施氮量和底追比例对小麦氮素吸收利用及子粒产量和蛋白质含量的影响

在大田栽培条件下,运用15N示踪技术研究了不同施氮量和底追肥比例对小麦氮素利用和子粒产量及蛋白质含量的影响。结果表明,施用氮肥提高了小麦植株的氮素积累量、子粒产量、蛋白质含量和蛋白质产量。相同施氮量条件下增加追肥氮的比例,提高了氮肥农学利用率和吸收利用率,增加了植株地上部器官(子粒+营养器官)中追肥氮、土壤氮的积累量,提高了营养器官中氮素的转运量和开花后氮素的同化量,增加了子粒蛋白质含量。相同的氮素底追肥比例条件下,将240.kg/hm2施氮量降至168.kg/hm2的处理,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力提高,子粒中土壤氮的积累量增加,植株地上部器官中土壤氮的积累量亦增加,开花后氮素同化量提高,子粒蛋白质含量增加。各施氮处理间子粒产量无显著差异。在本试验条件下,施氮量为168.kg/hm2且全部于拔节期追施是兼顾产量、品质和效益的优化处理。     

氮素营养对单作和间套作小麦氮素吸收、同化和籽粒蛋白质含量的影响

本研究通过在栗钙土上设置田间试验。研究结果表明:开花期小麦不同器官中氮的积累量随着施氮量的增加而增加,以叶片中积累的氮素量最高,其次为穗>茎>叶鞘,但当施氮量达到450kg/hm2时,单作小麦叶片和间套作小麦叶鞘、茎、穗氮的积累量减少,而且间套作小麦相同施氮量各器官的氮素积累量大于相应单作小麦各器官的氮素积累量。成熟时小麦各营养体氮积累量随着施氮量的增加而增加,颖壳+穗轴氮积累量最多,其次为茎>叶鞘>叶;成熟时籽粒氮素的吸收积累量随着施氮量的增加而增加,间套作小麦籽粒氮素的吸收积累量大于相同施氮量单作小麦氮素的吸收积累量。在同一施氮水平下,间套作小麦花前氮同化量和总氮同化量都大于相应单作小麦,而间套作小麦花后氮同化量却小于相应单作小麦;单作和间套作小麦总氮同化量与其蛋白质含量之间呈显著正相关(r分别为0.936 ,0.987 )。     

施氮量和花后土壤含水量对小麦氮代谢特性和子粒蛋白质含量的影响

在池栽条件下,研究了施氮量和花后土壤相对含水量对小麦氮代谢特性和籽粒蛋白质含量的影响。结果表明,在同一施氮量下,旗叶和子粒硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性表现为花后土壤相对含水量（Soil relative water content , SRWC）以60%～70%最高,过低（40%～50%）或过高(80%～90%)均降低NR和GS活性。旗叶蛋白酶活性随土壤相对含水量增加而降低;花后土壤相对含水量过低不利于叶片游离氨基酸含量的提高,过高则前期氨基酸合成少,后期向子粒转运不彻底。子粒游离氨基酸和蛋白质含量也随土壤相对含水量增加而降低;子粒蛋白质积累量以花后土壤相对含水量为60%～70% 时最高,过高和过低均不利于子粒蛋白质积累。在同一土壤含水量下,旗叶和子粒NR和GS活性表现为随着施氮量的增加而升高,蛋白酶活性随着施氮量增加而降低;旗叶和子粒游离氨基酸含量、子粒蛋白质含量和积累量随施氮量增加而提高,但施氮量过多,蛋白质积累量增加幅度减小。试验表明,小麦生产中可以通过施用氮肥和控制花后土壤水分含量技术,调节植株氮代谢,提高子粒蛋白质含量。     

施氮水平对强筋小麦氮素同化及籽粒蛋白质组分积累的影响

在高产条件下研究了施氮水平对强筋小麦济麦20氮素同化及籽粒蛋白质组分积累和品质的影响,结果表明,在0~195 kg/hm2施氮量范围内,增施氮肥显著提高旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,提高各器官氮素含量和积累量,促进籽粒单体蛋白、可溶性和不溶性谷蛋白积累,提高籽粒蛋白质含量及可溶性和不溶性谷蛋白占总蛋白的比例,改善籽粒品质;285 kg/hm2施氮量处理与195 kg/hm2施氮量处理相比,旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性及籽粒蛋白质含量均无显著变化,但单体蛋白含量及占总蛋白质的比例升高,可溶性和不溶性谷蛋白含量及占总蛋白质的比例降低,籽粒品质下降,兼顾高产和优质的适宜施氮量为105~195 kg/hm2。     

施氮量对不同品质类型小麦子粒蛋白质组分含量及加工品质的影响

选用强筋小麦济麦20、中筋小麦泰山23和弱筋小麦宁麦9号,利用反相高效液湘色谱（RP-HPLC）方法测定了施氮量对不同品质类型小麦子粒蛋白质组分含量和高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）、低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量的影响,并分析其与子粒加工品质的关系。结果表明,随施氮量增加,强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23的子粒蛋白质含量及各组分含量均呈先增加后降低的趋势,施氮量为N 240 kg/hm2时,蛋白质各组分含量较高,加工品质较好; 过量施氮抑制了HMW-GS合成,这是过量施氮导致强筋和中筋小麦子粒蛋白质品质变劣的原因之一。随施氮量增加,弱筋小麦宁麦9号子粒的蛋白质各组分含量显著增加,加工品质变劣。增施氮肥,3个品种的谷蛋白和醇溶蛋白含量的增加幅度显著高于清蛋白+球蛋白含量,这是施氮改善强筋和中筋小麦子粒加工品质的主要原因。济麦20和泰山23两品种的总蛋白质含量及醇溶蛋白含量无显著差异,但强筋小麦济麦20的谷蛋白含量、贮藏蛋白、HMW-GS、LMW-GS、谷蛋白大聚合体（GMP）含量及谷蛋白与醇溶蛋白含量的比值（Glu/Gli）和HMW-GS与LMW-GS含量的比值（HMW/LMW）高于中筋小麦泰山23,这是强筋小麦济麦20加工品质形成及其面团形成时间和稳定时间显著高于泰山23的重要原因。     

施磷对小麦旗叶氮代谢关键酶活性和子粒蛋白质含量的影响

在田间试验条件下,以强筋品种济麦20和弱筋品种山农1391为材料,研究了不同施磷水平对2类型品种小麦旗叶氮代谢关键酶活性和子粒蛋白质积累的效应。结果表明,在P2O5 0～135 kg /hm2范围内,施磷明显提高济麦20灌浆前期旗叶硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性;但却降低山农1391旗叶NR、GS活性。强筋品种济麦20在灌浆中、后期旗叶内肽酶（EP）、羧肽酶（CP）活性和蛋白质含量因施磷而提高;而弱筋品种山农1391的EP、CP活性和子粒蛋白质含量则降低。施磷使济麦20子粒清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量提高,球蛋白含量有所降低;但弱筋品种山农1391子粒球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量因施磷而降低,清蛋白含量未见显著变化。说明小麦施磷应考虑不同品质类型品种氮代谢及子粒蛋白质含量对施磷的反应。     

施氮量对小麦氮代谢相关酶活性和子粒蛋白质品质的影响

在2003～2004年和2004～2005年小麦生长季,以强筋小麦济麦20为材料,分别设置N 0、96、168、240、276 kg/hm2 5个施氮量处理和0、96、168、240 kg/hm2 4个施氮量处理,研究不同施氮量对小麦氮代谢相关酶活性和子粒蛋白质品质的影响。两年度的试验结果均表明,在一定施氮量范围内,随施氮量增加,公顷穗数、穗粒数、蛋白质含量、子粒产量和蛋白质产量均显著升高;继续增加施氮量子粒产量显著降低,公顷穗数、穗粒数、蛋白质产量降低或无显著差异。其中2004～2005年生长季,在0～168 kg/hm2施氮量范围内,随施氮量增加,旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）活性、开花21d后的旗叶內肽酶（EP）活性、旗叶游离氨基酸含量、子粒醇溶蛋白含量、高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量、HMW-GS / LMW-GS比值、子粒蛋白质含量、公顷穗数和穗粒数、子粒产量均显著升高,面团形成时间和稳定时间延长;继续增加施氮量至240 kg/hm2,GS活性无显著变化,但开花21 d后的EP活性、-醇溶蛋白、-醇溶蛋白、HMW-GS、LMW-GS和子粒蛋白质含量仍显著提高,面团稳定时间继续延长,子粒产量显著降低。说明施氮过多对小麦氮素同化和产量无益;提高开花后旗叶GS活性和灌浆后期旗叶EP活性,有利于HMW-GS和LMW-GS的积累及HMW-GS/ LMW-GS比值的提高。适量施氮不仅提高了子粒灌浆所需氮源的供给能力,而且显著增加公顷穗数和穗粒数,扩大了单位面积库容,增加了单位面积上的氮素和光合产物在子粒中的贮存,这是适量施氮实现子粒品质和产量同步提高的生理原因。本试验条件下高产优质高效的施氮量为168～240 kg/hm2。     

不同施氮量及分配对小麦生长发育和产量的影响

不同施氮量及分配试验表明,未施氮素较施用氮素的小麦早熟６天,施用氮素（Ｎ,下同）３００ｋｇ／ｈｍ＾２,倒伏严重,产量低。以每公顷施２４０ｋｇ氮素,基肥：追肥＝６：４最好,分蘖比对照多０．５４个／株,有效穗比对照、施氮素１８０ｋｇ／ｈｍ＾２、３００ｋｇ／ｈｍ＾２分别多５１、４５、２７万／ｈｍ＾２,每穗粒数分别多１０．７、０．５、０．９粒,产量达８９７１．２ｋｇ／ｈｍ＾２,比对照、施氮素１８０ｋｇ／ｈ     

施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响

选用两个优质小麦品种烟农15号和济麦19号,研究了施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响。田间试验设4个施氮水平,即N.0、120、240和360.kg/hm2。结果表明,施用氮肥对子粒发育前期清蛋白和球蛋白含量有明显的提高效应,但随子粒灌浆充实,这种效应逐渐削弱,到成熟期,施氮处理虽能提高子粒清蛋白和球蛋白的含量,但不同施氮水平间无明显差异。施用氮肥还能显著地提高子粒醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量,尤其是子粒麦谷蛋白的含量,使子粒麦谷蛋白/醇溶蛋白比值提高。试验还表明,施用氮肥能明显提高子粒湿面筋含量,延长面团形成时间、面团稳定时间和断裂时间。综合分析看出,子粒醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量以及麦谷蛋白/醇溶蛋白比值是影响小麦加工品质的重要因素,可以作为小麦品质育种中亲本及后代材料的选择、评价和优质栽培技术评价的依据。     

不同施氮量对小麦蚕豆间作体系中产量和根系特征的影响

通过盆栽试验,以小麦(Tricum aestivum)和蚕豆(Vicia faba)为研究对象,分别设置根系分隔[尼龙分隔(MB)、塑料分隔(PB)、无分隔(NB)]3种种植方式,系统探讨间作条件下,不同施氮量小麦、蚕豆根系形态变化特征,为进一步探明间作体系作物的增产机制提供依据。结果表明:随施氮量增加,小麦产量增加;蚕豆根系直径、表面积增加。低氮量条件(N/2)下,与塑料分隔(PB)和尼龙分隔(MB)相比,无分隔(NB)小麦根长分别增加0.66%和2.61%,根系表面积分别增加56.14%和52.75%,比根长分别增加18.55%和64.92%,比表面积分别增加64.04%和82.98%;无分隔(NB)蚕豆产量分别增加26.29%和34.84%,根系干重分别增加35.1%和45.4%,根系表面积分别增加72.66%和29.12%,根系直径分别增加66.67%和14.82%,根系体积分别增加9.55%和5.91%,比表面积分别增加165.62%和134.76%。小麦产量与根长和根系表面积呈正相关,而蚕豆产量与根长呈负相关,与根系比表面积呈正相关。不同间作体系,作物之间根系形态变化是影响产量变化的表面驱动因子,低氮量环境下,根系间作程度越高,效果越明显。     

不同肥力土壤下施氮量对小麦子粒产量和品质的影响

在高、低两种肥力土壤下,研究了施氮量对小麦子粒产量和综合品质性状的影响。结果表明,在高肥力土壤施氮量对产量的影响呈二次曲线关系,获得小麦高产的适宜施氮量J17为193.0kg/hm2,L21为211.4kg/hm2;在低肥力土壤上,随施氮量的提高子粒产量增加,但施氮量超过300kg/hm2时增产效应下降。施氮能够显著提高小麦子粒的蛋白质、湿面筋含量和沉降值,改变子粒蛋白质和淀粉各组分所占的比例,提高面团吸水率、稳定时间、形成时间和评价值等品质指标,以及有利于小麦粉RVA谱特征值的提高,而且高肥力土壤的效果优于低肥力土壤。表明在高肥力土壤下有利于强筋小麦品质性状的提高。     

氮素营养水平对冬小麦产量及生物学性状的影响

2007～2008年在河北廊坊中国农业科学院国家测土施肥中心实验室试验基地的低肥力砂质潮土上,进行氮素营养水平对冬小麦产量及生物学性状的影响研究。结果表明:在喷灌低肥力土壤条件下,小麦产量与氮素营养成二次曲线关系,在每公顷施氮量为239.63 kg时获得最高产量。在每公顷施氮量为60～300 kg范围内,氮素营养促进了冬小麦株高的增加,提高了冬小麦的分蘖数、叶面积指数和最终收获穗数。氮素营养水平与冬小麦分蘖数、叶面积指数和最终成穗数成正相关的线性关系。     

不同冬小麦品种氮素吸收运转特性及其与子粒蛋白质含量的关系

选用济南17、鲁麦22、泰山021三个产量水平相近,品质不同的冬小麦品种,利用15N同位素示踪技术研究氮素吸收运转特性及其与子粒蛋白质含量的关系。结果表明,小麦植株一生所吸收的氮素,72.51%～73.57%来自土壤氮,26.43%～27.49%来自肥料氮;其中11.43%来自底施氮,15.60%来自追施氮。开花期肥料氮和土壤氮在济南17中的积累量最高,泰山021最低,鲁麦22介于其间。开花后营养器官中积累的氮素向子粒转移,对子粒氮素积累的贡献为叶片>茎+叶鞘>颖壳+穗轴,品种间比较,鲁麦22转移率最高,泰山021最低,济南17介于其间。基于以上生理原因,鲁麦22最终获得最高子粒蛋白质含量。     

肥力水平对水稻苗期生长及氮素吸收同化的影响

通过盆栽试验研究了不同肥力水平红壤水稻土种植条件下,水稻苗期生长及其N素吸收同化的差异.结果表明,在高肥力土壤中水稻的苗期生物量均显著高于低肥力土壤,主要表现为根生物量的差异,而且高肥力显著增加了水稻根数,但对水稻根冠比无显著影响.高土壤肥力对水稻N素吸收有显著促进作用,在一定程度上提高了水稻N素利用率,但并无显著影响.与低肥力红壤水稻土相比,水稻在高肥条件下叶片和根硝酸还原酶活性(NRA)和谷氨酰胺合成酶活性(GSA)均显著提高,显著促进水稻对N素的吸收同化.因此,适当提高和改善红壤水稻土肥力对红壤区水稻生长及N素营养具有重要意义.     

冬小麦氮平衡指数与籽粒蛋白质含量空间结构及关系

氮素的吸收对其最终籽粒蛋白质含量具有重要的影响。该研究以冬小麦为研究对象,运用地质统计学方法研究分析了冬小麦胁迫荧光参数氮平衡指数(nitrogen balance index,NBI)与籽粒蛋白质的空间结构并且建立了半方差函数。采用指示值等值线法分析了4个生育阶段的综合氮平衡指数(NBI)与籽粒蛋白质含量的关系。研究结果表明:氮平衡指数(NBI)与籽粒蛋白质含量数据符合正态分布;具有明显的区域化变量特征和较好的空间结构;冬小麦各生育期胁迫荧光参数氮平衡指数(NBI)与籽粒蛋白质含量的相关系数均表现较好,在灌浆中后期达到最大值(r=0.828);适宜氮平衡指数维持较长时间有利于较高籽粒蛋白质含量的形成,且综合氮平衡指数与籽粒蛋白质含量表现出相同的空间分布。该研究确定的冬小麦氮平衡指数(NBI)与籽粒蛋白质含量的空间结构和关系为作物大田氮肥管理、籽粒蛋白质预测等提供参考。     

铜氮配施对冬小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响

在豫中潮土区通过田间裂区试验研究了铜、氮配施对冬小麦籽粒产量和蛋白质的影响。结果表明,氮肥对冬小麦籽粒产量和蛋白质产量影响达极显著水平,对蛋白质含量影响不显著。铜肥对籽粒产量和蛋白质产量的影响都达到极显著水平,对籽粒蛋白质含量影响达显著水平。氮、铜交互对冬小麦籽粒产量和蛋白质产量影响达极显著差异,对蛋白质含量影响也达显著差异。综合考虑产量和蛋白质因素,本试验条件下,铜、氮配施以N1Cu2处理(即施氮120 kg.hm-2,施铜45 kg.hm-2)为适宜的铜、氮配施比例。     

施氮量与行距对冬小麦品质性状的调控效应

在当今小麦产量不断提高的同时,籽粒品质逐渐受到人们的重视,不同的栽培措施会对小麦籽粒品质产生一定影响。为探明施氮量与行距互作对强、中筋小麦品质的调控效应及小麦类型间差异,于2013—2014年在中国农业科学院作物科学研究所中圃场试验田,以强筋小麦‘济麦20’和中筋小麦‘中麦8号’为试验材料,采用裂区试验设计,以施氮量(150 kg·hm-2、210 kg·hm-2、270 kg·hm-2)为主区,行距(12 cm、20 cm)为裂区,供试品种为小裂区,研究田间高产栽培条件下不同施氮量和行距配置对不同类型冬小麦品质的影响。结果表明,‘济麦20’和‘中麦8号’花后蛋白质积累量、成熟期籽粒蛋白质及其组分含量均随施氮量和行距增加而显著提高,且在低氮条件下施氮效果较为显著。在270 kg·hm-2施氮量水平下,增大行距对2个小麦品种灌浆后期籽粒蛋白质积累量的影响存在显著差异。在20 cm行距条件下,210 kg·hm-2施氮量有利于强筋小麦‘济麦20’硬度、出粉率、湿面筋含量、沉降值及粉质参数等品质指标的改善,而270 kg·hm-2施氮量能够有效提高中筋小麦‘中麦8号’磨粉品质和粉质参数;2个筋型小麦面包体积和面包评分均随着施氮量的增加而升高,而2个小麦品种容重随施氮量的增加而显著下降。当施氮量在150 kg·hm-2以上时,增大行距,‘济麦20’和‘中麦8号’加工品质均能够显著提升,即在20 cm行距水平下2个筋型小麦加工品质较好。适当的施氮量和合理的行距配置能够提高小麦籽粒品质,本试验条件下,‘济麦20’和‘中麦8号’籽粒品质在行距20 cm、施氮量分别为210 kg·hm-2和270 kg·hm-2时达到最优。说明适当增加施氮量和增大行距均有利于强、中筋冬小麦品质的改善。