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氮肥运筹对小麦产量和品质的影响

氮肥运筹对小麦产量和品质的影响
氮肥运筹对小麦产量和品质的影响

分类号:密级:

UDC:

青岛农业大学

硕士学位论文

氮肥运筹对小麦产量和品质的影响Effects of Nitrogen Fertilizer Rate and Topdressing Stage on Yield and Quality in

Wheat

研究生姓名:张炳勇

导师:崔日鲜副教授

专业:作物栽培与耕作学

研究方向:作物优质高产生理

中国·青岛

2010年6月

Effects of Nitrogen Fertilizer Rate and Topdressing Stage on Yield and

Quality in Wheat

Thesis submitted to

Qingdao Agricultural University

In Fulfillment of the Requirement

For the Degree of

Master of Agronomy

Zhang Bingyong

(College of Agricultural and Plant Protection)

Supervisor: Vice Prof.Cui Rixian

Qingdao. China

June, 2006

目录

摘要 (1)

Abstract (3)

前言 (6)

材料与方法 (12)

1供试材料与试验设计 (12)

2测定项目与方法 (12)

结果分析 (15)

1氮肥运筹对小麦光合特性的影响 (15)

1.1氮肥运筹对小麦旗叶SPAD值的变化 (15)

1.2氮肥运筹对小麦群体光能截获量IPAR的影响 (16)

1.3氮肥运筹对小麦群体透光率的影响 (16)

1.4氮肥运筹对小麦旗叶气孔导度的影响 (17)

1.5氮肥运筹对小麦旗叶胞间CO2浓度的影响 (18)

1.6氮肥运筹对小麦旗叶光合速率的影响 (19)

2氮肥运筹对小麦碳代谢的影响 (19)

2.1氮肥运筹对小麦干物质积累的影响 (19)

2.2氮肥运筹对小麦器官蔗糖含量的影响 (20)

2.2.1氮肥运筹对小麦叶片蔗糖含量的影响 (20)

2.2.2氮肥运筹对小麦茎蔗糖的影响 (22)

2.2.3氮肥运筹对小麦籽粒蔗糖含量的影响 (23)

2.2.4氮肥运筹对小麦茎叶蔗糖积累量和的影响 (23)

2.3氮肥运筹对小麦器官可溶性糖含量的影响 (25)

2.3.1氮肥运筹对小麦叶片可溶性糖含量的影响 (25)

2.3.2氮肥运筹对小麦茎可溶性糖含量的影响 (25)

2.3.3氮肥运筹对小麦籽粒可溶性糖含量的影响 (26)

2.3.4氮肥运筹对小麦茎叶可溶性糖积累量和的影响 (27)

2.4氮肥运筹对小麦籽粒淀粉及其组分变化的影响 (29)

3氮肥运筹对小麦氮素吸收利用的影响 (30)

3.1氮肥运筹对小麦茎、叶及籽粒氮素浓度变化的影响 (30)

3.2氮肥运筹对茎、叶氮素积累量的影响 (32)

3.3氮肥运筹对小麦籽粒蛋白质含量及其各组分含量的影响 (35)

3.4氮肥运筹对小麦籽粒蛋白组分占总蛋白比列的影响 (36)

3.5氮肥运筹对小麦氮素代谢相关酶的影响 (37)

3.5.1氮肥运筹对小麦叶片硝酸还原酶(NR)的影响 (37)

3.5.2氮肥运筹对小麦籽粒硝酸还原酶(NR)的影响 (38)

3.5.3氮肥运筹对小麦叶片谷氨酰胺合成酶(GS)的影响 (39)

3.5.4氮肥运筹对小麦籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)的影响 (39)

3.5.5氮肥运筹对小麦体内氮素营养状态的影响 (40)

4氮肥运筹对小麦产量和品质的影响 (42)

4.1氮肥运筹对小麦产量及产量构成因素的影响 (42)

4.2氮肥运筹对小麦品质的影响 (43)

4.2.1氮肥运筹对小麦干湿面筋含量的影响 (43)

4.2.2氮肥运筹对小麦粘度指标的影响 (44)

4.2.3氮肥运筹对小麦吹泡仪指标的影响 (46)

4.2.4氮肥运筹对小麦稠度仪指标的影响 (47)

4.2.5氮肥运筹对小麦拉伸仪指标的影响 (48)

结论与讨论 (51)

参考文献 (58)

致谢 (63)

Contents

Chinese abstract (1)

English abstract (3)

Preface (6)

Material and method (12)

1The material for experiment and experimental design (12)

2 Detemination project and method (12)

Results and analysis (15)

1 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on photosynthetic characteristics (15)

1.1Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on SPAD value of flag leaf (15)

1.2Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on intercepted PAR for wheat canopy (16)

1.3Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on lighe transmittance rate (16)

1.4 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on stomatal conductance in flag leaf (17)

1.5Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on intercellular CO2 concentration in flag leaf (18)

1.6Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on photosynthetic rate of flag leaf (19)

2 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on carbon characteristics (19)

2.1Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on accumulated dry weight at different stages (19)

2.2Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on sucrose content (20)

2.2.1Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on sucrose content of leaf (20)

2.2.2 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on sucrose content of stem (22)

2.2.3Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on sucrose content of grain (23)

2.2.4Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on accunulated sucrose content of leaf and stem (23)

2.3Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on soluble sugar content (25)

2.3.1Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on soluble sugar content of leaf (25)

2.3.2 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on soluble sugar content of stem (25)

2.3.3 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on soluble sugar content of grain (26)

2.3.4 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on soluble sugar content of leaf and stem (27)

2.4Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on starch and its components content on graiin (29)

3 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on nitrogen characteristics (30)

3.1 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on nitrogen content of leaf and stem and grain (30)

3.2 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on accumulated nitrogen of leaf and stem (32)

3.3 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on protein and its components of grain (35)

3.4Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on protein components content (36)

3.5Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on enzyme activity of nitrogen characteristic (37)

3.5.1 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on NR activity of wheat leaf (37)

3.5.2 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on NR activity of wheat grain (38)

3.5.3Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on GS activity of leaf (39)

3.5.4 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on GS activity of grain..................... . (39)

3.5.5 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on nitrogen nutrition index of wheat (40)

4 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on yield and quality (42)

4.1 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on yield and its components (42)

4.2 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on wheat grain quality (43)

4.2.1 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on gluten content (43)

4.2.2 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on RVA index of flour (43)

4.2.3 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on alveograph index of flour (46)

4.2.4 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on consistograph index of flour (47)

4.2.5 Effects of nitrogen fetilizer rate and applied time on extensograph index of flour (48)

Discussion and conclusion (51)

Reference (58)

Acknowledgements (63)

氮肥运筹对小麦生理生态特性及产量和品质的

影响

摘要

本试验于2007-2009在青岛农业大学试验农场进行,选用小麦品种济麦22和鲁麦21,通过田间观测和室内分析的方法,研究不同施氮量和追氮时期对小麦产量和品质的影响,主要研究结果如下:

1氮肥运筹对小麦产量和产量构成要素的影响

本试验条件下济麦22的耐肥能力强于鲁麦21,即施氮量为300 kg/hm2的情况下,济麦22的产量仍有显著提高。穗数对施氮量的反应呈现出随施氮量的增加而增多的趋势,N300处理的穗数最多,对照区(N0)的穗数最少;穗粒数对施氮量的反应也呈现出随施氮量的增加而增多的趋势,N300处理的穗数最多,与其它处理间的差异达到显著水平;千粒重随施氮量的增加呈现出与穗数、穗粒数的变化相反的趋势,即施氮量越多,千粒重越低。

2氮肥运筹对小麦品质的影响

2.1氮肥运筹对蛋白质含量及各组分含量的影响

增加施氮量可以提高鲁麦21清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、麦谷蛋白和总蛋白含量。在0-225 kg·hm-2范围内济麦22清蛋白、醇溶蛋白、麦谷蛋白和总蛋白含量均随施氮量的增加而增加,当施氮量超过每公顷225kg·hm-2时,清蛋白,醇溶蛋白、麦谷蛋白和总蛋白含量均有减小趋势,且方差分析表明减小趋势显著。鲁麦21总蛋白及各组分蛋白含量以拔节期和孕穗期都追氮最高,孕穗期追肥次之,拔节期追肥最低。追氮时期对济麦22的影响同鲁麦21。

2.2氮肥运筹对淀粉含量及各组分含量的影响

增加施氮量可以提高两品种支链淀粉、直链淀粉和总淀粉的含量。两个品种支链淀粉、直链淀粉和总淀粉的含量,均以拔节期和孕穗期都追肥最高,拔节期追肥次之,孕穗期追肥最低。

2.3氮肥运筹对小麦湿面筋含量的影响

1

在0-225 kg·hm-2范围内增加施氮量可以提高湿面筋含量,当施氮量超过225 kg·hm-2时,湿面筋含量有减小的趋势。追氮时期对湿面筋含量的影响为:鲁麦21以拔节期追肥最高,拔节期和孕穗期同时追肥次之,孕穗期追肥最低。济麦22以拔节期和孕穗期同时追肥湿面筋含量最高,拔节期追肥次之,孕穗期追肥最低。

3氮肥运筹对小麦氮素代谢的影响

抽穗期在0-225 kg·hm-2范围内增加氮肥用量显著增加了叶片和茎鞘的氮素含量和氮素积累量,营养器官的氮素总转移量随施氮量增加而提高。当施氮量超过225 kg·hm-2时,叶片和茎鞘的氮素含量、氮素积累量随施氮量的增加呈现降低的趋势。追氮时期对两个品种籽粒氮素含量的影响为:拔节期及孕穗期追氮时鲁麦21的籽粒氮素含量最高,孕穗期追氮次之,拔节期追施氮肥最低;拔节期追施氮肥时济麦22的籽粒氮素含量最高,孕穗期追肥次之,拔节期和孕穗期都追肥最低。

4氮肥运筹对小麦碳素代谢的影响

抽穗期在0-225 kg·hm-2范围内增加氮肥用量显著增加鲁麦21叶片和茎鞘的蔗糖含量和蔗糖积累量,当施氮量超过225kg·hm-2时,鲁麦21叶片和茎鞘的蔗糖含量和蔗糖积累量均随施氮量的增加显著降低。济麦22叶片和茎鞘的蔗糖含量和蔗糖积累量均随施氮量的增加而增加。完熟期氮肥运筹对籽粒蔗糖含量的影响同籽粒氮素含量的影响。

关键词:小麦;氮肥运筹;产量;品质;碳氮代谢;氮素营养指数

2

Effects of Nitrogen Fertilizer Rate and Applied

Time on Yield and Quality in wheat

Abstract

The effects of nitrogen fertilizer rate and applied time on kernel yield and quality of wheat were studied with two winter wheat cultivars, Jimai22 with medium gluten potential and Lumai21. The experiment was carried out in the experimental farm of Qingdao Agriculture University from 2008 to 2009. The main results were as follows:

1 The effects of nitrogen fertilizer rate and topdressing stage on kernel yield and its’ components.

When applied nitrogen application amount was 300kg per hectare, yield of Jimai22 was significantly higher than other treatment, it showed that jimai22 had better nitrogen fertilizer adaptability than Lumai21. The spike number per hectare increased with the increasing of nitrogen supply, it showed the highest spike number when nitrogen application amount was 300kg per hectare, and showed the lowest when nitrogen rate was 0kg per hectare. The kernel number per spike also increased with the increasing of nitrogen supply and it had the highest kernel number when nitrogen application amount was 300kg per hectare, this was significantly higher than the other treatment.Thousand kernel weight decreased with increasing of nitrogen supply, it had the opposite tendency with the spike number per hectare and the kernel number per spike.

2 The effects of nitrogen fertilizer rate and topdressing stage on wheat quality

2.1 The effects of nitrogen fertilizer rate and topdressing stage on protein and its’ components.

The protein, albumin content, globulin content, gliadin contenta and the glutenin content would increase with the increasing of nitrogen supply for Lumai21, At the rate of 0-225 kg·hm-2, the protein, albumin content, globulin content, gliadin contenta and the glutenin content of Jimai22 would increase with the increasing of nitrogen supply, Applied more than 225 kg·hm-2the protein, albumin content, globulin content, gliadin contenta and the glutenin content would decrease significantly.The protein and its’components showed the highest when nitrogen was topdressed at both jointing and flagging stage, the second highest was acquired at flagging stage; and the lowest yield was acquired at jointing stage.Effects of topdressing stage for Jimai22 is like Lumai21

3

2.2 The effects of nitrogen fertilizer rate and topdressing stage on starch and its’ components.

The starch content, amylase content and amylopectin content would increase with the increasing of nitrogen supply. The starch content, amylase content and amylopectin content of The two cultivars showed the highest when nitrogen was topdressed at both jointing and flagging stage, the second highest was acquired at jointing stage, and the lowest was acquired at flagging stage.

2.3 The effects of nitrogen fertilizer rate and topdressing stage on wet gluten content

When applied nitrogen fertilizer at the rate of 0-225 kg·hm-2, the wet gluten content of two cultivars would increase with the increasing of nitrogen supply. Applied more than 225 kg·hm-2, the wet gluten content would decrease significantly.Effects of topdressing stage on the wet gluten content were as follows: Lumai21,showed the highest when nitrogen was topdressed at jointing stage; the second highest was acquired at both jointing and flagging stage, and the lowest was acquired at flagging stage. Jimai22, showed the highest when nitrogen was topdressed at both jointing and flagging stage, the second highest was acquired at jointing stage, and the lowest was acquired at flagging stage.

3 The effects of nitrogen fertilizer rate and topdressing stage on nitrogen metabolism of wheat

When applied nitrogen fertilizer at the rate of 0-225 kg·hm-2, The nitrogen content and nitrogen accumulation amount of leaf and stem increased at anthesis with incresing nitrogen supply, The contribution proportion of nitrogen from vegetative organs to kernel showed increasing tendency along with the increasing nitrogen supply, Applied more than 225 kg·hm-2,The nitrogen content and nitrogen accumulation amount of leaf and stem would decrease significantly. The nitrogen content of kernel for Lumai21 would increase with the increasing of nitrogen supply., When applied nitrogen fertilizer at the rate of 0-225 kg·hm-2, the nitrogen content of kernel for Jimai22 would increase with the increasing of nitrogen supply, Applied more than 225 kg·hm-2, the nitrogen content of kernel for Jimai22 would decrease significantly.

Effects of topdressing stage on the nitrogen content of kernel were as follows: Lumai21,showed the highest when nitrogen was topdressed at both jointing and flagging stage, the second highest was acquired at flagging stage, and the lowest was acquired at jointing stage. Jimai22, showed the highest when nitrogen was topdressed at jointing stage, the second highest was acquired at flagging stage, and the lowest was acquired at both jointing and flagging stage.

4 The effects of nitrogen fertilizer rate and topdressing stage on carbon metabolism of wheat when 4

applied nitrogen fertilizer at the rate of 0-225 kg·hm-2, the sucrose content and the sucrose accumulation amount of leaf and stem for Lumai21 would increase with the increasing of nitrogen supply. Applied more than 225 kg·hm-2, the sucrose content and the sucrose accumulation amount of leaf and stem for Lumai21 would decrease significantly.The sucrose content and the sucrose accumulation amount of leaf and stem for Jimai22 would increase with the increasing of nitrogen supply all the time.

Key words: Winter wheat; Nitrogen fertilizer rate and topdressing stage; Grain yield; Kernel quality; Carbon and nitrogen metabolism; Nitrogen nutrition index

5

前言

1本研究的目的和意义:

小麦是我国的主要粮食作物之一,其面积和产量仅次于水稻。全世界约有 35%~40%的人口以小麦作为主要的食粮,其分布地区之广,种植面积之大以及总产量之高均居谷类作物前列。在我国,小麦是我国的重要商品粮和战略性的主要粮食储备品种,近些年来,随着农业生产的持续发展和产量水平的不断提高,小麦的生产也有了很大的发展,产量逐年增加。作物产量的不断提高主要依赖于氮肥的大量施用,同时氮肥的施用还可以起到改善作物品质的作用。

我国从70年代初开始大量使用氮肥,随着化肥工业的飞速发展,农田化肥用量不断增加。然而,近些年来,作物产量并未随施氮量的增加而增加,原因是氮素利用效率较低,其当季利用率只有35%左右,而小麦的氮素利用效率尤其低,只有27%-34%,这些不仅造成氮肥肥效的降低,同时也造成严重的环境污染。因此对高产、优质、高效、低污的可持续发展而言,研究小麦体内的氮素营养状况,提高小麦的氮素利用效率已成为刻不容缓的任务。

氮素运筹对小麦的产量、产量构成因素以及小麦品质的影响是小麦氮肥调控方面研究的重点内容。本研究拟在探讨不同氮肥运筹下小麦生理特性、产量及品质的变化,同时考察不同氮肥运筹下小麦各生育期,尤其是拔节期和孕穗期小麦体内氮素营养状态的变化及其与产量及产量构成因素间的关系,以期为高产、优质、高效小麦生产提供一定的理论依据。

2国内外研究现状及分析

2.1小麦氮素营养状态的研究

作物营养诊断方法有形态诊断、化学诊断、酶学诊断及相对产量法等。作物体内氮素临界浓度作为一种作物氮素营养诊断标准很早已提出。作物根系吸收的氮素被同化后输送到各个器官,且大部分被输送到细胞分裂处。随着器官的衰老,体内氮素又转化成氨基酸、氨基化合物后再分配到氮素需要量较大的生长器官(Arima等,1977)。随着氮素的再分配过程以及生物量的增加,作物体内氮素浓度逐渐下降,且随着作物生育进程的推移,由于氮素浓度较低的器官结构物质或储藏物质在作物总干重中所占的比重增

6

加,即使是体内氮素浓度增加,地上部干重也不会增加。Ulrich把该氮素浓度称为氮素临界浓度,即获得最大地上部生物量的最低氮素浓度值(Ulrich,1952;Greenwood et al.1990)。随着作物生育进程的推移,作物地上部氮素临界浓度逐渐下降,并与作物

Nc,该式也称临界氮素浓度稀释曲线。式

=W

?

α?

地上部生物量之间成立如下关系:β

中,Nc为作物地上部氮素临界浓度(%N),W为作物地上部干重(t hm-2),β为参数。

?

=,式中Nc

Nc?

Justes等推导了冬小麦的临界氮素浓度曲线模型,其式为442.0

W

35

.5

为临界氮素浓度,W为地上部干重(Justes et al, 1994)。氮素临界氮素浓度可用于确定作物的氮素营养状态。如,调查数据点在稀释曲线的下方,则意味着作物生长正遭受氮素的胁迫。氮素临界浓度也可用于计算氮素营养指数(Nitrogen Nutrition Index, NNI,)NNI=Na/Nc, 其中,Na为地上部氮素浓度的实测值,Nc为临界氮素浓度。NNI=1,表明作物氮素营养水平处在最佳状态,NNI<1,则作物体内氮素营养不足,NNI>1,则作物体内氮素营养过剩。氮素氮素营养质素(NNI)既可用于量化作物体内氮素营养状态(Lemaire et al, 1989),也可用于评价土壤养分供应状况(Lemaire et al, 1997)。另外,在作物生长模拟研究中,NNI可作为中间变量用于定量氮素营养效应因子(Justes et al, 1997)。

2.2 氮肥运筹对小麦产量和品质的影响

产量和品质的稳定性是小麦研究的重要课题之一,品质的稳定性直接关系到粮食加工企业原材料和产品质量的稳定性。小麦产量和品质除受品种本身的遗传特性决定外,还取决于栽培措施和环境条件的影响。

2.2.1施氮量对小麦产量的影响

氮素供应是影响小麦产量和品质的关键因子之一。施氮量和施氮时期对小麦产量、籽粒蛋白质含量、加工品质和营养品质均有不同程度的影响。一般情况下,小麦产量、籽粒蛋白质含量和蛋白质产量随着施氮量的增加而增加。但在施氮量超过一定幅度或与其他因素发生互作时,它们之间的关系就会出现多种形式。当施氮量处于较低水平时,产量随着施氮量的增加明显增加,但籽粒蛋白质含量保持在一个低水平上不变,即“增产不增质区”;以后随着施氮量的增加,产量逐渐增加并达到最高,蛋白质含量和蛋白质产量也逐渐增加,即“产质同增区”;施氮量继续增加,产量开始下降,但蛋白质含量却继续增加,蛋白质产量也有所增加并达到最大值,即“产质平衡区”;以后继续施氮,子粒产量和蛋白质产量均明显降低,即“产质同减区”。可以看出,蛋白质含量最高时籽粒产量并不是最高,适宜的施氮量应选择在最高籽粒产量至最高蛋白质含量之间,即“产质平衡区”。黄正来等(1999)研究了氮素供应对强、中、弱筋三类型 6 个

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小麦品种产量和品质的影响,结果表明,在同一追氮水平下,不同类型小麦品种籽粒产量差异较大,弱筋和中筋小麦品种产量显著高于强筋小麦,但籽粒蛋白质含量强筋>中筋>弱筋。在不同追氮水平下,氮素供应对各类型小麦品种产量和蛋白质含量影响的程度不同。弱筋和中筋小麦随施氮水平提高,产量和蛋白质含量均显著增加,而强筋小麦产量变幅较小,差异不显著。徐阳春等(1998)研究了不同面包小麦品种对氮肥施用量的反应,指出在一定范围内随着施氮量的增加,面包小麦品种的产量和蛋白质含量也随之递增,但各品种对氮肥施用量的反应不同,各品种达最高产量时的最优氮肥用量不同,各品种蛋白质含量对氮施用量的增长速率也不同。

2.2.2施氮量对加工品质的影响

小麦品质在很大程度上取决于对蛋白质含量的影响,这是由蛋白质所固有的面团流变学特性所决定的。施氮量对容重的影响研究结果不尽相同。王月福和于振文(2001)研究表明,籽粒容重有随施氮量增加而降低的趋势。黄正来等(1999)研究表明,不同追氮量对同一小麦品种容重影响不大,但不同小麦品种间容重差别较大。追氮量对面筋含量、沉降值和面团流变学特性影响的研究结果基本一致,均表现为随施氮量的增加,面筋含量增加,沉降值提高,面团稳定时间延长。

2.2.3施氮量对小麦营养品质的影响

小麦营养品质指蛋白质品质,即籽粒中蛋白质的含量、各种蛋白质组分的比例及组成蛋白质的氨基酸组成。增施氮肥能有效地提高籽粒蛋白质含量,但构成总蛋白的各种组分并不是成比例地增加。据彭永欣等(1992)报道,籽粒中清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白含量随着施氮量的增加而提高,但各组分在总蛋白质中的比例,清蛋白和球蛋白随施氮量增加而降低,谷蛋白和醇溶蛋白随施氮量增加而提高。清蛋白和球蛋白富含赖氨酸、苏氨酸等,谷蛋白和醇溶蛋白富含谷氨酸、脯氨酸等,施氮降低蛋白质中清蛋白和球蛋白的比例,提高面筋蛋白即谷蛋白和醇溶蛋白的比例,从而影响蛋白质的氨基酸组成。但王月福和于振文等(2002)认为,增施氮肥能够显著提高籽粒蛋白质各组分的含量,而清蛋白、球蛋白和谷蛋白随着施氮量的增加所占的比例升高,醇溶蛋白和剩余蛋白则随着施氮量的增加所占的比例下降。刘安勋(2000)研究表明,增施氮肥可增加籽粒蛋白质和氨基酸含量特别是赖氨酸、苏氨酸等必需氨基酸的含量,但蛋白质中各种氨基酸的比例则有升有降,其中第一限制氨基酸赖氨酸的含量降低较多。增施氮肥会降低小麦的营养品质,但若以种子干重为基数,则随着蛋白质含量的增加,赖氨酸和其他许多必需氨基酸的含量也会增加。小麦籽粒中蛋白质的百分含量与以种子干重为基数的赖氨酸的百分含量之间存在着紧密正相关,施氮对提高籽粒中必需氨基酸的含量有明显效果。作为一项品质决定因素,淀粉在小麦籽粒中所占比例最大,但对淀粉在各种食品中

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的功能性研究,比起对小麦蛋白质的研究则还很不够。近年来发现,小麦淀粉成分对小麦粉食品,特别是对面条等东方食品的品质影响极大。姜东和于振文等(2003)研究了施氮水平对鲁麦 22 籽粒淀粉合成的影响,认为在210-330kg·hm-2施氮量范围内,随施氮量提高,鲁麦 22 籽粒直、支链淀粉积累量和积累速率上升,ATP 含量及淀粉合成酶SS(蔗糖合成酶)、ADPGPPase(腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶)、UDPGPPase(尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶)、SSS(可溶性淀粉合成酶)和GBSS(淀粉粒束缚态淀粉合成酶)活性均提高,因而施氮肥有利于淀粉合成。

2.2.4追氮时期对小麦产量和蛋白质含量的影响

小麦产量和籽粒蛋白质含量之间的关系,随小麦各发育时期供氮的情况不同而变化杜金哲等(1999)研究表明,氮肥分期施用对提高蛋白质含量的影响,随氮肥施用时期的推迟而显著增加,生育前期施氮有利于籽粒产量形成,开花期叶面喷氮有利于提高籽粒蛋白质含量。蔡大同(1994)的研究结果表明,氮肥作苗肥和拔节肥施用时,小麦产量和蛋白质含量为最佳,再施孕穗肥处理,蛋白质增加很少,而小麦产量反而下降。王渭玲等(1995)对旱地氮肥不同分配方式与小麦产量和品质的关系进行了研究,结果表明氮肥分期施用比一次作底肥不仅能增加小麦产量,而且能改善其籽粒品质。孕穗期和开花期追施氮肥能提高小麦蛋白质含量约 1.3%,而产量最高的是播种前底肥和拔节肥的两次施用。张宝军等(1996)认为随施氮时期推迟,各品种蛋白质含量呈递增趋势,但增加程度不同,拔节期施氮对蛋白质含量影响最大。李友军(1999)研究表明,拔节期重施氮肥具有显著提高产量的作用。王立秋等(1996)的研究表明,在追氮时期上,早追和重追分蘖肥对产量和蛋白质含量都有不利影响,而孕穗期追氮可协调产量和蛋质含量的关系,使高产和高蛋白能够有机的结合,产量、蛋白质产量和蛋白质含量均随追氮比例的增加而增加,综合产量和蛋白质含量以追氮 75%左右为宜。徐恒永等(2001)的试验结果表明,氮肥最佳施用时期为春季施2次追氮,分别在拔节期和孕穗期,二者比例在3∶1时的产量和蛋白质含量最为理想。孔令聪等(1996)研究表明,拔节期追施氮肥的处理产量最高,抽穗期追施氮肥的处理籽粒蛋白质含量最高。位东斌等(1990)指出,在同一供氮水平下,不同时期追氮的产量和籽粒蛋白质含量表现为:产量:药隔期>扬花期;蛋白质含量:扬花期>药隔期。药隔期追氮为“产量增长高效期”,主要是增加穗粒数,提高粒重。扬花期追氮为“蛋白质增长高效期”,主要是提高后期叶片含氮量,促进氮素向籽粒的运转合成,提高蛋白质含量。

由此可见,氮肥施用时期对产量和蛋白质含量的效应并不同步,即产量最大的施氮时期并不是蛋白质含量最高的施氮时期,高蛋白的氮肥最大效应期晚于产量的氮肥最大效应期。一般认为,如果整个生育期供氮都很充足,小麦既高产,蛋白质含量也高;如

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果生育初、中期供氮足,抽穗至成熟期不足,则高产而低蛋白;相反,如前期供氮不足而后期足,则低产而高蛋白;如果整个生育期都供氮不足,则两者都低。大量研究表明,自播种至开花期,随着施氮期的后延,氮肥对增加产量的作用越来越小,而对提高籽粒蛋白质含量的作用越来越大。开花期施氮几乎不增加产量,而对增加蛋白质含量的作用最大。施氮期再往后延,对蛋白质含量的影响又逐渐减小。拔节期小麦开始进行幼穗分化,营养生长和生殖生长并进,此期追施氮肥能同时提高籽粒产量和蛋白质含量,可获得较高的蛋白质产量。由于各生产单位土壤供氮水平、小麦品种及产量水平的不同,氮肥各施用时期的用量和比例较难确定。Fischer 等(1993)曾指出,后期增施氮肥欲提高籽粒蛋白质含量,只有在前期肥力水平相当高的情况下才能获得。因此,小麦高产高蛋白的氮肥分期施用,应在注重土壤肥力的前提下,强调后期施肥的效应。但也应注意在高肥力土壤上,减少基肥的施用比例,不仅能促进小麦籽粒产量和蛋白质含量的提高,而且可减少氮肥的损失(朱新开,2003)

2.2.5追氮时期对小麦加工品质的影响

追氮时期对小麦籽粒蛋白质含量的影响必然影响到小麦的加工品质。多数研究认为,氮肥后移(拔节或孕穗期追氮)有利于提高小麦的加工品质。于振文和潘庆民等(2002)研究了追氮时期对冬小麦籽粒品质和产量的影响。结果表明,施氮时期对容重和出粉率的影响趋势一致,以开花期追施氮肥的处理最低,起身期次之,拔节期和挑旗期最高且处理间差异不显著。表明拔节期或挑旗期追施氮肥有利于容重的增加和出粉率的提高,起身期或开花期追施氮肥均导致容重和出粉率的降低,从而影响到磨粉品质。施氮时期对湿面筋含量、沉降值和面团稳定时间的影响趋势一致,均以挑旗期追施氮肥的处理最高,拔节期次之,起身期最低。表明挑旗期或拔节期追施氮肥可以显著提高湿面筋含量和沉降值,增加谷蛋白大聚合体的含量,延长面团稳定时间,同时籽粒产量显著增加。

追施氮肥过早(起身期)或过晚(开花期)均显著降低湿面筋含量和沉降值,缩短面团稳定时间,使食品加工品质下降。朱新开等(2003)认为,提高中后期施氮比例,均能提高不同类型专用小麦籽粒产量,增加籽粒蛋白质、湿面筋含量、降落值、沉降值、面团吸水率、形成时间、稳定施间和评价值。

2.2.6 追氮时期对小麦营养品质的影响

小麦籽粒蛋白质组分随施氮时期的不同而变化。于振文等(2001)研究,追施氮肥过早不利于蛋白质各组分的积累。张宝军等(1996)、李金才(2001)报道,随施氮时期推迟,小麦籽粒蛋白质及不同组分含量呈递增趋势,其中谷蛋白和清蛋白含量以孕穗期施氮达最高,醇溶蛋白和球蛋白含量以拔节期施氮为最高。蔡大同(1994)认为,前

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期氮肥(基肥、苗肥)相对的提高醇溶蛋白组分,后期氮肥(拔节肥)则较多的增加碱溶蛋白组分。

有关追氮时期对小麦淀粉形成的影响研究较少。盛婧等(2004)研究了施氮模式对皖麦 38 淀粉形成与产量的效应,结果表明,不同施氮时期及比例对淀粉后期积累的影响高于前期,随着施氮时期后移,籽粒中直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量呈下降趋势;后期氮肥较为充足时,旗叶中可溶性总糖和蔗糖含量提高,有利于保证籽粒充实的物质基础,籽粒淀粉积累较多,尽管由于籽粒干重较高引起淀粉相对含量下降,但其面粉峰值黏度高,淀粉品质好,产量高,高产和优质达到了统一。

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12 材料与方法

1 供试材料与试验设计

试验于2008-2009年度在青岛农业大学试验站进行。供试品种为优质中筋品种济麦22和广适性冬小麦品种鲁麦21。

试验地土壤质地为中壤土,有机质含量1.16%、全氮0.086%、水解氮110.6mg/kg 、速效磷46.62mg/kg 、速效钾78.36mg/kg 。

试验施用氮肥为尿素,设7个施氮量和施肥时期处理(见表1);磷钾肥分别用过磷酸钙和硫酸钾,都一次性作为底肥施用。试验采用随机区组设计,三次重复。于2008年10月8日播种,小区面积为2m ×4.5m=9m 2,行距25cm ,基本苗为每公顷225万。除施肥处理外其它管理措施按当地常规栽培方法。

表1 试验处理

Table 1 Experimental treatment

氮肥施用量和施用时期(Amount and date of nitrogen fertilizer application) ----------------------------------------- kg ·hm -2

----------------------------------------- 处理 Treatment

基肥Basal 拔节肥Jointing stage

孕穗肥Booting stage

N0 0.0 0.0 0.0 N75 37.5 37.5 0.0 N150 75.0 75.0 0.0 N225A 112.5 112.5 0.0 N225B 112.5 0.0 112.5 N225C 112.5 56.25 56.25 N300

150.0

150.0

0.0

2 测定项目与方法

2.1 光合指标的测定

采用美国产LI-6400型光合测定系统进行测定。采用开放式气路,于晴天10:00~12:00时自然光照下测定,测定时光合有效辐射为1400~1700μmol/m 2/s ,叶温25~30度。仪器使用前按照使用说明书进行标定。

2.2 可溶性糖含量、蔗糖含量测定

参考李合生(2000)主编《植物生理生化实验原理和技术》,采用蒽酮比色法测定。

2.3 全氮的测定

凯氏定氮法,采用Foss Tector公司产Kjeltec2300自动定氮仪测定。

2.4 籽粒淀粉含量及其组分含量测定

参考何照范(1985)编著《粮油籽粒品质及其分析技术》,采用双波长比色法测定。

2.5籽粒蛋白质含量的测定

凯氏定氮法,采用Foss Tector公司产Kjeltec2300自动定氮仪测定,用含氮量5.7为籽粒蛋白质含量。

2.6 硝酸还原酶活性的测定

参照郝再彬主编的《植物生理试验技术》。

2.7氨酰胺合成酶酶活性的测定

参照郝再彬主编的《植物生理试验技术》。

2.8小麦品质的测定

2.8.1面粉的制备

用德国 Brabender 公司产 880101 型小型实验磨制备,细度为100目。

2.8.2 湿面筋含量测定

参照国标 GB131506-85 测定,瑞典 Perten 公司产 2200 型洗涤仪洗涤。

2.8.3降落值测定

使用瑞士Peten公司生产的FN1700型降落数值仪测定,结果校正到14%水分含量。

2.8.4小麦面粉糊化特性测定

采用Newport生产的RVA-Super3快速粘度分析仪,参照AACC76-21标准方法测定淀粉粘度特性。

2.8.5拉伸仪指标的测定

使用JMLD150面团拉伸仪,测定135min的拉伸指标。

2.8.6 吹泡稠度仪指标的测定

用法国特里百特-雷诺肖邦公司生产的NG型吹泡稠度仪进行吹泡和稠度分析。

2.9小麦群体透光率的测定

用植物冠层分析仪是通过菜单操作的线性光合有效辐射测量仪,用于测量植物冠层中光线的拦截,它能快速实时测量有效光合辐射PAR值。

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氮肥运筹对小麦产量和品质的影响

分类号:密级: UDC: 青岛农业大学 硕士学位论文 氮肥运筹对小麦产量和品质的影响Effects of Nitrogen Fertilizer Rate and Topdressing Stage on Yield and Quality in Wheat 研究生姓名:张炳勇 导师:崔日鲜副教授 专业:作物栽培与耕作学 研究方向:作物优质高产生理 中国·青岛 2010年6月

Effects of Nitrogen Fertilizer Rate and Topdressing Stage on Yield and Quality in Wheat Thesis submitted to Qingdao Agricultural University In Fulfillment of the Requirement For the Degree of Master of Agronomy Zhang Bingyong (College of Agricultural and Plant Protection) Supervisor: Vice Prof.Cui Rixian Qingdao. China June, 2006

目录 摘要 (1) Abstract (3) 前言 (6) 材料与方法 (12) 1供试材料与试验设计 (12) 2测定项目与方法 (12) 结果分析 (15) 1氮肥运筹对小麦光合特性的影响 (15) 1.1氮肥运筹对小麦旗叶SPAD值的变化 (15) 1.2氮肥运筹对小麦群体光能截获量IPAR的影响 (16) 1.3氮肥运筹对小麦群体透光率的影响 (16) 1.4氮肥运筹对小麦旗叶气孔导度的影响 (17) 1.5氮肥运筹对小麦旗叶胞间CO2浓度的影响 (18) 1.6氮肥运筹对小麦旗叶光合速率的影响 (19) 2氮肥运筹对小麦碳代谢的影响 (19) 2.1氮肥运筹对小麦干物质积累的影响 (19) 2.2氮肥运筹对小麦器官蔗糖含量的影响 (20) 2.2.1氮肥运筹对小麦叶片蔗糖含量的影响 (20) 2.2.2氮肥运筹对小麦茎蔗糖的影响 (22) 2.2.3氮肥运筹对小麦籽粒蔗糖含量的影响 (23) 2.2.4氮肥运筹对小麦茎叶蔗糖积累量和的影响 (23) 2.3氮肥运筹对小麦器官可溶性糖含量的影响 (25) 2.3.1氮肥运筹对小麦叶片可溶性糖含量的影响 (25) 2.3.2氮肥运筹对小麦茎可溶性糖含量的影响 (25) 2.3.3氮肥运筹对小麦籽粒可溶性糖含量的影响 (26) 2.3.4氮肥运筹对小麦茎叶可溶性糖积累量和的影响 (27) 2.4氮肥运筹对小麦籽粒淀粉及其组分变化的影响 (29)

氮肥运筹对氮肥利用率及小麦产量的影响

氮肥运筹对氮肥利用率及小麦产量的影响 赵金花 (河南农业大学农学院,河南郑州450003) 摘要:随着氮肥大量用于农业生产中,氮肥的利用率随之降低,由氮肥淋失而产 生的环境问题日益严重。本文通过对氮肥的动态变化、氮肥的利用率以及在小麦 增产中的作用,探讨不同施氮量、施氮时期和施氮方式对氮肥利用率以及小麦产 量的影响。 关键词:氮肥;氮肥利用率;小麦;产量 Effects of Different Nitrogen Application Techniques on Yield and Nitrogen Use Efficiency of Wheat ZHAO Jin-hua (College Of Agronomy,Agricultural University of Zhengzhou, Henan 450003,China) Abstract:Along with the fertilizer used in agricultural production, The utilization rate of nitrogen fertilizer decreased, Nitrogen leaching loss has caused serious environmental problems. Based on the dynamic changes of nitrogen fertilizer、the utilization rate of nitrogen fertilizer and the effect on wheat yield, Discuss different nitrogen levels、nitrogen application period and nitrogen application methods have influence on the utilization rate of nitrogenous fertilizer and wheat yield. Key words:Nitrogenous fertilizer; Nitrogen use efficiency; Wheat; Yield 氮肥是小麦生产过程中需求量最大、增产效果最显著、产生经济效益最高 的肥料类型,施用氮肥是提高小麦产量的主要措施之一。就小麦生产而言,应用 适宜的氮肥用量和施用方法以及合理的运筹比例是获得小麦高产的关键。随着农 业生产的持续发展和作物产量水平的不断提高,氮肥的使用量在小麦生产中逐年 增大,但肥料利用率较低、经济效益不高的现象十分严重。除筛选与利用氮高效 基因型小麦品种外,解决这一问题的主要途径便是如何合理施用氮肥及提高其利 用率。关于氮肥对小麦生长发育、产量形成及氮素积累、分配与利用的影响,前 人已经作了大量的研究。在前人研究的基础上,本文综述了氮素供应量、时期、

小麦氮肥运筹试验总结

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/212161510.html, 小麦氮肥运筹试验总结 作者:郭芳冯云 来源:《农民致富之友·下半月》2013年第10期 [摘要] 氮肥的施用对小麦产量有着重要的影响、不同基追比例和施肥时期对施肥效应影 响不同。为了建立小麦施肥指标体系,淇县于2011-1012年度安排了小麦氮肥运筹试验。本文对这次试验、对试验的方法、结果与分析进行了简单的阐述。 [关键词] 小麦氮肥运筹试验 [中图分类号] S512.1 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2013)10-0100-01 淇县位于河南省北部,隶属鹤壁市,年种植小麦2万km2,小麦产量500-600 kg/亩。2012年小麦在我县的平均产量达到每亩507 kg,高产创建区中每亩的平均产量高达605.4 kg,还有很多小麦的高产典型户每亩产量最高达到718 kg,确保实现从2004年起小麦产量的持续增加。为在县级区域内构建小麦施肥指标体系,淇县为构建这一体系在2011-1012年度进行了小麦氮肥运筹试验。在田间进行小麦氮肥运筹试验,主要研究不同基追比例和施肥的主要时期对氮肥的使用效果的影响,用以保证在增产增收的过程中氮肥发挥其最大功效。探讨氮肥不同基追比例和施肥时期的施肥效应影响,充分发挥氮肥最大增产作用。 一、试验设计与方法 1.试验设计 小麦在进行氮肥运筹试验时要进行4个处理,按500公斤及以上水平设计。在每个处理过程中施加的肥量、氮肥基追比例还有施加肥料的时期在见表1中列出。试验中采用的排列是随机区组,进行重复3次。走道设置为1m在区组间还有试验四周设置。小区面积30m2,为了 防止水肥的窜走在每个小区间和区组间都进行设埂,走道外也要设置1m的保护行。在进行设计的基础是没有施用农家肥,N、P、K、分别指纯N、P2O5、K2O,施肥量指亩施用量。 2.材料选用 试验选用肥料有氮肥、磷肥和钾肥分别选用尿素(含N46%)、磷酸钙(含P2O516%) 和氯化钾(含K2O 60%)。小麦的品种选择为矮抗58,其它要用的所用材料全部由淇县土壤肥料站统一进行提供。 3.试验安排 淇县2001年,安排小麦氮肥运筹试验2个,在中产田地块安排。分别安排在高村镇石河岸村付灿生责任田,采用褐土为实验土壤,土壤有机质每千克中有20.716g、全氮每千克中有

氮肥运筹比例对水稻生长及产量的影响

氮肥运筹比例对水稻生长及产量的影响 李 忠1,陈 军1,林世圣1,林登贵2,张志兴1,陈冬梅2,林文雄1 (1.福建农林大学生命科学学院,福建 福州 350002;2.福建农林大学作物科学学院,福建 福州 350002)收稿日期:2011-01-02初稿;2011-06-19修改稿 作者简介:李忠(1988-),男,本科,研究方向:作物生理与分子生态学(E-mail:lizhong 021@126.com)通讯作者:林文雄(1957-),男,教授,博士生导师,研究方向:作物生理与分子生态学(E-mail:lwx@fiau.edu.cn )基金项目:国家自然科学基金(20871494);教育部博士点基金(200803890006);国家大学生创新性实验计划项目(101038901 )摘 要:氮肥的运筹方式是水稻大田栽培调控中一个重要的环节,对水稻产量的形成起到了重要的作用。本研究选用3个不同穗型的水稻品种,通过设置生育前后期两种不同的氮肥施用比例处理,NT施肥(9∶1)和NP施肥(6∶4),探讨不同的氮肥运筹方式对水稻生长及产量的影响。结果显示,NP施肥方式,能够减少无效分蘖,提高有效成穗率,优化了群体结构,延缓叶绿素的降解,增加生育后期叶片的叶面积指数,增加了抽穗前干物质的积累,促进了灌浆期茎鞘干物质向籽粒的转移,进而促进了水稻终产量的形成。同时研究发现,NP施肥方式对大穗型水稻产量的促进作用更加显著,由此可见对于大穗型的水稻品种,后期适当增加氮肥的供应对其高产潜力的发挥具有更重要的作用。关键词:水稻;籽粒灌浆;氮肥;栽培中图分类号:S  511.06文献标识码:A Effects of Nitrogen App lication Ratio on the Growth and Yield of Rice(Oryza sativa.L)LI Zhong1,CHEN Jun1,LIN Shi-sheng1,LIN Deng-g ui 2,ZHANG Zhi-xing1,CHEN Dong-mei 2,LIN Wen-xiong1 (1.School of Life Sciences,Fujian Agricultural and Forestry University,Fuzhou,Fujian 350002,China;2.School of Crop Science,Fujian Agricultural and Forestry University,Fuzhou,Fujian 350002,China)Abstract:Nitrogen fertilization is one of the important factors in the rice cultural regulation,which play animportant role in the finally yield.To understand the effects of nitrogen application ratio,the two fertilizationtreatments used 9∶1(NT)and 6∶4(NP)ratios of N were applied at the pre-and post birth growth stage.At thesame time,three different panicle types of rice were used as the experiment material.The results showed that theNP application treatment could be favorable to the rice growth as following:it could reduce the ineffective tillering,increase the effective spike rate,improve the population structure,delay the degradation of chlorophyll,increase theleaf area index of late growth stage and accelerate the transition of tem-sheath reserve to grain,which lead to thehigh yield of rice.The results also showed that effects of NP application treatment on final yield of large-paniclesrice were more significant,which indicating that the appropriate increasing in N supply at late stage of large-paniclesrice may play a more important role on the yield formation.Key  words:rice;grain filling;nitrogen fertilization;culture 水稻是世界上最重要的粮食作物之一,全球约 有一半以上的人口以水稻为主食。据联合国粮农组织的统计数据,2010年世界水稻总产量为6.8亿t,据估计到2025年全球水稻产量必须达到8亿t才能满足世界人口增长的需要。要实现这一目标,首先是需要在育种技术上有所突破,近年来大量的具有高产潜力的新型水稻品种被选育出来。比如中国的超级杂交水稻,菲律宾的新株型水稻,以及通过现代分子生物学技术获取的各种营养高效吸收和 各种抗病相关的转基因水稻新品种[ 1-2 ]。与此同时,合理的大田栽培技术对水稻高产潜力的发挥也具有重要的作用。随着现代高产水稻品种的大面积推广应用,氮肥调控在水稻生产中已成为影响其终产量形成的重要因素,其重要性仅次于水分的影响。中国是世界上氮肥用量最大的国家,但是其氮素的利用效率不高,平均利用率仅为30%~35%,氮肥大量浪费,氮肥的增产效应降低,而其对生态 环境带来的污染却日益加剧[ 3] 。因此,开展水稻氮福建农业学报26(4):557~561,2011 Fujian Journal of Ag ricultural Sciences文章编号:1008-0384(2011)04-557-05

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