光合同化物的积累和向籽粒的分配,发挥品种的高产潜力。当施氮量为210 kg·hm~(-2)时,济麦22和烟农1212的籽粒产量、氮肥农学效率和氮肥偏生产力均最高,是该试验条件下的最优施氮量。     

放线菌剂使用方法对晚播冬小麦生长及光合性状的影响

为探究放线菌剂使用方法对晚播冬小麦生长及光合性状的影响，以长6990为供试小麦品种、娄彻氏链霉菌（D74）为供试菌剂，在大田设置T1（种子包衣+拔节期、灌浆期喷施D74菌剂）、T2（种子包衣+拔节期喷施D74菌剂，灌浆期喷施清水）、T3（种子包衣+拔节期、灌浆期喷施清水）、T4（种子不包衣+拔节期、灌浆期喷施D74菌剂）和CK（种子不包衣+拔节期、灌浆期喷施清水）5个处理（包衣中含有菌剂D74），比较分析了不同处理间小麦产量及其构成要素、表型性状、光合特性及干物质积累的差异。结果表明，放线菌剂处理下晚播小麦的产量较CK均不同程度提高，增产幅度为7.35%~25.00%，且不同处理的产量表现为T4>T1>T2>T3>CK，其中T1、T4处理与CK差异显著(P＜0.05)；不同处理间株高无显著差异(P>0.05)， T1和T4处理的穗长、穗粒数和千粒重显著高于CK，T2处理穗粒数和千粒重也较高。在光合性状中，放线菌剂处理主要影响晚播小麦灌浆后期的光合效率。花后28~35 d，T1、T4处理的旗叶净光合速率，T1~T4处理的旗叶叶绿素相对含量（SPAD）和氮含量，T1、T2和T4处理的叶面积指数均显著高于CK。放线菌剂使用后晚播小麦的花前干物质转运量及其对籽粒产量贡献率有所降低，但不同处理间差异不显著。T1、T2和T4处理的花后干物质的积累量较CK增加了37.93%、29.42%和50.92%；花后干物质积累对籽粒产量贡献率也有所提高，但不同处理间差异不显著。综合来看，放线菌剂能够有效增加晚播小麦的光合持续能力，延缓叶片衰老，促进花后干物质积累、穗部发育和籽粒灌浆，增加穗粒数和千粒重，进而提高产量，其中放线菌剂种子包衣效果不明显，叶面喷施放线菌剂效果较突出，拔节期和灌浆期叶面喷施放线菌剂的效果最佳。     

基于临界氮浓度稀释曲线的小麦氮肥需求量估测研究

为探究基于临界氮浓度稀释曲线估测小麦氮素需求量的可行性,基于不同生态区开展的不同品种及氮肥水平的小麦试验,结合小麦临界氮浓度曲线(N_c=4.16W~(-0.41)),构建了拔节期、孕穗期、抽穗期和开花期四个关键生育时期下,小麦氮营养指数(NNI)、氮素需求量(NR)及相对产量(RY)三者间的关系模型,并进行了验证。结果表明,在江苏地区,当总施氮量在120～180kg·hm~(-2)时,小麦的氮素需求量最接近于0,氮营养指数最接近于1,为最优的氮素施用量。氮营养指数与氮素需求量(NNI-NR)在小麦生长的各关键阶段存在极强的线性关系(R~2=0.93～0.97);相对产量与氮营养指数(RY-NNI)在各生育时期呈现线性加平台关系,在开花期表现最好,R~2=0.86;相对产量与氮素需求量(RY-NR)的拟合关系在抽穗期表现最好,R~2值为0.72。NNI-NR验证结果与建模结果一致,即在各时期均表现良好,其中拔节期相关关系最强;但RY-NNI和RY-NR验证结果显示两模型分别在开花期和抽穗期预测效果表现最佳。综上,所构建的NNI-NR、RY-NNI和RY-NR三种模型均具有良好的拟合优度和稳定性,运用基于临界氮浓度曲线的小麦氮营养指数和确立的相对产量水平,可以较好地估测当季的小麦氮素需求量,并进行小麦田间氮素精确管理。     

减少灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响

为探究灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响，选用强筋小麦品种中麦998和中麦1062，在防雨棚池栽条件下，春季于拔节期和开花期灌水，每时期设600（W₆₀₀）、300（W₃₀₀）和0 m·hm^-2（W₀）3个灌水量处理，研究了减少灌水量对强筋小麦花后干物质含量、氮素积累和转运、籽粒产量、籽粒蛋白质含量和产量的影响。结果表明，随春季灌水量的减少，强筋小麦植株干物质积累量、氮素积累量、粒重比、叶重比、籽粒产量和蛋白质产量均表现为下降趋势，而蛋白质含量和水分利用效率呈上升趋势。两品种叶片氮素转运量和氮素转运效率以W₃₀₀处理下最高，且叶片氮素转运效率在W₃₀₀和W₆₀₀处理之间均无显著差异。中麦1062在W₀和W₃₀₀处理下水分利用效率无显著差异，中麦998在W₃₀₀和W₆₀₀处理下蛋白质含量无显著差异。综上可见，W₃₀₀处理既能有效提高强筋小麦花后干物质转运量，维持较高的产量和水分利用效率，同时又能提高氮素转运量和籽粒蛋白质含量，达到节水高产的目的。