水氮调控对冬小麦根系生长及水氮利用效率的影响

摘要

在农业生产中，水分和肥料是影响作物生长发育的两个重要的环境因子。冬小麦生长和发育所需的绝大部分水分和营养来源于根系的吸收。根系在小麦的生长发育、物质代谢和生理功能过程中均发挥着重要的作用。因此，研究冬小麦根系分布及生长状况，对提高冬小麦水肥利用，促进环境与农业协调发展具有重要意义。本研究采用根箱种植，以矮抗58为试验材料，试验设计以水分、氮肥二因素随机区组进行，设置3个氮肥处理，分别为低肥N0（0+90 kg/hm2纯氮）、中肥N1（150 kg/hm2+90 kg/hm2纯氮）和高肥N2（240 kg/hm2+90 kg/hm2纯氮），拔节期追肥;2个水分处理，分别为充分供水(W1，拔节水+抽穗水+灌浆水)和水分调亏（W0，拔节水+灌浆水），通过扫描仪对根系样品进行扫描得到图片，经分析程序Win Rhizo处理，研究了冬小麦根系生长及其形态特征参数的变化，同时分析了植株群个体生长、光合特性、地上部干物质和氮素的积累与转运、水氮利用效率以及产量性状，探讨本试验条件下最优的水氮运筹模式，并为在资源限制条件下小麦的节水节肥提供实践指导。主要研究结果如下:
　　1、越冬期、拔节期和抽穗期N1、N2处理下群体数显著高于N0处理。开花期和成熟期，同一氮肥处理下，群体数表现为W1＞W0。全生育时期各处理的叶片SPAD值均表现为N1＞N2＞N0，开花期、成熟期的叶片SPAD值表现为W1＞W0。
　　2、适量增施氮肥以及充分灌水能够增加冬小麦的穗粒数和千粒重，有利于提高小麦的产量。不同施氮量下，小麦籽粒产量表现为N1＞N0＞N2;且同一施氮量条件下，表现为W1＞W0，以N1W1处理籽粒产量最高。
　　3、本研究条件下，冬小麦的根重密度、根长密度、根平均直径、根表面积和根体积均于抽穗期达到最大值，拔节期次之，灌浆期的各参数最低。拔节期、抽穗期和灌浆期各处理的上述根系参数均以N1处理的最高，而在相同的氮素水平上，则表现出W1处理高于W0处理。适量施加氮肥以及充分灌水明显提高了0～10cm土层土壤中的上述根系参数。
　　4、不同水氮处理对冬小麦营养器官花前干物质运转和花后干物质积累的影响存在明显差异。其中，N1W0处理下，营养器官花前干物质的运转量、运转率以及对籽粒的贡献率均最高。而花后干物质积累的同化量以及对籽粒的贡献率则是以N0W1处理最高。冬小麦营养器官花前氮素的运转量表现为N1＞N2＞N0;花后氮素同化量表现为N1＞N0＞N2，且花前运转量与花后同化量均表现为W1＞W0。
　　5、在相同的水分条件下，不同施氮量下，冬小麦的水分利用效率、灌溉水利用效率以及降水利用效率均表现为N1＞N0＞N2;在充分灌水条件下，氮素利用效率表现为N0＞N1＞N2;在水分亏缺条件下则表现为N0＞N2＞N1。同一施氮量条件下，各处理的氮素利用效率和降水利用效率表现出W1＞W0;而水分利用效率以及灌溉水利用效率则表现出W1＜W0。
　　因此，本研究条件下，底施纯氮150kg/hm2，拔节期追施纯氮90kg/hm2，拔节期与灌浆期分别灌水98.1 gmm，抽穗期灌水36.82mm，即N1W1处理的条件下，冬小麦各项根系参数达到最优，且可增加小麦植株氮素的吸收转运，提高小麦的水氮利用效率，从而提高小麦的最终产量。

目录

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 水氮调控对冬小麦群体性状的影响

1．2．2 水氮调控对冬小麦光合特性的影响

1．2．3 水氮调控对冬小麦干物质积累的影响

1．2．4 水氮调控对冬小麦养分运转的影响

1．2．5 水氮调控对冬小麦水氮利用效率的影响

1．2．6 水氮调控对冬小麦根系生长的影响

1．2．7 水氮调控对冬小麦产量的影响

1．3 研究目的

1．4 技术路线

2 材料与方法

2．1 试验设计

2．2 测定项目

2．2．1 作物形态指标

2．2．2 叶片光合指标

2．2．3 土壤含水量

2．2．4 根系取样及分析

2．2．5 测产

2．2．6 群体干物质积累

2．2．7 氮素积累

2．2．8 指标计算

2．3 数据统计分析

3 结果与分析

3．1 水氮调控对冬小麦形态及光合的影响

3．1．1 群体动态

3．1．2 株高

3．1．3 光合特性

3．1．4 产量与产量构成因素

3．2 水氮调控对冬小麦根系生长和空间分布的影响

3．2．1 根长

3．2．2 根直径

3．2．3 根表面积

3．2．4 根体积

3．2．5 根重

3．3 水氮调控对冬小麦干物质积累及分配的影响

3．3．1 地上部群体干物质积累

3．3．2 地上部干物质的运转

3．4 水氮调控对冬小麦氮素积累及运转的影响

3．4．1 植株全氮含量

3．4．2 植株群体氮素积累

3．4．3 植株氮素运转

3．5 水氮调控对冬小麦水分和氮素利用的影响

3．5．1 土壤含水量

3．5．2 水分利用效率

3．5．3 氮素利用效率

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．1．1 水氮调控对冬小麦生长的影响

4．1．2 水氮调控对冬小麦水氮利用的影响

4．1．3 水氮调控对冬小麦根系生长和形态特性的影响

4．1．4 水氮调控对冬小麦产量的影响

4．2 结论

4．3 研究展望

参考文献

致谢

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