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为明确水分和氮肥运筹对高产冬小麦生理生态特性及产量品质形成的影响，试验于2008-2010年在山东省青岛市城阳区青岛农科院试验站进行，选用优质中筋小麦品种“济麦22”，设置4个施氮水平（0kg/hm2、150kg/hm2、210kg/hm2和270kg/hm2）和3个灌水处理:（不灌水，拔节水60mm，拔节水+灌浆水，120mm），采用大田试验和室内生理生化分析相结合的技术路线，系统研究了不同灌水次数和施氮量对小麦产量和品质形成的影响，以及产量品质形成的生理生态基础;探讨了中筋小麦高产、优质的适宜施氮量和水分管理措施。主要结果如下:
1、灌水量120mm和不灌水的条件下，植株早衰，叶面积系数减小，群体透光率增大，干物质积累量、营养器官花前贮藏物质总运转量和运转率降低，减少籽粒灌浆，导致粒重下降。增施氮肥，可减轻水分胁迫对小麦生长的影响，但施氮量达到270kg/hm2后粒重下降。
2、灌水量60mm条件下，小麦旗叶叶绿素含量(SPAD)、光合速率(Pn)和保护酶(POD，CAT,SOD)的活性提高，膜脂过氧化程度减轻，丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量下降，使膜受损减轻，延缓旗叶衰老。不灌水和灌水量120mm时，增施氮肥，可提高小麦旗叶SPAD和Pn，延缓旗叶衰老。
3、灌水量60mm乖120mm时，旗叶蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性、籽粒游离态淀粉合成酶(SSS)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)的活性降低，降低了叶片可溶性糖含量，减少了籽粒淀粉含量和积累量。灌水量60mm和120mm条件下增施氮肥可提高旗叶SPS和SS活性，提高中后期籽粒可溶性糖含量和蔗糖含量，在150-210kg/hm2范围内增施氮肥有利于淀粉组分的积累。
4、灌水量60mm和120mm的条件下，小麦籽粒产量、蛋白质产量、淀粉产量和直/支链淀粉比均降低。而在150-210kg/hm2范围内增施氮肥可提高籽粒产量、蛋白质含量、谷蛋白/醇溶蛋白比、淀粉含量和直/支链淀粉比，施氮量超过210kg/hm2时，籽粒产量、淀粉含量和直/支链淀粉比反而降低。灌水量60mm条件下或施氮量在210kg/hm2下，可提高籽粒的容重、出粉率，提高面团的峰值粘度、衰减值、最终粘度和回生值。含水量下降或增施氮肥可增大蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、降落值、面团弹力和拉力曲线面积，减小面团延展性。
5、在本实验田条件下，灌水次数对小麦水分生产效率均有显著影响，随着灌水次数的增加水分生产效率下降，不同水平间差异显著，水分生产效率随着施氮量增加而增大，不同施氮量间差异显著。灌水次数和施氮量对水分生产效率的交互作用显著，表明在不同肥力水平下均能够通过合理的水氮运筹提高水分生产效率，实现节水增产的目的。
综上所述，水分和氮肥对小麦光合衰老特性、碳氮代谢、相关酶活性和物质运转和分配的影响是导致产量和品质差异的主要原因，认为施氮量210kg/hm2和灌水量60mm是小麦获得高产优质的最佳组合。因此，针对不同降水年型和土壤肥力进行小麦的水氮运筹，对于提高水资源的生产效率，同步实现节水丰产，是十分必要的。