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《中国农业科学院》 2012年
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小麦产量及品质形成的环境效应与养分高效利用研究

常旭虹  
【摘要】:本试验分为两组: 第一组为:耕作方式与施氮量对冬小麦产量品质及氮肥高效利用研究。于2008~2010年在位于我国北方农牧交错区的内蒙古喀喇沁旗进行。主要比较了保护性耕作方式与常规翻耕对小麦产量和籽粒蛋白质含量的影响,研究了“小麦—土壤”系统对氮素的回收利用情况。以期为保护性耕作在该地区的推广提供相应的施肥参考及相应技术。 第二组为:生态环境与栽培措施对冬小麦产量、品质以及其养分利用的研究。试验于2009~2011年在北部冬麦区和黄淮冬麦区北片的3个试验点(北京、河北省任丘市、河北省赵县)进行同方案同步氮肥运筹试验,以氮肥施用量、追肥时期和氮肥底追比例为调控因素,研究生态环境与氮肥运筹对不同冬小麦产量品质及对小麦吸收微量元素的调控补偿效应。供试材料为济麦20、皖麦38、京冬8号和中麦8号。 试验主要结果如下: 1、保护性耕作方式有利于促进小麦对氮素的吸收,提高籽粒产量和蛋白质含量,改善小麦加工品质。对施氮量的研究表明,当施氮量由每公顷120公斤增加到360公斤时,小麦对氮素的吸收利用由36.5%降低为26.1%,氮素损失率增加约5个百分点,相应的氮素损失量则从60公斤增加到约200公斤,对环境的污染明显增加。经过两季小麦种植后,小麦—土壤系统回收的总氮素比例约为44%~50%,其中土壤残留的氮素约为13%~18%。总体趋势为施氮量越高,小麦利用率越低,损失量相对越大。 2、生态环境对小麦籽粒产量、品质及微量元素含量均有显著影响,不同试点产量差距可以达到2000公斤/公顷,蛋白质含量相差1.5个百分点。籽粒中Fe、Mn、Cu、Zn四种微量元素含量极差分别为4.04mg/kg、4.20mg/kg、0.78mg/kg和6.55mg/kg。研究表明,在土壤微量元素含量充足的条件下,小麦籽粒中微量元素含量变化规律与试验点土壤元素含量的变化规律不完全相同。不同类型品种间产量、品质以及对微量元素的吸收累积能力也存在显著差异。小麦产量、品质及微量元素含量年度间也存在较大差异。表明小麦产量和品质受到种植区域、生产年份气象条件及其交互作用的影响较大。 3、氮肥施用量对小麦产量和籽粒主要性状均有显著影响。随着施氮量的增加产量呈现先增加后降低的趋势,形成时间、稳定时间则显著提高,沉降值、干湿面筋含量及面包烘焙品质均显著改善。氮肥有利于促进小麦对土壤中铁、铜和锌元素的吸收,但不利于锰元素的吸收积累。兼顾产量与品质,则以每公顷施用180公斤~270公斤纯氮为宜。追氮时期的变化对小麦产量、蛋白质含量及加工品质没有显著影响。随着追氮时期后延,籽粒中锰、铜、锌元素含量显著提高,但对铁元素的累积不利。随着氮肥底追比例的提高,小麦产量和沉降值呈先增后降的变化趋势,籽粒蛋白质含量、铜含量、形成时间、稳定时间、硬度、吸水率及面筋指数则显著提高,且利于改善面包烘焙品质。 4、通过对品种稳定性及氮肥调控效应分析表明,受生态环境影响变异较大的性状有产量、籽粒含锌量、形成时间、稳定时间,变异系数均大于10%,表明其稳定性较差。年度间变异较大的性状主要有产量、硬度、形成时间、稳定时间和沉降值,但不同品种间存在一定差异。 5、施用氮肥对不同品种小麦产量和品质差异有不同程度的调节效应。适当施用氮肥有利于缩小不同品种间的产量、铁、锰、锌含量的差异,但铜元素差异却逐渐加大;适量施氮有利于减小品种间蛋白质含量的差异,但过量施氮则可能加大其差异。氮肥在不同程度上可补偿生态环境对小麦产量和品质的影响。施用氮肥可以补偿产量、蛋白质含量在生态环境间的变异,提高其稳定性;适量施用氮肥可以补偿籽粒中铁和铜元素在试点间的差异,但过多施氮或施氮太少均不利于锰和锌元素含量的稳定。 综合而言,受施氮量影响较大的性状为产量、稳定时间、形成时间和沉降值,表明这些性状对氮肥反应敏感,具有较高的栽培可塑性。氮肥有利于弥补由于生态环境或品种差异而引起的小麦产量和品质的不稳定性,调节品种差异并补偿生态环境对小麦造成的不利影响。结果表明,以每公顷施氮180kg~270kg为最适范围。 6、追氮时期后延,有利于缩小品种间产量和主要加工品质的差异,对调节小麦品种间的差异有一定的改善作用。而早期追施氮肥更有利于缩小试点间产量和主要加工品质的差异,补偿环境对小麦生产造成的不利影响,促进小麦在不同试点间稳定性。 7、提高追氮比例有利于调节品种间产量、形成时间、稳定时间、沉降值、干面筋含量和铜元素差异;烘焙指标受其影响较小;底追比例为5:5时,品种间面筋指数差异最小。提高追氮比例有利于补偿环境变化对小麦产量、籽粒蛋白质含量、铁元素、吸水率、形成时间、湿面筋、面包体积和面包评分的影响,提高其生态稳产性;不利于试点间铜元素、稳定时间、沉降值、干面筋和面筋指数的稳定。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S512.1

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