播种方式与施氮量互作对冬小麦产量和氮素吸收利用的调控

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:donny_zhu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
合理施用氮肥可以提高小麦产量,但过量施氮会降低氮素利用效率,并导致土壤、地下水、空气污染和温室气体排放等环境问题。提高氮素利用效率对于降低氮肥用量和环境污染、实现小麦高产高效生产具有重要意义。宽幅播种可以通过提高小麦地上部氮素积累量和氮素吸收效率协同提高小麦产量和氮素利用效率,其较强的氮素吸收能力为挖掘小麦高产高效栽培的氮肥减施潜力、降低环境污染提供了可能。本试验于2019-2020和2020-2021连续两个小麦生育季在山东省泰安市岱岳区大汶口镇东武村试验田进行。试验采用大穗型品种泰农18(TN18)和中多穗型品种太麦198(TM198)为供试材料,设置播种方式(宽幅播种和常规条播)与施氮量(0、168、240、312kg hm-2,分别用N0、N168、N240、N312表示)互作试验,研究了播种方式与施氮量互作对冬小麦产量和产量形成、氮素吸收与利用、土壤N2O排放和氨挥发、氮素表观残留量等的影响,以期明确播种方式与施氮量对冬小麦产量及产量形成、氮素吸收利用和氮平衡的调控效应。研究结果如下:1、播种方式与施氮量对冬小麦产量和产量构成因素的调控播种方式与施氮量互作显著影响小麦产量。随施氮量提高,小麦产量呈增加趋势。改常规条播为宽幅播种,各施氮水平下产量均显著提高,但其增幅随施氮量增加呈降低趋势,在N168、N240和N312处理下泰农18的平均产量增幅分别为9.81%、8.23%、6.33%,太麦198的平均产量增幅分别为9.38%、7.26%、6.19%。两品种均以宽幅播种与N312组合产量最高(>11000kg hm-2)。宽幅播种在N168和N240处理下的产量分别持平或高于常规条播在N240、N312处理下的产量,表明宽幅播种在同等产量水平下具有较高的节氮潜力。根据产量与施氮量之间的函数关系,用2020-2021年产量数据模拟得到同等产量水平下宽幅播种和常规条播所需的施氮量,发现同等产量水平下宽幅所需施氮量显著低于常规条播。根据方程模拟结果,产量水平越高,宽幅播种的节氮量越高;在常规条播可获得的7500-11500kg hm-2的产量范围内,同等产量水平下宽幅播种可节省氮肥22.33-74.50kg hm-2,平均节氮为48.42kg hm-2。从产量构成因素看,随施氮量的增加,穗数、穗粒数逐渐增加,而千粒重逐渐下降;宽幅播种下的穗数和穗粒数高于常规条播处理,而千粒重在两播种方式下无显著差异。表明宽幅播种处理和提高施氮量增产的原因是由于穗数和穗粒数的增加,而穗数的增加是由于春季最大分蘖数的增加。2、播种方式与施氮量对冬小麦氮素吸收与利用的影响播种方式与施氮量互作显著影响小麦氮素利用效率和氮素吸收效率。施氮处理中,随施氮量提高,小麦氮素利用效率、氮素吸收效率、氮素内在利用效率均呈降低趋势。改常规条播为宽幅播种,各施氮水平下氮素利用效率显著提高,但其增幅随施氮量增加呈降低趋势,在N168、N240和N312处理下泰农18的氮素利用效率平均增幅为9.83%、8.13%、6.37%,太麦198的氮素利用效率平均增幅为9.38%、7.26%、6.19%。综合2020-2021年产量模型,在常规条播可获得的7500-11500kg hm-2产量范围内,同等产量水平下宽幅播种的氮素利用效率提高3.82-6.65kg kg-1,平均为5.07kg kg-1。小麦氮素吸收效率的变化与氮素利用效率的变化趋势一致。泰农18在宽幅播种N312处理下的氮素吸收效率与常规条播在N240处理下的氮素吸收效率无显著差异,太麦198在宽幅播种N240、N312处理下的氮素吸收效率分别与常规条播N168、N240处理下无显著差异,表明宽幅在高氮下的氮素吸收效率可达到常规条播低氮下的氮素吸收效率水平。各氮肥水平下宽幅播种氮素吸收效率的提高主要源于地上部氮素积累量的增加,而随施氮量增加,整体供氮量的提高是高氮处理下氮素吸收效率下降的主要原因。随施氮量增加,氮素内在利用效率下降的主要原因是氮素收获指数的下降和籽粒含氮量的升高。同一氮素水平下小麦的氮素收获指数、籽粒含氮量均在两播种方式间无显著差异,由此使得两播种方式间的氮素内在利用效率无显著差异,表明同一氮素水平下小麦氮素利用效率的提高主要源于氮素吸收效率的提高。3、播种方式与施氮量对冬小麦氮素平衡的影响播种方式与施氮量互作显著影响N2O的排放。施氮处理中,随施氮量增加,小麦N2O排放总量呈指数增加趋势;各施氮处理下,改常规条播为宽幅播种,小麦N2O排放总量显著下降,且其降幅随施氮量增加呈升高趋势,在N168、N240、N312处理下泰农18的平均降幅分别为5.49%、7.69%、9.95%,太麦198的平均降幅分别为4.74%、6.91%、8.63%。施氮处理中,随施氮量增加,小麦N2O排放系数呈抛物线变化,两播种方式均在施氮300kg hm-2达到峰值;各施氮处理下,改常规条播为宽幅播种,在N168、N240、N312处理下泰农18的N2O排放系数的平均降幅分别为5.42%、9.17%、10.84%;太麦198平均降幅分别为8.93%、10.46%、12.08%。N2O全球增温潜势的变化与N2O排放总量的变化一致。施氮处理中,单位产量N2O排放量随施氮量增加呈线性增加趋势,各施氮处理下,改常规条播为宽幅播种,单位产量N2O排放量下降,其降幅随施氮量的增加略有升高,在N168、N240、N312处理下泰农18的平均降幅分别为13.93%、14.72%、14.42%;太麦198的平均降幅分别为12.90%、13.21%、13.95%。表明宽幅播种减缓了施氮量提高增加的N2O排放总量、排放系数、增温潜势、单位产量N2O排放量的升高速度。播种方式与施氮量互作显著影响小麦氮素表观损失量。随施氮量增加,小麦氮素表观损失量显著升高;各施氮处理下,改常规条播为宽幅播种,小麦表观氮素损失量显著下降,且其降低量随施氮量增加呈升高趋势,在N168、N240和N312下泰农18平均降低量分别为9.82、14.02、15.38kg hm-2;太麦198平均降低量分别为5.43、13.93、18.79kg hm-2。这主要与宽幅下较高的氮素吸收量和较低的土壤残留量有关。相较于常规条播,宽幅播种较高的氮素吸收量降低了土壤氮素残留,进而降低了N2O排放总量、排放系数、全球增温潜势、单位产量N2O排放量和氮素表观损失量,且在高氮水平下其减排和降损效应更为显著。在常规条播可获得的7500-11500kg hm-2产量范围内,同等产量水平下宽幅播种N2O排放减少0.05-0.33kg N hm-2,平均为0.19kg N hm-2;同等产量水平下宽幅播种表观损失减少7.29-27.90kg hm-2,平均为17.59kg hm-2。因此,在同等产量水平下,宽幅播种具备较高的氮肥减施增效与减排降损潜力。在施氮168-312kg hm-2范围内,采用宽幅播种有利于协同提高小麦产量、氮素利用效率和减少氮素损失。
其他文献
不同小麦品种间籽粒产量和氮素内在利用效率存在显著的差异,明确高产氮高效兼备耐低氮特性的小麦品种的产量构成及氮素积累转运特征,可为高产氮高效型和耐低氮型冬小麦品种的选用和新品种选育提供依据。基于此,于2019-2020年和2020-2021年连续两个小麦生长季,在山东省泰安市大汶口镇东武村试验田进行大田试验,选用30个黄淮海地区主推的冬小麦品种为试验材料,设置正常施氮(N240)水平,根据各品种籽粒
学位
小麦对不同形态氮素的吸收同化与积累转运存在差异,供应适宜形态的氮素可以提高籽粒氮素积累,优化籽粒蛋白组分,改善小麦品质。本试验于2019-2020年和2020-2021年两个小麦生长季在山东省泰安市肥城市边院镇东坡村试验田进行,选用中筋型小麦品种济麦22(JM22)和强筋型小麦品种济麦44(JM44)为供试材料,设置不施氮(CK)、酰胺态氮(U)、铵态氮(A)、硝态氮(N)、酰胺态氮和铵态氮1∶1
学位
为明确节水补灌条件下中穗型和大穗型小麦品种分蘖发生和成穗机理、不同茎蘖产量形成的光合生理机制,于2019-2020和2020-2021小麦生长季,分别在山东省泰安市山东农业大学实验农场和山东农业大学汶阳田现代农业产业园进行大田试验。采用裂区设计,主区为品种,分别为中穗型品种济麦22(J22)和大穗型品种山农23(S23);副区为补灌水平,分别为全生育期不灌水(W0)、节水补灌(W70,播种期、拔节
学位
小黑麦是由小麦和黑麦属间杂交经染色体加倍而成的一个新物种,兼具了小麦籽粒品质好、高产和黑麦抗病耐逆的特点。同时小黑麦分蘖众多、茎叶生长旺盛、生物产量高,其适应性广、耐盐碱能力和抗寒性突出,能将冬闲田充分利用,特别是在冬春枯草季节可为牛羊提供优质青贮饲料。因此,饲用小黑麦已经成为禾本科中优质饲草作物之一而被广泛种植和推广。本研究对28份六倍体小黑麦的田间生长发育动态、生物产量及耐盐特性进行了鉴定,同
学位
茎秆倒伏是小麦产量提高及品质改善的重要限制因子。木质素为小麦茎秆提供刚性抗折力,主要由紫丁香基木质素(S型)、愈创木基木质素(G型)以及对羟苯基木质素(H型)三种单体构成。木质素含量及单体构成显著影响小麦茎秆抗倒伏性。羟基肉桂酰辅酶A转移酶(HCT)在木质素苯丙烷合成途径中位于对香豆酰辅酶A合成S、G型木质素单体的关键位置,决定木质素单体的碳源流向,其基因表达量改变会影响木质素单体含量及比例。小麦
学位
小麦是我国最主要的粮食作物之一,在我国农业生产中占据重要地位,小麦的高产稳产关系着国家粮食安全与农业经济的发展。小麦白粉病是常见的小麦病害之一,推广抗病品种是防治白粉病最有效的手段。然而,由于白粉病菌群体变异快,同时小麦单一抗性基因不断缺失,导致白粉病愈发严重。因此,研究白粉病菌与小麦互作机制,挖掘抗病基因,培育抗病新品种意义重大。白粉病菌侵染小麦后,产生的附着胞可以穿透细胞壁形成吸器,从寄主细胞
学位
棉花是世界上重要的经济作物之一,其生长过程容易受到多种逆境胁迫。虽然棉花具有较强的耐盐性,但长期以来盐胁迫仍是影响棉花生长发育,限制棉花产量和品质的重要因素。长链非编码RNA(long noncoding RNAs,lncRNAs)是一类功能性RNA分子,在生物体内以RNA分子的形式从多个水平参与不同生物学进程的调控,具有调节植物生长发育和增强植物抗逆性的生理作用,目前在棉花中仅有少数关于lncR
学位
种子萌发成苗是作物生长、发育、繁殖的基础,提高种子的出苗速率和出苗整齐性有利于苗全苗壮,是作物高产的基础,但关于玉米出苗特性的基础研究相对薄弱。本研究利用两个玉米自然群体(群体1-301份自交系、群体2-372份自交系),对玉米出苗特性相关性状进行表型分析,进一步对出苗速率及其相关性状作关联分析,并利用出苗速率极端的材料,进行出苗期间的转录水平的差异分析,最终综合全基因组关联分析(GWAS)和RN
学位
苹果作为我国主要的经济作物之一一直受到很多人的关注,随着科技水平的发展以及人民生活质量的提高,大家对于高品质苹果的需求也逐渐上升,而苹果轮纹病是危害苹果果实品质,严重影响苹果产量的元凶之一。苹果采摘期和贮藏期是苹果轮纹病发病的高峰期,一旦发病,苹果果实的食用价值和营养价值就会受到损害,前期投入的人力物力资源也会有所浪费,而贮藏期果实发病甚至会导致更大的资源浪费。明确轮纹病菌如何侵染苹果细胞以及其在
学位
试验于2019-2020年和2020-2021年冬小麦生长季在山东省泰安市道朗镇玄庄村(116°54′E,36°12′N)试验田进行。试验以济麦229为材料,设置2个氮肥水平,分别为240 kg hm-2(传统施氮量,N1)、144 kg hm-2(在传统施氮量的基础上减氮40%,N2);2个喷氮时间,分别为花后7 d(T1)、花后21 d(T2);以及0%、2%、6%、10%四个尿素喷施浓度,分
学位