氮磷營(yíng)養(yǎng)高效型小麥品種鑒定

袁園園 董 貝

（1山東省濟(jì)南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，濟(jì)南 250316；2山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，泰安 271018）

氮磷營(yíng)養(yǎng)高效型小麥品種鑒定

袁園園1，2董 貝1

（1山東省濟(jì)南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，濟(jì)南 250316；2山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，泰安 271018）

為了快速篩選氮素和磷素營(yíng)養(yǎng)高效型小麥品種，以山東省近年來(lái)育成的25個(gè)小麥品種（系）為材料，通過(guò)大田試驗(yàn)，對(duì)不同品種的子粒氮素和磷素利用效率及產(chǎn)量性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，在正常氮肥和磷肥水平下，以濟(jì)麥22為對(duì)照，氮素利用效率、磷素利用效率和產(chǎn)量高出10%以上的品種（系）分別有13個(gè)、9個(gè)和11個(gè)；其中山農(nóng)24、泰農(nóng)18、山農(nóng)32（SH5099）和山農(nóng)29（LS6109）在這3個(gè)指標(biāo)上均比對(duì)照高出10%，是營(yíng)養(yǎng)高效型小麥品種，在生產(chǎn)上具有較高的推廣價(jià)值。

小麥；營(yíng)養(yǎng)高效；產(chǎn)量

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物，2015年種植面積達(dá)2.44億hm2，產(chǎn)量達(dá)1.18億t。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，小麥的氮肥和磷肥的利用效率很低，僅有10%左右[1]；不能被植物吸收的氮素會(huì)污染地下水、增加氧化亞氮等溫室氣體排放，而過(guò)量的磷素也會(huì)隨雨水沖刷造成水體富營(yíng)養(yǎng)化[2]。因此，從改善小麥自身對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的利用效率出發(fā)，篩選和培育營(yíng)養(yǎng)高效型的作物品種，是解決上述問(wèn)題更經(jīng)濟(jì)環(huán)保的途徑。

作物的營(yíng)養(yǎng)效率包括吸收效率和利用效率2個(gè)方面[3]。而營(yíng)養(yǎng)利用效率反映了作物內(nèi)部礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)再利用能力，通常用作物單位礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)含量所產(chǎn)生的生物學(xué)產(chǎn)量或經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量或CO2固定量來(lái)評(píng)價(jià)，即營(yíng)養(yǎng)元素濃度的倒數(shù)[4]。與作物外部營(yíng)養(yǎng)吸收效率相比，內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)利用效率在培育營(yíng)養(yǎng)高效型品種方面更有價(jià)值[5]。很多研究表明，在礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)效率方面，小麥存在著顯著的基因型差異。張錫州等[6]發(fā)現(xiàn)，同一供氮水平下供試小麥在氮素積累量、氮素利用效率等方面均存在基因型差異；杜保見(jiàn)等[7]發(fā)現(xiàn)，揚(yáng)麥16和鑒76為正常供氮和高氮條件下的氮高效型品種，皖麥68、F60501-4、鑒62和安農(nóng)1026為高氮條件下的氮高效型品種。在磷素利用效率方面，柏棟陰等[8]篩選出徐麥856、徐麥270、徐麥3-54、小偃54等4個(gè)磷高效品種。但是，同時(shí)鑒定小麥氮素和磷素利用效率品種差異的研究卻很少。

近年來(lái)，各育種單位積極作為，育成了一批高產(chǎn)、抗倒、優(yōu)質(zhì)小麥品種和優(yōu)良品系。特別是小麥主推品種濟(jì)麥22，全國(guó)累計(jì)推廣面積已達(dá)2億多畝。但是，這些品種（系）的氮素和磷素利用效率如何，卻鮮有報(bào)道。本研究選用山東省近年來(lái)育成的25個(gè)小麥品種（系），以濟(jì)麥22為對(duì)照品種，采用大田隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，在正常氮營(yíng)養(yǎng)水平下，對(duì)氮素和磷素利用效率及產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀進(jìn)行了綜合鑒定和評(píng)價(jià)，擬篩選出氮磷高效型小麥品種，以指導(dǎo)生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 以山東省近年來(lái)育成的25個(gè)小麥品種或品系為材料，其中以濟(jì)麥22為對(duì)照（表1）。

表1 25個(gè)小麥品種（系）的基本信息

表1 （續(xù)）

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在濟(jì)南市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地實(shí)施，地力條件一致。播種前施純N 120kg/hm2（60%）、P2O5102kg/hm2、K2O 114kg/hm2，拔節(jié)期追施純N 80kg/hm2。2014年10月5日播種，2015年6月10日收獲。小區(qū)面積100m2，株距5cm，行距25cm，設(shè)置3次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，常規(guī)田間管理。

收獲前按照品種不同每重復(fù)隨機(jī)挑選10株，調(diào)查株高、穗長(zhǎng)、不育小穗數(shù)、可育小穗數(shù)和穗粒數(shù)。按品種分別收獲子粒，測(cè)小區(qū)產(chǎn)量，并計(jì)算每667m2產(chǎn)量。數(shù)3個(gè)500粒，測(cè)千粒重。

子粒含氮量采用微量凱氏定氮法，利用KDY-9820型凱氏定氮儀測(cè)定。子粒含磷量用釩鉬酸銨顯色法，用Lambda UV/VIS Specterometer分光光度計(jì)測(cè)定。子粒氮利用效率是子粒含氮量的倒數(shù)，子粒磷利用效率是子粒含磷量的倒數(shù)[8]。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的鑒定 分析山東地區(qū)25個(gè)近年來(lái)育成小麥品種（系）在株高、穗長(zhǎng)、可育小穗數(shù)、不育小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量共7個(gè)產(chǎn)量性狀的平均表現(xiàn)（表2）發(fā)現(xiàn)：株高在59.70～80.60cm之間，平均為72.87cm，均屬于矮稈品種（系）；穗長(zhǎng)在6.90～10.20cm之間，平均8.32cm；可育小穗數(shù)在16.20～18.80之間，平均為17.53；不育小穗數(shù)0～2.20之間，平均為1.19；穗粒數(shù)在28.00～57.40之間，平均為39.47；千粒重在25.70～43.10g之間，平均為37.83g，屬于中穗或大穗品種；每667m2產(chǎn)量在404.30～646.00kg之間，平均為547.21kg。7個(gè)產(chǎn)量性狀的變異范圍在4.91%～45.04%之間，變異最大的性狀是不育小穗數(shù)。

在產(chǎn)量上，對(duì)照品種濟(jì)麥22為500.00kg，比對(duì)照高出10%的小麥品種有11個(gè)（表2），產(chǎn)量最高的是山農(nóng)29（LS6109），為646.00kg，高出對(duì)照29.20%。在千粒重性狀上，對(duì)照品種為37.50g，比對(duì)照高出10%的品種有6個(gè)（表2），千粒重最大的品種是山農(nóng)28，為43.10g，高出對(duì)照14.93%。綜合以上因素，山農(nóng)22、山農(nóng)32（SH5099）、SH5186、山農(nóng)29（LS6109）和山農(nóng)28（SH4300）在產(chǎn)量性狀上優(yōu)于濟(jì)麥22。

表2 山東省25個(gè)小麥品種（系）的產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

2.2 氮素和磷素利用效率鑒定 對(duì)25個(gè)小麥品種（系）的子粒氮利用效率和子粒磷利用效率進(jìn)行鑒定發(fā)現(xiàn)（表3），子粒含氮量在24.35%～32.18%之間，平均為28.08%；子粒氮利用效率在3.42～4.52之間，平均為3.95；子粒含磷量在0.27%～0.57%之間，平均為0.40%；子粒磷利用效率在175.44～370.37之間，平均為262.10。子粒氮利用效率的變異系數(shù)為8.63%，子粒磷利用效率的變異系數(shù)為22.62%，說(shuō)明25個(gè)小麥品種（系）在子粒氮利用效率和磷利用效率上存在較大差異。

在子粒氮素利用效率方面，對(duì)照品種濟(jì)麥22為 3.51，高于對(duì)照10%以上的品種有13個(gè)，分別是山農(nóng)24、山農(nóng)18、泰農(nóng)18、煙農(nóng)173、良星77、鑫麥296、汶農(nóng)17、泰農(nóng)1014、魯原502、KY088、山農(nóng)22、山農(nóng)32（SH5099）和山農(nóng)29（LS6109）；最大的是山農(nóng)22，高出對(duì)照品種28.69%（表3）。在子粒磷素利用效率方面，濟(jì)麥22為256.41，高于對(duì)照10%以上的品種有9個(gè)，分別是山農(nóng)32（SH5099）、SH5186、山農(nóng)29（LS6109）、煙農(nóng)5158、山農(nóng)24、山農(nóng)18、泰農(nóng)18、良星66和泰山28；其中煙農(nóng)5158的磷素利用效率比對(duì)照高出46.97%（表3）。

表3 24個(gè)小麥品種（系）在子粒氮素和磷素利用效率上與濟(jì)麥22的比較

3 結(jié)論與討論

本研究以山東省近年來(lái)育成的25個(gè)小麥品種為供試材料，濟(jì)麥22為對(duì)照，篩選出氮素利用效率、磷素利用效率和產(chǎn)量高出對(duì)照10%以上的品種（系）分別有13個(gè)、9個(gè)和11個(gè)；綜合評(píng)價(jià)這3個(gè)性狀的表現(xiàn)，最終獲得4個(gè)氮磷雙高效且高產(chǎn)的品種，即山農(nóng)24、泰農(nóng)18、山農(nóng)32（SH5099）和山農(nóng)29（LS6109），為氮磷營(yíng)養(yǎng)高效型新品種的選育提供了寶貴的親本材料，同時(shí)為品種推廣工作提供了理論依據(jù)。

[1] Lu R K．Phosphorus resources and phosphate fertilizer production and consumption of China．Plant Soil，2011，339（1-2）：97-111

[2] Yang M，Ding G，Shi L，et al．Detection of QTL for phosphorus efficiency at vegetative stage in Brassica napus．Plant Soil，2011，339：97-111

[3] Guo Y，Kong F M，Xu Y F，et al．QTL mapping for seedling traits in wheat grown under varying concentrations of N，P and K nutrients．Tag．theoretical & Applied Genetics．theoretische Und Angewandte Genetik，2012，124（5）：851-865

[4] van de Wiel C C M，van der Linden C G，Scholten O E．Improving phosphorus use efficiency in agriculture：opportunities for breeding．Euphytica，2016，207（1）：1-22

[5] 肖軼嬈，景東林．施氮量對(duì)冬小麥產(chǎn)量和氮肥利用率的影響．中國(guó)種業(yè)，2016（6）：56-57

[6] 張錫洲，陽(yáng)顯斌，李廷軒，等．小麥氮素利用效率的基因型差異．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22（2）：369-375

[7] 杜保見(jiàn)，郜紅建，常江，等．小麥苗期氮素吸收利用效率差異及聚類(lèi)分析．植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014（6）：1349-1357

[8] 柏棟陰，馮國(guó)華，張會(huì)云，等．低磷脅迫下磷高效基因型小麥的篩選．麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2007，27（3）：407-410

2016-08-18）

濟(jì)南市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目（201313，201404）；濟(jì)南市科技計(jì)劃項(xiàng)目（201401103）