地中海环境下小麦基因型光谱表型与氮利用效率的关联研究及氮肥策略优化

本研究针对地中海气候区小麦生产中气候变异性和氮肥管理的双重挑战，通过光谱表型(NDVI)技术，系统评估了不同氮肥策略(AN/ASN/ASNi)和施氮量(0-180 kg ha-1)对面包小麦和硬粒小麦产量、品质及氮利用效率(NUE)的影响。研究发现环境因素(特别是降雨和温度)显著影响农艺性状，北部意大利产量(6.0 t ha-1)显著高于南部(4.4 t ha-1)，而NDVI在孕穗期(约1000°C d)能有效预测籽粒产量和氮吸收。该研究为地中海地区小麦精准氮肥管理提供了重要理论依据和技术支撑。

　　

在地中海地区，小麦生产面临气候多变性和氮肥管理效率低下的双重挑战。随着气候变化加剧，极端天气事件频发，如何通过优化氮肥策略实现产量与品质的协同提升，成为农业可持续发展的重要课题。传统氮肥管理往往忽视基因型与环境互作效应，导致氮利用效率(NUE)低下，既增加生产成本又加剧环境污染。针对这一难题，意大利都灵大学等机构的研究团队在《European Journal of Agronomy》发表重要研究成果，通过整合光谱表型技术和多环境试验，系统解析了地中海生态区小麦氮肥响应的生理机制。

研究采用多因素试验设计，在意大利南北部两个典型地中海气候区开展为期两年的田间试验。通过测定不同生育期(孕穗期GS45、开花期GS65和灌浆期GS83)的归一化植被指数(NDVI)，结合籽粒产量(GY)、蛋白质含量(GPC)和氮吸收量(Ng)等指标，评估了四种小麦基因型(两个面包小麦和两个硬粒小麦)对三种氮肥类型(硝酸铵AN、硫酸铵硝酸铵ASN、含硝化抑制剂的ASNi)和四个施氮水平(0-180 kg ha^-1)的响应。

环境效应主导产量差异。北部意大利平均产量(6.0 t ha^-1)显著高于南部(4.4 t ha^-1)，这与北部更长的灌浆期(增加籽粒数/穗和粒重)和更高的收获指数(HI)密切相关。值得注意的是，硬粒小麦在南部表现出更好的适应性，其蛋白质含量(15.1%)显著高于北部(10.7%)，揭示了基因型与环境互作的重要性。

氮肥策略影响品质形成。研究发现氮肥类型对NUE无显著影响，但施氮量显著改变氮分配模式：北部以增产为主，南部则主要提升GPC。特别发现孕穗期NDVI与GY(r=0.82)和Ng(r=0.79)高度相关，而后期NDVI与GPC相关性更强，为精准氮肥诊断提供了关键时间窗口。

基因型差异决定NUE潜力。通过计算籽粒蛋白偏差(GPD)，发现高产品种Solehio面包小麦在北部表现出最高的氮利用效率(NUtE 45.1 kg kg^-1)，而优质品种Bologna则通过提高氮收获指数(NHI)实现品质提升。在南部，硬粒小麦Antalis展现出最佳的氮平衡(PNB 1.85)，表明其适应低氮环境的独特优势。

该研究创新性地将光谱表型技术与传统农艺分析相结合，揭示了地中海环境下小麦氮肥响应的时空动态规律。研究结果对指导区域化氮肥管理具有重要实践价值：北部宜采用140-160 kg ha^-1氮肥实现高产，而南部可适当减量并注重品质调控。提出的NDVI诊断模型为智慧农业提供了可靠的技术工具，而建立的GPD评价体系则为优质专用小麦育种提供了新思路。随着气候变化加剧，这种基于生理过程的精准管理策略，将为构建气候智能型农业系统提供重要科学依据。