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不同形态氮素配施对专用小麦籽粒产量和品质形成的调控研究

马宗斌  
【摘要】: 本文以强筋小麦豫麦34、中筋小麦豫麦49和弱筋小麦豫麦50为供试品种,2004-2006年先后采用盆栽、大田和砂培种植方式,设置等量施用酰胺态氮、铵态氮和硝态氮3种不同形态氮素或增设铵态氮:硝态氮比例分别为75∶25,50∶50,25∶75的配施处理,较为系统地研究了不同形态氮素或配施对小麦根际土壤微生物数量和某些酶活性、小麦不同器官内源激素含量、氮代谢关键酶及GS同功酶活性、叶片光合特性以及产量和品质的影响,以期为应用不同形态氮素配施调控专用小麦籽粒产量和蛋白质含量提供了理论和实践依据。 1、采用盆栽方法,研究了3种不同形态氮素对豫麦34、豫麦49和豫麦50生育中后期根际微生物和土壤酶活性的影响。结果表明,专用小麦根际真菌、细菌、放线菌数量和土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶活性以及根际pH值对氮素形态的反应不同。豫麦34施用硝态氮,对根际土壤真菌、细菌(除成熟期外)和放线菌数量均具有明显的促进作用;豫麦49施用铵态氮,根际土壤细菌和放线菌数量最大,根际真菌数量在孕穗期和开花期以酰胺态氮处理最大,而成熟期以硝态氮处理最大;豫麦50施用硝态氮,对根际土壤真菌、细菌和放线菌数量均具有明显的促进作用。不同专用小麦品种均表现为在酰胺态氮处理下,根际土壤脲酶活性最高;在铵态氮处理下,根际土壤蛋白酶活性最高;在硝态氮处理下,根际土壤硝酸还原酶活性和pH值最高。 2、采用盆栽方法,研究了3种不同形态氮素对专用小麦花后器官内源激素含量的影响。结果表明,开花后,专用小麦器官的内源激素含量对氮素形态的响应不同,进而影响了小麦籽粒灌浆速率和粒重。豫麦34在酰胺态氮条件下,籽粒形成期,根系和籽粒ZR含量最高;花后5-20d,旗叶GA_3含量最低,籽粒IAA,GA_3,ABA含量较高。豫麦49在铵态氮处理下,花后5d,籽粒ZR含量较高;花后15d前后,籽粒IAA、ABA含量较低;花后15-25d,根系ZR、GA_3,旗叶IAA、GA_3和籽粒ABA、GA_3含量较低,旗叶ABA和籽粒IAA含量较高。豫麦50采用铵态氮处理,花后5d,根系、旗叶和籽粒ZR含量较高;花后5-20d,籽粒IAA,GA_3含量较高;花后20-25d,籽粒IAA含量仍较高。 3、通过盆栽试验,研究了3种不同形态氮素或配施对专用小麦氮代谢关键酶NR、GS、GS同工酶、氮代谢产物游离氨基酸含量以及氮素利用效率的影响。结果表明,专用小麦在单施硝态氮时根系和旗叶NR活性较高,在单施铵态氮和酰胺态氮时籽粒NR活性下较高。专用小麦叶片GS活性及GS同工酶对3种不同形态氮素反应不同。首次发现小麦拔节后,叶片中GS呈现三条同工酶酶带,即GS1、GSx、GS2,新发现的GSx电泳条带位于已报道的GS1和GS2之间。其中,GS2活性最大,GSx最小,GS1活性居中。且GS1活性在拔节期以后表现较为稳定,而GSx和GS2活性受氮素形态影响较大。豫麦34在花后14d前,GS活性以铵态氮处理最高,花后21d后铵态氮处理最低。其中,GS1活性总体表现为花后7、14和21d,酰胺态氮处理较大,GS2和GSx活性以铵态氮处理最高。豫麦49 GS活性在拔节和开花期以酰胺态氮处理最高,开花7d后均以铵态氮处理下最高。其中,GS1活性以硝态氮处理最高。GS2和GSx活性在拔节和开花期表现为酰胺态氮处理最高。豫麦50 GS活性总体表现为拔节期、开花期和花后21、28d以铵态氮处理最高。其中,GS1活性总体以硝态氮处理最高。GSx、GS2活性表现为铵态氮和酰胺态氮处理较高。不同形态氮素配施下,专用小麦旗叶、籽粒和根系的游离氨基酸含量均表现在单施铵态氮和酰胺态氮时较高。小麦单施铵态氮和酰胺态氮时总体表现为NR、GS及GS2同工酶活性较高,器官中游离氨基酸供应充足,有利于蛋白质合成和积累。 4、采用盆栽试验和大田种植相结合,研究了不同形态氮素配施对专用小麦光合特性及可溶性糖含量的影响。结果表明,专用小麦的LAI、叶片SPAD值,Pn,Gs,和蒸腾速率总体表现为铵、硝态氮素配施和单施硝态氮处理较高,叶片Ci则表现出相反的趋势。豫麦34旗叶可溶性糖含量表现为单施硝态氮和铵、硝态氮素配比25∶75最高,籽粒可溶性糖含量表现为铵、硝态氮素配比50∶50和单施酰胺态氮较高。豫麦49旗叶可溶性糖含表现为铵、硝态氮素配比75∶25和50∶50最高,籽粒可溶性糖含量表现为单施酰胺态氮最高。豫麦50旗叶和籽粒可溶性糖分别以铵、硝态氮素配比50∶50和单施铵态氮的最高。铵、硝态氮配施或单施硝态氮的小麦LAI、叶片SPAD值、叶片Pn和气体交换参数Gs,E以及叶片和籽粒中的可溶性糖含量较高,表现出“源”足,为其高产打下了基础。 5、在盆栽和大田条件下,研究了不同形态氮素配施对专用小麦产量和蛋白质及其组分的影响。结果表明,豫麦34在铵、硝态氮比例为25∶75时籽粒产量最高,比单施铵态氮分别增产13.84%(盆栽)和11.04%(大田)。但在单施铵态氮和酰胺态氮时籽粒蛋白质含量较高,单施酰胺态氮比单施硝态氮籽粒蛋白质含量分别增加14.12%(盆栽)和11.17%(大田)。豫麦49在铵、硝态氮比例为75∶25和50∶50时籽粒产量最高,在盆栽条件下,施用铵、硝态氮素比例为75∶25和50∶50比单施硝态氮分别增产19.71%和9.60%。在大田条件下,增产幅度分别为5.30%和7.93%。籽粒蛋白质含量以单施铵态氮和酰胺态氮时较高,但不同形态氮素配施处理的籽粒蛋白质含量均符合中筋麦的标准。豫麦50以铵、硝态氮素配比为50∶50时籽粒产量最高,比单独施用酰胺态氮分别增产19.75%(盆栽)和6.11%(大田)。籽粒蛋白质含量在铵、硝态氮素配比50∶50时较低。综合考查盆栽和大田条件下小麦的产量和品质表现,首次提出了专用品种豫麦34应选用酰胺态氮肥,以确保籽粒的品质达到强筋麦的要求;豫麦49施用铵、硝态氮素比例为75∶25或50∶50的氮肥,可兼顾高产和优质;豫麦50产量与蛋白质含量间的协调性较好,施用铵、硝态氮素配比为50∶50的氮肥为宜。


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