小麦主茎和分蘖生产力及其营养特性差异研究

摘要

不同生产与生态条件下不同基因型小麦品种与栽培措施对单株分蘖发生与成穗影响较大，主要是小麦主茎与分蘖间、分蘖与分蘖间在干物质积累量、叶面积、光合特性、功能叶衰老特性和籽粒灌浆特性等诸多方面存在着差异所致，这种差异性会造成不同茎蘖最终经济产量的差异。随着品种的改变、生产的发展，产量水平的提升，现阶段气候背景下实现小麦高产，对主茎与分蘖的合理利用尚需进一步研究明确。试验于2014-2016年在扬州大学江苏省作物遗传生理重点试验室试验场进行，以宁麦18、宁麦19、扬辐麦4号等品种为试验材料，采用二因素裂区设计，以密度(M)为主区，以施氮量(N)为副区，构建不同蘖群群体;以扬麦13、扬麦16、扬麦20、扬麦158为试验材料，采用单因素随机区组试验设计，构建不同穗群群体。分析试验年度下不同品种不同茎蘖生产力的差异，探讨茎蘖生产力差异的光合营养、矿质营养上的生理特性表现，以期为高产条件下小麦合理群体蘖群结构的构建提供理论和实践依据。试验主要结果如下:
　　(1)在本试验土壤基础地力、施氮与不施氮条件下，小麦穗群构成中以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ穗株为主，随着种植密度、群体结构的变化而存在差异，低密度条件下多穗株所占比例增加，高密度下则相反。低施氮量条件下主茎占群体比重增加的幅度较大，在高施氮量条件下分蘖占群体比重下降幅度较大。
　　(2)小麦在不同品种、不同密度、不同施氮量下单株成穗数与单株重呈线性正相关关系，单株成穗数与单穗重的相关性变化趋势表现不一致，这可能是由于生产上氮肥调节具有不可控性。
　　(3)本试验土壤基础地力、施氮与不施氮条件下，不同品种、不同密度、不同施氮量群体的主茎穗产量均高于分蘖穗，产生差异的原因是每穗结实粒数差异显著，而粒重差异不显著。由此说明在当前晚播条件下，增产的关键是在稳定穗数条件下提升每穗粒数，发挥主茎的单穗重优势能有效促进产量水平的提高。
　　(4)小麦不同蘖位分蘖的发生能力与成穗能力在不同品种、不同密度、不同施氮量下存在差异，且粒数差异较大，而籽粒外观形态与粒重差异较小。表明提高不同蘖位分蘖生产能力的关键是提高每穗粒数。
　　(5)小麦不同蘖位分蘖的品质指标（硬度指数、蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值等）中，籽粒硬度指数、蛋白质含量整体之间差异不大，湿面筋含量与沉降值在主茎与不同蘖位分蘖间差异较大。说明小麦生长过程中合理的利用分蘖有利于实现品质的稳定。
　　(6)在本试验条件下，小麦不同蘖位分蘖的叶面积、SPAD值、Pn、干物质积累量均存在一定的差异，低蘖位分蘖相关性状比较高，且蘖位间差异较小。这些指标与分蘖成穗率、单穗重的相关分析表明，越冬期叶面积大的分蘖，分蘖发生率较高，当叶面积超过2.7cm2之后，发生率受叶面积的影响减小;拔节期各蘖位分蘖叶面积与分蘖成穗率相关性较高，二者呈线性正相关关系，对分蘖发生率影响较小;开花期各蘖位分蘖叶面积主要与分蘖结实能力相关，对分蘖成穗率影响较小。提高各蘖位分蘖花后7天叶面积，合理的花后14天、21天叶面积均有利于提高单穗重。适度增加各蘖位分蘖叶面积光合速率，有利于单穗重的提高。随拔节期干物质积累增大，分蘖的成穗率增加，超过0.35g之后分蘖成穗率受干物质积累的影响逐渐稳定，且当拔节期主茎干物质积累量超过10.7-0.75g之后，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分蘖成穗率随拔节期主茎干物质积累量的增加而增加，说明提高各蘖位分蘖越冬期的干物质积累量、扩大拔节期干物质积累，均有利于促进分蘖成穗。而开花期干物质积累量对分蘖成穗率的影响较小，一定程度地提高开花期及成熟期干物质积累，有利于提高单穗重。
　　(7)小麦不同蘖位分蘖的氮、磷积累量存在一定的差异，各蘖位分蘖氮素积累量明显大于磷素积累量;且不同时期，不同处理下小麦不同蘖位分蘖的氮、磷积累量变化规律表现不一致，但低蘖位分蘖氮、磷积累量均高于高蘖位分蘖。相关分析表明，拔节期氮素、磷素积累量高与分蘖发生率呈曲线关系，当单茎氮素积累量低于6mg、磷素积累量低于1.2mg时，随氮素、磷素积累量增加，分蘖发生率显著增加;提高拔节期单茎氮磷素积累量，有利于分蘖成穗率的提高，且提高磷素积累更对其影响更显著;提高成熟期分蘖植株氮积累量能显著增加单穗重;成熟期单茎磷素积累量与单穗重呈二次曲线关系，说明合理的成熟期单茎磷素积累量有利于分蘖单穗重的提高。
　　(8)小麦不同蘖位分蘖的生产力受到密度与施氮量的显著影响，密度越高，不同蘖位分蘖的生产力越低，且高蘖位不具有经济产量生产力。随着施氮量的增加，Ⅰ蘖位分蘖单穗重表现为先增加后减小的变化趋势;Ⅱ蘖位分蘖单穗重低密度条件下呈先增加后减小的变化趋势，中密度条件下则呈先减小后增加的变化趋势，而高密度条件下表现为下降趋势;Ⅲ蘖位分蘖单穗重中低密度条件下呈先增加后减小的变化趋势，高密度条件下则呈下降趋势。说明生产上想要获得高产，需要有合理的种植虑密度和施氮量以构建最合理，最高效的群体结构，提高小麦不同蘖位分蘖生产力，实现小麦高产和稳产。

目录

摘要

1 前言

1．1 小麦植株个体发育的不均衡性

1．2．1 小麦不同蘖位分蘖生长发育与成穗差异

1．2．2 小麦不同蘖位分蘖产量及构成因素差异

1．2．3 小麦不同蘖位分蘖的籽粒品质差异

1．3 高产小麦群体茎蘖构成

1．4 小麦主茎与分蘖生产力差异的生理机制

1．5 栽培措施对小麦主茎和分蘖生育、产量及品质的调控效应

1．6 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 试验设计

2．1．1 密肥组合构建不同蘖群结构试验

2．1．2 不同品种蘖群构成与生产力试验

2．2 测定项目与方法

2．2．1 不同蘖位单穗／单株产量及其构成因素

2．2．2 不同蘖位分蘖干物质积累量及绿叶叶面积

2．2．3 不同蘖位分蘖剑叶SPAD值

2．2．4 不同蘖位分蘖剑叶光合速率

2．2．5 不同蘖位分蘖氮、磷含量

2．2．6 不同蘖位分蘖籽粒长、宽、厚

2．2．7 不同蘖位分蘖籽粒品质

2．3 数据分析与方法

3 结果与分析

3．1 不同成穗株的单穗与单株生产力差异

3．1．1 不施氮条件下不同成穗株的单穗生产力差异

3．1．2 施氮条件下不同成穗株的单穗生产力差异

3．1．3 不同成穗株的单株生产力差异

3．2 主茎和分蘖生产力差异比较

3．3 不同蘖位分蘖生产力差异比较

3．3．1 不同蘖位分蘖在群体中所占的比例

3．3．2 不同蘖位分蘖的发生率

3．3．3 不同蘖位分蘖的成穗率

3．3．4 不同蘖位分蘖的结实粒数

3．3．5 不同蘖位分蘖的千粒重

3．3．6 不同蘖位分蘖的单穗重

3．3．7 不同蘖位分蘖的籽粒形态

3．4 主茎与不同蘖位分蘖的籽粒品质差异

3．4．1 硬度指数

3．4．2 蛋白质含量

3．4．3 湿面筋含量

3．4．4 沉降值

3．5．1 氮素积累与运转

3．5．2 磷素积累与运转

3．6 主茎和分蘖光合特性的差异性

3．6．1 叶面积

3．6．2 花后剑叶SPAD值

3．6．3 剑叶净光合速率

3．6．4 不同生育期光合物质积累量

4 结论与讨论

4．1 讨论

4．1．1 不同成穗株的单穗与单株生产力差异

4．1．2 小麦主茎与分蘖生产力与品质差异的表现

4．1．3 小麦不同蘖位分蘖生产力与品质差异的表现

4．1．4 小麦不同蘖位分蘖生产力与品质的密度和施氮量调控效应表现

4．1．5 小麦不同蘖位分蘖生产力与品质差异的营养特性表现

4．2 结论

4．3 尚需进一步深入研究的问题

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的研究论文

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