小麦苗期氮素吸收利用效率差异及聚类分析

【目的】氮肥过量施用,不仅造成氮素大量流失,还增加了农业生产成本,对生态环境带来了巨大的威胁。筛选和培育氮高效小麦品种是提高氮肥利用率、 降低环境污染风险的有效途径。本文通过对44个小麦品种苗期性状的考察,初步筛选出具有氮高效潜力的小麦品种。【方法】利用循环营养液培养方法,研究了安徽省44个小麦品种(系)在正常氮(5 mmol/L)和高氮(45 mmol/L)条件下苗期氮素吸收利用效率的差异。采用隶属函数法将评价指标数据进行标准化,区间为[0,1];而后采用客观赋权法将标准化后的数据整合成一个无量纲的综合值,最后基于综合值运用最短距离法、 欧氏距离平方聚类分析方法,将44个小麦品种划分成不同的氮效率类型。【结果】在两种供氮水平下,不同小麦品种的茎叶干重、 根干重、 叶面积、 茎叶氮累积量和根氮累积量存在显著性差异,其变异系数分别在27.9%～33.7%和21.5%～32.8%之间,可作为小麦苗期氮效率的评价指标。小麦苗期氮效率综合值在正常氮和高氮水平下分别在0.053～0.920和0.001～0.853之间,其中鉴76在正常氮和高氮条件下的氮效率综合值均大于80%。通过隶属函数氮效率综合值及其聚类分析,将44个供试小麦品种分为氮高效型、 氮中效型和氮低效型三类;其中扬麦16和鉴76在正常氮和高氮条件下均表现为高效型,皖麦68、 F60501-4、 鉴62和安农1026只在高氮条件下表现为高效型。氮高效型、 氮中效型、 氮低效型小麦品种在正常供氮和高氮条件下分别占供试品种总数的4.54%、 54.55%、 40.91%和13.63%、 38.64、 47.73%。【结论】在正常供氮和高氮条件下,44个供试小麦品种的茎叶氮累积量、 茎叶干重、 根部氮累积量、 根部干重和叶面积存在显著性差异,可以作为小麦苗期氮效率评价指标;初步确定扬麦16和鉴76为正常供氮和高氮条件下的氮高效型品种,皖麦68、 F60501-4、 鉴62和安农1026 为高氮条件下的氮高效型品种。     

小麦氮素利用效率的基因型差异研究

研究了植株生长和产量性状差异很大的58个小麦基因型的氮素营养和利用效率。结果表明,开花期和成熟期植株各器官的含氮量和氮积累量,基因型之间差异显著;开花期剑叶含氮量与子粒含氮量呈显著正相关;每生产100公斤子粒需氦量,供试基因型变动于2.15～4.09公斤;氮收获指数的变幅为59.35％～82.89％,显示出小麦基因型在氮利用效率上的遗传差异。相关分析表明,每穗粒数、单蘖干物重、收获指数与氮效率比、氮利用效率呈显著正相关。     

追氮量对强筋和中筋小麦产量与品质的影响

目的探究追氮量对强、中筋小麦品种产量及品质的影响,为强、中筋小麦优质高产提供参考。方法试验于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,采用两因素随机区组设计,A因素为小麦品种,包括藁优2018 (强筋)、师栾02-1 (强筋)、中麦8号 (中筋)、中麦175 (中筋)。B因素为追氮量,在基施N 105 kg/hm2基础上,设拔节期追施N 75、105、135 kg/hm2三个水平。于成熟期取样,测量单位面积穗数、穗粒数、千粒重、生物产量和籽粒产量,并测定籽粒粗蛋白质含量、蛋白质组分、湿面筋含量、沉淀值和面团流变学特性。结果在追施N 75～135 kg/hm2范围内,籽粒产量、单位面积穗数、穗粒数、千粒重、蛋白质产量及生物产量均随追氮量的增加而提高,平均增幅分别达到6.1%、2.6%、8.5%、4.6%、10.3%、15.3%。随着追氮量的增加,蛋白质总量及组分含量呈增加趋势,其中谷蛋白增加幅度较高,与N₇₅相比,N₁₀₅、N₁₃₅处理下分别增加了13.2%和14.6%;追施氮肥对两种筋型小麦的沉淀值、湿面筋、吸水率、面团形成时间、稳定时间的影响规律相同,均随追氮量增加而增加,其中强筋小麦各加工品质指标增幅分别为4.3%、2.2%、1.6%、13.8%、22.0%;中筋小麦各指标增幅分别为13.8%、7.4%、0.8%、9.5%、10.2%;弱化度则随追氮量增加而降低,两种类型品种小麦分别降低9.65%及12.0%。结论在基施N 105 kg/hm2基础上,综合考虑肥料投入、小麦产量及品质指标,中筋小麦于拔节期追N 105 kg/hm2、强筋小麦于拔节期追N135 kg/hm2时,可获得较高的产量和品质。     

冷型小麦氮素吸收积累特性的研究

2002至2004年,通过田间小区试验,研究了4种施肥条件下(不施肥、单施磷肥、单施氮肥和氮磷配施)冠层温度持续偏低的冷型小麦氮素吸收积累特性。供试小麦品种为小偃6号、陕229、NR9405和9430,前两者为冷型小麦品种,后两者为暖型小麦品种。结果表明,花前冷型小麦叶片具有较高的氮素积累量;花后氮素吸收积累量在单施磷肥、单施氮肥和氮磷配施条件下比暖型小麦分别高168.6%、144.6%和217.4%。成熟期冷型小麦子粒中氮素积累量大,功能叶片中氮素残留量多。冷型小麦叶片较高的氮素含量为维持叶片较高的光合速率奠定了良好的氮营养基础;花后氮素吸收积累量较多的特点,与冷型小麦灌浆结实期具有较高的代谢生理活性,根系吸收氮能力强有密切关系。     

不同筋型小麦干物质和氮素积累对追施氮量的响应

[目的]研究不同筋型小麦干物质和氮素积累对追施氮量的响应,揭示其干物质积累特征,为资源高效利用提供科学参考.[方法]田间试验于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,供试品种为强筋小麦'藁优2018'和'师栾02-1',中筋小麦'中麦8号'和'中麦175',弱筋小麦'扬麦22'和'扬麦15'...     

不同小麦品种生育期氮素效率差异的变化特征

以6个小麦品种(洛麦1、郑麦9023、豫麦18、小偃22、小偃6和小偃107)为材料,设置低氮和高氮两个处理,分别在小麦的4个生育期收获取样,研究了不同小麦品种生育期氮吸收和利用效率差异的变化特征及其与相关生理参数的关系。研究结果表明,氮吸收方面,洛麦1为低氮高效品种,小偃107为高氮高效品种;氮利用方面,豫麦18为低氮高效品种,洛麦1为高氮高效品种;小偃6在两个氮处理中无论是氮吸收还是氮利用均为低效品种。造成小麦氮吸收或利用效率差异的主要时期为灌浆期到成熟期之间的籽粒产量形成阶段。低氮条件下,氮利用高效品种灌浆期的地上部谷氨酰胺合成酶活性也较高,而根系生物量和根系活力与小麦氮吸收效率无明显相关。     

氮素形态对强筋和中筋小麦产量和品质的影响

[目的]研究不同氮素形态对强筋和中筋小麦植株生长、籽粒蛋白质含量及产量的影响,为选择适宜氮肥种类、提高氮素利用率提供科学依据.[方法]选用强筋小麦'藁优2018'和中筋小麦'济麦22'在河北邢台进行田间试验.在相同施氮量下,设置5个氮源处理:不施氮肥(CK)、酰胺态氮肥(Urea)、铵态氮肥(NH4+-N)、硝态氮肥(...     

小麦氮素吸收利用的基因型差异研究

采用裂区试验设计，施氮和不施氮（对照）处理下，对16个不同基因型小麦拔节期和收获期氮素吸收利用差异进行研究。结果表明，不同基因型小麦的氮素吸收、利用特性存在很大差异，相关分析表明，氮素胁迫条件下，氮素吸收过程是全生育期的限制因素。依据收获期小麦相对吸氮总量和相对利用效率（对照处理与施氮处理的比值），将16个基因型分为5种类型：双高型、氮吸收高效型、氮利用高效型、双低型和中间型，为小麦氮高效育种提供理论依据。     

不同施氮量对弱筋小麦产量与品质的影响

通过对3个弱筋小麦品种的5个不同施氮量的研究,探索出弱筋小麦对氮肥量的需求。研究结果表明,弱筋小麦产量与施氮量呈正相关关系,但品质与施氮量呈负相关关系。综合分析,在磷、钾肥确定的条件下,施纯氮量120kg hm-2的处理,既兼顾了产量又确保了弱筋粉小麦的优良品质。     

施氮量对不同小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基表达量及品质影响的研究

采用盆栽试验和SDS-PAGE技术,研究了氮肥对强筋和中筋小麦亚基表达量、品质性状及相关关系的影响。结果表明,施用氮肥提高了优质小麦高分子量谷蛋白亚基表达量,对强筋小麦影响较小,而对中筋小麦影响较大。施氮后,强筋小麦的亚基表达量与醇溶蛋白和谷蛋白的含量极显著相关,而中筋小麦的亚基表达量仅与谷蛋白的含量显著相关,说明氮肥对不同亚基组成小麦高分子量谷蛋白表达量及蛋白组分调控有一定差异。施氮后,高分子量谷蛋白亚基表达量与各项加工品质指标呈正相关;强筋小麦的亚基表达量与湿面筋含量、稳定时间、沉降值和评价值相关性达到显著或极显著水平;而中筋小麦的亚基表达量仅与沉降值相关性达到显著水平。     

扬辐麦4号小麦不同产量群体氮素吸收利用特性

【目的】 分析扬辐麦 4 号小麦不同产量群体氮素吸收利用特性,为高产群体氮肥调控提供技术依据。 【方法】 2008～2010 年,在稻麦两熟条件下,采用二因素裂区设计,以施氮量为主区,设 N 187.5、225和262.5 kg/hm2 3 水平,以氮肥运筹比例为裂区,设基肥:壮蘖肥:拔节肥:孕穗肥为 7:1:2:0、5:1:2:2 和 3:1:3:3 三个水平。分析了不同产量群体阶段氮素积累量、花后氮素输出量与氮肥利用率。 【结果】 扬辐麦 4 号小麦高产群体（产量 ≥ 7500 kg/hm2）与中高产群体（7000～7500 kg/hm2）和中低产群体（产量 ≤ 7000 kg/hm2）相比,出苗至越冬期、越冬期至拔节期和拔节期至开花期氮素积累量适宜,开花期至成熟期氮素积累量高;高产群体 100 kg 籽粒吸氮量 2.87～3.01 kg、氮收获指数 0.71～0.80、氮肥吸收利用率为 44%～47%;其氮肥农学效率 （17.69～17.96 kg/kg）和偏生产力（34.70～36.07 kg/kg）较高。 【结论】 扬辐麦 4 号采用基本苗 150 × 104/hm2,施氮量 225 kg/hm2条件下,采用基肥 : 壮蘖肥 : 拔节肥 : 孕穗肥分配比例为 5:1:2:2、3:1:3:3 的氮肥运筹方式,可获得最高的花后氮积累量、氮肥利用率以及氮收获指数,较高的氮肥农学效率和氮素利用效率,实现高产高效。      

氮钾配合对强筋小麦济南17的产量和加工品质的影响

本文对氮钾配合对强筋小麦济南17的产量和加工品质的影响进行了研究。结果表明,氮钾配合对强筋小麦济南17的产量有较大影响,中氮中钾配合(N210kg/hm2和K2O90kg/hm2)和高氮高钾配合(N300kg/hm2和K2O180kg/hm2)两处理的产量分别为6783 7kg/hm2和6950 3kg/hm2,极显著高于其它氮钾配合处理,但两者间差异不显著。不同氮水平之间品质性状有明显差异,随着施氮量增加,品质性状有改善的趋势,N用量为120kg/hm2、210kg/hm2和300kg/hm2的湿面筋含量分别为32 0%、32 8%和33 8%,沉降值分别为41 9mL、43 8mL和49 2mL,稳定时间分别为19 7min、22 5min和24 6min;不同钾水平的湿面筋含量基本无差异,而中钾水平的沉降值显著高于高钾水平,稳定时间极显著高于高钾水平。本试验条件下最佳氮(N)和钾(K2O)用量分别为219 7kg/hm2和96 7kg/hm2。     

不同形态氮肥及其用量对强筋小麦氮素转运、产量和品质的影响

【目的】研究强筋小麦产量品质形成的适宜氮肥形态和施氮量,对增加小麦产量、提高籽粒品质及减少农田氮污染有重要意义,同时为合理精确运筹施氮提供理论依据。【方法】田间试验采用二因素裂区设计,氮肥形态为主区(硝态氮肥、铵态氮肥、酰铵态氮肥),氮肥用量为副区(低氮75kg/hm^2、中氮150kg/hm^2、高氮225kg/hm^2)。分析小麦的氮转运量和产量、品质。【结果】1)在同一形态氮肥下,小麦成熟期氮累积量、籽粒产量和收获指数均在中氮(150kg/hm^2)处理达到最大值,中氮(150kg/hm^2)处理能通过显著增加花前氮转运量和花后氮积累量进而提高籽粒含氮量。生物产量、籽粒蛋白质组分含量(除醇溶蛋白)、蛋白质含量、湿面筋含量、面筋指数、总淀粉、直链淀粉、支链淀粉、可溶性糖和蔗糖含量均随施氮量增加而提高。2)在同一施氮量下,硝态氮肥和酰胺态氮肥处理的小麦各时期植株含氮量、生物产量和籽粒产量均显著高于铵态氮肥(P<0.05),硝态氮肥和酰胺态氮肥的籽粒产量处理无显著差异(除低氮处理)。铵态氮肥处理的品质最差,酰胺态氮肥处理更有利于增加蛋白质和淀粉含量,改善籽粒品质,酰胺态氮肥处理的氮素吸收效率和氮素生产效率最高。3)不同形态氮肥显著影响穗数,施氮量显著影响千粒重。产量和品质达到最优所需的氮肥用量不同,中氮(150kg/hm^2)时产量最高,高氮(225kg/hm^2)时品质最优。4)方差分析表明,不同形态氮肥和施氮量对冬小麦各生育阶段氮素积累量及所占比例有极显著的影响(P<0.01),且二者存在极显著的互作效应。通径分析表明,叶片花前氮转运量对产量的直接影响最大,直接通径系数为0.614。【结论】酰胺态氮肥是适合该地区的氮肥种类,酰胺态氮肥在中氮(150kg/hm^2)条件下能显著提高强筋小麦产量和籽粒含氮量,在高氮(225kg/hm^2)条件下能显著改善强筋小麦品质,因此在实际小麦生产中要根据产量品质要求合理运筹氮肥。     

不同氮效率小麦品种的光合碳同化特性

不同氮效率小麦品种的子粒产量和氮效率在缺氮条件(-N)下均以氮高效品种(H)最高,中效品种(M)次之,低效品种(L)最低。在-N下,不同氮效率品种相比,旗叶各测定期的光合速率(Pn)、叶肉导度(Gm)、碳酸酐酶(CA)活性、可溶性蛋白含量(SP)和RuBPcase活性均以H最高,M次之,L最低;叶绿素含量(Chl)、气孔导度(Gs)、Ca2+-ATPase活性和Mg2+-ATPase活性在不同氮效率品种之间的表现规律较差。结果还表明,光合作用底物CO2在液相中较强的传导能力和较强的暗反应活性,是氮胁迫条件下氮高效小麦品种具有较强光合碳同化能力和物质生产能力的重要生理基础。-N下的旗叶叶源量(LSC)、光合速率高值持续期(PAD)、叶绿素含量缓降期(RSP)、叶面积(LA)和平均光合速率值以H最大,M次之,L最低;丰氮条件(+N)下,子粒产量、氮效率和旗叶光合生理参数大体以M较好,H次之,L较差,与-N下不同氮效率品种上述性状或参数的表现规律有所不同。     

不同冬小麦品种氮效率及其生理差异的研究

选育氮高效型品种是提高氮肥利用率的重要途径.本试验选用近年来鄂北岗地主栽的5个冬小麦品种(鄂麦14、鄂麦18、鄂麦23、郑麦9023、洛麦1号),在施氮和不施氮条件下,对不同品种的产量性状及5个生育期叶片叶绿素含量、硝酸还原酶活性等生理指标进行分析.结果表明:不同冬小麦品种的氮效率差异显著,洛麦1号(LM1)的氮效率高于其它品种.扬花后氮效率高的小麦品种,其叶绿素含量及硝酸还原酶活性水平相对较高,并且产量也相对较高,氮分配到籽粒的效率较高.     

减氮对半冬性中筋小麦产量、NUE及氮代谢关键酶活性的影响

为了研究半冬性中筋小麦在减氮条件下籽粒产量、氮效率(NUE)及氮代谢关键酶活性的差异与调控效应,于2012年-2013年以半冬性中筋小麦徐麦30、保麦1号为供试品种进行池栽试验。研究表明,施用氮肥增加了穗数和粒数,扩大了小麦库容(公顷粒数),而粒重却有所下降,但穗数和粒数的增加幅度大于粒重的降低幅度,从而提高了单位面积籽粒产量。施氮量从270 kg·hm-2降至225kg·hm-2,籽粒谷丙转氨酶(GPT)活性略有提升,而单株氮素积累量、花后剑叶硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)、籽粒GS活性均呈下降趋势,籽粒产量有所降低,但差异未达显著水平。减氮影响了植株对氮素的吸收,对氮肥表观利用率(RE)有降低效应,但增强了氮肥偏生产力(PFP)和氮素生理效率(PE),对NHI影响较小。在兼顾生产成本、生态和效益的条件下,将氮肥用量从270 kg·hm-2减少至225 kg·hm-2,更有利于半冬性中筋小麦的可持续高效生产。本研究为小麦合理施氮及提高氮肥利用效率提供科学依据。     

不同棉花品种钾素吸收利用差异的比较

采用砂培方式,对苗期筛选出的钾高效的新陆早6号、新陆中15号、新海16号,钾低效的石K7、新陆早10号等5个棉花品种进行了钾吸收与利用效率差异比较。结果表明,在不施钾和施钾条件下,钾高效与钾低效棉花品种在各时期的含钾量、钾积累量和地上部分干物重存在显著差异性。其中,以不施钾条件下钾高效品种新陆中15号表现最为突出,其整个培育期的含钾量、钾积累量和地上部分干物重分别是钾低效品种石K7的1.17、1.47和1.25倍。不同棉花品种钾利用指数也存在差异,以施钾条件下差异明显;生长80、120和140 d,钾高效品种新路中15号钾利用指数分别是钾低效品种石K7的1.40、1.31和1.34倍。     

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。     

氮素运筹对淮北地区超高产小麦养分吸收利用的影响

2006～2008年,以强筋小麦烟农19和中筋小麦皖麦50为材料,研究了氮素不同基追肥比例对小麦植株养分含量、肥料吸收及其利用效率的影响。结果表明,小麦产量达9000 kg/hm2以上的超高产水平,每公顷吸收氮、磷、钾量分别为259.25～315.00 kg、82.86～89.70 kg、224.67～305.28 kg; 形成100 kg子粒消耗的氮、磷、钾量分别为2.933.19 kg、0.871.04 kg、2.473.27 kg。两品种氮肥当季利用率随拔节肥比例增加显著提高,当基追比例为6∶44∶6时,烟农19的氮肥当季利用率高于皖麦50,说明适宜的氮肥运筹比例有利于提高氮肥当季利用率; 氮肥农学效率、氮收获指数与产量间呈显著正相关。随拔节肥比例增加,氮素利用效率有下降的趋势,说明植株随吸氮量的增加,子粒形成产量增幅减弱。淮北地区小麦实现超高产栽培的拔节期追肥的适宜的氮素基追比例为5∶5～4∶6。