春性和半冬性小麥氮效率差異與調(diào)控效應(yīng)比較研究.pdf

1、多年來，我國糧食生產(chǎn)受到種植面積和單位面積生產(chǎn)能力的制約，在耕地面積不斷減少的背景下，為保障糧食總產(chǎn)量的供需平衡，需以提高單位面積糧食產(chǎn)量為目標(biāo)，為此造成了化肥用量逐年增加。過量施肥不僅增加農(nóng)業(yè)物質(zhì)投入成本，同時也造成環(huán)境污染，土壤出現(xiàn)板結(jié)、酸化，生產(chǎn)條件惡化;如何在提高產(chǎn)量的同時，注意保護(hù)自然環(huán)境，提高肥料利用效率，已是我國農(nóng)業(yè)科技工作者所關(guān)注的熱點。2015年農(nóng)業(yè)部提出了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，說明科學(xué)合理施用氮素

2、，已成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。本研究于2012-2014年度在揚州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點實驗室試驗場進(jìn)行，以江蘇省推廣應(yīng)用的6個半冬性小麥品種和9個春性小麥品種為試驗材料，研究春性和半冬性兩類型小麥氮素吸收利用、氮效率特征、生理特性、群體特征之間的差異性;采用三因素裂區(qū)設(shè)計，以兩類型品種為主區(qū)，氮肥施用量為副區(qū)，氮肥運籌比例為裂區(qū)，分析施氮量和氮肥運籌比例對春性和半冬性類型小麥氮效率特征、產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)節(jié)效應(yīng)、群體質(zhì)量指標(biāo)和生理特性的

3、影響，并探索不同類型相應(yīng)小麥品種的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)氮肥高效利用施肥模式。主要研究結(jié)果如下:
　　1、半冬性小麥和春性小麥類型間氮效率存在差異，半冬性小麥氮肥吸收效率(NUEa)顯著高于春性小麥，兩年度分別高于春性小麥12.19％、15.48％。氮肥當(dāng)季利用率(NUR)、氮肥生產(chǎn)效率(NGPE)、氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE)、氮肥生理效率(NPE)及氮收獲指數(shù)(NHI)也表現(xiàn)為半冬性小麥較高。
　　2、半冬性和春性小麥類型之間氮代謝關(guān)鍵酶活

4、性存在差異，半冬性小麥灌漿期旗葉及籽粒中的硝酸還原酶(NR)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酰胺合成酶(GS)等酶活性均高于春性小麥;籽粒中谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性在籽粒形成期（開花至花后14天）高于春性小麥。半冬性小麥品種中，旗葉和籽粒GS活性與氮素生理效率NPE呈顯著或極顯著正相關(guān)，與NAE、NHI相關(guān)性也較高;春性小麥中，旗葉和籽粒GS活性與NPE、NHI呈顯著或極顯著相關(guān)，籽粒谷氨酰胺合成酶活性與NAE顯著相關(guān)。半冬性小麥品種

5、NR活性與NUEa、NUR顯著相關(guān);春性小麥旗葉NR活性、籽粒GPT活性與NAE、NGPE均呈顯著或極顯著相關(guān).說明影響不同生態(tài)小麥品種氮效率的生理參數(shù)存在差異，可通過不同生理指標(biāo)進(jìn)行評價。
　　3、半冬性和春性兩類型小麥群體氮素的吸收利用運轉(zhuǎn)方面存在差異，半冬性小麥群體植株平均氮素積累量在越冬始期至拔節(jié)期低于春性小麥群體，孕穗期至成熟期高于春性小麥群體;氮素階段累積量在越冬始期-拔節(jié)期兩類型群體差異不顯著，開花-成熟期半冬性群體

6、顯著高于春性群體;半冬性小麥平均總氮素轉(zhuǎn)運量、花后積累量顯著高于春性小麥;總氮素轉(zhuǎn)運率、積累氮貢獻(xiàn)率、總轉(zhuǎn)運氮貢獻(xiàn)率兩種類型小麥差異均不顯著;營養(yǎng)器官中葉片氮素轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率、轉(zhuǎn)運氮貢獻(xiàn)率半冬性小麥群體均低于春性小麥群體，莖鞘氮素轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率、轉(zhuǎn)運氮貢獻(xiàn)率則高于春性，莖鞘氮素轉(zhuǎn)運量半冬性和春性差異達(dá)顯著水平。
　　4、半冬性、春性小麥群體質(zhì)量指標(biāo)差異表現(xiàn)為:半冬性小麥群體植株平均干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)在生育前期低于春性小麥群體

7、，生育后期高于春性小麥群體;莖蘗數(shù)在全生育期均高于春性小麥群體，群體莖蘗成穗率低于春性小麥群體。由于半冬性類型小麥最高莖蘗數(shù)顯著高于春性類型小麥，雖然莖蘗成穗率偏低，但最終穗數(shù)仍是半冬性小麥高。半冬性類型小麥群體平均花后干物質(zhì)積累量、總結(jié)實粒數(shù)、粒葉比均高于春性小麥群體;兩類型小麥各品種花后干物質(zhì)積累量、莖蘗成穗率、總結(jié)實粒數(shù)、粒葉比與產(chǎn)量均呈顯著或極顯著線性正相關(guān)關(guān)系，葉面積指數(shù)下降速率與產(chǎn)量呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。半冬性和春性小麥花后干物

8、質(zhì)積累量、總結(jié)實粒數(shù)與NGPE呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系;春性小麥的粒葉比與NGPE呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，葉面積指數(shù)下降速率與NGPE呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，莖蘗成穗率與NUEa呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系;半冬性小麥粒葉比與NAE呈顯著正相關(guān)關(guān)系。由此，花后干物質(zhì)積累量、總結(jié)實粒數(shù)是兩種類型小麥群體NGPE的共性調(diào)控表現(xiàn)，粒葉比是春性小麥NGPE、半冬性小麥NAE差異的評價指標(biāo)，莖蘗成穗率是體現(xiàn)春性小麥NUEa的調(diào)控指標(biāo)。
　　

9、5、同一類型不同品種間在氮效率指標(biāo)、氮代謝關(guān)鍵酶活性、群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)、植株氮素積累量、總氮素運轉(zhuǎn)量、花后氮素積累量、積累氮貢獻(xiàn)率、運轉(zhuǎn)氮貢獻(xiàn)率等均存在差異，即每一種類型小麥中均存在氮效率高或低的品種。因此在小麥生產(chǎn)中需要根據(jù)不同品種吸收、利用、運轉(zhuǎn)氮素能力的不同，合理選擇氮效率高的品種在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用或作為優(yōu)良種質(zhì)資源進(jìn)行轉(zhuǎn)化應(yīng)用，以保證生產(chǎn)中氮肥合理施用，提高氮素利用效率，減輕環(huán)境污染。
　　6、在本試驗條件下，當(dāng)施氮量相同時，半

10、冬性小麥籽粒產(chǎn)量高于春性小麥。當(dāng)兩類型小麥單位面積籽粒產(chǎn)量相近時，春性小麥所施氮量要高于半冬性小麥。在一定范圍內(nèi)增施氮肥，半冬性小麥籽粒平均產(chǎn)量呈現(xiàn)增加趨勢，在施氮量由225 kg hm-2增至270 kg hm-2時雖然產(chǎn)量增加，但差異不顯著，增加氮的效應(yīng)下降;春性小麥籽粒平均產(chǎn)量呈先增后降的趨勢，在施氮量為225 kg hm-2時產(chǎn)量最高。基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥為3∶1∶3∶3的氮肥運籌方式有利于半冬性小麥穗數(shù)和每穗粒數(shù)的增加

11、，實現(xiàn)增產(chǎn);氮肥運籌5∶1∶2∶2的運籌方式更有利于春性小麥實現(xiàn)高產(chǎn)。隨施氮量的增加，兩種類型小麥NAE、NGPE、NUEa、NPE均表現(xiàn)為降低的趨勢，且春性小麥降低的幅度較大。本試驗條件下，半冬性小麥每公斤施氮量所生產(chǎn)的籽粒產(chǎn)量要高于春性小麥1-3 kg。
　　7、隨施氮量的增加和氮肥施用比例后移，半冬性小麥品種保麥1號、徐麥30籽粒蛋白質(zhì)含量增加，品質(zhì)得到改善，在施氮量為270 kg hm-2、氮肥運籌3∶1∶3∶3運籌方式品

12、質(zhì)達(dá)到二等強筋小麥標(biāo)準(zhǔn)(GB/T17892-1999)。春性小麥揚麥20在施氮量為225 kg hm-2或270 kghm-2，不同施氮運籌下籽粒品質(zhì)均達(dá)中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。揚麥15以施氮量為180 kg hm-2、氮肥運籌7∶1∶2∶0運籌方式品質(zhì)達(dá)到弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)(GB/T17893-1999)。
　　8、在一定施氮量范圍內(nèi)，半冬性小麥和春性小麥植株氮素積累量均隨施氮量的增加呈增加趨勢，施氮量為270kg hm-2條件下，兩種類型小麥

13、吸收和積累的氮素最高。氮肥運籌比例影響兩種類型小麥的氮素吸收和積累能力。以基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥為3∶1∶3∶3的方式更有利于半冬性小麥植株氮素的積累;而氮肥運籌為5∶1∶2∶2的方式更有利于春性小麥植株氮素的積累。由于不同類型小麥品種籽粒蛋白質(zhì)含量要求不同，本試驗條件兩類型小麥在達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)相協(xié)調(diào)的適宜氮肥運籌方式下，半冬性類型小麥百公斤籽粒吸氮量為2.9-3.3 kg，春性類型小麥百公斤籽粒吸氮量的適宜范圍為2.2-2.6

14、kg。
　　9、氮肥運籌對兩種生態(tài)類型小麥群體指標(biāo)具有明顯的調(diào)控效應(yīng)。在本試驗條件下，氮肥用量對兩種類型小麥群體質(zhì)量指標(biāo)（莖蘗數(shù)、LAI、干物質(zhì)積累、總結(jié)實粒數(shù)、粒葉比）的調(diào)控效應(yīng)基本一致，在一定范圍內(nèi)隨施氮量增加均呈增加趨勢，但施氮量過高，春性小麥群體質(zhì)量指標(biāo)有所降低。增加后期氮肥施用比例，有利于半冬性小麥群體質(zhì)量指標(biāo)數(shù)值的增加。半冬性小麥品種籽粒產(chǎn)量超過8500 kg hm-2的高產(chǎn)群體平均花后干物質(zhì)積累量為6100 kg h

15、m-2-6500 kg hm-2。春性小麥各品種籽粒產(chǎn)量超過7500 kg hm-2的高產(chǎn)群體平均花后干物質(zhì)積累量為5400kg hm-2左右。
　　10、增施氮肥、適當(dāng)增加中后期施氮比例，兩種類型小麥氮代謝關(guān)鍵酶(NR、GS、GPT)活性均呈增加趨勢，但施氮量過高，后期施氮比例過大，春性小麥氮代謝酶活性有所降低。本試驗條件下，施氮量為270 kg hm-2、3∶1∶3∶3運籌方式半冬性小麥氮代謝酶活性較強，施氮量為225 kg

16、hm-2、5∶1∶2∶2運籌方式春性小麥氮代謝酶活性較高。
　　11、明確提出了不同類型不同品種小麥優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效協(xié)調(diào)的適宜氮肥運籌方式，半冬性品種保麥1號為270 kg hm-2、氮肥運籌比例為3∶1∶3∶3;徐麥30為施氮量225-270 kghm-2、氮肥運籌比例為3∶1∶3∶3;春性小麥揚麥15為施氮量180-225kg hm-2、氮肥運籌比例為7∶1∶2∶0;揚麥20為施氮量225 kghm-2、氮肥運籌比例為5∶1∶