【摘 要】
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长江中下游是我国第二大小麦主产区,其中稻麦轮作是主要种植模式是稻麦轮作模式之一,该区域小麦种植面积较大,但是由于复杂气候及土壤因素带来的单产限制,造成该地区产量潜力难以发挥出来。本区域小麦单产水平和籽粒品质较低,严重限制了本地区小麦产业的发展。因此需要对该地区适应性较强的品种进行密度和氮肥运筹的栽培试验,来探究本区域气候和种植模式下不同品质类型小麦间产量和品质差异的生理机制,揭示制约小麦产量和品质
【基金项目】
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国家重点研发计划(2016YFD0300206); 国家自然科学基金项目(31601251);
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长江中下游是我国第二大小麦主产区,其中稻麦轮作是主要种植模式是稻麦轮作模式之一,该区域小麦种植面积较大,但是由于复杂气候及土壤因素带来的单产限制,造成该地区产量潜力难以发挥出来。本区域小麦单产水平和籽粒品质较低,严重限制了本地区小麦产业的发展。因此需要对该地区适应性较强的品种进行密度和氮肥运筹的栽培试验,来探究本区域气候和种植模式下不同品质类型小麦间产量和品质差异的生理机制,揭示制约小麦产量和品质提升的关键生理过程和解决途径,对于在该气候区下寻求达到产量和品质双优的目标策略进一步提升长江中下游小麦产量水平和促进产业发展至关重要。本研究位于长江中下游平原稻麦轮作系统中的湖北省襄阳市开展,供试材料为推广面积较广的不同品质类型小麦品种强筋小麦郑麦9023(ZM9023)、中筋小麦鄂麦596(EM596)和弱筋小麦生选6号(SX6),通过设置不同种植密度200株m-2(D1)和400株m-2(D2),以及和三个不同追氮时期处理(总氮量225 kg ha-1)基肥50%+返青肥50%(S1)、基肥50%+拔节肥50%(S2)和基肥50%+返青肥20%+拔节肥30%(S3),来研究不同品质类型各小麦品种小麦的产量和氮素利用效率差异及其对氮素追施氮肥时期与密度的响应差异,以期为进一步提高本区域小麦产量和品质以及氮素利用效率提供理论依据和技术支持。本研究主要结果如下:(1)随着密度增加,各小麦品种的穗数增加,D2密度下的单位面积数穗数是D1的130%-140%,穗粒数和千粒重下降。ZM9023和SX6产量随密度增加大而增加,随追肥时期后移,不同处理产量呈现下降趋势或无增长,而返青+拔节期追肥处理提高了产量。EM596的成熟期以及花后干物质积累量随密度增加而降低,ZM9023表现相反。两年度产量最高品种分别为SX6和EM596,产量分别达到6486kg ha-1和7501 kg ha-1。EM596的灌浆速率最高,灌浆后期的旗叶SPAD值较其他品种更高,灌浆持续期长,因此千粒重显著高于其他两个品种。(2)在低密度条件下,三个小麦品种在S1和S3处理下产量高于S2处理,在5204-6080 kg ha-1之间,但在高密度条件下则S3处理下最高,其中SX6和ZM9023达显著水平。S3处理下的穗粒数最高,处理间差异达显著水平。三个品种均在D2S3处理下产量最高,但EM596在D1S1下的产量与D2S3无显著差异,SX6在D1S1下的产量略低,而ZM9023则在D1S1下显著低于D2S3。(3)随种植密度增加,三个品种小麦籽粒淀粉含量均增加,强筋小麦最高,弱筋小麦最低;除EM596品种外SX6和ZM9023的,籽粒蛋白含量亦随种植密度增大而增加。追肥时期从返青期后移至到拔节期,小麦籽粒淀粉含量降低,但总蛋白含量增加。不同品种小麦籽粒蛋白含量对追肥时期响应不同,EM596籽粒蛋白含量在S3返青+拔节期均进行追肥处理时最低,不同品种小麦对其响应不同,弱筋小麦蛋白含量最低,强筋ZM9023和SX6和弱筋小麦籽粒蛋白含量则以S2最高,S1最低处于返青追肥处理和拔节期追肥处理之间。(4)随密度增加,ZM9023和SX6的花期和成熟期氮素积累量降低,氮素利用效率(NUtE)下降,氮素收获指数(NHI)升高,并且在开花期硝酸还原酶(NR)和氨酰胺合成酶(GS)活性随密度增加活性下降,谷氨酰胺合成酶(GS)活性在低密度下活性更高。品种间NUtE对密度的反应不同,ZM9023的NUtE在低密度下更高,与EM596表现与之相反,SX6则在两个密度下基本一致。品种间NUtE对追肥时期的反应亦不同,ZM9023在S1和S3处理下最高,EM596则在S3处理下最高,SX6在S1处理下。但和开花期旗叶的NR和GS活性表现一致。三个品种的NHI均在S2处理下最高。随着追肥时期后移,小麦花后氮素积累量呈现上升趋势,旗叶NR和GS活性呈上升趋势。综上所述,密度的增加高密度下对本试验中的三种筋型小麦产量和品质促进效果更明显较优,但不同品种是它们的品质和氮素利用效率对密度和追肥时期的响应不同存在较大差异。因此针对不同筋力小麦品种,应该制定适宜的栽培措施合理安排播种密度和追肥时期,优化提高小麦群体质量,最终达到产量和、品质以及和效率的协同提升肥料的高效利用。
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