简析氮素营养对超高产小麦的调控

小麦籽粒蛋白质含量与氮代谢密切相关。许多研究表明,小麦籽粒氮一方面来自开花后吸收的氮素,另一方面来自开花前营养体积累氮素的再运转。在营养体氮素的再运转中,蛋白质的降解起着重要作用,蛋白质的降解又与蛋白水解酶活性的上升相关,小麦籽粒中的氮素绝大部分来自开花前植株贮存氮素的再运转,只有少部分是开花后吸收的。因此,在小麦生产中除了强调提高植株后期吸收氮素的能力外,应十分重视叶片蛋白质的降解,即氮素的再运转分配,选择开花后氮素吸收同化和氮素再运转能力强的小麦品种,既有利于提高籽粒产量,又可提高籽粒蛋白质含量。此外,小麦籽粒也具有氮素同化能力,关于籽粒的氮素同化能力与籽粒蛋白质含量的关系,有待进一步研究。通过氮素对小麦光合能力、生理活性、群体质量、籽粒产量及粒质量的调控,以及对库源流关系的影响,达到小麦高产的目的。     

氮素营养对超高产小麦调控的研究进展

小麦籽粒蛋白质含量与氮代谢密切相关。许多研究表明,小麦籽粒氮的来源一方面来自开花后吸收的氮素,另一方面来自开花前营养体积累氮素的再运转。小麦籽粒中的氮素绝大部分来自开花前植株贮存氮素的再运转,只有少部分是开花后吸收的。蛋白质的降解与蛋白水解酶活性的上升相关,它在营养体氮素的再运转中起着重要作用。因此,在小麦生产中除了强调提高植株后期吸收氮素的能力外,也应十分重视叶片蛋白质的降解,即氮素的再运转分配。选择开花后氮素吸收同化和氮素再运转能力强的小麦品种,既可提高籽粒产量,又可提高籽粒蛋白质含量。此外,小麦籽粒还具有氮素同化能力。通过氮素对小麦光合能力、生理活性、群体质量、籽粒产量及粒重的调控,以及对库源流关系的影响,来达到小麦高产的目的。     

普通小麦营养器官氮素和果聚糖的运转

 研究了普通小麦营养器官氮素和果聚糖的运转及其与籽粒产量和蛋白质含量的关系。结果表明 ,基因型间营养器官在氮素和果聚糖的累积和运转方面存在显著差异。高蛋白质基因型营养器官氮素累积多且转移也多 ,后期吸收较少 ;而低蛋白质基因型则正好相反。叶片是氮素的主要贮存器官 ,果聚糖则主要贮存在茎鞘。增施氮肥提高了营养器官氮素的累积和运转 ,但降低了果聚糖的累积和运转。叶片、茎鞘、全株营养器官总氮素的运转与籽粒蛋白质含量呈正相关 ;茎鞘、全株营养器官总果聚糖的运转与籽粒产量呈正相关。果聚糖的运转与籽粒蛋白质含量呈负相关 ,与氮素的运转则无相关。     

6-BA对小麦花后C/N物质运转和籽粒品质的影响

在田间条件下,以豫麦34和扬麦9号2个蛋白质含量不同的小麦品种为材料,花后用0.01 mol.mL-16-BA分别处理穗部和旗叶,研究6-BA对小麦花后植株C/N物质积累与转运规律的影响及其与小麦籽粒蛋白质和淀粉形成的关系。结果表明,6-BA处理降低了小麦籽粒质量和总淀粉含量,但显著提高了籽粒蛋白质含量,且旗叶处理比穗部处理的效果更为显著。6-BA处理显著提高了籽粒谷蛋白含量,对清蛋白和球蛋白的影响较小;穗处理的籽粒醇溶蛋白含量低于对照和旗叶处理,使穗处理的谷蛋白/醇溶蛋白显著增加。与对照相比,6-BA处理降低了扬麦9号籽粒支链淀粉含量,豫麦34在不同处理间无显著差异。6-BA处理降低了营养器官花前贮存干物质和氮素的转运量与转运率,也降低了花后干物质积累量,但提高了花后氮素同化量及同化氮素对籽粒氮的贡献率。与穗处理相比,旗叶处理降低了花前贮藏干物质和氮素运转量对籽粒产量和氮素积累量的贡献率,但提高了花后同化干物质和氮素对籽粒产量和氮素积累量的贡献率。上述结果表明6-BA处理促进了籽粒蛋白质的合成,但降低了籽粒质量和淀粉的合成,旗叶处理较穗处理作用大。     

不同播期对冬小麦碳氮运转和产量的影响

于2004～2005年在大田条件下,研究了不同播期对冬小麦植株C-N的积累、运转规律及籽粒产量和蛋白质含量的影响.结果表明,适当晚播(10月22日播种)可以提高冬小麦成熟期单茎籽粒重和籽粒氮素积累量,提高开花前营养器官贮存干物质和氮素的转运量以及转运干物质和氮素对籽粒重和籽粒氮素积累的贡献率.适当晚播的小麦穗粒数、千粒重和蛋白质含量有所增加,籽粒产量和蛋白质产量显著提高.由此可见,高产小麦适当晚播有利于籽粒产量和蛋白质产量的提高.     

不同基因型小麦籽粒蛋白质和淀粉积累与碳氮转运的关系

研究了黑麦76、徐州26、所麦10号和扬麦9号4个不同基因型小麦（Triticum aestivum L.）籽粒蛋白质和淀粉积累特征及叶茎鞘中碳、氮物质积累和运转的差异。结果表明：蛋白质含量不仅与后期回升时间有关，还和回升速度有关；淀粉含量主要和前期的快速积累有关。籽粒蛋白质产量与含量没有相关关系，而与营养器官氮素转运量关系密切；籽粒淀粉产量由低到高为黑麦76、徐州26、扬麦10号、扬麦9号，并随淀粉含量升高而上升，不同基因型小麦茎鞘碳、氮积累和运转有明显差异：黑麦76和扬麦10号碳、氮在灌浆后期向籽粒中的转运量少，而徐州26和扬麦9号转运量多。营养器官可淀性糖与氮素转运量的比值与籽粒蛋白质含量呈负相关，与淀粉含量呈正相关，因此，营养器官碳、氮积累与分配的差异可能是小麦籽粒蛋白质和淀粉含量差异的重要原因之一。     

不同施氮量条件下灌溉量对小麦氮素吸收转运和分配的影响

【目的】研究灌溉量和施氮量对氮素吸收转运特性的影响及其与籽粒蛋白质含量的关系。【方法】试验在山东农业大学实验农场防雨池栽条件下进行,选取高产强筋小麦品种济麦20为试验材料。利用15N同位素示踪技术,于开花期和收获期分别测定各器官中不同来源氮素的吸收量与分配比例、成熟期籽粒产量、水分利用率等。【结果】施氮量和灌溉量对植株吸氮量、籽粒产量、籽粒蛋白质含量的影响存在互作,其中灌溉量的效应大于施氮量的效应,是影响以上诸项指标的主导因素。同一施氮量条件下,增加灌溉量,成熟期氮素吸收总量增加,但籽粒蛋白质含量降低;随灌溉量增加,土壤氮的吸收量和占总氮量的比例增大,肥料氮的吸收量和占总氮量的比例减小,表明增加灌溉量导致氮素吸收总量的增加主要是通过提高土壤氮的吸收量和占总氮量的比例实现的;增加灌溉量对籽粒蛋白质含量的稀释效应则主要表现为,增加灌溉量抑制开花后营养器官中积累的氮素向籽粒的转移,最终不利于籽粒蛋白质含量的提高。灌溉量不变,施氮量由120 kg•ha-1增加到240 kg•ha-1,各营养器官中氮素的积累量增加,但开花后营养器官中积累的氮素向籽粒的转移率降低,最终籽粒蛋白质含量亦不高。【结论】施氮量为120 kg•ha-1,全生育期灌溉底墒水和拔节水（W2N1）的处理,小麦植株吸收的氮素向籽粒分配量大,开花前营养器官中积累的氮素向籽粒转移率高,籽粒蛋白质含量最高,水分利用率亦最高,但籽粒产量仅为5 534.26 kg•ha-1;施氮量为120 kg•ha-1,全生育期灌溉底墒水、拔节水和开花水（W3N1）的处理,小麦植株吸收的氮素向籽粒分配量、氮素向籽粒转移率、水分利用率均较高,籽粒蛋白质含量达14.54%,籽粒产量达7 411.37 kg•ha-1,是本试验的最佳处理。     

追氮时期对优质小麦氮素吸收·运转和籽粒产量的影响

[目的]揭示小麦不同追氮时期的氮素利用机制。[方法]采用同位素示踪技术,研究了不同时期追施氮肥对优质小麦氮素吸收、分布、运转和产量的影响。[结果]结果表明:在该试验条件下,小麦吸收的氮素中,来自土壤的占73.36%~78.58%,来自肥料的占21.42%~26.64%。拔节期和挑旗期追施氮肥可促进植株对氮素的吸收,尤其是对肥料氮的吸收,提高氮素开花期穗器官和成熟期籽粒的分配量和分配比例,促使开花后营养器官的氮素向籽粒转移。小麦籽粒氮素的74.08%~80.28%是开花前营养体氮的调运,各营养器官对籽粒的贡献大小为叶片>茎>穗轴+颖壳>叶鞘>根。适期追氮增加了穗粒数,提高了收获指数和产量。[结论]不同时期追氮对小麦的氮素代谢、产量和品质具有明显的调节作用。     

大豆氮素积累及其对籽粒蛋白质含量的影响

大豆植株营养器官氮素积累峰值与籽粒蛋白质含量呈极显著正相关。开花后60d叶片、茎秆、荚皮的氮素百分含量与籽粒蛋白质含量呈显著正相关。大豆营养器官氮素积累峰值、氮素运转量及运转效率对籽粒的贡献率均表现为:叶片>茎秆>荚皮。高蛋白品种东农42氮素积累峰值高、出现早、持续时间长于另外两个品种。     

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。     

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。     

氮肥运筹对黄河沙滩地优质麦氮素同化的影响

以郑麦9023和豫麦34号2个强筋小麦品种为材料,采用盆栽试验,探索了黄河沙滩地土质条件下氮肥运筹对优质小麦氮素同化的影响。结果表明:2种优质小麦不同氮处理根、茎、叶的氮素同化量高峰期均在拔节期,氮肥分期追施处理在后期尤其是灌浆期不同器官生长的效果显著高于苗期一次性追施的;不同施氮处理对2种优质麦根、茎、叶氮素同化的影响在特定时期存在明显的品种差异;籽粒蛋白含量与小麦生育后期不同器官氮素同化量之间存在显著正相关关系;对籽粒产量及蛋白质含量来说,3个追氮处理中以苗期、拔节期和开花期3次等量施氮处理的效果最好。生产实践上,在氮肥运筹时应注意根据黄河沙滩地土质上优质小麦在生育过程中不同时期、不同同化器官对氮肥反应的差异进行适当调整。     

稻田套播和氮素对中筋小麦产量和品质的调节效应

采用稻田套播与传统条播两种栽培方式系统比较的方法,研究不同氮肥运筹下稻田套播方式对中筋小麦扬麦10号籽粒产量和品质的调节效应。结果表明:稻田套播方式对中筋小麦籽粒产量和品质影响显著。与传统条播方式相比,在同一氮肥运筹下套播方式中筋小麦除籽粒总淀粉及其组分含量显著高于条播方式外,籽粒产量、蛋白质含量、蛋白质产量、磨粉品质和面粉品质以及淀粉糊化特性的主要指标低于传统条播,且差异显著。稻田套播方式不利于中筋小麦扬麦10号优质的形成,在江苏淮南地区中筋专用小麦采用稻田套播方式宜适当增加施氮量且追氮适度后移。     

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。     

Tissue Nitrogen and Fructan Translocation in Bread Wheat

Translocation of previously accumulated nitrogen and carbohydrates from vegetative tissue of the wheat plant is a major assimilate source for grain filling. This study was conducted to examine genotype differences in nitrogen and fructan translocation and their relationships to grain yield and protein content. Effects indicated that significant genotype differences existed for nitrogen accumulation at anthesis and fructan at milk stage and their translocation. Two high protein genotypes, Cunningham and PST90-19, accumulated more nitrogen before anthesis and had greater nitrogen translocation, but lower post-anthesis nitrogen uptake,than two low protein genotypes, SUN109A and TM56. Among plant parts, leaves were the major storage for tissue nitrogen and provided the overwhelming proportion of the total nitrogen translocation, whereas for fructan accumulation and translocation it was the stems. The two high protein genotypes had a higher percentage of their grain nitrogen derived from nitrogen translocation, while for the two low protein ones, it was from postanthesis nitrogen uptake and assimilation. Increasing nitrogen application increased nitrogen accumulation and translocation, but decreased fructan accumulation and translocation. High grain protein content was associated with high nitrogen translocation from leaves, stems and the total plant, while high grain yield was related to high fructan translocation from stems and the total plant. Fructan translocation was negatively correlated to grain protein content. Nitrogen and fructan translocation were not correlated with each other.     

果粮间作模式下果树遮阴程度对小麦籽粒产量和主要营养指标的影响

【目的】研究果粮间作模式下,果树遮阴程度对间作冬小麦籽粒产量和营养品质的影响,为新疆南疆果粮间作模式的选择和优化提供理论依据。【方法】以扁桃-冬小麦(新冬20号)间作模式为研究对象,设置轻度遮阴(日平均光照强度为自然光强度的75%)和重度遮阴(日平均光照强度为自然光强度的30%)2个处理,以大田条件为对照。分别测定不同处理条件下冬小麦籽粒产量构成指标、淀粉含量及组分、蛋白质含量及组分及氨基酸组分和含量。【结果】轻度遮阴条件下间作冬小麦单位面积有效穗数和单位面积产量均显著提高;总淀粉含量、直链淀粉/支链淀粉均升高;谷蛋白/醇溶蛋白、氨基酸含量降低。重度遮阴条件下单位面积产量及产量构成指标均显著降低,淀粉相对含量及直链淀粉/支链淀粉对对照无显著差异;醇溶蛋白含量显著升高,氨基酸评分提高。【结论】果粮间作模式下,果树树阴移动营造的轻度遮阴条件有利于冬小麦籽粒产量的形成,籽粒淀粉品质提高;重度遮阴条件下籽粒产量大幅降低,籽粒蛋白质相对含量提高,蛋白质和氨基酸品质有所改善。