不同施氮时期对冬小麦子粒蛋白质组分及其动态变化的影响

2002～2003年在新疆乌鲁木齐和昌吉两个试验点,进行新疆不同栽培条件下氮肥施用时期对冬小麦子粒产量和蛋白质组分变化的研究。试验结果表明,在氮肥施用量一定的情况下,拔节期施氮处理小麦产量显著高于返青期和孕穗期施氮的处理,说明拔节期施氮有利于实现小麦高产。在新疆冬小麦栽培条件下,随施氮时期后移,子粒清蛋白和球蛋白含量有所减少,而醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量增加;孕穗期施氮可以明显提高子粒麦谷蛋白的含量,有利于小麦加工品质的改善。不同施氮时期对小麦产量和品质的影响不同,施氮时期后移能提高小麦子粒的麦谷/醇溶比值;但不同品种在不同地区种植,其施氮时期后移的效应存在一定的差异。     

施氮量对不同品质类型小麦子粒蛋白质组分含量及加工品质的影响

选用强筋小麦济麦20、中筋小麦泰山23和弱筋小麦宁麦9号,利用反相高效液湘色谱（RP-HPLC）方法测定了施氮量对不同品质类型小麦子粒蛋白质组分含量和高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）、低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量的影响,并分析其与子粒加工品质的关系。结果表明,随施氮量增加,强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23的子粒蛋白质含量及各组分含量均呈先增加后降低的趋势,施氮量为N 240 kg/hm2时,蛋白质各组分含量较高,加工品质较好; 过量施氮抑制了HMW-GS合成,这是过量施氮导致强筋和中筋小麦子粒蛋白质品质变劣的原因之一。随施氮量增加,弱筋小麦宁麦9号子粒的蛋白质各组分含量显著增加,加工品质变劣。增施氮肥,3个品种的谷蛋白和醇溶蛋白含量的增加幅度显著高于清蛋白+球蛋白含量,这是施氮改善强筋和中筋小麦子粒加工品质的主要原因。济麦20和泰山23两品种的总蛋白质含量及醇溶蛋白含量无显著差异,但强筋小麦济麦20的谷蛋白含量、贮藏蛋白、HMW-GS、LMW-GS、谷蛋白大聚合体（GMP）含量及谷蛋白与醇溶蛋白含量的比值（Glu/Gli）和HMW-GS与LMW-GS含量的比值（HMW/LMW）高于中筋小麦泰山23,这是强筋小麦济麦20加工品质形成及其面团形成时间和稳定时间显著高于泰山23的重要原因。     

氮肥用量对高淀粉玉米和普通玉米吸氮特性及产量和品质的影响

采用田间试验研究氮肥用量对高淀粉玉米(郑单21)和普通玉米(四密25)吸氮特性及子粒品质产量的影响。结果显示,与普通玉米相比,高淀粉玉米氮素最大吸收速率较大,出现日期早,成熟期吸氮总量高,但其子粒产量却较低。高淀粉玉米子粒中的氮素更多依赖于后期的根系吸收,而较少来源于前期营养体的氮素转移;其淀粉总量、支链淀粉含量较高,而直/支比值较低。在蛋白质及其组分含量上,郑单21含有较高的粗蛋白总量及清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量,但醇溶蛋白含量较低;在脂肪酸及其组成上,虽然郑单21的脂肪酸总量较低,但不饱和脂肪酸比例较高。在各品质组分上,支链淀粉、醇溶蛋白、软脂酸、油酸和亚油酸含量对氮肥的反应与淀粉含量、粗蛋白含量和脂肪酸总量的变化趋势基本一致,均随施氮量的增加而增加,但过量施氮则其含量下降。施氮对直链淀粉含量、清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量、硬脂酸、花生酸和亚麻酸无明显影响。     

施氮量对小麦氮代谢相关酶活性和子粒蛋白质品质的影响

在2003～2004年和2004～2005年小麦生长季,以强筋小麦济麦20为材料,分别设置N 0、96、168、240、276 kg/hm2 5个施氮量处理和0、96、168、240 kg/hm2 4个施氮量处理,研究不同施氮量对小麦氮代谢相关酶活性和子粒蛋白质品质的影响。两年度的试验结果均表明,在一定施氮量范围内,随施氮量增加,公顷穗数、穗粒数、蛋白质含量、子粒产量和蛋白质产量均显著升高;继续增加施氮量子粒产量显著降低,公顷穗数、穗粒数、蛋白质产量降低或无显著差异。其中2004～2005年生长季,在0～168 kg/hm2施氮量范围内,随施氮量增加,旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）活性、开花21d后的旗叶內肽酶（EP）活性、旗叶游离氨基酸含量、子粒醇溶蛋白含量、高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量、HMW-GS / LMW-GS比值、子粒蛋白质含量、公顷穗数和穗粒数、子粒产量均显著升高,面团形成时间和稳定时间延长;继续增加施氮量至240 kg/hm2,GS活性无显著变化,但开花21 d后的EP活性、-醇溶蛋白、-醇溶蛋白、HMW-GS、LMW-GS和子粒蛋白质含量仍显著提高,面团稳定时间继续延长,子粒产量显著降低。说明施氮过多对小麦氮素同化和产量无益;提高开花后旗叶GS活性和灌浆后期旗叶EP活性,有利于HMW-GS和LMW-GS的积累及HMW-GS/ LMW-GS比值的提高。适量施氮不仅提高了子粒灌浆所需氮源的供给能力,而且显著增加公顷穗数和穗粒数,扩大了单位面积库容,增加了单位面积上的氮素和光合产物在子粒中的贮存,这是适量施氮实现子粒品质和产量同步提高的生理原因。本试验条件下高产优质高效的施氮量为168～240 kg/hm2。     

耕作方式和氮肥水平对旱地冬小麦籽粒品质的影响

为研究不同耕作方式和氮肥水平对旱地冬小麦籽粒品质的影响,选择常规耕作(CT)、秸秆还田(CTI)、全膜覆土穴播(PM)、免耕秸秆覆盖(NTS)4种耕作方式和75(N1)、150(N2)、225(N3)、300 kg·hm~(-2)(N4)4个氮肥水平,在典型的西北旱作雨养农业区甘肃省农业科学院小麦研究所清水试验站设计大田试验。结果表明,耕作方式和氮肥水平对小麦蛋白质及其组分含量、湿面筋、面团稳定时间、籽粒产量均有显著或极显著影响。与CT相比,PM显著提高了谷蛋白含量和谷醇比,延长了面团稳定时间,有利于加工品质的改善;而NTS的蛋白质总量、湿面筋、球蛋白、麦谷蛋白、谷醇比均显著低于CT。施氮显著提高了籽粒蛋白质、湿面筋、蛋白质各组分含量,增加了面团延伸性和吸水率。与N1相比,N4冬小麦的醇溶蛋白、麦谷蛋白、球蛋白、清蛋白分别增加了56.38%、27.60%、20.87%、17.03%;在4种蛋白组分中,施氮更有利于醇溶蛋白的累积,因此过量的氮肥应用显著降低了谷醇比、缩短了面团稳定时间和最大拉伸比值。同一氮肥水平下,不同耕作方式处理的小麦籽粒平均产量依次为PMCTICTNTS,PM下的平均产量为6 259.63 kg·hm~(-2),比CTI、CT、NTS分别高6.24%、10.54%和20.95%。同一耕作方式下,不同氮肥水平处理的小麦籽粒平均产量依次为N2N3N4N1,其中N2下小麦籽粒平均产量达到6 184.64 kg·hm~(-2),比N3、N4、N1分别高5.78%、7.31%、19.06%。综上可知,在甘肃半干旱雨养农业区实施全膜覆土穴播栽培模式,并增施150 kg·hm~(-2)氮肥,既能大幅度增加小麦籽粒产量,也有利于加工品质的改善,是该地区小麦生产实现高产和优产的最佳耕作和供氮模式。本研究结果为甘肃旱作雨养农业区冬小麦的高产、优质栽培提供了理论参考。     

氮、磷和钾营养对优质玉米子粒产量和营养品质的影响

施用氮、磷和钾营养对优质玉米子粒产量和营养品质有明显的影响。氮磷钾营养平衡施用(NPK)较不施氮(PK)、不施磷(NK)和不施钾(NP)显著增加优质玉米产量,使高油玉米(农大115)分别增产15.9%、6.9%和12.1%,使高淀粉玉米(白玉109)依次增产20.3%、8.6%和12.7%。施氮能增加高油和高淀粉玉米子粒蛋白质、醇溶蛋白和清蛋白含量;施磷或施钾能增加高油玉米子粒蛋白质、醇溶蛋白和清蛋白含量以及氨基酸和必需氨基酸含量,而对高淀粉玉米子粒蛋白质及其组分含量基本无或较小影响。施氮使高油玉米子粒氨基酸和必需氨基酸含量提高0.83和0.41个百分点,使高淀粉玉米提高1.18和0.36个百分点;施氮、施磷和施钾增加高油和高淀粉玉米淀粉总量和支链淀粉含量,降低直链淀粉含量。施氮能增加高油和高淀粉玉米子粒油分、亚油酸和油酸含量,使高油玉米分别增加0.83、0.41和0.30个百分点,使高淀粉玉米分别增加0.34、0.18和0.13个百分点,而施磷或施钾对两品种子粒油分、亚油酸和油酸含量的影响不明显。     

氮肥运筹比例对稻田套播强筋小麦子粒品质和产量的影响

为探索稻田套播强筋小麦实现优质高产的适宜氮肥运筹比例,选用强筋小麦品种烟农19,于2004至2006年在江苏淮北的铜山和赣榆两地研究了5种氮肥运筹比例(基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥分别为6∶1∶3∶0、5∶1∶4∶0、5∶1∶2∶2、3∶3∶2∶2和3∶3∶1∶3)对稻茬强筋小麦子粒产量和营养品质与加工品质的影响。结果表明,随拔节肥和孕穗肥施氮比例上升:1)子粒蛋白质和湿面筋含量上升,但对清蛋白与球蛋白含量影响较小,对醇溶蛋白、谷蛋白含量影响较大;2)子粒淀粉含量下降,面粉峰值粘度、低谷粘度、稀解值和最终粘度呈先下降后又上升的趋势;3)面团形成时间和稳定时间增加;4)子粒产量逐渐升高,但后期施肥比例过高,产量有所下降。因此,稻田套播强筋小麦优质高产栽培氮肥运筹宜采用基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为3∶3∶2∶2的比例。     

弱光生态环境下烯效唑干拌种对小麦蛋白质组分及加工品质的影响

在弱光生态环境条件下,研究了烯效唑(S-3307)干拌种对不同密度冬小麦蛋白质组分及加工品质的影响,分析了蛋白质各组分含量与加工品质的关系。发现烯效唑能够提高籽粒蛋白质含量,改变籽粒中的蛋白质组分所占比例,但对各组分含量提高的幅度存在差异:清蛋白、球蛋白及其二者之和的含量均以20 mg/kg拌种处理的效果最好,醇溶蛋白和麦谷蛋白及其二者之和含量随浓度升高影响更明显。烯效唑提高了小麦面粉的湿面筋含量、沉降值,延长面团形成时间和稳定时间,提高吸水率。面团吸水率、形成时间和稳定时间与麦谷蛋白含量均呈显著或极显著正相关。     

施氮量对不同品质类型小麦产量和加工品质的影响

为了明确施氮量与不同品质类型小麦的产量和品质的关系,选用强筋小麦济麦20、 皖麦38和中筋小麦京冬8、 中麦8共2种品质类型4个小麦品种,研究了施氮量对其产量性状和加工品质的影响。结果表明,在施氮量N 0-360 kg/hm2的范围内,增加氮肥用量可以有效缓解叶绿素降解,抑制旗叶全氮含量降低,缓解叶片衰老,延长旗叶功能期; 强筋小麦品种比中筋小麦品种旗叶叶绿素含量和氮素含量下降缓慢。子粒产量和蛋白质产量随施氮量的增加逐渐提高,施氮N 270 kg/hm2时达到最大值,增加到360 kg/hm2时子粒产量和蛋白质产量均开始下降。强筋小麦蛋白质产量和子粒产量高,中筋小麦穗数、 穗粒数多,千粒重高。施氮有利于子粒出粉率、 硬度、 蛋白质含量和沉降值的提高。施氮N 180 kg/hm2时可以显著延长面团形成时间和稳定时间,降低吸水率,面包总体评分最高。强筋小麦硬度大,蛋白质含量、 出粉率和沉降值高,面团形成时间和稳定时间长,面包体积大、 评分高。     

施磷对小麦旗叶氮代谢关键酶活性和子粒蛋白质含量的影响

在田间试验条件下,以强筋品种济麦20和弱筋品种山农1391为材料,研究了不同施磷水平对2类型品种小麦旗叶氮代谢关键酶活性和子粒蛋白质积累的效应。结果表明,在P2O5 0～135 kg /hm2范围内,施磷明显提高济麦20灌浆前期旗叶硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性;但却降低山农1391旗叶NR、GS活性。强筋品种济麦20在灌浆中、后期旗叶内肽酶（EP）、羧肽酶（CP）活性和蛋白质含量因施磷而提高;而弱筋品种山农1391的EP、CP活性和子粒蛋白质含量则降低。施磷使济麦20子粒清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量提高,球蛋白含量有所降低;但弱筋品种山农1391子粒球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量因施磷而降低,清蛋白含量未见显著变化。说明小麦施磷应考虑不同品质类型品种氮代谢及子粒蛋白质含量对施磷的反应。     

水氮耦合对强筋冬小麦子粒蛋白质和淀粉品质的影响

在高肥力条件下,研究水氮耦合对小麦子粒产量、蛋白质含量及组成、蛋白质质量、淀粉含量及组成和淀粉品质的影响。结果表明,无论施氮与否,灌水均显著提高小麦子粒产量,同时显著降低子粒粗蛋白、单体蛋白及湿面筋含量;但不同灌水量间(W1、W2、W3)差异不显著。在低灌水频次(W0、W1)条件下,施氮具有明显的增产效应;而高灌水频次(W2、W3),施氮的增产效应不显著。随着灌水次数增加,谷蛋白总量保持稳定,而谷蛋白组分产生了显著的变化,其中可溶性谷蛋白含量呈上升趋势,不溶性谷蛋白含量和谷蛋白聚合指数呈下降趋势,粉质仪参数(形成时间和稳定时间)也呈下降趋势。小麦子粒蛋白质含量及组分和子粒品质均因施氮(N.168.kg/hm2)而有不同程度的提高,其中非面筋蛋白(清蛋白和球蛋白)的增加幅度高于面筋蛋白(醇溶蛋白和谷蛋白),可溶性谷蛋白增加幅度高于不溶性谷蛋白,即降低了谷蛋白聚合指数。水氮对子粒的淀粉含量及其组成的影响存在明显的交互效应。在不施氮肥条件下,随灌水次数增加,支链淀粉和总淀粉含量呈上升趋势;施氮条件下,各灌水处理(W1、W2、W3)的总淀粉和支链淀粉含量均显著高于不灌水处理(W0),但各灌水处理间差异不显著。随灌水次数增加,直链淀粉含量和直/支比均呈下降趋势,黏度仪指标(峰值黏度、稀值、最终黏度和反弹值)均呈上升趋势。施氮在低灌水频次(W0、W1)条件下促进支链淀粉的合成,同时降低直链淀粉含量和直/支比;高灌水频次(W2、W3)条件下则相反。     

不同追施氮肥处理对冬小麦产量和品质的影响

以不同品质类型的2个小麦品种为试验材料,采用2因素随机区组设计,研究了不同品种和氮肥追施处理对产量和品质的影响.结果表明,在底肥量和追肥总量相同的条件下,适当增加开花期追施氮肥的比例有利于提高产量,处理间差异显著,品种间产量差异不显著;不同追肥处理对总蛋白含量影响不显著,但对清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量影响显著;追肥处...     

氮肥后移对强筋小麦氮素积累转运及籽粒产量与品质的影响

为探索强筋小麦施用氮肥的合理基追比模式,在山西中部麦区水地小麦田,研究了氮肥基施、拔节期追施和孕穗期追施的不同比例(10∶0∶0,7∶3∶0,7∶2∶1,6∶4∶0,6∶2∶2,5∶5∶0,5∶3∶2)对强筋小麦CA0547氮素积累转运及籽粒产量与品质的影响。结果表明:(1)适当追氮对强筋小麦CA0547氮素与干物质积累转运及产量品质有显著的调节效应。(2)追氮能显著提高小麦拔节期后的含氮量,提高花前氮素转运量和花后氮素积累量,促进氮素向籽粒中的累积,同时增加花前干物质转运量和花后干物质积累量,为产量提高提供了物质基础。(3)籽粒氮素中约有68.38%~75.18%是来自花前氮素转运,籽粒产量中约有55.12%~70.04%是来自花后干物质积累。追氮通过显著增加穗数和穗粒数来提高产量,并提高氮素吸收效率和氮素生产效率。(4)追氮可提高籽粒醇溶蛋白、谷蛋白、总蛋白质和湿面筋含量,提高面筋指数和淀粉含量,改善谷醇比和直/支比,进而改善籽粒品质。相关分析亦表明,提高干物质花后积累量与花前氮素转运量可以改善小麦品质。(5)拔节期和孕穗期2次施氮效果不如拔节期1次追施。综合分析得出,在本试验条件下,施氮量150kg/hm~2时,基肥、拔节肥、孕穗肥比例为6∶4∶0能较好的协调产量品质之间的关系。     

肥水调控对冬小麦产量及籽粒蛋白质组分的影响

为探明干旱处理与氮磷肥合用后小麦产量和养分积累及分配的变化,在盆栽条件下,以中麦8为试材,在设置3个氮磷肥施用量的基础上,每施肥处理下于开花期再利用称重法设置水分适宜(W1,SRWC=75%)、轻度亏水(W2,SRWC=60%)和重度亏水(W3,SRWC=45%)3个土壤水分水平,研究了肥水调控对冬小麦产量、养分积累及籽粒蛋白质组分的影响。结果表明,与花后土壤水分适宜相比,花后轻度亏水与重度亏水产量分别降低9.73%和15.55%,籽粒氮素积累量降低了3.41%和13.64%,醇溶蛋白含量降低了0.1%和1.1%,穗粒数、千粒重、籽粒磷素积累量、养分收获指数、氮素利用效率、清蛋白含量亦有不同程度的降低,但磷素利用效率、球蛋白含量及谷/醇比呈相反的趋势变化,其中,磷素利用效率以W3最高,达81.76 g·g~(-1),显著高于W1和W2。增施氮磷肥,穗数、千粒重降低,籽粒养分积累量及其蛋白质组分含量增加,但养分利用效率及氮素收获指数降低,其中,与F1(N 120kg·hm~(-2),P_2O_596 kg·hm~(-2))相比,F2(N 180 kg·hm~(-2),P_2O_5144 kg·hm~(-2))和F3(N 240 kg·hm~(-2),P_2O_5192 kg·hm~(-2))产量分别降低了7.23%和7.69%。土壤适度亏水,增施氮磷肥降低了产量、籽粒氮素分配比例及养分利用效率和氮素收获指数,籽粒蛋白质组分含量及谷/醇比提高;土壤重度亏水,增施氮磷肥降低了磷素利用效率、氮素收获指数和清蛋白含量及谷/醇比,提高了产量、籽粒磷素分配比例及球蛋白和醇溶蛋白含量。本研究结果为小麦产量和品质领域研究奠定了一定的理论基础。     

秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥对旱地玉-麦产量、蛋白质含量和化肥利用效率影响

为研究长期秸秆还田和有机肥配合替代部分化肥对玉-麦一年两熟种植下产量、品质和化肥效率的影响,2015-2020年,依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、玉米小麦季均常规施用氮磷钾化肥(NPK)、秸秆还田和有机肥配合替代小麦季1/3氮磷钾化肥(SORF) 3个处理,研究2015—2020年玉-麦一年两熟种植下作物产量、化肥利用效率,2019—2020年玉米和小麦籽粒氮磷钾养分含量、蛋白质含量和蛋白质产量,以及2020年小麦籽粒蛋白质及其组分含量。结果表明:(1)SORF处理玉米增产增效作用优于NPK处理,5年平均产量提高10.0%,但二者间小麦和周年产量差异未达显著水平(p>0.05)。(2)施肥显著提高玉米和小麦籽粒氮磷钾含量,其中SORF较NPK处理又显著增加籽粒氮含量,从而使玉米籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较NPK分别显著提高6.7%和17.8%,小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别显著提高8.0%和6.3%,周年蛋白质产量显著增加10.8%。(3)SORF和NPK处理较CK均可显著提高小麦籽粒中各蛋白质组分含量及谷醇比,协同提高小麦籽粒蛋白质含量和籽粒品质。SORF较NPK处理还可提高除球蛋白外的其他蛋白组分含量,但谷醇比的增幅不显著。(4)与NPK相比,SORF处理下玉米、小麦和周年的氮肥农学效率分别显著提高54.8%,31.2%和37.3%,氮肥偏生产力分别显著提高10.0%,45.6%和20.7%,小麦、周年的磷(钾)肥农学效率和偏生产力分别提高31.2%,77.3%和45.6%,55.7%。综合来看,秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥(SORF)不仅有利于提高玉米产量,玉米、小麦的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量,以及化肥农学效率和偏生产力,而且可提高小麦籽粒蛋白组分含量,是旱地玉-麦一年两熟区兼顾产量品质效率的施肥模式。