氮高效利用基因型大麥篩選及氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)特性.pdf

1、面臨人口問題和糧食安全的雙重挑戰(zhàn)，如何在保證作物高產(chǎn)的情況下控制氮肥用量，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分資源的高效利用已成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)發(fā)展亟需研究的重要課題。為此，本研究通過土培和水培試驗(yàn)，在氮高效利用基因型大麥篩選試驗(yàn)基礎(chǔ)上，從干物質(zhì)生產(chǎn)和氮素積累特性、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)特性、植株氮形態(tài)組分特征、根系形態(tài)及生理特性方面展開了研究，揭示了氮高效利用基因型大麥氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的一些特性，相關(guān)結(jié)果可為氮高效品種的遺傳改良和大麥生產(chǎn)中的高效氮素管理提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:

2、
　　(1)通過土培試驗(yàn)，以籽粒產(chǎn)量為評價指標(biāo)，將22份大麥材料劃分為氮高效利用基因型（DH61、DH121+、DH38等）和低效利用基因型(DH33、DH96、DH80等)。高效利用基因型的籽粒產(chǎn)量、氮素籽粒生產(chǎn)效率和氮素收獲指數(shù)均顯著大于低效利用基因型，低氮處理下高效利用基因型的籽粒產(chǎn)量、氮素籽粒生產(chǎn)效率和氮素收獲指數(shù)分別比低效利用基因型高82.08％、61.48％和50.49％。
　　(2)低氮條件下，氮高效利用基因型

3、大麥各生育期干物質(zhì)和氮素積累優(yōu)勢明顯，干物質(zhì)積累高峰出現(xiàn)在拔節(jié)-抽穗階段，氮素積累高峰出現(xiàn)在拔節(jié)前。其中，氮高效利用基因型DH61、DH121+的干物質(zhì)量比低效利用基因型DH80分別高34.38％和38.26％，氮素積累量比DH80分別高54.83％和58.04％。各生育階段干物質(zhì)和氮素積累量顯著影響籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率的提高。氮高效利用基因型大麥干物質(zhì)積累高峰出現(xiàn)在拔節(jié)-抽穗階段，對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為47.91％，氮素積累高峰出現(xiàn)在

4、拔節(jié)前，對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為54.67％;干物質(zhì)和氮素的階段性積累量對氮素籽粒生產(chǎn)效率的影響均在抽穗-成熟階段最大，對氮素籽粒生產(chǎn)效率的貢獻(xiàn)率分別為29.53％和48.70％，其次是播種-拔節(jié)階段，貢獻(xiàn)率分別為29.04％和15.80％。因此，提高拔節(jié)前干物質(zhì)生產(chǎn)和氮素吸收能力，可協(xié)同提高大麥的籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率。
　　(3)氮高效利用基因型拔節(jié)前具有較強(qiáng)的氮素吸收能力。水培試驗(yàn)下，氮高效利用基因型大麥DH61、DH121+的

5、總根長、根表面積和根體積顯著高于低效利用基因型大麥DH80，且隨供氮量的增加，=0.16mm徑級根系長度、根表面積和根體積逐漸降低，0.16～0.48mm徑級根系呈單峰曲線變化，＞0.48mm徑級根系呈線性增加的變化趨勢。同時，氮高效利用基因型大麥DH61、DH121+根系總吸收面積、活躍吸收面積和氧化還原力均大于低效利用基因型DH80，為高效吸收氮素提供了條件。氮高效利用基因型大麥根系硝酸還原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、谷氨酸合成酶活

6、性和谷氨酸脫氫酶活性均顯著高于低效利用基因型，較強(qiáng)的氮代謝能力有效促進(jìn)根內(nèi)碳水化合物的合成及無機(jī)氮向有機(jī)氮的同化，有利于氮素向地上部運(yùn)輸，進(jìn)而顯著提高了氮高效利用基因型大麥地上部氮積累量。低氮水平下，=0.16mm徑級根系的根長、表面積和體積對氮積累量影響最大。氮高效利用基因型大麥良好的根系構(gòu)型增加了0.16～0.48mm徑級根系對氮素的接觸面積，為根系吸收氮提供了最基本的條件。
　　(4)氮高效利用基因型大麥花前充足的氮素積累為

7、后期灌漿結(jié)實(shí)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，在低氮(125 mg·kg-1)、正常氮（250mg·kg-1）、高氮處理（375 mg·kg-1）下，氮高效利用基因型氮素積累量是低效利用基因型的1.48、1.36、1.37倍?；ê蟮貜臓I養(yǎng)器官向籽粒轉(zhuǎn)移的能力較強(qiáng)，低氮處理下DH61和DH121+氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率分別為75.27％和83.25％，氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率分別為76.37％和81.72％。較高的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率與體內(nèi)不同形態(tài)氮的組成及變化有關(guān)。同一氮

8、處理下，揚(yáng)花-灌漿階段大麥莖稈和葉片中營養(yǎng)性氮含量增加，功能性氮含量變化平穩(wěn)，而結(jié)構(gòu)性氮含量則降低;籽粒營養(yǎng)性氮含量逐漸增加，結(jié)構(gòu)性氮含量緩慢下降。同時，與氮低效利用基因型相比，氮高效利用基因型大麥揚(yáng)花-灌漿階段莖稈和葉片結(jié)構(gòu)性氮含量降幅更大，氮素轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)。低氮處理下，氮高效利用基因型揚(yáng)花至灌漿階段莖稈和葉片結(jié)構(gòu)性氮含量分別降低49.65％和62.54％;灌漿至成熟階段分別降低了66.54％和28.17％。氮高效利用基因型大麥籽粒氮含