長(zhǎng)江中下游小麥主推品種氮素吸收利用的演進(jìn)特征及其生理基礎(chǔ).pdf

1、長(zhǎng)江中下游地區(qū)是典型的稻麥兩熟輪作區(qū)，在小麥生產(chǎn)中，氮肥的大量施用及不合理的施肥方法不僅導(dǎo)致氮肥利用率降低、氮肥損失加劇，還造成了環(huán)境污染。提高小麥產(chǎn)量潛力和氮素吸收利用效率是保障糧食安全和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要手段，明確小麥產(chǎn)量和氮素吸收利用特性的演變規(guī)律及其對(duì)氮肥的響應(yīng)對(duì)于闡釋小麥產(chǎn)量形成機(jī)理和氮素高效利用機(jī)制及確定未來(lái)小麥高產(chǎn)高效育種和栽培調(diào)控目標(biāo)具有重要意義。本研究選用20世紀(jì)50年代以來(lái)長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)不同年代育成的4個(gè)代表性的小

2、麥品種，采用大田試驗(yàn)和田間土柱試驗(yàn)的方法研完了不同年代小麥品種產(chǎn)量、氮素吸收利用特性、光合特性及碳氮代謝的差異，并探討了品種改良過(guò)程中的根系形態(tài)變化及其與產(chǎn)量和氮素吸收利用的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:
　　1.小麥產(chǎn)量和氮素利用效率的演進(jìn)特征及其對(duì)氮肥的響應(yīng)
　　小麥籽粒產(chǎn)量、氮素利用效率隨品種育成年代推進(jìn)逐步提高，產(chǎn)量和氮效率在不同施氮條件下差異顯著。小麥品種改良過(guò)程中穗粒數(shù)、千粒重和收獲指數(shù)顯著增加，而單位面積穗數(shù)顯著下降

3、。現(xiàn)代品種對(duì)增施氮肥的響應(yīng)較早期品種大?，F(xiàn)代小麥品種花前干物質(zhì)積累量、氮素積累量、葉片NR和GS活性均高于早期品種，但花后氮積累量和NR、GS活性降低，表明現(xiàn)代品種開(kāi)花前具有較強(qiáng)的氮素吸收同化能力。相關(guān)分析表明，氮素利用率和籽粒產(chǎn)量與播種-拔節(jié)、拔節(jié)-開(kāi)花階段氮素積累量正相關(guān)，與開(kāi)花-成熟植株氮素積累量沒(méi)有顯著相關(guān)性。品種更替過(guò)程中，增施氮肥后花后干物質(zhì)積累量、花前氮素積累量及NR和GS活性均有所提高，但是氮肥利用降低。
　　2小

4、麥根系改良特征及其與氮素吸收利用的關(guān)系
　　根系干物質(zhì)積累量在開(kāi)花期達(dá)到最大，現(xiàn)代品種的根系干物質(zhì)積累量在拔節(jié)至開(kāi)花階段較早期品種大。品種改良過(guò)程中，小麥根系總根長(zhǎng)、表面積和體積在拔節(jié)期、開(kāi)花期和成熟均增加，現(xiàn)代品種在0-20cm的土層的根系分布比例較早期品種顯著增加，而在20-40cm的土層中，早期品種的根系分布比例較現(xiàn)代品種大。增施氮肥后，根系干物質(zhì)積累量，根長(zhǎng)、根系表面積和體積，根系在不同土層的分布均有所增加。相關(guān)分析表明，

5、氮肥利用效率與拔節(jié)至開(kāi)花階段的根系干物質(zhì)積累量、根長(zhǎng)、根表面積和根體積呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與播種至拔節(jié)、開(kāi)花至成熟階段沒(méi)有顯著正相關(guān);籽粒產(chǎn)量與開(kāi)花期根系總根長(zhǎng)、根系表面積呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。表明品種演替過(guò)程中，為創(chuàng)造合理的高效生長(zhǎng)條件，通過(guò)改良根系形態(tài)構(gòu)型，提高氮素吸收特性，這樣才能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的理想群體。
　　3小麥光合特性改良特征及其與產(chǎn)量和氮素吸收利用的關(guān)系
　　隨著品種育成年代的推進(jìn)，小麥旗葉花后的光合性能、旗葉葉

6、面積和比葉重逐步提高，從而有利于捕獲更多的光能，為獲得高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。小麥花后旗葉葉綠素含量、可溶性蛋白、Rubisco酶含量、最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和實(shí)際光化學(xué)效率(PSⅡ)，說(shuō)明品種演替過(guò)程中，小麥旗葉的光合效率不但得到了提高，同時(shí)也提高了旗葉的光系統(tǒng)活力;;也。旗葉氮含量和NR、GS活性的提高促進(jìn)植株的氮素同化利用能力。小麥花前磷酸蔗糖合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性的提高促進(jìn)了旗葉可溶性糖和蔗糖含量的提高，從而有利于

7、增強(qiáng)光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為蔗糖的能力，為籽粒蔗糖含量的提高奠定基礎(chǔ)。增施氮肥后，小麥旗葉的光合性能以及熒光特性提高了，從而增強(qiáng)了小麥植株的氮同化能力，進(jìn)而提高了小麥籽粒中的氮含量，但是降低了小麥的氮效率，然而現(xiàn)代品種的產(chǎn)量較早期品種提高。
　　綜上所述，品種改良過(guò)程中，在保證適宜的群體生物量的基礎(chǔ)上，小麥花前的氮素吸收和同化能力增強(qiáng)，從而為花后光合生產(chǎn)以及干物質(zhì)積累奠定了基礎(chǔ)。品種改良主要通過(guò)提高花前NR、GS活性進(jìn)而提高了小麥植株的氮同