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氮肥运筹对稻茬小麦氮素转运、干物质积累、产量及品质的影响

花匠小妙招
2025-01-03 06:38

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麦类作物学报2022,42(8):1001-1011
,1009-&10
网络出版时间:2022-07-21
网络出版地址:.
氮肥运筹对稻茬小麦氮素转运、干物质积累、产量及品质的影响
赵艳,罗铮,杨丽,王贝贝,李凌雨,王無,马尚宇,
樊永惠,黄正来,张文静
(农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室/安徽农业大学农学院,安徽合肥230036)
摘要:为明确氮肥运筹对江淮地区稻茬小麦氮素转运、干物质积累、产量及晶质的影响,选用当地主栽
小麦品种扬麦20,在3种施氮量(180,225,270kgNhm-2)和3个氮素基追比例(6:4、5:5、4:6)组合的氮
肥运筹模式下,分析了施氮量和基追比例对氮素转运、干物质积累及其贡献率、产量和品质的影响。结果表
明,施氮量和基追比例显著影响了小麦氮素在不同器官的分配比率、氮素利用率、氮收获指数、氮素转运效率、
转运氮素对籽粒氮素的贡献率、干物质分配量和产量。在相同基追比例下,在施氮量180-270kg-hm-2范
围内增施氮肥,成熟期籽粒干物质分配量、花后干物质积累量及其对籽粒产量的贡献率、产量呈现先升高后下
降趋势,以施氮量225kgNhm-2处理最高,270kgNhm-2处理次之,180kgNhm-2处理最低;小麦蛋白质和
湿面筋含量呈上升趋势。在相同施氮量下,小麦氮素利用率、成熟期籽粒干物质分配量、花后干物质积累量及
产量以基追比例6:4处理最高。在施氮量225kgNhm-'、基追比例6:4时,氮素在成熟期籽粒中的分配比
率、氮素利用率和氮收获指数高于其他组合,氮素转运效率、籽粒干物质分配量、花后干物质积累及其对籽粒
产量贡献率和产量显著高于其他组合,且籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值符合弱筋小麦标准。从提高
产量和氮素利用效率两方面综合考虑,施氮量225kgNhma{基追比例6:4可作为江淮稻麦轮作区域实现
小麦高产优质的最佳氮肥运筹模式。
关键词:氮肥利用率;干物质分配与转运;产量;籽粒蛋白质含量
;S311文献标识码:A文章编号:1009-1041(2022)08-1001-11
EffectofNitrogenFertilizerApplicationonNitrogenTranslocation,
DryMatterAccumulation,YieldandQualityofWheatafterRice
ZHAOYan,LUOZheng,YANGLi,WANGBeibei,LILingyu,WANGBen,
MAShangyu,FANYonghui,HUANGZhenglai9ZHANGWenjing
(KeylaboratoryofWheatBiologyandGeneticImprovementonSouthYellow/HuaiRiverValley
CollegeofAgronomy,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei,Anhui230036,China)
AbstractInordertoclarifytheeffectofnitrogenfertilizerapplicationonnitrogentranslocation,dry
matteraccumulation,yieldandqualityofwheatinricestubble,thisstudywasconductedtoanalyzethe
changesofnitrogenanddrymatterallocation?nitrogentranslocation,post-floweringdrymatteraccuC
mulationanditscontributiontograinyieldandqualityunderthenitrogenfertilizermanagementmodel
with3nitrogenratesand3base/
plicationandbase/topdressingapplicationratiosignificantlyaffectedthedistributionratioofnitrogen
indifferentorgans,nitrogenutilization,nitrogenharvestindex,nitrogentranslocationefficiency,con-
收稿日期=2021-11-13修回日期:2021-12-03
基金项目:国家自然科学基金项目(31801285)1安徽省科技重大专项(202003306020014)1安徽农业大学农业技术推广“揭榜挂帅”
项目(2O21kjtgOO3)
第一作者E-******@
通讯作者:黄正来(E-mail:******@);张文静(E-mail:******@):.
・1002・麦类作物学报第42卷

ingapplicationratio,increasingnitrogenfertilizerintherangeof180—270kgNhm-29atrendofinC
creasingandthendecreasingwasshownfordrymatterallocationofgrain,post-floweringdrymatter
accumulationanditscontributiontograin,andwheatyield,withthehighestat225kgNhm-2,folC
lowedbythatat270kgNhm_2and180kgNhm-2grainproteincontentandwetglutencontent
showedanincreasingtrendUnderthesamenitrogenapplicationlevel,nitrogenutilization,graindry
matterdistributionatmaturity,post-floweringdrymatteraccumulationandtheoreticalyieldwere
highestunderthebase/topdressingapplicationratioof6:
grain,nitrogenutilizationandnitrogenharvestindexwerehigherthanothercombinations,andnitroC
gentranslocationefficiency,drymatterdistributionofgrain,post-floweringdrymatteraccumulation
anditscontributiontograinandyieldweresignificantlyhigherthanothercombinationsat225
kgNhm-2ofNapplicationandbase/topdressingapplicationratioof6:4,andmeanwhilegrainproC
teincontent9wetglutencontentandsedimentationvalueconformedtothestandardofweakgluten
,thenitrogenappliC
cationrateof225kgNhm_2andthebase/topdressingapplicationratioof6:4canbeusedasthebest
combinationofnitrogenfertilizerapplicationtoachievehighyieldandqualityintheJianghuairiceC
wheatrotationarea
KeywordsNitrogenuseefficiencyDrymatterdistributionandtranslocationYieldGrainprotein
content
江淮地区是我国稻茬小麦(TV忍皿加aesti-粒蛋白质含量「如。本题组前期研究表明,施氮量
vumL.)的主产区,提高江淮地区小麦产量对保180〜270kgNhm-2为提高江淮地区稻茬小麦产
障我国粮食安全具有重要意义实际生产中,量和品质的适宜施氮范围口"。为了筛选出适合
为求高产使得氮肥施用量过高,导致小麦产量及江淮稻麦轮作区域小麦种植的最优氮肥运筹模
品质与施氮量未能保持同步增加「塚。1999-式,本试验在课题组前期研究基础上,选用江淮区
%,而化肥域种植面积比较大的小麦品种扬麦20,在施氮量
%(https://data,stats,〜270kgNhm-2范围内设置不同基追比例,
cn)o氮素是作物生产的主要驱动力和限制因研究施氮量和基追比例对稻茬小麦氮素转运、干
素&门,合理施用氮肥可以显著提高小麦籽粒产量物质分配以及产量和籽粒蛋白质含量的影响,以
和干物质量⑴,优化施氮量和基追比例对小麦氮期为江淮地区稻茬小麦高产栽培中氮肥的合理运
素与干物质积累、转运及产量和品质有显著调节筹提供理论依据。
效应囚,因此探究适合江淮地区稻茬小麦生长发
育的施氮量和基追比例,对提高氮素利用效率以1材料与方法
及促进小麦高产优质具有重要意义。
研究表明,优化氮肥运筹显著提高了小麦花试验于2017年11月一2019年6月在安徽
后营养器官氮素转运量和花后干物质积累量冏;农业大学皖中试验站(安徽省合肥市庐江县,117°
同一施氮量下,适当增加基追比例有利于促进花01zE,30°57'N)进行,土壤为砂黄土,土地平整且
后营养器官中氮素向籽粒转运[如,提高氮素利用土层深厚,地力中等偏上。前茬作物为水稻,播种
效率口口。另有研究认为,减少氮肥施用次数,增前试验田土壤养分含量如表1所示。
大基施氮肥量可以提高氮肥利用效率口刃;
施氮量及其运筹方式能保证小麦获得高产、稳产,选择当地种植面积较大的小麦品种扬麦20
同时提高氮肥利用率匚⑶;提高稻茬麦区弱筋小麦(由江苏省里下河地区农业科学院选育)作为供试
产量,改善籽粒品质「⑷;适当增加施氮量及追肥品种,采用二因素裂区设计,以施氮量为主区,设
比例可有效增加干物质量,提高小麦产量和籽180kgNhm-2(Nl)225kgNhm-2(N2)和270:.
第8期赵艳等:氮肥运筹对稻茬小麦氮素转运、干物质积累、产量及品质的影响N1003N
kgNhm-2(N3)三个水平;基追比例为副区,设氮kg-hm-2,其他田间管理措施同当地高产大田。
肥基肥:拔节肥6:4(R1)、5:5(R2)和4:6小区四周插入高度为40cm的隔离板,使其深入
(R3)三个处理,氮肥为含氮46%尿素,不施氮肥土壤下20cm。两年播种时间分别为2017年11
处理(N0)为对照,用于计算氮肥利用效率。播前月5日和2018年11月6日。每小区面积为
基施磷肥(P2O5)90kgNhm-2,钾肥(K2O)15020n?,基本苗375X104株•hmi,重复3次。
表1播前试验田土壤养分含量
Table1Soilnutrientcontentofthetestfieldbeforesowing
年度有机质全氮碱解氮速效磷速效钾土壤pH
YearOrganicmatter/TotalN/AvailableN/AvailableP/AvailableK/SoilpH
(gNkg-1)(gNkg-1)(mgNkg-1)(mgkg-1)(mgkg-1)

,随
于小麦开花期和成熟期,每小区取生长发育机取40个单茎脱粒后计算穗粒数;收取2m2麦
一致的单茎30个,开花期按照茎鞘、叶片、穗3个穗,脱粒、风干后称重,计算产量;用数粒板随机数
器官进行分样,成熟期按照茎鞘、叶片、穗轴+颖1000粒测千粒重,重复3次。
壳、籽粒4个器官进行分样,105°C杀青30min,
75°C烘干至恒重,计算干物质积累量。用分析型小麦蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间、形
研磨仪(IKAAllbasic)和电动粉碎机(FSD-成时间和沉降值用近红外谷物分析仪(PertenInC
100A)粉碎,,用浓H2SO4和strumentsDA7200)测定。
H2O2消煮后使用全自动凯氏定氮仪(
UDK169)测定N含量。重复3次。相关指标计采用Excel2003进行数据整理及图表绘制,
算公式如下:用LSD法进行差异显著性检验。
营养器官干物质转运量=开花期营养器官干
2结果与分析
物质积累量一成熟期营养器官干物质积累量
花后干物质积累量=
量一营养器官干物质转运量施氮量和基追比例及其交互作用显著影响了
花后干物质积累量对籽粒产量贡献率=花后干氮素在小麦开花期和成熟期不同器官中的分配比
物质积累量一成熟期籽粒干物质积累量X100%率(表2)。在基追比例6:4下,施氮量为225
氮素积累量=氮素含量X干物质积累量kgNhm"时,氮素在成熟期籽粒中分配比率最
氮素分配比率=不同器官氮素积累量十整株高,在茎鞘中分配比率较低;在基追比例5:5下,
氮积累量X100%施氮量为270kgNhm-2时,氮素在开花期叶片
氮素利用率=[(施肥小区地上部植株氮积累和成熟期穗轴+颖壳中分配比率较高,在籽粒中
量一不施肥小区地上部植株氮积累量)/总施氮分配比率最低;在基追比例4:6下,以施氮量为
量]X100%180kgNhm-2时氮素在开花期穗部和成熟期籽
氮收获指数=籽粒氮积累量一整株氮积累量粒中分配比率较高。在施氮量225kgNhm-2和
花前营养器官氮素转运量=开花期营养器官施氮量270kgNhm-2处理中,与基追比例6:4
氮素积累量一成熟期营养器官氮素积累量相比,增加追肥比例降低了氮素在成熟期籽粒的
氮素转运效率=花前营养器官氮素转运量一分配比率,而增加了氮素在成熟期营养器官的分
开花期营养器官氮素积累量X100%配比率。本试验条件下,施氮量225kgNhm-2,
转运氮素对籽粒氮素贡献率=花前营养器官基追比例6:4是提高成熟期籽粒氮素分配比率
氮素转运量十成熟期籽粒氮素积累量X100%的最优氮肥运筹模式。:.
N1004N麦类作物学报第42卷
表2氮素在小麦不同器官的分配比率
Table2Distributionratioofnitrogenindifferentorgansofwheat%
2017-20182018-2019
开花期成熟期开花期成熟期
处理AnthesisstageMaturitystageAnthesisstageMaturitystage
Treatment
茎鞘叶穗茎鞘叶穗轴+颖壳籽粒茎鞘叶穗茎鞘叶穗轴+颖壳籽粒
StemCLeafSpikeStemCLeafSpike-stalk+GrainStemCLeafSpikeStemCLeafSpike-stalk+Grain
sheathsheathglumesheathsheathglume
&&
N1R13&&73ef
&
&

&
&

&
F值Fvalue
************9&55****************
*********1&04******************
********************3&34********
N1、N2和N3分别表示施氮量为180,225和270kg-hm~2R1、R2和R3分别表示氮素基追比例为6:4、5:5和4:6。同列数据
。*和**分别表示相关性达到显著()和极显著()水平。下同。
N1,N2andN3indicatethatthenitrogenapplicationrateis180kgNhm-2,225kgNhm-2and270kgNhm-2‘respectivelyR1,R2
andR3indicatethatthebase/topdressingapplicationratiois6:4,5:5and4:
*:PV005;**:.
:4最
施氮量和基追比例及其交互作用显著影响小高。综上所述,施氮量225kgNhm-2,基追比例
麦氮素利用率、氮收获指数、氮素转运效率和转运6:4组合处理是提高氮素利用率和氮素转运效
氮素对籽粒氮素的贡献率(2017-2018年度基追率的最佳氮肥运筹模式。

除外)(表3)。相同基追比例下增施氮肥后,氮素分配量和比例的影响
利用率呈先升后降趋势,以施氮量225kg-hm-2由表4可以看出,施氮量和基追比例及二者
处理最高,180kgNhm-2次之,270kgNhm-2最交互作用均显著影响了成熟期小麦干物质在不同
低;在基追比例6:4下,随着施氮量的增加,氮收器官的分配量及分配比例。同一基追比例下增施
获指数和氮素转运效率呈先升高后下降趋势,施氮肥,小麦干物质在茎鞘+叶片、穗轴+颖壳中的
氮量225kgNhm-2处理最高,两年平均二者均分配量持续升高,表现为施氮量270kgNhm-2
显著高于其他处理;在基追比例5:5下,氮收获处理最高,施氮量225kgNhm-2处理次之,施氮
指数以施氮量270kgNhm-2处理最低;在基追量180kg-hm-2处理最低;而干物质在籽粒中
比例4:6下,氮收获指数和氮素转运效率以180的分配量表现为施氮量225kgNhm-2处理最
kgNhm-2处理最高。在施氮量180kgNhm-2高,施氮量270kgNhm-2处理次之,施氮量180
时,氮素利用率以基追比例6:4处理最高,氮素kgNhm-2处理最低。相同施氮量下,茎鞘+叶
转运效率和转运氮素对籽粒的贡献率随着追肥比片、穗轴+颖壳等营养器官中成熟期干物质分配
例的增加呈上升趋势,以基追比例4:6最高,量随着追肥比例的增加呈上升趋势,表现为基追
5:5处理次之,6:4处理最低;在施氮量225比例4:6处理最高,5:5处理次之,6:4处理最
kgNhm-2和270kgNhm-2时,氮素利用率、氮低,而籽粒中干物质分配量随着追肥比例的增加:.
第8期赵艳等:氮肥运筹对稻茬小麦氮素转运、干物质积累、产量及品质的影响N1005N
呈下降趋势,表现为基追比例6:4处理最高,物质分配量显著高于其他处理,且所占比例较高,
5:5处理次之,4:6处理最低。其中施氮量225而营养器官中干物质分配量及所占比例较低,是促
kgNhm"、基追比例6:4处理的小麦籽粒中干进营养器官中干物质转运的最佳氮肥运筹模式。
表3不同氮肥运筹下I、麦的氮素转运特征
Table3Characteristicsofnitrogentransportinwheatunderdifferentnitrogenfertilizermanagement
2017a20182018-2019
处理氮素转运效率转运氮素氮素转运效率转运氮素
Treatment録素利用率氮收获指数Nitrogen的贡献率氮素利用率氮收获指数Nitrogen的贡軌率
NitrogenuseNharvesttranslocationContributionrateNitrogenuseNharvesttranslocationContributionrate
efficiency/%indexrate/%oftransportedefficiency/%indexrate/%oftransported
nitrogen/%nitrogen/%
NO/.

&
&

N3R22&&

F值Fvalue
N9&15…**************
************
**************
表4不同氮肥运筹下成熟期小麦不同器官单茎干物质的分配量和比例
Table4Allocationandproportionofdrymatterindifferentorgansofwheatatmaturity
underdifferentnitrogenfertilizermanagement
2017-20182018a2019
处理茎鞘+叶片穗轴+颖壳籽粒茎鞘+叶片穗轴+颖壳籽粒
Treatmer辻Stem+leafSpike-stalk+glumeGrainStem+leafSpike-stalk+glumeGrain
分配量比例分配量比例分配量比例分配量比例分配量比例分配量比例
Amount/gRate/%Amount/gRate/%Amount/gRate/%Amount/gRate/%Amount/gRate/%Amount/gRate/%

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