菊花苗期氮高效品種資源篩選及氮效率評(píng)價(jià)體系建立

葛禮姣,方馨妍,張?jiān)圃?羅孟婷,管志勇,陳素梅,房偉民,陳發(fā)棣,趙爽

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部景觀農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210095)

菊花(Chrysanthemummorifolium)是我國(guó)十大傳統(tǒng)名花和世界四大鮮切花之一,觀賞及經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高,且具有深厚的文化底蘊(yùn)。近年來(lái),菊花已成為世界銷量最大的鮮切花之一,且中國(guó)菊花的出口創(chuàng)匯占比逐年增加。隨著菊花種植面積的不斷擴(kuò)大,肥料使用量逐年增加,其中,氮肥在肥料使用中占主導(dǎo)地位,且普遍存在氮肥利用效率低下[1]、氮肥施用量與作物產(chǎn)量及品質(zhì)呈非正比增長(zhǎng)、栽培土壤理化性狀劣化[2]以及水體富營(yíng)養(yǎng)化[3]等問(wèn)題,給菊花的可持續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的阻礙。

不同基因型作物對(duì)氮素的吸收、積累和利用存在顯著差異性[4-8]。在不同供氮水平下篩選具有產(chǎn)量增長(zhǎng)潛力的氮高效品種,是提高氮肥利用效率,減少氮肥損失以及作物高效栽培的重要途徑[9]。目前,作物氮高效品種評(píng)價(jià)的相關(guān)研究在水稻[9-11]、玉米[8,12]、油菜[13]等作物中已有大量報(bào)道。張玉屏等[11]以產(chǎn)量、干物質(zhì)量及植株氮含量等重要指標(biāo),從12個(gè)常用的水稻品種中篩選出3個(gè)氮高效品種,發(fā)現(xiàn)氮高效型品種在不同氮肥處理下均具有較高的產(chǎn)量和氮素生理利用率;郭松等[12]依據(jù)產(chǎn)量的基因型×氮互作效應(yīng)對(duì)玉米品種進(jìn)行氮效率分類,篩選出在不同環(huán)境(簡(jiǎn)陽(yáng)和中江)和不同供氮水平(低、中、高)下均表現(xiàn)出高產(chǎn)特性的氮高效玉米品種;王改麗[14]以低氮脅迫下苗期地上部干重和成熟期籽粒產(chǎn)量為主要篩選指標(biāo),從48份甘藍(lán)型油菜材料中確定了新型甘藍(lán)型油菜D4-9和D4-15為苗期氮高效種質(zhì),發(fā)現(xiàn)低氮條件下,氮高效品種具有發(fā)達(dá)的根系形態(tài),較大的地上部干重和籽粒產(chǎn)量。

目前,關(guān)于菊花品種資源的相關(guān)研究大多集中在資源收集[15]、生根能力評(píng)價(jià)[16]以及抗性評(píng)價(jià)[17]等方面,而氮高效資源收集及評(píng)價(jià)體系建立等相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究在不同供氮水平下,綜合菊花苗期生理指標(biāo)(株高、莖粗、鮮重、干重和氮含量等)以及氮效率指標(biāo)(氮吸收效率和氮利用效率),對(duì)不同基因型的菊花進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià),篩選出具有不同苗期氮素營(yíng)養(yǎng)效率的菊花種質(zhì)資源,確定適宜篩選氮高效種質(zhì)資源的氮肥水平,明確關(guān)鍵氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建菊花苗期氮高效評(píng)價(jià)體系,為充分挖掘和利用菊花的自身潛力、培育氮高效品種、從生物學(xué)途徑提高氮肥利用率以及菊花的可持續(xù)性發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2020年4—11月在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中國(guó)菊花種質(zhì)資源保存中心進(jìn)行。供試材料為28個(gè)切花菊品種:‘南農(nóng)碧云’‘南農(nóng)小麗粉’‘南農(nóng)紅杏’‘南農(nóng)圣誕’‘南農(nóng)豐收’‘南農(nóng)春曉’‘南農(nóng)落雁’‘南農(nóng)紫峰’‘南農(nóng)金焰’‘旭風(fēng)車’‘南農(nóng)麗風(fēng)車’‘南農(nóng)紅雀’‘南農(nóng)冰潔’‘南農(nóng)紫云英’‘南農(nóng)單金翠’‘南農(nóng)旭日’‘南農(nóng)雪峰’‘南農(nóng)俏風(fēng)車’‘南農(nóng)粉風(fēng)車’‘南農(nóng)火風(fēng)車’‘南農(nóng)曉陽(yáng)’‘南農(nóng)綠意’‘南農(nóng)岱華’‘南農(nóng)春茶’‘南農(nóng)廬月’‘南農(nóng)蔦蘿’‘南農(nóng)小金帽’和‘南農(nóng)麗黃’,均由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中國(guó)菊花種質(zhì)資源保存中心提供。生長(zhǎng)基質(zhì)為質(zhì)量比2∶1混合的純椰糠和珍珠巖,混合后基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì):銨態(tài)氮68.13 mg·kg-1,速效磷14.11 mg·kg-1,速效鉀3 794.62 mg·kg-1,pH6.99,EC為448 μS·cm-1。試驗(yàn)選取的氮、磷、鉀肥分別為尿素(含N 46%)、過(guò)磷酸鈣(含P2O518%)和硫酸鉀(含K2O 50%)。將28個(gè)菊花品種扦插生根后,取生長(zhǎng)一致的扦插苗定植于溫室基質(zhì)槽內(nèi)進(jìn)行常規(guī)管理。

1.2 試驗(yàn)方法

采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì),氮素營(yíng)養(yǎng)水平設(shè)為主區(qū),品種設(shè)為副區(qū),共28個(gè)品種,4次重復(fù),每重復(fù)30株。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)供氮水平,分別為:每株純氮16.67 mg(低氮)、133.33 mg(正常氮)和266.67 mg(高氮);磷肥均為每株純磷26.67 mg;鉀肥均為每株純鉀167 mg。施肥以滴灌的形式分3次施入,每次間隔10 d。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定不同供氮水平下,每品種選取6株代表性的菊花植株,測(cè)定植株株高(植株基部到生長(zhǎng)點(diǎn))和莖粗(植物下部至上1/3處的粗度)。植物表面沖洗和根系漂洗、吸干表面水分后,采用電子天平測(cè)定根、莖、葉鮮重。將樣品于105 ℃殺青30 min后,75 ℃烘干至恒重,測(cè)定根、莖、葉干重。

1.3.2 植物養(yǎng)分含量的測(cè)定將烘干的樣品用H2SO4-H2O2消煮后,使用AA3型連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定植株全氮。

1.3.3 氮效率相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算[9]氮累積量(NA,mg)=干重×含氮量;氮素吸收效率(NupE)=植株氮累積量/施氮量;氮素利用率(NutE)=干重/氮素累積量。

1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

1.4.1 統(tǒng)計(jì)分析及繪圖采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)初步統(tǒng)計(jì)與整理,采用R4.0.1軟件繪制熱圖,采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析,采用Duncan’s法進(jìn)行多重比較分析。

1.4.2 主成分分析使用SPSS 22.0軟件標(biāo)準(zhǔn)化上述指標(biāo)的原始測(cè)量值,進(jìn)行主成分分析[16,18],并根據(jù)特征值和累積貢獻(xiàn)率確定主成分個(gè)數(shù)n,計(jì)算每個(gè)主成分內(nèi)各指標(biāo)的綜合指標(biāo)值Fi(i=1,…,n)與各主成分權(quán)重W。主成分權(quán)重W=貢獻(xiàn)率/累積貢獻(xiàn)率;綜合指標(biāo)值Fi計(jì)算為:F1=a11ZX1+a21ZX2+…+ap1ZXp;F2=a12ZX1+a22ZX2+…+ap2ZXp;…;Fi=a1iZX1+a2iZX2+…+apiZXp。式中:a1i、a2i、…、api(i=1,…,n)為X的特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量;ZX1、ZX2、…、ZXP是原始變量經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理的值。

1.4.3 每品種綜合得分計(jì)算[16]采用隸屬函數(shù)法,計(jì)算每個(gè)主成分的隸屬函數(shù)值(Ui)。Ui=(F-Fmin)/(Fmax-Fmin)。每品種綜合得分D=∑U·W。其中,Fmax和Fmin分別為綜合指標(biāo)最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同供氮水平下菊花苗期性狀變異分析

由表1可見(jiàn):不同菊花品種苗期的各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)對(duì)不同供氮水平均有不同程度的響應(yīng)。高氮水平下,各生長(zhǎng)指標(biāo)的變異系數(shù)范圍為18.57%～46.75%,其中葉鮮重的變異系數(shù)最大,為46.75%,莖粗的變異系數(shù)最小,為18.57%。正常氮水平下,各生長(zhǎng)指標(biāo)的變異系數(shù)范圍為18.63%～43.53%,其中莖鮮重的變異系數(shù)最大,為43.53%,莖粗的變異系數(shù)最小,為18.63%。表明在高氮和正常氮水平下,各生長(zhǎng)指標(biāo)間的變異相差較小,大多數(shù)品種的生長(zhǎng)勢(shì)趨于一致。低氮水平下,菊花長(zhǎng)勢(shì)較差,具體表現(xiàn)為植株細(xì)矮。氮素含量減少,導(dǎo)致植株干物質(zhì)積累量降低,各指標(biāo)間的變異幅度相差較大。莖粗、葉鮮重、莖鮮重、根鮮重、葉干重、莖干重等6個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)在低氮水平下的變異系數(shù)均大于正常氮和高氮水平,變異系數(shù)范圍為24.60%～63.09%。

表1 不同氮水平下28個(gè)切花菊品種苗期17個(gè)指標(biāo)的變異統(tǒng)計(jì)Table 1 Variation statistics of 17 indexes of 28 cut chrysanthemum varieties at seedling stage under different nitrogen levels

高氮水平下,植株地上部氮吸收效率和氮利用效率指標(biāo)的變異系數(shù)均低于正常氮及低氮水平;正常氮水平下,植株地上部氮利用效率變異最大,變異系數(shù)范圍為47.46%～105.78%;低氮水平下,植株各部位氮吸收效率變異最大,變異系數(shù)范圍為57.17%～63.09%。表明低氮處理加大了種質(zhì)間的差異,高氮處理限制了部分品種對(duì)氮的吸收利用,因此,低氮更適宜用于篩選氮高效品種。

2.2 不同氮水平下菊花苗期各指標(biāo)間的相關(guān)分析

由圖1可見(jiàn):高氮水平下,28個(gè)切花菊品種的株高、莖粗、葉鮮重、莖鮮重、葉干重、莖干重、葉氮吸收效率、莖氮吸收效率指標(biāo)之間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)為0.49～0.94;正常氮水平下,株高、莖粗、葉鮮重、莖鮮重、葉干重、莖干重、葉氮吸收效率、莖氮吸收效率指標(biāo)之間呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.52～0.87;低氮水平下,各指標(biāo)間相關(guān)性變強(qiáng),莖粗、葉鮮重、莖鮮重、葉干重、莖干重、葉氮吸收效率、莖氮吸收效率、根氮吸收效率指標(biāo)之間呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.43～0.94。綜上,不同氮水平下,氮吸收效率指標(biāo)與株高、莖粗、地上部鮮干重、地上部氮含量指標(biāo)間呈顯著正相關(guān);氮利用效率在低氮水平下與各生理指標(biāo)及氮吸收效率間呈顯著負(fù)相關(guān),高氮和正常氮水平下與各生理指標(biāo)及氮吸收效率間無(wú)明顯規(guī)律,表明菊花的苗期氮效率主要是由氮吸收效率所決定的。

圖1 不同氮水平下28個(gè)切花菊品種苗期17個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性分析Fig.1 Correlation analysis of 17 indexes of 28 cut chrysanthemum varieties at seedling stage under different nitrogen levelsa.高氮水平High nitrogen level;b.正常氮水平Normal nitrogen level;c.低氮水平Low nitrogen level.

2.3 菊花苗期各指標(biāo)的主成分分析

對(duì)17個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,從高氮、正常氮和低氮水平中各抽取了4個(gè)主成分,各水平下抽取的主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率分別為84.05%、86.91%和87.43%,各主成分特征值均大于1(表2),滿足于提取主成分個(gè)數(shù)的原則,即4個(gè)主成分可以解釋17個(gè)指標(biāo)的全部信息(Kaiser-Meyer-Olkin抽樣適度檢測(cè)值>0.6;Bartlett檢驗(yàn),Sig<0.05)。

表2 不同氮水平下各因子載荷矩陣Table 2 Component matrix under different nitrogen levels

由表2可見(jiàn):不同氮水平下,主成分1貢獻(xiàn)率范圍為46.48%～56.97%,主要包含地上部對(duì)氮的吸收與物質(zhì)積累信息,指向性指標(biāo)為莖粗(0.834～0.870)、葉鮮重(0.840～0.900)、莖鮮重(0.860～0.927)、葉干重(0.743～0.840)、莖干重(0.867～0.892)、葉氮吸收效率(0.838～0.920)、莖氮吸收效率(0.900～0.936),其中莖鮮重、莖干重和莖氮吸收效率的載荷較高,說(shuō)明莖部指標(biāo)對(duì)綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)較大。主成分2的貢獻(xiàn)率范圍為13.92%～16.12%,高氮水平下,主成分2主要包含了根系對(duì)氮的吸收與利用信息,指向性指標(biāo)為根氮含量(0.845)、根氮吸收效率(0.884)、根氮利用效率(-0.886);正常氮水平下,主成分2主要包含了葉的氮素累積及葉和根的氮利用信息,指向性指標(biāo)為葉氮含量(0.642)、葉氮利用效率(-0.684)及根氮吸收效率(0.772);低氮水平下,主成分2主要包含了根的物質(zhì)積累與氮吸收信息、莖對(duì)氮的累積與利用信息,指向性指標(biāo)為根鮮重(0.580)、根干重(0.610)、根氮吸收效率(0.570)、莖氮含量(-0.560)、莖氮利用效率(0.560)。主成分3的貢獻(xiàn)率范圍為9.88%～13.90%,高氮水平下,主成分3主要包含了莖的氮素累積及利用信息,指向性指標(biāo)為莖氮含量(0.906)、莖氮利用效率(-0.913);正常氮水平下,主成分3主要包含了根系物質(zhì)積累的信息,指向性指標(biāo)為根鮮重(0.611)和根干重(0.693)。低氮水平下,主成分3主要包含了葉的物質(zhì)積累的信息,指向性指標(biāo)為葉氮含量(-0.660)、葉氮利用效率(0.640)。主成分4的貢獻(xiàn)率范圍為6.66%～9.44%,高氮水平下,主成分4的指向性指標(biāo)為葉氮含量(-0.607)、葉氮利用效率(0.504);正常氮和低氮水平下,主成分4主要包含了根對(duì)氮的累積及利用信息,指向性指標(biāo)為根氮含量(-0.504～0.538)和根氮利用效率(-0.559～0.747)。

2.4 隸屬函數(shù)分析與氮高效品種評(píng)價(jià)

由圖2可見(jiàn):基于主成分分析結(jié)果中的綜合指標(biāo)值(F),采用隸屬函數(shù)法計(jì)算每個(gè)成分的隸屬函數(shù)值(U),再基于每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重得到每個(gè)菊花品種的評(píng)分值(D),其中,‘南農(nóng)紫峰’‘南農(nóng)雪峰’‘南農(nóng)單金翠’‘南農(nóng)岱華’和‘南農(nóng)綠意’在3個(gè)氮水平下的評(píng)分值均較低,為0.09～0.43,為苗期氮低效品種;‘南農(nóng)麗黃’‘南農(nóng)小金帽’‘南農(nóng)豐收’‘南農(nóng)旭日’和‘南農(nóng)廬月’在3個(gè)氮水平下評(píng)分較高,為0.58～0.88,為苗期氮高效品種。‘南農(nóng)紫峰’在不同氮水平下評(píng)分較低,最高評(píng)分0.27,且生長(zhǎng)勢(shì)較弱,為供試切花菊中苗期表現(xiàn)較穩(wěn)定的氮低效品種;‘南農(nóng)麗黃’在不同氮水平下評(píng)分較高,最低評(píng)分0.85,同時(shí),‘南農(nóng)麗黃’在低氮水平下具有發(fā)達(dá)的根系和較強(qiáng)的生長(zhǎng)勢(shì),為供試切花菊中苗期最優(yōu)氮高效品種。

圖2 不同供氮水平下28個(gè)切花菊品種的響應(yīng)熱圖(a)以及‘南農(nóng)紫峰’(b)和‘南農(nóng)麗黃’(c)的表型(40 d)Fig.2 Response heat diagram of 28 cut chrysanthemum varieties and phenotypes(a)of ‘Nannongzifeng’(b) and‘Nannonglihuang’(c)under different nitrogen levels(40 d)

2.5 不同氮水平下氮高效品種與氮低效品種的氮素營(yíng)養(yǎng)特性差異

由表3可知:高氮水平下,5個(gè)氮高效品種在莖粗、葉鮮重、莖鮮重、莖干重和莖氮吸收效率等指標(biāo)上顯著高于5個(gè)氮低效品種(P<0.05),說(shuō)明氮高效品種在地上部物質(zhì)積累和莖氮吸收效率上表現(xiàn)出較高的優(yōu)勢(shì)。10個(gè)菊花品種地上部的氮吸收效率隨氮含量的增加而增加,植株各部位氮利用效率隨氮含量的增加而降低。氮高效品種具有較高的地上部氮吸收效率及物質(zhì)積累量,氮低效品種的莖氮利用效率高于氮高效品種,二者在地上部氮吸收效率指標(biāo)及莖氮利用效率指標(biāo)上的響應(yīng)具有規(guī)律性,在葉與根的氮利用效率指標(biāo)上的規(guī)律不太明顯,說(shuō)明高氮條件下,菊花苗期的氮效率是由地上部的氮吸收效率所決定的,莖的氮效率指標(biāo)占有重要地位。正常氮水平下,5個(gè)氮高效品種在莖粗、葉鮮重、莖鮮重、莖干重、葉氮吸收效率、莖氮吸收效率等指標(biāo)上顯著高于氮低效品種。地上部氮吸收效率隨氮含量的增加而增加,植株各部位氮利用效率隨氮含量的增加而降低。氮高效菊花品種的各部位物質(zhì)積累量、地上部分氮含量和氮吸收效率較高,說(shuō)明正常氮條件下,地上部指標(biāo)對(duì)菊花苗期氮效率貢獻(xiàn)較大,氮高效品種具有較高的地上部物質(zhì)積累、氮素吸收與累積能力。低氮水平下,氮高效品種在株高、莖粗、葉鮮重、莖鮮重、根鮮重、葉干重、莖干重、根干重、根氮含量、葉氮吸收效率、莖氮吸收效率及根氮吸收效率等指標(biāo)上均顯著高于氮低效品種,氮低效品種在氮素的吸收與累積上低于氮高效品種,在氮素的利用效率上顯著高于氮高效品種,這表明氮高效品種在低氮水平下具有較高的物質(zhì)積累、氮素的累積與吸收能力。相較于高氮與正常氮水平,低氮水平下,氮高效品種根系的鮮干重、氮素累積量及氮素吸收效率顯著高于氮低效品種,10個(gè)菊花品種各部位的氮吸收效率隨氮含量的增加而增加,氮利用效率隨氮含量的增加而降低。不同氮效率品種各部位的生理指標(biāo)和氮效率指標(biāo)表現(xiàn)出的規(guī)律具有顯著性和一致性,說(shuō)明低氮水平激發(fā)了氮高效品種根系對(duì)物質(zhì)的積累、氮素的吸收與累積能力,可以增加品種間的差異,適用于篩選氮高效種質(zhì)。

表3 不同供氮水平下5個(gè)氮高效品種與5個(gè)氮低效品種間17個(gè)指標(biāo)的多重比較分析Table 3 Multiple comparison of 17 indexes among five nitrogen efficient and five nitrogen inefficient varieties under different nitrogen levels

續(xù)表3 Table 3 continued

3 討論

不同作物的氮素營(yíng)養(yǎng)特性與作物基因型和栽培環(huán)境密切相關(guān)。在番茄[4]、紫花苜蓿[5]、小麥[7]、玉米[8]等作物上的研究證實(shí),不同作物不同基因型的氮素營(yíng)養(yǎng)特性差異顯著。本研究發(fā)現(xiàn),不同供試切花菊品種的各生理指標(biāo)及氮效率指標(biāo)在不同氮水平下均表現(xiàn)出較大的差異性,這與前人的研究結(jié)果一致[4-8],表明菊花的氮素營(yíng)養(yǎng)遺傳特性在不同品種間的變異較大。高氮和正常氮水平下株高、莖粗、植株各部位鮮干重等生長(zhǎng)指標(biāo)的變異系數(shù)相近,低氮水平下各生理指標(biāo)及氮效率指標(biāo)的變異較大、相關(guān)性增強(qiáng),表明低氮水平可以有效區(qū)分不同菊花品種間的差異,更適于篩選氮高效菊花品種,這與孫夢(mèng)蹊[4]在潘那利番茄中的研究結(jié)果相一致。

氮吸收效率和氮利用效率組成的氮效率是衡量氮高效品種的核心指標(biāo)[5]。本研究中,菊花的氮吸收效率指標(biāo)與株高、莖粗、地上部鮮重、地上部干重和地上部氮含量等指標(biāo)間顯著正相關(guān)(P<0.05),氮利用效率則與各生理指標(biāo)及氮吸收效率指標(biāo)間呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性,規(guī)律不明顯,表明菊花苗期氮效率的變化主要是由氮吸收效率的差異引起的,這與Shi等[10]在水稻中的研究結(jié)果相似。郝鳳[5]根據(jù)正常氮和低氮培養(yǎng)條件下各指標(biāo)的變異特征和相關(guān)關(guān)系,初步確定了地上部干重、單株干重、根長(zhǎng)、根體積、地上部氮積累量和單株氮積累量為紫花苜蓿苗期氮效率的評(píng)價(jià)指標(biāo);崔文芳等[8]以耐低氮脅迫指數(shù)和施氮肥條件下的產(chǎn)量為主要篩選指標(biāo),以不施氮肥條件下,灌漿期莖葉總氮量、吐絲期穗位葉SPAD值和氨基酸濃度為輔助篩選指標(biāo),進(jìn)行超高產(chǎn)氮高效玉米雜交種的選擇。由于菊花與上述作物生長(zhǎng)規(guī)律、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和收獲目標(biāo)不同,因此菊花苗期所采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)不完全相同。本試驗(yàn)設(shè)置菊花生長(zhǎng)的不同氮水平,通過(guò)相關(guān)性分析和主成分分析,發(fā)現(xiàn)莖粗、葉鮮重、莖鮮重、葉干重、莖干重、葉氮吸收效率、莖氮吸收效率等指標(biāo)間具有極顯著的相關(guān)性,在綜合指標(biāo)中占較高的比重,可分別表征菊花苗期地上部的物質(zhì)積累及氮效率信息。苗期氮素吸收量對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育起關(guān)鍵作用[19]。方馨妍等[20]研究表明,營(yíng)養(yǎng)器官的養(yǎng)分將在切花菊生育后期轉(zhuǎn)移到花器官中,以促進(jìn)花的生長(zhǎng)發(fā)育和花品質(zhì)的形成。因此,切花菊生長(zhǎng)苗期的物質(zhì)積累及氮效率高低對(duì)生育后期的品質(zhì)和產(chǎn)量形成具有較大貢獻(xiàn),可作為篩選氮高效菊花品種的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),故初步確定篩選菊花苗期氮高效品種的指標(biāo)為莖粗、葉鮮重、莖鮮重、葉干重、莖干重、葉氮吸收效率、莖氮吸收效率。

典型的氮高效種質(zhì)體現(xiàn)在不同氮環(huán)境下均可高效吸收和利用氮素營(yíng)養(yǎng)[9]。本研究發(fā)現(xiàn),在不同供氮水平下,5個(gè)氮高效品種的株高、莖粗、地上部鮮干重、地上部分氮素吸收效率和氮含量等指標(biāo)表現(xiàn)出較高的優(yōu)勢(shì),表明氮高效品種在各種氮環(huán)境下均具有較高的地上部物質(zhì)積累、氮素的累積與吸收能力;低氮條件下,氮高效品種根系的物質(zhì)積累、氮素吸收及累積量顯著高于氮低效品種,表明氮高效品種在低氮脅迫下促進(jìn)根系的生長(zhǎng),從而汲取更多的養(yǎng)分,低氮脅迫可以激發(fā)氮高效菊花品種對(duì)氮素的吸收與轉(zhuǎn)化能力。Subudhi等[21]研究表明,相比于‘Bengal’(粳稻),‘Pokkali’(秈稻)在低氮條件下的優(yōu)異生長(zhǎng)表現(xiàn)可能是由一組與根系生長(zhǎng)發(fā)育和氮效率有關(guān)基因的特異表達(dá)導(dǎo)致的,這些基因通過(guò)調(diào)節(jié)根系構(gòu)型來(lái)影響氮的吸收。有關(guān)菊花氮高效品種在低氮條件下氮素利用的分子機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

綜上所述,本試驗(yàn)選用28個(gè)不同家系的菊花品種,確定了‘南農(nóng)麗黃’‘南農(nóng)小金帽’‘南農(nóng)豐收’‘南農(nóng)旭日’和‘南農(nóng)廬月’為苗期氮效率較高的5個(gè)品種,構(gòu)建了以低氮篩選為前提,葉干重、莖干重、莖粗、葉鮮重、莖鮮重、葉氮吸收效率、莖氮吸收效率為篩選指標(biāo)的菊花苗期氮效率評(píng)價(jià)體系。與傳統(tǒng)的氮高效菊花種質(zhì)篩選方法相比,本研究的篩選結(jié)果更加系統(tǒng)科學(xué),建立的評(píng)價(jià)體系具有真實(shí)性高、重復(fù)性強(qiáng)、方便快捷等特點(diǎn),為菊花的高產(chǎn)栽培及氮高效種質(zhì)選育提供了優(yōu)良的資源儲(chǔ)備。