不同氮源配比对小麦生长发育及籽粒产量和品质的调控研究

摘要

本文以强筋小麦豫麦34为供试品种，2005-2008年先后采用根室、根箱和大田种植方式，在等养分条件下研究不同氮源配比对小麦根系生长与消亡、根系空间分布、土壤生物活性、冠层光分布特性、叶片光合特性、氮肥利用效率以及产量和品质的影响，以期为应用不同氮源配比调控专用小麦产量和蛋白质含量与组分提供理论和实践依据。 1、采用根系分析技术，研究了小麦根系参数在0-140cm土层中的分布状况，并利用大田随机区组设计研究了等养分条件下尿素、鸡粪及其不同配施比例（75：25，50：50，25：75）对小麦根系参数空间分布特性及地上部绿叶面积的影响。结果表明，小麦的根长密度，在0-60cm土层中随着距麦行位置的外移而逐渐减小，60-140cm的土层中，随着距麦行距离的增大，根长密度先降后升，在0-50cm土层中冬小麦的根长密度均随生育时期的后移而逐渐升高，50-140cm土层中，随生育时期的推进根长密度的变化趋势因土层不同而有差异；根直径均随土层的加深而呈现出先减小后增大的趋势，整个生育时期的根直径在80-90cm土层中出现一个峰值；根系生长量和死亡量均随土层的加深而呈逐渐下降的趋势；根系周期生长量周转和死亡量周转随土层深度的加大均先升高后降低。 不同氮源配比能增大小麦不同土层中的根长密度，并以尿素和鸡粪等量配施处理最大且均显著高于其它处理；不同氮源配比有利于小麦根系直径的增粗；不同氮源等量配施处理下根系生长量与死亡量均较对照和尿素处理显著增大；不同氮源等量配施处理还显著提高周期平均根长密度、生长量和死亡量周转。 2、采用根箱方法，研究了尿素、鸡粪及其等量配施（50：50）对小麦根系生长与衰老进程及土壤硝态氮含量的影响。结果表明，施用鸡粪能显著提高小麦的根重密度和根体积密度，各处理的根重密度和根体积密度在麦行内与麦行间均表现出随土层的加深而显著降低，随生育时期的后移先增大后减小，并于开花期达最大；随施用鸡粪比例的增加，根条数先升高后降低，多以鸡粪与尿素等量配施处理为最高；根系活力在孕穗期达到最大值，并均随土层的加深而逐渐降低，处理之间相比多以鸡粪与尿素等量配施处理为最高；各土层中根系SOD活性在整个生育时期均表现为：鸡粪与尿素等量配施处理>鸡粪处理>尿素处理；根系MDA含量在整个生育时期均表现为：尿素处理>鸡粪处理>鸡粪与尿素等量配施处理。 土壤硝态氮含量在0-20cm土层中以鸡粪与尿素等量配施处理最高，鸡粪处理次之，尿素处理最小，在20-60cm土层中，鸡粪处理及配施处理在冬前均比尿素处理高，从孕穗期开始，鸡粪与尿素等量配施处理在20-60cm土层中的硝态氮含量均低于尿素处理和鸡粪处理，特别是在40-60cm的土层中均显著或极显著地低于尿素处理和鸡粪处理。 3、通过大田随机区组试验，研究了尿素、鸡粪及其不同配施比例（75：25，50：50，25：75）对麦田土壤呼吸速率及根际土壤生物活性的影响。结果表明，随鸡粪施用比例的增加，土壤呼吸速率在冬前和返青期逐渐升高，以鸡粪处理最大，拔节至成熟期土壤呼吸速率先升高后降低，并以鸡粪与尿素等量配施处理为最高，在开花至成熟期，鸡粪与尿素等量配施处理均较对照和尿素处理呈差异显著性增加；土壤含水量和土壤温度均随鸡粪施用比例的增大呈先升后降趋势，且以鸡粪与尿素等量配施处理为最高；真菌数量在冬前与返青期以鸡粪与尿素配施比例为75：25的处理最大，孕穗至成熟期均以鸡粪与尿素等量配施最高；在拔节、灌浆和成熟期，鸡粪与尿素等量配施的细菌数量均极显著地高于其它处理；放线菌数量随鸡粪施用比例的增加在冬前与返青期逐渐增大，拔节至成熟均先升后降；土壤脲酶活性在冬前至拔节期鸡粪与尿素按75：25配旌处理呈极显著增强，孕穗至成熟期均以鸡粪与尿素等量配施处理最高；转化酶活性冬前至孕穗期和灌浆期均以鸡粪与尿素配施比例为75：25的处理最高，且与其它处理间差异极显著；多酚氧化酶活性除开花期以鸡粪与尿素按75：25配施的处理最强外，其它时期均以鸡粪与尿素等量配施处理最高；土壤呼吸强度与其它土壤指标之间的相关分析结果显示，土壤呼吸速率与土壤温度的相关性最强，在各处理下均达显著或极显著正相关关系，而施肥处理下土壤呼吸速率与土壤放线菌数量之间均呈极显著正相关关系。 4、采用大田试验，研究了尿素、鸡粪及其不同配施比例（75：25，50：50，25：75）对小麦氮效率的影响。结果表明，随着鸡粪施用比例的增加，小麦植株氮及籽粒氮含量均呈先升后降的趋势，均以鸡粪与尿素按25：75配施的处理在冬前最高，其它生育时期，以鸡粪与尿素等量配施（50：50）最高；不同氮源配比能提高氮肥表观利用率和氮肥农学利用率，却不利于提高氮素生产效率：不同氮源配比能显著提高开花期植株氮积累量和成熟期秸秆氮积累量，并显著提高氮转运效率，且均以A3处理为最大。 5、为揭示不同氮源配比对豫麦34冠层光分布特征、产量和蛋白质含量的影响。本文采用大田切片法，研究了尿素、鸡粪及鸡粪和尿素配施方式下，豫麦34的冠层结构、产量构成及籽粒蛋白质含量的变化。结果表明：施用鸡粪有利于提高豫麦34旗叶的叶绿素含量（SPAD值），促进群体光合有效辐射（PAR）的提高，增大小麦群体的平均叶倾角（MLA），降低群体的冠层开度（DIFN），提高光能利用效率和小麦群体的叶面积指数（LAI），有利于经济系数和籽粒蛋白质含量的改善。 6、在大田条件下，研究了尿素、鸡粪及其不同配施比例（75：25，50：50，25：75）对小麦不同叶位叶片光合特性的影响。结果表明，施肥能显著提高小麦各生育时期单株绿叶面积、SPAD值、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值和水分利用率，降低胞间CO2的浓度，并随鸡粪施用比例的增加，除胞间CO2浓度呈先降低后升高以外，其它指标均呈先升后降的趋势，多以鸡粪与尿素等量配施处理为最高。 7、通过大田试验，研究了尿素、鸡粪及其不同施比例（75：25，50：50，25：75）对籽粒产量与品质的影响。结果表明，与不施肥处理和尿素处理分别相比，不同氮源配比能显著提高小麦的根条数、有效分蘖数、穗粒数、穗粒重、经济产量、经济系数和蛋白质含量，且经济产量、经济系数、谷/醇蛋白比及清蛋白与谷蛋白含量均以鸡粪与尿素等量配施处理（A3）为最高，多显著或极显著高于对照与尿素处理。综合考虑小麦产量、经济系数、蛋白组分等因素，各种施肥处理以鸡粪与尿素等量配施处理（A3）最佳，配施处理的小麦籽粒产量最高，蛋白组分合理，品质最好。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章 不同氮源配比对小麦根土系统调控的研究进展和微根窗技术应用综述

1.1 不同氮源配比对小麦根土系统调控的研究进展

1.1.1 不同氮源配比对土壤肥力的影响

1.1.2 不同氮源配比对土壤酶活性的影响

1.1.3 不同氮源配比对土壤微生物的影响

1.2 不同氮源配比对小麦营养吸收、生理代谢及产量和品质的影响

1.2.1 不同氮源配比对小麦营养吸收的影响

1.2.2 不同氮源配比对小麦生理代谢的影响

1.2.3 不同氮源配比对小麦叶片光合特性的影响

1.2.4 不同氮源配比对小麦产量与品质的影响

1.3 小麦根系研究现状和微根窗技术应用综述

1.3.1 小麦根系研究现状

1.3.2 微根窗技术应用综述

参考文献

第二章 不同氮源配比对小麦根系空间分布特性的影响

2.1 材料与方法

2.1.1 试验设计与处理

2.1.2 测定项目与方法

2.2 结果与分析

2.2.1 小麦根系参数的时空分布及与叶面积之间的关系

2.2.2 不同氮源配比对小麦根系参数的影响

2.3 小结与讨论

2.3.1 小麦根系参数的时空分布

2.3.2 不同氮源配比与小麦根系参数及小麦绿叶面积的关系

参考文献

第三章 不同氮源配比对小麦根系生长、衰老进程及土壤硝态氮含量的影响

3.1 材料与方法

3.1.1 试验设计与处理

3.1.2 测定项目与方法

3.2 结果与分析

3.2.1 不同氮源配比对小麦根系重量的影响

3.2.2 不同氮源配比对小麦次生根条数、根系活力的影响

3.2.3 不同氮源配比对小麦根系SOD活性的影响

3.2.4 不同氮源配比对小麦根系MDA含量的影响

3.2.5 有机无机肥对土层硝态氮含量的影响

3.3 小结与讨论

3.3.1 不同氮源配比与根系干重密度和体积密度间的关系

3.3.2 不同氮源配比与根系活力及其衰老进程的关系

3.3.3 不同氮源配比与土壤硝态氮含量的关系

参考文献

第四章 不同氮源配比对麦田土壤呼吸速率与根际土壤生物活性的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 试验设计与处理

4.1.2 测定项目与方法

4.2 结果与分析

4.2.1 不同氮源配比对麦田土壤呼吸速率的影响

4.2.2 不同氮源配比对麦田土壤含水量与土壤温度的影响

4.2.2 不同氮源配比对小麦根际土壤微生物数量的影响

4.2.3 不同氮源配比对小麦根际土壤酶活性的影响

4.2.4 不同氮源配比处理下土壤呼吸与土壤生物活性之间的相关关系

4.3 小结与讨论

4.3.1 不同氮源配比与麦田土壤呼吸速率的关系

4.3.2 不同氮源配比与根际土壤生物活性的关系

参考文献

第五章不同氮配比对小麦氮效率的影响

5.1 材料与方法

5.1.1 试验设计与处理

5.1.2 测定项目与方法

5.2 结果与分析

5.2.1 不同氮源配比对小麦氮吸收动态的影响

5.2.2 不同氮源配比对小麦氮素利用效率的影响

5.2.3 不同氮源配比对小麦氮收获指数的影响

5.2.4 不同氮源配比对小麦氮转运效率的影响

5.3 小结与讨论

参考文献

第六章不同氮源配比对小麦冠层结构特性的影响

6.1 材料与方法

6.1.1 试验设计与处理

6.1.2 测定项目与方法

6.2 结果与分析

6.2.1 不同氮源配比对小麦叶片SPAD值的影响

6.2.2 不同氮源配比对小麦冠层PAR的影响

6.2.3 不同氮源配比对小麦冠层MLA的影响

6.2.4 不同氮源配比对小麦冠层DIFN的影响

6.2.5 不同氮源配比对小麦冠层LAI的影响

6.2.6 各冠层指标之间的相关关系

6.3 小结与讨论

参考文献

第七章 不同氮源配比对小麦后期光合特性的影响

7.1 材料与方法

7.1.1 试验设计与处理

7.1.2 测定项目与方法

7.2 结果与分析

7.2.1 不同氮源配比对小麦光合叶面积的影响

7.2.2 不同氮源配比对小麦叶片SPAD值的影响

7.2.3 不同氮源配比对小麦净光合速率及气体交换系数的影响

7.3 小结与讨论

7.3.1 不同氮源配比与小麦叶片净光合速率的关系

7.3.2 不同氮源配比下小麦叶片净光合速率与其它光合特性指标间的关系

参考文献

第八章 不同氮源配比对小麦产量与品质的影响

8.1 材料料与方法

8.1.1 试验设计与处理

8.1.2 测定项目与方法

8.2 结果与分析

8.2.1 不同氮源配比对小麦籽粒产量的影响

8.2.2 不同氮源配比对小麦籽粒蛋白质含量及其组分的影响

8.2.3 小麦籽粒产量与植株顶部三片叶光合特性间的相关关系

8.2.4 小麦籽粒产量与根系参数间的相关关系

8.2.5 小麦籽粒蛋白组分与根系参数间的相关关系

8.2.6 小麦籽粒蛋白组分与根系周转间的相关关系

8.3 小结与讨论

8.3.1 不同氮源配比与小麦籽粒产量之间的关系

8.3.2 不同氮源配比与小麦籽粒蛋白质含量及其组分间的关系

8.3.3 不同氮源配比下小麦籽粒蛋白质及其组分与根系周转参数间的关系

参考文献

第九章结论与创新点

9.1 结论

9.1.1 小麦根系周转与绿色叶面积变化之间的关系

9.1.2 不同氮源配比对小麦根系时空分布的影响

9.1.3 不同氮源配比对小麦根系生长衰老进程及土壤硝态氮含量的影响

9.1.4 不同氮源配比对麦田土壤呼吸强度及根际土壤生物活性的影响

9.1.5 不同氮源配比对小麦氮效率的影响

9.1.6 不同氮源配比对小麦冠层结构及光合特性的影响

9.1.7 不同氮源配比对小麦产量和品质的影响

9.1.8 不同氮源配比处理下根系参数与小麦产量和品质的相关关系

9.1.9 研究展望

9.2 创新点

求学期间以第一作者发表(投稿)的论文