小麦干物质、果聚糖和氮的积累分配及其与籽粒产量和品质的关系

在200kg/hm2施N条件下,对17个澳大利亚小麦品种的干物质、果聚糖、氮的积累分配及其与籽粒产量(GY)、籽粒氮产量(GNY)及籽粒氮含量(GNC)的关系进行了研究。结果表明,干物质、果聚糖和氮积累的模式相似,在叶片、茎秆和植株中分别于开花期、乳熟期和成熟期积累到最大值。在开花前,茎秆是贮存果聚糖的主要器官,叶片是氮的主要贮存器官,而在花期后,籽粒成为贮存果聚糖和氮最多的器官,其次为茎秆。从乳熟期至成熟期,随着干物质、果聚糖和氮在营养器官中积累的降低,GY、GNY和籽粒果聚糖积累快速增加。在多数取样期,植株干物质积累和果聚糖积累与GY和GNY呈极显著正相关,与GNC呈负相关;成熟期植株氮积累与GY呈显著负相关,与GNC显著正相关;在花期后,叶片和茎秆氮积累与GY和GNY呈显著负相关。     

水稻植株氮素吸收与籽粒蛋白质积累模型

 【目的】建立基于生理生态过程的水稻籽粒蛋白质积累模拟模型。【方法】基于不同地点、品种及施氮水平的田间试验资料,通过解析花前植株氮素吸收与积累、花后氮素吸收与转运的动态特征及定量关系,构建水稻植株氮素吸收与籽粒蛋白质积累的模拟模型。【结果】水稻籽粒中氮素积累速率取决于源限制下的可获取氮源和库限制下的氮素积累速率;源限制下的可获取氮源取决于营养器官向籽粒转运的氮素和花后植株吸收的氮素,库限制下的氮素积累速率由潜在氮素积累速率及温度、水分和氮素因子效应来综合决定。营养器官中的氮素转运又分为叶片和茎中积累氮素的转运;花前叶片和茎中的相对氮含量随播后生长度日线性增加;花后叶片和茎中的相对氮含量随花后生长度日线性递减;花后吸收的氮素随籽粒重的增加对数递增。利用独立的田间试验资料对所建模型进行了检验,结果显示模拟值与观测值之间具有较好的一致性,其中花前叶片与茎秆氮素吸收量、花后籽粒氮素吸收量、花后叶片与茎秆中氮素转运量的决定系数分别为0.968、0.980、0.974、0.970和0.976,根均方差分别为16.55%、13.24%、9.53%、10.93%和9.29%;籽粒蛋白质含量的决定系数分别为0.930,根均方差分别为7.82%。【结论】模型对不同栽培条件下水稻植株氮素吸收与转运以及籽粒蛋白质积累具有较好的预测性,为水稻生产中籽粒蛋白质指标的动态预测提供了量化工具。     

小麦组织氮和果糖积累及含量的杂种优势

研究结果表明,组织氮,果糖积累和含量的杂种优势因品种和取样日不同而异,植株,茎秆的果糖积累在开花期前表现正向杂种优势,而叶片为负向优势;不同生育期组织氮积累一般为正向中亲优势,而果糖和组织氮含量一般为负向优势,籽粒产量,籽粒氮（蛋白质）产量和含量的平均中亲优势分别为8.55%,7.31%和-0.90%,果糖积累的杂种优势与籽粒产量,籽粒氮（蛋白质）产量的和含量优势一般无显著相关关系;开花期和灌浆末期植株果糖含量的杂种优势正相关于籽粒产量优势,负相关于籽粒氮（蛋白质）含量优势,组织氮积累和含量的杂种优势与籽粒产量的优势无显著相关关系,而与籽粒氮（蛋白质）产量和含量优势多为正相关,这表明很有可能通过间接选择高的组织氮积累和含量杂种优势,以提高籽粒氮（蛋白质）产量和含量优势多为正相关。这表明很有可能通过间接选择高的组织氮积累和含量杂种优势,以提高籽粒氮（蛋白质）产量和含量杂种优势,而不降低或者提高籽粒产量杂种优势。     

不同氮效率基因型小麦根系吸收特性与氮素利用差异的分析

【目的】通过研究分析不同基因型小麦根系吸收特性与地上部氮素利用的差异,明确不同氮效率基因型小麦氮素吸收利用的生理机制,为氮高效小麦品种的选育和高效栽培提供理论依据。【方法】2012-2015年采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,在不同氮效率品种筛选的基础上,以氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28、开麦20为试验材料,在不同氮素水平条件下研究其根冠关系、根系生物量、根系吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力以及地上、地下部氮素转运分配能力的差异。【结果】两类品种小麦拔节期前根系特性无明显差异,拔节期之后氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28根系生物量、根冠比、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积均显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366根系活力显著高于氮低效品种周麦28和开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28氮素积累量和花后氮素吸收量也显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366籽粒产量、植株氮素利用效率、氮肥生理利用率、花前氮素转运量、氮素籽粒分配比例均显著高于氮低效品种周麦28、开麦20。与常规供氮水平相比,降低供氮量,4个基因型小麦根系生物量、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟氮素积累量、花前氮素转运量和产量降低,根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用效率升高。增加供氮量,根系生物量表现为周麦27、郑麦366、开麦20降低而周麦28增加。4个基因型小麦根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟期氮素积累量、花前氮素转运量和产量均显著升高,而根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用率降低。【结论】氮高效品种周麦27、郑麦366较高的根系生物量、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积促进了其对氮素的吸收,是氮高效的基础。较高的氮素转运、氮素籽粒分配能力和合理的根冠比促进了其对氮素的高效利用,是氮高效的关键。氮低效品种周麦28虽然也有较强的氮素吸收能力,但其氮素转运能力过低、生育后期根冠比过大限制了植株对氮素的合理利用,不利于氮效率的提高。氮低效品种开麦20氮素吸收能力不足,不能满足地上部生长的需要,限制了氮效率的提高。     

小麦组织氮的积累与分配及其相关性研究

对１７ 个澳大利亚小麦品种的组织氮研究表明：品种间组织氮含量存在不同程度差异。叶片、茎秆和植株氮积累峰值分别出现在抽穗初期、灌浆初期和灌浆末期;花期前氮素主要积累在叶片中,花期后籽粒成为氮素最主要的贮藏器官。植株氮积累（ｇ／ｍ ２）与干物质积累呈极显著正相关,而与其果糖积累、籽粒产量、籽粒蛋白质产量及含量无显著相关关系;植株氮含量（ｇ·ｋｇ－ １）与其干物质积累、果糖含量和籽粒产量均呈显著负相关,与籽粒蛋白质含量显著正相关。     

Modeling grain protein formation in relation to nitrogen uptake and remobilization in rice plant

Protein concentration of grain is an important quality index of rice, and formation of grain protein largely depends on pre-anthesis nitrogen assimilation and post-anthesis nitrogen remobilization in the rice plant. The primary objective of this study was to develop a simplified process model for simulating nitrogen accumulation and remobilization in plant and protein formation in rice grains on the basis of an established rice growth model. Six field experiments, involving different years, eco-sites, varieties, nitrogen rates, and irrigation regimes, were conducted to obtain the necessary data for model building, genotypic parameter determination, and model validation. Using physiological development time (PDT) as general time scale of development progress and cultivar-specific grain protein concentration as genotypic parameter, the dynamic relationships of plant nitrogen accumulation and translocation to environmental and genetic factors were quantified and synthesized in the present model. The pre-anthesis nitrogen uptake rate by plant changed with the PDT in a negative exponential pattern, and post-anthesis nitrogen uptake rate changed with leaf area index (LAI) in an exponential equation. Post-anthesis nitrogen translocation rate depended on the plant nitrogen concentration and dry weight at anthesis as well as residue nitrogen concentration of plant at maturity. The nitrogen for protein synthesis in grains came from two sources: the nitrogen pre-stored in leaves, stem and sheath before anthesis and then remobilized after anthesis, and the nitrogen absorbed directly by plant after anthesis. Finally, the model was tested by using the data sets of different years, eco-sites, varieties, and N fertilization and irrigation conditions with the root mean square errors (RMSE) 0.22%–0.26%, indicating the general and reliable features of the model. It is hoped that by properly integrating with the existing rice growth models, the present model can be used for predicting grain protein concentration and grain protein yield of rice under various environments and genotypes.     

不同生态条件下不同基因型小麦干物质和氮素积累与分配特征

以40个主栽小麦品种／品系为材料，研究了不同基因型小麦籽粒干物质与氮素的来源及累积转运过程，分析了氮素累积转运的基因型差异及其对生态环境的反应。结果表明，不同环境下小麦植株干物质与氮素的积累与转运差异明显，籽粒蛋白质含量不同的小麦基因型，植株氮素与干物质的积累与分配过程有显的差异。干物质与氮素的再分配是同步进行的，籽粒蛋白质含量与花后合成氮素的再分配量呈极显正相关(r=0．6375**)，而籽粒产量的提高有赖于花后植株氮素吸收合成能力及光合能力的增强。     

不同基因型冬小麦穗粒数与粒重生理差异分析

为分析不同穗型冬小麦籽粒建成的生理差异,以大穗基因型(JS)、小穗基因型(XS)和中穗基因型(JM22)冬小麦品种为材料,测定籽粒形成期和灌浆期器官干物质积累、蔗糖含量和蔗糖相关代谢酶活性、籽粒灌浆特性以及成熟期穗粒数和粒重等指标。结果表明:1)冬小麦穗粒数和粒重基因型间差异显著;2)大穗基因型冬小麦从四分体时期到成熟期单株干物质积累量、开花期穗部干物质分配比例和强、弱势粒灌浆速率都高于中、小穗基因型;3)大穗基因型冬小麦开花期茎鞘的蔗糖积累量显著高于中、小穗基因型,开花后叶片和茎鞘的蔗糖积累高峰晚于中、小穗基因型;4)大穗基因型冬小麦四分体时期到开花期茎鞘的蔗糖转化酶活性以及花后茎鞘和籽粒的蔗糖合酶和转化酶活性显著高于中、小穗基因型。5)相关分析显示,不同时期各器官干物质、开花期上二茎的蔗糖合酶活性和蔗糖含量、四分体时期穗茎的蔗糖合酶和转化酶活性与穗粒数和粒重都呈正相关,花后上二茎转化酶活性以及各器官的蔗糖合酶活性与粒重都呈显著正相关。总之,大穗基因型冬小麦穗粒数较多主要由于开花期穗部干物质分配比例、茎鞘蔗糖合酶活性和转化酶活性均较高;而籽粒灌浆速率和粒重较高则是由于花后茎鞘和穗的蔗糖代谢旺盛,且茎叶同化物向籽粒的转运率和贡献率较高。     

春小麦产量和蛋白质关系研究──干物质积累分配与氮素同化运转

利用产量不同、蛋白质含量不同和加工品质各异的３个春小麦品种，研究了灌浆过程中干物质积累分配和氮素同化运转与产量和蛋白质含量的关系．结果表明，干物质的积累量，品种间存在明显差异，高产低蛋白品种和干物质产量高于低产高蛋白类型，高产高蛋白类型积累量最高；营养体的氮素积累变化动态．因向籽粒中转运量的不同而异．各营养体对籽粒氮的贡献顺序为茎（含叶鞘）＞叶片＞穗轴和颖片；品种间开花前后的氮素同化量不同，高蛋白品种倾向于花前同化量多，高产品种花后同化量比例相对增加，高产高蛋白类型两者兼之，品种间花后氮素同化量占总同化量的变幅为１５．３５％～４８．３５％；生育期干物质产量高是高产高蛋白品种的重要物质基础，氮素总同化量与蛋白质含量关系不大，氮素转运效率与蛋白质含量密切相关．ＮＨＩ：ＧＨＩ比例决定着蛋白质含量．     

钾素水平对小麦氮素积累和运转及籽粒蛋白质形成的影响

 【目的】试图阐明施钾对小麦植株氮素积累、运转和籽粒蛋白质形成的影响机理。【方法】在池栽条件下，以宁麦9号（低蛋白）和扬麦10号（中蛋白）两个蛋白质含量不同的冬小麦品种为材料，研究了不同施钾水平下植株氮素积累、运转和开花期叶片含钾量的特征及其与籽粒蛋白质和各组分含量的关系。【结果】与不施钾相比，施钾提高了籽粒蛋白质含量，极显著提高了球蛋白和醇溶蛋白含量，由于对谷蛋白含量的作用甚微，因而显著降低了谷/醇比。施钾提高了开花期叶片含钾量进而显著促进了小麦植株花前氮素的积累和贮存氮素的运转，较高的开花期叶片钾营养水平显著提高了扬麦10号的花后氮积累，但对宁麦9号花后氮积累的促进作用较小。两种类型小麦的籽粒蛋白质含量对施钾的响应程度不同，扬麦10号大于宁麦9号。【结论】施钾条件下，因较高开花期叶片含钾量而显著提高的宁麦9号花前贮存氮素运转量和扬麦10号花后氮积累量，分别是这两种类型小麦籽粒蛋白质含量增加的重要生理原因。在本试验条件下，宁麦9号和扬麦10号的适宜施钾水平分别为K2O 150、225 kg·ha-1。     

Effects of Nitrogen on N Uptake, Grain Yield and Quality of Medium-Gluten Wheat Yangmai 10

The effects of the basal and top-dressing nitrogen (N) on'N uptake and translocation, N utilization efficiency, grain yield and quality of medium-gluten winter wheat Yangmai 10 were studied from 2000 to 2002. The main results were as follows.Nitrogen content and nitrogen accumulation in plant at maturity increased with the amount of N application. Grain protein content and wet gluten content were significantly correlated with applied N. There was a significantly positive correlation between nitrogen accumulation before anthesis (NBA) and basal N fertilizer, and between nitrogen accumulation after anthesis (NAA) and top-dressing N. N accumulated in grains was significantly correlated to NBA, NAA and N translocation from vegetative organs after anthesis (NTVA). NBA was significantly correlated with N application, but NAA and NTVA had a quadratic curve correlation with applied N. N fertilizer use efficiency (NUE) had a quadratic curve correlation with applied N, and the NUE was high when basal and top-dressing N was equally applied. For the medium-gluten wheat Yangmai 10 under the same N application ratio, there was a N-regulating effect when the N application was less than 266.55 kg ha-1, a stagnation of yield and quality when N application ranged from 266.55 to 309.08 kg ha-1, and an excessive N application when the N application rate was greater than 309.08 kg ha-1. Under the conditions of this experiment, the precise N application is 220-270 kg ha-1 with basal and top-dressing N equally used when a grain yield of more than 6750kg ha-1, protein content higher than 12%, wet gluten content more than 30% and NUE greater than 40% could be obtained.     

深松蓄水增量播种对旱地小麦植株氮素吸收利用、产量及蛋白质含量的影响

【目的】明确旱地麦田休闲期深松的蓄水效果,探索旱地小麦构建合理群体的最适播量,有利于寻求产量与品质同步提升的最佳耕作及播种技术途径。【方法】于2012—2014年在山西闻喜县开展大田试验,以休闲期深松与否为主区,以67.5、90、112.5 kg·hm-2共3个播量为副区,测定休闲期土壤水分、冬前群体分蘖数、植株各器官干物质量及含氮率、产量及其构成因素,研究休闲期深松蓄水调节播量对植株氮素吸收和利用、产量及籽粒蛋白质含量的影响。【结果】休闲期深松较对照休闲期土壤蓄水效率提高60%以上。深松较对照冬前群体分蘖数、越冬期植株干物质量和氮素积累量、开花前叶片和颖壳+穗轴积累氮素的运转量、开花后氮素积累量均显著增加。深松条件下增加播量,冬前群体分蘖数及越冬期植株干物质积累量显著增加,开花前各器官积累氮素的运转量增加,开花前叶片、颖壳+穗轴积累氮素的运转对籽粒的贡献率提高,但播量90 kg·hm-2与112.5 kg·hm-2两处理间差异不显著。深松较对照穗数、穗粒数显著提高,两年度分别增产26%—66%、17%—34%;而籽粒蛋白质含量降低,但播量90 kg·hm-2时降低不显著。深松条件下增加播量,穗数、千粒重、产量提高,但播量90 kg·hm-2与112.5kg·hm-2两处理间差异不显著;籽粒蛋白质含量及其产量均以播量90 kg·hm-2较高。深松较对照水分利用效率显著提高,两年度分别提高13%—22%、9%—16%;氮素吸收效率、氮肥生产效率显著提高,播量67.5 kg·hm-2和90 kg·hm-2时的氮素利用效率显著提高。深松后水分利用效率以播量90 kg·hm-2较高,且与其他两处理间差异显著,深松条件下增加播量,氮素吸收效率显著提高,氮肥生产效率提高,但播量90 kg·hm-2与112.5 kg·hm-2两处理间的氮肥生产效率差异不显著。此外,休闲期深松配套不同播量处理,产量和籽粒蛋白质产量均与开花前各器官积累氮素的运转量显著或极显著相关,且降水多的年份,与开花前颖壳+穗轴积累氮素的运转量相关性较高。降水较多的年份较降水较少的年份开花后氮素的积累量与产量相关性较高。【结论】旱地小麦休闲期深松蓄水配套播量90 kg·hm-2有利于形成冬前壮苗;有利于开花期各器官氮素积累,促进开花前叶片和颖壳+穗轴中积累的氮素向籽粒转移;有利于形成有效穗数,构建合理群体,提高产量、水分利用效率、氮素吸收效率和氮肥生产效率,实现旱地小麦产量与籽粒蛋白质含量同步提升。     

施氮量对晋南旱地冬小麦干物质及氮素积累转移的影响

通过2008—2010年2个年度的大田试验,研究了不同施氮量对晋南雨养区小麦生育期地上部干物质和氮素积累转移的影响。结果表明,旱作小麦干物质积累主要发生在返青期后,占最大积累量的80%以上;苗期和返青至抽穗期是冬小麦氮素吸收累积的2个高峰期,分别占最大累积量的20%～38%和44%～56%;在施氮0～180 kg/hm2范围内,花前和花后干物质累积量以及成熟期氮素积累量均随施氮量增加而显著增加;当施氮量超过180 kg/hm2时,成熟期生物量及氮素积累量则不再显著增加;施氮量对干物质转移效率和贡献率影响不明显;籽粒氮素累积主要来自于茎叶向籽粒的转移(占到籽粒氮素累积量的82%～98%),只有少部分氮素来自土壤吸收。     

不同施氮下优质稻植株花后碳氮物质流转与籽粒生长的相关性

以桂华占、八桂香为材料,在高氮(NH,High nitrogen)、中氮(NM,Middle nitrogen)、低氮(NL,Low nitrogen)三个施氮水平下,研究了优质稻花后碳氮物质积累、运转与籽粒生长特征及其相互的关系。结果表明:①在不同施氮水平下,干物质转运效率为53.60%～62.23%,氮素转运效率为12.33%～37.95%,茎鞘和叶片干物质转运对籽粒干物质积累的贡献率为12.33%～37.95%,茎鞘和叶片氮素转运对籽粒氮素积累贡献率为47.93%～117.2%。②施氮水平影响桂华占和八桂香花后碳氮流转及籽粒的生长。高氮条件下增加叶片碳氮同化物的转运,不利于茎鞘碳氮同化物向籽粒转运。增施氮肥在一定程度上提高了地上总氮和籽粒氮的积累量,提高了籽粒氮收获指数,蛋白质含量上升。低氮处理虽能促进茎鞘碳氮同化物的转运率,但籽粒收获指数明显变低。③不同施氮水平下,桂华占和八桂香花后碳氮流转与籽粒的生长间存在密切的相关,花后茎叶干物质运转速度和转运率都与籽粒起始灌浆势呈正相关;籽粒最大灌浆速率与叶干物质运转速度和转运率呈正相关;叶片中总氮转运率与籽粒蛋白质产量呈正相关。花后茎叶氮素积累量的减少,伴随着籽粒氮素积累量的增加和籽粒蛋白质含量的升高是同步的;茎鞘花后同化物碳氮比与籽粒蛋白质含量及产量呈正相关,与籽粒直链淀粉含量及淀粉、蛋白质比呈负相关。不同施氮水平下氮素转运效率和贡献率表现出一定差异,这种差异与水稻植株自身对氮生理利用效率密切相关。     

极端年型旱地麦田深松和覆盖播种水分消耗与植株氮素吸收、利用关系的研究

【目的】为明确旱地麦田土壤水分变化与植株氮素吸收利用及产量形成的关系,探索极端年型可采取的耕作蓄水、覆盖播种等应急措施。【方法】2011—2016年于山西运城闻喜县开展大田试验,选取2011—2013、2015—2016 3年降雨量极端年份,在休闲期深松和免耕2个耕作基础上,对全膜覆土穴播、膜际条播、常规条播3类播种方式进行研究,分析极端年型休闲期深松蓄水配套覆盖播种对旱地麦田水分消耗与植株氮素吸收和利用关系的影响。【结果】不同降水年型休闲期深松较免耕,覆盖播种较常规条播,播种—拔节阶段土壤耗水量及其比例降低,拔节—开花和开花—成熟两阶段土壤耗水量及其比例增加,生育期总耗水量增加;各生育阶段吸氮量增加,尤其是拔节—开花阶段吸氮比例;花前各器官氮素运转量及其对籽粒的贡献率增加;深松较免耕显著提高产量16%—30%,覆盖播种较常规条播提高产量13%—28%,同时水分利用效率提高,氮素吸收效率和氮素生产效率显著提高。不同降水年型、深松与否均影响了全膜覆土穴播和膜际条播两播种方式对麦田水分消耗、氮素吸收利用、产量、水分和养分利用效率。丰水年深松条件下,全膜覆土穴播较膜际条播生育期总耗水量增加,拔节—开花阶段吸氮量显著增加,叶片中氮素运转量对籽粒的贡献率显著提高,产量、氮素吸收效率和氮素生产效率显著提高;而欠水年和丰水年在未深松条件下,两覆盖播种间生育期总耗水量差异不显著,膜际条播较全膜覆土穴播花前各器官氮素运转量、茎秆+叶鞘氮素积累量对籽粒的贡献率和花后氮素积累量提高,产量提高、氮素吸收效率也显著提高。此外,丰水年播种—拔节0—120 cm,拔节—开花120—300 cm,开花—成熟180—300 cm土层耗水量与花前各器官氮素运转量和花后氮素积累量相关性达显著或极显著水平;欠水年,播种—拔节0—100 cm,拔节—开花120—240 cm,开花—成熟120—300 cm土层耗水量与花前各器官氮素运转量和花后氮素积累量相关性达显著或极显著水平。【结论】旱地小麦休闲期深松、生育期采用覆盖播种可增加小麦生育期耗水,促进各生育阶段植株对氮素的吸收及运转,从而提高产量、水分和养分效率。休闲期深松条件下,丰水年采用全膜覆土穴播,欠水年采用膜际条播,增产增效明显。     

施氮对不同基因型冬小麦氮素吸收及干物质分配和产量的影响

以8个基因型NR9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229、西农2208、矮丰3号、商188为供试材料进行田间试验,研究了不同施氮肥量(0、90N kg/hm2)对冬小麦氮素吸收、干物质分配与产量及其构成因素的影响。结果表明:虽然小麦叶片、茎鞘、穗轴 颖壳及籽粒含氮量、氮收获指数及叶片、茎鞘、籽粒干物质分配率在不同基因型间存在显著差异,但是它们并没有显著受到施氮的影响。氮总吸收量、籽粒产量及产量构成因素的单位面积穗数、单株分蘖数、每穗粒数、单位面积粒数、千粒重、每穗粒重在不同基因型之间存在显著差异。施氮增产的主要原因是增加了单位面积株数、单位面积穗数、单株分蘖数、单位面积粒数及单位面积粒重。施氮增加小麦的干物质累积量的同时也增加了氮总吸收量,但并没有显著地增加籽粒氮含量。     

氮高效利用基因型大麦氮素转移及氮形态组分特征

【目的】揭示氮高效利用基因型大麦生育后期氮素分配转运的生理机制,为大麦高效氮肥管理和高产栽培提供理论依据。【方法】采用土培盆栽试验,利用前期筛选出的氮高效利用基因型大麦（DH61、DH121+）和低效利用基因型大麦（DH80）为试验材料,分析其在不施氮、低氮（125 mgN·kg^-1土）、正常氮（250 mgN·kg^-1土）和高氮（375 mgN·kg^-1土）4个氮素处理下籽粒产量、生物量及生育后期地上部营养体氮素转移特性和植株氮形态组分构成特征。【结果】（1）随施氮量的减少,不同氮效率基因型大麦籽粒产量和地上部生物量均减少。同一施氮处理,高效基因型大麦籽粒产量和地上部生物量高于低效基因型。不施氮处理下,高效型大麦DH61和DH121+籽粒产量分别是低效型DH80的1.96、2.03倍;低氮处理下分别是低效型DH80的2.10、2.37倍。扬花期和灌浆期,不施氮和低氮处理下两类基因型大麦植株氮浓度无明显差异,氮高效基因型大麦干物质形成能力较强。（2）高效基因型大麦植株能够积累较多的氮素,扬花前高效基因型氮素积累量占大麦生育期氮积累量的比例高于低效基因型。低氮（125 mgN·kg^-1土）、正常氮（250 mgN·kg^-1土）、高氮处理（375 mgN·kg^-1土）下,高效基因花前氮素积累量是低效基因型的1.31、1.38、1.49倍,充足的氮素积累为后期灌浆结实奠定了物质基础。（3）随着氮素用量的增加,氮素转运量呈单峰曲线变化,氮素转移率和氮素转运量对籽粒的贡献率则逐渐下降,过高的氮肥施用不利于氮素向籽粒的转运。高效基因型DH61和DH121+籽粒氮素来源更多依赖于前期地上部营养体的氮素转移,不施氮和低氮氮素转运量对籽粒的贡献率分别为35.06%、40.06%和76.37%、81.72%。而低效基因型DH80籽粒的氮素来源则以后期根系氮素的吸收和转移为主,氮素吸收量对籽粒的贡献率为68.20%和34.84%。（4）相同氮素处理下,扬花至灌浆期大麦茎秆和叶片中营养性氮含量增加,功能性氮含量变化平稳,而结构性氮含量则降低;籽粒营养性氮含量逐渐增加,结构性氮含量缓慢下降。且较低效基因型,高效基因型大麦茎秆和叶片结构性氮含量的降低幅度大,氮素转运能力强。低氮处理下,高效基因型扬花期至灌浆期茎秆和叶片结构性氮含量分别降低49.57%、62.58%;灌浆至成熟期分别降低64.47%、28.11%。【结论】氮高效利用基因型大麦籽粒氮含量受花后茎秆和叶片中结构性氮的分解转化决定,营养器官中结构性氮的再利用有利于氮素利用效率的提高。     

密植与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种产量及氮素利用效率的影响

【目的】探究密度与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种籽粒产量及氮素利用效率的影响。【方法】以稀植大穗型品种鲁单981(LD981)和紧凑耐密型品种郑单958(ZD958)为供试材料,设置52 500和82 500株/hm~2两个种植密度,同时设置0、90、180、270和360 kg·hm~(-2) 5个施氮水平,研究密度与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种单株及群体干物质积累特性、氮素转运效率、氮素利用效率、产量及其构成因素的影响。【结果】增加种植密度,相同施氮水平处理的千粒重和穗粒数显著降低,单位面积穗数、空秆率、倒伏率显著提高,不耐密品种空秆率、倒伏率增加更显著。其中,ZD958与LD981各施氮处理的平均千粒重、穗粒数分别降低6.24%、6.77%和7.52%、18.09%,LD981空秆率、倒伏率高达17.0%、27.6%,显著高于ZD958。高密度条件下,籽粒产量随施氮量增加而增加,施氮270和360 kg·hm~(-2)处理的产量差异不显著;低密度条件下,随施氮量增加,籽粒产量先上升后下降,施氮量270 kg·hm~(-2)处理产量达到最大值。增加种植密度,夏玉米单株干物质积累量呈降低趋势,群体干物质积累量呈增加的趋势。随施氮量增加,单株和群体干物质积累量均显著增加,花后干物质贡献率呈上升趋势。相同氮素水平下,高密度处理显著提高夏玉米总氮素积累量、氮素转运量及其对籽粒的贡献率。增加种植密度,ZD958和LD981各施氮处理的平均总氮素积累量、氮肥农学利用率、氮肥利用率分别增加15.94%、39.01%、26.22%和1.96%、5.79%、14.92%。相同种植密度水平下,总氮素积累量和花后氮素同化量随施氮量增加呈上升趋势,而氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力呈下降趋势。增加种植密度,营养器官氮素转运量和氮素转运对籽粒的贡献率显著增加。高密度种植条件下,氮素转运效率及贡献率随施氮量增加而增加,而低密度种植条件下,随施氮量增加而降低。【结论】本试验条件下,增密施氮显著提高不同耐密型夏玉米干物质积累量,但密度对籽粒产量的影响,品种间差异显著。增密后,LD981籽粒产量增加不显著,ZD958籽粒产量显著提高。高密度条件下,增加施氮量,不同耐密型玉米籽粒产量均显著增加,而LD981空秆率、倒伏率显著提高,是限制LD981籽粒产量提高的主要原因。增密显著提高不同耐密型玉米氮素利用率,提高营养器官氮素转运量;增加种植密度,ZD958花后氮素同化量增加,LD981则降低。施氮降低了植株氮素利用效率,但可以提高高密度条件下植株氮素吸收量,提高花后氮素同化量。增密与施氮相结合,有利于耐密型玉米产量与氮肥利用率协同提高。综合考虑产量和氮效率两方面,ZD958适宜种植密度为82 500株/hm~2,施氮量为270 kg·hm~(-2);LD981适宜种植密度为52 500株/hm~2,施氮量为180 kg·hm~(-2)。     

小麦品质与产量性状的相关和通径分析

本文以16个不同类型的品种为材料研究了氮素及干物质积累、运转和分配对小麦品质和产量性状的影响。结果表明,籽粒产量主要受粒重所制约,其干物质积累主要来自开花后的光合产物。蛋白质产量主要由籽粒产量所决定。花前和花后积氮量对蛋白含量均起重要作用,高蛋白基因型的氮运转分配效率并不一定高。蛋白质产量和成熟期总氮量可作为高产、优质的选育指标。     

弱光对冬小麦茎中果聚糖代谢的影响

以耐弱光性不同的冬小麦品种‘扬麦158’(耐弱光品种)和‘扬麦11’(不耐弱光品种)为材料,研究了拔节至成熟期遮光对小麦籽粒淀粉积累量、茎中花前贮存果聚糖转运以及果聚糖代谢关键酶活性的影响。结果表明:拔节至成熟期遮光降低了小麦茎中花前贮存果聚糖的转运量,提高了贮存果聚糖对小麦淀粉产量的贡献率。遮光降低了小麦灌浆前中期茎中蔗糖∶蔗糖果糖基转移酶(SST)和果聚糖∶果聚糖果糖基转移酶(FFT)活性,不利于果聚糖积累,从而导致茎中可溶性碳水化合物积累量下降。遮光条件下灌浆中后期小麦茎中果聚糖外水解酶(FEH)活性下降,分解果聚糖向外转运的能力降低,故向籽粒中转运的量下降,最终导致小麦籽粒淀粉积累量显著降低。遮光33%时小麦籽粒淀粉积累量的下降幅度大于遮光22%,且‘扬麦11’的下降幅度大于‘扬麦158’。