郭明明， 赵广才， 郭文善， 常旭虹， 王德梅， 杨玉双， 王 美，亓 振， 王 雨， 代丹丹， 魏 星， 李银银， 刘孝成

(1中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理生态重点实验室, 北京 100081; 2扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学小麦研究中心，江苏扬州 225009; 3新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052)



追氮时期和施钾量对小麦氮素吸收运转的调控

郭明明1, 2， 赵广才1*， 郭文善2， 常旭虹1， 王德梅1， 杨玉双1， 王 美3，亓 振1， 王 雨1， 代丹丹2， 魏 星2， 李银银2， 刘孝成3

(1中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理生态重点实验室, 北京 100081; 2扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学小麦研究中心，江苏扬州 225009; 3新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052)

【目的】氮肥追施时期和钾肥用量是影响小麦高产高效的重要因素，研究这两个营养元素的相交效应，为小麦的合理施肥提供理论依据。【方法】以强筋小麦‘济麦20’为供试品种，设置盆栽试验。同位素示踪技术进行研究。氮肥用15N标记，追施氮肥时期设返青期和拔节期两个施肥时期。施钾量设K2O 0(K0)、50(K1)、100 kg/hm2(K2)三个水平。于开花期采集全株样本，成熟期将植株分为籽粒和植株两部分，分析氮素含量，计算氮素吸收、分配以及氮素利用率。【结果】虽然追氮时期和施钾量互作对‘济麦20’籽粒蛋白质含量的影响未达到显著水平，但钾肥对小麦氮素吸收、运转及分配的影响因追氮时期不同而有所差异。不施钾(K0)返青期追氮处理，小麦植株氮素积累量、氮素转移量及贡献率均达到最高; 在施用K2O 50 kg/hm2处理(K1)下，拔节期追施氮肥能有效提高小麦开花期植株氮素积累量、成熟期植株和籽粒来自土壤的氮积累量、氮素转移量及贡献率，并最终显著提高产量。由此，提高了小麦氮素积累量、转移量、籽粒产量、氮肥生产效率及收获指数，在施用钾肥100 kg/hm2(K2)条件下，两个追氮时期处理均不利于‘济麦20’氮素利用效率及籽粒产量的提高。【结论】本试验条件下，在K2O 50 kg/hm2施用量、拔节期追施氮肥条件下更有利于强筋小麦‘济麦20’对氮素的吸收、利用和高产的形成。

冬小麦; 氮素; 钾素; 氮素吸收; 氮素运转

小麦植株氮素与籽粒产量和蛋白质产量呈正相关关系[1]， 开花至成熟期植株吸氮能力的差异会影响小麦籽粒蛋白质含量[2-3]。王月福等[4]研究表明，氮肥的施用是调控小麦花后碳氮物质积累与运转的最有效的手段。有研究表明，过量施用氮肥不利于氮素向籽粒中转运，其中转运氮素对籽粒氮的贡献率为69%87%，只有13%31%的籽粒氮是靠根系吸收供应的[5]。花后氮素的吸收同化和营养器官氮素向籽粒中的运转对籽粒蛋白质的积累和产量的形成均有重要作用[6]。也有研究认为，氮肥利用效率的高低不仅取决于施氮量、施氮时期及其他生态因素，还与其之间的相互关系有关[7]。钾与小麦籽粒氮代谢密切相关，Mengel等[8]研究指出，钾可促进氨基酸向籽粒中转运，同时能够加快氨基酸转化为籽粒蛋白质的速度，从而使小麦籽粒蛋白质含量提高。武际等[9]研究认为，提高钾肥用量可以明显提高氮素的吸收利用率和农学利用率，促进小麦植株对氮素的吸收利用。有关小麦植株氮素吸收、利用及转运的研究已有很多[10-13]，但关于追氮时期和施钾量互作对小麦氮素积累与再运转的影响及其调控机理的报道较少。本研究选用强筋冬小麦品种，利用15N同位素示踪技术，研究不同追氮时期和钾肥施用量互作对小麦氮素积累、运转及分配等的影响，以选出北京地区冬小麦氮素高效利用的最佳组合，为提高小麦氮素利用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料与设计

试验于20132014年在中国农业科学院自动防雨棚中进行。试验用土壤为壤土，基础养分含量为有机质12.94 g/kg、 全氮0.79 g/kg、 碱解氮107.36 mg/kg、 速效磷26.23 mg/kg、 速效钾202 mg/kg、 pH为7.22。

试验为两因素随机区组设计，采用盆栽的方法，以追施氮肥时期为A因素，设返青期和拔节期两个水平。以施钾量为B因素，设K2O 0(K0)、50 kg/hm2(K1)、100 kg/hm2(K2)三个水平。供试品种为强筋小麦‘济麦20’。盆口内径26 cm，高30 cm，每盆装土18 kg，盆栽土壤风干后过筛，每盆播种20粒，覆土3 cm，出苗后间苗至每盆10株。 氮肥用尿素，钾肥用氯化钾。各处理钾肥全部作为底肥一次性施入; 尿素每盆3.12 g(氮含量46%，折合纯氮270 kg/hm2)，氮肥用15N标记，基追比为1 ∶1。于三叶期每盆定苗10株，3次重复。

1.2测定项目和方法

每个处理开花期取1个重复，测定整个植株; 成熟期取3个重复，分植株和籽粒两部分。并于65℃烘干至恒重，用0.001感量天平称重，高速粉碎机粉碎，用半微量凯式定氮法测定全氮含量，用美国热电公司同位素比率质谱仪测定15N丰度。

氮素相关指标的计算方法[14-18]:

植株各器官氮素分配量=器官重量×氮素含量;

植株各器官氮素分配比例=器官氮素分配量/植株积累氮素总量;

植株积累氮素来自肥料氮的比例=[(器官中15N丰度-0.3663)×100]/(肥料中15N丰度-0.3663)];

植株积累氮素来自肥料氮的量=植株积累总氮量×植株积累氮素来自肥料氮的比例;

植株积累氮素来自土壤氮的量=植株积累总氮量-植株积累氮素来自肥料氮的量;

植株积累氮素来自土壤氮的比例=植株积累氮素来自土壤氮的量/植株积累氮素总量;

营养器官氮素转移量=开花期营养器官氮素积累量-成熟期营养器官氮素残留量(含根);

转移效率=营养器官氮素转移量/开花期营养器官氮素积累量;

贡献率=营养器官氮素转移量(mg/plant)/成熟期籽粒氮素积累量(mg/plant);

氮肥生产效率=籽粒产量/施氮量;

氮素利用效率=籽粒产量/植株氮素积累量;

氮素收获指数=籽粒氮素积累量/植株氮素积累量。

1.3数据分析

采用Excel 2003、DPS 6.55等软件进行数据计算及统计分析。

2　结果与分析

2.1追氮时期和施钾量对植株氮素积累量的影响

由表1可知，追氮时期和施钾量互作对小麦植株氮素积累量有一定的影响。在施钾条件下，拔节期追施氮肥能有效增加开花期植株氮素积累量。而施钾量对开花期小麦植株氮素积累量的影响因追氮时期而有所不同，返青期追施氮肥，植株氮素积累量表现为K0>K1>K2; 拔节期追施氮肥，则表现为K1>K0>K2。返青期追施氮肥，成熟期植株和籽粒氮素积累量均显著高于拔节期追施处理，其中在K2施钾量条件下，两个追氮处理差异最为显著。返青期追施氮肥，K2水平下成熟期植株氮素积累量高于K0和K1，且差异达到显著水平，而K1和K2水平间差异不显著。成熟期籽粒氮素积累量表现为K0>K1>K2，且差异均达到显著水平。拔节期追施氮肥，成熟期植株和籽粒氮素积累量均随着施钾量的增加而呈先升高后降低的趋势，植株氮素积累量在三个施钾量水平间差异均达到显著水平，而籽粒氮素积累量在K0和K2水平间差异不显著。说明过多施钾不利于小麦植株和籽粒氮素的积累。

2.2追氮时期和施钾量对不同来源氮素分配量及分配比例的影响

由表2可见，开花期土壤氮含量及所占比例均高于肥料氮，说明土壤氮对植株氮素积累的贡献大于肥料氮。拔节期追施氮肥，开花期来自肥料氮和土壤氮的植株氮素积累量均高于返青期追施处理。追氮处理对氮素分配比例的影响因不同氮素来源而有所差异，其中来自肥料氮的部分，氮素分配比例表现为拔节期追施氮肥高于返青期追施； 来自土壤氮的部分则表现为返青期追施氮肥高于拔节期追施。施钾量对不同来源氮素的积累和分配也有一定影响。返青期追施氮肥，来自土壤氮的积累量随着施钾量的增加不断下降，以K0水平最高; 而拔节期追施氮肥，来自肥料氮和土壤氮的积累量均随钾肥用量的增加呈先升高后降低的趋势，在K1水平下达到最大值。施钾量对不同来源氮素分配比例的影响不尽一致。

表1　不同追氮时期和施钾量下花期和成熟期植株氮素积累量 (mg/plant)

注(Note): 同列数值后不同字母表示差异达5%显著水平 Values followed by different letters in the same column are significant at the 5% level.

由表3可以看出，成熟期小麦植株和籽粒不同来源氮素的积累量与开花期表现基本一致，均表现为土壤氮高于肥料氮。追氮时期和施钾量互作对小麦植株和籽粒氮素积累量、氮素分配比例均有显著影响。在拔节期追氮，植株肥料氮积累量及分配比例显著低于返青期追氮处理，植株土壤氮积累量在K1施钾量水平下高于返青期追氮; 在不施钾肥的条件下，植株土壤氮积累量表现为拔节期追氮高于返青期追氮，但差异未达到显著水平。拔节期追氮的小麦植株和籽粒肥料氮和土壤氮积累量及分配比例均显著高于返青期追氮处理。钾肥施用量对不同来源氮素积累量及其分配比例存在一定的影响。返青期追氮条件下，随着钾肥用量的增加，植株肥料氮积累量及其分配比例不断升高，且差异均达到显著水平，而植株土壤氮积累量及分配比例呈先下降后升高的趋势; 籽粒肥料氮积累量及分配比例呈先升高后降低的趋势，在K1水平下达到最大值，且差异达到显著水平，籽粒土壤氮积累量及分配比例随施钾量的增加显著下降。拔节期追施氮肥，植株和籽粒肥料氮积累量均随钾肥用量的增加先升高后显著下降，而分配比例呈下降趋势; 植株土壤氮积累量及分配比例均表现为K0>K1>K2，K0和K1显著高于K2施钾量水平，籽粒土壤氮积累量及分配比例则表现为K2>K1>K0，且差异均达到显著水平。由此表明，施用钾肥和拔节期追氮处理有利于植株吸收土壤中的氮素。

表3　成熟期不同来源氮素的积累与分配比例

注(Note): 同列数值后不同字母表示差异达5%显著水平 Values followed by different letters in the same column are significant at the 5% level. *—P<0.05; **—P<0.01.

2.3追氮时期和施钾量对花后营养器官向籽粒转移的影响

由表4可知，追氮时期和钾肥施用量对小麦花后氮素转移量均有一定影响，且二者互作对成熟期籽粒氮素积累量、转移量、转移率及贡献率的影响均达到显著水平。拔节期追施氮肥，小麦营养器官向籽粒的氮素转移量和贡献率均高于返青期追氮处理，氮素转移率在两个追氮时期处理间无显著差异。返青期追氮处理下，随着钾肥用量的增加，氮素转移量、转移率及贡献率均不断下降，差异均达到显著水平，在K0水平时达到最大值。拔节期追氮处理下，氮素转移量、转移率及贡献率均随施钾量的增加呈先升高后降低的趋势，即在K1水平时达到最高，其中，除氮素转移量在K0和K1水平间差异不显著外，三个施钾量水平间差异均达到显著。由此可知，适当施用钾肥和拔节期追氮处理有利于小麦营养器官氮素向籽粒的运转。

表4　小麦花后营养器官向籽粒的氮素转移

注(Note): NAA—Nitrogen accumulation amount; NTA—Nitrogen translocation amount. 同列数值后不同字母表示差异达5%显著水平 Values followed by different letters in the same column mean significant at the 5% level. **—P<0.01.

2.4追氮时期和施钾量对小麦籽粒产量、蛋白质含量及氮肥利用效率的影响

由表5可见，追氮时期和施钾量互作对小麦籽粒产量、氮肥生产效率、氮肥利用效率及氮素收获指数等均有显著影响。在K0和K1施钾量条件下，拔节期追氮时籽粒产量显著高于返青期追氮处理; 在K2水平下，拔节期追氮处理籽粒产量略低于返青期追氮处理，但差异未达到显著水平。在三个钾肥施用量水平下，返青期追氮处理下济麦20籽粒蛋白质含量均显著高于拔节期追氮处理; 随施钾量的升高，返青期追氮处理下济麦20籽粒蛋白质含量显著提高，拔节期追氮处理下蛋白质含量呈先升高后降低的趋势，但三个施钾量水平间差异均未达到显著水平; 追氮时期和施钾量互作对济麦20籽粒蛋白质含量的影响不显著。氮素生产效率和利用效率均表现为拔节期追氮优于返青期追氮，且在K0和K1施钾量条件下，二者差异较大。而氮素收获指数在两个追氮时期水平间无显著差异。在返青期追氮条件下，随着施钾量的增加，小麦籽粒产量和氮肥生产效率呈先升高后降低的趋势，其中氮肥生产效率在三个施钾量水平间差异不显著; 氮肥利用效率和氮素收获指数则随施钾量的增加分别呈不断升高和不断下降的趋势，且差异均达到显著水平。在拔节期追氮条件下，随钾肥用量的增加，籽粒产量、氮肥生产效率、氮肥利用效率和氮素收获指数均呈先升高后降低的趋势，在K1水平下达到最大值，且差异达到显著水平，其中上述指标以K2水平下最低。由此可知，适当施用钾肥并在拔节期追施氮肥，有利于提高小麦籽粒产量、氮肥生产效率和利用效率。

表5　追氮时期和施钾量对小麦产量、蛋白质含量及氮肥利用效率的影响

注(Note): NPE—氮肥生产效率N fertilizer productive efficiency; NUE—氮肥利用率Nitrogen use efficiency, NRI-Nitrogen recovery index. 同列数值后不同字母表示差异达5%显著水平 Values followed by different letters in the same column mean significant at the 5% level. **—P<0.01.

3　讨论

氮代谢是植株体内最基本的代谢之一[19]。小麦植株对氮素的吸收、同化和利用，直接影响籽粒产量和蛋白质含量[20-21]。前人研究表明，氮肥一部分于播种前底施，一部分在拔节期追施，可促进小麦对肥料氮的吸收，并显著提高植株对氮素的吸收量[22-23]。植株对氮素吸收及同化对小麦籽粒产量和蛋白质含量有显著影响[24]。本试验结果表明，拔节期追施氮肥能有效增加开花期植株氮素积累量。追氮时期和施钾量互作对小麦花后氮素转移量有一定影响。拔节期追施氮肥，小麦营养器官向籽粒的氮素转移量及其对籽粒的贡献率均高于返青期追氮处理，而氮素转移率在两个追氮时期处理间无显著差异。追氮时期和施钾量对小麦籽粒产量、氮肥生产效率、氮肥利用效率及氮素收获指数等均有一定影响。在K0和K1施钾量条件下，拔节期追氮时籽粒产量显著高于返青期追氮处理。氮素生产效率和利用效率均表现为拔节期追氮处理优于返青期处理。王月福等[25]研究表明，小麦一生吸收的氮素1/3来自肥料氮，2/3来自土壤氮。本试验结果表明，小麦吸收的氮素中，土壤氮与肥料氮的比例大致为1 ∶1，这与其研究结果不尽一致。因此关于施氮量和环境条件等因素对小麦氮素吸收的影响还有待于进一步研究。钾对小麦氮素的吸收、运转有重要的影响[26]。于振文等用15N示踪法探讨了钾对冬小麦的氮素吸收、分配规律的影响[27]，结果表明高钾处理能够促进花后植株对氮素的吸收及氮向籽粒中的运转。胡承孝等[28]研究认为，使用钾肥后会影响到营养元素的吸收利用。本试验结果表明，施钾量对开花期小麦植株氮素积累量的影响因追氮时期而有所不同，返青期追施氮肥，植株氮素积累量表现为不施钾(K0)最高; 在拔节期追施氮肥，则表现为 K1>K0>K2。返青期追施氮肥，成熟期植株和籽粒氮素积累量均显著高于拔节期追施处理。成熟期植株和籽粒氮素积累量均随着施钾量的增加而呈先升高后降低的趋势，这表明过多施用钾肥不利于小麦植株和籽粒氮素的积累。拔节期追氮处理，氮素转移量、转移率及贡献率均随施钾量的增加呈先升高后降低的趋势，说明拔节期追氮和适当施用钾肥有利于小麦营养器官氮素向籽粒的运转。随钾肥用量的增加，籽粒产量、氮肥生产效率、氮肥利用效率和氮素收获指数均呈先升高后降低的趋势。由此可知，适当施用钾肥并拔节期追氮，有利于提高小麦籽粒产量，并使氮肥生产效率和氮肥利用效率同步提高。另外，本试验在土壤含钾量较高的条件下进行，施钾能够提高产量的结论是在盆栽试验中的得出的，且重复较少，还有待于在大田试验中进一步验证。

4　结论

不论钾施用量多少，拔节期追氮优于返青期追氮，其中返青期追施氮肥，植株和籽粒氮素积累量、土壤氮积累量、氮素转移量、转移率、贡献率和氮素收获指数均在不施钾水平下达到最高; 拔节期追施氮肥，上述指标在施K2O 50 kg/hm2水平下达到最大值。综合考虑小麦产量、籽粒蛋白质含量及氮素积累、运转和分配，强筋小麦济麦20各指标在施K2O 50 kg/hm2、拔节期追施氮肥条件下最优。

[1]Desai R M, Bhatia C R. Nitrogen uptake and nitrogen harvest index in dururn wheat cultivars varying in their grain protein concentration[J]. Euphytica, 1978, 27: 561-566.

[2]田纪春, 张忠义, 梁作勤. 高蛋白和低蛋白小麦品种的氮素吸收和运转分配的差异的研究[J]. 作物学报, 1994, 20(1): 76-83.

Tian J C, Zhang Z Y, Liang Z Q. Studies on the difference of nitrogen absorption, transportation and distribution in high and low protein wheat cultivars[J]. Acta Agronomica Sinica, 1994, 20(1): 76-83.

[3]徐恒永, 赵振东, 刘建军, 等. 群体调控与氮肥运筹对强筋小麦济南17号产量和品质的影响[J].麦类作物学报, 2002, 22(1): 56-62.

Xu H Y, Zhao Z D, Liu J J,etal. Effects of plant population regulation and nitrogen application on grain yield and quality of winter wheat Jinan17[J]. Journal of Triticeae Crops, 2002, 22(1): 56-62.

[4]王月福, 于振文, 李尚霞, 等. 氮素营养水平对小麦开花后碳素同化、运转和产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2002, 22(2): 55-59.

Wang Y F, Yu Z W, Li S X,etal. Effect of nitrogen nutrition on carbon assimilation and transfer and yield after wheat anthesis[J]. Journal of Triticeae Crops, 2002, 22(2): 55-59.

[5]同延安, 赵营, 赵护兵, 等. 施氮量对冬小麦氮素吸收、转运及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(1): 64-69.

Tong Y A, Zhao Y, Zhao H B,etal. Effect of N rates on N uptake, transformation and the yield of winter wheat[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007, 13(1): 64-69.

[6]杜金哲, 李文雄, 胡尚连, 等. 春小麦不同品质类型氮的吸收、转化利用及与籽粒产量和蛋白质含量的关系[J]. 作物学报, 2001, 27(2): 253-260.

Du J Z, Li W X, Hu S L,etal. Nitrogen assimilation, transfer and utilization in relation to grain protein and yield of spring wheat genotypes dffering in quality[J]. Acta Agronomica Sinica, 2001, 27(2): 253-260.

[7]Dordas C A. Nitrogen nutrition index and its relationship to N use efficiency in linseed[J]. European Journal of Agronomy, 2010, (34): 124-132.

[8]Mengel K, Header H E. Effect of potassium supply on the rate of phloem sap exudation and the composition of phloem sap ofRizinoscommuinis[J]. Plant Physiology, 1997, 59: 282-284.

[9]武际, 郭熙盛, 王允青, 等. 不同氮钾水平对小麦产量和氮钾养分吸收利用的影响[J]. 安徽农业科学, 2009, 37(24): 11469-11470, 11472.

Wu J, Guo X S, Wang Y Q,etal. Effects of different nitrogen and potassium levels on wheat yield and uptake and utilization of nitrogen and potassium nutrients[J]. Journal of Anhui Agriculture Sciences, 2009, 37(24): 11469-11470, 11472.

[10]张庆江, 张立言, 毕桓武. 春小麦品种氮的吸收积累和转运特征及与籽粒蛋白质的关系[J]. 作物学报, 1997, 23(6): 712-718.

Zhang Q J, Zhang L Y, Bi H W. The absorption, accumulation and translocation of nitrogen and their relationships to grain protein content in spring wheat variety[J]. Acta Agronomica Sinica. 1997, 23(6): 712-718.

[11]赵广才, 张保明, 王崇义. 高产小麦氮素积累及其与产量和蛋白质含量的关系[J]. 麦类作物学报, 2000, 20(4): 90- 93.

Zhao G C, Zhang B M, Wang C Y. Nitrogen accumulation and their relations to grain yield and protein content in high yielding winter wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2000, 20(4): 90-93.

[12]王月福, 于振文, 李尚霞, 等. 施氮量对小麦籽粒蛋白质组分含量及加工品质的影响[J]. 中国农业科学, 2002, 35(9): 1071- 1078.

Wang Y F, Yu Z W, Li S X,etal. Effects of nitrogen application amount on content of protein components and processing quality of wheat grain[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2002, 35(9): 1071-1078.

[13]吴中伟, 樊高琼, 王秀芳, 等. 不同氮肥用量及其生育期分配比例对四川丘陵区带状种植小麦氮素利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(6): 1338-1348.

Wu Z W, Fan G Q, Wang X F,etal. Effect of nitrogen fertilizer levels and application stages on nitrogen utilization of strip-relay-intercropping wheat in Sichuan Hilly Areas[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2014, 20(6): 1338-1348.

[14]Choudhury T M A, Khanif Y M. Evaluation of effects of nitrogen and magnesium fertilization on rice yield and fertilizer nitrogen efficiency using15N tracer technique[J]. Journal of Plant Nutrition, 2001, 24(6): 855-871.

[15]Zanetti S, Hartwig U A, Kessel C V,etal. Does nitrogen nutrition restrict the CO2response of fertile grassland lacking legumes[J]. Oecologia, 1997, 112: 17-25.

[16]赵俊晔, 于振文. 高产条件下施氮量对冬小麦氮素吸收分配利用的影响[J]. 作物学报, 2006, 32(4): 484-490.

Zhao J Y, Yu Z W. Effects of nitrogen fertilizer rate on uptake, distribution and utilization of nitrogen in winter wheat under high yielding cultivated condition[J]. Acta Agronomica Sinica, 2006, 32(4): 484-490.

[17]周建斌, 杨绒, 郑险峰, 等. 不同施氮量对旱地不同品种冬小麦氮素累积、运输和分配的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(2): 143-149.

Zhou J B, Yang R, Zhen X F,etal. Characteristics of nitrogen accumulation, distribution and translocation in winter wheat on dryland[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2006, 12(2): 143-149.

[18]田昌玉, 林治安, 左余宝, 等. 氮肥利用率计算方法评述[J]. 土壤通报, 2011, 42(6): 1530-1536.

Tian C Y, Lin Z A, Zuo Y B,etal. Review on several concepts on fertilizer nitrogen recovery rate and its calculation[J]. Chinese Journal of Soil Sience, 2011, 42(6): 1530-1536.

[19]马冬云, 郭天财, 查菲娜, 等. 种植密度对两种穗型冬小麦旗叶氮代谢酶活性及籽粒蛋白质含量的影响[J]. 作物学报, 2007, 33(3): 514- 517.

Ma D Y, Guo T C, Zha F N,etal. Effects of planting density on activities of nitrogen metabolism enzymes in flag leaves and grain protein in winter wheat with two spike types[J]. Acta Agronomica Sinica, 2007, 33(3): 514- 517.

[20]赵广才, 何中虎, 田奇卓, 等. 应用15N研究施氮比例对小麦氮素利用的效应[J]. 作物学报, 2004, 30(2): 159-162.

Zhao G C, He Z H, Tian Q Z,etal. Effect of application rate of nitrogen on its utilization in wheat by using15N tracer technique[J]. Acta Agronomica Sinica, 2004, 30(2): 159-162.

[21]段文学, 于振文, 张永丽, 等. 施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响[J]. 中国农业科学, 2012, 45(15): 3040-3048.

Duan W X, Yu Z W, Zhang Y L,etal. Effect of nitrogen fertilizer application rate on nitrogen absorption and translocation and nitrate content in soil of dryland wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(15): 3040-3048.

[22]石玉, 于振文, 王东, 等. 施氮量和底追比例对小麦氮素吸收转运及产量的影响[J]. 作物学报, 2006, 32 (12): 1860-1866.

Shi Y, Yu Z W, Wang D,etal. Effects of nitrogen rate and ratio of base fertilizer and topdressing on uptake, translocation of nitrogen and yield in wheat[J]. Acta Agronomica Sinica, 2006, 32(12): 1860-1866.

[23]Demotes M S, Jeuffroy M H. Effects of nitrogen and radiation on dry matter nitrogen accumulation in the spike of winter wheat[J]. Field Crops Research, 2004, 87(2): 221-233.

[24]王德梅, 于振文, 张永丽, 等. 不同灌水处理条件下不同小麦品种氮素积累、分配与转移的差异[J]. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(5): 1041-1048.

Wang D M, Yu Z W, Zhang Y L,etal. Changes in nitrogen accumulation, distribution, translocation and nitrogen use efficiency in different wheat cultivars under different irrigation conditions[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2010, 16(5): 1041-1048.

[25]王月福, 姜东, 于振文, 等. 氮素水平对小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响及其生理基础[J]. 中国农业科学, 2003, 36(5): 513- 520.

Wang Y F, Jiang D, Yu Z W,etal. Effects of nitrogen rates on grain yield and protein content of wheat and its physiological basis[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2003, 36(5): 513-520.

[26]Blevins D G. Role of potassium in protein metobolism in plants[A]. Munson R D. Potassium in Agriculture[M]. Madison: American Society of Agronomy, 1985, 413-424.

[27]于振文, 张炜, 余松烈. 钾营养对冬小麦养分吸收分配、产量形成和品质的影响[J]. 作物学报, 1996, 22(4): 442-447.

Yu Z W, Zhang W, Yu S L. The effect of potassium nutrition on absorption and distribution of nutrient, yield formation and grain quality in winter wheat[J]. Acta Agronomica Sinica, 1996, 22(4): 442-447.

[28]胡承孝, 王运华. 不同小麦品种施钾效应的差异 II. 氮、磷营养元素的吸收与平衡[J]. 华中农业大学学报, 1996, 15(5): 442-446.

Hu C X, Wang Y H. Differences in potassium effect among different wheat varieties[J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 1996, 15(5): 442-446.

Regulation of nitrogen topdressing stage and potassium fertilizer rate on absorption and translocation of nitrogen by wheat

GUO Ming-ming1, 2, ZHAO Guang-cai1*, GUO Wen-shan2, CHANG Xu-hong1, WANG De-mei1,YANG Yu-shuang1, WANG Mei3, QI Zhen1, WANG Yu1, DAI Dan-dan2, WEI Xing2, LI Yin-yin2, LIU Xiao-cheng3

(1InstituteofCropScience,ChineseAcademyofAgricultureSciences/KeyLaboratoryofCropPhysiologicalandEcology,MinistryofAgriculture,Beijing100081,China; 2KeyLaboratoryofCropGeneticsandPhysiologyofJiangsuProvince/WheatResearchCenter,YangzhouUniversity,Yangzhou,Jiangsu225009,China; 3CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)

【Objectives】 The objective is to explore the variation of nitrogen absorption, assimilation and distribution affected by nitrogen topdressing time and potassium fertilizer rate in winter wheat ‘Jimai 20’.【Methods】 Using high gluten wheat cultivar ‘Jimai 20’ as test meterial and the15N tracer technique, a pot experiment was adopted with two nitrogen topdressing time (reviving and elongation stage) and three potassium basal application rate (K2O 0, 50 and 100 kg/hm2). Plant samples were collected at enthesis stage, and grain and plant samples at maturaity stage to determine the nitrogen contents, calculate the nitrogen absorption, utilization and distribution.【Results】 Although the interaction between N use stage and K rate had no significant effect on grain protein content of ‘Jimai 20’, the effects of K rate on nitrogen absorption, assimilation and distribution varied with N use stage. The nitrogen accumulation amount, translocation amount and contribution proportion of wheat all reached the maxima on the condition of K0 and nitrogen applied at reviving stage. Under K2O rate of 50 kg/hm2, nitrogen applied at elongation stage could effectively improve the nitrogen accumulation amount at the anthesis, nitrogen accumulation of plant and grain from soil, nitrogen translocation amount and contribution proportion of wheat at the maturity, and finally improve the grain yield significantly. The interaction between the nitrogen topdressing stage and potassium fertilizer rate has no significant effect on the grain protein content of Jimai 20. There are differences in effects of potassium fertilizer on the nitrogen absorption, assimilation and distribution among different nitrogen topdressing stages. Under the condition of nitrogen applied at the green-turning stage and without potassium fertilizer (K0), the nitrogen accumulation amount, nitrogen translocation amount and contribution proportion of wheat all reach the maxima. While under the condition of nitrogen applied at the elongation stage, proper potassium application rate (K1) could increase the nitrogen accumulation amount, nitrogen translocation amount, grain yield, nitrogen productive efficiency and nitrogen recovery index respectively. However, the excessive potassium fertilizer (K2) is not benefical to the improvement of the nitrogen use efficiency and grain yield. 【Conclusions】 It is beneficial to the nitrogen absorption, nitrogen utilization and formation of high yield for wheat(Jimai 20) under the condition of K2O rate of 50 kg/hm2and nitrogen applied at the elongation stage.

winter wheat; nitrogen; potassium; nitrogen absorption; nitrogen translocation

2015-02-09接受日期: 2015-05-06网络出版日期: 2015-07-06

国家现代农业小麦产业技术体系(CARS-3-1-26)项目资助。

郭明明(1988—)，男，山西吕梁人，硕士研究生，主要从事小麦优质高产栽培技术研究。 E-mail: gmm30277@163.com

E-mail: zhaogc1@163.com

S512.1+1.06; S143.3

A

1008-505X(2016)03-0590-08