盛海君，董召娣，張明偉，朱新開，3

(1.揚州大學江蘇省作物遺傳生理重點實驗室,江蘇揚州 225009； 2.揚州大學環(huán)境科學與工程學院，江蘇揚州 225127； 3.揚州大學糧食作物現(xiàn)代產業(yè)技術協(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系

盛海君1，2，董召娣1，張明偉1，朱新開1，3

(1.揚州大學江蘇省作物遺傳生理重點實驗室,江蘇揚州 225009； 2.揚州大學環(huán)境科學與工程學院，江蘇揚州 225127； 3.揚州大學糧食作物現(xiàn)代產業(yè)技術協(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)，由揚州大學江蘇省作物遺傳生理重點開放實驗室提供。

1.2試驗設計

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、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數據分析

試驗數據采用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進行數據計算與繪圖。

2　結果與分析

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性分析

不同根系性狀與氮效率的相關性中，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，其他性狀與氮吸收效率間相關性不顯著(表3)。說明小麥苗期不同根系性狀與氮肥吸收能力關系存在差異，生產中應根據根系性狀對氮肥吸收能力和效率的影響進行合理調控。

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

同列同氮源處理數據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]采用耐低氮指數來評價小麥苗期對氮素的反應；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關系，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、運轉效率及利用效率三個方面[13]，因而有關小麥苗期氮肥農學效率、運轉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，而有些特征參數如根長、根系活躍吸收面積等與氮素吸收能力相關性較低。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，以提升其在生產中的應用價值。

3.3小麥苗期氮肥吸收效率與根系性狀對不同氮源反應的異同性

[1]朱新開,郭文善,朱冬梅,等.不同基因型小麥氮素吸收積累差異研究[J].揚州大學學報(農業(yè)與生命科學版),2005,26(3):52-57.

ZHU X K,GUO W S,ZHU D M,etal.Studies on differences of accumulated N amount in different genotypes of winter wheat [J].JournalofYangzhouUniversity(AgriculturalandLifeScienceEdition),2005,26(3):52-57.

[2]朱新開,郭文善,封超年,等.不同類型專用小麥氮素吸收積累差異研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2005,11(2):148-154.

ZHU X K,GUO W S,FENG C N,etal.Nitrogen absorption and utilization differences among wheat varieties for different end uses [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2005,11(2):148-154.

[3]MALIK A H,ANDERSSON A,KUKTAITE R,etal.Genotypic variation in dry weight and nitrogen concentration of wheat plant parts:relations to grain yield and grain protein concentration [J].JournalofAgriculturalScience,2012,4:11-15.

[4]戴廷波,曹衛(wèi)星,孫傳范,等.不同小麥品種苗期對混合形態(tài)氮素營養(yǎng)的反應[J].南京農業(yè)大學學報,2000,23(1):14-18.

[5]朱兆良,文啟孝.中國土壤氮素[M].南京:江蘇科技出版社,1992:87-130.

ZHU Z L,WEN Q X.Soil Nitrogen in China [M].Nanjing:Jiangsu Science and Technology Press,1992:87-130.

[6]張 洋,張 繼,強曉敏,等.不同氮效率基因型冬小麥生理特征的比較研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2010,16(6):1319-1324.

ZHANG Y,ZHANG J,QIANG X M,etal.Comparative study on physiological characteristics in winter wheat with different nitrogen use efficiency[J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2010,16(6):1319-1324.

[7]董召娣,張明偉,易 媛,等.春性和半冬性小麥氮效率特征的差異分析[J].麥類作物學報,2014,34(9):1267-1273.

DONG Z D,ZHANG M W,YI Y,etal.Analysis of the difference in nitrogen efficiency of semi-winter and spring wheat varieties [J].JournalofTriticeaeCrops,2014,34(9):1267-1273.

[8]董召娣,易 媛,張明偉,等.春性和半冬性小麥花后旗葉和籽粒氮代謝關鍵酶活性差異[J].麥類作物學報,2015,35(8):1098-1106.

DONG Z D,YI Y,ZHANG M Wetal.Difference of activities of nitrogen metabolism enzymes in flag leaves and grain after anthesis of semi-winter and spring wheat varieties [J].JournalofTriticeaeCrops,2015,35(8):1098-1106.

[9]裴雪霞,王姣愛,黨建友,等.小麥氮素吸收利用的基因型差異研究[J].小麥研究,2007,28(2):21-27.

PEI X X,WANG J A,DANG J Y,etal.Research on genotype difference in nitrogen absorption and utilization of wheat [J].JournalofWheatResearch,2007,28(2):21-27.

[10]李春艷,張 宏,馬 龍,等.冬小麥苗期氮素吸收利用生理指標的綜合評價[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2012,18(3):523-530.

LI C Y,ZHANG H,MA L,etal.Comprehensive evaluation on physiological indices of nitrogen absorption and utilization in winter wheat at the seedling stage [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2012,18(3):523-530.

[11]杜保見,郜紅建,常 江,等.小麥苗期氮素吸收利用效率差異及聚類分析[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2014,20(6):1349-1357.

DU B J,GAO H J,CHANG J,etal.Screening and cluster analysis of nitrogen use efficiency of different wheat cultivars at the seedling stage [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2014,20(6):1349-1357.

[12]彭永欣,郭文善,嚴六零,等.小麥栽培與生理[M].南京:東南大學出版社,1992:96-120.

PENG Y X,GUO W S,YAN L L,etal.Cultivation Ttechniques and Physiology of Wheat [M].Nanjing:Southeast University Press,1992:96-120.

[13]嚴小龍,張福鎖.植物營養(yǎng)遺傳學[M].北京:中國農業(yè)出版社,1997:1-21.

YAN X L,ZHANG F S.Genetics of Plant Nutrition [M].Beijing:China Agriculture Press,1997:1-21.

[14]GRAHAM R D.Breeding for nutritional characteristics in cereals [J].AdvanceinPlantNutrition,1984,1:57-102.

[15]BURNS I G.Influence of spatial distribution on the uptake of N by plants.A review and a model for rooting depth [J].JournalofSoilScience,1980,31:155-173.

[16]ROBINSON D,RORISON I.H.Relationships between root morphology and nitrogen availability in a recent theoretical model describing nitrogen uptake from soil [J].PlantCellandEnvironment,1983,6:641-647.

[17]張定一, 張永清,楊武德,等.不同基因型小麥對低氮脅迫的生物學響應[J].作物學報,2006,32(9):1349-1354.

ZHANG D Y,ZHANG Y Q,YANG W D,etal.Biological response of roots in different spring wheat genotypes to low nitrogen stress[J].ActaAgronomicaSinica,2006,32(9):1349-1354.

[18]IBRAHIM S E,SCHUBERT A,PILLEN K,etal.QTL analysis of drought tolerance for seedling root morphological traits in an advanced backcross population of spring wheat [J].InternationalJournalofAgricultureScience,2012.2(7):619-629.

[19]HERRERA J M,NOULAS C,FEIL B,etal.Nitrogen and genotype effects on root growth and root survivorship of spring wheat [J].JournalofPlantNutritionandSoilScience,2013,176:561-571.

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)(農業(yè))科研專項(201503130); 江蘇省高校自然科學基金重大項目(13KJA210004); 揚州市農業(yè)科技攻關計劃項目(YZ2014166); 江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程和江蘇高校優(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

網絡出版時間：2016-08-31

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160831.1651.024.html