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基于耐性指数的青稞苗期耐低氮种质筛选及不同氮效率类型综合评价
文璇, 钟秀丽, 王尚文, 金涛, 彭君, 刘恩科
作物学报    2025, 51 (7): 1949-1958.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41075
摘要   (58 HTML4 PDF(pc) (933KB)(53)  

氮素是作物生长发育的关键营养元素, 但在旱地土壤中常常缺乏, 这会对青稞的生长和经济产量产生负面影响, 因此, 筛选耐低氮和氮高效的青稞种质资源是提高氮素利用效率的有效途径。本研究以143份青稞种质为材料, 采用苗期水培法进行试验, 设置正常氮素处理(5.0 mmol L-1)和低氮胁迫处理(0.1 mmol L-1)。通过测定不同氮处理下的农艺性状及氮素利用相关的10个指标, 结合主成分分析、氮效率综合值和聚类分析, 全面评价不同青稞种质的耐低氮能力。结果表明, 1) 低氮处理下青稞苗期的茎叶鲜重、根系鲜重、茎叶干重、根系干重、植株干重、氮含量和氮积累量均显著降低, 而根冠比、氮利用效率及其吸收效率均显著增加; 2) 青稞的各性状在不同氮素水平下表现出一定程度的变异性, 变异系数的范围介于14.01%~49.80%之间, 且均达到10.00%以上; 3) 对不同氮素水平下青稞的12个测定指标进行了主成分分析, 在正常氮和低氮处理下, 各自提取了3个主成分, 且其累计贡献率分别达到了91.91%和93.13%; 4) 结合性状的变异性、相关性和主成分分析确定了氮效率综合评价指标。然后通过氮效率综合值与耐性指数结合筛选出了黑青稞(ZDM04507)、贡觉1号(ZDM0468)、达兴(ZDM04284)、尼玛麻(ZDM04643)、白青稞(ZDM04480)、扎仁(ZDM05597)和灰四棱(ZDM04469) 7份耐低氮青稞种质。

指标
Trait
正常氮 Normal N 低氮 Low N
主成分1
PC1
主成分2
PC2
主成分3
PC3
主成分1
PC1
主成分2
PC2
主成分3
PC3
茎叶鲜重Stalk and leaf fresh weight 0.862 0.128 0.011 0.913 -0.150 -0.187
根系鲜重Root fresh weight 0.792 0.359 0.275 0.869 0.321 0.203
茎叶干重Stalk and leaf dry weight 0.899 0.096 -0.359 0.872 -0.249 -0.323
根系干重Root dry weight 0.845 0.400 0.234 0.904 0.305 0.189
植株干重Plant dry weight 0.947 0.058 -0.233 0.971 -0.009 -0.065
根冠比Root-to-shoot ratio 0.105 0.532 0.796 0.123 0.665 0.709
氮含量N content 0.198 -0.917 0.330 -0.542 0.709 -0.420
氮累积量N accumulation 0.950 -0.222 -0.110 0.916 0.283 -0.203
氮吸收效率N uptake efficiency 0.873 -0.394 0.008 0.844 0.280 -0.192
氮利用效率N utilization efficiency -0.212 0.910 -0.316 0.513 -0.750 0.393
特征值Eigenvalue 5.548 2.475 1.168 6.235 1.946 1.132
方差贡献率Variance contribution rate (%) 55.481 24.750 11.682 62.350 19.456 11.323
累积贡献率Cumulative percentage (%) 55.481 80.231 91.913 62.350 81.805 93.129
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表2 各综合指标载荷系数及累计贡献率
正文中引用本图/表的段落
对不同供氮条件下青稞的各个性状进行了主成分分析, 进而计算出了特征值及其累计贡献率。如表2所示, 在正常氮和低氮处理下, 各自提取了3个主成分, 且其累计贡献率分别达到了91.91%和93.13%, 由此可见, 这3个主成分能够较好的涵盖原始数据的大部分信息。在正常氮和低氮处理下, 第1主成分的方差贡献率分别为55.48%和62.35%。在这一主成分中, 载荷系数绝对值较大的指标为茎叶鲜重、根系鲜重、茎叶干重、根系干重、植株干重、氮累积量及氮素吸收效率, 这表明该主成分主要反映了植株在不同氮处理下的鲜重、干重及氮累积量等信息; 第2主成分的方差贡献率分别为24.75%和19.46%, 其中, 载荷系数绝对值较大的指标为氮含量及氮素利用效率, 说明这一主成分主要反映植株对氮的吸收及其利用等方面的信息; 第3主成分的方差贡献率分别为11.68%和11.32%, 该主成分中根冠比的载荷系数较大, 表明其主要反映了植株根冠关系的相关信息。
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