密度和氮素水平对小黑麦氮代谢相关酶活性和子粒营养品质的影响

以小黑麦品种东农5305为试材,研究了不同密度和施氮水平对旗叶氮代谢相关酶活性和子粒品质的影响。结果表明,随着密度的降低、氮肥的施用,旗叶硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性提高,内肽酶和氨肽酶活性降低,可溶性蛋白含量增加;密度300×104株/hm2、施氮75 kg/hm2处理子粒产量显著高于其它处理,密度300×104株/hm2、施氮150 kg/hm2处理子粒蛋白质含量、氨基酸含量、赖氨酸含量最高。成熟期子粒蛋白质含量与生育期间旗叶谷氨酰胺合成酶活性显著正相关,与蛋白水解酶活性呈负相关。降低密度和增施氮肥,花后叶片的氮素同化能力增强,叶片蛋白质的降解能力减弱,延缓了叶片早衰。表明小黑麦旗叶可溶性蛋白含量可作为衡量蛋白质代谢的生理指标。     

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。     

施氮量对稻茬弱筋小麦籽粒氮代谢及灌浆的影响

为探讨施氮量对稻茬弱筋小麦籽粒氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质合成的影响,在大田试验条件下,设置0、75、150、225、300 kg·hm^-2 5个施氮水平,研究不同施氮处理对小麦籽粒氮代谢关键酶活性、籽粒可溶性蛋白、游离氨基酸含量及灌浆特性的影响。结果表明,在0～300 kg·hm^-2施氮范围内,随着施氮量的增加,小麦灌浆期硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)活性呈上升趋势,与不施氮处理相比,施氮处理下灌浆期试验点一和试验点二小麦籽粒NR活性提升了0.48%～28.26%和9.49%～23.02%、GS活性提升了7.65%～46.46%和15.97%～57.32%、GPT活性提升了18.79%～74.20%和10.31%～65.13%、GOT活性提升了-5.58%～55.23%和29.76%～66.59%。小麦灌浆期籽粒游离氨基酸、可溶性蛋白、籽粒蛋白质含量和各蛋白质组分含量均随施氮量的增加而增加,当施氮量高于225 kg·hm^-2时,小麦籽粒蛋白质含量超过国家弱筋小麦蛋...     

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。     

氮肥后移对强筋小麦氮素积累转运及籽粒产量与品质的影响

为探索强筋小麦施用氮肥的合理基追比模式,在山西中部麦区水地小麦田,研究了氮肥基施、拔节期追施和孕穗期追施的不同比例(10∶0∶0,7∶3∶0,7∶2∶1,6∶4∶0,6∶2∶2,5∶5∶0,5∶3∶2)对强筋小麦CA0547氮素积累转运及籽粒产量与品质的影响。结果表明:(1)适当追氮对强筋小麦CA0547氮素与干物质积累转运及产量品质有显著的调节效应。(2)追氮能显著提高小麦拔节期后的含氮量,提高花前氮素转运量和花后氮素积累量,促进氮素向籽粒中的累积,同时增加花前干物质转运量和花后干物质积累量,为产量提高提供了物质基础。(3)籽粒氮素中约有68.38%~75.18%是来自花前氮素转运,籽粒产量中约有55.12%~70.04%是来自花后干物质积累。追氮通过显著增加穗数和穗粒数来提高产量,并提高氮素吸收效率和氮素生产效率。(4)追氮可提高籽粒醇溶蛋白、谷蛋白、总蛋白质和湿面筋含量,提高面筋指数和淀粉含量,改善谷醇比和直/支比,进而改善籽粒品质。相关分析亦表明,提高干物质花后积累量与花前氮素转运量可以改善小麦品质。(5)拔节期和孕穗期2次施氮效果不如拔节期1次追施。综合分析得出,在本试验条件下,施氮量150kg/hm~2时,基肥、拔节肥、孕穗肥比例为6∶4∶0能较好的协调产量品质之间的关系。     

水氮耦合对强筋冬小麦子粒蛋白质和淀粉品质的影响

在高肥力条件下,研究水氮耦合对小麦子粒产量、蛋白质含量及组成、蛋白质质量、淀粉含量及组成和淀粉品质的影响。结果表明,无论施氮与否,灌水均显著提高小麦子粒产量,同时显著降低子粒粗蛋白、单体蛋白及湿面筋含量;但不同灌水量间(W1、W2、W3)差异不显著。在低灌水频次(W0、W1)条件下,施氮具有明显的增产效应;而高灌水频次(W2、W3),施氮的增产效应不显著。随着灌水次数增加,谷蛋白总量保持稳定,而谷蛋白组分产生了显著的变化,其中可溶性谷蛋白含量呈上升趋势,不溶性谷蛋白含量和谷蛋白聚合指数呈下降趋势,粉质仪参数(形成时间和稳定时间)也呈下降趋势。小麦子粒蛋白质含量及组分和子粒品质均因施氮(N.168.kg/hm2)而有不同程度的提高,其中非面筋蛋白(清蛋白和球蛋白)的增加幅度高于面筋蛋白(醇溶蛋白和谷蛋白),可溶性谷蛋白增加幅度高于不溶性谷蛋白,即降低了谷蛋白聚合指数。水氮对子粒的淀粉含量及其组成的影响存在明显的交互效应。在不施氮肥条件下,随灌水次数增加,支链淀粉和总淀粉含量呈上升趋势;施氮条件下,各灌水处理(W1、W2、W3)的总淀粉和支链淀粉含量均显著高于不灌水处理(W0),但各灌水处理间差异不显著。随灌水次数增加,直链淀粉含量和直/支比均呈下降趋势,黏度仪指标(峰值黏度、稀值、最终黏度和反弹值)均呈上升趋势。施氮在低灌水频次(W0、W1)条件下促进支链淀粉的合成,同时降低直链淀粉含量和直/支比;高灌水频次(W2、W3)条件下则相反。     

施氮量对不同品质类型小麦产量和加工品质的影响

为了明确施氮量与不同品质类型小麦的产量和品质的关系,选用强筋小麦济麦20、 皖麦38和中筋小麦京冬8、 中麦8共2种品质类型4个小麦品种,研究了施氮量对其产量性状和加工品质的影响。结果表明,在施氮量N 0-360 kg/hm2的范围内,增加氮肥用量可以有效缓解叶绿素降解,抑制旗叶全氮含量降低,缓解叶片衰老,延长旗叶功能期; 强筋小麦品种比中筋小麦品种旗叶叶绿素含量和氮素含量下降缓慢。子粒产量和蛋白质产量随施氮量的增加逐渐提高,施氮N 270 kg/hm2时达到最大值,增加到360 kg/hm2时子粒产量和蛋白质产量均开始下降。强筋小麦蛋白质产量和子粒产量高,中筋小麦穗数、 穗粒数多,千粒重高。施氮有利于子粒出粉率、 硬度、 蛋白质含量和沉降值的提高。施氮N 180 kg/hm2时可以显著延长面团形成时间和稳定时间,降低吸水率,面包总体评分最高。强筋小麦硬度大,蛋白质含量、 出粉率和沉降值高,面团形成时间和稳定时间长,面包体积大、 评分高。     

施氮量对甜玉米产量、品质和蔗糖代谢酶活性的影响

以甜玉米扬甜2号和超甜135为材料,设置纯氮N 0、75、225、375 kg/hm2 4个处理,研究不同施氮量对甜玉米产量、品质和蔗糖代谢酶活性的影响.结果表明,施氮显著提高甜玉米扬甜2号和超甜135鲜穗产量,两品种均以施N 225 kg/hm2产量最高,比不施氮分别增产65.15％、99.61％.甜玉米籽粒发育过程中可溶性糖和蔗糖的含量随吐丝时间呈单峰曲线变化,施氮明显提高籽粒可溶性糖和蔗糖含量,施氮量为N 225 kg/hm2时最高.氮肥对甜玉米质构特性有较大影响,施氮量增多,籽粒的硬度显著增加;脆性随着施氮量的增加表现出先升高后降低的趋势,其中以氮肥用量在N 225 kg/hm2最大.籽粒中蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)合成方向活性的变化趋势与蔗糖含量变化一致,SS分解方向活性随籽粒灌浆进程逐渐变大.合理施氮可提高甜玉米籽粒中SPS和SS合成方向活性,增加糖分,改善品质.     

氮肥不同用量及基追肥比例对芹菜产量和品质的影响

通过盆栽试验研究氮肥不同用量和基追比例对芹菜的产量效应和品质效应。本试验条件下,施氮量为150mg/kg土时(约相当于337.5 kg/hm2)芹菜产量最高,继续增施氮肥,产量显著降低。施氮量为100 mg/kg土时(约相当于225 kg/hm2),Vc含量和可溶性糖含量最高,施氮量增加,芹菜品质显著降低。芹菜叶绿素、硝酸还原酶活性和硝酸盐含量与氮肥用量呈极显著的线性正相关。不同氮肥用量处理的芹菜在不同生育期的硝酸盐积累量均呈明显的“S”曲线。基肥N占100%时,芹菜的生长情况最好,基肥N占50%时,芹菜的叶绿素含量,硝酸还原酶活性,Vc和可溶性糖含量均最大。追施一次肥处理的芹菜叶片硝酸盐含量显著低于追两次肥的处理。     

不同水、氮处理对济麦20产量和蛋白质品质的影响

以强筋小麦济麦20为材料,在防雨棚肥水控制池条件下,研究了不同灌水和施氮处理对小麦产量和蛋白质品质的影响。结果表明,开花期灌水有利于抑制小麦生育后期旗叶叶绿素的降解,提高叶片含氮量,延长旗叶功能期;开花期灌水和灌浆期灌水有利于小麦产量和千粒重的提高,以春季灌3水(春5叶露尖+开花+灌浆)最高;在180kg.N/hm2条件下,籽粒产量及千粒重、容重和穗粒数均高于270kg.N/hm2的处理,对穗粒数的影响达显著水平。籽粒蛋白质及各组分的含量,除球蛋白外,均以B3处理(灌春2叶露尖水和春5叶露尖水)最高;增施氮肥有利于谷蛋白含量的提高。籽粒蛋白质产量以B4处理(春5叶露尖水+开花水+灌浆水)最高,与B2处理(春5叶露尖水+开花水)差异不显著;180kg.N/hm2处理的蛋白质产量高于270kg.N/hm2处理。在本试验条件下,180kg/hm2的施氮量处理结合春5叶露尖灌水和开花期灌水有利于强筋小麦产量和品质的共同提高。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响

采用田间试验裂区设计方法,研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响。补灌设3个水平,在冬小麦拔节期0—40cm土层补灌至土壤目标相对含水量的60%(W_1),70%(W_2)和80%(W_3)。施氮设3个水平:不施氮(N_0)、施纯氮195kg/hm~2(N_(195))和255kg/hm~2(N_(255))。结果表明:(1)不同补灌和施氮对冬小麦关键生育期株高、叶面积影响效果较为显著,同一补灌处理下,其冬小麦株高、叶面积均表现为N_(255)N_(195)N0(p0.05)。N_(195)、N_(255)处理显著高于N_0处理,但N_(195)及N_(255)处理间无显著性差异(p0.05),同一施氮处理下,W_2(569.4m~3/hm~2)、W_3(873.45m~3/hm~2)处理显著高于W_1(265.2m~3/hm~2)处理,但W_2及W_3处理间无显著性差异(p0.05)。说明过量施氮和补灌对冬小麦株高、叶面积无显著性作用。(2)同一施氮水平下,补灌对冬小麦的增产效应随施氮量的增加呈下降趋势,说明施氮和补灌对冬小麦产量存在一定的临界值,超过临界值,产量下降。当施氮量为195kg/hm~2,补灌量为田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2)时达最高产8 500kg/hm~2。(3)冬小麦成熟期,施氮处理的植株氮素积累量显著高于不施氮处理(p0.05),但在W_2、W_3处理下,N_(255)相较于N_(195)显著下降(p0.05),特别是在W_3(873.45m~3/hm~2)水平下,N_(255)甚至低于N_0处理;在N_0、N_(195)处理下,植株氮素积累量随补灌量的增加显著增加(p0.05),但在N_(255)处理下并无显著差异(p0.05),说明适量补灌、施氮可提高冬小麦的吸氮能力,但过量补灌、施氮并不利于植株对氮素的吸收。(4)拔节期补灌量的增加虽提高了冬小麦的吸氮能力,促进冬小麦吸收较多的氮素,却抑制了冬小麦体的氮素向籽粒的转移和分配。综合考虑冬小麦生长状况及氮素风险状况,建议施氮量为195kg/hm~2、补灌至田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2),作为该区域适宜的水、肥用量。     

Nitrogen metabolism in flag leaf and grain of wheat in response to irrigation regimes

Although scarcity of irrigation water is one of the key limiting factors for wheat production in many regions of the world, by using partial irrigation at strategic times during the growing season, it might be possible to enhance productivity. We measured the changes in various parameters related to nitrogen (N) metabolism in flag leaf and grain of wheat (Triticum aestivum L.) plants (cv. Jinan 17 and Lumai 21), which were subjected to five irrigation regimes until physiological maturity. Severely deficient or excessive irrigation during grain filling decreased the photosynthetic rate (A), the concentrations of N, free amino acid, and soluble protein, as well as the activities of nitrate reductase (NR) and glutamine synthetase (GS) and increased malondialdehyde (MDA) accumulation and endopeptidase (EP) activity, though grain protein concentration might mainly depend on genotype. The activities of NR and GS were significantly positively correlated with A, but those of EP were significantly negatively correlated with A. The results indicate that while severe water stress aggravates the adverse effect on nitrogen metabolism, excessive soil moisture is also not useful during the grain‐filling stage, resulting in lower grain yield and quality. Our results suggest that applying an optimal irrigation regime in wheat fields still plays an important role in the improvement of grain yield and quality.     

Effects of supplemental nitrogen on nitrogen‐assimilation enzymes,free amino nitrogen,soluble sugars,and crude protein of rice

Abstract

An upland rice variety IAC‐47 was grown in a greenhouse to determine the effect of foliar nitrogen (N) supplementation during grain development on the activity of the N assimilation enzymes, nitrate reductase (NR) and glutamine synthetase (GS), on free amino‐N content and leaf soluble sugars, and on grain crude protein content. At 10 and 20 days after anthesis (DAA), the leaves were fertilized with a liquid fertilizer containing 32% N as 12.8% urea, 9.6% ammonium (NH₄), and 9.6% nitrate (NO₃) in increasing rates corresponding to 0,20+20, 40+40, and 60+60 kg N ha^‐1. Leaves were collected twice (at 12 DAA and 14 DAA for GS activity, sugar and amino‐N content, and at 11 and 13 DAA for NRA) after each application of leaf N. The late foliar application of N increased significantly grain crude protein without a corresponding decrease in grain weight. The NR activity (NRA) increased after the foliar application of N. In the flag leaf, 60+60 kg N ha^‐1 (21 DAA) resulted in higher NRA (20x over the control), while GS activity was smaller than the control. At 22 DAA there was an increase in GS activity in the flag leaf at 20+20 N level. However, the GS activity decreased as applied N levels increased. Also at the 20+20 level, there were increases in free amino‐N in the flag leaf and second leaf at the final harvest. Throughout the experiment, plants at the 60+60 N level had the lowest levels of soluble sugars. Increases in crude protein were highest at 40+40 N level (27.9%), followed by 60+60 (18.7%).     

钵苗摆栽籼粳杂交稻和常规粳稻丰产优质适宜施氮量分析

研究钵苗摆栽下籼粳杂交稻、常规粳稻丰产优质施氮量及综合效益,提出安徽沿江地区钵苗摆栽下适宜粳稻类型及施氮量。于2016—2017年连续2 a开展大田试验,以当地主栽籼粳杂交稻甬优1540和常规粳稻镇稻18为供试品种,设置0、195、255、315、375 kg/hm~2共5个氮肥水平(分别用N0、N195、N255、N315、N375表示),研究不同施氮水平对钵苗摆栽下不同类型粳稻产量、品质、相关农艺性状及经济效益的影响。结果表明,籼粳杂交稻甬优15402a均在N315处理下产量最高,达到10.30～11.55t/hm~2。常规粳稻镇稻18各施氮处理下水稻产量无显著差异,产量为7.43～8.91 t/hm~2。增施氮肥,不同程度增加了2个品种的糙米率、精米率和蛋白质含量,提高了加工品质和营养品质,但垩白率和垩白度整体有所提高,直链淀粉含量增高,不利于外观品质和食味的改善。甬优1540在N315处理下的整精米率与N375无差异,且在N315处理下的垩白度与N195无显著差异。另外,镇稻18在N195处理下的整精米率、蛋白质含量、垩白度和直链淀粉含量与其他氮肥处理无显著差异。钵苗摆栽下籼粳杂交稻丰产优质施氮量为315kg/hm~2,常规粳稻为195 kg/hm~2。在适氮水平下,钵苗摆栽甬优1540较镇稻18提高水稻产量22.9%～23.2%,整精米率2.15%～4.50%,蛋白质含量30.44%～37.41%,经济效益51.07%～53.33%,同时降低垩白度9.52%～13.73%。总的来说,在适宜氮肥水平下,钵苗摆栽下籼粳杂交稻较常规粳稻提高了水稻产量、品质和经济效益。     

滴灌施氮对春玉米氮素吸收、土壤无机氮含量及氮素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区滴灌施肥条件下氮肥合理施用问题,通过2年(2015—2016年)田间试验,研究了覆膜滴灌条件下施氮量(0,70,140,210,280,350kg/hm~2)对春玉米产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡的影响。结果表明:施氮量在70~210kg/hm~2范围内玉米产量随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过210kg/hm~2后,处理间产量无显著差异;将玉米产量(y)与施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量分别为195.1,201.0kg/hm~2。施氮显著提高了玉米各生育时期氮积累量,其中灌浆期和成熟期氮积累量以施氮量210kg/hm~2处理最高。氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力均随施氮量的增加而下降。玉米成熟期0-200cm剖面土壤硝态氮和铵态氮含量随土层深度增加呈逐渐下降的趋势;施氮提高了0-200cm土壤硝态氮和铵态氮含量,其中施氮量280,350kg/hm~2处理40-200cm土层硝态氮含量显著高于其他施氮处理。玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量与施氮量呈极显著的正相关;玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量分别占增加纯氮的21.6%~23.3%,33.0%~37.4%,41.0%~43.7%。综上所述,在本试验条件下,综合产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡等因素,在吉林省半干旱区滴灌施肥适宜施氮量应控制在195~210kg/hm~2。