水稻库源遗传生理学研究──Ⅳ 几个不同历史阶段主栽水稻品种N素的吸收、运转与分配特性研究

试验研究结果初步明确：１．在相同的土壤条件、生态环境和栽培技术条件下，矮秆品种与籼型杂交稻组合产量比高秆品种高，光合产物积累多，Ｎ素的吸收积累也较多。Ｎ素积累量增加幅度与干物质增加幅度大致同步。Ｎ素的吸收积累９０％左右皆依赖于齐穗前的积累，不同历史阶段主栽品种积累量差异很大；齐德后各品种Ｎ素的吸收积累量差异不大，一般占总积累量的１０％左右。２．较高产的籼型杂交稻与矮秆品种所吸收的Ｎ大部分积累在叶部，这对稻株增加光合能力、提高光合生产力有利。齐穗前积累Ｎ素较多的品种与器官齐穗后转移再利用的数量与比例也较大，构成籽粒Ｎ素积累量的比例也较大。     

硝酸钙对小麦叶片氮素代谢及产量的影响

本研究以华麦 ８ 号为材料,在土培条件下探讨了硝酸钙对小麦 Ｎ Ｏ－３ － Ｎ 吸收、转化及产量的影响。结果表明,无论施钙与否,小麦拔节期叶片中钙和 Ｎ Ｏ－３ － Ｎ、全氮含量都最高,随生育期推进而逐渐下降。施钙大大提高了叶片中钙的含量。在拔节期钙含量高的情况下施钙,硝酸还原酶活性（ Ｎ Ｒ Ａ）有所下降, Ｎ Ｏ－３ － Ｎ 含量较高。在小麦灌浆期钙含量高的情况下施钙, Ｎ Ｒ Ａ 有所提高,并促进了 Ｎ Ｏ－３ － Ｎ 的吸收和转化,氨态氮和全氮含量均有一定程度提高。施钙对小麦有效穗数和千粒重影响不大,但增加穗粒数和穗粒重,因而产量提高。     

盐分胁迫对小麦籽粒蛋白质及其组分含量变化动态的影响

为了明确盐分对小麦籽粒蛋白质及其组分含量的影响，分析了3种不同盐分含量的土壤上小麦籽粒蛋白质及其组分含量的动态变化。结果表明，随着土壤盐分浓度的增加，小麦籽粒蛋白质含量提高，表现为S3（土壤盐分含量1．6129g／kg）〉S2（土壤盐分含量1．2656g／kg）〉SI（土壤盐分含量0．674g／kg）；小麦籽粒蛋白质积累量随盐分浓度的提高而下降，S2与S1处理间籽粒蛋白质含量和积累量差异均达显著水平，S3与S2和S1间差异均达极显著水平。盐分胁迫条件下小麦籽粒蛋白质含量呈高一低一高的“V”型变化，与正常生长条件下蛋白质含量的变化动态一致。小麦籽粒蛋白质各组分含量随土壤盐分浓度的增加而增加，各处理间的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量差异均达显著或极显著水平。从各组分占总蛋白的比例来看，清蛋白、球蛋白、谷蛋白的比例随着土壤含盐量的增加而下降，醇溶蛋白的比例则随土壤含盐量的增加而增加，谷／醇比随着土壤含盐量的增加而下降。     

马铃薯不同品种氮、磷、钾与硫素吸收规律的研究

以紫花白、夏波蒂、底西瑞为材料,采用田间试验与室内分析测定相结合的方法,对马铃薯不同品种氮、磷、钾、硫素的吸收、分配规律进行了系统的研究,结果表明:①在整个生育进程中马铃薯植株中氮、钾积累量表现为"M"型变化趋势,磷、硫积累量则表现为单峰曲线的变化趋势。②紫花白品种氮硫比随生育进程的推进呈"高-低-高-低"的变化趋势,底西瑞和夏波蒂品种的氮硫比随生育进程的推进呈波状变化,但两品种波峰和波谷出现的时期及次数均不同;紫花白和夏波蒂磷硫比的变化趋势相同,均为波状曲线变化,最大值分别出现在出苗后75d和95d,比值分别为4.60和4.09,底西瑞的磷硫比表现为"高-低-高-低"的变化趋势,出苗后95d时达到一生中的最大值6.34;3品种整个生育期间的钾硫比变化均表现出波状的变化趋势,波峰和波谷出现的次数和时期各不相同。③马铃薯氮、磷、钾素的积累与硫素积累之间存在着极显著的幂函数关系,即马铃薯氮、磷、钾素的积累量随硫素积累量的增加而呈幂函数增加。     

硬粒小麦灌浆期间营养器官对籽粒蛋白质积累的影响

灌浆期间营养器官含Ｎ水平与籽粒蛋白质含量呈显著正相关（ｒ＝０．８９－０．９９）。增施Ｎ肥可以提高营养器官含Ｎ水平，从而提高籽粒蛋白质含量。顶部两片叶及相应的鞘、节间和颖壳分解输出的Ｎ占籽粒积累Ｎ素的９１％－９４％。它们对籽粒Ｎ的贡献依次为倒二节＞旗叶＞倒二叶、倒一节、颖完＞旗叶鞘＞倒二叶鞘。     

硝酸钙对小麦叶片氮素代谢及产量的影响

本研究以华麦８号为材料,在土培条件下探讨了硝酸钙对小麦ＮＯ３＾－－Ｎ吸收、转化及产量的影响。结果表明,无论施钙与否,小麦拔节期叶片中钙和ＮＯ３＾－－Ｎ、全氮含量都最高,随生育期推进而逐渐下降。施钙大大提高了叶片中钙的含量。在拔节期钙含量高的情况下施钙,硝酸还原酶活性（ＮＲＡ）有所下降,ＮＯ３＾－－Ｎ含量较高。在小麦灌浆期钙含量高的情况下施钙,ＮＲＡ有所提高,并促进了ＮＯ４＾－－Ｎ的吸收和转化,氨态     

施氮量对强筋小麦氮素积累和氮肥农学利用效率的影响

为探究冀东平原强筋小麦高产优质高效的最佳施氮量,在大田选用石优20号和中麦998两个强筋小麦品种,设置施氮量0 (N_0)、180 (N_1)和240 (N_2)kg·hm~(-2),研究了施氮量对强筋小麦氮素积累、转运和氮肥农学利用效率的效应。结果表明,小麦花前氮素积累量占成熟期植株地上部总氮素积累量的59%～66%,花后占34%～41%。随施氮量增加,小麦植株花前氮素积累量和转运量均提高,叶是花前氮素积累和转运的主要器官。小麦籽粒灌浆过程中,营养器官的氮素积累量逐渐下降,籽粒氮素积累量逐渐提高,营养器官氮素转运高峰与籽粒氮素积累高峰一致,石优20号为花后14～21d,中麦998为花后7～21d。施氮量从180 kg·hm~(-2)增加到240kg·hm~(-2),石优20号和中麦998的产量分别提高了6.10%和7.58%,籽粒蛋白质含量分别提高了3.68%和3.73%,而氮肥农学利用效率分别降低了25.68%和23.93%。综上所述,促进花前氮素的积累和转运可提高强筋小麦蛋白质含量;适当减少施氮量可实现强筋小麦的提质增效。本试验条件下,冀东平原强筋小麦生产的适宜施氮量为180kg·hm~(-2)。     

灌水次数和施磷量对冬小麦养分积累量和产量的影响

为给利用灌水和施肥措施调控小麦生长提供科学依据,在大田环境条件下,分别于2007-2008年（丰水年）在保定市、2008-2009年（平水年）在藁城市用当地冬小麦推广品种（河农822、冀5265）进行二因素裂区试验,研究了灌水次数（保证底墒的基础上设全生育期灌0、1、2和3次水3个灌水水平,分别用W0、W1、W2和W3表示）和施磷量（设0、75和150 kg·hm^-2 3个施磷水平,分别用P0、P1和P2表示）对小麦养分积累量和产量的影响。结果表明,灌水次数和施磷量对小麦植株的氮、磷、钾积累都有促进作用,但促进效果受降水年型的影响。丰水年灌水次数对氮、磷、钾积累量的影响较小,平水年灌水次数对氮、磷积累量的影响显著,氮、磷积累量在生育中后期都随灌水次数增加而提高,钾素积累量各生育时期受灌水影响不一致。丰水年施磷对氮素积累量影响不明显,磷素积累量随施磷量增加而增加,钾素积累量生育前中期以P0和P2较高,后期以P2较高;平水年,氮素和钾素积累量均随施磷量增加而增加,而磷素积累量受施磷量影响较小。适当灌溉和施磷可提高小麦养分生产效率、氮素和磷素收获指数,对钾素收获指数的影响较小。2年中灌水处理（W1、W2、W3）的籽粒产量均显著高于不灌水处理W0,但2007-2008年W1产量最高,2008-2009年则表现为W3>W2>W1。2年中P1和P2的籽粒产量均显著高于P0,但2007-2008年P1产量最高,2008-2009年P2产量最高,显示出磷素与水分的互补作用,即“水少磷多”或“水多磷少”都可以实现高产。根据研究结果,在河北平原常年降水（小麦全生育期100 mm左右）条件下全生育期灌溉2次,施P₂O₅ 150 kg·hm^-2;丰水年（200 mm左右）全生育期灌溉1次,施P₂O₅ 75 kg·hm^-2,可以取得较理想的产量。     

施氮量与行距互作对小麦群体质量的调控效应

为了解施氮量与行距互作对小麦群体质量的调控效应,于2013-2014年在中国农业科学院中圃场试验田进行裂区试验,以强筋小麦济麦20和中筋小麦中麦8号为试验材料,设置三个施氮水平(150、210和270kg·hm-2)和两个行距水平(12和20cm),比较分析了不同施氮量和行距组合下旱茬强、中筋小麦群体茎蘖数、茎蘖成穗率、叶面积指数、干物质积累量及产量差异。结果表明,在行距一定的条件下,适当增加施氮量,济麦20和中麦8号生育后期群体茎蘖数和茎蘖成穗率均显著升高。两个小麦品种各生育时期叶面积指数均不同程度提升。随施氮量的增加,中麦8号干物质积累量显著增加,而济麦20生育后期干物质积累量显著下降。在210kg·hm-2施氮量下,增大行距后,济麦20和中麦8号各主要生育时期群体茎蘖数和叶面积指数均显著升高。在中高氮条件下,济麦20和中麦8号生育后期干物质积累量随行距的增大而增加。综合来看,旱茬条件下济麦20和中麦8号分别在210kg·hm-2施氮量、20cm行距和270kg·hm-2施氮量、20cm行距下能够获得较高的群体质量和产量。     

氮肥运筹对稻茬小麦干物质、氮素转运及氮素平衡的影响

为给稻茬小麦高产、优质栽培中合理施氮提供依据,以低蛋白小麦品种宁麦9号和高蛋白小麦品种豫麦34号为材料,设置不同施氮水平(0、150、225和300 kg·hm-2)及基追比(基肥∶追肥为1∶9、3∶7、5∶5和7∶3),研究氮肥运筹对小麦植株C-N积累与转运规律、产量、蛋白质含量及氮素利用的影响。结果表明,适当增加施氮量及追肥比例可同步提高两小麦品种籽粒产量和蛋白质含量。随施氮量和追肥比例的增加,两品种干物质转运量均呈先增后降的趋势,而干物质转运效率及其对籽粒产量的贡献率则显著降低。营养器官氮素转运量随施氮量增加而增加,随追肥比例增加先增后降;氮素转运率及其对籽粒氮素贡献率则随施氮量和追肥比例增加而下降。相关分析表明,提高花后干物质积累是提高小麦产量的重要途径,而促进花前营养器官贮存氮素向籽粒的转运是提高小麦蛋白质含量的重要措施。增加施氮量和基肥比例显著增加了两品种氮素的表观损失量并降低了氮素利用效率。本试验条件下,增施氮肥至225 kg·hm-2,追肥比例宁麦9号≤50%、豫麦34号为50%～70%可同步提高两品种籽粒产量、品质和氮素利用效率,降低氮素损失。     

杂种小麦干物质积累特性研究

研究了麦优４号等杂种小麦品种（组合）不同密度和不同施氮量处理的干物质积累特性。结果表明杂种小麦生育前期和花后有明显的光合优势，光合产物积累量高，成熟期茎鞘干物重占总干重的比例高；杂种小麦花前光合产物输出量和输出率特别是茎鞘干物质输出率低于常规小麦；降低群体密度和增加施氮量能增加杂种小麦干物质积累量，提高光合产物向籽粒的输送效率     

施磷量对小麦品质和产量及氮素利用的影响

在0～20cm土层土壤速效磷含量16．5mg／kg的大田条件下选取0、75、105kg／hm^2三个不同磷素水平进行了施磷量试验，以研究施磷对小麦品质和产量及氮素利用的影响。结果表明，75kgP2O5／hm^2施磷处理显著提高了籽粒蛋白质含量，延长了面团形成时间和稳定时间，提高了评价值，改善了加工品质；但在施磷量增加到105kg／hm^2时，小麦籽粒加工品质下降。施磷促进了各生育时期植株对氮素的积累，减少了0～1m土层土壤中硝态氮的积累，且硝态氮的积累量随施磷量的增加而降低。在本试验地力条件下，施磷亦显著提高了籽粒产量，但75和105kgP2O5／hm^2两施磷处理间籽粒产量无显著差异；随着施磷水平的提高，小麦氮素利用效率显著降低。     

杂种小麦干物质积累特性研究

研究了麦优４号等杂种小麦品种（组合）不同密度和不同施氮量处理的干物质积累特性。结果表明杂种小麦生育前期和花后有明显的光合优势，光合产物积累量高。成熟期茎鞘干物重占总干重的比例高；杂种小麦前光合产物输出率特别是茎鞘干物质输出率低于常规小麦、降低群体密度和增加施氮量能增加杂种小麦物质积累量，提高光合产物向籽粒的输送效率。     

施氮量对稻茬小麦秸秆干物质和养分垂直分布的影响

为给秸秆资源合理开发利用提供依据,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料,研究了不同施氮水平(0、75、150、225、300kg·hm-2)下成熟期小麦植株干物质、氮、磷和钾的积累垂直分布特点。结果表明,小麦籽粒产量随施氮量增加呈先增后降的趋势,以施氮225kg·hm-2处理的产量最高。小麦冠层干物质和养分存在明显的垂直梯度,增加施氮量显著提高了冠层各层次干物质、氮、磷和钾素的积累量。随冠层层次的降低,叶片干物质积累量先降后增,氮、磷积累量降低,钾积累量升高。茎鞘干物质和钾素积累量则随冠层层次的降低而升高,氮、磷积累量先增后降,以倒2、倒3层较高。各叶层、茎鞘层干物质、氮、磷、钾积累量与籽粒产量均呈极显著正相关关系。在施氮225kg·hm-2处理下,小麦秸秆全量还田对土壤氮、磷、钾养分的贡献分别为3.7、2.8、9.9kg·hm-2;留茬15cm时,残茬干物质、氮、磷、钾还田量占整株秸秆量的比例分别为40%、50%和40%左右。     

硬粒小麦灌浆期间营养器官对籽粒蛋白质积累的影响

灌浆期间营养器官含Ｎ水平与籽粒蛋白质含量呈显著正相关。增施Ｎ肥可以提高营养器官含Ｎ水平，从而提高籽蛋白质含量。顶部两片叶及相应的鞘、节间和颖壳分解输出的Ｎ占籽粒积累Ｎ素的９１％－９４％。它们对籽粒Ｎ的贡献依次为倒二节〉旗叶〉倒二叶、倒一节、颖壳〉旗叶鞘〉倒二叶鞘。     

硬粒小麦4286籽粒蛋白质及其组分的发育规律及调控技术

硬粒小麦４２８６灌浆期间籽粒蛋白质及其组分的发育规律，按占籽粒干重含量计呈“Ｖ”型变化，按千粒中重量计呈“Ｓ”型变化。利用施Ｎ量和施Ｎ时期的不同，可对它们进行调控，即随施Ｎ量的提高和施Ｎ时期的后延可提高蛋白质及其各组分含量，但对各组分的调节作用不均等，依次为醇溶蛋白＞球蛋白＞谷蛋白和清蛋白．     

水分对小麦生理生化特性、产量及品质的影响研究进展

综述了水分对小麦的生理、生化特性、产量及主要加工品质的影响研究进展。在小麦乳熟期减少水分供应可以增加可溶性糖的积累,在孕穗期脯氨酸的积累量最大,水分利用率与小麦的光合指标关系最为密切。土壤水分含量与小麦籽粒中支链淀粉成反比,而与直链淀粉成正比。减少水分供应可以加速小麦的生育进程、增加蛋白质的含量而降低产量。水分对小麦加工指标的影响,目前意见尚不统一,有待进一步研究。     

两个籼稻品种的钾素生产效率与若干生理特性的比较研究

以田间试验和室内分析评价水稻早籼品种Ｇ８８—２９３和浙８５２钾素生产效率及相关生理特性的差异．结果显示，Ｇ８８—２９３品种钾素生产效率高于浙８５２达２８．８％，其生理特性的优势主要表现为：１）全生育期需钾较少，但生育前、中期累积的钾素量及占总量的百分率超过浙８５２；２）生育前期植株具有较高的Ｎ，Ｐ含量，全生育期保持较高的含Ｋ率和Ｋ／Ｎ；３）齐穗期剑叶光合速率及茎鞘总糖积累量明显高于浙８５２；４）收获期具有较高的经济系数。     

不同水分处理对小麦氮素和干物质积累与分配的影响

为明确同一肥料水平下不同水分处理对小麦氮素和干物质积累与分配的影响，于2018-2019年在防雨棚条件下，以石麦26、藁优2018和冀麦418为材料，采用随机区组试验，设置不灌水（W1，0 mm）、起身水（W2，60 mm）、拔节水（W3，60 mm）、开花水（W4，60 mm）、起身水+开花水（W5，60 mm+60 mm）、拔节水+开花水（W6，60 mm+60 mm）共6个水分处理，分析了不同水分处理下小麦干物质和氮素积累与分配的特点。结果表明，小麦干物质积累量随灌水量的增加而增加。随着生育进程的推进，干物质积累量呈上升趋势，成熟期达到最大值；起身水显著增加拔节期干物重，开花期和成熟期不同处理间干物质积累量差异显著，成熟期W1处理下干物质积累量最小。开花后干物质积累对籽粒的贡献率因品种而异，冀麦418在W6处理下氮素利用效率和氮肥生产效率最高。W5和W6处理显著增加小麦籽粒产量、氮素吸收效率和氮肥生产效率，说明在小麦营养生长阶段水分正常供应的前提下开花期水分对小麦氮素吸收和向籽粒转运影响较大。W6处理为本试验条件下最佳的灌水处理。     

晚播条件下施氮量对稻茬小麦氮素吸收及产量的影响

为给安徽省江淮稻麦轮作区域晚播稻茬小麦高产栽培的氮肥合理施用提供依据,选用当地主栽品种扬麦18和皖垦麦076为试验材料,设置5个施氮水平(0、90、180、270和360 kg·hm~(-2)),分析施氮量对晚播小麦氮素积累与分配、糖氮比、氮素同化酶活性及产量的影响。结果表明,增施氮肥能显著提高小麦各器官的氮积累量以及营养器官花前贮存氮素转运量、转运效率和转运氮素对籽粒氮素的贡献率,氮素收获指数随着施氮量的增加而降低。随施氮量的增加,小麦各生育时期不同器官的糖氮比值显著降低。小麦的氮素分配比例在生育前期以叶片最高,成熟期籽粒中氮素分配比例显著高于其余部位,而小麦的可溶性糖分配比例在生育前期以茎鞘最高,成熟期籽粒较高。在0～270 kg·hm~(-2)施氮量范围内,增施氮肥后,两个小麦品种的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性均显著提高,穗数、穗粒数和籽粒产量均明显增加。继续增加施氮量至360kg·hm~(-2)时,氮素同化酶活性和产量无显著变化,说明施氮过多对小麦氮素同化和产量无益。土壤氮贡献率、氮肥农学利用效率和氮素偏生产力均随施氮量增加而降低。推荐江淮区域稻茬小麦晚播条件下适宜施氮量为180～270kg·hm~(-2)偏下限,可兼顾高产及氮素高效吸收和利用。