施氮量对不同株型小麦品种叶型垂直分布特征的影响

在大田生产条件下,以紧凑型高秆品种宁麦9号和矮秆品种矮抗58、中间型品种扬麦12、松散型品种淮麦17为材料,测定并分析了3个施氮水平下不同生育时期的小麦冠层叶型特征,以及开花期小麦叶长和叶宽、单叶面积、茎叶夹角、分层叶面积指数和群体透光率的垂直分布特征。结果表明,小麦叶型特征存在显著的基因型差异,而施氮量的调控作用因叶型性状和生育时期不同而各异。叶片定形后,从植株基部向上,4个小麦品种不同叶位叶片单叶面积呈“升－降－升－降”的变化趋势,而茎叶夹角呈递减趋势。其最大分层叶面积指数所在的相对冠层高度为0.60。从冠层基部向上,群体透光率逐渐增加,符合二次多项式曲线。施氮提高了单叶面积,其中扬麦12和淮麦17的增加幅度较大。施氮提高了各叶位茎叶夹角,且对宁麦9号、淮麦17和扬麦12冠层下部茎叶夹角的调控作用大于冠层上部,而对矮抗58正好相反。施氮提高了各株型小麦品种的分层叶面积指数,降低了群体透光率,但过量施氮条件下,宁麦9号和矮抗58透光率的下降幅度小于扬麦12和淮麦17。各株型小麦品种群体透光率随累积叶面积指数的增加而递减。籽粒产量为N150 (150 kg hm^-2) > N225 (225 kg hm^-2) > N75 (75 kg hm^-2)。施氮显著提高了小麦品种穗数和收获指数,但对千粒重的影响不显著。穗粒数以高氮处理最高,低氮处理其次。籽粒产量、千粒重、穗数、穗粒数和收获指数在4个株型品种间差异显著,籽粒产量为矮抗58 > 宁麦9号 > 扬麦12 > 淮麦17,穗数和穗粒数是造成籽粒产量差异的主要原因。     

小麦籽粒蛋白质含量高光谱预测模型研究

为定量分析小麦籽粒蛋白质含量、叶片氮素营养指标、冠层高光谱参数的相互关系,确立能够准确预测小麦籽粒蛋白质含量的敏感光谱参数和定量模型,2003—2006年在连续3个生长季不同小麦品种和不同施氮水平的4个大田试验条件下,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定植株氮素含量和籽粒蛋白质含量。试验1以低蛋白质含量的宁麦9号和高蛋白质含量的豫麦34为材料,试验2以低、中、高蛋白质含量的宁麦9号、扬麦12和豫麦34为材料,试验3以低蛋白质含量的宁麦9号、中蛋白质含量的扬麦10号和淮麦20以及高蛋白质含量的徐州26为材料,试验4以低蛋白质含量的宁麦9号和中蛋白质含量的扬麦10号为材料。结果显示,不同品种小麦的籽粒蛋白质含量随施氮水平的提高而增加,可以通过开花期叶片氮含量和氮积累量进行可靠的估测。而不同试验条件下的叶片氮含量和氮积累量可以基于统一的光谱参数进行定量反演,其中基于REPle和mND705的叶片氮含量监测模型及基于SDr/SDb和FD742的叶片氮积累量监测模型,具有可靠的预测性和适用性。根据特征光谱参数—叶片氮素营养—籽粒蛋白质含量这一技术路径,以叶片氮素营养为交接点将两部分模型链接,建立了基于开花期高光谱参数的小麦籽粒蛋白质含量预测模型,经独立资料检验表明,以参数mND705、REPle、SDr/SDb和FD742为变量建立成熟期籽粒蛋白质含量预报模型均给出较好的检验结果。因此,利用开花期关键特征光谱指数可以直接评价小麦成熟期籽粒蛋白质含量状况,其中基于mND705参数的预测模型更为准确可靠。     

国审小麦新品种宁麦35的选育与应用

宁麦35系江苏省农业科学院粮食作物研究所采用宁麦8号、扬麦11、宁麦13和镇麦9号4个亲本配制杂交组合,后代采用集团选择育成的小麦新品种。该品种在长江中下游（江苏省农科院科企）小麦联合体区域试验和生产试验中,平均产量比对照扬麦20分别增产4.61%和3.82%。熟期较对照扬麦20略早,有效穗数466.0万穗/hm2,穗粒数38.7粒,千粒重45.0g。中抗赤霉病,品质属中强筋。相关和通径分析表明,有效穗数对产量的影响最大,其次是穗粒数,千粒重对产量的作用相对较小。宁麦35的高产栽培技术途径应是在保证足够穗数的基础上增加穗粒数,并兼顾提高千粒重。     

施氮量对小麦花后氮素分配及氮素利用的影响

为研究黄淮海麦区化肥投入不断增加,而产量却徘徊不前的问题,以当地主栽品种矮抗58和周麦22为材料,采用4个施氮水平（0、120、240、360kg/hm ²）和品种的二因素分析方法研究了施氮量对小麦植株地上部各器官氮素分配及氮素利用的影响。结果表明：开花期至成熟期小麦植株地上部各营养器官氮含量和氮素积累量均下降。施氮量对开花期和成熟期小麦植株地上部各器官氮含量的影响均达显著水平,增加氮肥能显著促进小麦营养器官氮素向子粒转运和花后氮同化。开花期周麦22叶片氮素转运量优于矮抗58。矮抗58和周麦22花后氮同化量均以施氮量360kg/hm ²最高,花前氮素积累转运量对子粒贡献率达60.25%~97.55%,子粒氮收获指数为59.82%~79.48%,随施氮量的增加而呈下降趋势。施氮量120kg/hm ²处理的氮素养分利用效率、农学利用效率及生产效率均最高。增施氮肥对小麦子粒产量有显著促进影响,矮抗58在施氮量为360kg/hm ²时有最大子粒产量,周麦22在施氮量为240kg/hm ²时有最大子粒产量。推荐矮抗58和周麦22在黄淮海麦区的施氮量为240~360kg/hm ²。     

氮、钾水平对小麦花后旗叶光合特性的影响

在大田栽培条件下,以冬小麦（Triticum aestivum L.）弱筋品种宁麦9号和中筋品种扬麦10号为材料,研究了不同氮、钾施肥水平下花后旗叶叶绿素含量（SPAD）、净光合速率（P_n）和荧光参数的变化特征及其与开花期叶片氮、钾营养的关系。结果表明,与不施氮、钾的对照（N0K0）相比,施氮、钾肥增加小麦开花后旗叶SPAD和P_n,提高PSⅡ最大光量子产量（F_v /F_m）、潜在光化学活性（F_v /F_o）、有效光量子产量（F_v’/F_m’）和实际光量子产量（Φ_PSⅡ）等叶绿素荧光参数,其中氮肥效应高于钾肥。除SPAD外,扬麦10号的Pn及叶绿素荧光参数（F_v /F_m、F_v /F_o、F_v’ /F_m’和Φ_PSⅡ）均高于宁麦9号。相关分析表明,F_v /F_m、F_v /F_o、F_v’/F_m’和Φ_PSⅡ等叶绿素荧光参数受开花期叶片氮/钾比的显著影响,是施氮、钾肥提高净光合速率的主要生理原因,较高的光能转化特性是满足扬麦10号较高能量需求的生理基础。     

不同氮肥运筹对弱筋小麦宁麦9号和宁麦13产量与品质的影响

沿江高沙土地区是江苏省乃至全国的主要弱筋小麦产区。弱筋小麦宁麦13和宁麦9号在该地区不同土壤肥力和不同施肥水平条件下种植,其产量和穗、粒、重三要素表现各不同;两品种间对不同施肥量的反应也有明显差异;在一生施纯氮16公斤/667m2的中高肥处理,宁麦13可明显比宁麦9号增产;而在一生施纯氮8公斤/667m2的低肥和不施肥的空白处理,宁麦9号表现出显著的增产效果;在一生施纯氮20和12公斤/667m2的高肥区和中低肥区,两品种无显著差异。两品种的籽粒蛋白质、湿面筋含量和面团稳定时间虽总体均与施氮量相关程度较高,但两品种间存在较大差异。宁麦9号的籽粒蛋白质含量与施氮量呈极显著相关,而湿面筋含量与施氮量相关不显著,稳定时间与施氮量为显著相关;宁麦13的三指标均与施氮量呈极显著相关。表明宁麦9号的弱筋品质似较宁麦13稳定,尤其湿面筋含量和面团稳定时间较不易受环境条件所左右。     

不同氮肥运筹对弱筋小麦产量与品质的影响

江淮下游的沿江高沙土地区是江苏省乃至全国的主要弱筋小麦产区.弱筋小麦宁麦13和宁麦9号在该地区不同土壤肥力和不同施肥水平条件下种植,其产量和穗、粒、重三要素表现各不同;两品种间对不同施肥量的反应也有明显差异.在施纯氮16kg/667m2的中高肥处理中,宁麦13明显比宁麦9号增产;而在施纯氮8kg/667m2的低肥和不施肥的空白处理,宁麦9号表现出显著的增产效果;在施纯氮20 kg/667m2和12 kg/667m2的高肥区和中低肥区,两品种无显著差异.两品种的籽粒蛋白质、湿面筋含量和面团稳定时间虽总体均与施氮量相关程度较高,但两品种间存在较大差异.宁麦9号的籽粒蛋白质含量与施氮量呈极显著相关,而湿面筋含量与施氮量相关不显著,稳定时间与施氮量为显著相关;宁麦13的三指标均与施氮量呈极显著相关.表明宁麦9号的弱筋品质似较宁麦13稳定,尤其湿面筋含量和面团稳定时间较不易受环境条件所左右.     

氮素营养水平对2种穗型冬小麦品种籽粒灌浆及淀粉特性的影响

在大田高产栽培条件下,研究了不同施氮水平对大穗型品种兰考矮早八和多穗型品种豫麦49-198籽粒灌浆及淀粉特性的影响。结果表明:2种穗型冬小麦品种灌浆期间籽粒干物质积累及灌浆速率均随灌浆进程推进呈增加的趋势。氮素营养水平对2种穗型冬小麦品种的籽粒灌浆及淀粉特性影响效应不同,大穗型品种兰考矮早八以N3处理(270 kg/hm2)的干物质积累量及灌浆速率最大,而多穗型品种豫麦49-198则随施氮量的增加而有下降的趋势,但各处理间差异不显著。随施氮量的增加,大穗型品种兰考矮早八淀粉粘度参数均呈增加的趋势,且以N3处理的值最大,并且各处理之间的差异均达显著水平;多穗型品种豫麦49-198的糊化参数也随施氮量的增加呈增加的趋势,峰值粘度和低谷粘度均以N2处理(180 kg/hm2)的值较高,但各处理间差异不明显。     

氮肥运筹对弱筋小麦群体指标与产量和品质形成的影响

以弱筋小麦品种扬麦9号和宁麦9号为材，研究了不同施氮水平及基追比对群体指标、产量和品质的影响。结果表明，孕穗期叶面积指数（LAI）随施氮量的增加而提高；小麦籽粒产量及成熟期生物产量、花后干物质积累量与施氮量均呈二次曲线关系；籽粒蛋白质含量、湿面筋含量与施氮量呈极显著正相关。增加后期追氮比例及同比例2次追氮均提高了成熟期生物产量、花后干物质积累量、茎蘖成穗率、孕穗期LAI、籽粒产量、蛋白质含量和湿面筋含量。花后干物质积累量、成熟期生物产量、成穗数、茎蘖成穗率与产量呈显著或极显著正相关，拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期LAI与产量呈显著或极显著二次曲线关系。弱筋小麦实现优质和产量7 000 kg hm^-2的氮肥运筹技术以施氮量200 kg hm^-2和基肥∶拔节肥∶孕穗肥为7∶2∶1，其高产优质协调的关键群体调控指标，最适LAI为6.9，花后干物质积累量和成熟期生物产量分别为5 300和16 500 kg hm^-2，成穗数为466×104 hm^-2，茎蘖成穗率为50%。     

追氮量对不同品质类型小麦产量及光合性能的影响

试验于2016-2017年在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地进行,采用二因素随机区组设计,以追氮量为调控因素,研究追氮量对不同品质类型小麦产量及生理指标的影响,为不同类型小麦品种稳产高效提供理论参考。供试材料分别为来源于黄淮冬麦区的中筋小麦品种中麦8号和中麦175,以及来源于长江中下游冬麦区的弱筋小麦品种扬麦22和扬麦15。结果表明,增加追氮量对小麦旗叶叶绿素a和叶绿素b含量均有提高效应,且更利于叶绿素b的形成,追氮量为135kg/hm²时效果最明显;各品种小麦旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶温均随着追氮量的增加而逐渐提高,且增长幅度也逐渐加大,以追氮量135kg/hm²最高;旗叶胞间CO₂浓度则随着追氮量的增加逐渐降低。中筋小麦籽粒产量显著高于弱筋小麦,在追氮量75~135kg/hm²时,各品种籽粒产量、穗数、穗粒数、千粒重及生物产量均随追氮量的增加而显著提高,以追氮量135kg/hm²最高。综上可知,拔节期追施氮肥有利于提高中筋和弱筋小麦旗叶叶绿素含量,改善光合性能,促进对氮素的吸收与积累,提高产量。     

氮肥运筹对弱筋小麦宁麦9号群体结构和 产量的影响

为给弱筋小麦优质高产氮肥的精量确定提供科学依据,以弱筋小麦宁麦9号为材料,研究了氮肥不同基追比对其群体结构和产量的影响。结果表明：小麦籽粒产量、茎蘖成穗率、最大叶面积指数、成熟期生物产量和花后干物质积累量与拔节期追氮比例均呈极显著二次曲线关系;成穗数、茎蘖成穗率、最大叶面积指数、成熟期生物产量和花后干物质积累量与产量呈显著或极显著正相关关系。弱筋小麦实现6100kg/hm2以上产量水平的氮肥运筹技术,即在总施氮量为225kg/hm2条件下,采用追肥在拔节期一次施用,以氮肥基追比6：4和5：5为弱筋小麦宁麦9号最佳氮肥运筹方案,该群体各项质量指标均较为合理,形成了高效群体,成穗数为477~486万/hm2,茎蘖成穗率为48.6%~48.9%,最适宜叶面积指数为6.92~7.08,成熟期生物产量和花后干物质积累量分别为14460~15330kg/hm2和4455~4515kg/hm2。     

小麦叶片氮素状况与冠层反射光谱指数的关系

利用不同小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验数据,研究了小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱间的定量关系。结果显示,不同试验中拔节后叶片氮积累量均随施氮水平呈上升趋势,同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高蛋白质含量的品种类型,近红外区域若干相邻波段和可见光波段组成的比值植被指数与单位土地面积上叶片氮素积累量的相关关系均表现较好,因此可用760、810、870、950和1 100 nm反射率的平均值与660 nm组成的比值植被指数对不同蛋白质类型小麦品种的叶片氮素积累量进行定量监测,但回归方程的斜率在不同类型品种之间存在显著差异。本研究确立的小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平,为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

稻茬小麦氮高效品种产量构成和群体质量特征

在稻麦两熟条件下,将2016—2017和2017—2018年江苏扬州参试的24个和江苏睢宁参试的23个小麦品种按氮肥表观利用率(NUR)划分为高效(NUR≥50%)、中效(NUR 40%～50%)和低效(NUR≤40%)品种类型,比较其产量、产量构成因素和群体质量指标的差异,为稻茬小麦品种选用和大面积高产高效生产提供参考。结果表明,两年度在扬州均表现出高效的品种为扬麦25和宁麦21,在睢宁为淮麦35。扬州和睢宁氮高效品种产量分别高于6500 kg hm~(-2)和7000 kg hm~(-2),均显著高于其他类型。与氮中效和氮低效品种相比,氮高效品种具有较高的穗数,穗粒数和千粒重品种类型间差异不显著。不同品种间产量和穗数与NUR均呈线性正相关。氮高效品种具有较高的孕穗期和开花期茎蘖数,分蘖成穗率,乳熟期叶面积指数,孕穗期、开花期和成熟期干物质积累量,花后干物质积累量和成熟期各营养器官干物质积累量。不同氮效率品种类型间花前干物质转运量和收获指数差异不显著。相关性分析表明,两地不同品种类型间孕穗期和开花期茎蘖数、乳熟期LAI、主要生育时期干物质积累量、花后和成熟期各营养器官干物质积累量均与氮肥表观利用率呈极显著线性正相关。表明稻茬小麦氮高效品种生育早期表现出较强分蘖能力,且生育后期具有较高叶面积指数和光合生产能力,可用于灌浆的花后同化物质较多。本研究初步提出成熟期干物质积累量16,000～20,000 kg hm~(-2)和花后干物质积量4100～6700 kg hm~(-2)可作为稻茬小麦高产高效品种的筛选指标。     

小麦叶片氮含量与冠层反射光谱指数的定量关系

本文以3种蛋白质类型的小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验为基础，研究了小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示，不同试验中拔节后叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势，同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高籽粒蛋白质含量的品种，叶片氮含量与冠层反射光谱的归一化植被指数NDVI (1 220, 710)和红边位置均有密切的定量关系，决定系数在0.80左右。对于不同品质类型小麦品种，均可利用统一的回归方程描述其叶片氮含量随反射光谱参数的变化，对于低蛋白类型品种，采用单独的回归系数即可提高叶片氮含量估测的准确性。本研究确立的小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平，为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

氮密调控对冬小麦籽粒产量及氮素利用效率的影响

为探究氮肥用量和种植密度对冬小麦籽粒产量和氮素利用效率的互作效应,2017—2018年在大田定位试验条件下,以‘矮抗58’为试验材料,设置112.5、150、187.5 kg/hm² 3个种植密度,0、180、240、300 kg/hm²4个施氮水平,研究了氮肥用量和种植密度对小麦干物质积累转运、籽粒产量及氮素利用效率的影响。结果表明,同一种植密度下,花后贮藏干物质的转运量及对籽粒产量的贡献率随施氮量的增加呈先升后降趋势,而花前趋势相反;冬小麦群体分蘖数、穗数、穗粒数和产量随施氮量的增加呈升高趋势,然而千粒重和氮肥利用效率随施氮量的增加呈降低趋势。可以通过提高种植密度来减小施氮量降低对小麦产量和氮素利用效率的负面影响。因此,适宜氮肥用量与种植密度可提高小麦籽粒产量和氮素利用效率。在本试验条件下,施氮量240 kg/hm²与种植密度150 kg/hm²相匹配是获得更高产高效的最优组合。     

利用冠层光谱监测小麦籽粒蛋白质积累动态

于2003-2006年连续3个生长季, 利用不同小麦品种在不同施氮水平下进行大田试验,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素含量、生物量和籽粒蛋白质积累量(GPA)。通过定量分析小麦籽粒蛋白质积累量、冠层氮素营养指标及高光谱参数的相互关系,确立了能够准确预测小麦籽粒蛋白质积累动态的敏感光谱参数及定量模型。结果表明,在籽粒灌浆期间冠层氮素营养指标(CNNI)自开花期随时间进程的积分累积值与对应时期籽粒蛋白质积累状况存在显著的定量关系,其中植株氮积累量(PNA)表现最好。对冠层氮素营养指标的光谱估算,在不同品种、氮素水平、生育时期和年度间可以使用统一的光谱模型。根据特征光谱参数-冠层氮素营养指标-籽粒蛋白质积累量这一技术路径,以冠层氮素营养指标为交接点将两部分模型链接,建立高光谱参数与籽粒蛋白质积累量间定量方程。经不同年际独立数据的检验,基于SDr/SDb–PNA–GPA技术路径建立模型可以估算小麦籽粒生长过程中蛋白质积累动态,预测精度和相对误差分别为0.954和13.1%。因此,利用关键特征光谱参数可以实时监测小麦籽粒生长进程中蛋白质积累状况。     

黄淮麦区不同小麦品种生育前期光合生理特性及物质积累变化研究

为了解黄淮麦区不同小麦主推品种在生育前期的光合生理特性及其干物质积累变化特点,且为筛选高光合育种亲本提供依据,以温麦6号、周麦18、矮抗58、百农418和百农419为试材,研究了其生育前期光合速率、叶绿素含量(SPAD)、叶绿素荧光参数、叶面积指数(LAI)及干物质积累变化规律。结果表明,在生育前期,百农419表现出较强的光合生理特点,其SPAD值在1月10日、1月25日、2月10日、3月1日分别比温麦6号高出2.75%,3.55%,1.43%,20.50%,比周麦18高出8.76%,10.82%,15.80%,16.44%,比矮抗58高出14.19%,16.16%,2.05%,13.74%,比百农418高出14.67%,10.63%,6.01%,13.55%;最大光化学效率(Fv/Fm)和电子传递速率(ETR)在4个测定时期均最高,显著高于温麦6号,在1月10日、1月25日、2月10日3个时期显著高于周麦18;光合速率比温麦6号高出20.75%,14.08%,2.91%和13.40%,比周麦18高出44.49%,31.67%,14.96%和20.10%,比矮抗58高出76.11%,28.30%,9.43%和17.51%,比百农418高出49.95%,82.29%,31.40%和20.35%;LAI明显高于其他品种,最终表现为生育前期百农419干物质积累较多。不同小麦品种在生育前期的光合生理特性结果表明,百农419具有作为高光效育种亲本的潜力。