作物学报 ›› 2019, Vol. 45 ›› Issue (8): 1260-1269.doi: 10.3724/SP.J.1006.2019.81083
李朝苏1,吴晓丽1,汤永禄1,*(
),李俊1,马孝玲1,李式昭1,黄明波2,刘淼1
LI Chao-Su1,WU Xiao-Li1,TANG Yong-Lu1,*(
),LI Jun1,MA Xiao-Ling1,LI Shi-Zhao1,HUANG Ming-Bo2,LIU Miao1
摘要:
生育中后期土壤供氮不足是导致小麦减产的重要原因之一。2015—2017年连续2个生长季, 选择人工合成六倍体小麦衍生品种(synthetic hexaploid wheat-derived cultivar, SDC)和非人工合成小麦衍生品种(Non-synthetic hexaploid wheat-derived cultivar, NSC)各3个, 设置2个施氮水平, 研究其产量及相关生理参数对中后期氮素胁迫的响应。SDC包括川麦42、川麦104和绵麦367, NSC包括绵麦37、川农16和川麦30。2个施氮水平为正常施氮处理(Nn, 150 kg N hm -2, 底肥40%、拔节肥60%)和中后期氮胁迫处理(Ns, 60 kg N hm -2, 全部作底肥)。结果表明, 氮胁迫下, 两类品种产量均值降幅接近(SDC 19.6%, NSC 20.4%), 但正常供氮下SDC产量高于NSC (高14.4%), 其氮胁迫下的产量也较高(高15.9%)。氮胁迫下, SDC的生物产量、单位面积粒数均高于NSC。开花期, 两类品种在2个氮素水平下的叶面积指数(LAI)接近, 但在灌浆中后期的降幅SDC小于NSC, 花后22 d, SDC在高、低施氮水平下的LAI较NSC分别高25.1%和16.0%。开花灌浆阶段, 2个施氮水平下SDC旗叶和倒二叶SPAD始终高于NSC, 氮胁迫下二者的差距增大。两类品种的净光合速率(NPR)和群体光合速率(CAP)的差异也主要出现在灌浆中后期, 氮胁迫下SDC以上2个参数较NSC均有优势。氮胁迫下, 花后功能叶片的硝态氮、铵态氮、可溶性糖含量SDC也高于NSC。SDC较NSC有更高的氮素利用效率(NUtE), 氮胁迫下, 二者NUtE的差距增加。以上结果表明, 低氮胁迫下SDC的生产力高于NSC, 这与其较高的库容、较长叶片功能期有关。
| [1] |
Zörb C, Ludewig U, Hawkesford M J . Perspective on wheat yield and quality with reduced nitrogen supply. Trends Plant Sci, 2018,23:1029-1037.
doi: 10.1016/j.tplants.2018.08.012 |
| [2] | 吴晓丽, 李朝苏, 汤永禄, 刘于斌, 李伯群, 樊高琼, 熊涛 . 氮肥运筹对小麦产量、氮素利用效率和光能利用率的影响. 应用生态学报, 2017,28:1889-1898. |
| Wu X L, Li C S, Tang Y L, Liu Y B, Li B Q, Fan G Q, Xiong T . Effect of nitrogen management modes on grain yield, nitrogen use efficiency and light use efficiency of wheat. China J Appl Ecol, 2017,28:1889-1898 (in Chinese with English abstract). | |
| [3] |
Tian Z W, Liu X X, Gu S L, Yu J H, Zhang L, Zhang W W, Jiang D, Cao W X, Dai T B . Postponed and reduced basal nitrogen application improves nitrogen use efficiency and plant growth of winter wheat. J Integr Agric, 2018,17:2648-2661.
doi: 10.1016/S2095-3119(18)62086-6 |
| [4] | 张士昌, 史占良, 李孟军, 李亚青, 底瑞耀, 李雁鸣 . 长期定位氮胁迫对小麦碳氮代谢氮素利用及产量的影响. 河南农业科学, 2016,45(12):13-19. |
| Zhang S C, Shi Z L, Li M J, Li Y Q, Di R Y, Li Y M . Effect of long-term nitrogen stress on carbon and nitrogen metabolism nitrogen use efficiency and yield of wheat. J Henan Agric Sci, 2016,45(12):13-19 (in Chinese with English abstract). | |
| [5] |
Papakosta D K, Gagianas A A . Nitrogen and dry matter accumulation, remobilization, and losses for Mediterranean wheat during grain filling. Agron J, 1991,83:864-870.
doi: 10.2134/agronj1991.00021962008300050018x |
| [6] |
Prystupa P, Savin R, Slafer G A . Grain number and its relationship with dry matter, N and P in the spikes at heading in response to N×P fertilization in barley. Field Crops Res, 2004,90:245-254.
doi: 10.1016/j.fcr.2004.03.001 |
| [7] | Madani A, Shirani-Rad A, Pazoki A, Nourmohammadi G, Zarghami R, Mokhtassi-Bidgol A . The impact of source or sink limitations on yield formation of winter wheat(Triticum aestivum L.) due to post-anthesis water and nitrogen deficiencies. Plant Soil Environ, 2010,56:218-227. |
| [8] | 杨慧勇, 林凡云, 陆琼娴, 徐剑宏, 史建荣 . 中国冬、春性小麦品种遗传多样性的微卫星标记分析. 麦类作物学报, 2007,27:555-559. |
| Yang H Y, Lin F Y, Lu Q X, Xu J H, Shi J R . Genetic diversity of Chinese winter and spring wheat varieties detected by microsatellite markers. J Triticeae Crops, 2007,27:555-559 (in Chinese with English abstract). | |
| [9] |
Li A L, Liu D C, Yang W Y, Kishii M, Mao L . Synthetic hexaploid wheat: yesterday, today, and tomorrow. Engineering, 2018,4:552-558.
doi: 10.1016/j.eng.2018.07.001 |
| [10] |
Tang Y L, Rosemarne G M, Li C S, Wu X L, Yang W Y, Wu C . Physiological factors under pinning grain yield improvement of synthetic derived wheat in southeastern China. Crop Sci, 2015,55:98-112.
doi: 10.2135/cropsci2014.02.0124 |
| [11] | 李俊, 魏会廷, 胡晓蓉, 李朝苏, 汤永禄, 刘登才, 杨武云 . 川麦42中源于人工合成小麦的一个高产位点鉴定. 作物学报, 2011,37:255-262. |
| Li J, Wei H T, Hu X R, Li C S, Tang Y L, Liu D C, Yang W Y . Identification of a high-yield introgression locus from synthetic hexaploid wheat in Chuanmai 42. Acta Agron Sin, 2011,37:255-262 (in Chinese with English abstract). | |
| [12] | 汤永禄, 李朝苏, 吴晓丽, 吴春, 杨武云, 黄钢, 马孝玲 . 人工合成小麦衍生品种的物质积累、冠层结构及群体光合特性. 中国农业科学, 2014,47:844-855. |
| Tang Y L, Li C S, Wu X L, Wu C, Yang W Y, Huang G, Ma X L . Accumulation of dry matter, canopy structure and photosynthesis of synthetic hexaploid wheat-derived high-yielding varieties grown in Sichuan Basin, China. Sci Agric Sin, 2014,47:844-855 (in Chinese with English abstract). | |
| [13] | 李朝苏, 汤永禄, 吴春, 吴晓丽, 黄钢, 何刚, 郭大明 . 施氮量对四川盆地小麦生长及灌浆的影响. 植物营养与肥料学报, 2015,21:873-883. |
| Li C S, Tang Y L, Wu C, Wu X L, Huang G, He G, Guo D M . Effect of N rate on growth and grain filling of wheat in Sichuan Basin. Plant Nutr Fert Sci, 2015,21:873-883 (in Chinese with English abstract). | |
| [14] | 汤永禄, 吴晓丽, 吴元奇, 李朝苏, 吴春, 郭大明 . 小麦籽粒灌浆参数的基因型差异及其稳定性分析. 中国农业大学学报, 2014,19(1):9-20. |
| Tang Y L, Wu X L, Wu Y Q, Li C S, Wu C, Guo D M . Analysis of the genotypic variation and stability of grain filling parameters of wheat. J China Agric Univ, 2014,19(1):9-20 (in Chinese with English abstract). | |
| [15] | 李俊, 魏会廷, 杨粟洁, 李朝苏, 汤永禄, 胡晓蓉, 杨武云 . 川麦42的1BS染色体臂对小麦主要农艺性状的遗传效应. 作物学报, 2009,35:2167-2173. |
| Li J, Wei H T, Yang S J, Li C S, Tang Y L, Hu X R, Yang W Y . Genetic effects of 1BS chromosome arm on the main agronomic traits in Chuanmai 42. Acta Agron Sin, 2009,35:2167-2173 (in Chinese with English abstract). | |
| [16] |
Hawkesford M J, Araus J L, Park R, Calderini D, Miralles D, Shen T M, Zhang J P, Parry M A J . Prospects of doubling global wheat yields. Food Energy Security, 2013,2:34-48.
doi: 10.1002/fes3.15 |
| [17] |
Nehe A S, Misra S, Murchie E H, Chinnathambi K, Foulkes M J . Genetic variation in N-use efficiency and associated traits in Indian wheat cultivars. Field Crops Res, 2018,225:152-162.
doi: 10.1016/j.fcr.2018.06.002 |
| [18] | 剧成欣, 周著彪, 赵步洪, 王志琴, 杨建昌 . 不同氮敏感性粳稻品种的氮代谢与光合特性比较. 作物学报, 2018,44:405-413. |
| Ju C X, Zhou Z B, Zhao B H, Wang Z Q, Yang J C . Comparison in nitrogen metabolism and photosynthetic characteristics between japonica rice varieties differing in nitrogen sensitivity. Acta Agron Sin, 2018,44:405-413 (in Chinese with English abstract). | |
| [19] | 韩胜芳, 李淑文, 文宏达, 李雁鸣, 肖凯 . 不同氮效率小麦品种的光合碳同化特性. 植物营养与肥料学报, 2006,12:797-804. |
| Han S F, Li S W, Wen H D, Li Y M, Xiao K . Characterization of photosynthetic carbon assimilation in wheat varieties with different N efficiency. Plant Nutr Fert Sci, 2006,12:797-804 (in Chinese with English abstract). | |
| [20] | 郭文善, 封超年, 严六零, 彭永欣, 朱新开, 宗爱国 . 小麦开花后源库关系分析. 作物学报, 1995,21:334-340. |
| Guo W S, Feng C N, Yan L L, Peng Y X, Zhu X K, Zong A G . Analysis of source-sink relationship after anthesis in wheat. Acta Agron Sin, 1995,21:334-340 (in Chinese with English abstract). | |
| [21] | 曹蓓蓓, 王仕稳, 齐凌云, 陈道钳, 殷俐娜, 邓西平 . 小麦苗期叶片碳氮平衡与低氮诱导的叶片衰老之间的关系. 麦类作物学报, 2017,37:673-679. |
| Cao B B, Wang S W, Qi L Y, Chen D Q, Yin L N, Deng X P . Carbon/nitrogen balance involved in nitrogen deficiency induced leaf senescence in wheat seedling. J Triticeae Crops, 2017,37:673-679 (in Chinese with English abstract). | |
| [22] | 李春燕, 陈思思, 徐雯, 李东升, 顾骁, 朱新开, 郭文善, 封超年 . 苗期低温胁迫对扬麦16叶片抗氧化酶和渗透调节物质的影响. 作物学报, 2011,37:2293-2298. |
| Li C Y, Chen S S, Xu W, Li D S G X, Zhu X K, Guo W S, Feng C N . Effect of low temperature at seedling stage on antioxidation enzymes and cytoplasmic osmoticum of leaves in wheat cultivar Yangmai 16. Acta Agron Sin, 2011,37:2293-2298 (in Chinese with English abstract). | |
| [23] | 龚月桦 . 持绿小麦的筛选及同化物的积累与转运. 西北农林科技大学硕士论文, 陕西杨凌, 2008. pp 12-22. |
| Gong Y H . The Filtration of Stay Green Wheat and Study on the Accumulation and Transportation of Assimilates in Stay Green Wheat. MS Thesis of Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi, China, 2008. pp 12-22 (in Chinese with English abstract). |
| [1] | 胡川, 赵凯男, 黄修利, 吴金芝, 任开明, 王贺正, 付国占, 黄明, 李友军. 一次灌溉下耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量和品质的影响[J]. 作物学报, 2026, 52(6): 1830-1846. |
| [2] | 马胜乾, 王志平, 陈浩天, 窦淑贤, 张燕, 邓艾兴, 张卫建, 原向阳, 宋振伟. 秸秆还田下耕作方式与氮肥施用量对东北玉米产量及土壤团聚体的影响[J]. 作物学报, 2026, 52(6): 1802-1816. |
| [3] | 张思思, 赵向辉, 周洋, 姚云凤, 朱荣昱, 董元杰, 胡国庆, 徐通, 刘兆新. 冬闲期翻耕和绿肥还田对连作花生田土壤理化性质和产量的影响[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1472-1486. |
| [4] | 张宁宁, 滕雨菲, 任娜娜, 魏兴卓, 闫书豪, 樊可心, 王永宏, 陈文康, 张兴华, 朱万超, 徐淑兔, 薛吉全. 201份玉米自交系抗旱表型评价及可塑性分析[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1309-1325. |
| [5] | 张鸿蓉, 王菲儿, 李盼, 仇海龙, 朱静, 赵连豪, 南运有, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文. 减量20%灌水与25%有机肥替代化肥提高青贮玉米产量的光合特性[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1487-1500. |
| [6] | 王宇诚, 张露, 刘阿康, 黄见良, 彭少兵, 袁珅. 基于产量差的作物大面积单产提升策略与展望[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1279-1290. |
| [7] | 赵佳雪, 周龙昊, 郭岂源, 尚伦霄, 王涵, 刘志涛, 陈曦, 张晓佩, 宋宪亮, 毛丽丽. 长期秸秆还田与深松通过改善土壤环境与棉花光合特性提高滨海盐碱地棉花产量[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1548-1560. |
| [8] | 郭星宇, 胡丹, 林苏期, 王梦凯, 谭文峰, 黄传琴. 生物炭配施化肥提高玉米‖大豆下玉米产量和土壤生态系统多功能性[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1536-1547. |
| [9] | 张振, 冯连杰, 石玉, 于振文, 张永丽. 节水补灌下不同穗型小麦产量形成差异研究[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1522-1535. |
| [10] | 闫安, 蒋昆炜, 王蓉圆, 田林, 张璐, 王韵, 徐建龙. 水稻剑叶小维管束数基因SVN7的鉴定与克隆[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1364-1372. |
| [11] | 刘昕萌, 任昊, 张继波, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏, 王洪章. 茉莉酸甲酯(MeJA)缓解高温影响玉米雌穗分化的生理机制[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1561-1572. |
| [12] | 王壮壮, 武紫君, 张永新, 张芯源, 袁丽雪, 陈如雪, 刘世举, 段剑钊, 冯伟, 王同朝, 王永华. 豫东南黏壤潮土区水氮优化协同提高冬小麦产量和氮素利用效率[J]. 作物学报, 2026, 52(5): 1501-1521. |
| [13] | 蔡宏玮, 于爱忠, 姜科强, 王鹏飞, 王玉珑, 霍建喆, 庞小能, 尹波, 尚永盼. 干旱灌区有机肥替代部分化肥促进甜玉米产量提升的关键机制[J]. 作物学报, 2026, 52(4): 1166-1180. |
| [14] | 崔雪梅, 柳妍娣, 刘景辉, 米俊珍, 武俊英, 赵宝平. 不同基因型燕麦强弱势粒生理特性与产量关系研究[J]. 作物学报, 2026, 52(4): 1220-1235. |
| [15] | 杨锐, 陈敬东, 黄郢, 张学昆, 周登文, 刘清云, 徐劲松, 谢伶俐, 许本波. 长江下游冬油菜区应对气候变化的育种和栽培策略研究[J]. 作物学报, 2026, 52(4): 1153-1165. |
|
||