早期强生长势小麦根系特征及其对氮素和水分利用的影响

摘要

在地中海气候影响下的澳大利亚西部地区，提高作物的早期生长势对农业生产起着至关重要的作用。试验以4个早期强生长势小麦品系Vigorl8、37-6、38-19和92-11为材料，并以在澳大利亚西部广泛种植的普通商业品种Janz为对照，通过田间小区试验和温室试验，综合研究了早期强生长势小麦根系特征及其与氮素和水分利用的关系，以及开花后干旱胁迫对其氮素积累分配、籽粒产量和品质的影响。主要研究结果如下：
　　 1.早期强生长势小麦的生长势优势出现在播种17天（二叶期）后。各小麦基因型生物量、叶面积和氮素吸收在播后17-21天增长最快，根从播后21天开始快速增长。播后21-24天早期强生长势小麦生物量、叶面积、根长和氮吸收量均显著高于普通商业品种Janz，且各性状的相对生长率也显著高于普通商业品种Janz。早期强生长势小麦在二叶期至分蘖期生物量、叶面积、根长和氮吸收量及其增长速率均显著高于普通商业品种Janz，有利于植株的后期发育。
　　 2.从一叶期到拔节期，早期强生长势小麦Vigorl8、37-6、38-19和92-11的根长增长速度显著高于普通商业品种Janz。在抽穗期，4个早期强生长势小麦Vigorl8、37-6、38-19和92-11的总根长分别比Janz高32.86％、38.57％、44.29％和64.29％,但在4个基因型之间无显著差异。同时，4个基因型的氮吸收量分别比Janz高39.27％、34.07％、29.06％和36.27％，但4个基因型间的氮吸收量无显著差异。表明早期强生长势小麦较普通商业品种能够在早期吸收更多的氮素与其更大的根长密度密切相关。
　　 3.Janz、Vigorl8和38-19在中层土壤(20-70cm)的氮肥吸收均显著高于上层土壤(0-20cm)和下层土壤(70-100cm)。在上层土壤中，早期强生长势小麦Vigorl8和38-19的吸氮量比Janz高57-68％，在中层土壤比Janz高两倍。Vigor18和38-19在上层土壤的氮吸收率约为15％，而Janz仅为8.7％。在土壤中层，Vigorl8和38-19的氮吸收效率为48-52％，而Janz仅25％。3个基因型在土壤下层的氮吸收量和吸收效率无显著差异。相对普通品种Janz，早期强生长势小麦材料Vigor18和38-19在中层土壤(20-70cm)的根系有更多的分支，从而增加了其根长密度和根数密度，这可能是早期生长势强的小麦能够在其生长早期吸收更多氮肥的主要原因。
　　 4.在田间条件下，早期强生长势小麦38-19和92-11的根长密度显著高于普通商业品种Janz:在成熟期花后干旱处理中，早期强生长势小麦38-19和92-11的根系较Janz深，在60-80cm土层中均有分布。在两种花后水分处理中，早期强生长势小麦38-19和92-11的水分利用量均显著高于普通商业品种Janz，其原因一方面是由于在干旱胁迫下早期强生长势小麦有更深的根系，能够在其生长后期从深层土壤中获得更多的水分；另一方面与早期强生长势小麦更大的根长密度密切相关。
　　 5.早期强生长势小麦38-19和92-11开花后的吸氮能力显著高于Janz，但其花前氮向籽粒中的运转能力较Janz低，最终导致了早期强生长势小麦的籽粒氮产量与普通商业品种Janz差异不显著。在花后干旱胁迫下，籽粒氮产量更多地依靠花前积累氮向籽粒中的运转。在不同早期生长势小麦之间，早期强生长势小麦花后氮积累受干旱胁迫的影响较普通商业品种Janz小，能够在花后干旱条件下持续从土壤中吸收氮素。同时，早期强生长势小麦38-19和92-11的籽粒蛋白质含量受花后干旱胁迫影响不显著。此外，花后干旱胁迫使Janz的籽粒产量显著减少，降低了38.01％，而对早期强生长势小麦影响不显著。花后干旱对早期强生长势小麦籽粒蛋白质含量和产量的影响较普通商业品种小，在地中海气候地区有很大的增产和提高小麦品质的潜能。

目录

文摘

英文文摘

第1章 文献综述

1.1 提高氮素及水分利用效率的途径

1.1.1 提高氮素利用效率的途径

1.1.2 提高水分利用效率的途径

1.2 根系的生长发育规律

1.2.1 根系生长动态

1.2.2 根长和根重空间分布

1.2.3 根系深度

1.2.4 根系衰老

1.3 根系生长与氮素及水分利用的关系

1.3.1 根系生长与氮素利用的关系

1.3.2 根系生长与水分利用的关系

1.4 氮素的吸收、积累与籽粒产量品质的关系

1.5 花后干旱对籽粒产量和品质的影响

1.5.1 花后干旱对籽粒产量的影响

1.5.2 花后干旱对籽粒品质的影响

1.6 早期强生长势小麦研究进展

1.7 研究目的与意义

第2章 不同早期生长势小麦苗期生长势差异

前言

2.1 材料与方法

2.1.1 供试材料

2.1.2 试验方案与实施

2.1.3 测定性状及方法

2.1.4 数据分析

2.2 结果与分析

2.2.1 不同早期生长势小麦苗期的生物量差异

2.2.2 不同早期生长势小麦苗期的叶面积差异

2.2.3 不同早期生长势小麦苗期的根长差异

2.2.4 不同早期生长势小麦苗期的氮吸收量差异

2.3 结论与讨论

第3章 不同早期生长势小麦根系性状与氦素吸收的差异

前言

3.1 材料与方法

3.1.1 供试材料

3.1.2 试验方案与实施

3.1.3 测定项目及方法

3.1.4 数据分析

3.2 结果与分析

3.2.1 不同早期生长势小麦地上部分性状差异

3.2.2 不同早期生长势小麦根系性状差异

3.2.3 不同早期生长势小麦氮吸收差异

3.3 结论与讨论

第4章 不同早期生长势小麦各土壤层次中根系对标记氮利用的差异

前言

4.1 材料与方法

4.1.1 供试材料

4.1.2 试验方案与实施

4.1.3 测定项目及方法

4.1.4 计算方法

4.1.5 数据分析

4.2 结果与分析

4.2.1 不同早期生长势小麦不同土层中根性状差异

4.2.2 不同早期生长势小麦在不同土层中的氮吸收差异

4.3 结论与讨论

第5章 不同早期生长势小麦根系性状及其对水分吸收利用的影响

前言

5.1 材料与方法

5.1.1 供试材料

5.1.2 试验方案与实施

5.1.3 测定项目及方法

5.1.4 计算方法

5.1.5 数据分析

5.2 结果与分析

5.2.1 不同早期生长势小麦根系性状差异

5.2.2 不同早期生长势小麦土壤水分利用差异

5.3 结论与讨论

第6章 花后干旱对不同早期生长势小麦产量和品质形成的影响

前言

6.1 材料与方法

6.1.1 供试材料

6.1.2 试验方案与实施

6.1.3 测定项目及方法

6.1.4 计算方法

6.1.5 数据分析

6.2 结果与分析

6.2.1 不同早期生长势小麦氮素积累特性

6.2.2 不同早期生长势小麦籽粒产量差异

6.3 结论与讨论

参考文献

致谢

在校期间发表论文