不同蛋白质含量大豆品种氮素积累、分配和运转规律研究

以3个籽粒产量相近但蛋白质含量差别较大的大豆品种为材料,分析了分枝期后不同器官的氮素积累、分配和运转规律及其对籽粒蛋白质含量的影响.结果表明:结荚前品种之间氮素含量和积累量差别不大,结荚后高蛋白大豆营养器官(叶片、茎秆和叶柄)的氮素含量除个别时期外(叶柄第7周)都高于普通大豆,说明营养器官较高的氮素含量及长时间保持较高...     

减少灌水次数对强筋小麦氮素积累转运和籽粒蛋白质含量的影响

为探究减少灌水次数对强筋小麦氮素积累、转运和籽粒蛋白质含量的影响,选用4个强筋小麦品种(津农7号、农优3号、师栾02-1和中麦998),在大田条件下设置3种灌水处理(CK:冬水+拔节水+开花水;W2:冬水+拔节水;W1:冬水),研究了减少灌水次数对强筋小麦植株各器官氮素的积累与转运、籽粒蛋白质及其组分的含量、蛋白质产量和籽粒产量的影响,并对协调强筋小麦籽粒蛋白质含量和产量的适宜灌水次数进行了探讨。结果表明,减少灌水次数后,强筋小麦营养器官氮素积累量明显降低,氮素转运量增加;籽粒蛋白质含量升高;蛋白质组分的变化表现为,清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量升高,醇溶蛋白含量下降;籽粒产量显著下降,水分利用效率升高,但不同品种增幅不同。综上所述,减少灌水次数能促进强筋小麦营养器官的氮素向籽粒转运,使籽粒蛋白质含量升高,籽粒蛋白质品质得到改善。本试验条件下,W2处理(冬水+拔节水)可以有效协调强筋小麦产量和籽粒蛋白质含量的关系,同时提高水分利用效率。     

不同品质小麦氮素分配及利用率的15N示踪研究

为了解品种、施氮量、追氮时期对小麦各器官氮素分配、利用率的效应及权重,利用15N示踪技术研究了两种施氮水平和两种追肥时期下不同品质类型的四个小麦品种(系)济南17、PH82-2-2、PH97-4、PH97-5成熟期各器官氮含量、氮积累量和15N丰度的差异.结果表明,施氮量增加,籽粒氮含量和积累量增加,而营养器官氮含量和积累量升高或降低,规律不一致.拔节期追施氮肥,籽粒氮含量和积累量比抽穗期追施氮肥低,而营养器官相反.成熟期小麦各器官氮含量高低依次为籽粒、其他叶、旗叶、颖壳、茎秆＋叶鞘.品种间各器官氮含量和积累量存在显著差异,PH82-2-2和PH97-5籽粒中氮含量和积累量高于济南17和PH97-4,PH97-5后期营养器官向籽粒转移氮素较多,品种是影响各器官氮含量和积累量差异的决定因素.抽穗期追氮整个小麦植株中追肥氮含量比拔节期追施氮肥显著降低,地上器官中降低了10.1个百分点,籽粒中降低了10.3个百分点,小麦对氮素的当季利用率显著降低.     

施氮时期对专用小麦干物质和氮素积累、运转及产量和蛋白质含量的影响

为了明确施氮时期对小麦花后干物质和氮素积累与运转的影响及其与产量和品质的关系，在大田高产条件下，研究了不同追氮时期对二个专用小麦品种开花前后氮素同化、运转和蛋白质含量的影响。结果表明，拔节和孕穗期追氮均提高了小麦产量和籽粒蛋白质含量，但过迟追氮不利于产量和蛋白质含量的同步提高。不同追氮处理显著提高了徐麦26花后氮素积累量，降低了营养器官贮存氮素向籽粒的转运，但提高了淮麦18营养器官贮存氮素向籽粒的转运。相关分析表明，徐麦26籽粒蛋白质合成所需氮素主要来源于花后氮素同化，而淮麦18则更多地依赖于开花前贮存氨素的再动员与分配。     

磷素水平对不同大豆品种氮素营养的影响

选用近年来黑龙江省推广面积比较大并具有代表性的3个大豆品种作为试验材料,采用盆栽,在N、K肥 施用量一定的基础上,设4个P处理,利用凯氏定氮法测定了不同大豆品种各器官氮素含量。结果表明,施磷对大 豆植株及各器官氮素含量有较大影响, 3个品种不同处理全株氮素含量从分枝期逐渐增加,成熟期达到高峰;同一 品种不同处理表现为适宜的磷水平有利于氮素的积累, 3个品种花期后都是P5 (每千克土施P2O5 0. 033g)处理全 株氮素含量最高,说明适宜的施磷有利于促进氮素积累。同一处理不同品种间高蛋白品种的氮素含量多于中间型 品种和高油品种,说明高蛋白品种需氮量多于中间型品种和高油品种。植株氮素含量高表现为单株产量和蛋白质 含量高,而脂肪含量却不是最高,氮素对脂肪形成影响较小。     

施氮模式对强筋小麦氮素积累和籽粒蛋白质含量的影响

为探索冀东平原强筋小麦适宜的氮肥施用模式,选用2个强筋小麦品种（津农7号和中麦998）,在总施氮量为210 kg·hm_-2的前提下设置4种施氮模式（CK：底肥50%+拔节肥50%;N1：底肥30%+起身肥20%+拔节肥50%;N2：底肥50%+拔节肥30%+孕穗肥20%;N3：底肥30%+拔节肥50%+孕穗肥20%）,研究了不同施氮模式对强筋小麦氮素积累、转运、籽粒蛋白质及其组分含量的影响。结果表明,与CK相比,N2和N3处理提高了强筋小麦干物质积累量,显著增加植株花前氮素积累量及其转运量。花前氮素对籽粒氮素的贡献率因品种和处理而异,津农7号花前氮素对籽粒氮素的贡献率以CK最高,中麦998花前氮素对籽粒氮素的贡献率以N2处理最高。与CK相比,N2和N3处理显著增加小麦籽粒的蛋白质含量,提高醇溶蛋白和谷蛋白含量;2个强筋小麦品种籽粒产量均以N2处理较高。综上所述,本试验条件下,总施氮量的20%后移至孕穗期可提高强筋小麦植株干物质积累量,促进花前积累氮素向籽粒转移,提高籽粒蛋白质含量;N2处理可使津农7号获得最高的籽粒产量和蛋白质含量;中麦998在N2处理下籽粒产量最高,N3处理下蛋白质含量最高。     

基于高光谱遥感的小麦籽粒产量预测模型研究

为了确立能够准确预测小麦籽粒产量的敏感光谱参数和定量模型,于2003～2006年连续3个生长季,通过不同小麦品种和不同施氮水平的4个大田试验,在小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定植株氮含量、重量和叶面积指数及成熟期籽粒产量,定量分析小麦籽粒产量与冠层高光谱参数的相互关系.结果显示,小麦籽粒产量随施氮水平的提高而增加,不同地力水平间存在显著差异.灌浆前期叶片氮积累量和叶面积氮指数均能够较好地反映成熟期籽粒产量状况,而叶片氮含量和氮积累量及叶面积氮指数在拔节～成熟期的累积值与成熟期籽粒产量的回归拟合效果更好.对叶片氮含量和氮积累量及叶面积氮指数的光谱反演,在不同品种、氮素水平和年度间可以使用统一的光谱参数.根据"特征光谱参数-叶片氮素营养-籽粒产量"这一技术路径,以叶片氮素营养为交接点将模型链接,建立了基于灌浆前期高光谱参数及拔节期～成熟期特征光谱指数累积值的小麦籽粒产量预测模型.经两年独立试验数据检验表明,利用灌浆前期关键特征光谱指数可以有效地评价小麦成熟期籽粒产量状况,拔节～成熟期特征光谱指数的累积值能够稳定预报不同条件下小麦成熟期籽粒产量的变化.因此,利用冠层特征光谱指数可以快速无损地预报小麦成熟期籽粒产量.     

钙和镁在超高产大豆辽豆14器官中的积累与分布

以超高产大豆辽豆14与普通大豆辽豆11为试材,研究了不同施肥水平和种植密度处理下,钙和镁在各器官的积累与分布.结果表明:大豆各器官钙百分含量依次为叶片叶柄荚皮籽粒茎秆;镁百分含量依次为叶柄叶片荚皮茎秆籽粒.随着生育时期的推移,大豆茎秆和籽粒中钙百分含量逐渐降低,叶片和叶柄中钙的百分含量始粒期以前呈下降趋势,始粒期以后呈增加趋势,荚皮中钙百分含量随着生育时期推移波动较小.大豆茎秆、叶片和叶柄中镁百分含量均在始花期最高,荚皮中镁百分含量在盛荚期最高,籽粒中镁百分含量在始粒期最高.和辽豆11相比,各肥密处理中辽豆14各器官钙和镁的百分含量均高于辽豆11.钙积累总量肥力处理间差异显著,密度处理间差异极显著.镁积累总量密度处理间差异极显著.钙和镁积累总量肥力、密度和品种间具有显著的交互作用.     

优良食味水稻品种籽粒蛋白质积累特征及其对氮素水平的响应

【目的】探讨优良食味水稻品种的籽粒蛋白质积累特征及其对氮素水平的响应。【方法】以食味值不同的常规粳稻和杂交稻为材料,在结实期设置不同氮素施用水平处理,分析不同类型品种在不同氮素水平下的蒸煮食味品质及其与稻米蛋白质及其组分含量的关系。进一步分析各品种在不同氮素水平下稻穗不同部位的氨基酸含量及籽粒蛋白质含量在结实期的动态变化,总结优良食味水稻品种的籽粒蛋白质积累特征及其对氮素水平的响应特征。【结果】优良食味水稻品种籽粒蛋白质含量较低,且随着氮素水平的增加而上升;优良食味水稻崩解值较高,消减值较低;蒸煮食味品质受氮素水平影响较小。优良食味水稻品种蛋白组分含量较低,且稻米蛋白质含量与食味品质呈显著负相关。在常规粳稻中,稻米食味值与清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量均显著负相关;在杂交稻中,稻米食味值与醇溶蛋白和谷蛋白含量显著负相关。优良食味水稻品种籽粒充实过程中游离氨基酸含量较低,并呈现较低水平的蛋白质积累。而食味较差品种灌浆期籽粒的氨基酸含量较高,成熟籽粒蛋白质含量也较高,且氮素供应水平提升其籽粒蛋白质含量的效应更为显著。【结论】优良食味水稻品种的籽粒蛋白质含量较低,与其充实过程中蛋白质积累水平较低有紧密关系,且受氮素水平影响较小。     

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。     

Phosphoenolpyruvate carboxylase activity in ear organs is related to protein concentration in grains of winter wheat

The relationship between phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) activities in flag leaf blade and ear organs (glume and grain) and protein content of grain as well as grain weight after flowering were studied in different winter wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. Results showed higher PEPC activity in the developing grain than in flag leaf blade and glume during grain development. For 16 of the genotypes studied, the mean PEPC activity in the developing grain or glume at 15 and 25 days after flowering was significantly and positively correlated with final protein content of grain. Enzyme activities in glume and flag leaf blade were positively correlated with final grain weight but the activity in developing grain was weakly and negatively correlated with grain weight. The overall data suggest that PEPC may be involved in protein biosynthesis during grain development, and it may have an important role in regulating carbon and nitrogen metabolism in the ear of wheat.     

陕西关中不同小麦品种产量以及氮磷效率差异研究

为筛选出高产高效的小麦品种,以陕西关中平原现行栽培以及新育成的15个主要小麦品种为材料,通过大田试验,在两个施肥处理下(不施肥,推荐施肥),研究不同小麦品种的产量、氮磷效率差异及其内在生理机制。结果表明,在施肥和不施肥条件下,部分小麦品种间的产量均存在显著差异,其中,施肥条件下小麦产量为2 757.5～4 589.5kg·hm~(-2),不施肥条件下小麦产量为1 928.3～3 065.8kg·hm~(-2)。无论施肥与否,部分小麦品种间氮、磷效率均差异显著。施肥条件下,小麦产量与收获指数、穗粒数呈极显著正相关;而不施肥条件下,小麦产量仅与穗粒数呈极显著正相关。相关性分析结果显示,施肥条件下,品种间产量高低与开花期旗叶碳氮比有关;而不施肥条件下,品种间产量高低与叶绿素相对含量和旗叶衰老速率有关。在施肥条件下,品种间氮、磷利用效率的高低主要与可溶性糖转运量、开花期旗叶碳氮比及其衰老速度有关;而不施肥情况下,品种间氮、磷利用效率主要与收获指数有关。从最佳产量和实际生产考虑,在推荐施肥条件下高产高效品种有伟隆121和伟隆123。     

不同播期下优质稻桂华占、八桂香花后碳氮物质流转与籽粒生长相关性

以桂华占、八桂香为材料,不同播期调控下,研究不同播期下优质稻花后植株碳氮流转与籽粒生长及品质的相关性.结果表明:(1)花后茎鞘、叶片干物质运转速度和运转率都与籽粒起始灌浆势呈正相关.籽粒活跃灌浆期、持续灌浆时间与花后茎鞘、叶片干物质运转速度和运转率呈极显著正相关.(2)播种期推迟不利于茎鞘碳同化物向穗部流转,茎鞘碳同化物转运对籽粒的产量和淀粉产量的贡献率表现为淀粉＞可溶性糖＞蔗糖,茎鞘碳同化物对籽粒产量及淀粉产量的贡献率远高于叶片.可溶性糖转运对籽粒产量和淀粉产量贡献率表现为SD1＞SD2＞SD3;蔗糖、淀粉对籽粒的产量贡献率表现为SD1＞SD2＞SD3.茎叶可溶性糖积累量的减少与籽粒直链淀粉含量和积累量增加是同步的,并且,茎叶可溶性糖积累量快速递减期(花后3～12 d)与直链淀粉含量和积累量快速递增期(花后6～12d)同步.(3)播种期推迟减少茎鞘和叶片总氮的积累,籽粒氮收获指数降低,但是播种期的推迟却增加茎鞘和叶片器官蛋白氮积累,有利于籽粒蛋白质含量提高.     

小麦白粉病严重度与植株生理性状及产量损失的关系

为了探讨植株生理危害及产量损失与小麦白粉病病害等级间的关系,以不同抗性的小麦品种为材料,分析了白粉病菌侵染后小麦植株叶绿素含量、水分含量、氮含量、叶面积指数及产量的变化。结果表明,两个不同抗性的小麦品种随着病情指数的增加,植株叶绿素含量、水分含量、氮含量、叶面积指数均表现下降趋势,白粉病对易感品种偃展4110危害较重,对中抗品种周麦18危害较轻。通过计算各生理指标损失指数发现,其与病害等级间的相关性显著高于生理指标原始测定值(水分含量除外)与病害等级间的相关性。随着接种压力的增大,病情严重度增加,小麦产量及产量因子均表现降低趋势,其中对千粒重危害最严重。利用病害累积指数能较好地预测产量损失状况,减轻生育时期和品种间差异对预测模型的影响,千粒重和产量损失方程的决定系数分别为0.891和0.852。这表明,通过田间植株病情指数动态调查,可以准确预测千粒重下降和产量损失状况。     

施氮对花后遮光条件下小麦产量与蛋白质含量的影响

为探讨施氮对花后弱光逆境下小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响,选用2个对弱光敏感性不同的小麦品种（济麦22和济核916）,设置3个施氮水平（0、120和240 kg·hm^-2）,在花后遮去60%的自然光条件下研究了施氮量对小麦籽粒产量与蛋白质含量的调控效应。结果表明,增施氮肥可延缓花后遮光条件下两个小麦品种旗叶叶绿素下降,使PSⅡ实际光化学效率和净光合速率维持较高水平,促进旗叶可溶性糖含量合成,提高籽粒灌浆速率,增加穗数、穗粒数和籽粒产量。增施氮肥提高了遮光条件下两个小麦品种旗叶硝酸还原酶活性、籽粒谷氨酰胺合成酶活性和籽粒游离氨基酸含量,增加籽粒蛋白质含量。济麦22的籽粒产量以240 kg·hm^-2施氮处理最高,籽粒蛋白质含量在120 kg·hm^-2和240 kg·hm^-2施氮处理间无显著差异;济核916的籽粒产量和蛋白质含量均以120 kg·hm^-2施氮处理最高。由此可见,在花后遮光条件下适量施氮可提高小麦光合能力和促进碳氮代谢,最终增加籽粒产量和蛋白质含量。     

小麦氮素高效利用基因型的农艺性状及生理特性

为给小麦氮高效型品种选育和栽培调控提供理论依据,采用大田试验,以14份小麦品种为材料,研究了不同氮效率品种的农艺性状及生理特性的差异。结果表明,不同小麦品种间产量和氮素利用效率具有显著差异。基于氮肥吸收效率和氮肥农学效率将参试材料分为氮高效型、中效型和低效型。与氮中效型和低效型品种相比,氮高效型品种具有较高的产量、干物质和氮素积累量;在农艺性状上,氮高效型品种具有较高的粒重、收获指数(HI)、叶面积指数(LAI)和开花期旗叶面积;在生理上,氮高效型品种开花期旗叶的叶绿素含量、氮含量、净光合速率、硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性较高,而成熟期旗叶氮含量较低。聚类分析表明,淮麦30、徐麦32、矮抗58和扬麦16为氮高效型品种。经相关分析,小麦粒重、HI、LAI和开花期旗叶的面积、叶绿素含量、氮含量与氮效率呈显著正相关,小麦成熟期旗叶氮含量与氮效率呈显著负相关,这些指标可作为氮高效型小麦品种筛选的依据。     

Prediction of grain protein content in winter wheat (Triticum aestivum L.) using plant pigment ratio (PPR)

The applicability of the hyperspectral data from the canopy to the prediction of wheat grain quality was assessed for winter wheat. A training experiment and a validation experiment with contrasting nitrogen (N) levels and different cultivars were conducted, respectively, at different locations in Beijing, China. The wheat canopy spectral reflectance over 350–2500 nm, leaf N concentration and chlorophyll (Chl) concentration were measured at different growth stages, and the grain protein content was also determined after harvest. Eight vegetation indices (VIs) were compared relating to leaf N concentration, and the result indicated that the plant pigment ratio (PPR, (R550−R450)/(R550+R450)), a Chl-based index, was most applicable to predict wheat grain protein due to its significant correlation with leaf N concentration at the post-anthesis stage. Based on the relationships among PPR, leaf Chl concentration, leaf N concentration, and grain protein content, the statistical prediction models of grain protein content for Zhongyou9507 (a hard winter wheat) and Jingdong8 (a semi-hard winter wheat) were developed. The root mean square error (RMSE) of the 18 DAA (days after anthesis) model of Zhongyou9507 was 0.175; those of the anthesis model and the 11 DAA model of Jingdong8 were 0.238 and 0.982, respectively. Taking both the precision and accuracy into account, the 18 DAA model of Zhongyou9507 and the anthesis model of Jingdong8 were recommended to predict grain protein content for each cultivar. The result demonstrated that PPR could be used to assess grain quality of winter wheat.