中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (13): 2539-2548.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.004
收稿日期:
2023-12-14
接受日期:
2024-03-29
出版日期:
2024-07-09
发布日期:
2024-07-09
通信作者:
联系方式:
张振,E-mail:zhangzhenxiaomai@163.com。
基金资助:
ZHANG Zhen(), SHI Yu(
), YU ZhenWen, ZHANG YongLi
Received:
2023-12-14
Accepted:
2024-03-29
Published:
2024-07-09
Online:
2024-07-09
摘要:
【目的】 提高开花后营养器官氮素转运量和开花后氮素积累量,改善籽粒氮素积累特性,有利于提高小麦氮素积累量和产量。为明确不同产量水平麦田植株氮素利用效率差异形成的生理机制,缩小产量差和提高氮素利用率,实现小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】 于2020—2022年连续两年在山东省小孟镇史王村进行大田试验,以烟农1212为种植材料,选择常年冬小麦产量水平在10 500 kg·hm-2(S)、9 000 kg·hm-2(H)和7 500 kg·hm-2(M)左右的3个产量水平麦田,比较分析不同产量水平麦田植株氮素积累与转运、籽粒氮素积累特征和籽粒产量的差异。【结果】 相较于H和M麦田,S麦田显著提高了单位面积穗数和千粒重,籽粒产量比H、M麦田分别高19.64%—27.91%、51.68%—80.87%,从而获得了最高的氮素吸收效率、氮肥偏生产力和氮素收获指数;S麦田开花期营养器官氮素积累量较H、M麦田分别提高14.22—42.11、53.74—103.16 kg·hm-2,成熟期营养器官氮素积累量表现为S、H>M;与H和M麦田相比,S麦田显著提高了开花前营养器官氮素的转运量和开花后氮素积累量,提高了开花后营养器官氮素积累量对籽粒的贡献率,从而获得最高的成熟期籽粒氮素积累量;S麦田显著提高了开花后旗叶游离氨基酸和可溶性蛋白含量,促进了氮素的源库间转运;Logistic方程拟合可知,S麦田显著提高了籽粒氮素最大积累速率和平均积累速率,延长籽粒氮素积累持续时间,是其获得最高籽粒氮素积累量的主要原因。【结论】 S麦田适宜的土壤环境显著提高了单位面积穗数和千粒重,有利于促进营养器官贮存氮素向籽粒的转运量,提高籽粒氮素积累速率,延长籽粒氮素积累持续期,是其获得最高籽粒产量和氮肥利用效率的主要原因。
张振, 石玉, 于振文, 张永丽. 不同产量水平麦田植株氮素转运和籽粒氮素积累的差异[J]. 中国农业科学, 2024, 57(13): 2539-2548.
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表1
小麦播前土壤养分含量"
年份 Year | 麦田 Wheat field | 全氮 Total nitrogen (g·kg-1) | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 速效钾 Available potassium (mg·kg-1) | 速效磷 Available phosphorous (mg·kg-1) | 碱解氮 Alkaline nitrogen (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
2020—2021 | S | 1.20 | 19.21 | 204.77 | 56.11 | 161.32 |
H | 1.08 | 14.80 | 117.73 | 34.49 | 115.84 | |
M | 0.82 | 10.30 | 91.66 | 21.90 | 90.82 | |
2021—2022 | S | 1.27 | 19.28 | 204.81 | 57.52 | 168.21 |
H | 1.02 | 14.22 | 116.97 | 32.25 | 121.79 | |
M | 0.86 | 11.69 | 97.92 | 25.25 | 100.31 |
表2
小麦产量和产量构成因素"
年份 Year | 麦田 Wheat field | 单位面积穗数 Spike number (×104 spike·hm-2) | 穗粒数 Kernel number (kernel/spike) | 千粒重 1000-grain weight (g) | 籽粒产量 Grain yield (kg·hm-2) | 氮素吸收效率 NUpE (%) | 氮肥偏生产力 NPFP (kg·kg-1) | 氮素收获指数 NHI |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2020—2021 | S | 713.96a | 40.89a | 49.32a | 11494.10a | 71.86a | 42.57a | 0.76a |
H | 628.46b | 41.55a | 44.33b | 8985.81b | 68.11b | 37.44b | 0.72b | |
M | 470.99c | 38.08b | 44.50b | 6354.80c | 62.89c | 30.26c | 0.69b | |
2021—2022 | S | 689.95a | 39.79a | 48.83a | 11280.54a | 71.12a | 41.78a | 0.76a |
H | 612.36b | 39.62a | 45.75b | 9428.37b | 69.19b | 39.28b | 0.73b | |
M | 542.68c | 36.97b | 44.12b | 7436.93c | 64.60c | 30.99c | 0.69b |
表3
小麦开花后营养器官氮素向籽粒中的转运"
年份 Year | 麦田 Wheat field | 开花期营养器官氮素积累量 NAA (kg·hm-2) | 成熟期营养器官氮素积累量 NAM (kg·hm-2) | 成熟期籽粒 氮素积累量 GNAm (kg·hm-2) | 营养器官 氮素转运量 NRA (kg·hm-2) | 营养器官氮素 转运量对籽粒 贡献率 NRR (%) | 开花后氮素 积累量 ANAaf (kg·hm-2) | 开花后氮素 积累量对籽粒的 贡献率 NCP (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2020—2021 | S | 270.17a | 78.14a | 253.00a | 161.03a | 64.15c | 89.21a | 37.10a |
H | 228.06b | 79.50a | 206.65b | 140.56b | 66.28b | 66.35b | 32.08b | |
M | 167.01c | 67.62b | 147.31c | 105.39c | 71.37a | 42.91c | 27.42c | |
2021—2022 | S | 225.29a | 69.07a | 245.07a | 156.22a | 63.75c | 88.85a | 36.25a |
H | 211.07b | 68.83a | 210.52b | 142.24b | 67.57b | 68.28b | 32.43b | |
M | 171.55c | 57.81b | 158.12c | 113.74c | 71.93a | 44.38c | 28.07c |
表4
不同处理籽粒氮素积累特征"
年份 Year | 麦田 Wheat field | 增长曲线方程 Growth curve equation | R2 | Vmax (mg/grain) | Vmean (mg/grain·d-1) | D (d) |
---|---|---|---|---|---|---|
2020—2021 | S | y=242.72/(1+13.77e-0.24x) | 0.98 | 13.62a | 7.51a | 26.37a |
H | y=194.58/(1+11.61e-0.22x) | 0.99 | 11.59b | 6.61b | 25.31b | |
M | y=140.51/(1+12.17e-0.33x) | 0.98 | 11.07b | 6.45b | 19.67c | |
2021—2022 | S | y=234.34/(1+13.95e-0.23x) | 0.98 | 13.48a | 7.42a | 26.09a |
H | y=198.82/(1+11.74e-0.24x) | 0.99 | 11.73b | 6.63b | 25.42b | |
M | y=150.71/(1+12.57e-0.31x) | 0.98 | 11.49b | 6.17b | 18.92c |
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