氮肥运筹对小麦氮素利用效率及产量影响的研究进展

在小麦高产栽培研究中,氮素肥料的合理运筹直接影响到小麦的产量、品质以及经济效益,不少农业科研工作者对此做了大量研究。本文就氮素利用效率的评价指标、影响因子以及氮肥运筹对小麦氮素利用效率和产量的影响进行了综述,提出了提高小麦氮素利用效率的措施。     

不同冬小麦品种产量和氮素吸收利用效率差异

【目的】研究新疆南疆不同冬小麦品种产量、氮素吸收利用效率的差异及对氮肥的响应,为小麦氮高效育种、氮高效品种选择及氮肥优化施用提供参考依据。【方法】设置3个施氮量,选择新疆南疆种植12个品种（系）为材料,研究不同氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素积累量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标差异。【结果】随着施氮量的增加不同品种收获穗数、穗粒数增加,千粒重降低,氮素积累量和产量增加;氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率随着施氮量的增加而降低。氮素利用率较高品种为新冬40号,新冬60号,15/6317。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,在不施氮（N_o）条件下新冬40号,新冬60号,15/6317氮素利用率高主要是氮素吸收效率和氮素利用效率的共同作用,以氮素利用效率为主;在施氮条件下新冬60号和新冬40号在氮素吸收效率高来自其较高氮素吸收能力,而15/6317氮素利用率较高是氮素吸收效率和氮素利用效率的共同作用。【结论】不同品种达到氮高效的途径不同,针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行调控,提高小麦氮素吸收和利用效率。     

小麦不同品种的氮素利用效率差异研究

【目的】研究小麦不同品种籽粒、叶片和茎秆的含氮量和氮素利用效率的差异。【方法】选用29个普通小麦品种，分别在正常和肥水亏缺环境下进行随机区组试验。【结果】小麦不同品种籽粒、叶片、茎秆的含氮量和氮素利用效率差异均达极显著水平；不同环境间叶片、茎秆的含氮量和氮素利用效率差异也达极显著水平，但籽粒含氮量差异不显著；品种×环境互作只有叶片含氮量差异达极显著水平；不同品种肥水亏缺下氮素利用效率均高于正常环境的氮素利用效率；在肥水亏缺和正常环境下分别筛选出5个和4个高效利用氮素的品种；两种环境的籽粒和叶片的含氮量和氮素利用效率均存在极显著的正相关，而茎秆含氮量两种环境的相关不显著；籽粒、叶片、茎秆的含氮量和氮素利用效率的小区遗传率分别为48.4％、57.6%、17.4%和35.4%，而品系遗传率分别为84.9％、89.1%、55.8%和76.7%。【结论】小麦各器官的含氮量和氮素利用效率存在着品种差异，可以通过杂交育种等手段，对其进行遗传改良，培育既高产、优质又高效利用氮素的小麦新品种。     

氮肥运筹对土壤-小麦系统氮素行为及氮素利用效率影响的研究进展

氮肥大量用于农业生产中,不仅降低了氮素利用效率,而且对生态环境产生了不良影响。根据国内外研究情况,综述了土壤中氮素的形态及其转化途径、施氮对土壤氮素含量及分布的影响、小麦植株对氮素的吸收同化及分配机理、施氮对氮素利用效率的影响。     

不同播种方式对小麦产量形成及氮素利用效率的影响

在大田试验条件下,以小麦品种扬麦19为供试材料,设置免耕套播、旋耕撒播、旋耕条播、耕翻+旋耕条播等4种方式,研究不同播种方式对苏北平原小麦产量形成及氮素吸收利用效率的影响。结果表明:采用小麦播种施肥一体机条播小麦,同时机械深施基肥,能显著提高旋耕条播和耕翻+旋耕条播处理的小麦产量,分别平均比旋耕撒播提高7.6%和10.8%。旋耕条播和耕翻+旋耕条播处理均显著提高了小麦的生物产量,明显增加了小麦的经济系数,显著增加了小麦不同生育时期麦田土壤速效氮含量,显著提高了小麦氮肥偏生产力。旋耕条播和耕翻+旋耕条播处理虽然均显著增加了小麦氮素累积量,但小麦的氮素干物质生产效率和籽粒生产效率均显著降低。说明在小麦生产中,使用小麦播种施肥一体机条播小麦,结合基肥机械深施,减少25%的小麦播种量和10%的氮肥施用量,虽然能增加土壤速效氮素含量,并提高小麦产量和氮素吸收量,但还需通过合理栽培技术措施的应用,协调好氮素养分吸收和利用效率之间的矛盾,提高小麦氮素利用效率。     

小麦氮素利用效率的基因型差异及相关特性分析

【目的】对长江中下游麦区小麦种质进行氮素利用效率基因型差异分析,明确不同种质材料的氮素利用特性,为小麦氮素高效育种及相关分子机理研究奠定基础,同时探讨氮素利用效率与不同生育期性状的相关关系,为建立小麦氮素高效利用的评价指标提供参考。【方法】大田条件下,设置低氮(纯氮62.55 kg·hm~(-2))和正常氮(纯氮187.5 kg·hm~(-2))2种氮素水平,以主要来自于长江中下游麦区不同时期的小麦种质118份为材料进行氮素利用效率基因型差异分析,通过对苗期地上部干重、分蘖数、叶绿素含量;花期地上部干重、植株氮素浓度、氮素积累量;灌浆期旗叶叶绿素含量;成熟期籽粒产量、茎秆重、籽粒氮素浓度、茎秆氮素浓度、籽粒与茎秆氮素积累量、穗数、穗粒数、千粒重、收获指数和氮素收获指数等22个性状的测定与计算,研究氮素利用效率与不同性状之间的相关关系,并根据材料的氮素利用效率差异对不同种质材料进行划分。【结果】供试小麦材料在2种氮素水平下,各研究性状均存在较大的差异。相关性分析显示植株成熟期茎秆重、地上部生物学产量、收获指数、穗数、植株花期生物学产量、成熟期籽粒氮素积累量、茎秆氮素积累量、氮素收获指数和花期氮素积累量均与籽粒产量呈显著正相关关系;植株氮素生理利用率除了与氮素收获指数显著正相关外,与茎秆重、穗数、籽粒和茎秆氮素浓度及氮素积累量均显著负相关。根据2种氮素水平下产量,供试材料被划分为双高效型、双低效型、高氮高效型和低氮高效型。双高效型和高氮高效型材料对增施氮素反应更为敏感。低氮高效型材料灌浆期旗叶叶绿素含量显著高于其他3种类型,说明氮素胁迫条件下,旗叶持绿性有助于提高植株氮素利用效率。【结论】供试小麦材料氮素利用效率在不同氮素水平下差异显著。不同氮效类型小麦材料对氮素响应不同,高氮高效型对氮素反应敏感,适合于高氮种植;双高效型和低氮高效材料具有耐贫瘠的能力,是氮素高效育种的优质材料。在2种氮素水平下,除了植株成熟期及花期地上部干重、植株氮素积累量等常规指标外,植株穗数也可作为小麦氮素高效利用的评价指标。     

基于文献计量的中国农田氮素利用效率研究现状

为了掌握我国土壤氮素利用效率的研究动态及发展趋势,以CNKI数据库中1996—2020年研究我国氮素利用效率的7 240篇文献为数据基础,分别从发文量、文献的发表时间、主要作者、核心机构、主要学科分布特征等方面分析氮素利用效率的研究特征与趋势。结果表明,我国氮素利用效率研究正处于平稳发展阶段,农业高校对氮素利用效率的研究具有重要的推动作用,对植物氮素利用效率的研究主要集中在水稻、小麦、玉米三大作物,且以施氮量、籽粒产量、水分利用效率、氮素吸收、氮肥、品质等为主要研究热点;对氮素利用效率的研究以国家自然科学基金和国家科技支撑计划项目为主要资金来源。     

黄淮麦区不同小麦品种氮素利用差异分析

为明确氮素对不同小麦品种产量结构、群体质量及氮素利用的影响,筛选黄淮麦区氮高效小麦品种,以黄淮麦区42个小麦品种为供试材料,设置正常施氮和不施氮2种氮素水平,分析不同处理下小麦产量结构、叶面积、株高、穗长、茎蘖动态、干物质积累、旗叶SPAD值、氮素积累及氮素利用效率的差异.结果表明,2个氮素水平下,42个小麦品种产量结...     

有机肥等氮量替代尿素对小麦生长及氮肥利用的影响

有机肥部分替代化肥不但能够显著减少化肥用量,也能够培肥土壤、消纳有机废弃物,生态环境效益显著。本研究采用大田试验的方法,以等氮量替代为原则,设有机肥部分(10%、20%、30%、40%、50%)替代化学氮肥处理,分析对小麦产量构成和氮素利用效率,探究适宜的替代比例。结果表明：1)施肥能够显著增加小麦植株的株高、有效穗数、穗粒数、千粒重、茎叶和籽粒含氮量,以及氮素利用效率,增加产量。2)等养分总量条件下,施用单独施用化肥比单独施用有机肥更能提供小麦产量构成、氮素利用效率等指标。3)随着有机肥替代比例上升,小麦产量构成和氮素利用效率指标整体上呈先上升后下降的趋势,10%～20%的替代处理表现最好。综上,推荐采用20%有机氮替代化学氮,最有利于小麦高产稳产。     

晚播对弱筋小麦植株氮素积累与利用的影响

【目的】分析晚播对弱筋小麦氮素积累与利用的影响。【方法】以弱筋小麦品种扬麦13和宁麦13为材料,在不同氮素水平下(N210:210 kg/hm2、N270:270 kg/hm2)设置适播与晚播处理,分析弱筋小麦氮素积累与利用情况。【结果】弱筋小麦开花期植株氮素积累量主要来源于土壤氮(70.48%～85.51%);成熟期籽粒氮素积累量主要来源于土壤氮(74.35%～86.86%);成熟期营养器官氮素积累主要来源于肥料氮(52.88%～82.12%)。与适期播种相比,晚播显著增加了小麦成熟期单株氮素积累量、开花期来源于土壤氮的积累量、成熟期营养器官和籽粒来源于土壤氮及肥料氮的积累量。弱筋小麦花前营养器官积累氮素向籽粒的转运率为55.52%～79.78%,氮素积累转移的贡献率为38.91%～77.99%。适期播种处理下,花前营养器官氮素积累转运量、转运率与贡献率分别为23.47 mg/株、75.23%和71.46%,而晚播显著降低花前营养器官氮素积累转运量、转运率与贡献率(分别为19.87 mg/株、59.74%和50.31%)。各处理小麦氮肥生产效率为25.25～44.27 kg/kg,氮素利用效率为15.75%～41.43%,氮素收获指数为0.730～0.844。同一因素下不同水平比较表明:晚播显著降低籽粒产量、氮肥生产效率、氮素利用效率及氮素收获指数,但播期对籽粒蛋白质含量无显著影响。在相同品种和氮水平处理下,晚播较适期播种籽粒产量降低。【结论】弱筋小麦晚播不利于籽粒产量的提高和氮素利用效率的提高,因此为获得较高产量水平与氮素利用效率,应尽量保证弱筋小麦适宜播种期。     

133份小麦亲本材料氮磷利用效率的聚类分析

根据小麦亲本材料子粒、叶片和茎秆的氮、磷含量,采用聚类分析,将133份小麦亲本材料分成了氮高效、吸收氮能力差和氮低效3类,和磷高效、费磷和磷低效3类,同时还筛选出了7个氮素利用效率和磷素利用效率均较高的亲本。方差分析表明,氮素和磷素利用效率不同的3类亲本,各器官的类间变异均大于类内变异,经F测验,氮素利用效率不同的3类亲本的子粒、叶片和茎秆的含氮量均存在极显著差异,而磷素利用效率不同的3类亲本的子粒和叶片的含磷量存在极显著或显著差异,茎秆含磷量类型间差异不显著。     

小麦氮素高效利用的研究进展

氮是植物生长发育所必需的营养元素之一,采用氮高效品种挖掘作物高效吸收利用氮素的潜力是提高氮肥利用率的有效途径.就小麦对氮素高效利用及其影响因素的研究进展进行了综述,对国内外有关小麦在氮素利用效率方面的差异性及其在不同生育期干物质与氮素变化状况等内容进行了分析,并在此基础上提出了进一步研究需要关注的问题.     

提高土壤水分/养分资源利用效率

阐述了土壤水分/养分资源利用效率的涵义及其表达式。分析了大田小麦-玉米种植制度下,土壤水氮状况和产量、利用效率的关系。着重分析了土壤水分和氮素的周年消耗特征。并应用多目标优化模型对小麦-玉米的水氮管理措施进行了优化。     

四川轮套作体系的干物质积累、产量及氮素利用效率研究

以"小麦/玉米/大豆"、"小麦/玉米/甘薯"2种三熟套作体系和"小麦-大豆"、"小麦-甘薯"、"蚕豆-玉米"3种两熟轮作体系为研究对象,通过2011和2012年2年的田间试验,探讨了不同种植模式下小麦、玉米干物质积累分配、产量、氮素利用效率和体系产量产值的变化。结果表明:套作小麦各时期地上部干物质积累量从拔节期后均显著高于单作小麦,套作玉米各时期干物质积累量与对应单作相比略有降低,但差异不显著;2种三熟套作模式中小麦/玉米、玉米/大豆和玉米/甘薯套作体系的土地当量比(LER)均大于1,具有明显的产量优势;与相应单作相比,玉米/大豆套作提高了体系的氮素利用效率(ΔNUE_ms＞0),平均提高38.5%,玉米/甘薯套作降低了体系的氮素利用效率(ΔNUE_ms＜0),平均降低46.0%;全年总收益2年平均以三熟套作"麦/玉/薯"体系最高,比三熟套作"麦/玉/豆"体系高13.1%,比两熟轮作体系小麦-甘薯、小麦-大豆和蚕豆-玉米分别高14.7%、2.4%和41.2%。综上,三熟套作相对两熟轮作能提高体系产量和产值,与大豆套作能提高体系氮素吸收利用效率。     

密度对稻茬晚播小麦15N积累、分配与利用特征的影响

通过15N微区试验,研究晚播条件下不同密度小麦氮素吸收与利用的差异,探索提高晚播小麦氮素利用效率的生理机制.结果 表明:稻茬晚播小麦开花期植株吸收的氮素67％～71％、成熟期植株吸收的氮素53％～70％来自土壤中氮素,15N微区试验结果表明开花期植株对肥料15N的吸收以基施15N为主,成熟期吸收追施15N比例则高于基施...     

减少灌水次数对小麦氮素积累转运和产量的影响

北方冬小麦区水资源匮乏,研究减少灌水次数对不同小麦品种氮素积累转运和产量的影响,为节水小麦优质高产栽培模式不断完善提供理论依据。2019-2020年在豫北小麦高产区以5个小麦品种为试验材料(漯麦26、商麦167、泉麦29、郑品麦25、新麦35),设置3个灌水处理(越冬水、越冬水+拔节水、越冬水+拔节水+灌浆水),测定氮素积累量、氮素转运量、耗水量、水分利用效率、产量及产量构成要素。结果表明,减少灌水次数,使小麦营养器官中氮素积累量和氮素转运量显著降低,不同品种小麦的土壤供水量均显著增高、总耗水量均显著减少、水分利用效率先增高后降低,不同品种小麦的成穗数、穗粒数、千粒重及产量均不断降低。在不同灌水次数处理下,小麦品种商麦167的产量均为最高。因此,只有充分了解不同小麦品种的节水特性,才能在稳定小麦产量的基础上,不断减少灌溉量。     

玉米氮素利用效率的研究进展

根据目前国内外氮素利用效率研究的现状,从氮素利用效率的含义、玉米氮素吸收和利用特性、提高玉米氮素利用效率的可行性、提高玉米氮素利用效率分子遗传学研究方面阐述了玉米氮素利用效率的研究进展,并对提高玉米氮素利用效率的发展进行了展望。     

不同播期条件下高产冬小麦品种氮素吸收利用及转运效率分析

探讨和分析不同播期条件下高产冬小麦(Triticum aestivum)品种的氮素吸收利用、转运和高效利用特征,确定不同高产小麦品种的适宜播期.采用大田试验方法,系统分析早播(10月3日)、适播(10月12日)和晚播(10月30日)3个水平对不同品种高产小麦主要生育期植株含氮率、氮素积累量、花前和花后植株营养器官氮素积累和分配、氮素再分配等特征及产量、品质和氮素利用效率等的影响.结果表明,播期影响生育期小麦植株的含氮率、氮的吸收和积累.小麦地上部营养器官氮积累量、氮再分配量、转运氮素对籽粒氮的贡献率花前高于花后.晚播条件下籽粒氮素的积累量主要依赖于花前氮吸收;适播和早播条件下花后吸收的氮素对籽粒氮素的积累占有较大比例.高产不同基因型小麦品种在不同生育期的氮素吸收强度和相对累积速率不同,花前氮素积累量、花前吸收氮素向籽粒的再分配以及转运率、花后氮素同化量以及花后吸收氮素对籽粒的贡献率等在不同小麦品种间差异显著.早播和适播条件下,不同品种小麦均获得比晚播较高的籽粒产量.氮素收获指数和籽粒吸氮量适播条件下较高,随播期的延迟籽粒吸氮量显著降低,相反,氮素利用效率晚播条件下最高.综合考虑,在农业生产中,3个高产小麦品种均适宜早播和适播;在晚播条件下应优先选择‘周麦22’.     

机械深施基肥对麦季氮肥利用效率的影响

通过大田小区试验,以扬麦19为供试品种,探索机条播小麦的同时机械深施基肥对小麦产量构成及氮肥利用效率的影响。2季研究表明,与农民常规施肥比较,机条播小麦时机械深施基肥,氮肥施用量减少15%,小麦产量平均降低0.67%,处理间差异不显著。基肥深施减氮处理虽然使小麦的生物产量平均下降4.06%,但较高的经济系数保证了其产量与农民常规施肥基本持平。不同年度基肥深施减氮处理与农民常规施肥处理间小麦氮素累积量差异较为明显。基肥深施减氮处理使小麦氮素籽粒生产效率降低,但对小麦氮素收获指数未见明显影响。深施减氮处理使小麦氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力平均提高幅度分别达16.17%、22.79%和16.85%,处理间的差异均达显著水平。采用机械深施基肥配合减量施氮,小麦不同生育时期麦田土壤速效氮含量均表现为显著提高。说明机械条播小麦时同步深施基肥并减施氮肥15%,提高了麦田土壤速效氮素含量和麦季氮肥吸收利用效率,并获得了较高水平的小麦产量。     

施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响

【目的】在黄淮冬麦区,研究施氮量对旱地小麦氮素利用规律的影响,为该区旱地小麦合理的氮肥运筹提供理论依据。【方法】于2009-2010和2010-2011两个小麦生长季,在大田条件下设置6个施氮量处理（0、90、120、150、180和210 kg•hm-2）,研究施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响。【结果】在150 kg•hm-2及以下的处理增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量显著增加;在150 kg•hm-2基础上增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量与150 kg•hm-2处理无显著差异,成熟期籽粒氮素积累量及分配比例降低,营养器官氮素积累量及分配比例升高。施氮量为180 kg•hm-2和210 kg•hm-2,成熟期0-140 cm土层土壤硝态氮含量显著高于150 kg•hm-2处理,深层土壤硝态氮含量增加。施氮150 kg•hm-2处理小麦籽粒产量最高,氮素利用效率和氮肥生产效率较高。【结论】本试验条件下,施氮量为150 kg•hm-2,是兼顾产量和氮肥利用效率的适宜施氮量。