中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (2): 306-318.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.007
董二伟(), 王媛, 王劲松, 刘秋霞, 黄晓磊, 焦晓燕()
收稿日期:
2023-02-28
接受日期:
2023-05-06
出版日期:
2024-01-16
发布日期:
2024-01-19
通信作者:
联系方式:
董二伟,E-mail:erwei_dong@163.com。
基金资助:
DONG ErWei(), WANG Yuan, WANG JinSong, LIU QiuXia, HUANG XiaoLei, JIAO XiaoYan()
Received:
2023-02-28
Accepted:
2023-05-06
Published:
2024-01-16
Online:
2024-01-19
摘要:
【目的】 明确不同施氮量下谷子产量、干物质分配和氮素累积转运特征,分析氮用量对小米糊化特性和有益微量元素含量的影响及其与植株氮素累积的关系,探究植株氮素营养对小米品质的影响。【方法】 于2020—2021年在山西省沁县研究4个施氮水平(0、75、120和150 kg·hm-2)对春播谷子产量、氮素吸收与利用特征及小米品质的影响。【结果】 施氮提高谷子收获穗数、穗粒数和植株的干物质生产能力,增加了氮素由营养器官向籽粒的转运率,促进了干物质及氮素向籽粒的分配,从而提高产量。施氮也提高了小米中铁、锌、钙、镁和硒的含量,其中,施氮75 kg·hm-2时上述元素含量的增幅最大,氮利用率最高。与不施氮相比,施氮75 kg·hm-2时谷子收获穗数、穗粒数、产量、地上部生物量、收获指数、氮素累积总量和氮素转运率增幅最高,增幅分别可达7.5%、23.3%、31.0%、21.2%、8.6%、40.3%和9.2%,小米中铁、锌、钙、镁和硒含量的增幅分别为37.2%、43.6%、56.0%、30.5%和16.9%。过量施氮(150 kg·hm-2)不利于谷子穗粒数和收获指数的提高及氮素由营养器官向籽粒的转运,与施氮量75 kg·hm-2比较,两年氮素转运率分别降低了23.1%和28.2%;氮素施用过量也降低了小米支链淀粉含量,淀粉形成受限,抑制了小米粉最终黏度、回升值和峰谷黏度,影响糊化品质,同时氮肥利用率低至25%左右。谷子地上部氮吸收量与小米中铁、锌、钙、镁和硒含量呈极显著的正相关,但与小米中支链淀粉含量、小米粉的最终黏度和峰谷黏度呈显著的负相关。【结论】 施氮量在75—120 kg·hm-2,能促进谷子干物质及氮素向籽粒的分配,实现籽粒产量、小米糊化品质和有益微量元素含量的同步提升。
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表1
2020和2021年耕层(0—20 cm)土壤养分含量"
年份 Year | pH | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 全氮 Total nitrogen (g·kg-1) | 速效磷 Olsen phosphorus (mg·kg-1) | 速效钾 Available potassium (mg·kg-1) | 有效铁 Available Fe (mg·kg-1) | 有效锌 Available Zn (mg·kg-1) | 交换钙 Available Ca (g·kg-1) | 交换镁 Available Mg (g·kg-1) | 有效硒 Available Se (μg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2020 | 8.26 | 17.18 | 0.98 | 10.47 | 164.01 | 6.42 | 1.25 | 1.31 | 0.26 | 19.5 |
2021 | 8.33 | 11.28 | 0.99 | 11.83 | 184.47 | 6.28 | 1.18 | 1.29 | 0.28 | 19.8 |
表2
施氮量对谷子产量及其构成的影响"
年份 Year | 处理 Treatment | 产量 Grain yield (kg·hm-2) | 收获穗数 Spike number at harvest (×104·hm-2) | 穗粒数 Grain number per panicle | 千粒重 1000-grain weight (g) | 地上部生物量 Biomass (kg·hm-2) | 收获指数 HI (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2020 | N0 | 5403.3±81.0a | 43.0±0.2a | 4660.5±42.9a | 2.63±0.05a | 9883.5±84.3a | 53.3±0.1b |
N75 | 6462.0±166.7b | 44.7±0.3b | 5583.4±135.1c | 2.75±0.01b | 11823.1±222.7b | 57.9±0.4c | |
N120 | 6184.8±180.0b | 44.3±0.1b | 5257.3±159.9c | 2.71±0.03ab | 12169.5±190.7b | 52.0±0.9ab | |
N150 | 6166.7±264.2b | 44.7±0.1b | 5046.6±105.5b | 2.76±0.02b | 12709.6±246.3c | 49.7±1.7a | |
2021 | N0 | 4660.0±13.3a | 41.7±0.3a | 4304.4±42.9a | 2.60±0.02a | 11497.9±51.7a | 40.5±0.2a |
N75 | 6104.1±18.6c | 44.8±0.1b | 5309.0±54.0c | 2.57±0.02a | 13937.6±64.1c | 43.8±0.2b | |
N120 | 6005.9±16.9c | 44.4±0.1b | 5251.0±48.2c | 2.60±0.03a | 13885.0±108.5c | 43.6±0.3b | |
N150 | 5239.7±108.7b | 44.6±0.2b | 4488.8±24.0b | 2.63±0.03a | 12902.4±118.6b | 41.2±0.6a |
表3
施氮量对谷子氮吸收及利用的影响"
年代 Year | 处理 Treatment | 氮累积量 N accumulation (kg·hm-2) | 氮转运量 NT (kg·hm-2) | 氮转运率 NTE (%) | 转运氮贡献率 NCE (%) | 氮素收获指数 NHI (%) |
---|---|---|---|---|---|---|
2020 | N0 | 125.6±3.0a | 43.8±0.5a | 59.8±0.5c | 54.0±1.2b | 64.7±0.9b |
N75 | 176.2±3.0b | 65.2±1.3c | 61.9±0.4d | 60.4±1.2c | 62.3±0.5a | |
N120 | 163.1±2.0b | 47.3±0.2b | 50.5±0.2b | 46.0±0.7a | 63.1±0.5ab | |
N150 | 163.6±2.9b | 47.0±1.5ab | 47.6±1.0a | 46.0±1.4a | 62.1±0.9ab | |
2021 | N0 | 134.1±1.7a | 48.1±1.2a | 55.3±1.4b | 64.9±0.7b | 55.2±0.6b |
N75 | 173.9±2.8b | 79.8±0.6b | 60.4±0.6c | 78.6±1.1d | 58.4±0.7c | |
N120 | 186.8±1.2c | 78.0±1.0b | 50.5±0.2b | 73.2±1.2c | 57.0±0.2c | |
N150 | 172.2±4.1ab | 50.2±1.7a | 43.4±0.4a | 58.4±0.4a | 49.9±0.4a |
表4
施氮量对氮肥利用效率的影响"
年份 Year | 处理 Treatment | 氮利用率 NUE (%) | 氮农学效率 NAE (kg·kg-1) | 氮表观回收率 NARR (%) |
---|---|---|---|---|
2020 | N0 | — | — | — |
N75 | 67.4±4.6b | 19.9±1.6b | 234.9±3.9c | |
N120 | 31.3±6.4a | 8.8±0.6a | 136.0±3.6b | |
N150 | 25.8±2.8a | 7.3±1.6a | 109.1±1.9a | |
2021 | N0 | — | — | — |
N75 | 53.1±5.4b | 19.3±0.2b | 231.8±3.8c | |
N120 | 43.9±7.7a | 11.6±0.1a | 155.6±5.1b | |
N150 | 25.4±3.0a | 3.9±0.7a | 114.8±2.8a |
表5
施氮量对小米糊化特性的影响"
年份 Year | 处理 Treatment | 峰值黏度 Peak viscosity (BU) | 最终黏度 Final viscosity (BU) | 崩解值 Breakdown (BU) | 回升值 Setback (BU) | 峰谷黏度 Trough viscosity (BU) | 糊化温度 Pasting temperature (℃) | 开始糊化时间 Start pasting time (min) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2020 | N0 | 260.7±3.2ab | 498.0±6.1c | 71.3±7.4a | 349.0±8.1b | 149.0±2.0b | 78.1±0.8b | 9.8±0.2b |
N75 | 270.0±0.6b | 474.3±1.3b | 73.0±2.3a | 363.0±5.0b | 111.3±5.7a | 78.3±0.5b | 9.7±0.2ab | |
N120 | 252.3±6.8a | 450.0±4.7a | 72.0±7.6a | 325.7±4.4a | 124.3±2.9a | 77.9±0.5b | 9.6±0.2ab | |
N150 | 251.7±6.7a | 455.0±4.5a | 69.7±3.0a | 326.7±4.2a | 128.3±4.4a | 75.7±0.6a | 9.2±0.1a | |
2021 | N0 | 280.0±6.2a | 535.7±4.3c | 71.0±4.7b | 386.3±4.8b | 149.3±6.2b | 79.6±1.1a | 10.4±0.1b |
N75 | 271.3±5.3a | 507.3±2.4b | 68.7±6.8ab | 358.7±3.0a | 148.7±5.4b | 79.4±1.1a | 10.1±0.1a | |
N120 | 272.7±6.9a | 492.3±3.2a | 68.7±2.3ab | 366.0±2.1a | 126.3±3.2a | 79.5±0.5a | 9.7±0.1a | |
N150 | 263.3±3.8a | 497.7±3.2ab | 55.0±1.5a | 362.3±1.3a | 135.3±3.4ab | 79.2±0.6a | 10.1±0.1a |
表6
施氮量对小米铁、锌、钙、镁和硒含量的影响"
年份 Year | 处理 Treatment | 铁含量 Fe content (mg·kg-1) | 锌含量 Zn content (mg·kg-1) | 钙含量 Ca content (mg·kg-1) | 镁含量 Mg content (mg·kg-1) | 硒含量 Se content (μg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
2020 | N0 | 22.50±0.51a | 27.37±0.91a | 192.36±6.01a | 1156.78±19.12a | 17.71±0.50a |
N75 | 29.67±0.59b | 39.30±1.23b | 300.03±0.58b | 1490.15±33.01b | 20.71±0.68c | |
N120 | 28.79±0.87b | 37.26±0.83b | 310.60±6.11b | 1545.52±15.36b | 18.00±1.00b | |
N150 | 31.19±1.18b | 38.33±0.68b | 309.44±4.82b | 1582.47±46.78b | 18.71±0.50b | |
2021 | N0 | 25.69±0.55a | 23.59±1.18a | 182.76±5.15a | 1221.27±25.93a | 20.12±0.92a |
N75 | 35.26±0.07c | 33.11±0.44b | 283.24±3.88b | 1563.22±10.63bc | 21.29±0.78b | |
N120 | 34.31±0.86c | 33.49±0.57b | 314.29±2.75c | 1503.82±15.00b | 21.63±0.88b | |
N150 | 31.63±0.35b | 34.55±0.62b | 307.89±8.82c | 1613.42±38.69c | 20.12±0.92b |
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