摘要
氮素是小麦生长必需的营养元素之一，在物质生产、产量建成、品质形成等过程中具有重要作用。本研究于2016-2018和2019-2021年度在河南省新乡市原阳县河南农业大学科教园区进行大田定位试验，设置3个灌溉条件（W0：不灌水、W1：拔节期灌水一次、W2：拔节期和开花期各灌水一次）和5个施氮水平（0（N0）、90kghm-2（N6）、180kghm-2（N12）、270kghm-2（N18）和360kghm-2（N24））。在小麦开花至成熟阶段不同时期测定穗叶器官干物质及其氮素含量，分别构建不同灌溉条件下冬小麦穗器官临界氮稀释（Nc）曲线及花后叶片临界氮（Nc）曲线模型。系统研究小麦花后穗叶器官氮素营养特征及氮营养指数（NNI）与籽粒产量、蛋白质含量、蛋白组分、氮转运及氮效率间的关系，为小麦生育后期实时评价产量和氮效率及准确预测品质提供理论依据。主要研究结果如下： 1.水氮处理对花后穗叶干物质及氮含量的影响 小麦花后穗叶干物质和氮含量随灌溉及施氮水平的增加而增加，但品种间存在一定差异。增加施氮量明显促进穗氮吸收及干物质积累，周麦27（V27）和豫麦49-198（V49-198）两品种干物质N12处理较N0平均增幅分别为54.6%和52.5%，穗氮含量增幅分别为12.08%和14.1%；两品种花后叶片干物质N12处理下较N0增幅分别为52.5%和49.1%，叶片氮含量增幅分别为25.5%和34.7%。随灌溉条件的改善，穗叶器官氮含量及干物质均表现增加趋势。两品种穗器官干物质W1处理较W0增幅分别为26.2%和21.1%，W2处理增幅分别为39.4%和30.1%；两品种穗器官氮含量W1处理较W0增幅分别为2.15%和2.18%，W2处理增幅分别为7.6%和8.34%。与W0处理相比，两品种W1处理叶片干物质增幅分别为16.6%和15%，W2处理增幅分别为33.7%和26.3%；两品种W1处理叶片氮含量较W0增幅分别为5.6%和4.9%，W2处理增幅分别为12.9%和12.6%。 2.不同灌水条件下穗叶临界氮模型构建及氮营养指数确立 依据临界氮稀释模型原理，分别构建了花后穗叶临界氮浓度模型(Nc)并确立了氮营养指数（NNI）。花后穗器官临界氮浓度与生物量之间的模型符合幂函数Nc=aDM-b形式，且不同灌溉条件下模型参数存在差异（W0:Nc=2.58DM?0.242;W1:Nc=2.92DM?0.24;W2:Nc=3.10DM?0.231）。叶片临界氮浓度与生物量之间的模型符合对数函数形式（Nc=acln(DM)±b），且不同灌溉条件下模型参数存在差异（W0:Nc=2.58lnDM+1.25；W1:Nc=3.07lnDM+0.39;W2:Nc=4.49lnDM?1.37）。基于所构建的临界氮曲线模型确立花后不同器官的氮营养指数NNI，NNI随施氮量增加而增大，随生育时期逐渐下降，施氮水平越低其下降趋势越明显。以NNI=1作为适宜氮营养的施氮量评判标准，不灌水条件下适宜施氮量为180~270kghm-2，灌水条件下适宜施氮量为270kghm-2。 3.穗叶器官氮营养指数与产量、蛋白质含量及氮效率间关系 花后穗叶器官NNI与相对产量（RY）间均表现为线性+平台变化特征。穗器官NNI在不灌水（W0）条件下为1.03时，RY获得最大值，在灌水条件下为0.95时，RY获得最大值。花后叶器官NNI在不灌水和灌水条件下获得最高产量时分别为1.04和0.97。花前氮素转运量、转运率、贡献率与穗叶器官NNI之间均呈二次曲线关系，且转运量在NNI≥1、转运率及贡献率在NNI=0.8-0.9时达峰值；氮效率（NUE）与花后穗叶器官NNI之间均呈显著负相关关系，穗叶器官NNI与NUE在不同年份、时期和水分条件下相关系数分别在0.6-0.85、0.7-0.82和0.6-0.7之间，不同年份对NUE-NNI关系影响较大，其次为灌水处理，时期影响最小。主要品质指标（籽粒蛋白及组分、湿面筋）与花后穗叶器官NNI之间均呈显著正相关关系，穗器官NNI与湿面筋、球蛋白和醇溶蛋白间相关性表现最好，相关系数分别为0.806-0.855、0.751-0.777和0.707-0.761，而清蛋白和麦谷蛋白表现较差，相关系数分别为0.651-0.692和0.550-0.627；花后叶器官NNI与湿面筋、球蛋白和醇溶蛋白含量之间的相关性较穗器官NNI稍差。
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