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冬小麦产量和品质对花前夜间增温及不同施氮量的响应特征

陆伟婷  
【摘要】:气候变暖和氮沉降已经成为全球气候变化的主要特征。增温主要发生在冬、春季,且夜间增温幅度比白天大,氮素是小麦生长发育所必需的大量营养元素,氮素和温度共同影响了冬小麦的生育进程和产量的形成。探明花前夜间增温及不同施氮量对冬小麦产量和品质的影响对指导气候变暖下冬小麦优质高产栽培具有一定理论和现实意义。本研究以扬麦13为材料,设置花前夜间开放式增温(增温,NT;不增温,CK)和不同施氮量(N150、N225和N375分别为施纯氮量150、225和375 kg ha-1)双因素田间试验,研究冬小麦产量和品质对夜间增温与不同施氮量的响应特征及其生理生态机制。主要结论如下:1)花前夜间增温改变了麦田小气候环境。增温提高了冠层、冠层中部、土壤表层及土壤5cm下的平均温度,分别增加了 1.1℃、0.7℃、1.9℃和1.1℃,冠层、冠层中部、地表和地下5 cm的≥0 ℃积温,两年平均较对照分别增加了 57.6 ℃、38.3 ℃、66.8 ℃和37.2 ℃。地下10 cm 土壤含水量比对照处理下降了 4.7%。2)花前夜间增温和施氮显著影响了冬小麦生育期、形态指标与产量形成因子。增温使冬小麦的始穗期提前,但延长了灌浆期,增温下冬小麦总生育期缩短;冬小麦生育进程受增温和不同施氮量的共同影响,其中温度为主要影响因子。增温提高了冬小麦最高茎蘖数、有效分蘖数、株高、旗叶叶面积、绿叶面积以及叶面积指数等形态指标,增温条件下随施氮量的增加各指标呈上升趋势,其中施氮量为主要影响因子。夜间增温显著提高了冬小麦有效穗数和每穗粒数,从而提高了实际产量,其中温度为主要影响因子。增温条件下冬小麦地上部分生物量和收获指数显著增加,且施氮量在375 kg ha-1时收获指数最高,产量达最大,表明,增温条件下施用高氮有利于提高冬小麦的收获指数与产量。花前夜间增温及不同施氮量的交互作用影响了冬小麦对氮素的吸收利用,增温条件下,施氮量在375 kgha-1时冬小麦氮素利用率最高。3)花前夜间增温和施氮改变了冬小麦的光合生理过程。花前夜间增温增加了冬小麦的SPAD值和净光合速率,SPAD值与净光合速率在施氮量375 kg ha-1时达最大值。增温下冬小麦旗叶中叶绿素含量增加,促进了植株的光合作用,有利于光合产物的合成和积累。增温提高了花前干物质转运量、花后干物质积累量以及花前干物质贡献率;夜间增温条件下,随着施氮量的增加,花前物质转运量和花后物质积累量呈上升趋势,花前物质转运贡献率和花后物质积累贡献率变化不显著,其中,温度为主要影响因子。4)花前夜间增温和施氮影响了冬小麦的籽粒品质及其形成关键酶活性。花前夜间增温提高了冬小麦籽粒总蛋白质及其各组分的含量。夜间增温条件下,施氮量为375 kg ha-1时冬小麦籽粒总蛋白质含量最高。夜间增温对冬小麦籽粒中淀粉含量及其组分影响不显著;但是,在夜间增温条件下,随氮肥用量增加,冬小麦籽粒总淀粉和支链淀粉含量呈显著下降趋势。增温与氮肥的互作是影响冬小麦籽粒淀粉含量的主要因子。花前夜间增温处理显著提高了冬小麦旗叶和籽粒的碳氮代谢关键酶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性。夜间增温下,随着施氮量的增加冬小麦旗叶和籽粒的碳氮代谢关键酶NR、GS、SS和SPS的活性呈增加趋势,其中,施氮量是影响酶活性的主要影响因子。这说明,夜间增温下控制氮肥施用量可调节冬小麦植株的碳氮代谢,且增温下施用高氮有利于促进冬小麦植株的碳氮代谢,最终提高了冬小麦的籽粒产量以及籽粒蛋白质、淀粉的积累。


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