中油杂12及其亲本对氮肥响应的差异与机制初探

发布时间：2020-09-10 20:34

　　合理施用氮肥是提高油菜产量和氮肥利用率的关键,油菜生长过程中需要吸收大量的氮素,但油菜的氮肥利用率往往较低,目前我国冬油菜主产区的平均氮肥利用率仅为34.2%。一般而言,作物杂交种在产量上具有明显优势,但在氮素吸收和利用上是否也具有杂种优势则并不明确。为了探究杂交油菜在氮素利用方面的优势,挖掘油菜氮肥高效利用的潜力,本文以中油杂12及其亲本为研究材料,通过三年的田间试验,分析了不同氮肥用量对其产量、产量构成因子、干物质和氮素积累的影响,明确了杂交油菜在氮素利用方面的潜力,并从氮素转运以及光合生理的差异两个角度初步剖析了其氮素高效利用的机制。主要研究结果如下:1氮肥施用显著提高了杂交油菜及其亲本的产量、产量构成因子、干物质量和氮积累量。中油杂12相对于父本和母本具有更高的产量潜力,其产量平台平均分别为2855kg/hm~2、2303 kg/hm~2和2039 kg/hm~2。中油杂12的单株角果数显著高于其亲本,千粒重则显著高于其父本,与母本无显著性差异。2随氮肥用量的增加,杂交油菜及其亲本氮肥利用率下降,氮肥表观利用率表现为中油杂12父本母本,差异显著;氮肥生理利用率则表现为中油杂12显著高于母本,与父本无显著性差异。中油杂12、父本和母本达到平台产量分别平均需要227.3 kg/hm~2、180.4 kg/hm~2和217.0 kg/hm~2氮肥,中油杂12达到其亲本的平台产量时,相对其父本和母本分别平均节省了21.7 kg/hm~2和90.9 kg/hm~2的氮肥用量。氮积累量表现为中油杂12父本母本,差异显著。说明杂交油菜可以在低氮肥投入的情况下充分利用吸收的氮素,获得更高的产量和氮肥利用率。3中油杂12之所以具有更高的氮肥利用率是由于其具有更强的氮素吸收和转运能力。施用氮肥能显著提高油菜茎、叶和根向角果中的氮转运量以及结实器官的花后氮积累量。中油杂12及其父本和母本成熟期氮积累量分别有69.8%~82.3%、62.1%~82.4%和65.0%~87.6%来自花前积累不施氮情况下,中油杂12各营养器官的氮素转运量均显著高于其亲本;中油杂12的花后氮积累量和茎秆氮转运率均显著高于母本,与父本无显著性差异;叶片和根的氮转运率表现为中油杂12显著高于父本,与母本无显著性差异。杂交油菜相对于其亲本具有更强的氮素吸收和转运的能力,因此杂交油菜在氮肥利用效率上表现出了明显的杂种优势。4与亲本相比,中油杂12的光合氮效率明显高于亲本。氮肥用量不超过180 kg/hm~2时,增施氮肥能显著提高油菜苗期叶片的净光合速率,减小油菜叶片热耗散,降低油菜冠层温度。中油杂12和父本的净光合速率和光合氮效率显著高于母本。除此之外,中油杂12相对于其亲本具有更好的吸收利用光能的潜力和光保护能力,因此能够在有限的氮素供应下获得更高的光合效率,达到更大的产量。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S565.4
【部分图文】：

亲本,对中,产量,产量增加

用量的增加而显著增加（图 3-1）。氮肥用量对中油杂 12 三年产量的影响有所不同，分别在施氮量达到 180 kg/hm2、270 kg/hm2和 240 kg/hm2后不再显著增加，产量分别比不施氮处理的产量增加了 160.2%、186.5%和 197.9%。对于其亲本而言，三年均是施氮量达到 180 kg/hm2后产量不再显著增加，父本该处理的产量分别比不施氮处理的产量增加了 225.2%、173.2%和 168.9%，母本该处理的产量分别比不施氮处理的产量增加了 142.0%、72.1%和 182.6%。对于三个品种而言，三年结果均表现为相同氮肥用量条件下中油杂 12 的产量显著高于其亲本。采用线性加平台的模型对产量和氮肥用量进行相关性分析（图 3-1），三年试验中油杂 12 的平台产量分别是 3091 kg/hm2、2617 kg/hm2和2857 kg/hm2，所需的最低氮肥用量分别为 222.9 kg/hm2、228.4 kg/hm2和 230.7kg/hm2。中油杂 12 达到其亲本的平台期产量时，相对于其父本和母本平均节省了 21.7 kg/hm2和 90.9 kg/hm2的氮肥用量。

亲本,干物质,对中,茎秆

图 3-2 氮肥用量对中油杂 12 及其亲本叶片干物质的影响Fig. 3-2 Effects of different N application rate on dry matter of leaves of Zhongyouza 12and its parents3.3.2.2 氮肥用量对中油杂 12 及其亲本各生育期茎秆干物质的影响图 3-3 结果表明，相同施氮水平下，随着生育进程的推进，中油杂 12 及其亲本茎秆干物质积累量均呈现先增加后减少的趋势，且均在角果期达到最大值。在一定氮肥用量范围内，中油杂 12 及其亲本各生育期茎秆干物质均随施氮量的增加而显著增加；在同一生育期和相同施氮水平下，除 2014-2015 年蕾薹期中油杂 12 的茎秆干物质量显著高于其母本、与父本无显著差异外，中油杂 12 的茎秆干物质量均显著高于其亲本。中油杂 12 在苗期、蕾薹期、花期和角果期茎秆最大干物质量分别为1020kg/hm2、3088kg/hm2、4746kg/hm2和 4066kg/hm2，分别比不施氮处理增加了85.9%、190.7%、166.2%和 188.5% 。父本各生育期茎秆最大干物质量分别为

亲本,干物质,茎秆,对中

图 3-3 氮肥用量对中油杂 12 及其亲本茎秆干物质的影响Fig. 3-3 Effects of different N application rate on dry matter of stem of Zhongyouza 12and its parents3.3.2.3 氮肥用量对中油杂 12 及其亲本各生育期根系干物质的影响根据图 3-4 结果可知，相同施氮水平下，随着生育进程的推进，2014-2015年中油杂 12 及其亲本的根系干物质积累量均随之增加，2015-2016 年中油杂 12及其亲本的根系干物质积累量均呈现先增加后减少的趋势，且中油杂 12 在花期达到最大值，其亲本则在角果期达到最大值。随着氮肥用量的增加，中油杂 12

【参考文献】