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Difference in nitrogen accumulation and translocation between semi-winterness and springness wheat.

春性和半冬性小麦植株氮素积累与运转特征差异


以江苏省6个半冬性和9个春性小麦品种为材料,研究两类型小麦品种在大田条件下的氮素积累、运转和分配差异.结果表明: 施氮量相同条件下,半冬性小麦群体植株平均氮素积累量在越冬始期-拔节期低于春性小麦群体,孕穗期-成熟期高于春性小麦群体;氮素阶段累积量在越冬始期-拔节期两类型群体间差异不显著,开花-成熟期半冬性群体显著高于春性群体.半冬性小麦平均总氮素转运量、花后积累量显著高于春性小麦;两种类型小麦总氮素转运率、积累氮贡献率、总转运氮贡献率差异均不显著.半冬性小麦营养器官中叶片氮素转运量、转运率、转运氮贡献率均低于春性小麦,茎鞘氮素转运量、转运率、转运氮贡献率则高于春性小麦,茎鞘氮素转运量差异达显著水平;同一类型内不同品种间植株氮素积累量、总氮素运转量、花后氮素积累量、总氮素转运率、总转运氮贡献率等均存在差异.生产中应根据不同品种吸收、利用、运转氮素能力的差异,合理运筹生育期氮肥用量和施用比例,提高氮肥利用率.

Nitrogen accumulation, translocation and allocation were investigated in a field experiment to find out the difference between six semi-winterness wheat cultivars and nine springness wheat cultivars that are mainly grown in Jiangsu. Results indicated that the average nitrogen accumulation amount (NAA) in the semiwinterness wheat cultivars was lower from the beginning of wintering to jointing stage, but higher from booting to maturity stage, compared with the springness wheat cultivars tested under the same rate of nitrogen fertilization. The amount of nitrogen accumulated between the beginning of wintering and jointing stage showed no significant difference between the two types of wheat cultivars, but that accumulated between anthesis and maturity in the semi-winterness wheat cultivars was higher than that in the springness wheat cultivars. The total N translocation amount (TNTA) and N accumulation amount to grains after anthesis (NAAA) were significantly higher in the semi-winterness wheat cultivars than those in the springness wheat cultivars, but the total N translocation efficiency (NTE), the contribution proportion of accumulated N (ANCP), and the contribution proportion of translocated N (TNCP) did not show significant difference between the two types of wheat cultivars. In leaves, the semiwinterness wheat cultivars showed lower TNTA, NTE and TNCP than the springness wheat cultivars, but in stem and sheath these N indexes were higher in the semiwinterness wheat cultivars, with a significant level for TNTA. These were significant differences in NAA, NAAA, TNTA and TNCP among cultivars with the same spring type or semiwinter type. According to the differences in nitrogen absorption, utilization and translocation among different wheat cultivars, nitrogen utilization efficiency could be improved by using appropriate amount and reasonable proportion of nitrogen fertilizers at different developmental stages of wheat.


全 文 :春性和半冬性小麦植株氮素积累与运转特征差异
董召娣1  郭明明1,2  易  媛1  张明伟1  朱新开1∗  封超年1  郭文善1
( 1扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室 /粮食作物现代产业技术协同创新中心 /扬州大学小麦研究中心, 江苏扬州
225009; 2徐淮地区连云港农业科学研究所 /连云港市农业科学院, 江苏连云港 222006)
摘  要  以江苏省 6个半冬性和 9个春性小麦品种为材料,研究两类型小麦品种在大田条件
下的氮素积累、运转和分配差异.结果表明: 施氮量相同条件下,半冬性小麦群体植株平均氮
素积累量在越冬始期⁃拔节期低于春性小麦群体,孕穗期⁃成熟期高于春性小麦群体;氮素阶段
累积量在越冬始期⁃拔节期两类型群体间差异不显著,开花⁃成熟期半冬性群体显著高于春性
群体.半冬性小麦平均总氮素转运量、花后积累量显著高于春性小麦;两种类型小麦总氮素转
运率、积累氮贡献率、总转运氮贡献率差异均不显著.半冬性小麦营养器官中叶片氮素转运
量、转运率、转运氮贡献率均低于春性小麦,茎鞘氮素转运量、转运率、转运氮贡献率则高于春
性小麦,茎鞘氮素转运量差异达显著水平;同一类型内不同品种间植株氮素积累量、总氮素运
转量、花后氮素积累量、总氮素转运率、总转运氮贡献率等均存在差异.生产中应根据不同品
种吸收、利用、运转氮素能力的差异,合理运筹生育期氮肥用量和施用比例,提高氮肥利用率.
关键词  春性小麦; 半冬性小麦; 氮肥; 氮积累运转; 氮肥利用率
本文由国家自然科学基金项目(31271642)、国家“十二五”科技支撑计划项目(2013BAD07B09)、公益性行业(农业)科研专项(201503130)、江
苏省高校自然科学基金重大项目(13KJA210004)、扬州市农业科技攻关计划项目(YZ2014166)、江苏高校优势学科建设工程项目、江苏高校优
秀科技创新团队项目和扬州大学科技创新项目(2015CXJ022)资助 This work was supported by the National Natural Science Foundation of China
(31271642), Key Projects in the National Science & Technology Pillar Program during the Twelfth Five⁃year Plan Period (2013BAD07B09), Special
Fund for Agro⁃scientific Research in the Public Interest (201503130), Major Program of Natural Science Foundation for Colleges and Universities in Jiang⁃
su Province (13KJA210004), Key Technologies R&D Program for Agricultural of Yangzhou (YZ2014166), Project Founded by the Priority Academic
Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions, Excellent Innovative Team Program of Science and Technology of Jiangsu Colleges, and
the Innovative Program of Science and Technology of Yangzhou University (2015CXJ022) .
2015⁃11⁃18 Received, 2016⁃03⁃30 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: xkzhu@ yzu.edu.cn
Difference in nitrogen accumulation and translocation between semi⁃winterness and spring⁃
ness wheat. DONG Zhao⁃di1, GUO Ming⁃ming1,2, YI Yuan1, ZHANG Ming⁃wei1, ZHU Xin⁃
kai1∗,FENG Chao⁃nian1, GUO Wen⁃shan1 ( 1Jiangsu Province Key Laboratory of Crop Genetics and
Physiology / Co⁃Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops / Wheat Research
Center, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu, China; 2Institute of Lianyungang Agri⁃
cultural Science of Xuhuai Area / Lianyungang Academy of Agricultural Sciences, Lianyungang
222006, Jiangsu, China) .
Abstract: Nitrogen accumulation, translocation and allocation were investigated in a field experi⁃
ment to find out the difference between six semi⁃winterness wheat cultivars and nine springness
wheat cultivars that are mainly grown in Jiangsu. Results indicated that the average nitrogen accu⁃
mulation amount (NAA) in the semi⁃winterness wheat cultivars was lower from the beginning of
wintering to jointing stage, but higher from booting to maturity stage, compared with the springness
wheat cultivars tested under the same rate of nitrogen fertilization. The amount of nitrogen accumula⁃
ted between the beginning of wintering and jointing stage showed no significant difference between
the two types of wheat cultivars, but that accumulated between anthesis and maturity in the semi⁃
winterness wheat cultivars was higher than that in the springness wheat cultivars. The total N trans⁃
location amount (TNTA) and N accumulation amount to grains after anthesis (NAAA) were signifi⁃
cantly higher in the semi⁃winterness wheat cultivars than those in the springness wheat cultivars, but
the total N translocation efficiency (NTE), the contribution proportion of accumulated N (ANCP),
and the contribution proportion of translocated N (TNCP) did not show significant difference be⁃
应 用 生 态 学 报  2016年 6月  第 27卷  第 6期                                            http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, Jun. 2016, 27(6): 1910-1916                  DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201606.032
tween the two types of wheat cultivars. In leaves, the semi⁃winterness wheat cultivars showed lower
TNTA, NTE and TNCP than the springness wheat cultivars, but in stem and sheath these N indexes
were higher in the semi⁃winterness wheat cultivars, with a significant level for TNTA. These were
significant differences in NAA, NAAA, TNTA and TNCP among cultivars with the same spring type
or semi⁃winter type. According to the differences in nitrogen absorption, utilization and translocation
among different wheat cultivars, nitrogen utilization efficiency could be improved by using approp⁃
riate amount and reasonable proportion of nitrogen fertilizers at different developmental stages of
wheat.
Key words: semi⁃winterness wheat; springness wheat; nitrogen fertilizer; nitrogen accumulation
and translocation; nitrogen utilization efficiency.
    小麦整个生育期对氮素的吸收积累和运转特性
对小麦产量和品质起重要作用.关于小麦氮素吸收、
运转效应与籽粒品质的关系前人研究较多[1-6],但
因地点生态条件、选用品种不同,得出的结论不尽一
致.荆奇等[7]提出花后植株氮素吸收合成能力及光
合能力的增强有利于籽粒产量的提高;王小燕等[8]
研究表明,黄淮流域冬小麦籽粒蛋白质含量与小麦
整个生育期及花后氮素的吸收量均无相关关系;张
庆江等[9]研究认为,春小麦籽粒蛋白质含量与各生
育期单株和营养器官全氮含量均呈显著的正相关关
系;赵淑章等[10]认为,冬小麦强、中、弱筋品种在生
育前、中期植株体内的氮素含量无显著差异,在灌浆
中期之后强筋小麦的旗叶、倒二叶氮素向籽粒运转
的比例增大,中筋、弱筋小麦则向籽粒运输较小.上
述研究多基于单一类型不同品种间的变化特征,对
不同温光生态类型小麦之间植株氮素吸收、运转和
分配特征的差异比较研究较少.作者曾就不同生态
类型小麦品种的氮效率差异特征进行研究[11],并从
氮代谢关键酶活性的角度进一步分析造成这两种生
态类型小麦氮效率差异的生理原因[12] .本文在前期
研究的基础上,通过研究长江中下游麦区半冬性和
春性小麦类型之间氮素吸收运转和分配的不同,探
讨生态类型间品种的吸收利用差异,旨在为该麦区
小麦节氮高效绿色栽培提供理论依据和技术支撑.
1  材料与方法
1􀆰 1  试验地点
2012—2014年度试验在扬州大学江苏省作物
遗传生理重点实验室试验场进行,土壤类型为轻壤
土,前茬为水稻.2012—2013 年秋播时 0 ~ 20 cm 土
层碱解氮含量为 68. 91 mg·kg-1,速效磷含量为
45.88 mg·kg-1,速效钾含量为 101.98 mg·kg-1,有
机质含量为 16.5 g·kg-1 .2013—2014年度土壤类型
为黄黏土,前茬为水稻,秋播时 0 ~ 20 cm 土层碱解
氮含量为 74. 86 mg·kg-1,速效磷含量为 23. 45
mg·kg-1,速效钾含量为 110.53 mg·kg-1,有机质含
量为 18.3 g·kg-1 .
1􀆰 2  试验设计
采用单因素随机区组设计,2012—2013 年选用
6个半冬性小麦品种 (济麦 20、师栾 02⁃1、徐麦 30、
保麦 1号、济麦 22、烟农 19), 9个春性小麦品种(扬
麦 5号、扬麦 9号、扬麦 11、扬麦 15、扬麦 20、扬辐麦
5号、宁麦 13、镇麦 168、光明麦 1号),施氮(N)量为
225 kg·hm-2,基肥 ∶ 壮蘖肥 ∶ 拔节肥 ∶ 孕穗肥为
5 ∶ 1 ∶ 2 ∶ 2,基肥于播种前施用,壮蘖肥于 4 ~ 5 叶
期施用,拔节肥于叶龄余数 2.5 时施用,孕穗肥于剑
叶露尖时施用.磷(P 2O5)、钾(K2O)肥施用量均为
120 kg·hm-2,全部基施.11月 1日播种,基本苗 180
万·hm-2,小区面积 7.8 m2,行距 30 cm,重复 3 次.
设不施氮肥空白区.
2013—2014年半冬性品种以 ‘淮麦 20’替换
‘师栾 02⁃1’,春性品种同上年.10 月 30 日播种,小
区面积 12.6 m2,其他设计同 2012—2013年.
1􀆰 3  取样及测定项目
各处理于播种前和成熟期取 0 ~ 20 cm 土层土
样,测定土壤养分含量.分别于越冬始期、拔节期、孕
穗期、开花期和成熟期在各小区取植株样 20 株,样
品按器官分开,105 ℃杀青 30 min 后,80 ℃烘至恒
量,测定干物质量.不同生育期植株样本烘干后磨
碎,称取 0.25 g,用 H2SO4⁃H2O2法消煮,消煮液用靛
酚蓝比色法[13]测定样本含氮率,计算各器官及植株
氮素积累量.
1􀆰 4  数据处理
试验采用 Excel、SPSS软件进行数据计算、绘图
与统计分析.文中数据为平均值±标准误,采用 LSD
方法进行差异显著性分析.
氮素相关指标的计算方法如下[14-15]:
植株氮素积累量(NAA, kg·hm-2)= 地上部各
11916期                          董召娣等: 春性和半冬性小麦植株氮素积累与运转特征差异         
营养器官氮积累量之和
阶段累积量占总量比例 =植株氮素阶段累积
量 /最高累积量×100%
花后氮积累量(NAAA, kg·hm-2) = 成熟期植
株氮积累量-开花期植株氮积累量
积累氮贡献率(ANCP)=花后氮积累量 /籽粒氮
积累量×100%
氮素转运量(NTA, kg·hm-2)= 开花期营养器
官氮积累量-成熟期营养器官氮积累量
总转运量(TNTA, kg·hm-2) = 叶片氮素转运
量+茎鞘氮素转运量+穗氮素转运量
氮素转运率(NTE)= 营养器官氮素转运量 /开
花期营养器官氮素积累量×100%
总转运率(TNTE)=营养器官氮素总转运量 /开
花期营养器官总氮素积累量×100%
转运氮贡献率(TNCP)=营养器官氮素转运量 /
籽粒氮积累量×100%
总贡献率(TTNCP)= 营养器官氮素总转运量 /
籽粒氮积累量×100%
将各年度供试的春性小麦 9个品种和半冬性小
麦 6个品种主要生育期氮素积累及运转相关指标进
行平均值换算,分析两种类型间植株氮素积累及运
转特征的差异.
2  结果与分析
2􀆰 1  不同生态类型小麦氮素积累差异
2􀆰 1􀆰 1不同生态类型氮素积累动态  由表 1 可以看
出,两试验年度均表现为半冬性和春性小麦群体整
个生育期氮素积累量随生育进程推移而不断增加.
在越冬始期和拔节期,春性小麦群体植株平均氮素
积累量高于半冬性小麦群体,2012—2013 年越冬始
期与半冬性小麦群体差异达显著水平.拔节后半冬
性小麦群体平均氮素积累量增长较快,自孕穗期至
成熟期氮素积累量高于春性小麦群体.2012—2013
年半冬性小麦群体氮素积累量在孕穗、开花、成熟期
分别比春性小麦群体高 0.6%、8.6%、12.6%,2013—
2014年分别高 3.6%、11.6%、15.5%,开花期和成熟
期两群体氮素积累量在 2013—2014 年度差异达到
显著水平(开花期 F = 8.02∗,成熟期 F = 8.44∗).说
明春性小麦在拔节前、尤其是越冬始期对氮素的吸
收能力较强,而半冬性小麦在生育中后期对氮素的
吸收能力较强.
2􀆰 1􀆰 2氮素阶段累积量及比例   由表 2 可见,半冬
性和春性小麦群体越冬始期⁃拔节阶段平均氮素累
积量及所占比例两年度结果不同,但两群体差异均
不显著.拔节⁃开花、开花⁃成熟两个阶段平均氮素累
积量均为半冬性小麦群体较多,分别比春性小麦群
体高 15. 0%、 41. 4% ( 2013—2014 年) 和 26. 8%、
47.0%(2013—2014年).其中拔节⁃开花期阶段氮素
积累量仅 2012—2013 年两群体差异显著,开花⁃成
熟阶段两年度差异均达到显著水平(2012—2013 年
F= 5∗,2013—2014年 F = 4.96∗).阶段累积氮素所
占比例两种类型群体差异均未达显著水平.
2􀆰 1􀆰 3 同一生态类型不同品种间氮素积累  由表3
表 1  不同类型小麦氮素积累的动态变化
Table 1  Dynamics of nitrogen accumulation amount (NAA) of different wheat types (kg·hm-2)
年份
Year
类型
Type
BW J B A M
2012—2013 Se 5.15±0.44b 64.91±5.51a 119.45±4.02a 174.54±15.01a 206.75±20.91a
Sp 6.05±0.86a 65.41±8.12a 118.69±18.09a 160.77±18.09a 183.55±21.36a
2013—2014 Se 3.68±0.39a 64.74±9.14a 110.49±20.16a 164.04±20.16a 190.44±18.57a
Sp 4.29±0.80a 68.65±14.51a 106.67±16.18a 146.95±11.46b 164.91±15.37b
Se: 半冬性小麦 Semi⁃winterness wheat; Sp:春性小麦 Springness wheat. BW:越冬始期 Beginning of wintering stage; J:拔节期 Jointing stage; B:孕
穗期 Booting stage; A: 开花期 Anthesis stage; M: 成熟期 Maturity stage. 同列不同小写字母表示不同类型间差异显著(P<0.05) Different small
letters in the same column meant significant difference between wheat types at 0.05 level.下同 The same below.
表 2  不同类型小麦氮素阶段积累量及其比例
Table 2  N accumulation amount and its ratio at different stages of different wheat types
年份
Year
类型
Type
氮素阶段积累量
N accumulation amount at different stages (kg·hm-2)
BW⁃J J⁃A A⁃M
占总量比例
Ratio to the total (%)
B⁃J J⁃A A⁃M
2012—2013 Se 59.77±5.41a 109.63±17.59a 32.21±10.98a 28.9±4.7a 53.0±4.5a 15.6±4.2a
Sp 59.36±8.22a 95.37±22.44a 22.78±5.35b 32.3±5.9a 52.0±7.4a 12.4±2.7a
2013—2014 Se 61.07±9.01a 99.29±9.65a 26.40±8.89a 32.1±4.5a 52.1±3.9a 13.9±3.6a
Sp 64.36±14.30a 78.29±17.24b 17.96±5.89b 39.0±8.1a 47.5±12.7a 10.9±2.7a
2191                                     应  用  生  态  学  报                                      27卷
表 3  不同类型小麦品种间氮素积累及转运差异
Table 3  Difference of nitrogen accumulation and translocation for different wheat types
年份
Year
类型
Type
品种
Variety
总氮素积累量
NAA
(kg·hm-2)
花后积累量
NAAA
(kg·hm-2)
总氮素转运量
TNTA
(kg·hm-2)
总氮素转运率
TNTE
(%)
总转运氮贡献率
TTNCP
(%)
2012—2013 Se 济麦 20 Jimai 20 191.41C 20.78E 131.02AB 76.8a 86.3a
师栾 02⁃1 Shiluan 02⁃1 217.89A 27.96CD 129.74AB 68.3b 78.3ab
保麦 1号 Baomai 1 181.42C 29.40C 109.73B 72.2ab 78.9a
徐麦 30 Xumai 30 193.96BC 23.81DE 121.18B 71.2ab 83.6a
济麦 22 Jimai 22 235.89A 42.94B 152.28A 78.9a 78.0ab
烟农 19 Yannong 19 219.95AB 48.35A 110.35B 64.3b 69.5b
F 23.6∗∗ 5.75∗ 11.77∗∗ 6.22∗ 5.37∗
Sp 扬麦 15 Yangmai 15 211.71A 24.25ab 127.91ABC 68.2abc 84.1ab
扬麦 20 Yangmai 20 172.33C 26.65ab 113.17BCDE 77.7a 80.9b
扬麦 9号 Yangmai 9 178.86C 32.35a 94.97E 64.8c 74.6c
扬辐麦 5号 Yangfumai 5 176.36C 18.35bc 120.160BCD 76.0ab 86.7ab
宁麦 13 Ningmai1 3 205.74AB 24.04ab 138.84A 76.4ab 85.2ab
扬麦 5号 Yangmai 5 152.05D 14.59c 100.07E 72.8abc 87.3a
扬麦 11 Yangmai 11 157.40D 17.65bc 102.69DE 73.5abc 85.3ab
光明麦 1号 Gguangmingmai 1 202.41AB 22.03bc 131.52AB 72.9abc 85.6ab
镇麦 168 Zhenmai 168 195.14B 25.07ab 110.29CDE 64.0c 81.5ab
F 52.37∗∗ 4.04∗ 17.57∗∗ 3.64∗ 5.13∗
2013—2014 Se 济麦 20 Jimai 20 187.97B 26.66abc 127.89ab 79.3a 82.6a
保麦 1号 Baomai 1 163.44C 13.66c 117.10b 78.2a 89.6a
徐麦 30 Xumai 30 201.91A 23.52abc 139.53a 78.2a 85.6a
济麦 22 Jimai 22 211.30A 37.59a 137.26a 79.0a 78.5a
烟农 19 Yannong 19 203.47A 35.23ab 112.16b 66.7b 76.9a
淮麦 20 Huaimai 20 174.54BC 21.74bc 114.27b 74.8ab 84.0a
F 58.29∗∗ 5.52∗ 7.80∗ 5.17∗ 1.8ns
Sp 扬麦 15 Yangmai 15 195.24A 28.66a 125.61A 75.4ab 81.4a
扬麦 20 Yangmai 20 159.28C 20.06ab 108.66ABC 78.1a 84.4a
扬麦 9号 Yangmai 9 158.40C 18.47ab 97.61C 69.8cd 84.1a
扬辐麦 5号 Yangfumai 5 163.85C 14.52b 110.42ABC 74.0bcd 88.4a
宁麦 13 Ningmai 13 180.98B 25.64a 120.93A 77.8ab 82.5a
扬麦 5号 Yangmai 5 142.36D 13.83b 95.60C 74.4abc 87.4a
扬麦 11 Yangmai 11 153.74CD 14.81b 103.87ABC 74.8abc 84.3a
光明麦 1号 Gguangmingmai 1 166.23C 10.87b 116.58AB 75.0abc 91.5a
镇麦 168 Zhenmai 168 164.08C 14.76b 102.97ABC 69.0d 87.5a
F 33.42∗∗ 3.66∗ 10.38∗∗ 4.41∗ 2.27ns
NAAA: N accumulation amount to grains after anthesis; TNTA: Total N translation amount; TNTE: Total N transfer efficiency; TTNCP: Total contribu⁃
tion proportion of transferred N. ns: P>0.05; ∗P<0.05; ∗∗ P<0.01. 同列不同大写字母表示品种间差异极显著(P<0.01) Different capital letters
represented significant difference between wheat varieties at 0.01 level.下同 The same below.
可以看出,同一类型小麦两年度品种间氮素积累量存
在明显差异.方差分析表明,品种间差异均达到极显
著水平.其中,半冬性小麦品种中,植株氮素积累量最
大的是济麦 22,保麦 1号最小;春性小麦品种中,植株
氮素积累量最大的是扬麦 15,扬麦 5号最小.
2􀆰 2  不同生态类型小麦氮素运转差异
2􀆰 2􀆰 1不同生态类型氮素运转量和运转率  由表 4
可知,两年度半冬性小麦平均总氮素转运量分别比
春性小麦高 8.8%、14.3%,其中 2013—2014 年度两
者差异达到显著水平(F = 7.26∗);半冬性小麦平均
总氮素转运率略高于春性小麦,两年度两类型差异
均不显著,说明半冬性小麦植株花后氮素运转能力
较强.两种生态类型小麦营养器官氮素转运量、转运
率均以叶片较高,说明叶片是籽粒氮素的主要来源.
两生态类型小麦群体相比,半冬性小麦叶片氮素转
运量、转运率均低于春性小麦,而茎鞘氮素转运量、
转运率则高于春性小麦,且茎鞘氮素转运量差异达
显著水平(2012—2013 年 F = 7.59∗、2013—2014 年
F= 9.05∗).说明春性小麦叶片花后氮素向籽粒的运
转能力较强,而半冬性小麦茎鞘氮素向籽粒的运转
能力较强.春性和半冬性小麦穗部氮素转运量、转运
率两年度表现有所差异,具体原因还有待分析.
31916期                          董召娣等: 春性和半冬性小麦植株氮素积累与运转特征差异         
表 4  不同类型小麦氮素积累与转运及其对籽粒氮的贡献差异
Table 4  Differences of N accumulation, translocation and contribution to grain of different wheat types
年份
Year
类型
Type
氮转运量
NTA (kg·hm-2)
叶片
Leaves
茎鞘
Stem
and
sheath

Ear
总转运量
TNTA
(kg·
hm-2)
氮素转运率
NTE (%)
叶片
Leaves
茎鞘
Stem
and
sheath

Ear
总转运率
TNTE
(%)
转运氮贡献率
TNCP (%)
叶片
Leaves
茎鞘
Stem
and
sheath

Ear
总转运氮
贡献率
TTNCP
(%)
花后积累量
NAAA
(kg·
hm-2)
积累氮
贡献率
ANCP
(%)
2012—
2013
Se 62.15±
11.13a
45.44±
7.72a
18.12±
5.08a
125.72±
15.89a
79.91±
4.53a
66.90±
6.13a
64.93±
13.13a
72.0±
5.4a
38.90±
3.38B
28.80±
5.59a
11.38±
3.01a
79.3±
5.8a
32.2±
8.89a
20.1±
4.9a
Sp 63.43±10.54a
33.73±
8.27b
18.35±
3.31a
115.52±
15.14a
80.35±
4.63a
60.46±
10.34a
69.64±
7.86a
71.9±
4.9a
45.76±
3.90A
24.42±
5.46a
13.29±
2.15a
83.5±
4.0a
22.78±
5.88b
16.5±
3.2a
2013—
2014
Se 55.62±
7.09a
48.70±
5.88a
20.37±
5.93a
124.70±
15.42a
84.01±
3.89a
75.06±
3.21a
62.02±
13.22a
76.0±
6.8a
37.08±
4.81B
32.33±
3.23a
13.44±
2.81a
82.9±
7.5a
26.40±
10.98a
17.3±
6.0a
Sp 56.66±
5.15a
38.17±
3.92b
14.30±
3.24b
109.14±
9.45b
84.58±
4.11a
71.40±
4.63a
54.62±
8.76a
74.2±
3.1a
44.59±
3.16A
29.99±
1.98a
11.12±
2.26a
85.7±
3.8a
18.0±
5.4b
13.9±
4.0a
NTA: N translation amount; NTE: N transfer efficiency; TNCP: Contribution proportion of transferred N; ANCP: Contribution proportion of N accumula⁃
tion. 同列不同小写字母表示不同类型间差异显著(P<0.05) Different small letters in the same column meant significant difference between wheat
types at 0.05 level.下同 The same below.
2􀆰 2􀆰 2同一生态类型不同品种间氮素运转量和运转
率  同一类型不同品种间总氮素转运量和转运率均
存在明显差异(表 3),方差分析表明,两年度半冬性
和春性小麦品种间差异均达到显著或极显著水平.
其中,半冬性小麦品种中,济麦 20、济麦 22 的平均
总氮素转运量和总氮素转运率均较高,而烟农 19 均
较低.春性小麦品种中,宁麦 13 的平均总氮素转运
量和总氮素转运率均较高,扬麦 9号均较低.
2􀆰 3  不同生态类型小麦间氮素积累与运转对籽粒
的贡献率差异
2􀆰 3􀆰 1不同生态类型氮素积累与运转对籽粒的贡献
率  由表 4可知,半冬性小麦的平均总转运氮贡献
率低于春性小麦,两年度分别比春性小麦群体低
5.0%、3.3%,但差异均未达显著水平.比较两种生态
类型小麦营养器官转运氮贡献率,结果表明,半冬性
小麦群体叶片转运氮贡献率低于春性小麦,茎鞘则
高于春性小麦,且叶片转运氮贡献率两年度差异均
达极显著水平(2012—2013 年 F = 12.30∗∗, 2013—
2014年 F= 13.59∗∗).穗部转运氮贡献率两年度虽
然表现不同,但差异不显著.两年度试验结果显示,
半冬性小麦平均花后氮积累量分别为 32.2 和 26.40
kg·hm-2,约占籽粒总氮量的 20.9%、17.3%,比春性
小麦高 41.4%、47.0%,并且两者差异达到显著水平
(2012—2013 年 F = 5∗,2013—2014 年 F = 4.96∗).
其花后积累氮贡献率也比春性小麦群体高,两年度
分别高 21.6%、24.5%,差异未达显著水平.说明半冬
性小麦花后积累氮素的能力较强.
2􀆰 3􀆰 2同一生态类型不同品种间氮素积累与运转对
籽粒的贡献率  同一类型不同品种间花后氮素积累
量存在明显差异(表 3),方差分析表明,半冬性和春
性小麦品种间差异均达到显著水平(2012—2013 年
度,半冬性小麦 F = 5. 75∗,春性小麦 F = 4.04∗;
2013—2014年度,半冬性小麦 F = 5.52∗,春性小麦
F= 3.66∗).2012—2013年度转运氮贡献率品种间差
异达到显著水平,而 2013—2014年度品种间差异未
达显著水平.
3  讨    论
前人研究认为,小麦植株氮积累动态随生育进
程逐渐增加[16-18],也有研究表明小麦植株氮素积累
量呈先增加、至开花期达最大值、之后有所下降的趋
势[19-20] .本试验结果表明,半冬性和春性小麦平均
氮素积累量变化动态随生育进程均呈增加趋势,成
熟期达到最大值,但不同类型间各生育期氮积累量
在数值上存在差异,其中半冬性类型氮积累量在越
冬和拔节期低于春性类型,花期和花后则高于春性
类型(2013—2014年度两类型差异达到显著水平),
表明春性类型小麦在生育前期对氮素的吸收能力较
强,而半冬性类型小麦在生育后期对氮素的吸收能
力较强.这可能与这两种类型小麦苗期和中后期繁
茂性不同有关,通常情况下春性小麦幼苗生长旺盛,
叶片较大,光合功能强,生物量高,半冬性小麦品种
幼苗叶片相对较小,生长量要低于春性类型,造成其
生育前期对氮素的吸收能力较春性小麦弱;生育中
期春性小麦因分蘖发生节位较少,叶片多披散,而半
冬性小麦类型分蘖发生节位多、数量大,叶片以直立
为主,群体的容纳能力增大,因此春性小麦群体生长
能力比半冬性小麦略有不足,故半冬性类型小麦在
生育后期对氮素的吸收能力较强.本试验相关资料
表明,越冬始期至拔节期,半冬性小麦叶面积指数及
4191                                     应  用  生  态  学  报                                      27卷
干物质积累量均低于春性小麦,干物质积累量两年
度分别比春性小麦低 4.5%、6.0%,拔节至成熟期干
物质积累量则高于春性小麦,两年度分别高 12.5%、
10.9%(资料另文发表).因此在生产中应根据这两
种类型小麦的差异,通过合理密度和肥料运筹,提升
其在不同生育阶段对氮的吸收利用能力,创建合理、
高效的群体,实现产量和氮效率的同步提升.
关于氮素阶段积累量及比例,周顺利等[21]研究
认为,不同品种冬小麦在不同生育阶段的吸氮量均
存在显著差异.朱新开等[16]认为,弱筋小麦在生育
前期氮素阶段积累比例低,而强筋小麦在花后氮素
阶段积累比例高.本试验结果表明,半冬性类型小麦
植株拔节至开花期平均吸氮量和吸氮比例最大,这
与朱新开等[16]研究结果一致.在生育前期,半冬性
类型小麦植株平均氮素积累量及阶段氮素累积比例
均低于春性类型,而花后氮素积累量及阶段累积比
例显著高于春性类型.引起半冬性小麦花后积累量
高于春性小麦的原因可能是:1)半冬性小麦平均花
后剑叶及籽粒中的硝酸还原酶、谷氨酸合成酶、谷氨
酰胺合成酶等酶活性均高于春性小麦[17],这使得半
冬性小麦花后氮素积累和运转能力较强.2)试验所
选用的半冬性品种基本上为中、强筋小麦,而春性品
种多为中、弱筋小麦,籽粒品质的基因型差异导致半
冬性小麦氮素积累量较高.本试验结果表明,生产中
春性类型小麦应注意在生育前期适量施用氮肥,以
满足拔节前植株吸氮比例高的需要;半冬性类型小
麦拔节孕穗肥的施用比例可适当高于春性类型小
麦,以满足拔节后尤其是开花后的吸氮需求.
氮素转运量、转运率及转运氮对籽粒氮的贡献
率,是营养体各器官中氮向籽粒转运输出的重要指
标.张法全等[22]、王旭红等[23]认为较高的花后营养
器官氮素向籽粒运转量有利于高产.本试验结果表
明,半冬性小麦总氮素转运量、转运率均高于春性小
麦,说明其花后氮素转运能力较强,而其总转运氮贡
献率低于春性小麦,可能是半冬性小麦花后氮素积
累量较高所致.茎鞘的花前氮素转运量、转运率、转
运氮贡献率均高于春性小麦,而叶片的花前氮素转
运量、转运率、转运氮贡献率均低于春性小麦,这可
能与不同类型小麦株型差异较大有关.
本试验结果还表明,同一类型不同品种间植株
氮素积累量、总氮素运转量、花后氮素积累量、积累
氮贡献率及运转氮贡献率等均存在明显差异,无论
春性还是半冬性类型小麦里均存在氮效率较高的品
种.因此,实际生产中应根据生态条件、土壤地力、栽
培水平等选择对应生态类型的春性或半冬性氮高效
品种,合理运筹各生育期氮肥施用量和施用比例,提
高氮素利用效率,实现节氮增效和减轻环境污染.
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作者简介  董召娣,女,1981年生,博士. 主要从事小麦栽培
生理研究. E⁃mail: 515798694@ qq.com
责任编辑  张凤丽
董召娣, 郭明明, 易媛, 等. 春性和半冬性小麦植株氮素积累与运转特征差异. 应用生态学报, 2016, 27(6): 1910-1916
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