氮素代謝對小麥產量和品質的影響

齊冰玉

（新鄉市種子管理站，河南 新鄉 453000）

氮肥運籌是小麥優質高產栽培的重要內容，氮是構成蛋白質、核酸、葉綠素、輔酶等的基本元素之一，氮作為作物的“生命元素”，其營養效率的高低直接影響著作物的產量和品質。小麥生育期內氮素的合理運籌關系到小麥高產、優質、高效。有學者指出，施用氮肥對調控作物的碳、氮代謝，冬小麥干物質累積、光合作用和產量具有十分重要的作用。在一定用量范圍之內，氮肥用量增加能夠提高小麥植株葉綠素、全氮含量，改善群體光合性能，進而提高小麥產量。小麥植株中的氮素主要來自于土壤，并且在不同生育時期，植株對氮素的吸收呈動態變化。鑒于此，進一步研究氮素代謝對小麥產量和品質的影響，對于合理施用氮肥，保證產量的基礎上改善小麥品質具有重要意義。

1 氮肥施用不當對小麥生長的影響

近年來，由于氮肥使用不當，造成小麥倒伏，導致小麥減產的情況經常發生，并且，減產發生面積有逐年上升的趨勢。氮肥能夠促進小麥根、莖、葉的生長，增強小麥的光合作用，加速小麥營養物質的積累與轉化。如果氮肥供應不足，會造成小麥莖稈矮小、單株分蘗少、穗子小、穗數少，導致小麥產量降低，并且易誘發全蝕病、胞囊線蟲病、根腐病等病害；如果氮肥施用過量，也會產生分蘗量過大、莖葉瘋長、抗逆能力減弱、貪青晚熟等現象，植物體內氮素與大量碳水化合物結合形成蛋白質，剩下少量的碳水化合物用作構成細胞壁的材料，從而使細胞壁變薄、植株抗病性減弱，葉片、莖稈等組織柔軟多汁，紋枯病、白粉病、銹病、赤霉病、葉枯病、穎枯病、細菌性條斑病、黑胚病等易發生。綜上，對氮肥進行合理運籌，既要達到理想的豐產水平，又要盡可能減少氮肥對小麥生長的不利影響。

2 影響小麥氮肥吸收利用的因素

土壤肥力、施氮時期、氮肥底追比例、土壤水分狀況以及品種是影響小麥氮肥吸收利用的主要因素。有學者研究認為，較高土壤肥力條件下，植株從土壤中吸收的氮素較多，從肥料中吸收的氮素較少，造成氮肥殘留和損失較多。在拔節期增加氮肥追施比例，能顯著提高小麥生育后期葉片葉綠素的含量和硝酸還原酶活性，降低抽穗后葉片丙二醛的含量，成熟時粒質量較高，并以基肥∶追肥為3∶7進行追氮效果最佳。相關研究表明，在田間設置遮雨棚的條件下，灌漿期灌水增加了植株各器官從肥料中吸收氮的比例，降低了從土壤中吸收氮的比例。改善土壤水分狀況可促進氮素自營養器官向籽粒轉移，增加氮的積累量和生物產量。有學者研究了生產上常用的5個強筋小麥品種的產量、品質和氮素利用率的差異，結果表明，鄭麥9023和豫麥68均表現為高產和較高的氮素利用率。

3 氮素在小麥體內的分配

植物體內的氮素總是處于利用和再利用狀態。氨基酸是植物體內氮化物的主要存在方式和運輸形式，不僅把器官中氮的吸收、同化與器官中的蛋白質的合成、降解聯系在一起，其合成過程也是源庫之間實現氮素分配、轉移和再分配的主要方式。在營養生長階段，營養器官中合成的蛋白質在蛋白水解酶的作用下降解，形成游離氨基酸，轉運到籽粒中重新合成蛋白質。蛋白水解酶根據其水解肽鍵的部位不同分為內肽酶和外肽酶，內肽酶分解內部肽鍵，外肽酶從碳端（羧肽酶）和氮端（氨肽酶）分解肽鍵。對葉片中蛋白質降解起主要作用的是內肽酶，其通常存在于液泡中，當細胞衰老時，細胞內的空間障礙被打破，內肽酶與底物充分接觸，從而引起蛋白質的大量降解，導致葉片快速死亡，蛋白質降解生成的氨基酸被運往籽粒，合成儲存蛋白。

小麥籽粒中氮素的來源主要有兩方面：一是開花后直接吸收同化的氮素，二是前期營養器官貯存氮素的再分配，后者占籽粒中氮素儲存量的53．0%～80．5%。因此，提高氮素向籽粒的再運轉是提高籽粒蛋白質含量的重要途徑。開花時，營養器官的含氮量與籽粒含氮量呈正相關，葉片含氮量隨冠層層次降低而降低，垂直梯度分明，不同品種、不同生育時期梯度大小不同。普通小麥灌漿期冠層中下部含氮量形成較大梯度，利于其品質的改善；優質小麥灌漿期上部層次葉片、中下部層次莖鞘含氮量高，利于其籽粒蛋白質的積累。普通小麥葉片氮素對籽粒品質的形成作用明顯，優質小麥葉片和莖鞘氮素對籽粒品質的形成具有同等重要的作用。

4 氮素代謝對小麥產量和品質的影響

4.1 對小麥產量的影響

氮肥運籌是調控小麥生長發育、提高產量的重要手段，在小麥生長發育期間，適期、適量追施氮肥對小麥穗粒數和粒質量有顯著促進作用。隨施氮量的增加，穗粒數增加。穗粒數不僅受施氮量影響，也受施用時期的制約。拔節期追施氮肥，每穗結實粒數比苗期追施氮肥增加10%，產量提高13．8%。小麥小穗、小花的分化數明顯受到氮代謝的促進，小花發育則主要受到碳代謝的調節。一般來說，高氮促進營養生長和小花分化，低氮有利于提高結實率，二者協調統一才能增加每穗粒數。小花分化數量與拔節期間氮素水平呈顯著正相關，此時適量追施氮肥，能促進小花發育、減少退化，提高結實粒數和粒質量。科學施用氮肥可延緩小麥后期葉片衰老過程，提高粒質量。不同氮肥施用量與粒質量的關系為二次曲線，當氮素虧缺時，粒質量降低，而氮素過多時，粒質量亦低。過量施氮造成千粒質量減少的原因在于，氮代謝過旺嚴重影響了碳代謝，減少了糖的積累。高產小麥返青期追施氮肥，易導致孕穗期后葉片含氮量過高，碳氮比值降低，阻礙葉部氮素向穗部轉運；而拔節前后追氮肥，既可促進上部葉片生長，又有利于后期干物質的積累，但應控制氮肥施用量，以維持碳、氮代謝平衡，加快灌漿進度，增加粒質量。在葉齡余數小于2．5以后，適量追施氮肥能增加光合葉面積，提高葉片氮素及葉綠素含量，延長功能期，增加花后干物質積累，提高粒質量。施氮量對穗粒數和粒質量的影響達顯著水平，對穗數的影響各處理間差異較小。適量增施氮肥可有效促進籽粒產量、單位面積有效穗數和粒質量的提高，而穗粒數隨施氮量增加一直呈顯著增加趨勢。

4.2 對小麥品質的影響

小麥籽粒蛋白質的形成與氮素的吸收、運轉密不可分。不同施氮水平和不同施氮時期對小麥籽粒品質均有不同程度的影響。多數情況下，增施氮肥可以提高小麥籽粒的蛋白質含量，并改善蛋白質的組分比例，然而小麥籽粒蛋白質含量與籽粒產量常呈負相關。合理的氮肥調控技術可以協調產量和蛋白質含量之間的關系，使二者達到同步兼優。當施氮量處于較低水平時，隨施氮量的增加，籽粒蛋白質含量保持在低水平，有時甚至因增產而稍有降低；隨施氮量的繼續增加，蛋白質含量也逐漸提高，但由于醇溶蛋白的大量增加，谷氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸含量明顯提高，使得賴氨酸和蛋氨酸等所占比例下降，因此，蛋白質含量提高的同時品質卻下降。施氮量也影響著面粉的加工品質，其中，中等以下肥力條件下，氮素對小麥品質的影響最大，單施氮和氮、磷配合施用對強筋麥的蛋白質品質和面團穩定時間均有提高效應，尤其對提高穩定時間的效應最為顯著；后期施氮可增加面粉強度，提高面筋含量，改善烘烤品質。大量研究表明，分期施肥、“前氮后移”對小麥產量和品質都具有明顯的調節作用。