氮肥運籌對生選6號籽粒產量及花后葉片衰老特性的影響

陳芳芳 姜清華 朱新開* 李春燕 查聯群 王亞松

（1.揚州大學江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點/揚州大學小麥研究所，江蘇揚州225009；2.江蘇紅旗種業有限公司，江蘇泰州225313）

氮肥運籌對生選6號籽粒產量及花后葉片衰老特性的影響

陳芳芳1姜清華1朱新開1*李春燕1查聯群2王亞松2

（1.揚州大學江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點/揚州大學小麥研究所，江蘇揚州225009；2.江蘇紅旗種業有限公司，江蘇泰州225313）

研究氮肥運籌對弱筋小麥生選6號小麥莖蘗動態變化、葉面積指數、花后劍葉SOD、POD、CAT酶活性以及MDA含量和小麥籽粒產量的影響。結果表明：隨著小麥生育期推移，花后劍葉SOD、POD、CAT酶活性呈單峰曲線變化，MDA含量逐漸上升；隨孕穗肥施用比例提高，花后劍葉SOD、POD、CAT酶活性下降速率變緩、MDA含量上升速率減緩，延緩了植株衰老。花后劍葉SOD、POD、CAT酶活性與籽粒產量呈顯著或極顯著線性正相關，MDA含量與籽粒產量呈極顯著線性負相關。本試驗基本苗150萬/hm2、施氮量270 kg/hm2水平下，基肥：分蘗肥：拔節肥：孕穗肥施用比例為3∶1∶3∶3的方式，有利于延緩花后劍葉衰老，提高千粒重和產量，產量可達8 000 kg/hm2以上，是其良種繁育可采用的氮肥運籌方式；基肥：分蘗肥：拔節肥施用比例為7∶1∶2的方式，產量可達7 500 kg/hm2左右，品質符合國標要求，是其穩定實現優質高產的氮肥運籌方式。

生選6號；氮肥運籌；衰老特征；產量；品質

隨著我國人口的不斷增長和人民生活水平的不斷提高，耕地資源緊缺與糧食需求的矛盾將更加突出，在耕地日益減少的情況下，持續穩定增加糧食單產是保證糧食安全的有效途徑之一。氮素是小麥生長發育必需的大量營養元素之一，是小麥細胞原生質的重要組成成分，是糖類、蛋白質、脂肪、植物激素等多種生命物質合成的必需元素。氮肥施用是小麥生產中的重要措施，適量施氮能提高小麥籽粒產量、蛋白質含量并改善加工品質，但過量或不合理施氮不僅不能達到高產優質的目的，還會降低氮肥利用率，增加氮肥損失，污染環境［1］。有關氮肥運籌對不同專用類型小麥產量和品質研究及小麥施肥高效施用時期已有相關報道［4－6］，徐恒永等［3］認為隨施氮量增加，籽粒產量及蛋白質含量呈增加趨勢，強筋小麥和中筋小麥籽粒營養品質和加工品質均有所提高，但產量超過一定水平后，繼續增加施氮量，籽粒產量因群體過大，發生倒伏或病蟲害嚴重等，產量開始下降，品質也會受到影響；于振文等［2］認為相同施氮量下，不同運籌方式對冬小麥的群體結構和產量均有影響，追肥時期及比例因地力水平、生態條件、小麥品種類型等存在差異，在地力、產量水平中等及其以下時，追肥時期對產量影響效果尤為顯著；王蔚華等［7］認為施用基肥、苗肥和拔節孕穗肥是兼顧提高中筋小麥籽粒產量和營養、加工品質的施氮途徑；朱新開等［8］和李春燕等［9］認為弱筋小麥以基肥∶分蘗肥∶拔節肥：孕穗肥施用比例為7∶1∶2∶0的處理，同時適量增加基本苗，可以實現產量與品質的協調。由于弱筋小麥品質形成機理及栽培調控技術的研究相對滯后，且弱筋小麥產量與品質是一對矛盾，高產與優質較難協調，制約了弱筋小麥生產的發展，使得江蘇省優質弱筋小麥在全國的比較優勢得不到充分發揮，也影響弱筋小麥食品加工業的發展。因此探索和推廣應用弱筋優質高產的栽培技術，生產出符合企業需求的合格產品，一直是弱筋小麥生產中需要解決的課題。本試驗通過研究氮肥運籌比例對弱筋小麥生選6號籽粒產量、品質和花后葉片衰老特性的影響，以期明確弱筋小麥高產與優質條件下的適宜氮肥運籌比例，為弱筋小麥優質與高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

試驗于2010至2012年在揚州大學江蘇省作物遺傳生理重點試驗室試驗場進行，前茬為水稻。2010年秋播試驗地土壤堿解氮含量91.38 mg/kg，速效磷含量47.94 mg/kg，速效鉀含量78.32 mg/kg；2011年秋播試驗地土壤堿解氮含量107.19 mg/kg，速效磷含量51.08 mg/kg，速效鉀含量83.75 mg/kg。供試品種為弱筋小麥生選6號。

1.1 試驗設計

采用單因素隨機區組設計，氮肥運籌方式設基肥∶分蘗肥∶拔節肥∶孕穗肥為7∶1∶2∶0、5∶1∶2∶2、3∶1∶3∶3共3個處理，施氮量為270 kg/hm2，基肥于播種前套施，分蘗肥于4.5葉期施，拔節肥于葉齡余數2.5葉期施，孕穗肥于葉齡余數0.8～1.2葉期施，磷肥和鉀肥運籌方式均為基肥：拔節肥=5∶5，施用肥料的種類分別為尿素（N46％），磷酸二銨（N12％、P2O542％）和氯化鉀（K2O含量為60％）。分別于2010年11月1日和2011年11月3日播種，基本苗150萬/hm2，小區面積18 m2，重復3次。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 莖蘗數。在小麥不同生育期（越冬期、返青期、拔節、孕穗期、開花期、花后20d、成熟期）從試驗田各個小區隨機抽取1 m2小麥，人工數出每棵小麥的莖蘗數，重復三次。

1.2.2 葉面積指數。在小麥不同生育期（越冬期、返青期、拔節、孕穗期、開花期、花后20d、成熟期）從每塊試驗區非保護行隨機選取10株，從中選出15到20片綠葉，測小麥葉片葉長、中間葉寬，計算葉面積，拔節前葉面積=長×寬× 0.83；拔節后葉面積=長×寬×0.75，采用干重法計算得出LAI。

1.2.3 干物質重量。稱小麥葉片鮮重（g），并裝入紙袋，做好標記，放入恒溫干燥箱，先在100℃下殺青，然后降溫至80℃烘干直至樣品中重量不變為止。此時稱得的樣品重為干重（g）。

1.2.4 超氧化物歧化酶SOD、過氧化物酶POD、過氧化氫酶（CAT）活性和丙二醛MDA含量。開花期標記花期一致的麥穗，花后每7 d取植株主莖劍葉10張，立即用液氮冷凍，采用氮藍四唑（NBT）法測定SOD活性［12］；采用愈創木酚法測定POD活性［12］；采用紫外吸收法測定CAT活性［13］；采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量［13］。

1.2.5 籽粒產量和產量結構。于成熟期每小區田間調查1.2 m2的穗數，連續取40穗測定籽粒結實粒數；脫粒后曬干數三個1 000粒稱重，并測量含水率，換算成含水量為13％的千粒重。每小區收割1.2 m2計實際產量。

1.3 數據處理

采用Excel2003等軟件進行數據計算統計分析及繪圖。

2 結果與分析

2.1 氮肥運籌對生選6號籽粒產量及其構成因素的影響

由表1可知，氮肥運籌影響生選6號小麥籽粒產量，表現為隨氮肥后移比例的增加，產量呈逐漸增加趨勢，處理間差異極顯著，年度間差異不顯著，以氮肥運籌3∶1∶3∶3時產量最高，兩年度均超過8 000 kg/hm2，顯著高于其他處理。

表1 氮肥運籌對生選6號小麥籽粒產量的影響

分析氮肥運籌對產量構成因素的影響表明，隨氮肥后移比例的增加，穗數呈逐漸增加趨勢，氮肥運籌3∶1∶3∶3最高，但處理間差異不顯著；每穗粒數呈逐漸增加的趨勢，兩年數據表現為氮肥運籌3∶1∶3∶3時每穗粒數為各處理最高，但差異不顯著；千粒重呈增加趨勢，兩年數據表現一致，均以氮肥運籌為3∶1∶3∶3時千粒重為各處理最高，極顯著高于其他處理，且年度間因生態條件不同差異極顯著。

2.2 氮肥運籌對生選6號籽粒品質的影響

由表2可知，氮肥運籌影響生選6號小麥籽粒蛋白質和濕面筋含量的高低，表現為隨氮肥前移，籽粒蛋白質和濕面筋含量下降，處理間差異極顯著，兩年度表現趨勢基本一致。在本試驗條件下，以氮肥運籌為7∶1∶2∶0時籽粒蛋白質含量低于國標（GB/T17893－1999）的要求（≤11.5％），其它兩處理因年度間生態條件的差異表現出不穩定性；但籽粒濕面筋含量均超過國標（GB/T17893－1999）的要求（≤22％），反映出此品種品質尚需要進一步通過品種基因型和栽培措施改進。

2.3 氮肥運籌對生選6號群體質量的影響

分析氮肥運籌對小麥莖蘗數變化動態的影響（表3）可知，隨生育期的推移，小麥的莖蘗數呈先增加后下降趨勢，于拔節期達到最高值，孕穗期之后不同處理莖蘗數趨于穩定，開花期及成熟期均以3∶1∶3∶3處理最高。莖蘗成穗率以氮肥運籌3∶1∶3∶3的最高為45.23％，5∶1∶2∶2次之為40.05﹪，7∶1∶2∶0最低為35.53﹪。

表2 氮肥運籌對生選6號小麥籽粒品質的影響

表3 氮肥運籌對生選6號莖蘗數動態變化的影響

表4 氮肥運籌對生選6號葉面積指數LAI動態變化的影響

分析氮肥運籌對小麥葉面積指數動態變化的影響（表4）可知，隨生育進程的推移，小麥的葉面積指數逐漸增大，于孕穗期達到最大值，氮肥運籌7∶1∶2∶0、5∶1∶2∶2、3∶1∶3∶3處理孕穗期LAI分別為6.78、7.43、7.09，此后逐漸減小。拔節期、孕穗期及開花期小麥葉面積指數均以氮肥運籌5∶1∶2∶2的最高，分別達4.49、7.43、4.27。

分析氮肥運籌對對生選6號干物質積累動態變化及花后積累的影響（表5）可知，隨生育進程的推移，小麥干物質積累量呈逐漸增加趨勢，花后干物質的積累量直接影響著籽粒的產量，以氮肥運籌3∶1∶3∶3處理花后干物質積累量和產量最高。

表5 氮肥運籌對生選6號干物質積累動態變化及花后積累的影響

2.4 氮肥運籌對劍葉SOD、POD、CAT活性和MDA含量的影響

2.4.1 對SOD酶活性變化的影響。超氧化物歧化酶（SOD）是植物活性氧酶促清除系統中的關鍵酶，能夠專一性地清除生物氧化過程中產生的超氧化物自由基，可催化超氧陰離子快速歧化成H2O2和O2，是生物抗氧化系統的重要酶類之一。由圖1可知，在花后各個時期，不同氮肥運籌處理劍葉超氧化物歧化酶的變化趨勢大致相同，呈單峰曲線變化，于花后14 d達到最大值，此后逐步降低。不同氮肥運籌對生選6號劍葉超氧化物歧化酶活性均存在較為明顯的影響，氮肥運籌為3∶1∶3∶3時劍葉超氧化物歧化酶含量花后各個時期均高于其他處理，氮肥運籌比例為7∶1∶2∶0處理各個時期的超氧化物歧化酶含量最低。

圖1 氮肥運籌對劍葉SOD和POD酶活性變化動態的影響

2.4.2 對POD酶活性變化的影響。過氧化物酶（POD）廣泛存在于植物體中，是活性較高的一種酶，清除H2O2及其他的過氧化物，是活性氧防御系統的關鍵酶之一。由圖1可以看出，在花后各個時期，不同氮肥運籌處理劍葉POD活性的變化趨勢大致相同，呈單峰曲線變化，于花后14 d達到最大值，此后逐步降低。不同氮肥運籌對生選6號劍葉POD酶活性均存在較為明顯的影響，氮肥運籌為3∶1∶3∶3時劍葉超氧化物歧化酶含量花后各個時期均高于其他處理，氮肥運籌比例為7∶1∶2∶0處理各個時期的POD酶活性最低。

2.4.3 對CAT酶活性變化的影響。過氧化氫酶（CAT）普遍存在于植物的所有組織中，其活性與植物的代謝強度及抗寒、抗病能力有一定關系。由圖2可知，在不同氮肥運籌下，CAT活性變化趨勢大致相同，開花后到花后7 d，CAT含量開始上升，到花后7 d到達最高峰，隨后呈逐漸下降趨勢。到花后35 d不同氮肥運籌的最終含量相差不大。不同氮肥運籌對生選6號劍葉CAT酶活性均存在較為明顯的影響，氮肥運籌為3∶1∶3∶3時劍葉超氧化物歧化酶含量花后各個時期均高于其他處理，5∶1∶2∶2次之，氮肥運籌比例為7∶1∶2∶0處理各個時期的POD酶活性最低。

圖2 氮肥運籌對劍葉CAT酶活性和MDA含量變化動態的影響（2011）

2.4.4 對MDA含量變化的影響。自由基作用于脂質發生過氧化反應，氧化終產物為丙二醛（MDA），會引起蛋白質、核酸等生命大分子的交聯聚合，且具有細胞毒性，測定MDA的量常常可反映機體內脂質過氧化的程度，間接反映出細胞損傷的程度。由圖2可知，隨生育期的推移，不同處理花后劍葉MDA含量均呈逐漸增加趨勢，花后21 d到花后28 d，MDA含量增加速率加快，而同期POD、SOD、CAT活性均呈下降趨勢，說明花后28 d植株消除氧自由基能力明顯減弱，導致MDA含量急劇上升。氮肥運籌比例為3∶1∶3∶3時，MDA的含量最低，對植株的損傷最小，7∶1∶2∶0時MDA的含量最大，對植株造成的損傷最大。說明，不同氮肥運籌比例對植株和細胞的損傷存在差異，氮肥運籌3∶1∶3∶3有利于提高活性氧清除酶活性，降低劍葉花后衰老速率。

2.4.5 抗氧化酶活性、MDA含量及千粒重間關系。由表6可知，花后14 d劍葉POD、CAT、SOD酶活性與千粒重呈顯著或極顯著線性正相關，MDA含量與千粒重呈極顯著線性負相關，說明提高抗衰老酶的活性，減輕膜脂過氧化作用，可以延緩葉片的衰老，提高光合速率，促進花后光合物的合成，提高劍葉光合同化物向籽粒轉運，從而提高千粒重，進而提高產量。

表6 花后14d劍葉抗氧化酶活性、MDA含量與千粒重間關系（r值）

3 結論與討論

3.1 氮肥運籌對弱筋小麥植株衰老特性的影響前人對小麥劍葉衰老過程中的SOD、POD、CAT酶活性及MDA含量的變化動態與籽粒產量的關系已經有相關報道，王蔚華等［7］研究表明，隨著花后生育進程推移，SOD、POD、CAT酶活性呈先升高后下降的變化動態，而MDA含量呈現上升的變化動態，氮肥基追比為5∶5的處理，花后劍葉POD、SOD活性高，MDA含量積累慢，葉綠素含量高，葉色褪綠轉黃較晚，可提高生育后期群體光合生產能力；王晨陽等［14］研究表明不同追肥處理影響后期旗葉SOD活性，隨追氮時期的推移，植株體內SOD活性增強；岳壽松等［15］研究表明，中后期適量追肥可明顯抑制葉綠素的降解，并使植株體內保持高水平的保護酶活性，降低后期細胞膜脂過氧化水平，從而在一定程度上延緩了葉片的衰老。本試驗結果表明，弱筋小麥生選6號劍葉SOD、CAT和POD酶活性，隨花后生育進程的推移，呈“單峰”曲線變化，于花后14 d前后達到最大值，之后逐漸下降，而MDA含量隨生育進程均呈上升趨勢。表明，生育后期植株體內的SOD、CAT和POD酶活性降低，自身消除自由基能力下降，造成細胞內活性氧積累而導致植株體內MDA含量上升，從而加速植株的衰老，減少花后光合生產物質的積累。

3.2 弱筋小麥生選6號高產與優質的氮肥運籌對比

小麥籽粒產量是光合物質生產、運輸和籽粒發育對同化物的利用等綜合作用的結果，延緩小麥生育后期特別是花后的葉片衰老，能為籽粒輸送更多的光合產物，提高小麥產量。王晨陽等［14］認為小麥施氮量以240 kg/hm2，基追比例5∶5為宜，可延緩植株衰老，促進籽粒的形成與發育，顯著提高籽粒產量，追氮量過少或過多均不利于進一步提高小麥產量；李春燕等［9］認為，采用基本苗240萬/hm2，施氮量240 kg/hm2，基肥、分蘗肥、拔節肥、孕穗肥比例為5∶1∶2∶2，產量高于7∶1∶2∶0運籌，可以延緩旗葉早衰，提高單穗重，但氮肥運籌7∶1∶2∶0可以實現品質與產量的協調發展；朱新開等［8］認為強筋、中筋小麥以基肥：分蘗肥∶拔節肥∶孕穗肥為3∶1∶3∶3的處理為最優，其次為5∶1∶2∶2的處理。譚彩霞等［11］認為弱筋小麥后期施氮比例下降，不利于穗粒數和粒重的提高，適量提高氮肥追施比例有利于延緩花后植株衰老，提高產量。本試驗結果表明，在基本苗150萬/hm2、施氮量270 kg/hm2水平上，弱筋小麥生選6號采用基肥：分蘗肥：拔節肥：孕穗肥施用比例為3∶1∶3∶3的方式，氮肥適量后移，籽粒產量最高，可達8 000 kg/hm2以上，但其品質超標，可作為其良種繁育的氮肥運籌方式；基肥：分蘗肥：拔節肥施用比例為7∶1∶2的方式，產量在7 500 kg/hm2左右，品質符合國標要求，利于穩定實現優質高產，是優質高產的氮肥運籌方式。

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Effects of Nitrogen Application Ratio on Grain Yield and Senescence Characteristics of Flag Leaf of Shengxuan 6

CHEN Fang－fang1，JIANG Qin－hua1，ZHU Xin－kai1*，LIChun－yan1，ZHA Lian－qun2，WANG Ya－shong2（1.Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province/Wheat Research Institute，Yangzhou University，Yangzhou 225009，China；2.Jiangsu Hongqi Seed Company Ltd.，Taizhou 225313，China）

The experiment studied the effects of application ratio of nitrogen fertilizer on wheat tillering dynamics，LAI，SOD，POD，CAT enzyme activity，and MDA content of flag leaf after anthesis and grain yield of weak－gluten wheat shengxuan 6.The results showed that the values of SOD，POD and CAT enzyme activity of flag leaf shows a single－peak curve changes trend and the contentof MDA content increase along with the growing period of wheat.With the amount of jointing and booting fertilizer application ratio increasing，the value of the SOD，POD，CAT enzyme activity of flag leaf after anthesis decrease slowly and MDA content increase slowly，which delay senescence of the plant.There is an obvious positive linear correlation between SOD，POD，CAT enzyme activity of flag leaf after anthesis and grain yield while there is an obvious negative linear correlation between MDA contentsand grain yield.In this experiment，under the conditions of basic seedling of150×104/hm2，and the nitrogen application amount of270 kg/hm2，and nitrogen application ratio of basing：tilling：jointing：booting is3∶1∶3∶3，itwill be beneficial to delay senescence of flag leaf after anthesis and increase the grain weightand yield with the yield can be reached tomore than 8 000 kg/hm2.It is the nitrogen applicationmethod can be used for breeding.If ratio of basing：tilling：jointing：booting is7∶1∶2∶0，the grain yield can be reached to around 7 500 kg/hm2with good quality.It is the nitrogen applicationmethod which can be used for realizing high yield and good quality.

Shengxuan 6；Nitrogen；Senescence characteristics；Grain yield；Quality

2013－04－25

國家自然科學基金（31271642）；江蘇省農業科技成果轉化資金（BA2010142）；農業部行業科研專項（201103003）；江蘇高校優勢學科建設工程和江蘇省農業三項工程資助項目。

陳芳芳（1987－），女，碩士生，主要從事小麥營養生理研究。

*通訊作者：朱新開（1968－），男，教授，博導，主要研究方向為作物營養生理、農業信息與優質高產高效栽培技術。