The Crop Journal │ 中国农业大学张英华团队揭示微喷水肥一体化协同提高冬小麦籽粒产量...

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华北平原是我国小麦主产区，提高籽粒产量和蛋白质含量是该地区小麦生产的两个重要目标。然而，小麦生产中高产与优质常常存在矛盾。籽粒碳素物质80%以上来自于花后光合生产，籽粒氮素物质80%左右来自于花前贮藏氮运转，而叶片氮运转造成的“自我破坏”会影响花后光合生产。如何协调两者的矛盾，既保证花后物质生产又能增加籽粒氮素积累，协同提高产量和品质是目前亟需研究的重要科学问题。近日，中国农业大学作物生态生理研究团队张英华研究小组与安徽农业大学农学院合作在The Crop Journal在线发表了题为“Micro-sprinkling irrigation simultaneously improves grain yield and protein concentration of winter wheat in north China plain”的研究论文。

该研究明确提出了利用微喷灌水肥一体化技术可协同提高冬小麦籽粒产量和蛋白质含量，并揭示其机理。在限水灌溉下，相对于传统畦灌，微喷水肥一体化模式通过减量增次微喷和水氮后移，利用根层和冠层双层吸收，增加了花后水氮供应，并降低了冠层温度，改善了冠层微环境，显著延缓灌浆后期叶片衰老，延长了籽粒灌浆的持续时间，增加花后物质积累，提高了籽粒灌浆速率，从而增加了千粒重，使籽粒产量提高；同时花后吸氮量及其对籽粒氮的贡献率增加，且籽粒中氮素积累的增加高于产量的增加幅度，因而成熟期籽粒蛋白质含量提高。总之，微喷水肥一体化模式在有限水氮总量下通过少量多次微喷和水氮一体后移协调了花后物质积累与花前氮素转移之间的矛盾，使得产量和蛋白质含量的提升更多依赖于花后碳、氮物质积累的贡献。该研究为华北平原冬小麦节水栽培实现“产-质-效”的协同提高提供了理论依据和可行途径。

图1 微喷灌对冬小麦灌浆期籽粒干重和蛋白质浓度的影响

作者和基金项目

中国农业大学作物生态生理研究团队张英华副教授为该文的通信作者，李金鹏博士为第一作者（现为安徽农业大学农学院青年教师）。中国农业大学王志敏教授和三位博士研究生（姚春生、张震、刘洋）也参与了该项工作。该研究得到国家重点研发计划项目（2016YFD0300401）、国家自然科学基金项目（31871563、32001474）和国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-3）的资助。