施氮量对小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制

为探明施氮量对小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制,以当地高产小麦品种扬麦16和宁麦13为材料,设置120 kg·hm^-2(LN)、180 kg·hm^-2(MN)和240 kg·hm^-2(HN) 3个施氮量处理,分析了在不同施氮量下,强、弱势籽粒灌浆特征与籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径中关键酶活性的变化。结果表明,两个小麦品种的籽粒产量随着施氮量的增加而增加,但在MN与HN处理间差异不显著。氮肥偏生产力随着氮肥用量的增加而显著降低。与LN处理相比,MN处理提高了扬麦16弱势粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)的活性、弱势粒灌浆速率和粒重;HN则降低了扬麦16弱势粒中被测酶的活性和粒重。宁麦13弱势粒中AGPase、SSS和SBE活性、弱势粒灌浆速率和粒重则随施氮量的增加而降低。施氮量对两个小麦品种强势粒中被测酶活性、籽粒灌浆速率和粒重无显著影响。以上结果说明施氮量主要是影响小麦弱势粒的灌浆,且在品种间存在差异;施用氮肥后弱势粒灌浆速率和粒重的增加或降低与籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径中关键酶活性的增强或降低密切相关;在地力较好条件下,施氮量为180 kg·hm^-2时就可以获得高产与氮肥高效利用的效果。     

施氮量对小麦籽粒淀粉粒的效应

为探明氮肥对小麦籽粒淀粉粒的影响,以扬麦16和扬麦20为材料,设置120 kg·hm^-2（120N）、180 kg·hm^-2（180N）、240 kg·hm^-2（240N）和300 kg·hm^-2（300N）4个氮肥水平,分析不同处理下小麦灌浆期强、弱势粒中free-PAs含量、淀粉合成酶活性及成熟期淀粉粒度分布特征。结果表明,随施氮量增加,小麦灌浆期弱势粒的游离亚精胺（free-Spd）和精胺（free-Spm）含量、淀粉合成酶活性及成熟期中淀粉粒（5~50 μm）的体积和表面积分布比例、淀粉积累量和粒重呈先升后降的趋势,大淀粉粒（> 50 μm）粒度分布比例呈先降后升趋势;强势粒的各指标无显著变化。籽粒游离腐胺（free-Put）含量、小淀粉粒（<5 μm）的粒度分布比例、中淀粉粒的数量和长度分布比例对施氮量无明显响应。Free-Spd和free-Spm含量、淀粉合成酶活性、淀粉积累量和粒重与中淀粉粒的体积和表面积分布比例呈显著或极显著正相关,与大淀粉粒的粒度分布比例呈极显著负相关。喷施Spd或Spm增加了弱势粒内源free-Spd或free-Spm含量、淀粉合成酶活性、中淀粉粒的体积和表面积分布比例、淀粉积累量和粒重,降低了大淀粉粒的分布比例,而喷施其抑制剂的结果相反。综上所述,氮肥主要影响小麦弱势粒的中淀粉粒和大淀粉粒,合理施氮下小麦淀粉粒度分布的改善得益于free-Spd和free-Spm对淀粉合成酶活性的正调控作用。     

测墒补灌条件下施氮量对小麦干物质积累转运和产量的影响

为筛选测墒补灌节水条件下实现小麦高产和氮素高效利用的最优施氮量,以小麦品种烟农1212为材料,在拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%条件下,设置0、120、180和240 kg·hm^-2施氮量处理（分别用N0、N1、N2和N3代表）,分析施氮量对测墒补灌小麦旗叶光合特性、干物质积累与转运和氮素利用率的影响。结果表明,N2处理下小麦花后7~28 d旗叶光合性能显著高于N0和N1处理,但施氮量增至N3时光合性能无显著变化。N2处理的营养器官花前贮藏干物质在花后向籽粒的转运量显著高于其他处理;花后光合同化物积累量显著高于N0和N1处理,但与N3处理无显著差异。成熟期N2处理干物质在籽粒中的分配比例较N0和N1处理分别高5.00和2.86个百分点。N2处理的籽粒灌浆持续时间和活跃灌浆期长,最大灌浆速率下粒重高,籽粒产量较N0和N1处理分别高41.01%和22.44%,且氮肥农学效率最高,氮肥偏生产力较高。综合考虑,180 kg·hm^-2施氮量为测墒补灌节水条件下最佳施氮量。     

施氮量对不同叶绿素含量小麦生长、产量和品质的影响

为探究陕西关中地区施氮量对不同叶绿素含量小麦生长、产量和品质的影响,并筛选出适宜高光效小麦的较佳施氮量,以西农979、冀麦5265及其黄绿叶突变体为供试材料,设置4个施氮水平:0kg·hm~(-2)(CK)、120 kg·hm~(-2)(N_1)、240 kg·hm~(-2)(N_2)和360 kg·hm~(-2)(N_3),分析施氮量对不同叶绿素含量小麦光合能力、氮利用、产量及其构成因素和品质的影响。结果表明,施氮量对小麦生长特性和产量有显著影响,随着施氮量的增加,西农979和冀麦5265黄绿叶突变体的旗叶面积、SPAD值、光合速率以及穗数、穗粒数、产量和品质等指标均呈先增后减的趋势,并在N_2处理下达到最大值;而冀麦5265的各项指标则呈现增加趋势,在N_3处理下达到最大值。西农979和冀麦5265及其黄绿叶突变体的氮肥偏生产力均随着施氮量增加而减小,氮素利用效率则均随着施氮量增加而呈现先减后增趋势。综上所述,在关中平原地区,西农979和冀麦5265黄绿叶突变体兼顾产量、品质与施肥效益的最佳施氮量为240 kg·hm~(-2),冀麦5265为360kg·hm~(-2)。     

不同施氮量对弱筋小麦产量和品质的影响

为明确不同施氮量对弱筋小麦产量和品质的影响,为四川浅丘区弱筋小麦高产高效生产提供理论依据和技术参考,2020—2021年以南麦660和南麦941两个弱筋小麦品种为试验材料,设置4个施氮水平:0 kg/hm²(N₀)、105 kg/hm²(N₁₀₅)、150 kg/hm²(N₁₅₀)、195 kg/hm²(N₁₉₅),磷肥(P₂O₅)和钾肥(K₂O)按97.5 kg/hm²计。成熟期调查小麦产量及产量构成因素,测定小麦籽粒品质。在不同施氮量条件下,南麦660、南麦941产量随施氮量的增加而增加,施氮量主要通过影响有效穗数和穗粒数作用于产量,且达极显著水平;增施氮肥可显著影响小麦品质。试验结果表明,粗蛋白和湿面筋含量、籽粒硬度、沉降值均随施氮量的增加而升高,但当施氮量达到195 kg/hm²时,品质不符合弱筋...     

休闲期覆膜与施氮量对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响

为探寻旱地小麦休闲期覆盖下的适宜施氮量,在旱地小麦休闲期覆盖与不覆盖条件下,分别设置75、150和225kg·hm-2三个施氮量,分析了休闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响。结果表明,休闲期覆盖显著提高播种至孕穗期0~300cm土壤蓄水量,其中播种期土壤水分增加70~81mm,其蓄水保墒效果可延续至孕穗期,进而提高了小麦产量和水分利用效率。休闲期覆盖促进了小麦植株对氮素的吸收和积累,增加了植株花前氮素转运量、花后氮素积累量以及籽粒氮素积累量,提高了氮素收获指数和氮素生产效率。休闲期覆盖配施氮素150kg·hm-2时,蓄水、增产和水分高效利用、氮素积累与转运的效果最好。     

施氮量对春小麦根系生长及产量的影响

为探讨施氮量对春小麦根系生长及产量的影响,选用龙麦26和龙麦33为试验材料,分析了不同施氮水平(45、60、75、90和105 kg·hm-2)下春小麦根系性状和籽粒产量的差异.结果表明,施氮量对春小麦根系生长有影响,但在不同根系性状上表现不同.随着施氮量的增加,根系总长、干重、活力呈先升后降趋势,根面积和体积呈升高趋势,根平均直径和根冠比呈下降趋势.春小麦产量也显著受施氮影响,并随施氮量的增加呈先升后降趋势.两个品种均在75～90 kg·hm-2施氮量下获得较好的根系生长状况和增产效果.说明合理施氮可通过促进春小麦根系生长而提高籽粒产量.     

不同氮肥水平下结实期灌溉方式对水稻弱势粒灌浆及产量的影响

【目的】旨在阐明氮肥和灌溉方式对水稻产量、籽粒灌浆及生理特性的影响。【方法】以大穗型品种甬优2640和中穗型品种淮稻5号为供试材料进行盆钵试验,大田育秧移栽后设置3种氮肥水平,即0 N(不施氮)、MN(2 g N/盆)、HN(4 g N/盆);抽穗至成熟期设置3种灌溉方式,即CI(保持水层灌溉)、WMD(轻干湿交替灌溉,土壤水势-15 k Pa时复水)、WSD(重干湿交替灌溉,土壤水势-30 k Pa时复水)。【结果】在CI下,两个品种产量均以MN水平最高;WMD处理下,两个品种产量均以HN水平最高,但与MN下差异不显著,WSD处理下两个品种产量均以HN最高;而在籽粒灌浆上,两个品种强势粒的灌浆速率和最终粒重在各个水氮处理间无显著差异,弱势粒的灌浆速率和最终粒重在良好水势条件CI和轻度水分胁迫WMD下,分别在0 N和MN水平下表现较优;但在重度水分胁迫WSD下,0N水平表现最低,HN最高,但与MN差异不显著。以上都表明产量与弱势粒的灌浆在水氮间存在着明显的交互作用。在品种间,大穗型籼粳杂交稻甬优2640弱势粒灌浆速率及粒重都低于中穗型常规粳稻淮稻5号,其产量优势主要源自较高的每穗粒数。最后,WMD+MN处理下有较高的氮肥利用率,较少的施氮量获得较高的产量,达到节水节氮增产的效果,其次也增加了根系生理活性和叶片光合性能,非结构性碳水化合物(NSC)转运率,促进了地上部的生长发育,同时也加强了物质运转,促进了灌浆中后期弱势粒籽粒的充实,最终达到产量增加的目的,成为本研究最佳水氮运筹方式。     

不同氮肥水平下结实期灌溉方式对水稻弱势粒灌浆及产量的影响

【目的】旨在阐明氮肥和灌溉方式对水稻产量、籽粒灌浆及生理特性的影响。     

不同密度下施氮量对夏玉米产量及强弱势子粒发育的影响

以京农科728为材料,探讨不同密度下施氮量对夏玉米产量及强弱势子粒发育的调控效应。结果表明,增密和施氮显著提高产量5.3%～28.3%和8.5%～26.0%。子粒鲜体积、鲜重和干重强弱势子粒间均表现为下部>中部>上部。施氮后子粒鲜体积、鲜重和干重显著提高0.2%～45.5%、0.1%～33.3%和0.4%～95.3%。增密强势子粒鲜体积降低1.0%～1.7%,鲜重提高9.4%～9.6%,弱势子粒分别降低7.1%和5.5%。综上,在夏玉米延迟收获条件下,施氮提高粒重而提高产量;增密导致弱势子粒粒重降低但强势子粒粒重提高实现增产;施氮和增密提高子粒脱水速率,达到子粒机收含水率标准,为华北平原夏玉米产量形成和机械直收提供支撑。     

小麦强、弱势籽粒品质研究进展

小麦籽粒因所处穗位和粒位的不同而存在明显的异步灌浆过程,并分为强、弱势籽粒。源库理论是小麦生长与发育的关键理论基础,且对小麦产量和淀粉品质影响较大。为充分了解小麦强、弱势籽粒的发育机制,本文从发育、生理、遗传和分子生物学角度,归纳了小麦强、弱势籽粒的概念及形成假说,并总结了小麦强、弱势籽粒淀粉生长发育过程中的差异,分析了源库协调对小麦强、弱势籽粒的影响,指出了某些方面（如源库协调性、内源激素变化、营养物质等在强、弱势籽粒中的差异）研究的不足,也为今后更深入地研究小麦强、弱势籽粒中淀粉的合成过程理清思路,为提高小麦产量及品质提供相关知识,同时为作物遗传改良提供参考。     

基于不同栽培模式的小麦强、弱势粒灌浆特性研究

为了解栽培措施对小麦强、弱势粒粒重和品质的调控作用在不同蘖位间的表现,以弱筋小麦品种扬麦22为材料,采用传统生产（TPP）、现有生产（CPP）和潜在推广（PEP）三个栽培模式分别建立小麦群体,对小麦主茎强势粒（MS）和弱势粒（MI）、第一分蘖强势粒（TS）和弱势粒（TI）进行连续取样分析,研究了小麦不同粒位间籽粒灌浆特性、蛋白质含量和产量的差异及栽培模式的影响。结果表明,强势粒的最大粒重、成熟期蛋白质含量和产量较弱势粒分别高9.3~12.4 mg·grain^-1、0.9~1.1个百分点和1.4~1.8 mg·grain^-1。与TS相比,MS的最大粒重提高2.2 mg·grain^-1,蛋白质含量降低0.8个百分点,但MI与TI间两个指标差异均不显著。MS灌浆快、启动早、速率高,而TS需要更长的灌浆时间来实现较高的粒重。相比分蘖,主茎强、弱势粒间粒重和蛋白质含量差异大,受栽培模式影响较大。不同粒位的最大粒重与最高灌浆速率和平均灌浆速率均呈显著线性正相关。小麦群体平均粒重、籽粒蛋白质产量与强、弱势粒最大粒重、蛋白质产量均一致表现为PEP模式高于CPP和TPP模式;但籽粒平均蛋白质含量与强、弱势粒蛋白质含量在不同模式间表现趋势不一致。因此,通过栽培措施合理规划小麦穗群结构,有助于构建高产和优质协同群体。     

氮素运筹对两种穗型小麦品种品质及产量性状的效应

在大田条件下选用两个不同穗型冬小麦品种豫麦66和豫麦49为试验材料,研究了氮素运筹对其产量及与面条品质有关的小麦品质性状的影响.结果表明,大穗型品种豫麦66在本试验施氮范围内,随施氮量的增加品质性状得到改善,而多穗型品种豫麦49以225 kg·hm-2处理品质性状最好,超过225 kg·hm-2时品质性状变差.两品种的产量表现趋势相同,在0～225 kg·hm-2范围内随施氮量的增加而增加,超过225 kg·hm-2反而减产,但从经济效益上看,豫麦66以150 kg·hm-2处理最好.两品种比较,豫麦66除高峰粘度低于豫麦49外,其它品质性状均较优,但产量表现较低.氮素供应对豫麦49高峰粘度、弱化度、千粒重及产量影响较大;而豫麦66沉淀值、稳定时间及拉伸面积等品质性状的氮素调控效应较为明显.因此,氮素运筹应综合考虑品质指标、产量水平及品种类型.     

不同小麦品种籽粒灌浆特性分析

为了给小麦高产栽培及新品种选育提供依据,对9个小麦品种的籽粒灌浆过程进行了研究.结果表明,小麦籽粒干重呈"S"型曲线增长,籽粒灌浆期可分为渐增期、快增期、缓增期三个阶段.相关分析表明,粒重主要是由快增期持续时间和灌浆速度决定的,与整个灌浆持续期关系不明显.在小麦灌浆快增期,灌浆速度越快,持续时间越长,干物质积累越多,粒重就越高.不同品种间籽粒灌浆特性存在一定的差异;综合分析表明,襄麦29和百农矮抗58-1籽粒灌浆速度较快,粒重较高.     

高产条件下不同小麦品种耗水特性及籽粒产量的差异

为给高产条件下小麦生产提供合理的节水灌溉方案,以山农15和烟农21为材料,设置3个水分(0~140 cm土层平均相对含水量)处理［W0：拔节(60%)+开花(55%);W1：拔节(75%)+开花(65%);W2：拔节(75%)+开花(75%)］,研究了不同小麦品种耗水特性、籽粒产量及水分利用效率的差异及对水分供应的响应。结果表明,两品种在W1处理下灌溉水利用效率最高;W2处理获得最高的籽粒产量和水分利用效率;在W1和W2条件下,山农15籽粒产量和水分利用效率显著高于烟农21。山农15各水分处理的总耗水量显著高于烟农21。在W0和W1条件下,山农15播前土壤贮水利用量和比例显著高于烟农21,而生育期降水利用比例低,灌溉水利用量无显著差异;在W2条件下,山农15播前土壤贮水利用量高于烟农21,生育期降水利用比例无显著差异,灌溉水利用量和比例高。在W0和W1条件下,山农15对20~60、60~100、140~200 cm土层的播前土壤贮水利用量均高于烟农21,说明山农15利用中下层播前土壤贮水的能力高。在本试验条件下,山农15为高产和高水分利用效率品种,两个品种均以W2为兼顾高产和高水分利用效率的最佳水分处理。     

Effects of Crop Residue and Nitrogen Rates on Yield and Yield Components of Two Dryland Wheat (Triticum aestivum L.) Cultivars

Abstract

In most southern parts of Iran, wheat (Triticum aestivum L.) residues have been traditionally burned or removed; that is often criticized for soil organic and nutrient losses, reducing soil microbial activity and increasing CO₂ emission. A 2-years (2005?2007) field study was carried out at the College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran, to evaluate the influence of crop residues management and nitrogen (N) rates on dryland wheat. The experiment was conducted as strip split plot with four replications. Horizontal plots were three crop residues rates (0, 500 and 1000 kg ha-¹), vertical plots consisted of two dryland current wheat cultivars (CVs) (Azar 2 and Nicknejad), and sub-plots were three N rates (0, 35, and 70 kg N ha-¹). Increasing crop residue rates increased soil organic carbon. Number of spike per plant, grains per spike, grains per plant and 1000-grain weight of both CVs significantly increased with increased N and residue rates in both years. The lowest grain yield was obtained from 1000 kg ha-¹ residue incorporation without N application showing the soil N imbalance. The optimum crop growth and the highest grain yield was achieved from the highest crop residues and N rates, indicating that the most reliable system for dryland wheat production in the region is complete residues incorporation into the soil following disking, seeding with chisel seeder and application of 70 kg N ha-¹.     

氮肥用量对不同品质类型小麦品种籽粒灌浆特征和产量的影响

在大田条件下,以强筋小麦品种郑麦9023和豫麦34、中筋小麦品种豫麦18以及弱筋小麦品种豫麦50为试验材料,采用10、15和20 kg/667m2三种施氮水平,研究了氮肥用量对不同品质类型小麦品种籽粒灌浆和产量的影响。结果表明,在各施氮处理中不同品质类型小麦品种籽粒灌浆过程均呈“S”型变化,但模型参数因氮肥用量而不同。郑麦9023和豫麦18的各项灌浆参数均表现为15 kg/667m2>20 kg/667m2>10kg/667m2;豫麦34籽粒灌浆持续期、理论最大粒重、最大灌浆出现时间、有效灌浆持续期、有效灌浆持续期增加值、有效灌浆持续期灌浆速率均表现为15 kg/667m2>20 kg/667m2>10 kg/667m2,平均灌浆速率和最大灌浆速率表现为20 kg/667m2最大,15 kg/667m2次之,10 kg/667m2最小。豫麦50籽粒灌浆持续期、有效灌浆持续期以20 kg/667m2最长,15 kg/667m2次之,10 kg/667m2最小;最大籽粒灌浆出现时间、最大灌浆速率、有效灌浆持续粒重增加值、有效灌浆持续期灌浆速率以15 kg/667m2最高(早),20 kg/667m2次之,10 kg/667m2最低(晚);而理论最大粒重、平均灌浆速率则表现为10 kg/667m2>15 kg/667m2>20 kg/667m2。同时,郑麦9023、豫麦18和豫麦34粒重与各灌浆参数均呈正相关,郑麦9023粒重与籽粒灌浆持续期、平均灌浆速率和最大灌浆速率相关系数达到显著水平,与有效灌浆持续期相关系数达到极显著水平;豫麦18粒重与最大灌浆速率和有效灌浆持续期相关系数达到极显著水平,与平均灌浆速率之间达显著水平;豫麦34粒重与籽粒灌浆持续期相关系数达到显著水平;豫麦50粒重与籽粒灌浆持续期呈负相关,与平均灌浆速率、最大灌浆速率、有效灌浆持续期和有效灌浆持续期灌浆速率均呈正相关,差异均不显著。豫麦18和豫麦34在15 kg/667m2下产量最高,且差异分别达到极显著和显著水平,郑麦9023和豫麦50在20 kg/667m2下产量最高,差异达显著水平。     

不同小麦品种的氮素利用特性研究

为了解河南省主要小麦品种的氮素利用特性,探究不同小麦品种之间氮素积累和转运的差异,通过大田试验,分别在开花期和成熟期对河南省18个具有代表性的小麦品种的茎、叶、鞘、穗(开花期)、颖壳和籽粒进行干物质重和氮含量测定,并根据小麦的产量、氮素积累量以及氮素籽粒生产效率划分不同小麦品种的氮效率类型,计算氮素利用特性的相关参数,分析氮素利用特性相关参数与产量和氮素籽粒生产效率之间的关系。结果表明,供试的小麦品种可划分为氮素高效型(Ⅰ)、氮素中效型(Ⅱ)、氮素低效型(Ⅲ)、氮素超低效型(Ⅳ)4种类型,其品种数量分别占总品种数的5%、50%、40%和5%。在小麦成熟期,Ⅳ型品种的颖壳和籽粒氮含量显著高于其他3种类型品种,叶、颖壳和籽粒的氮素积累量显著低于其他3类型品种,4种类型品种间茎和叶氮含量及氮素在茎、叶、鞘、颖壳和籽粒中的分配比例无显著差异;Ⅰ类型和Ⅱ类型品种的花前贮存氮素在花后向籽粒的转运量均显著高于Ⅳ类型品种,Ⅰ类型品种的氮素农艺效率均显著高于Ⅲ和Ⅳ类型品种,氮素偏生产力表现为Ⅰ类型品种>Ⅱ类型品种>Ⅲ类型品种>Ⅳ类型品种,且差异显著。小麦产量、氮素籽粒生产效率与其他氮素利用相关参数呈现显著正相关。     

不同小麦品种产量和氮素吸收利用的差异

为明确不同氮肥水平下不同小麦品种产量、氮素吸收和利用的差异,在大田条件下,以山东省主推的21个小麦品种为材料,研究了0、120、180、240和300kg·hm~(-2)共5个氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标。结果表明,氮肥、品种及两者的互作效应显著影响冬小麦籽粒产量、氮素利用率、氮素吸收效率和利用效率;氮肥水平不同则品种间的氮效率差异程度不同。大部分供试品种的氮效率类型在不同氮肥水平下的聚类结果不一致,仅临麦4号、鲁原502、泰山28和山农25在各氮肥水平下的产量、氮素利用率均较高,可划为氮高效品种。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,临麦4号通过高氮素吸收效率、泰山28通过高氮素利用效率、鲁原502和山农25通过氮素吸收效率和利用效率共同作用实现氮高效。由此可知,应在不同氮肥水平下对冬小麦品种进行产量和氮素利用率的综合评价,以筛选出适应不同地力环境的品种和与品种特性相适应的施肥技术;在氮高效品种的选育和推广中,应针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行鉴别和调控,才能最大程度挖掘和利用其高产、高效潜力,实现增产增效。