小麦作为我国重要的粮食作物之一，其产量和品质是确保粮食安全及推动经济发展的基础。随着人们生活水平提高，对高产优质小麦的需求也不断增加[1]。施用化肥对作物的生长起着重要的作用，是最有效和最重要的增产措施之一，对保障作物高产优质高效有重要作用[2-
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2021年在河北科技师范学院农学与生物科技学院试验站（119.15° E，39.70° N）进行。试验站位于温带大陆性季风气候区，土壤为壤土。试验地在种植前对0~20 cm土壤进行了养分状况测定，土壤含有机质20.38 g/kg、全氮2.14 g/kg、碱解氮72.24 mg/kg、速效磷19.78 mg/kg、速效钾127.14 mg/kg，pH 7.56。
1.2 试验设计
供试春小麦品种为津强11，共设置4个施氮水平，分别为0、80、160和240 kg/hm2，分别用N0、N80、N160和N240表示，其中，N240为生产中常规施氮水平，每个处理设置3次重复，完全随机排列。小区面积16 m2（4 m×4 m），行距20 cm。磷肥为过磷酸钙（120 kg/hm2），钾肥为硫酸钾（120 kg/hm2），两者均作为基肥。氮肥为尿素（含氮46%），在拔节期追施。春小麦播种日期为2021年3月7日，收获日期为2021年6月22日，基本苗数600万/hm2，其他管理措施同当地大田生产。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 磷、钾素积累相关指标
分别于拔节期（4月20日）、孕穗期（5月7日）、抽穗期（5月14日）、开花期（5月18日）和成熟期（6月22日）各取10株长势均匀的植株，将地上部分为叶、鞘、秆、颖壳+穗轴和籽粒，于105 ℃烘箱中杀青30 min，之后于75 ℃烘干至恒重，称量各器官干重，各器官干重相加为植株干物质积累量。将烘干样品用粉碎机粉碎后，用H2O2-H2SO4消煮法进行消煮，用钼锑抗吸光光度法测定全磷量，用火焰光度法计算全钾量，并根据以下公式进行相关指标的计算：
植株磷（钾）素积累量=植株干物质积累量×植株含磷（钾）量。
1.3.2 籽粒营养品质
采用Biochrom30型全自动氨基酸分析仪（美国通用公司）测定氨基酸含量。
前处理：称量0.1000 g干燥、均匀性好、过60目筛（0.25 mm）的样品放入水解管中，加入6 mol/L的盐酸水解，在105 ℃的烘箱中处理22 h，取出后用纯水定容至25 mL，将水解液过滤，吸取1 mL滤液于旋转蒸发仪中，蒸发至干，加入1 mL纯水溶解，再蒸干，重复2次后，用2 mL pH 2.2缓冲液溶解，待上机测定。对样品进行小麦籽粒品质评定，根据以下公式进行相关指标计算：
必需氨基酸评分（AAS）=测定的必需氨基酸含量/标准蛋白质参考值；
氨基酸比值系数（RC）=AAS/AAS均值；
必需氨基酸指数（EAAI）=
矿质元素测定：采用H2O2-H2SO4消煮法获得成熟期籽粒的消煮液，采用Opyima 2100 DV型电感耦合等离子体发射光谱仪（美国铂金爱尔默公司）测定。
1.3.3 产量
在成熟期各小区划定3个1 m2样品进行采样，人工收割、脱粒、晾晒，对籽粒进行称重，并测定其含水量，最后计算出单位面积小麦产量。
1.4 数据处理
采用Excel进行数据整理和制表绘图，采用SPSS 26.0分析数据。
2 结果与分析
2.1 追氮量对春小麦养分吸收和利用的影响
2.1.1 对植株磷素积累量的影响
由图1可知，随着小麦生长发育的进行，不同追氮水平下植株磷素积累量持续增加，并在成熟期达到峰值。随着追氮量的增加，拔节期各追氮处理植株磷素积累量无显著差异；孕穗期呈现“升―降―升”的趋势，在N80处理下达到最大值，为21.65 kg/hm2，且N80和N240处理显著高于N0和N160处理，但N80和N240处理间差异不显著；抽穗期呈不断升高趋势，且各处理间差异显著；开花期呈“升―降―升”的趋势，N80处理含量最高，为32.69 kg/hm2，且N80和N240处理显著高于N0和N160处理；成熟期同样表现为“升―降―升”的变化趋势，N80处理含量最大，为45.68 kg/hm2，各处理间差异显著。结果表明，追氮能促进植株对磷素的积累，适宜的氮肥施用量能够促进生育后期植株的磷素积累。
图1
图1
不同追氮处理下植株不同生育时期的磷素积累量
不同小写字母表示0.05水平差异显著，下同。
Fig.1
Phosphorus accumulation of plants at different growth stages under different nitrogen topdressing treatments
The different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level, the same below.
2.1.2 对植株钾素积累量的影响
由图2可知，随着小麦生长发育，不同追氮水平下的植株钾素积累量呈现先升后降的趋势，并在开花期达到峰值。随着追氮量增加，拔节期各追氮处理植株钾素积累量无显著差异；孕穗期呈现“升―降―升”的趋势，在N240处理下含量达到最大值，为90.73 kg/hm2，且N80和N160处理显著低于N240处理；抽穗期呈不断升高趋势，且各处理之间差异显著；开花期呈“升―降―升”的趋势，N240处理积累量最高，为145.16 kg/hm2，且各处理间差异显著，但是在N80处理下钾素积累量迅速增加，比在抽穗期的N80处理下提高45.80%；成熟期同样表现为“升―降―升”的变化趋势，并且植株的钾素积累量较开花期有一定的降低，且N0~N240各处理间比开花期分别损失了48.35%、36.45%、52.93%和49.61%，在N80处理下损失达到最大值，为100.65 kg/hm2，各处理间差异显著。表明追氮能够促进植株对钾素的积累，并且适宜的氮肥施用量能够减少生育后期的钾素损失。
图2
图2
不同追氮处理下植株不同生育时期的钾素积累量
Fig.2
Potassium accumulation of plants at different growth stages under different nitrogen topdressing treatments
2.2 追氮量对春小麦营养品质的影响
2.2.1 对氨基酸含量的影响
由表1可知，必需氨基酸、非必需氨基酸含量和氨基酸总量都随着追氮量的增加呈现先升高后降低的趋势，均在N80处理下含量达到最大值，分别为77.64、219.27、296.91 mg/g；N160处理下次之，分别为72.75、208.17、280.92 mg/g，且N80和N160处理显著高于N0和N240处理，N0与N240处理之间没有显著性差异，说明减量追氮有利于氨基酸的合成。
表1 不同追氮处理对春小麦氨基酸含量的影响
Table 1
| 指标Index | N0 | N80 | N160 | N240 |
|---|---|---|---|---|
| 必需氨基酸含量Essential amino acid content | 67.38±0.82c | 77.64±0.64a | 72.75±0.56b | 67.60±0.52c |
| 非必需氨基酸含量Non-essential amino acid content | 189.74±0.53c | 219.27±0.77a | 208.17±0.69b | 188.89±0.27c |
| 氨基酸总量Total amino acid content | 257.12±0.82c | 296.91±0.64a | 280.92±0.56b | 256.48±0.52c |
不同小写字母表示0.05水平差异显著，下同。
The different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level, the same below.
由表2可知，追氮量对蛋氨酸、苏氨酸和赖氨酸含量无显著影响，而对其他必需氨基酸含量均有显著影响，从变异系数看，追氮量对异亮氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸含量影响较大。其中，异亮氨酸含量在N80处理下达到最大值，为9.33 mg/g；在N160处理下次之，为8.48 mg/g，且N80和N160处理显著高于N0和N240。亮氨酸和苯丙氨酸含量随追氮量的增加呈现先升高后降低的趋势，且在N80时达到最大值，分别为21.67和14.16 mg/g，且显著高于N0和N240处理。缬氨酸含量在N80处理下达到最大值，为12.24 mg/g，N160处理次之，为11.20 mg/g，且N80处理显著高于N0处理，与N160和N240处理差异不显著。
表2 不同追氮处理对春小麦必需氨基酸含量的影响
Table 2
| 指标Index | N0 | N80 | N160 | N240 | 变异系数Coefficient of variation (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 缬氨酸Val | 10.76±0.82b | 12.24±0.64a | 11.20±0.56ab | 11.10±0.52ab | 5.63 |
| 蛋氨酸Met | 3.35±0.17a | 3.60±0.36a | 3.78±0.16a | 3.47±0.15a | 5.13 |
| 异亮氨酸IIe | 7.74±0.22c | 9.33±0.47a | 8.48±0.38b | 7.79±0.10c | 8.92 |
| 亮氨酸Leu | 18.27±0.72c | 21.67±0.15a | 20.10±0.95b | 17.98±0.10c | 8.84 |
| 苯丙氨酸Phe | 12.27±0.88b | 14.16±0.73a | 12.96±0.54ab | 11.73±0.27b | 8.22 |
| 苏氨酸Thr | 7.94±0.67a | 8.85±0.21a | 8.89±0.34a | 8.40±0.75a | 5.24 |
| 赖氨酸Lys | 7.05±0.50a | 7.79±0.41a | 7.33±0.30a | 7.13±0.76a | 4.52 |
由表3可知，追氮量对丙氨酸、胱氨酸和组氨酸含量无显著影响，对其他非必需氨基酸含量均有显著影响，且从变异系数看，追氮量对谷氨酸、脯氨酸和酪氨酸含量影响较大。其中含量最高的是谷氨酸，为96.82 mg/g（N80），N80和N160处理显著高于N0和N₂₄₀处理。除丝氨酸之外，其他非必需氨基酸含量均在N80处理下达到最大值，追氮量80 kg/hm2与其他处理相比明显提高了氨基酸含量，说明减氮至80 kg/hm2有利于氨基酸合成。
表3 不同追氮处理对春小麦非必需氨基酸含量的影响
Table 3
| 指标Index | N0 | N80 | N160 | N240 | 变异系数Coefficient of variation (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 天冬氨酸Asp | 12.65±0.53b | 14.40±0.77a | 13.29±0.69ab | 12.70±0.27b | 6.13 |
| 酪氨酸Tyr | 7.58±0.65b | 9.10±0.03a | 7.61±0.56b | 7.95±0.35b | 8.82 |
| 丝氨酸Ser | 14.22±0.75c | 15.79±0.70ab | 14.40±0.97bc | 16.54±0.57a | 7.32 |
| 谷氨酸Glu | 82.87±6.81b | 96.82±4.67a | 95.10±2.77a | 79.08±0.03b | 9.97 |
| 甘氨酸Gly | 11.46±0.38b | 12.55±0.23a | 11.84±0.69ab | 11.84±0.29ab | 3.82 |
| 丙氨酸Ala | 10.35±0.16a | 11.13±0.38a | 11.11±0.65a | 10.45±0.92a | 3.87 |
| 胱氨酸Cys | 3.89±0.25a | 4.41±0.19a | 4.15±0.68a | 3.82±0.20a | 6.56 |
| 组氨酸His | 6.09±0.50a | 6.85±0.08a | 6.77±0.93a | 6.44±0.04a | 5.25 |
| 精氨酸Arg | 12.02±0.26b | 14.18±0.88a | 12.92±0.81ab | 12.20±0.65b | 7.65 |
| 脯氨酸Pro | 28.59±0.56c | 34.04±1.35a | 30.97±1.07b | 27.84±0.15c | 9.20 |
| 合计Total | 189.72±0.53c | 219.27±0.77a | 208.16±0.69b | 188.86±0.27c | 6.84 |
2.2.2 对籽粒氨基酸评分的影响
由表4可知，籽粒必需氨基酸的评分基本上均随着追氮量的增加而呈现下降的趋势，总体表现为苯丙氨酸+酪氨酸>亮氨酸>蛋氨酸+胱氨酸>苏氨酸>异亮氨酸>缬氨酸>赖氨酸。各追氮处理下小麦籽粒蛋白质中必需氨基酸评分范围在12~39之间，且与标准蛋白组分相比，各氨基酸含量均低于其值。各氨基酸评分基本都在N80和N160处理下达到最大值，且N80和N160处理的异亮氨酸评分与N0处理相比分别增加20.57%和9.56%，与N240处理相比分别增加10.76%和8.83%，升幅相对较大。
表4 不同追氮处理对春小麦必需氨基酸评分的影响
Table 4
| 指标Index | N0 | N80 | N160 | N240 |
|---|---|---|---|---|
| 缬氨酸Val | 21.52 | 24.48 | 22.40 | 22.20 |
| 蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys | 20.69 | 22.89 | 22.66 | 20.83 |
| 异亮氨酸IIe | 19.35 | 23.33 | 21.20 | 19.48 |
| 亮氨酸Leu | 26.10 | 30.96 | 28.71 | 25.69 |
| 苯丙氨酸+酪氨酸Phe+Tyr | 33.08 | 38.77 | 34.28 | 32.80 |
| 苏氨酸Thr | 19.85 | 22.13 | 22.23 | 21.00 |
| 赖氨酸Lys | 12.82 | 14.16 | 13.33 | 12.96 |
表5 不同追氮处理对春小麦必需氨基酸RC的影响
Table 5
| 指标Index | N0 | N80 | N160 | N240 |
|---|---|---|---|---|
| 缬氨酸Val | 0.98 | 0.97 | 0.95 | 1.00 |
| 蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys | 0.94 | 0.91 | 0.96 | 0.94 |
| 异亮氨酸IIe | 0.88 | 0.92 | 0.90 | 0.88 |
| 亮氨酸Leu | 1.19 | 1.23 | 1.22 | 1.16 |
| 苯丙氨酸+酪氨酸Phe+Tyr | 1.51 | 1.54 | 1.46 | 1.48 |
| 苏氨酸Thr | 0.91 | 0.88 | 0.94 | 0.95 |
| 赖氨酸Lys | 0.58 | 0.56 | 0.57 | 0.59 |
必需氨基酸指数较高意味着氨基酸组成较为平衡，蛋白质的质量及其利用率也相应较高。由图3可知，小麦籽粒蛋白质质量变化趋势表现为随追氮量的增加先增加后降低，在N80处理下达到最大值，在N160处理下次之。且必需氨基酸指数在N80和N160处理下分别比在N0处理下增加14.64%和7.48%，比在N240处理下分别增加13.19%和6.12%，说明适当减量追氮有利于提高蛋白质质量。
图3
图3
不同追氮处理对春小麦必需氨基酸指数的影响
Fig.3
Effects of different nitrogen topdressing treatments on essential amino acid index of spring wheat
2.2.3 对籽粒矿质元素含量的影响
由表6可知，追氮量除对Mn的含量没有显著影响之外，对其他5种矿质元素含量均有显著影响。Ca、Mg和Fe元素含量均随着追氮量的增加呈现先升高后降低的趋势，且均在N80处理下达到最大值，分别为429.42、1137.98和116.31 mg/kg，比N0含量分别提高10.26%、6.02%、90.48%。Cu和Zn含量随追氮量的增加呈先升高后降低的趋势，均在N160处理下达到最大值，分别为6.55和46.26 mg/kg，比N0含量分别提高21.36%和31.53%。说明减量追氮有利于提高春小麦矿质元素含量。
表6 不同追氮处理对春小麦矿质元素含量的影响
Table 6
| 指标Index | N0 | N80 | N160 | N240 |
|---|---|---|---|---|
| Ca | 389.46±11.36b | 429.42±1.29a | 417.26±10.08a | 410.77±15.36a |
| Mg | 1073.32±6.73c | 1137.98±4.43a | 1121.31±6.68b | 1115.29±2.44b |
| Fe | 61.06±3.99d | 116.31±4.74a | 83.67±6.52b | 72.30±4.43c |
| Mn | 36.70±3.85a | 37.34±0.94a | 38.59±3.24a | 38.78±4.85a |
| Cu | 5.40±0.08b | 6.49±0.44a | 6.55±0.45a | 6.12±0.45ab |
| Zn | 35.17±0.15b | 38.46±0.05b | 46.26±3.60a | 37.39±4.65b |
2.3 追氮量对春小麦产量的影响
由图4可知，追施氮肥可显著提高春小麦产量，N80处理的产量最高，为6802.07 kg/hm2，N160处理次之，为6658.73 kg/hm2，两者差异不显著，均显著高于N0和N240处理。因此追氮量80~160 kg/hm2利于提高春小麦产量，即较常规生产施氮量适当减少施氮量能够提高产量。
图4
图4
不同追氮处理对春小麦籽粒产量的影响
Fig.4
Effects of different nitrogen topdressing treatments on yield of spring wheat
3 讨论
3.1 追氮量对春小麦养分吸收利用的影响
氮、磷、钾是植物必需的三大营养元素，直接影响作物产量和品质[20]。钾同时参与渗透调节、光合作用和物质运输等多种生理过程[21]。研究[22]表明，施用氮肥可提高小麦对土壤磷、钾素的吸收，并且能显著提高小麦地上部磷、钾素累积量。赵俊晔等[23]研究了施氮量对冬小麦氮磷钾养分吸收利用的影响，结果表明在施氮处理下的磷、钾素积累量高于不施氮处理，而且增加施氮量不仅促进生育前期小麦植株对钾素的吸收积累，在生育后期还降低了植株内钾素的损失，这与本研究结果一致。昝亚玲[24]研究认为，氮肥的增施对冬小麦磷素和钾素的吸收利用具有显著的提高作用，随施氮量增加，总吸磷量显著增加，当氮肥施用量继续增加超过240 kg/hm2时，总吸磷量变化不显著。龙素霞等[25]研究认为，减施氮肥不仅降低了冬小麦在各生育期的钾积累量，而且降低了成熟期的磷积累量，与本研究结果不完全相同。本研究表明，在生育前期，磷素和钾素积累量均随追氮量的增加而上升，而在生育后期，植株磷、钾积累量在N80和N160处理显著高于N240处理，说明过量追氮会影响植株生育后期对磷、钾素的积累。这可能是由于小麦类型不同以及小麦基因型的差异导致。赵富林[6]研究认为，不同品种之间磷素累积差异显著，并且不同品种之间钾素收获指数和钾素籽粒生产效率变化同样存在差异。史辛凯等[26]研究认为，同一氮肥处理下泰农18号的氮肥农学效率小于临麦4号，可见不同品种对氮肥的敏感程度不同。
3.2 追氮量对春小麦营养品质的影响
小麦籽粒的营养品质受氨基酸含量、氨基酸含量的平衡性以及蛋白质含量共同的影响，其中必需氨基酸是关键的影响因素[27]。研究[28-29]发现，蛋白质中必需氨基酸含量低于非必需氨基酸含量，其中谷氨酸占小麦籽粒蛋白的大部分。Zhang等[30]研究发现，施氮后冬小麦籽粒中的蛋白质和氨基酸总量均显著增加，本研究结果与其类似。本研究表明，氨基酸总量随着追氮量的增加呈现升高的趋势，且N80和N160处理显著高于N0处理。同时氮肥施用量对调控小麦籽粒氨基酸含量起到关键作用[31-32]。韩立杰等[33]研究认为，在0~225 kg/hm2施氮水平间，增加氮肥施用量可以改善冬小麦的籽粒品质。刘莹等[34]研究发现，在黑土条件下，施用氮肥可以提高春小麦籽粒氨基酸总量、必需氨基酸和非必需氨基酸的含量，且在施氮水平为120 kg/hm2处理下氨基酸总量最高，但是各处理间差异不显著。Zhang等[35]研究发现，与施氮水平180 kg/hm2相比，240 kg/hm2处理冬小麦籽粒中蛋白质、必需氨基酸、非必需氨基酸含量及氨基酸总量显著增加，但在施氮水平300 kg/hm2时，这些指标没有进一步增加。徐凤娇等[36]研究表明，对于不同品质类型的冬小麦而言，在0~270 kg/hm2施氮范围内，增加施氮量可以提高籽粒产量和蛋白质含量，但超过此范围后，继续增加施氮量则会导致产量和蛋白质含量下降。本研究获得类似的结果，小麦籽粒中必需氨基酸、非必需氨基酸含量及氨基酸总量在N80处理达到最大值，N160处理次之，N240与N0处理没有显著差异。这表明在N80和N160处理下足以满足小麦对土壤中氮素的吸收需求，并维持小麦籽粒中蛋白质的积累。Millward[37]研究发现，在必需氨基酸中，赖氨酸、色氨酸和蛋氨酸是小麦籽粒中限制性最强的氨基酸。本研究也证明，赖氨酸在所有必需氨基酸中评分最低，在各追氮处理下均为籽粒蛋白质第一限制性氨基酸。
肥料的种类、施入方式等是决定籽粒矿质元素含量的重要因素。氮是作物所需的主要营养元素之一，其对调节籽粒的矿质元素含量也具有重要作用[38]。对于大多数的小麦品种而言，施氮对提高小麦矿质元素的含量具有显著影响[39]。前人[40-41]研究表明，施氮处理下，籽粒Zn、Fe、Cu的含量高于不施氮处理，在一定范围内施氮量的增加可以提高籽粒微量元素含量，但超过一定范围后，继续增加施氮量则会导致籽粒微量元素含量下降。同时，不同种类的矿质元素对适宜施氮量的需求存在差异。另外，罗付香等[42]发现，不同肥力条件下小麦籽粒微量元素受氮肥施用量的影响不同，低肥力时，适当增施氮肥可以提高小麦籽粒中Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素的含量；中和高肥力时，适当增施氮肥提高了籽粒中铁的含量，但降低了Mn、Zn、Al和Cu的含量。本研究结果表明，各追氮处理下，籽粒的矿质元素含量均高于不施氮处理，并且在本试验肥力条件下，Ca、Mg和Fe元素含量在N80处理下达到最大值；Cu和Zn元素含量在N160处理下达到最大值。因此，除了小麦品种和环境因素之外，施肥的合理性也是影响小麦营养品质的一个重要因素。
3.3 追氮量对春小麦产量的影响
由于品种、环境和施肥方式等条件的不同，前人对小麦最适宜的氮肥施用量的研究结果有一定的差异。田中伟等[43]研究发现，不同小麦品种的籽粒产量随着施氮量的增加通常会先升高，达到一个峰值后会逐渐降低。王玲玲等[44]认为，不同施氮量下小麦籽粒产量之间存在显著差异，随着施氮量的增加小麦籽粒产量先升高，当施氮量180 kg/hm2时，2种供试的弱筋冬小麦品种的籽粒产量均达到峰值，继续增加施氮量，小麦籽粒产量则会逐渐降低。安婷婷等[45]对冬小麦研究发现，兼顾产量与施肥效益时的最佳施氨量为240 kg/hm2。代丽婷等[46]研究发现，春小麦施氮量在90 kg/hm2时产量最高，但与施氮量82 kg/hm2无显著差异，且施氮量82 kg/hm2时单位面积穗数最高。本研究结果与前人研究结果的规律基本一致，在N80处理下产量达到最大值，N160处理下次之，且N80和N160处理显著高于N0和N240处理。结果表明适宜的追氮量有利于增加小麦的产量，但当追氮量超出适宜范围时，则会产生相反的效果，导致产量减少。因此，在试验区域，较常规生产田适当减少追氮量有利于提高产量。
4 结论
与常规生产田相比，适当减量追氮可提高春小麦成熟期磷素积累量并且降低生育后期钾素的损失，有利于小麦植株对养分的吸收与利用，最终达到提高产量的目的。同时，可以提高必需氨基酸、非必需氨基酸含量和氨基酸总量，有利于氨基酸的合成，提高蛋白质质量。减氮至N80~N160时，有利于春小麦籽粒积累矿质元素，改善小麦籽粒品质，达到高产优质的目的。综合分析得出，追氮量为80~160 kg/hm2时，小麦养分吸收利用效果与品质最好，是冀东地区春小麦生长的适宜追氮量。
参考文献
麦后复种绿肥及配施不同水平氮肥对小麦产量、品质及氮素利用的影响
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.007
[本文引用: 1]
【目的】 针对甘肃省河西地区春小麦种植氮肥投入量大、肥源单一、氮素利用率低及小麦品质差的问题，探究适宜的绿肥与减量配施氮肥的栽培技术对春小麦籽粒产量、品质及氮素吸收利用的影响，以期为河西灌区春小麦高产、优质和绿色生产方式提供理论依据。【方法】 试验于2019—2021年在甘肃武威河西绿洲灌区进行，试验采用裂区设计方法，主区设单作小麦（W）和麦后复种豆科绿肥（W-G）两种种植模式；副区为5种施氮水平：农户传统施氮100% N肥（180 kg·hm<sup>-2</sup>，N<sub>4</sub>）、传统施氮的85% N肥（N<sub>3</sub>）、传统施氮的70% N肥（N<sub>2</sub>）、传统施氮的55% N肥（N<sub>1</sub>）及不施氮肥（N<sub>0</sub>）。【结果】 麦后复种绿肥结合施氮85%（W-G-N<sub>3</sub>）可显著提高小麦籽粒和生物产量，W-G-N<sub>3</sub>较单作小麦模式下施氮85%（W-N<sub>3</sub>）和传统施氮（W-N<sub>4</sub>）籽粒产量分别提高16.7%—18.4%和13.6%—34.4%，W-G-N<sub>3</sub>较W-N<sub>3</sub>与W-N<sub>4</sub>生物产量分别提高11.3%（2020）与5.2%—11.6%（2020—2021），籽粒产量提高幅度大于生物产量，因而，W-G-N<sub>3</sub>处理具有较高的收获指数，较W-N<sub>3</sub>和W-N<sub>4</sub>收获指数分别提高4.9%—15.9%和8.0%—20.5%。同时，W-G-N<sub>3</sub>可通过增加籽粒蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量改善营养品质，其中W-G-N<sub>3</sub>较W-N<sub>3</sub>蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量分别提高12.3%—16.1%、28.7%—47.2%和10.7%—11.1%；W-G-N<sub>3</sub>较W-N<sub>4</sub>蛋白质含量提高8.9%—12.4%，但W-G-N<sub>3</sub>与W-N<sub>4</sub>处理沉降值和湿面筋含量差异不显著。此外，W-G-N<sub>3</sub>较W-N<sub>3</sub>和W-N<sub>4</sub>有利于促进小麦吸收氮素及转化为籽粒产量，其中植株吸氮量分别提高42.2%—58.9%和35.2%—45.0%，氮肥利用率分别提高12.0%—20.6%和5.9%—20.4%，氮肥偏生产力分别提高3.6%—18.3%和28.1%—58.1%；W-G-N<sub>3</sub>处理也可补偿减氮造成的氮肥农学效率的降低，较W-G-N<sub>4</sub>氮肥农学效率提高74.2%—80.0%。相关分析表明，麦后复种绿肥配合适量减氮通过促进氮素吸收利用而增加籽粒产量，同时又可显著改善籽粒营养品质。【结论】 麦后复种绿肥结合传统施氮量的85%（153 kg·hm<sup>-2</sup>）模式是河西绿洲灌区增加春小麦产量、改善籽粒品质和提高氮肥利用效率的适宜种植模式和施氮水平。
高效施肥技术研究的现状与展望
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.11.009
长期以来，施肥目的是为了提高作物产量，保证人类发展对粮食的需求。化学肥料的发明大大缓解了人口增长与粮食需求的矛盾。但是，随着与之相伴的农产品安全、生态环境安全问题逐渐揭示并被广泛关注，如何在提高肥料效益、保证粮食产量与减少肥料施用、保证环境安全问题上找到平衡点，成了施肥技术必须面对的问题，解决这一问题的关键是高效施肥。文中阐述了高效施肥的内涵，认为高效施肥需要从粮食高效、生产高效、资源高效和环境高效四个方面加以理解。高效施肥可定义为，在作物营养供应的各个环节上，采用现代技术手段，最大限度地提高肥料利用效率，以充分保证提高作物的产量和品质、减少资源浪费、维护生态环境。文中详细介绍了目前国内外应用较为成熟的几种高效施肥技术，即测土施肥、精准施肥、灌溉施肥和轻简施肥等。在测土施肥方面，介绍了美国和欧洲目前的应用情况，同时也介绍了我国从20世纪70年代开始进行测土施肥以来的进展；在精准施肥方面，介绍了精准施肥技术的理论、核心技术、发展过程及其实现的技术途径等，分析了精准农业的经济效益及其在世界的应用情况；在灌溉施肥方面，介绍了灌溉施肥的优点、灌溉施肥的方式与研究历程，重点介绍了表面灌溉施肥技术、滴灌施肥技术和微喷施肥技术等。作者指出，在可预见的未来，高效施肥会向着信息化、自动化、智能化、轻简化方向发展，特别在高效施肥技术、数字化养分管理系统、养分高效利用基因筛选等方面需要深入研究，同时还要注意营养链一体化管理、作物营养调控技术的研究与应用。
黄土高原长期施肥对小麦籽粒蛋白质营养品质的影响
DOI:10.11869/hnxb.2013.09.1378
[本文引用: 1]
本文在长期定位试验条件下,研究了黄土高原旱地施用氮肥(N)、磷肥(P)、有机肥(M)、氮磷配施(NP)、氮磷肥及有机肥配施(NPM)对小麦蛋白质营养品质的影响。结果表明:施用NP、NPM和M后,小麦籽粒蛋白质和总氨基酸含量分别提高45.2%~52.3%和51.6%~80.1%,且必需氨基酸/总氨基酸和必需氨基酸/非必需氨基酸更接近WHO/FAO标准;施肥可明显提高小麦籽粒蛋白质中亮氨酸含量,增幅达71.4%~114.3%,并使其含硫氨基酸含量提高6.3%~81.3%,进一步提高其必需氨基酸评分和化学评分,但施肥后赖氨酸含量与对照持平或更低,使其成为第一限制性氨基酸;施肥可提高小麦籽粒蛋白质氨基酸组成的平衡性,其必需氨基酸指数大小顺序为NP>M>NPM>N>P>CK。黄土高原地区采用氮磷配施及单施有机肥,可提高小麦籽粒蛋白质营养品质。
潮土长期定位施肥对小麦生理特性、产量及面粉品质的影响
DOI:10.7668/hbnxb.2011.03.031
[本文引用: 1]
在国家潮土肥力监测与肥料效益长期定位监测基地18年不同施肥制度的基础上,采用田间小区试验,研究了不同施肥处理对小麦生长、产量及面粉品质的影响.结果表明,在长期施用化肥处理的处理中,施用氮肥及与磷钾肥配施处理的叶片叶绿素含量明显高于对照和不施氮肥(PK)处理,其中以NP和NPK最高;长期施用有机肥和化肥配施处理中,以1.5MNPK和MNPK2处理最高;且氮磷配施、氮磷钾全量配施以及化肥与有机肥配施提高了小麦叶片硝酸还原酶活性.NP和NPK处理的小麦产量、穗粒数、穗数明显高于其他处理;N和NK处理小麦千粒重明显高于其他处理,但小麦产量最低;有机肥与化肥配施处理的产量与NPK处理差异不显著,千粒重、穗数均高于NPK处理,以增施有机肥料(1.5MNPK)处理最明显;不同处理对必需氨基酸和总氨基酸含量影响顺序是:NK＞N＞NP＞NPK＞PK,而对其产量影响顺序是:NP＞NPK＞NK＞N＞PK,长期施用NPK和有机肥配施的处理中,MNPK的总氨基酸和必需氨基酸含量和产量均高于其他处理,SNPK最低,说明施用有机肥料比秸秆还田更有利于氨基酸含量的提高.不同施肥处理对小麦出粉率影响较小,增施有机肥料对小麦的出粉率促进作用不明显,而对小麦面粉产量的影响较大,长期不施肥处理的面粉产量最低,而以NPK最高.
Theory and application for the promotion of wheat production in China:past,present and future
Grain yield response index of bread wheat cultivars as influenced by nitrogen levels
不同施氮量对春小麦灌浆速率和产量的影响
DOI:10.6048/j.issn.1001-4330.2024.02.006
[本文引用: 1]
【目的】研究不同施氮量对小麦籽粒灌浆进程的调控效应,分析滴灌条件下春小麦产量的提升潜力,为确定不同品质类型小麦品种适宜施氮量提供理论依据。【方法】以11个新疆审定的春小麦常规品种和1个现阶段正在培育的品系为材料,设置4个施氮水平处理,研究施氮量对不同春小麦品种(系)籽粒灌浆特性和产量的影响。【结果】不同施氮水平下小麦籽粒灌浆趋势均呈现为“S”型,随着施氮量的增加,小麦籽粒的干物质积累量达到最高籽粒千粒重后,积累的有效籽粒干物质重不增反降,但下降程度有所减缓。新春6号、新春37号、核春137表现为灌浆强势品种,新春11号、新春21号、新春29号表现为灌浆弱势品种。100 kg/hm<sup>2</sup>低氮水平下,新春17号和核春615产量达最高水平;200 kg/hm<sup>2</sup>中氮水平下,新春6号、新春11号、新春26号、新春29号、新春37号、新春39号、核春121和核春514共8个春小麦品种产量达最高水平;300 kg/hm<sup>2</sup>高氮水平下,核春137和新春21号产量达最高水平。【结论】4个施氮水平下,最大灌浆速率V<sub>max</sub>与平均灌浆速率Vs均呈极显著正相关,平均灌浆速率Vs与灌浆总天数T均呈负相关。公顷产量Y与千粒重A、最大灌浆速率V<sub>max</sub>、平均灌浆速率Vs、达到最大灌浆速率所用天数T<sub>max</sub>、灌浆总天数T均呈正相关。
长期轮作对黄土高原旱地小麦籽粒蛋白质营养品质的影响
在长期定位试验条件下，研究了黄土高原旱地粮草（小麦-红豆草）、粮豆（小麦-豌豆）和粮饲（小麦-玉米）3种典型轮作制度对小麦籽粒蛋白质营养品质的影响.结果表明： 轮作制度及茬口年限可对黄土高原旱地小麦籽粒蛋白质营养品质产生不同程度的影响.与连作小麦相比，实行小麦-红豆草轮作后，小麦籽粒蛋白质营养品质较稳定，且其籽粒蛋白质必需氨基酸含量、氨基酸评分、氨基酸比值系数、化学评分和氨基酸指数均较高，可作为黄土高原生产优质蛋白小麦的轮作制度；小麦与豌豆进行轮作，豌豆茬后1年小麦籽粒蛋白质营养品质较高，但豌豆茬后2年小麦籽粒蛋白质必需氨基酸含量较低，且多种必需氨基酸评分和化学评分低于连作小麦，必需氨基酸指数比连作小麦低12.2%，营养品质较低；虽然粮饲轮作小麦籽粒蛋白质营养品质较稳定，但其粗蛋白、必需氨基酸含量及氨基酸平衡程度均低于连作小麦.
Assessment of molecular weight distribution of wheat gluten proteins for chapatti quality
Co-ordinated expression of amino acid metabolism in response to N and S deficiency during wheat grain filling
DOI:10.1093/jxb/ern218
PMID:18791197
[本文引用: 1]
Increasing demands for productivity together with environmental concerns about fertilizer use dictate that the future sustainability of agricultural systems will depend on improving fertilizer use efficiency. Characterization of the biological processes responsible for efficient fertilizer use will provide tools for crop improvement under reduced inputs. Transcriptomic and metabolomic approaches were used to study the impact of nitrogen (N) and sulphur (S) deficiency on N and S remobilization from senescing canopy tissues during grain filling in winter wheat (Triticum aestivum). Canopy tissue N was remobilized effectively to the grain after anthesis. S was less readily remobilized. Nuclear magnetic resonance (NMR) metabolite profiling revealed significant effects of suboptimal N or S supply in leaves but not in developing grain. Analysis of amino acid pools in the grain and leaves revealed a strategy whereby amino acid biosynthesis switches to the production of glutamine during grain filling. Glutamine accumulated in the first 7 d of grain development, prior to conversion to other amino acids and protein in the subsequent 21 d. Transcriptome analysis indicated that a down-regulation of the terminal steps in many amino acid biosynthetic pathways occurs to control pools of amino acids during leaf senescence. Grain N and S contents increased in parallel after anthesis and were not significantly affected by S deficiency, despite a suboptimal N:S ratio at final harvest. N deficiency resulted in much slower accumulation of grain N and S and lower final concentrations, indicating that vegetative tissue N has a greater control of the timing and extent of nutrient remobilization than S.
Protein quality of traditional rye breads and ginger cakes as affected by the Incorporation of flour with different extraction rates
Responses of amino acid composition to nitrogen application in high and low protein wheat cultivars at two planting environments
Yield, protein and remobilization of water soluble carbohydrate and nitrogen of three spring wheat cultivars as influenced by nitrogen input
不同水肥处理对小麦冠层结构、产量和籽粒品质的影响
DOI:10.3969/j.issn.1004-1524.2020.06.02
[本文引用: 1]
为探究不同水肥处理对小麦冠层结构、产量和籽粒品质的影响,采用抗旱品种石农086为试验材料,设置5个施氮量(0、150、225、300、375 kg·hm<sup>-2</sup>,分别简记为N<sub>0</sub>、N<sub>150</sub>、N<sub>225</sub>、N<sub>300</sub>、N<sub>375</sub>)和3种灌水方式(不灌水,拔节期灌1次水,拔节期和开花期各灌1次水,每次灌水量600 m<sup>3</sup>·hm<sup>-2</sup>,分别简记为W<sub>0</sub>、W<sub>1</sub>、W<sub>2</sub>),相互组合形成9个处理(W<sub>0</sub>N<sub>0</sub>、W<sub>1</sub>N<sub>150</sub>、W<sub>1</sub>N<sub>225</sub>、W<sub>1</sub>N<sub>300</sub>、W<sub>1</sub>N<sub>375</sub>、W<sub>2</sub>N<sub>150</sub>、W<sub>2</sub>N<sub>225</sub>、W<sub>2</sub>N<sub>300</sub>、W<sub>2</sub>N<sub>375</sub>)。结果表明:随着开花后天数的推移,叶面积指数呈现先增后减的趋势,且随施氮量或灌水次数的增加而增加。相同灌水次数下,灌浆速率随施氮量增加先增后减,在225 kg·hm<sup>-2</sup>施氮量下最大;相同施氮量下,灌水2次的灌浆速率大于灌水1次。小麦籽粒全氮和蛋白质含量随施氮量的增加而增加,但整体来看不同灌水次数下无显著差异。籽粒淀粉含量除W<sub>2</sub>N<sub>300</sub>、W<sub>2</sub>N<sub>375</sub>较W<sub>0</sub>N<sub>0</sub>显著(P<0.05)降低外,其他处理与W<sub>0</sub>N<sub>0</sub>无显著差异。W<sub>2</sub>N<sub>225</sub>处理的小麦产量和产量构成因素均最高。在本试验条件下,施氮225 kg·hm<sup>-2</sup>,灌水2次,每次600 m<sup>3</sup>·hm<sup>-2</sup>能够使小麦获得高产,且可兼顾水肥高效利用。
施氮量对黑土条件下春小麦品质的影响
DOI:10.11924/j.issn.1000-6850.casb17080131
[本文引用: 1]
为了明确黑土条件下不同基因型春小麦品种实现优质高效的施氮量，[方法]于2016—2017 在中国农业科学院作物科学研究所温室选用2个中筋春小麦品种‘农麦4号’‘( NM4’)和‘农麦5号’‘( NM5’)，2个强筋春小麦品种‘津强7号’‘( JQ7’)和‘津强8号’‘( JQ8’)为材料，采用盆栽方式，研究了3种施氮量0 kg/hm2 (N0)、120 kg/hm2 (N120)、240 kg/hm2 (N240)与品种互作对黑土春小麦籽粒蛋白质及氨基酸产量的影响。[结果]不同施氮量和品种对春小麦籽粒蛋白质和氨基酸产量均有显著或极显著影响（P＜0.05 或P＜0.01），且施氮量×品种互作效应显著(P＜0.05)。黑土条件下，如果仅从施氮量角度考虑，应采用N 120 kg/hm2的处理实现春小麦优质高效；如果仅从品种角度考虑，要获得较多的蛋白质产量和氨基酸产量，应选用强筋春小麦品种‘津强8 号’；如果从施氮量和品种互作的角度分析，强筋春小麦品种‘津强7 号’×施氮量N 240 kg/hm2，中筋春小麦品种‘农麦5’号×施氮量N 240 kg/hm2能够实现黑土地小麦优质高效。【结论】该研究为黑土区改善春小麦品质的产业发展提供了理论依据与技术支撑。
Effect of irrigation and nitrogen application on grain amino acid composition and protein quality in winter wheat
Amino acid scoring patterns for protein quality assessment
供氮水平对稻株铁、锰、铜、锌含量和稻米品质的影响
采用室内盆栽试验，研究了不同氮肥施用量对水稻铁、锰、铜、锌含量和稻米品质的影响。 随着氮肥使用量的增加，与对照相比，4种微量元素在稻株地上部组织中的含量增加。施氮水平对两个品种徽量元素含量的总体影响趋势一致，只是在稻株中含量不同，表明施氮量对品种的特性表达没有影响。糙米中微量元素含量随着施氮量的增加表现出先升高后降低的趋势，其中以氮肥使用量在160 kg/hm2时增幅最大。此时，IR64的糙米中的铁、锰、铜、锌含量分别比对照增加28.96%、41.34%、58.31%和16.0%，而IR68144的糙米铁、锰、铜、锌含量分别比对照增加2216%、13.75%、8.75%和2021%。同时，随着氮肥使用量的增加，籽粒蛋白质含量增加，直链淀粉含量降低，糙米的胶稠度变大。说明合理的氮肥管理措施可在一定程度上调控籽粒微量元素积累，改善稻米营养品质。
施氮量对弱筋小麦籽粒品质与氮素利用的影响
DOI:10.3969/j.issn.1004-1524.2021.05.01
[本文引用: 1]
为探究施氮量对弱筋小麦籽粒品质和氮素利用的影响,以弱筋品种宁麦13与皖西麦0638为材料,设置4个施氮量(折纯N 0、120、180、240 kg·hm<sup>-2</sup>),研究其对弱筋小麦籽粒产量、品质性状与氮素吸收利用的影响。结果表明,在0~240 kg·hm<sup>-2</sup>的施氮量范围内,随着施氮量增加,供试弱筋小麦的籽粒产量先增加后减少,当施氮量为180 kg·hm<sup>-2</sup>时产量最高;随着施氮量增加,供试弱筋小麦籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量、硬度、沉降值、面团稳定时间等品质性状均呈上升趋势。供试的弱筋小麦,开花期、成熟期植株与籽粒中积累的氮均主要来源于土壤。当施氮量为120~240 kg·hm<sup>-2</sup>时,随着施氮量增加,供试弱筋小麦成熟期籽粒中积累的氮来源于肥料的量呈先增加后降低的趋势,当施氮量为180 kg·hm<sup>-2</sup>时,来源于肥料的量最高。当施氮量为120~240 kg·hm<sup>-2</sup>时,供试弱筋小麦的氮素利用效率为25.68~44.76 kg·kg<sup>-1</sup>,氮肥生产效率为25.16~50.82 kg·kg<sup>-1</sup>,随着施氮量增加,供试弱筋小麦的氮肥生产效率下降。
氮肥用量对小麦开花后根际土特性和产量的影响
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.17.010
[本文引用: 1]
【目的】明确小麦开花后根际土壤特性动态特征及其与产量和籽粒氮素积累量之间的关系，能够为生产上合理施肥、提高氮肥利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2014—2015和2015—2016年在小麦季设置4个氮肥水平（0，CK；150 kg N·hm<sup>-2</sup>，N150；240 kg N·hm<sup>-2</sup>，N240和300 kg N·hm<sup>-2</sup>，N300）并于小麦开花期、灌浆中期和成熟期分层（0—20 cm和20—40 cm） 测定小麦根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、蔗糖酶、脲酶，同时测定根、茎、叶和穗生物量及其氮素含量；重点分析根际土壤特性与小麦籽粒产量和氮素积累量之间的关系。【结果】（1）与CK相比，N150、N240和N300处理2年小麦籽粒产量的平均值分别增加99%、130%和107%，且处理之间差异显著。随施氮量的增加小麦根、茎、叶、穗生物量和地上部氮素积累量均呈增加趋势；氮肥回收率呈下降趋势，且处理之间差异显著。（2）从开花到成熟期，0—20 cm和20—40 cm土层小麦根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮含量、土壤蔗糖酶和脲酶（0—20 cm除外）活性均呈下降趋势。处理CK、N150、N240和N300根际土壤铵态氮和硝态氮含量显著低于非根际土壤。4个处理2年0—20 cm根际土壤铵态氮含量平均值比非根际土壤降低29%，硝态氮含量降低22%；20—40 cm根际土壤铵态氮含量比非根际土降低34%，硝态氮含量降低14%。而根际土壤蔗糖酶和脲酶活性显著高于非根际土。4个处理2年0—20 cm根际土壤蔗糖酶活性比非根际土壤提高29%，脲酶活性提高15%；20—40 cm根际土壤蔗糖酶活性比非根际土壤提高33%，脲酶活性提高13%。（3）相关分析结果表明，小麦籽粒产量和籽粒氮素积累量均与0—20 cm和20—40 cm根际和非根际土壤无机氮（铵态氮+硝态氮）、脲酶和蔗糖酶（2016年籽粒氮素积累量除外）呈显著正相关。【结论】小麦根际土壤可利用性氮素含量小于非根际土壤，而酶活性高于非根际土；根际和非根际土壤与籽粒产量和籽粒氮素积累量呈显著正相关。根际和非根际土壤特性显著影响小麦籽粒产量。
