春性和半冬性小麥苗期氮肥吸收效率的差異及其與根系性狀的關(guān)系

盛海君，董召娣，張明偉，朱新開，3

(1.揚州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點實驗室,江蘇揚州 225009； 2.揚州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚州 225127； 3.揚州大學(xué)糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇揚州 225009)

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春性和半冬性小麥苗期氮肥吸收效率的差異及其與根系性狀的關(guān)系

盛海君1，2，董召娣1，張明偉1，朱新開1，3

(1.揚州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點實驗室,江蘇揚州 225009； 2.揚州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚州 225127； 3.揚州大學(xué)糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇揚州 225009)

小麥；生態(tài)類型；苗期；根系性狀；氮肥利用效率

不同品種、不同品質(zhì)類型小麥植株間吸氮能力與氮效率存在差異[1-2]，原因之一是小麥根系生長存在顯著的基因型差異,籽粒產(chǎn)量高的品種根系干重較大,但根系氮含量較低[3]。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為3個春性小麥品種(揚麥10號、揚麥9號和寧麥9號)和3個半冬性小麥品種(皖麥38、煙2801和淮麥18)，由揚州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點開放實驗室提供。

1.2試驗設(shè)計

1.3測定項目與方法

于小麥6葉期(4月10日)取不同器官樣品進行檢測與分析。

植株和根系含氮率：小麥植株樣品烘干后，分地上部分與根分別稱重后磨碎，用H2SO4-H2O2靛酚藍比色法測定含氮率。

氮肥吸收效率=施氮處理地上部植株吸氮量/施氮量

植株根系形態(tài)特征：小麥根用水洗凈并吸干附著水后，測量其根數(shù)、根長、根重。

根系氧化力：小麥根系用水洗凈后，吸干附著水，用甲萘胺法測定根系氧化力。

根系表面積：小麥根系洗凈并吸干表面附著水，用染色液蘸根法測定根系總吸收面積、活躍吸收面積、體積等，比表面積=根系總吸收面積/根體積

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 15.0軟件進行方差分析(ANOVA)，用LSD法檢驗差異顯著性。采用Excel進行數(shù)據(jù)計算與繪圖。

2　結(jié)果與分析

2.1不同生態(tài)類型小麥苗期吸氮量及氮肥吸收效率的差異

ns：差異不顯著； *：差異顯著; **:差異極顯著。下同。

ns：No significant difference; *：Significant difference(P<0.05); **:Highly significant difference(P<0.01).The same as below.

圖1半冬性與春性小麥苗期氮素積累量的差異

Fig.1Differences of nitrogen accumulation at seedling stage between semi-winterness and springness wheat varieties

圖2　半冬性與春性小麥苗期氮肥吸收效率的差異

2.2不同生態(tài)類型小麥根系形態(tài)特征的差異

2.3不同類型小麥根系生理特性的差異

2.4小麥根系性狀與氮效率的相關(guān)性分析

不同根系性狀與氮效率的相關(guān)性中，根干重、根系氮積累量與氮肥吸收效率呈顯著或極顯著正相關(guān)，其他性狀與氮吸收效率間相關(guān)性不顯著(表3)。說明小麥苗期不同根系性狀與氮肥吸收能力關(guān)系存在差異，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)根系性狀對氮肥吸收能力和效率的影響進行合理調(diào)控。

表1　半冬性與春性小麥苗期根系形態(tài)特征Table 1　Root morphological characteristics at seedling stage between semi-winterness and springness wheat variety

同列同氮源處理數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示品種類型間差異顯著(P<0.05)。下同。

Different small letters following data in the same column represent significant difference at 0.05 level between semi-winterness and springness wheat varieties(P<0.05). The same as below.

表2　半冬性與春性小麥苗期根系生理特征Table 2　Root physidogical characteristics at seedling stage between semi-winterness and springness wheat variety

表3　根系性狀與氮肥吸收效率的相關(guān)性Table 3　Correlation between root characteristics and nitrogen uptake efficiency

F0.05,18=0.456,F0.01,18=0.575;F0.05,6=0.729,F0.01,6=0.833；*P<0.05;**P<0.01

3　討 論

3.1半冬性和春性小麥苗期氮肥吸收效率的差異

有關(guān)小麥苗期氮效率差異的研究較多，裴雪霞等[9]研究認為，小麥苗期相對植株干重是篩選耐低氮小麥基因型行之有效的途徑；李春艷等[10]采用耐低氮指數(shù)來評價小麥苗期對氮素的反應(yīng)；杜保見等[11]采用小麥氮效率綜合值來評價不同小麥品種苗期的氮效率高低，并認為小麥在苗期對氮素的高吸收率雖不能等同于小麥在整個生育期的氮素高利用率，但能說明其具有潛在的氮高效利用能力。本試驗結(jié)果表明，小麥苗期氮肥吸收效率表現(xiàn)為半冬性類型顯著高于春性類型，這與董召娣等[7]采用成熟期氮肥吸收效率評價不同生態(tài)類型小麥氮效率的研究結(jié)果相一致，且在不同氮源條件下這種趨勢表現(xiàn)一致。說明小麥苗期氮效率的高低在一定程度上能反映植株中后期的氮效率的特征。但因小麥不同生育期根系構(gòu)成不同，種子根和次生根的發(fā)生規(guī)律和生理功能存在較大差異[12]，對氮素吸收與運轉(zhuǎn)的影響也不同，因而小麥苗期效率不能完全反映植株氮效率的全部特征，需要進一步探明小麥不同生育期間氮效率變化及與根系性狀相互間的相關(guān)關(guān)系，與杜保見等[11]的觀點一致。因小麥的氮效率包含小麥對氮素的吸收效率、運轉(zhuǎn)效率及利用效率三個方面[13]，因而有關(guān)小麥苗期氮肥農(nóng)學(xué)效率、運轉(zhuǎn)效率等其他氮效率指標在生態(tài)類型之間的差異及與根系性狀之間的關(guān)系有待進一步研究。

3.2半冬性與春性小麥苗期氮效率與根系性狀的關(guān)系

本試驗條件下，根干重、根系氮積累量與氮肥吸收效率呈顯著或極顯著正相關(guān)，而有些特征參數(shù)如根長、根系活躍吸收面積等與氮素吸收能力相關(guān)性較低。但有研究認為，擴大根系生長區(qū)域，增大根系吸收面積，增強根系活力，均能在一定程度上提升氮效率[18-19]。生產(chǎn)中尚需進一步明確哪些根系性狀指標能夠更準確地反映植株的氮素吸收能力，以提升其在生產(chǎn)中的應(yīng)用價值。

3.3小麥苗期氮肥吸收效率與根系性狀對不同氮源反應(yīng)的異同性

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Variations of Uptake Efficiency of Nitrogen Fertilizer and Its Relationship with Root Characteristics at Seedling Stage between Semi-winterness and Springness Wheat Varieties

SHENG Haijun1,2,DONG Zhaodi1,Zhang Mingwei1,ZHU Xinkai1，3

(1.Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province，Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225009,China; 2.College of Environmental Science and Engineering,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225127,China； 3.Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225009，China)

Wheat; Ecological type; Seedling stage; Root characteristics; Uptake efficiency of nitrogen fertilizer

2016-02-25

2016-03-22

國家自然科學(xué)基金項目(31271642); “十二五”國家科技支撐計劃項目(2013BAD07B09);國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201503130); 江蘇省高校自然科學(xué)基金重大項目(13KJA210004); 揚州市農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)計劃項目(YZ2014166); 江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程和江蘇高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新團隊項目

E-mail：hjsheng@yzu.edu.cn

朱新開(E-mail:xkzhu@yzu.edu.cn)

S512.1；S311

A

1009-1041(2016)09-1209-06

網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016-08-31

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160831.1651.024.html