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《南京农业大学》 2002年 博士论文
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小麦氮素利用效率的生理生态与氮肥调控研究

孙传范  
【摘要】: 提高作物的氮素利用效率是现代农业生产中亟待解决的重要任务之一。本研究通过四年的田间和盆栽试验,系统地分析了小麦氮素利用效率的基因型差异及高效利用氮素的生理生态机制,探讨了提高小麦氮素利用效率的途径,为小麦生产中优质、高产、高效栽培提供理论依据。 首先,选用40个不同类型小麦品种于二个不同生态区进行田间试验,系统评价了氮素利用效率的基因型与环境效应及其与氮营养特性的关系,明确了小麦氮素利用效率的评价指标。发现小麦氮素利用效率指标均存在显著的基因型差异,除氮流效率受环境影响较小外,氮吸收效率、氮收获指数、土壤氮生产力及植株氮生产力等指标均受环境影响较大。氮流效率与氮吸收效率、土壤氮生产力等指标间相关性强,能综合反映小麦干物质和氮素积累与分配、籽粒产量和蛋白质含量的效应,是综合评价小麦高效利用氮素的可靠指标。根据氮流效率高低不同将40个小麦品种分为3类:高效型、中效型和低效型。 在氮素利用效率评价指标和相应基因型筛选的基础上,以氮流效率不同的四个代表性小麦品种,高效型徐州26和淮麦18、低效型烟辐188和皖麦18为材料,进一步研究了不同小麦品种在不同氮水平下的生长、氮吸收积累、碳氮物质转运以及生育后期叶片光合特性的变化规律,发现高氮流效率小麦品种具有相对较强的氮积累能力、协调的根/冠比例、开花期较强的根系活力,生育后期能保持较高的光合叶面积和较长的光合功能持续期,且灌浆期具有较强的碳、氮物质向籽粒的转运能力。认为高低氮流效率小麦物质积累与转运能力的差异主要在开花期以后。在低氮水平下氮流效率的品种间差异较小,主要与开花后氮转运能力有关;在较高的氮水平下氮流效率的高低受开花后氮吸收量和转运能力的共同调节。认为现有生产条件下加强生育后期氮肥管理,提高小麦灌浆期间的碳、氮代谢能力将有助于提高小麦氮流效率。 为了明确大田生产中提高氮素利用效率的有效途径,采用蛋白质含量不同的两个氮流效率高效型小麦品种为材料,其中徐州26代表高蛋白品种,淮麦18代表低蛋白品种,研究了不同氮水平(112.5kgN/hm~2和225kgN/hm~2)及基追比(66/34,34/66)对小麦碳素、氮素积累与转运规律、产量及氮素利用效率的影响。结果表明,高氮水平下基追比34/66、低氮水平下基追比66/34的小麦产量和氮素利用效率较高,但不同类型小麦品种的反应不同。低蛋白品种淮麦18在高氮条件下生长较好,对干物质积累和氮积累量增加幅度大,产量高;而高蛋白品种徐州26在低氮下产量的降低幅度相对较小。进一步研究发现,淮麦18较高的氮流效率主要与较高干物质积累及生育后期较强的光合同化能力有关;徐州26则主要与开花前营养器官中贮存的碳水化 合物和氨基酸等向籽粒的再分配能力强有关。籽粒形成过程中,激素类物质在调控蔗 糖等碳水化合物向籽粒中转运方面起重要作用。为提高小麦氮素利用效率,应针对不 同小麦品种类型的具体特点进行合理的肥料运筹和调控。 增按营养是一种重要的氮肥调控策略,本研究重点探索田间条件下增铰营养提高 氮素利用效率的有效途径。盆栽试验中研究了不同施氮水平下小麦生长、氮素积累对 增铰营养反应差异,表明中氮水平下增镣营养*。NO/DCD)效果明显,提高了小麦 干物重、氮积累量、单株叶面积以及硝酸还原酶活性,最终提高小麦籽粒产量。而不 同形态氮营养处理对生育早期植株的形态特征、开花期旗叶光合速率及成熟期器官内 物质分配比例的影响较小。同时,增按营养显著减少了土壤中的N淋溶,氮淋溶总量 为高氮>中氮>低氮。与其它氮肥处理(NH.NO:;、KNO:;)相比,低氮下和高氮下增铰营养 不同程度地抑制了小麦生长,降低了氮素利用效率。通过田间试验,研究了不同生育 时期增彼营养(基肥、分蕴肥、拔节肥、孕穗肥及全生育期EAN)对小麦生长和氮素 利用的影响。结果表明,田问增铰营养促进了小麦植株的生长和氮素吸收。其中基肥、 分莱肥、拔节肥EAN提高了小麦的干物质积累量、地上部氮积累量、有效穗数和后期 叶面积指数、叶片叶绿素含量、以及小麦的籽粒产量;孕穗期EAN效果不明显;全生 育期MN在促进生长方面的效果并不占明显优势,但可有效降低土壤N0s乙N的淋溶损 失。EAN的促进效应除了降低氮淋失、提高氮素吸收效率外,拔节期EAN主要在于改 善后期的叶片光合性能,并促进同化物向籽粒的再分配,而基施和分孽期EAN主要在 于提高有效分缠数。因此,在小麦拔节期实现EAN对提高小麦的氮素利用效率最为有 效。


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