不同冬小麦品种根际土壤氮素转化微生物及酶活性分析

为了解小麦氮素吸收效率与土壤微生物及酶活性的关系,给小麦品种选育和合理施氮提供参考,通过大田试验,比较分析了氮素吸收效率不同的四个冬小麦品种(豫麦49-198、矮早8、偃展4110和衡观35)根际土壤氮素转化微生物及酶活性的动态变化。结果表明,氮吸收效率在偃展4110与衡观35间、豫麦49-198与矮早8间均无显著差异,但前两个品种显著低于后两个品种。不同氮吸收效率冬小麦品种根际土壤微生物活性及酶活性不同。随生育时期的推进,四个品种的硝化细菌活性均呈先降后升再降的趋势,其中氮吸收效率低的品种(偃展4110和衡观35)的硝化细菌活性在拔节期至花后15d大于高氮吸收效率品种(豫麦49-198和矮早8);氨化细菌活性在拔节期至花后15d无显著变化,至成熟期活性迅速升高,品种间无显著性差异;反硝化细菌活性在整个测定时期均表现为低氮吸收效率品种大于高氮吸收效率品种;各品种脲酶活性均在拔节期最高,且此时高氮吸收效率品种大于低氮吸收效率品种;蛋白酶活性均在花后15d最高,拔节至开花期低氮吸收效率品种蛋白酶活性小于高氮吸收效率品种。     

不同氮素形态对专用小麦苗期氨同化关键酶活性的影响

为了给专用小麦氮素利用效率的提高提供依据,采用砂基水培方法,研究了强筋小麦豫麦34、郑麦9023、郑农16,中筋小麦豫麦49和弱筋小麦豫麦50一叶一心期叶片的氨同化关键酶(谷氨酰胺合成酶,GS;谷氨酸合成酶,GOGAT)活性和不同氮素形态(NH2-N、NH4 -N和NO-3-N)对四叶一心期氨同化关键酶活性的影响.结果表明,一叶一心期,不同类型专用小麦GS总活性表现为:弱筋型＞中筋型＞强筋型.胞质型GS(GS1)活性高于质体型GS(GS2).不同品种间GS1活性差异小,GS2活性差异极显著,且强筋型＞中筋型＞弱筋型.GOGAT活性表现为弱筋型和中筋型略高于强筋型.四叶一心期,强筋型品种和弱筋型品种GS活性以硝态氮处理最高,中筋型品种以尿素处理最高.同时,GS1活性均呈下降趋势,不受品种和氮素形态的影响;GS2受品种和氮素形态影响较大.NH4 -N下,中筋型和弱筋型小麦GS2活性均提高,强筋小麦均下降;NH2-N下,中筋小麦豫麦49的GS2活性持续提升,豫麦34的GS2活性保持平衡,其他品种均降低;NO-3-N下,强筋型和中筋型品种的GS2活性均下降,弱筋小麦增加.说明弱筋小麦GS2活性对氮的敏感性最强,其次是中筋型小麦,强筋小麦GS2受氮素的激活效应最弱.     

土壤水分对不同筋力型小麦花后旗叶氮素同化酶活性和籽粒蛋白质含量的影响

为给不同类型小麦栽培中土壤水分管理提供依据,在盆栽条件下,研究了土壤水分对不同筋力型小麦花后旗叶氮素同化酶活性和籽粒蛋白质含量的影响.结果表明,强筋小麦豫麦34花后旗叶中硝酸还原酶(NR)活性表现为:土壤含水量为田间持水量(FC)60%处理的活性最强,其次为40%FC处理, 80%FC处理最低,谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性大小关系均为:80%FC处理＞60%FC处理＞40%FC处理.中筋小麦豫麦49旗叶NR、GS总体上以60%FC处理最高.弱筋小麦豫麦50旗叶NR活性基本表现为60%FC处理＞40%FC处理＞80%FC处理,GS活性以80%FC处理为最高.土壤水分适度胁迫可提高籽粒蛋白质含量,豫麦34以 60%FC处理籽粒蛋白质含量最高,豫麦49、豫麦50则以40%FC处理籽粒蛋白质含量最高.不同土壤水分处理下小麦籽粒蛋白质含量与旗叶NR、GS均呈正相关,与GOGAT均呈不显著负相关.     

氮素形态对豫麦34地上器官游离氨基酸和籽粒蛋白质含量的影响

为给小麦优质生产中合理施用氮肥提供理论依据,以小麦品种豫麦34为材料,采用盆栽方法研究了三种氮素形态对豫麦34地上器官游离氨基酸和籽粒蛋白质含量的影响。结果表明,小麦叶片、茎、鞘和籽粒中游离氨基酸含量均以开花期最高;穗轴和颖壳中游离氨基酸含量以花后10 d最大;各叶位游离氨基酸含量高低表现为旗叶>倒二叶>倒三叶>倒四叶。三种氮素形态处理比较,各器官中（开花期倒三叶、倒四叶、穗轴和颖壳除外）游离氨基酸含量于花后30 d前均以酰胺态氮处理最大,铵态氮和硝态氮处理下互有高低,花后30 d以酰胺态氮处理最低;硝态氮处理下籽粒球蛋白含量最高,铵态氮处理下醇溶蛋白和麦谷蛋白含量最高,酰胺态氮处理下清蛋白含量、麦谷蛋白/醇溶蛋白比值、蛋白质含量最高,氮素形态间差异显著。说明施用酰胺态氮肥能够提高籽粒灌浆前、中期地上各器官中游离氨基酸含量,促进灌浆后期游离氨基酸向籽粒中的转运,提高籽粒蛋白质含量,因此,酰胺态氮肥是豫麦34品质栽培中首选的氮源。     

冬小麦冠层氮素垂直分布特征及其与籽粒蛋白质的关系

为了阐明小麦植株的氮素营养状况并合理调控品质形成,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料.研究了氮肥运筹对冬小麦冠层氮素垂直分布特征的影响及其与籽粒蛋白质的关系.结果表明,植株氮含量随冠层层次的降低而降低;与对照(N0)相比,施氮显著增加了冠层氮含量.氮肥基追比对两品种冠层氮素垂直梯度值影响不一致,宁麦9号中上部叶片氮素梯度值随追肥比例增加而减小,下部叶片及茎鞘层氮素梯度值随追肥比例增加而增大;豫麦34整个冠层氮素垂直梯度值均随追肥比例增加而增大.相关分析表明,宁麦9号开花期冠层的下部、灌浆期下层叶片、中上层茎鞘间形成大的氮素梯度,促进了蛋白质积累;而豫麦34开花期冠层的中下部及灌浆期整个冠层形成大的氮素梯度,有利于提高籽粒蛋白质含量.因此认为宁麦9号和豫麦34分别采用基追比7:3和3:7的氮肥运筹方式能够合理协调氮素垂直分布,定向调控籽粒蛋白质的形成.     

减氮处理对不同小麦品种干物质积累及氮素转运特性的影响

为了解低氮对小麦的氮累积量、干物质累积量、产量及氮利用率的影响,在豫北高产田常规施氮量的基础上,研究了减氮处理下小麦品种漯麦18、豫麦49-198、西农509和豫农202开花期和成熟期氮素积累量、花前和花后干物质和氮素转运、积累特性及产量和氮素利用效率的差异。结果表明,减氮处理下,漯麦18和豫麦49-198开花期和成熟期的氮素积累量均大于西农509和豫农202,且氮素积累量下降幅度均小于后两个小麦品种;4个小麦品种花前贮存氮素对籽粒的贡献率均在73.78%以上,而花后氮素积累量对籽粒的贡献率较低;4个小麦品种花前干物质转运量对籽粒的贡献率为35.05%~39.71%,而花后干物质积累量对籽粒的贡献率均高于60.29%。减氮处理后,漯麦18和豫麦49-198的产量、氮肥偏生产力和产投比均高于西农509和豫农202,产量降低幅度小于西农509和豫农202,植株氮素利用效率、氮肥偏生产力和产投比提高幅度均显著高于西农509和豫农202。说明减氮处理下种植漯麦18和豫麦49-198更有利于在获得较高产量的同时,提高氮素利用效率和经济效益,减少氮素损失。     

拔节期和花后渍水对小麦产量、干物质及氮素积累和转运的影响

为给长江中下游小麦大面积高产稳产栽培提供理论与实践依据,以扬辐麦4号为材料,研究拔节期和花后连续渍水5d、10d和15d对小麦产量及其构成因素、干物质和氮素积累与转运的影响。结果表明,拔节期和花后渍水处理均显著降低了小麦产量、穗粒数、千粒重,并显著降低了成熟期根和地上部、花后地上部干物质和氮素积累量及根冠比。随渍水时间的延长,渍水对产量及其构成因素、干物质和氮素积累及转运量的影响总体呈增大趋势;籽粒产量、穗粒数、花后地上部干物质与氮素积累量、根冠比在渍水5d和10d间差异不显著,渍水5d和15d间差异显著。拔节期与花后短期渍水处理间产量差异不显著,但花后渍水15d产量显著低于拔节期渍水。花后渍水对千粒重、花后地上部干物质和氮素积累量、花前地上部干物质转运量的影响较大。     

氮素形态对冬小麦旗叶GS及其同工酶活性和籽粒蛋白质含量的影响

为探明氮素形态对小麦品质形成的作用,以强筋小麦品种豫麦34为材料,通过盆栽试验,研究了酰氨态氮、铵态氮、硝态氮3种氮形态下,小麦花后旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）和同工酶活性、籽粒蛋白质及蛋白组分含量的变化及其关系。结果表明,在小麦开花后,GS及其同工酶活性在不同时期受不同氮素形态的影响;GS同工酶在3种氮素形态处理下均呈现三条酶带,分别为GS1、GS2、GSx;铵态氮促进了灌浆前期GS的活性,并提高了GS2活性,酰氨态氮对GS1活性具有促进作用;GS活性受GS2活性的影响较大。不同氮形态对籽粒蛋白含量的影响表现为铵态氮提高了籽粒形成初期蛋白质的含量,酰氨态氮有利于后期蛋白质含量的提高。籽粒蛋白质组分对氮形态的反应不一致。同时,籽粒蛋白的合成与GS及GS同工酶活性相关。在生产上可以通过不同形态的氮源配合使用,调控小麦籽粒蛋白质的含量和各蛋白组分的形成。     

高温与干旱互作对两种筋力小麦品种籽粒淀粉及其组分含量的影响

为了给小麦抗逆栽培提供参考依据,采用盆栽的试验方法,研究了花后高温、干旱及其互作对两种筋力小麦品种豫麦34(强筋)和豫麦50(弱筋)籽粒淀粉及其组分含量的影响.结果表明,高温胁迫均导致两品种籽粒直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量下降,但不同时期高温胁迫对两品种不同组分淀粉的影响表现不同:高温胁迫对豫麦34支链淀粉含量影响相对较大,且以灌浆前期降幅最大;豫麦50则以直链淀粉含量受灌浆前期高温胁迫的影响相对较大.干旱胁迫下两品种直链淀粉的含量均显著下降,但支链淀粉在不同时期干旱胁迫下表现出品种间的差异:灌浆前期干旱对两品种影响均不显著,中、后期显著降低豫麦50支链淀粉含量,而豫麦34的支链淀粉含量在灌浆后期干旱胁迫下有所升高.研究结果还表明,花后高温与干旱对小麦籽粒淀粉及组分的影响存在显著的互作效应,说明高温与干旱对淀粉品质的影响具有叠加效应和复杂性.     

分蘖和拔节期干旱对小麦植株氮素积累转运的影响

为明确分蘖和拔节期干旱对小麦氮素积累转运的影响,采用盆栽试验,以扬麦13和扬麦16为材料,研究了小麦分蘖和拔节期轻度和重度干旱条件下产量、氮代谢相关酶活性、氮素积累和转运的特征。结果表明,分蘖和拔节期干旱对两个小麦品种植株氮素积累转运的影响基本一致,分蘖和拔节期轻度干旱对小麦籽粒产量和蛋白产量影响不显著,而重度干旱可显著降低籽粒产量和蛋白产量。两时期干旱处理均显著降低小麦叶片硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性,且重度干旱降幅更大;胁迫解除后,叶片NR和GS活性增强。分蘖期轻度干旱提高了分蘖-拔节、拔节-开花阶段植株氮素积累量,而拔节期轻度干旱提高了拔节-开花、开花-成熟阶段的氮积累量。分蘖期轻度干旱提高了花前氮素转运量及其对籽粒贡献率;拔节期轻度干旱提高了花后氮素积累量及其对籽粒氮贡献率,而降低花前氮素转运量。成熟期籽粒氮素积累量与籽粒产量和蛋白产量均呈显著正相关。分蘖期和拔节期轻度干旱解除后,植株氮代谢相关酶活性增强,有利于植株氮素积累,并协调花前和花后氮素积累对籽粒氮贡献,从而获得高籽粒产量和蛋白产量。     

冬小麦碳氮积累、转运和籽粒产量对小花发育期追氮的响应

为给冬小麦高产优质栽培过程中氮肥的合理调控提供参考依据,通过河南郑州和兰考两点大田试验,分别在总施氮量240和180 kg·hm^-2下,以全部基施为对照,进行基施和追施各50%施氮处理［追肥时期分别在返青期(二棱末期)、返青后10 d(护颖原基分化期)、20 d(雌雄蕊原基分化期)和30 d(雌蕊凹期)］,探讨了小花发育期施氮对两种穗型冬小麦碳、氮积累和转运及产量构成的影响。结果表明,在小花发育期追施氮肥均有利于花前碳、氮的贮藏积累和转运,且兰考矮早8品种贮藏碳、氮转运对籽粒的贡献率分别高于对照处理4.49和3.98个百分点,而豫麦49198品种分别高于对照处理1.68和0.47个百分点;两个品种花前贮藏氮素转运对籽粒的贡献率分别高于碳素42.97和38.47个百分点。在本试验条件下,在小花雌雄蕊原基分化期追施氮肥增加了兰考矮早8的千粒重和豫麦49198的穗粒数,且追肥处理的穗粒数、千粒重和籽粒产量显著高于其他处理,氮素积累和转运的增加也显著提高了籽粒蛋白质含量和产量。根据本研究结果,在总施氮量180~240 kg·hm^-2下,采取基施和小花雌雄蕊原基分化期追施氮肥各50%,提高了籽粒产量和蛋白质产量。     

追氮时期和基追比例对强筋小麦产量和品质的调控效应

为给小麦高产优质栽培中氮肥合理运筹提供依据,以济麦20号为材料,在施氮量为240kg·hm-2下,研究追氮时期(起身、拔节、孕穗、开花)和基追比例(1∶1、3∶7和3∶17)对强筋冬小麦产量和品质的调控效应。结果表明,起身期和拔节期追氮处理间产量差异不显著,但二者显著高于孕穗期和开花期追氮处理。起身和拔节期增加追氮比例可提高产量,孕穗和开花期增加追氮比例则使产量降低。在起身和拔节期追氮时,籽粒蛋白质、醇溶蛋白和清、球蛋白含量随追氮比例增加均呈下降趋势;在孕穗和开花期追氮时,籽粒蛋白质、醇溶蛋白和清、球蛋白随追氮比例增加呈上升趋势。在各时期增加追氮比例均可提高谷蛋白、HMW-GS、LMW-GS含量和面团稳定时间。在一定的基追比条件下,拔节期追氮处理的谷蛋白、HMW-GS、LMW-GS含量和面团稳定时间均高于起身期追氮处理,追氮时期自拔节期后移至孕穗和开花期时谷蛋白、HMW-GS、LMW-GS含量和面团稳定时间均不同程度降低。本试验条件下,综合考虑产量和品质,强筋小麦济麦20号以基肥∶拔节肥比例为3∶17为最佳氮肥运筹方式。     

施氮对小麦干物质累积和转运的影响

为给高产小麦氮素科学管理提供依据,以河南温县和兰考典型高产区为试验地点,连续两年在0、90、180、270、360kg.hm-2氮水平下,研究了施氮对多穗型品种豫麦49-198和大穗型品种兰考矮早八干物质累积、分配、转运的影响及与产量的关系。结果表明,从越冬到收获,小麦干物质累积逐步增加,但两个品种小麦干物质累积都在拔节后差异明显,以拔节-开花增幅最大,其次是开花-收获。施氮使小麦干物质累积、转运和产量均增加,其中豫麦49-198干物质累积量和转运量、转运干物质对籽粒的贡献率、籽粒产量都以施氮270kg.hm-2较高,而兰考矮早八则都以施氮180kg.hm-2较高。氮肥用量与小麦开花期、成熟期干物质累积和不同器官干物质分配之间的关系均可用一元二次曲线拟合,豫麦49-198在开花期不同器官最大干物质的施氮量都高于兰考矮早八,但两个品种最大籽粒产量的施氮量接近。开花期豫麦49-198茎鞘干物质比例低于兰考矮早八,穗轴干物质比例高于兰考矮早八;成熟期豫麦49-198叶片、茎鞘、穗轴干物质分配比例低于兰考矮早八,籽粒干物质分配比例高于兰考矮早八;豫麦49-198花前干物质累积比例、转运干物质对籽粒的贡献率都低于兰考矮早八。     

水氮互作对济麦20籽粒蛋白质品质及氮素和水分利用效率的影响

为给强筋小麦高产优质栽培的水氮合理运筹提供理论依据,以强筋小麦济麦20为试验材料,在大田条件下设置了3个施氮水平：0 kg·hm-2（N0）、180 kg·hm-2（N1）、240 kg·hm-2（N2）;每个施氮水平下设置4个灌水处理：不灌水（W0）、底水+拔节水+开花水（W1）、底水+冬水+拔节水+开花水(W2)、底水+冬水+拔节水+开花水+灌浆水(W3),每次灌水量60 mm,研究了水氮互作对强筋小麦济麦20籽粒蛋白质品质及其相关酶活性、产量及氮素和水分利用效率的影响。结果表明,旗叶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、内肽酶、羧肽酶和氨肽酶活性均为N2处理最高,N0处理最低。各施氮水平下硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性均以W0处理最低,W3处理与W1和W2处理相比,灌浆后期硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性提高,但各蛋白质水解酶活性降低。不施氮条件下,W3处理促进了籽粒蛋白质积累;施氮条件下,W1、W2和W3处理的籽粒蛋白质含量无显著差异。每公顷施纯氮180 kg条件下,W1处理的沉淀值高于其他灌水处理,湿面筋含量、面团稳定时间、籽粒产量、氮肥表观利用率和氮肥农学效率与W2处理无显著差异,高于W0和W3处理,水分利用效率高于W2和W3处理。综合考虑籽粒品质、产量、氮素和水分利用效率,施氮量为180 kg·hm-2、全生育期灌底水+拔节水+开花水的N1W1处理为高产优质高效的最佳组合。     

不同土壤质地条件下小麦旗叶全氮和籽粒蛋白质含量的变化

为了给小麦高产优质栽培提供依据,于2003～2005年在连续两年池栽条件下,以面筋含量高、中、低三种冬小麦品种藁麦8901、豫麦49和洛麦1号为供试材料,研究粘、壤、砂三种土壤质地对旗叶全氮含量和蛋白质积累的影响.试验结果表明,花后叶片含氮量逐渐下降,花后5～40 d,旗叶全氮含量表现为粘土＞壤土＞砂土.不同冬小麦品种籽粒蛋白质含量均呈现前高后低又升高的积累变化规律.其中,低筋品种洛麦1号和中筋品种豫麦49在壤土条件下蛋白质含量较高,高筋品种藁麦8901在粘土条件下籽粒蛋白质含量较高.高筋品种藁麦8901籽粒蛋白质积累速率高峰期早于其它两类品种.低筋品种洛麦1号在砂土、中筋品种豫麦49在粘土种植条件下籽粒蛋白质产量较低;藁麦8901以粘土种植条件下籽粒蛋白质产量较高.籽粒蛋白质含量与旗叶全氮含量均呈正相关关系.因此,土壤质地对小麦籽粒蛋白质积累影响较大,生产上应针对不同品质类型小麦品种制定不同的优化栽培措施.     

开花期喷施水杨酸对不同类型专用小麦品种籽粒淀粉及产量的影响

为给水杨酸（SA）在小麦高产和淀粉品质调优栽培中的应用提供理论依据,2003～2004年度在大田试验条件下以强、中、弱筋三种类型冬小麦品种豫麦34、豫麦49和豫麦50为供试材料,在开花前3d和开花后7d喷施浓度分别为0、0．5、1．0和1．5g／L的SA,研究其对三种类型专用小麦品种籽粒淀粉组成、特性与产量的影响。结果表明,开花期喷施适宜浓度的SA可以提高淀粉含量、淀粉的支／直比例、粘度参数和强筋小麦的膨胀势,有利于小麦淀粉品质的改善,但对不同类型专用小麦的千粒重、籽粒产量和总淀粉产量的调节效应明显不同,即开花期喷施SA可以提高强筋小麦的千粒重、籽粒产量和总淀粉产量,但1．5g／LSA处理对中筋小麦表现出负效应,与对照相比差异均达极显著水平,对弱筋小麦则无显著调节作用。在本试验条件下,从保证产量和改善小麦淀粉品质的角度来看,对于强筋和弱筋小麦而言,以1．5g／LSA处理效果最好;而中筋小麦以1．0g／LSA处理效果最好。     

土壤相对含水量对冬小麦氮素积累、蛋白质组成和加工品质的影响

为了解土壤相对含水量(SRWC)对冬小麦氮素利用和籽粒品质的影响,在防雨条件下,以高产强筋小麦品种皖麦38为材料,采用测墒补灌的方法,0~40cm土层SRWC在拔节期(J)设置65%、70%和75%3个水平,开花期(A)设65%和70%两个水平,分析了不同处理(分别用J65A65、J65A70、J70A65、J70A70、J75A65、J75A70)间冬小麦氮素积累、蛋白质组成和加工品质的差异。结果表明,在65%~75%范围内,随拔节期SRWC的提高,小麦开花期各器官的氮素积累量显著增加;J70A70处理的成熟期籽粒氮素积累量与J75A65和J75A70处理无显著差异,但显著高于其他处理,且其氮素收获指数最高。开花期SRWC相同时,拔节期SRWC 65%处理较SRWC 70%处理具有较高的贮藏蛋白含量和谷醇比以及较低的可溶性蛋白含量;J65A65处理的籽粒谷蛋白含量、谷醇比和贮藏蛋白占总蛋白的比例显著高于其他处理。与面粉品质和烘烤品质相比,拔节期和开花期SRWC对面团品质的调控效果明显。其中,面团形成时间和稳定时间在拔节期SRWC 65%和70%条件下随开花期SRWC的提高而降低;开花期SRWC相同时,拔节期SRWC 65%处理较SRWC 70%和75%处理提高了面团形成时间、稳定时间、沉降值、面包体积。综合以上结果,J65A65处理提高了籽粒谷蛋白和谷醇比,延长了面团形成时间和稳定时间,增加了面包体积,有利于改善冬小麦加工品质,是最佳的优质节水测墒补灌方案。