不同氮素水平下施磷对小麦产量和品质的影响及其生理基础

摘要

试验于2004-2005年在山东农业大学试验农场进行，选用高产中筋小麦品种泰山23和优质强筋小麦品种济麦20为试验材料，采用田间试验、土柱栽培和15N微区试验相结合的方法，研究了低磷(田间试验0-20cm土层土壤速效磷含量为11.6mg/kg，土柱栽培的土壤速效磷含量为8.2mg/kg)土壤上，在不同氮素水平下施磷对小麦衰老、碳氮代谢、0～140cm土层土壤硝态氮含量及产量和品质的影响。主要结果如下： 1不同氮素水平下施磷对小麦碳代谢及衰老的影响(土柱试验) 1.1对小麦根系非结构性碳水化合物含量变化的影响 N1水平下，施磷较P0增加了根系灌浆期及成熟期DP≥4果聚糖、可溶性总糖含量及灌浆期果糖、蔗糖含量，降低了灌浆中后期DP3果聚糖含量及成熟期果糖、蔗糖含量；N2水平下，施磷较P0降低了灌浆及成熟期根系可溶性总糖、DP≥4果聚糖、果糖、蔗糖含量及灌浆中后期DP3果聚糖含量。P3较P2增加了N1水平下灌浆期可溶性总糖含量及各氮素水平下灌浆期果糖、DP3果聚糖含量，降低了N2条件下可溶性总糖、DP≥4果聚糖含量。 1.2对小麦倒二茎鞘中非结构性碳水化合物含量的影响 120kg/hm2(N1)和240kg/hm2(N2)施氮水平下，在0～210kg/hm2施磷量范围内，小麦倒二茎鞘灌浆期DP3果聚糖、蔗糖、果糖及可溶性总糖含量随施磷量的增加而降低，灌浆期DP≥4果聚糖含量则随施磷量的增加而提高。施磷处理较P0降低了各氮素水平下成熟期各种糖分的含量。成熟期，相对于P2，过量施磷对N2条件下DP≥4果聚糖含量和可溶性总糖含量及各氮素条件下DP3果聚糖、蔗糖、果糖含量无显著影响。施磷促进了灌浆期小麦倒二茎鞘小分子可溶性糖向籽粒中的转移，有利于籽粒干物质的积累，提高产量。 1.3对小麦籽粒淀粉及淀粉组分含量的影响 各氮素水平下，施磷显著提高开花后16天之前小麦籽粒直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量；P2在成熟期较P0和P3处理显著降低了充足施氮(N2)条件下直链淀粉含量，并显著增加了支链淀粉含量；成熟期P3处理在各氮素水平下具有最高的直链淀粉含量及最低的支链淀粉含量。充足施氮(N2)条件下，P2较P0、P3有利于改善小麦的淀粉品质，而P3较P2显著降低了小麦淀粉品质。 1.4对小麦根系衰老的影响各氮素水平下，施磷提高了0～100cm各土层根系活力、SOD活性，降低了开花至成熟期0～20cm、20～40cm土层根系MDA含量及灌浆后期40-100cm土层根系MDA含量。P3较P2仅增加了N2条件下20-40cm土层根系活力，而对各氮素水平下0～20cm土层根系活力无显著影响；P3较P2增加了灌浆后期0～20cm土层根系SOD活性，而降低了花后16天之后20～100cm各土层根系SOD活性；P3较P2对MDA含量无显著影响。施磷延缓了根系衰老，但P3较P2对根系衰老的影响无显著差异。 1.5对小麦旗叶衰老的影响 各氮素水平下，施磷降低了小麦灌浆前中期旗叶SOD活性及灌浆前期可溶性蛋白含量，提高了灌浆中后期旗叶SOD活性和可溶性蛋白含量，施磷降低了各氮素条件下开花至成熟期旗叶MDA含量。P3较P2增加了灌浆中后期MDA含量并加速了灌浆后期可溶性蛋白质的降解。缺磷土壤中适当施磷延缓了旗叶灌浆后期衰老，P3较P2不利于延缓旗叶衰老。 2不同氮素水平下施磷对小麦产量和品质的影响及其生理基础 2.1不同品种小麦产量和品质形成的差异及其生理基础 2.1.1不同品种倒二茎鞘非结构性碳水化合物含量变化的差异 开花后21天之前，泰山23倒二茎鞘中蔗糖含量及可溶性总糖含量显著低于济麦20，开花后28天之后高于济麦20；除开花后28天外，泰山23DP≥4果聚糖及DP3果聚糖显著高于济麦20。 2.2.2不同品种籽粒淀粉含量的差异 开花后28天之前，泰山23籽粒支链淀粉含量及总淀粉含量显著高于济麦20，之后略低于济麦20。除开花后21天外，其它时期泰山23直链淀粉含量均显著高于济麦20。 2.2.3不同品种籽粒蛋白质含量的差异 开花后14天之前，泰山23籽粒总蛋白质含量低于济麦20，之后高于济麦20。开花后21天之后，两品种醇溶蛋白含量无显著差异，但济麦20谷蛋白含量显著高于泰山23，这是济麦20品质优于泰山23的原因。 2.2.4不同品种产量和品质的差异 泰山23的千粒重、公顷穗数、公顷产量及生物产量显著高于济麦20，但穗粒数显著低于济麦20。 济麦20的面团形成时间和稳定时间均显著高于泰山23，而泰山23的湿面筋含量显著高于济麦20。 2.2不同氮素水平下施磷对小麦产量和品质的影响及其生理基础(田间小区试验) 2.2.1对土壤硝态氮含量变化的影响 在不同氮素水平下，施磷较P0处理降低了土壤硝态氮含量。施磷对土壤硝态氮含量影响的土层深度，因氮素运筹方式、施氮量、品种和生育时期而异。对于济麦20，在NO和N1施氮量条件下，拔节期施肥前，施磷分别降低了20～140cm、0～140cm土层土壤硝态氮含量；拔节期施肥后，施磷分别降低了0～80cm、0～140cm土层土壤硝态氮含量。N3条件下，拔节期施肥前，施磷降低了0～100cm土层土壤硝态氮含量；而拔节期施肥后施磷仅降低了0～40cm含量，40cm以下无显著影响。对于泰山23，NO条件下，施磷的影响深度随生育的进程而加深；拔节期施肥前施磷降低了0～80cm土层土壤硝态氮含量，而成熟期降低了0～140cm土层含量；N1及N3条件下，开花期之后施磷的影响深度亦随生育的进程而加深，开花期施磷降低了0～60cm土层土壤硝态氮含量，成熟期降低了0～80cm土层含量。N3条件下，P2较P3有利于降低两个小麦品种0～40cm土层土壤硝态氮含量。 2.2.2对地上部氮素吸收与转运的影响 不同氮素水平下，施磷较P0提高了小麦氮素积累量，增加了肥料氮的吸收量及其对籽粒氮素的贡献率，促进灌浆期各营养器官中氮素向籽粒中转运。NO条件下，P3较P1和P2提高了两品种氮素积累量；N1、N2、N3条件下，过量施磷(P3)较P2，使中筋小麦泰山23成熟期植株氮素总积累量显著下降，而对强筋小麦济麦20降低不显著。各个氮素水平下，施磷能显著提高泰山23成熟期植株氮素含量，而对济麦20成熟期氮素含量无显著影响；N1、N2、N3条件下，P3较P2降低了泰山23成熟期植株氮素含量，但不显著。 2.2.3对小麦品质的影响 P1和P2较P0提高各氮素水平下泰山23及N2、N3条件下济麦20的湿面筋含量，延长面团形成时间和稳定时间。各氮素水平下，P3较P1、P2降低了泰山23面团形成时间和湿面筋含量，缩短了强筋小麦济麦20面团形成时间和稳定时间。两个品种N3P1与N3P2均具有最高的面团形成时间及湿面筋含量，而N2P1与N2P2略低于N3P1与N3P2。 不同氮素水平下，适量施磷(P2)较P0及过量施磷(P3)提高了开花后28天及成熟期两个品种籽粒醇溶蛋白、谷蛋白及总蛋白含量，并改善小麦淀粉品质。成熟期两个品种N3P2处理具有最高的醇溶蛋白、谷蛋白及总蛋白含量。 2.2.4对小麦产量及其构成因素的影响 各个氮素水平下，增施磷肥均显著提高了小麦公顷穗数、籽粒产量及生物产量。增加施磷量对各氮素水平下两品种的粒重及穗粒数无显著影响。P3较P2提高了N0、N1条件下泰山23穗数、籽粒产量和生物产量，而对N2、N3条件下泰山23及各氮素水平下济麦20无显著影响。 2.2.5对氮素养分利用率及氮磷农学利用率的影响 在0～210kg/hm2施磷量范围内，两个品种氮素养分利用效率在N0、N1条件下随施磷量的增加而降低，而N2、N3条件下随施磷量的增加先降低后升高。 相对于空白处理N0P0，在0～105kg/hm2范围内增加施磷量，可以显著提高各氮素水平下两个品种氮肥农学利用率。N2、N3条件下，两品种P2与P3具有相同的氮素农学利用率。 相对于空白处理N0P0，在N0条件下，泰山23磷肥农学利用随施磷量的增加而显著增加，而济麦20磷肥农学利用随施磷量的增加而显著降低；施氮条件下，两品种磷肥农学利用率均随施磷量的增加而显著降低。综上所述N2P2获得较高的品质及产量，是本试验条件下优质、高产、高效的氮磷组合。

目录

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英文缩略表

前言

第一章不同氮素水平下施磷对小麦碳代谢及衰老的影响

第二章不同氮素水平下施磷对不同品种小麦产量和品质的影响及其生理基础

1.材料与方法

2结果与分析

2.1不同品种小麦产量和品质形成的差异及其生理基础

2.2不同氮素水平下施磷对小麦产量和品质的影响及其生理基础

讨论

参考文献

致谢