小麦氮素高效吸收利用的基因型差异及形态生理特性
摘 要采用大田试验，连续两个年度（2013~2015）研究了14份小麦材料在180?kgN/hm2条件下的氮效率、产量和形态生理的相关指标，旨在为小麦氮高效品种选育提供理论依据和实践参考。结果表明，氮高效小麦基因型具有较高的产量和氮素积累量。在形态上，氮高效小麦基因型具有较高的粒重、收获指数、叶面积、叶面积指数、开花期叶片氮浓度，较低的株高；在生理上，氮高效小麦基因型具有较高的叶绿素含量、旗叶净光合速率、NR和GS，较低的成熟期叶片氮浓度。氮效率聚类分析结果表明，淮麦30、徐麦32、矮抗58和扬麦16为氮高效品种。相关性分析表明，叶面积、叶绿素含量、叶面积指数、开花期叶片氮浓度、粒重、收获指数与小麦氮效率呈极显著正相关，成熟期叶片氮浓度、株高与小麦氮效率呈极显著负相关，这些指标可作为小麦氮高效品种筛选的依据。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
绪论1
1材料与方法Y
1.1材料 Y
1.2方法 Y
1.2.1×××××Y
1.2.2×××××Y
1.2.3×××××Y
1.2.4×××××Y
2××Y
2.1×××××Y
3××× Y
（略）
X ×××××（正文第X章）Y
致谢Y
参考文献Y
小麦氮素高效吸收利用的基因型差异及形态、生理特性
引言
小麦是世界上最主要的粮食作物之一，种植面积居于栽培谷物的首位。长江中下游冬麦区栽培条件良好，生态环境适宜小麦生长[1]。黄淮地区是中国冬小麦主要生产区，小麦种植面积占中国的一半以上，产量约占全国的61.6%。因此，长江中下游麦区和黄淮麦区是在我国冬小麦生产中占据重要地位。
随着育种和栽培技术的进步，小麦单产逐步提高。化肥的投入特别是氮肥的投入对小麦产量的提高起到重要的作用，然而氮肥的大量施用也导致了肥效的急剧下降[2]，造成了严重的资源浪费和环境问题[3]。氮肥施用过量还会导致衰老进程延缓，不利于小麦营养器官中储存的碳水化合物和氮素在花后向籽粒运转[4]。小麦
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
对氮肥的吸收利用效率受基因调控，小麦氮效率存在着显著的基因型差异[5]。在实际生产中，小麦品种繁多，良莠不齐，品种之间的养分利用效率各异，存在着对氮肥吸收利用能力较强的高效品种，施用氮肥后增产效果明显。在保证稳产增产和缓解农业环境风险的前提下，以高产高效为目标的氮肥减施技术显得尤为重要和迫切[6]。为了达到这个目标，前人也进行了大量的研究，并指出高产和高氮肥利用率小麦品种的选育和栽培是主要的农艺措施之一[7]。
前人的研究指出了小麦氮高效品种在形态或生理上的特性，氮素生产效率高的小麦生物量和籽粒产量高，生育后期的氮素吸收和再利用能力强[8]。籽粒产量和氮效率均与单位面积穗数显著相关[9]。小麦氮效率和收获指数呈正相关[10]。然而前人的研究多集中在形态和生理其中单一的方面，缺少对氮高效小麦品种特性进行系统的阐述。本研究选用长江中下游麦区和黄淮麦区主栽小麦品种14个，采用大田试验，分析不同氮效率类型小麦品种在产量、氮效率、干物质和氮素积累和形态生理上的差异，旨在阐明氮高效小麦品种在氮素吸收利用及形态生理上的特性，为小麦氮高效遗传改良和实际生产建立氮高效技术体系提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
选用长江中下游麦区和黄淮麦区主推品种14个（矮抗58、淮麦20、淮麦30、淮麦33、济麦22、连麦6、宁麦9、宁麦14、徐麦30、徐麦31、徐麦32、烟农19、扬麦15、扬麦16）于2013~2015年种植于江苏省徐州市铜山区，试验采用裂区设计，氮肥为主区，品种为副区，设三重复，行距20?cm，小区面积3×3?m2。2个氮肥水平，分别为0、180?kgN/hm2（尿素，含氮率为44.6%），基追比6:4，追肥于拔节期施用；磷肥（P2O5，过磷酸钙中P2O5含量为12%）、钾肥（K2O，氯化钾中K2O含量为60%）各150?kg/ hm2作基肥一次性施入。基本苗为每公顷240万。其它栽培管理同一般大田。试验地土质为砂姜黑土。0~20cm土层中有机质含量为16.32?g/kg，全氮含量为0.79?g/kg，碱解氮含量为73.2?mg/kg，全磷含量为0.98?g/kg，有效磷含量为35.3?mg/kg，速效钾含量为191.2?mg/kg。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 干物质积累量
于拔节期、孕穗期、开花期和成熟期从各小区取植株20株，于105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重后称重。
1.2.2 叶面积指数
叶面积系数法测量叶面积，并计算叶面积指数。叶面积指数（LAI）=单株叶面积×每平方米株数。
1.2.3 叶绿素含量（SPAD）
叶绿素含量用叶绿素仪（SPAD502，Minolta，Japan）测定。
1.2.4 光合速率
采用LI6400（LiCor Inc，America）便携式光合作用测定系统，开花期于晴天9:0011:00测定旗叶净光合速率。
1.2.5 硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）
硝酸还原酶的测定釆用Rajasekhar的方法，谷氨酰胺合成酶测定采用Zhang的方法[11, 12]。
1.2.6 产量及产量构成因素
每小区于成熟期取1m2样段，人工收割脱粒，自然晒干后称重，计算籽粒产量，并调查每平米穗数，同时取20个单茎测定穗粒数、千粒重。
1.2.7 氮素积累量、氮效率
将拔节期、开花期、成熟期植株样品烘干后粉碎，半微量凯氏定氮法测定叶片、茎鞘、籽粒氮含量，并计算氮素积累量及氮效率。
氮素积累量（kg/hm2）=干物质积累量（kg/ hm2）×氮含量
氮肥吸收效率NRE（%）=（施氮区植株氮素积累量无氮区植株氮素积累量）/施氮量×100
氮肥农学效率NAE（kg/kg）=（施氮区产量无氮区产量）/施氮量
1.3 数据处理与统计
使用Microsoft Excel 2010处理数据，采用SAS方差软件进行方差分析与显著性测验，用IBM SPSS Statistics 20进行聚类分析，用SigmaPlot 10.0软件绘图。
2 结果与分析
2.1 小麦产量和氮效率的基因型差异
氮肥吸收效率表征植株对氮肥的利用效率，氮肥农学效率表征氮肥的增产效果，本研究用这两个指标表示小麦的氮效率。小麦产量及氮效率列于表1，小麦产量和氮效率存在着显著的基因型差异。两年的试验结果有所差异，但是总体上各个品种指标的相对大小趋势一致。矮抗58、淮麦30、淮麦33、徐麦32和扬麦16在两年都表现出较高的产量，矮抗58、淮麦30、徐麦32和扬麦16在两年都表现出较高的氮肥吸收效率，矮抗58、徐麦30、徐麦32、扬麦16在两年都表现出较高的氮肥农学效率。由此可以看出，小麦氮高效品种都具有较高的产量，说明高产是高效的前提，小麦氮高效品种更易获得较高的产量。
表1 小麦产量、氮肥吸收效率和氮肥农学效率的基因型差异
Table 1 Genotypic difference of wheat yield, nitrogen efficiency and nitrogen agronomic efficiency
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
绪论1
1材料与方法Y
1.1材料 Y
1.2方法 Y
1.2.1×××××Y
1.2.2×××××Y
1.2.3×××××Y
1.2.4×××××Y
2××Y
2.1×××××Y
3××× Y
（略）
X ×××××（正文第X章）Y
致谢Y
参考文献Y
小麦氮素高效吸收利用的基因型差异及形态、生理特性
引言
小麦是世界上最主要的粮食作物之一，种植面积居于栽培谷物的首位。长江中下游冬麦区栽培条件良好，生态环境适宜小麦生长[1]。黄淮地区是中国冬小麦主要生产区，小麦种植面积占中国的一半以上，产量约占全国的61.6%。因此，长江中下游麦区和黄淮麦区是在我国冬小麦生产中占据重要地位。
随着育种和栽培技术的进步，小麦单产逐步提高。化肥的投入特别是氮肥的投入对小麦产量的提高起到重要的作用，然而氮肥的大量施用也导致了肥效的急剧下降[2]，造成了严重的资源浪费和环境问题[3]。氮肥施用过量还会导致衰老进程延缓，不利于小麦营养器官中储存的碳水化合物和氮素在花后向籽粒运转[4]。小麦
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对氮肥的吸收利用效率受基因调控，小麦氮效率存在着显著的基因型差异[5]。在实际生产中，小麦品种繁多，良莠不齐，品种之间的养分利用效率各异，存在着对氮肥吸收利用能力较强的高效品种，施用氮肥后增产效果明显。在保证稳产增产和缓解农业环境风险的前提下，以高产高效为目标的氮肥减施技术显得尤为重要和迫切[6]。为了达到这个目标，前人也进行了大量的研究，并指出高产和高氮肥利用率小麦品种的选育和栽培是主要的农艺措施之一[7]。
前人的研究指出了小麦氮高效品种在形态或生理上的特性，氮素生产效率高的小麦生物量和籽粒产量高，生育后期的氮素吸收和再利用能力强[8]。籽粒产量和氮效率均与单位面积穗数显著相关[9]。小麦氮效率和收获指数呈正相关[10]。然而前人的研究多集中在形态和生理其中单一的方面，缺少对氮高效小麦品种特性进行系统的阐述。本研究选用长江中下游麦区和黄淮麦区主栽小麦品种14个，采用大田试验，分析不同氮效率类型小麦品种在产量、氮效率、干物质和氮素积累和形态生理上的差异，旨在阐明氮高效小麦品种在氮素吸收利用及形态生理上的特性，为小麦氮高效遗传改良和实际生产建立氮高效技术体系提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
选用长江中下游麦区和黄淮麦区主推品种14个（矮抗58、淮麦20、淮麦30、淮麦33、济麦22、连麦6、宁麦9、宁麦14、徐麦30、徐麦31、徐麦32、烟农19、扬麦15、扬麦16）于2013~2015年种植于江苏省徐州市铜山区，试验采用裂区设计，氮肥为主区，品种为副区，设三重复，行距20?cm，小区面积3×3?m2。2个氮肥水平，分别为0、180?kgN/hm2（尿素，含氮率为44.6%），基追比6:4，追肥于拔节期施用；磷肥（P2O5，过磷酸钙中P2O5含量为12%）、钾肥（K2O，氯化钾中K2O含量为60%）各150?kg/ hm2作基肥一次性施入。基本苗为每公顷240万。其它栽培管理同一般大田。试验地土质为砂姜黑土。0~20cm土层中有机质含量为16.32?g/kg，全氮含量为0.79?g/kg，碱解氮含量为73.2?mg/kg，全磷含量为0.98?g/kg，有效磷含量为35.3?mg/kg，速效钾含量为191.2?mg/kg。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 干物质积累量
于拔节期、孕穗期、开花期和成熟期从各小区取植株20株，于105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重后称重。
1.2.2 叶面积指数
叶面积系数法测量叶面积，并计算叶面积指数。叶面积指数（LAI）=单株叶面积×每平方米株数。
1.2.3 叶绿素含量（SPAD）
叶绿素含量用叶绿素仪（SPAD502，Minolta，Japan）测定。
1.2.4 光合速率
采用LI6400（LiCor Inc，America）便携式光合作用测定系统，开花期于晴天9:0011:00测定旗叶净光合速率。
1.2.5 硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）
硝酸还原酶的测定釆用Rajasekhar的方法，谷氨酰胺合成酶测定采用Zhang的方法[11, 12]。
1.2.6 产量及产量构成因素
每小区于成熟期取1m2样段，人工收割脱粒，自然晒干后称重，计算籽粒产量，并调查每平米穗数，同时取20个单茎测定穗粒数、千粒重。
1.2.7 氮素积累量、氮效率
将拔节期、开花期、成熟期植株样品烘干后粉碎，半微量凯氏定氮法测定叶片、茎鞘、籽粒氮含量，并计算氮素积累量及氮效率。
氮素积累量（kg/hm2）=干物质积累量（kg/ hm2）×氮含量
氮肥吸收效率NRE（%）=（施氮区植株氮素积累量无氮区植株氮素积累量）/施氮量×100
氮肥农学效率NAE（kg/kg）=（施氮区产量无氮区产量）/施氮量
1.3 数据处理与统计
使用Microsoft Excel 2010处理数据，采用SAS方差软件进行方差分析与显著性测验，用IBM SPSS Statistics 20进行聚类分析，用SigmaPlot 10.0软件绘图。
2 结果与分析
2.1 小麦产量和氮效率的基因型差异
氮肥吸收效率表征植株对氮肥的利用效率，氮肥农学效率表征氮肥的增产效果，本研究用这两个指标表示小麦的氮效率。小麦产量及氮效率列于表1，小麦产量和氮效率存在着显著的基因型差异。两年的试验结果有所差异，但是总体上各个品种指标的相对大小趋势一致。矮抗58、淮麦30、淮麦33、徐麦32和扬麦16在两年都表现出较高的产量，矮抗58、淮麦30、徐麦32和扬麦16在两年都表现出较高的氮肥吸收效率，矮抗58、徐麦30、徐麦32、扬麦16在两年都表现出较高的氮肥农学效率。由此可以看出，小麦氮高效品种都具有较高的产量，说明高产是高效的前提，小麦氮高效品种更易获得较高的产量。
表1 小麦产量、氮肥吸收效率和氮肥农学效率的基因型差异
Table 1 Genotypic difference of wheat yield, nitrogen efficiency and nitrogen agronomic efficiency
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