Combined Effects of Nitrogen and Plant Density on Grain Yield,Quality and Nitrogen Use Efficiency in

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小麦(Triticum aestivum L.)是一种适应性强、稳定性好的谷类作物,为全世界的人类和动物提供能量和蛋白质。由于环境因素的变化,小麦产量并不是恒定的。在本研究中,我们研究了不同施氮量(N)和播种量(SR)对冬小麦生理特性、干物质(DM)与氮素的积累和转运以及氮素利用效率(NUE)和最终品质综合影响。本试验在不同N和SR处理下,连续进行了两个生长季(2017-2018和2018-2019)的试验。在第一、二生长季中,施氮量分别为N235、N290 kgha-1和N0,N180、N235、N290 kgha-1。两年播种量均分别为135,180和225 kg ha-1。主要结果如下:1.对施氮量和种植密度组合的优化在冬小麦的高产和高氮素吸收效率(NUPE)之间实现了平衡N和SR是影响冬小麦农艺性状、干物质(DM)和氮素积累、分配和转运以及氮素利用效率的两个关键因素。结果表明,施氮量增加至235 kg ha-1后,叶片净光合速率、叶绿素含量(SPAD值)、酶活性、叶面积指数(LAI)、分蘖数、籽粒产量(GY)、干物质(DM)、氮素积累量等显著提高,N235和N290处理间无显著性差异。随着SR的增加,净光合速率、SPAD值和酶活性降低,而GY、DM、N积累和LAI增加。N235+SR180处理的分蘖数、GY、开花前DM和氮素转运、氮肥农艺效率(NAE)、氮肥回收效率(NRE)和氮肥吸收效率(NUPE)最高。此外,在N235 kg ha-1基础上增加施氮量可显著降低NAE、NRE和NUPE。因此,采用较合适的N和SR(N235+SR180)处理,或者将SR增加至适宜水平而适当降低N水平,可达到提高GY和改善NUE等参数的目的。当SR从135增加至180 kgha-1时,GY和NUPE分别增加了 12.9%和9.1%。我们预测增加1 kg ha-1的N大约会被增加0.6 kg ha-1的SR所取代。2.施氮量和播种量的互作调控了小麦籽粒品质小麦粉的品质主要取决于蛋白质含量、蛋白质组成、淀粉含量和淀粉组分(直链淀粉和支链淀粉)。我们研究的结果显示N和SR显著影响了小麦籽粒品质参数,并且N的影响大于SR。随着施氮量的增加,籽粒容重(GVW)、硬度(GHD)、蛋白质含量、面筋蛋白含量、GMP、HMW-GS、H/L和沉降值分别显著增加,而提高SR则降低了这些参数。施氮量也显著提高了醇溶蛋白/谷蛋白的比例。氮施用量对上述参数的影响在235 kg ha-1水平以下显著,超过该水平后无进一步影响。与N0相比,各N处理下总蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量分别增加32.5、49.7和34.3%。当SR从135 kg ha-1增加到225 kg ha-1时,总蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量分别降低了5.5、6.2和6.4%。除了峰值时间(PT)和糊化温度(GT),随着SR的增加而减少,总淀粉,淀粉成分即直链淀粉和支链淀粉与糊化特性分别显著增加。此外,N和SR对代谢蛋白(清蛋白和球蛋白)、LMW-GS影响不显著。综上所述,优化施氮量和播种量的组合有利于提高籽粒产量,提高氮素利用率。N235+SR180 处理组合实现了最大 GY(8.3 t ha-1)、NAE(14.4 kg kg-1)、NRE(55.2%)、NUPE(1.02 kg kg-1)。同时,研究结果表明,对于氮素利用效率,将SR提高至合适水平可适当降低施氮量。
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