冬小麦灌浆期氮素积累转运的时空差异及其对水分调控的响应

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为探讨冬小麦灌浆期氮素积累转运的时空差异和花后氮素积累转运对籽粒产量、蛋白质产量的影响,及其对拔节后水分供应的响应。本试验于2013-2015年以晋麦47、矮抗58和偃展4110为材料,在河南科技大学开元校区的移动防雨棚下,在足墒播种保证安全越冬的基础上,设置拔节至成熟期持续干旱、拔节至孕穗期供水适宜+开花至成熟期干旱和拔节至成熟期供水适宜3个水分处理,测定冬小麦花后不同器官的氮含量和干物质量,分析冬小麦花后不同器官氮含量时空变化规律、氮素积累转运特性、利用效率和籽粒产量、蛋白质产量,及其对拔节后不同水分调控的响应。主要结果如下:  (1)冬小麦灌浆期不同器官的氮含量和积累量变化存在时空差异。叶片和茎鞘氮含量随灌浆进程的推进均呈下降趋势,且下部叶片氮含量先于上部叶片快速下降,而余茎鞘早于倒三茎鞘,倒二茎鞘和穗下茎鞘灌浆期均快速下降。穗轴+颖壳氮含量呈先升高后降低的趋势,穗轴较颖壳先下降;籽粒氮含量呈“V”字型变化,花后21d为谷值。冬小麦叶片氮素积累量在灌浆期时间变化趋势与其氮含量基本一致;茎鞘氮素积累量晋麦47和偃展4110呈先升高后降低的趋势,矮抗58则呈逐渐下降趋势;籽粒氮素积累量呈“S”型变化。从空间差异来看,器官间氮含量和积累量开花期叶片>茎鞘>穗轴+颖壳,成熟期茎鞘>叶片>穗轴+颖壳。冬小麦各部位叶片和穗下茎鞘和颖壳开花期氮含量和氮素积累量高于其他部位,是冬小麦籽粒形成的主要氮源。成熟期籽粒氮素积累量以晋麦47最高。  (2)冬小麦灌浆期营养器官的氮含量和氮素积累量对拔节后不同水分供应响应不同。W2和 W3较 W1叶片开花期总氮素积累量分别提高0.68%-7.15%和0.57%-9.19%;茎鞘分别提高12.22%-19.19%和7%-19.96%。成熟期,W2较其他二处理显著降低叶片和茎鞘氮素积累量。不同品种穗轴+颖壳氮素积累量开花期以 W1最高。成熟期籽粒氮含量 W1>W2>W3, W1和 W2较 W3分别提高7.97%-13.39%和5.62%-12.65%;氮素积累量W2>W3>W1,W2较W1和W3分别提高7%-18.57%和5.74%-15.2%。  (3)冬小麦花后氮素的积累转运特性存在时空差异,且 W2改善叶片和茎鞘氮素转运特性,提高氮素利用效率,促进籽粒氮素的积累。花前氮素转运量叶片>茎鞘>穗轴+颖壳。晋麦47转运量高于偃展4110。W2较W1和W3叶片花前贮藏氮素转运量、转运率分别提高3.28%-9.99%和4.8%-18.21%、0.26%-2.67%和1.89%-18.53%,茎鞘分别提高16.91%-31.48%和26.53%-32.49%、4.11%-10.31%和20.04%-33.82%。W2较 W1氮素吸收效率、籽粒产量和籽粒蛋白质产量分别提高12.45%-30.32%、7.6%-30.6%和5.66%-28.17%;且W2和W3籽粒产量和蛋白质产量差异不显著。干旱降低了冬小麦产量,降幅晋麦47<矮抗58<偃展4110。晋麦47氮素吸收效率、氮肥生产效率、籽粒产量和籽粒蛋白质产量均高于偃展4110。  综上所述,冬小麦叶片和穗下茎鞘以及颖壳开花期氮素积累量和花前贮藏氮素转运量高冬小麦,为籽粒形成的主要氮源。拔节至孕穗期供水适宜+开花至成熟期干旱相比于全生育期适宜供水降低了小麦生育期水分的消耗,有利于冬小麦营养器官氮素花前的吸收积累,并可促进花前氮素向籽粒转运,提高植株氮素吸收利用效率和籽粒蛋白质含量,可获得较高的籽粒产量和蛋白质产量,从而实现节水与高产优质的统一。晋麦47开花期叶片、茎鞘和颖壳固氮能力强,花前贮藏氮素向籽粒转运量高,且对干旱胁迫适应调节性强。
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