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《河南农业大学》 2018年
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氮肥减施对小麦根系生理活性及籽粒产量与品质的影响

周燕  
【摘要】:本研究在黄淮平原典型农田氮肥减施条件下,采用大田试验和盆栽试验相结合的研究方式,以大面积推广种植的周麦27和矮抗58为供试材料,设置6个不同施氮水平:0(N0),135(N1),157.5(N2),180(N3),202.5(N4),225(N5)kg·hm~(-2),探索小麦根系活力、NADP-脱氢酶系统关键酶活性等根系生理性状与地上部生长和籽粒产量及品质间的关系,并阐明在减氮条件下影响根系活力的内部关键因素和调控技术,进而为黄淮平原地区实现可持续增产提供理论依据。主要获得以下研究结果:(1)在适量减氮(N4)条件下,小麦的光合特性和根系生理活性仍能维持在较高水平。与N5相比,减施氮至N4旗叶SPAD值和地上部干物质量变化较小,差异未达显著水平。减施氮肥降低了0—40 cm土层中根重密度、根中可溶性蛋白含量、NADP-脱氢酶系统关键酶活性和根系活力,但与N5相比,减施氮至N4 0—40 cm土层中根重密度、根中可溶性蛋白含量、NADP-ICDH活性和NADP-ME活性均未达显著差异;根系活力降幅最少,平均降幅仅为8.07%,-1.61%;(G6PDH+6PGDH)活性略有增幅(0.61%)。(2)施用氮肥有利于提高小麦产量和改善籽粒品质,但适量减氮(N4)对籽粒产量和品质的影响较小。穗数(单株穗数)、穗粒数、籽粒产量(单株产量)、籽粒可溶性糖含量、淀粉组分及支/直比、籽粒蛋白质含量随着施氮量的减少均呈下降趋势,与N5相比,减施氮至N4各产量与品质性状(除籽粒蛋白质含量外)变化较小,且差异未达显著水平,但籽粒蛋白质含量仅降低4.25%。(3)根系活力、NADP-脱氢酶系统关键酶活性及产量三者间关系密切。返青后,NADP-ICDH、NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性与根系活力呈显著或极显著正相关关系;根系活力、NADP-脱氢酶系统关键酶活性与产量均呈正相关关系,达显著或极显著水平。通径分析表明,在拔节期和挑旗抽穗期,根系活力对产量的直接作用较小,但其通过NADP-ICDH、NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)对产量产生的间接正向作用较大,因而根系活力对产量的影响达极显著水平。(4)根系主要生理性状与籽粒品质间关系密切。在小麦生长发育过程中,根中可溶性糖含量和可溶性蛋白含量与籽粒中可溶性糖含量、蛋白质含量和淀粉含量均呈显著或极显著正相关关系。根系活力和NADP-脱氢酶系统关键酶活性与籽粒品质性状在越冬期呈显著或极显著的负相关关系;在拔节期—挑旗抽穗期呈显著或极显著的正相关关系。上述结果表明,综合考虑地上部的光合作用、根系生理性状和籽粒产量及品质的表现,黄淮平原麦田的施氮量由N5(225 kg·hm~(-2))降低10%减至N4(202.5 kg·hm~(-2))当是最佳选择。NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性与采用改良TTC法测定的“根系活力”密切相关,实践中可通过分子育种手段和有效栽培措施实现其在根中的高表达以提高小麦根系活力,进而实现减氮不减产。根中可溶性糖和可溶性蛋白含量与籽粒品质密切相关,可通过调节其在根中的含量来调控籽粒品质,以期在实现减氮不减产或稍减产的同时,改善籽粒品质。
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S512.1

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