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《山东农业大学》 2004年
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冬小麦植株-土壤氮素循环及产量与品质形成生理基础的研究

赵俊晔  
【摘要】:选用济麦20号、烟农15号等6个优质强筋冬小麦品种,采用15N示踪技术、酶学研究方法、生理生化分析方法,系统研究了多年进行秸秆还田的高产田条件下,小麦-土壤系统氮素的转化利用规律,不同小麦品种产量、品质形成的生理基础,施氮量及土壤肥力条件对它们的影响和调控。为了进一步揭示小麦产量与品质的关系,明确淀粉品质形成生理基础,还选用32个不同基因型小麦品种(系),对淀粉含量及其组分含量与小麦品质的关系、淀粉不同组分合成的酶学基础进行了研究。主要结果如下: 1施氮量对小麦-土壤氮素循环的影响 1.1施氮量对小麦氮素吸收利用的影响 随施氮量增加,小麦植株氮素积累量增加,济麦20号品种在地块一(0~20cm土层土壤有机质含量为1.45%、全氮含量0.111%,碱解氮含量102.78mg·kg-1)、地块二(0~20cm土层土壤有机质含量为1.33%、全氮含量0.082%,碱解氮含量85.87mg·kg-1)上,分别在施氮150 kg·hm-2、195 kg·hm-2的处理达到最高氮素积累量;在此基础上,继续增氮,植株氮素积累量无显著增加;当施氮量大于240 kg·hm-2(常规施氮量)时,植株氮素积累量降低。 1.2施氮量对土壤氮素含量变化的影响 随施氮量增加,小麦各生育时期,0~40cm土层土壤全氮含量、碱解氮含量、微生物量氮含量呈增加趋势。成熟期,施氮量大于150 kg·hm-2的处理的0~40cm土层土壤全氮含量、碱解氮含量与播前持平或高于播前,施氮处理的土壤微生物量氮含量都显著高于不施氮的处理。 土壤硝态氮含量存在明显的时空变异。随施氮量增加,各土层土壤硝态氮含量显著增加,随小麦生育进程的推进,硝态氮呈下移趋势。当施氮量为105 kg·hm-2时,成熟期两地块0~100cm土层土壤剖面未检测到硝态氮的大量累积;当施氮量为195 kg·hm-2时,成熟期地块一60~100cm土层土壤硝态氮累积量显著增加,地块二40~80cm土层土壤硝态氮累积量显著增加,说明两地块都不同程度的存在硝态氮的向下运移,较高土壤肥 WP=11 力条件下,硝态氮运移层次较深;当施氮量为240 kg·hm-2时,成熟期两地块60~100cm土层土壤硝态氮含量都显著高于拔节期,说明两地块硝态氮均已运移到该层次。 追施氮肥后,0~40cm土层土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物量氮含量分别在较短时间内显著增加,而后下降,施氮量增加,影响幅度变大;其中对微生物量氮含量和硝态氮含量的影响滞后于铵态氮,但持续时间较长。 1.3施氮量对氮素利用与损失的影响 15N示踪结果表明,随施氮量增加,氮肥利用率降低,氮肥损失率提高;基肥氮的利用率、在土壤中的残留率小于追肥氮,损失率大于追肥氮。较低土壤肥力条件下,小麦植株吸收基肥氮、追肥氮的比例较大,吸收土壤氮素的比例较小,开花后营养器官氮素的转移效率及对籽粒的贡献率较高,肥料氮的转移量也较大。较高土壤肥力条件下,肥料氮在土壤中的残留率高,损失率高,氮肥利用率低;氮肥利用率降低主要是基肥利用率下降所致。 随施氮量增加,小麦的氮素生产效率下降。同一处理地块一的小麦氮素生产效率低于地块二。处理之间比较,地块一上施氮量为105~150 kg·hm-2时,地块二上施氮量为105~195 kg·hm-2时,氮素生产效率较高。 2施氮量对小麦产量和品质的影响及其生理基础 2.1施氮量对小麦产量和品质的影响 一定施氮量范围内(济麦20号品种地块一,≤150 kg·hm-2;济麦20号品种地块二,≤195 kg·hm-2;烟农15号品种,≤195 kg·hm-2),增加氮肥用量,能提高小麦产量各构成因素的水平,因而提高产量;在此基础上,继续增加施氮量,籽粒产量相对稳定;当施氮量大于240 kg·hm-2时,单位面积穗数减少,粒重降低,产量趋于下降。 随施氮量增加,小麦的籽粒蛋白质含量、蛋白质产量也呈现增加—相对稳定—降低的趋势。济麦20在地块一、地块二上获得较高蛋白质含量的施氮量范围分别为150~240 kg·hm-2、195~285 kg·hm-2,获得较高蛋白质产量的施氮量范围分别为150~195 kg·hm-2、195~240 kg·hm-2。烟农15获得较高蛋白质含量和较高蛋白质产量的施氮量范围分别为0~150 kg·hm-2、105~195 kg·hm-2。 随施氮量增加,籽粒容重降低;沉降值、湿面筋含量、面团形成时间、面团稳定时间等指标,在施氮量为105~195 kg·hm-2的范围内,有所提高,并趋于稳定,当施氮量大于240 kg·hm-2时,呈降低趋势。烟农15对过量施氮的反应比济麦20敏感。较低的土壤肥力条件下,过量施用氮肥易造成济麦20面团品质变劣。 WP=12 2.2施氮量对小麦氮素代谢的影响 当施氮量小于150 kg·hm-2时,增施氮肥能显著促进小麦植株对氮素的吸收,施氮量大于240 kg·hm-2时,植株对氮素的吸收量趋于降低;随施氮量增加,营养器官的氮素分配比例趋于增加,营养器官氮素向籽粒中的转移效率降低。 施氮提高了开花后旗叶的氮代谢强度,但其强度提高不与施氮量的增加同步。随施氮量增加,开花后小麦旗叶的游离氨基酸含量和可溶性蛋白质含量呈增加趋势,灌浆前期处理间差异较大,灌浆后期较小,施氮处理间差异也较小;施氮提高了灌浆过程中旗叶的NR活性和GS活性,而施氮处理间无显著差异。 施氮量对强势粒和弱势粒中游离氨基酸含量变化的影响存在差异。随施氮量增加,弱势粒及灌浆后期强势粒中游离氨基酸含量增加;灌浆前期强势粒中游离氨基酸
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S512.11

【引证文献】
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4 王霞;齐俊生;王琦;梅汝鸿;;植物有益蜡样芽孢杆菌在小麦植株上的定殖动态研究[A];中国植物病理学会2006年学术年会论文集[C];2006年
5 姚素梅;康跃虎;茹振钢;刘明久;杨文平;李淦;;喷灌对冬小麦植株氮素积累和运转的影响[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 钱卓 刘京春;市场欢迎销路不愁 黑小麦卖出“猪肉价”[N];粮油市场报;2012年
2 田力;冬小麦冬春死苗的原因及防治[N];山西科技报;2004年
3 刘玲;冬小麦死苗的原因及防治[N];农民日报;2004年
4 建琳;早春麦田防旱三措施[N];山东科技报;2008年
5 记者 范春海;地区农业局专家分析:天气对越冬小麦无大碍[N];塔城报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 赵俊晔;冬小麦植株-土壤氮素循环及产量与品质形成生理基础的研究[D];山东农业大学;2004年
2 姚鑫锋;小麦植株氮素营养无损监测与精确调控研究[D];南京农业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 刘磊;小麦植株建模方法研究和脱粒过程仿真软件研制[D];吉林大学;2014年
2 谭子辉;小麦植株形态建成的模拟模型研究[D];南京农业大学;2006年
3 韩刚;基于高光谱的小麦植株水分状况监测研究[D];南京农业大学;2011年
4 刘芳;转反义磷脂酶Dγ基因小麦植株的获得及其农艺性状的鉴定研究[D];山东农业大学;2006年
5 吴珊珊;小麦植株Zn吸收的品种差异及栽培调控[D];河南师范大学;2012年
6 张咸臣;近地层大气O_3浓度升高对麦田生态系统营养元素循环的影响[D];扬州大学;2012年
7 周筑南;施氮水平对小麦植株氮素吸收、利用和籽粒产量、品质形成的影响[D];山东农业大学;2004年
8 王亚欣;吡虫啉拌种全生育期防控麦蚜技术在不同地区的效果差异及其原因分析[D];河北农业大学;2014年
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