水氮胁迫对冬小麦籽粒灌浆速率影响的模拟研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb18120113

摘要/Abstract

摘要：

为定量分析水氮胁迫对冬小麦籽粒灌浆速率的影响,以‘济麦22’为材料,于2016—2017和2017—2018年度开展施氮试验。结合2017—2018年度试验资料,通过分析水氮胁迫对冬小麦籽粒灌浆速率的影响规律,引入氮素和水分影响因子,构建水氮胁迫对冬小麦籽粒灌浆速率影响的模拟模型S_(j,t)=S_(W3N300,t)×(1+F_N)×(1+F_W)。经2016—2017年小麦生长数据检验,除绝对误差占实测值比率d_ap略高外,RMSE值、平均绝对误差d_a以及相关系数r均显示模拟值和实测值有较高的一致性,说明实测值与模拟值吻合程度较好,所建模型可较好模拟水氮胁迫对冬小麦籽粒灌浆速率的影响。

关键词: 水氮胁迫, 冬小麦, 灌浆速率, 模拟

Abstract:

To quantitatively analyze the effects of water and nitrogen stress on winter wheat grain filling rate, we carried out field experiments in 2016-2017 and 2017-2018 growing seasons using winter wheat variety ‘Jimai 22’ under various water and nitrogen application levels. On the basis of experiment data collected in the 2017-2018 growing season, a simulation model of winter wheat grain filling rate under water and nitrogen stress was built by analyzing the influence rule of water and nitrogen stress on winter wheat grain filling rate, as well as introducing the water and nitrogen impact factors, and could be specifically described as: S_(j,t)=S_(W3N300,t)×(1+F_N)×(1+F_W). The model was then validated with an independent dataset collected in the 2016-2017 growing season. Except the ratio of mean absolute error (d_a) to the mean observation (d_ap), the root mean squared error (RMSE), mean absolute error (d_a), and correlation (r) all showed that the simulated values were well identical to the measured ones. The model can be used to simulate the effects of water and nitrogen stress on winter wheat growth and yield.

Key words: water and nitrogen stress, winter wheat, grain filling rate, simulation

中图分类号:

S512.1

陈昱利, 杨平, 巩法江, 毕海滨, 高明慧, 齐贵, 李华伟. 水氮胁迫对冬小麦籽粒灌浆速率影响的模拟研究[J]. 中国农学通报, 2020, 36(10): 8-12.

Yuli Chen, Ping Yang, Fajiang Gong, Haibin Bi, Minghui Gao, Gui Qi, Huawei Li. Simulation of Grain Filling Rate of Winter Wheat Under Water and Nitrogen Stress[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(10): 8-12.

图/表 5

参考文献 28

[1]	陈昱利,张海军,葛道阔,等.小麦籽粒灌浆速率的模拟[J].江苏农业学报,2014,30(3):480-485.
[2]	郭天财,岳艳军,马冬云,等.追氮时期对冬小麦籽粒灌浆及淀粉特性的影响[J].麦类作物学报,2007,27(5):836-840.
[3]	Lu Q T, Lu C M, Zhang J H, et al.Photosynjournal and chlorophyll a fluorescence during flag leaf senescence of field grown wheat plants[J]. Journal of Plant Physiology,2002,159(11):1173-1179.
[4]	刘芳亮,任益锋,王卫东,等.播期和密度对董小苗普冰151籽粒灌浆特性及产量的影响[J].山东农业科学,2017,49(6):41-47.
[5]	冯伟,李晓,邱记东,等.种植行局对两种穗型小麦品种籽粒糖代谢及灌浆特性的影响[J].麦类作物学报,2010,30(5):875-880.
[6]	杜世州,乔玉强,李玮,等.低温冷害下不同播期和播量对冬小麦籽粒灌浆特性的影响[J].中国生态农业学报,2014,22(5):551-559.
[7]	安晓东,靖金莲,刘玲玲,等.花后高温对晋南冬小麦籽粒灌浆速率的影响[J].山西农业科学,2018,46(9):1444-1447,1464.
[8]	江晓东,陈惠玲,姜琳琳,等.弱光条件下散射辐射比例增加对冬小麦籽粒灌浆进程的影响[J].中国农业气象,2017,38(12):753-760.
[9]	吴晓丽,汤永禄,李朝苏,等.不同生育期渍水对冬小麦旗叶叶绿素荧光剂籽粒灌浆特性的影响[J].中国生态农业学报,2015,23(3):309-318.
[10]	赛力汗·赛,薛丽华,张永强,等.滴灌量对冬小麦干物质积累、灌浆和籽粒产量的影响及行间差异[J].麦类作物学报,2018,38(3):323-329.
[11]	王姣爱,裴雪霞,张定一,等.灌水处理对不同筋型小麦籽粒灌浆特性及品质的影响[J].麦类作物学报,2011,31(4):708-713.
[12]	姚素梅,康跃虎,吕国华,等.喷灌与地面灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆过程特性分析[J].农业工程学报,2011,27(7):13-17.
[13]	孟兆江,孙景生,段爱旺,等.调亏灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆特性及其模拟模型[J].农业工程学报,2010,26(1):18-23.
[14]	张凯,任健,仝胜利,等.土壤水分调控对冬小麦籽粒灌浆特性的影响[J].麦类作物学报,2006,26(5):122-125.
[15]	李彩霞,周新国,王和州,等.小麦花后淹水胁迫对根区土温及籽粒灌浆的影响[J].麦类作物学报,2013,33(6):1232-1236.
[16]	雷钧杰,张永强,陈兴武,等.新疆冬小麦籽粒灌浆和品质性状对滴灌用水量的相应[J].应用生态学报,2017,28(1):127-134.
[17]	王振峰,王小明,朱云集,等.不同施氮量对冬小麦籽粒灌浆特性的影响[J].中国土壤与肥料,2013,5:40-45.
[18]	李娜,张保军,张正茂,等.不同施氮量和播量对‘普冰151’干物质积累特征及籽粒灌浆特性的影响[J].西北农业学报,2017,26(5):693-701.
[19]	武文明,陈洪俭,李金才,等.氮肥运筹及孕穗期受渍冬小麦旗叶叶绿素荧光及籽粒灌浆特性的影响[J].作物学报,2012,38(6):1088-1096.
[20]	韩金玲,杨晴,张敏,等.施氮方式对冬小麦品种京冬11籽粒灌浆特性及产量的影响[J].麦类作物学报,2011,31(6):1107-1110.
[21]	李金鹏,王志敏,张琪,等.微喷灌和氮肥用量对冬小麦籽粒灌浆和氮素吸收利用的影响[J].华北农学报,2016,31(增刊):1-10.
[22]	翟云龙,魏燕华,张海林,等.耕种方式对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响[J].干旱地区农业研究,2017,35(4):211-216.
[23]	刘杨,温晓霞,顾丹丹,等.多胺对冬小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制[J].作物学报,2013,39(4):712-719.
[24]	白文波,宋吉青,吕国华,等.植物多糖类复合剂对冬小麦光合特性及籽粒灌浆进程的影响[J].中国生态农业学报,2012,20(4):433-439.
[25]	曹宏鑫,杨太明,蒋跃林,等.花期渍害胁迫下冬油菜生长及产量模拟研究[J].中国农业科技导报,2015,17(1):137-145.
[26]	Waraich E A, Ahmad R, Anser A, et al.Irrigation and nitrogen effects on grain development and yield in wheat[J]. Pak J Bot,2007,19(5):1663-1672.
[27]	赵广才,常旭虹,刘利华,等.施氮量对不同强筋小麦产量和加工品质的影响[J].作物学报,2006,32(10):1498-1502.
[28]	任红松,王有武,曹连莆,等.小麦籽粒灌浆特性及其灌浆参数与粒重关系的分析[J].石河子大学学报,2004,22(6):188-193.

处理	相关系数	模型F值	W₀/g	A	B
W1N0	0.993^**	114.093^**	50.211^**	8.694^**	0.178^**
W1N120	0.999^**	711.389^**	52.094^**	7.686^**	0.164^**
W1N180	0.999^**	727.875^**	51.943^**	6.741^**	0.160^**
W1N240	0.999^**	1457.596^**	54.229^**	6.689^**	0.143^**
W1N300	0.999^**	1451.065^**	53.610^**	7.326^**	0.152^**
W3N0	0.998^**	465.063^**	62.436^**	7.408^**	0.110^**
W3N120	0.996^**	243.634^**	52.887^**	10.361^**	0.159^**
W3N180	0.994^**	151.571^**	53.473^**	7.593^**	0.147^**
W3N240	0.996^**	230.298^**	53.906^**	10.399^**	0.159^**
W3N300	0.996^**	223.204^**	53.856^**	7.893^**	0.139^**

处理	相关系数	模型F值	W₀/g	A	B
W1N0	0.993^**	114.093^**	50.211^**	8.694^**	0.178^**
W1N120	0.999^**	711.389^**	52.094^**	7.686^**	0.164^**
W1N180	0.999^**	727.875^**	51.943^**	6.741^**	0.160^**
W1N240	0.999^**	1457.596^**	54.229^**	6.689^**	0.143^**
W1N300	0.999^**	1451.065^**	53.610^**	7.326^**	0.152^**
W3N0	0.998^**	465.063^**	62.436^**	7.408^**	0.110^**
W3N120	0.996^**	243.634^**	52.887^**	10.361^**	0.159^**
W3N180	0.994^**	151.571^**	53.473^**	7.593^**	0.147^**
W3N240	0.996^**	230.298^**	53.906^**	10.399^**	0.159^**
W3N300	0.996^**	223.204^**	53.856^**	7.893^**	0.139^**