施氮量和追氮時(shí)期對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及其生理基礎(chǔ).pdf

1、本試驗(yàn)于2003-2005年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，選用中筋小麥品種山農(nóng)8355和強(qiáng)筋小麥品種濟(jì)麥20，采用酶學(xué)研究、生理生化和谷物化學(xué)的分析方法，系統(tǒng)研究了在高土壤肥力條件下施氮量和追氮時(shí)期對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及其生理基礎(chǔ)，以及在高、中土壤肥力條件下，施氮量和追氮時(shí)期互作對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，主要研究結(jié)果如下： 1施氮量對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及生理基礎(chǔ) 1.1施氮量對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 在高肥地力條件

2、下，當(dāng)施氮量在每公頃0-240kg純氮范圍內(nèi)時(shí)，山農(nóng)8355公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，以及濟(jì)麥20公頃穗數(shù)、千粒重均隨施氮量增加而提高，繼續(xù)增加施氮量，產(chǎn)量構(gòu)成因素趨于下降，因此，兩品種均以240kg·hm-2施氮量處理產(chǎn)量最高，繼續(xù)增加施氮量，籽粒產(chǎn)量下降。 當(dāng)施氮量在每公頃0-240kg純氮范圍內(nèi)時(shí)，增加施氮量可提高小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)產(chǎn)量、沉降值、濕面筋含量、吸水率，延長面團(tuán)形成時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)斷裂時(shí)間等品

3、質(zhì)指標(biāo)，改善小麥加工品質(zhì)；施氮量超過240kg·hm-2時(shí)，加工品質(zhì)變劣。 1.2施氮量對(duì)小麥氮素代謝的影響 施用氮肥顯著增加了小麥植株的氮素積累量。小麥的旗葉、倒二葉、其余葉、穗下節(jié)間+鞘、倒二節(jié)間+鞘、其余節(jié)間+鞘、穗軸+穎殼七部分營養(yǎng)器官在開花期的氮素含量和氮素積累量均隨施氮量增加呈提高的趨勢(shì)。當(dāng)施氮量在0-240kg·hm-2范圍內(nèi)時(shí)，兩品種營養(yǎng)器官的氮素總轉(zhuǎn)移量隨施氮量增加而提高，超過240kg·hm-2時(shí)，趨

4、于下降。兩品種的營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)移量對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率隨著施氮量增加呈提高的趨勢(shì)，而營養(yǎng)器官的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率則隨著施氮量增加而降低。山農(nóng)8355各營養(yǎng)器官氮素對(duì)籽粒氮素貢獻(xiàn)率從大到小的次序?yàn)椋核胂鹿?jié)間+鞘＞穗軸+穎殼＞倒二節(jié)間+鞘＞倒二葉＞其余葉＞其余節(jié)間+鞘＞旗葉；而濟(jì)麥20則為：穗軸+穎殼＞穗下節(jié)間+鞘＞其余葉＞倒二葉＞旗葉＞倒二節(jié)間+鞘＞其余節(jié)間+鞘。品種之間比較，山農(nóng)8355營養(yǎng)器官氮素對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率為51.75％-61.04％，濟(jì)

5、麥20為59.55％-75.35％，山農(nóng)8355明顯低于濟(jì)麥20，濟(jì)麥20品種有較多的營養(yǎng)器官暫貯氮素轉(zhuǎn)移到籽粒中去。 適量增施氮肥，山農(nóng)8355和濟(jì)麥20的其余葉、穎殼、穗下節(jié)間、倒二莖、其余莖游離氨基酸含量均呈提高的趨勢(shì)。兩品種旗葉、倒二葉游離氨基酸含量、旗葉GS活性以及籽粒游離氨基酸含量、籽粒GS活性、籽粒蛋白質(zhì)含量在施氮量為0-240kg·hm-2范圍內(nèi)時(shí)，隨著施氮量增加呈提高趨勢(shì)，施氮量大于240kg·hm-2時(shí)，趨于

6、下降。過量施氮不利于小麥籽粒蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)積累量的提高。 1.3施氮量對(duì)小麥碳代謝的影響 在施氮量為0-240kg·hm-2范圍內(nèi)時(shí)，兩品種旗葉光合速率隨施氮量增加而提高。但在施氮量達(dá)300kg·hm-2時(shí)，兩品種的光合速率趨于下降。山農(nóng)8355施氮量在0-300kg·hm-2之間，濟(jì)麥20在0-240kg.hm-2之間，隨著施氮量增加，其旗葉ФPSII值、Fv/Fm值提高。 山農(nóng)8355和濟(jì)麥20旗葉中SP

7、S活性、籽粒SS活性，在施氮量為每公頃0-240kg范圍內(nèi)時(shí)，其活性隨施氮量增加而提高，施氮量繼續(xù)增加，活性下降。 隨著施氮量增加，兩品種各部分營養(yǎng)器官開花前干物質(zhì)的積累量、干物質(zhì)最高積累量、干物質(zhì)總輸出量、干物質(zhì)總輸出量對(duì)籽粒重的貢獻(xiàn)率均相應(yīng)增加，但當(dāng)施氮量超過240kg·hm-2時(shí)，趨于降低。兩品種營養(yǎng)器官可溶性總糖開花前積累量、開花后最高積累量、開花后輸出量表現(xiàn)出和上述相同的趨勢(shì)。穗軸+穎殼以及莖鞘是小麥暫貯碳水化合物向籽

8、粒輸送的主要器官。品種之間比較，山農(nóng)8355營養(yǎng)器官干物質(zhì)總輸出量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率在所有處理中平均為41.4％，而濟(jì)麥20為49.2％，濟(jì)麥20有較多的暫貯營養(yǎng)物質(zhì)輸送到籽粒。 適量增施氮肥，兩品種旗葉、倒二葉、其余葉、穗下節(jié)間、倒二節(jié)間、其余節(jié)間、穎殼的蔗糖含量均呈提高趨勢(shì)。 隨著施氮量增加，兩品種籽?？扇苄钥偺呛?、蔗糖含量均呈先升高后降低趨勢(shì)。即以施氮量為240kg·hm-2處理最高，以后趨于下降。山農(nóng)8355隨著施

9、氮量增加，其總淀粉含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量都呈增加趨勢(shì)。濟(jì)麥20隨著施氮量增加，其總淀粉含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量都呈先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)施氮量為240kg·hm-2時(shí)，其總淀粉含量、直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量最高，繼續(xù)增施氮肥趨于下降。 1.4施氮量對(duì)土壤硝態(tài)氮含量時(shí)空變化及氮素表觀利用率的影響 施用氮肥可以顯著提高土壤硝態(tài)氮含量，并且隨著施氮量增加，各時(shí)期各土層土壤硝態(tài)氮含量均呈增加趨勢(shì)。小麥播種時(shí)基

10、施的氮肥在越冬前主要集中在0-40cm的土層內(nèi)?；┑?，顯著提高了拔節(jié)期0-60cm土層土壤硝態(tài)氮含量。拔節(jié)期追施的氮肥在孕穗期主要分布在0-40cm土層，淋洗到40-100cm土層的很少。成熟期，0-60cm土層土壤硝態(tài)氮含量較低，60-100cm土層硝態(tài)氮含量顯著增加。 小麥氮肥表觀利用率、氮素收獲指數(shù)隨著施氮量增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，氮素生產(chǎn)效率隨著施氮量增加呈下降的趨勢(shì)。 2追氮時(shí)期對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及其

11、生理基礎(chǔ) 2.1追氮時(shí)期對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 山農(nóng)8355和濟(jì)麥20兩個(gè)品種籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)拔節(jié)期追氮產(chǎn)量最高，孕穗期次之，起身期最低。山農(nóng)8355增產(chǎn)的主要原因是提高了畝穗數(shù)和粒重。濟(jì)麥20增產(chǎn)的主要原因是提高了穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重三方面的因素。 追氮時(shí)期推遲，小麥沉降值含量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率提高，面團(tuán)形成時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、斷裂時(shí)間延長。小麥成熟期籽粒的直鏈淀粉隨追氮時(shí)期的推遲而降低，支鏈淀粉和總

12、淀粉含量均以拔節(jié)期最高，孕穗期次之，起身期最低。拔節(jié)期追氮可以降低籽粒的直鏈淀粉/支鏈淀粉比值。 2.2追氮時(shí)期對(duì)小麥氮素代謝的影響 與起身期相比，拔節(jié)期或孕穗期追氮提高了開花期和成熟期各營養(yǎng)器官氮素的含量和積累量以及氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率。小麥植株?duì)I養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)移量對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率因不同品種、不同處理有較大差異。山農(nóng)8355在起身期或拔節(jié)期追氮有利于提高營養(yǎng)器官氮素對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率。濟(jì)麥20在孕穗期或拔節(jié)期追氮有利于提高營養(yǎng)

13、器官氮素對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率。 小麥旗葉、倒二葉、其余葉、穗下節(jié)間、倒二節(jié)間、其余節(jié)間、穎殼+穗軸等七部分營養(yǎng)器官，其所含游離氨基酸含量均是以孕穗期追氮最高，拔節(jié)旗次之，起身期最低。兩品種旗葉GS活性均隨施肥時(shí)期推遲而呈增加趨勢(shì)。隨著追氮時(shí)期的推遲，兩品種籽粒中的游離氨基酸含量、籽粒谷氨酰胺合成酶活性均呈增加趨勢(shì)。孕穗期或拔節(jié)期追氮提高了籽粒的蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量。 2.3追氮時(shí)期對(duì)小麥碳代謝的影響 小麥旗葉的光合速率

14、、熒光參數(shù)ФPSII、Fv/Fm值、SPS活性以及籽粒中SS活性均以拔節(jié)期追氮最高，孕穗期次之，起身期最低。 小麥營養(yǎng)器官干物質(zhì)開花后總輸出量、開花后總輸出量占籽粒重的比例、營養(yǎng)器官可溶性總糖開花后最高積累量、可溶性總糖開花后總輸出量以及可溶性糖開花后總輸出率，均以拔節(jié)期追氮最高，孕穗期次之，起身期最低。這與拔節(jié)期追氮小麥單穗粒重最高相吻合。 拔節(jié)期或者孕穗期追氮有利于提高旗葉、倒二葉、其余葉、穗下節(jié)間、倒二節(jié)間、其余節(jié)

15、間、穎殼中蔗糖的積累以及小麥籽粒灌漿前期的可溶性總糖含量、籽粒中蔗糖含量。 2.4追氮時(shí)期對(duì)土壤硝態(tài)氮含量時(shí)空變化及氮素表觀利用率的影響追氮時(shí)期對(duì)土壤硝態(tài)氮在不同土層中的分布具有明顯的調(diào)節(jié)作用。在小麥開花期，土壤0-20cm土層硝態(tài)氮含量隨追氮時(shí)期推遲而提高，其中孕穗期追氮處理顯著大于拔節(jié)期和起身期追氮處理。20cm土層以下，追氮時(shí)期越早，土壤上部土層向下淋溶的硝態(tài)氮越多。小麥成熟期土壤硝態(tài)氮表現(xiàn)為追氮時(shí)期越晚，土壤硝態(tài)氮含量越

16、高。與起身期追氮相比，拔節(jié)期或孕穗期追氮可以顯著提高小麥的氮肥表觀利用率、氮素生產(chǎn)效率和氮素收獲指數(shù)。 3施氮量和追氮時(shí)期互作對(duì)小麥產(chǎn)量品質(zhì)的影響 兼顧產(chǎn)量和品質(zhì)兩方面因素，在高肥力條件下，山農(nóng)8355小麥品種以施氮量為180kg·hm-2-240kg·hm-2、拔節(jié)期或孕穗期追氮產(chǎn)量最高，品質(zhì)較好。濟(jì)麥20以施氮量為180kg·hm-2-240kg·hm-2、拔節(jié)期追氮產(chǎn)量最高，品質(zhì)較好；在中等肥力條件下，山農(nóng)8355