节氮栽培对滴灌小麦根系特征和群体结构的调控效应研究

发布时间：2020-10-16 02:24

　　 新疆滴灌春小麦生产中仍遵循传统高产高肥的理念,氮肥投入过量、氮效率低。因而,研究低氮条件下小麦高产群体结构的变化,对新疆小麦的高效生产意义重大。为此,论文从作物群体发育角度,研究根层减氮下根系形态和生理特性的变化及与植株地上部源库特性的关系,探寻通过根层减氮,调控根系生长与冠层群体特征,揭示滴灌春小麦物质生产、贮存与调运的机理和产量形成规律,寻求最佳施氮模式,以期为进一步稳定新疆滴灌春小麦产量和提高氮利用效率提供科学依据和技术支撑。主要结论如下:1.滴灌春小麦根系形态指标,根长密度、根系体积和根质量随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势。研究表明新春31号以N2(275 kg·hm~(-2))根系形态特性表现最优,开花期根系质量为48.3g、根长密度为3.539 cm·cm~(-3),新春6号以N3(250 kg·hm~(-2))开花期根系形态特性表现最优,开花期根系质量为49.3 g、根长密度为4.066 cm·cm~(-3)。新春6号N3处理表现较好,根系质量、根长密度、根体积较新春31号N2(275 kg·hm~(-2))处理提高了2.07%,14.89%,16.69%,通过对根系形态特性与产量相关性研究表明,小麦开花期根系质量、长度和体积与产量呈显著相关。不同施氮量下,当新春31号施氮量达到N2,新春6号施氮量达到N3时根系生理特性表现最佳。新春6号根系生理特征表现较好,根系POD活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系硝酸还原酶活性、根系活力较新春31号分别提高了0.22%,6.15%,16.12%,8.08%,而新春31号根系MDA含量较新春6号提高了6.94%。通过对根系生理特性与产量相关性研究表明,根系酶活性和活力与产量呈显著正相关,MDA含量与产量呈显著负相关,从产量和根系生理特性指标的相关系数中可看出,不同施氮量处理下谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶和根系活力与产量的相关性均较强。2.在不同施氮量处理下,适宜的施氮量可以提高滴灌春小麦总茎数、从而增加收获穗数和茎蘖成穗率,过高或过低的施氮量都会降低总茎数。研究表明新春31号以N2(275kg·hm~(-2))群体结构表现最优,孕穗期总茎数为711.11×10~4·hm~(-2)、茎蘖成穗率达到79.19%、叶面积指数为7.7、花后干物质贡献率为75.04%、粒数叶比和粒重叶比也在此处理下达到最高分别为4215.8粒·m~(-2)、199 g·m~(-2),新春6号以N3(250 kg·hm~(-2))群体结构表现最优,孕穗期总茎数为722.92×10~4·hm~(-2)、茎蘖成穗率达到75.91%、叶面积指数为6.8、花后干物质贡献率为75.52%、粒数叶比和粒重叶比也在此处理下达到最高分别为4233.2粒·m~(-2)、203.9 g·m~(-2)。新春6号N3处理花后干物质贡献率、粒数叶比、粒重叶比较新春31号N2处理提高了0.6%、0.4%、2.5%,通过对群体结构与产量相关性研究表明,茎蘖成穗率、花后干物质贡献率与产量呈显著正相关,粒叶比、粒重比与产量呈极显著相关,从产量和春小麦农艺性状指标的相关系数中可看出,不同施氮量处理下叶面积指数和粒叶比与产量的相关性均较强。3.滴灌春小麦叶片Pn、Tr、Gs,随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,Ci呈相反的趋势。研究表明新春31号以N2(275 kg·hm~(-2))开花期叶片光合速率达到最高为26.21μmol·m~(-2)·s~(-1)、气孔导度0.79 mol·m~2·s、蒸腾速率7.61mmol·m~2·s,新春6号以N3(250 kg·hm~(-2))开花期叶片光合速率达到最高为26.67μmol·m~(-2)·s~(-1)、气孔导度0.82mol·m~2·s、蒸腾速率为7.81 mmol·m~2·s;滴灌春小麦叶片荧光参数(Fv/Fm)、SPAD值,随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,新春31号N2,开花期Fv/Fm和SPAD值达到最高分别为0.88和53.5,新春6号以N3开花期Fv/Fm和SPAD达到最高分别为0.91和55.8。通过对叶片光合特性与产量相关性研究表明,叶片Pn、Gs、Fv/Fm、SPAD值与产量呈显著正相关,Ci与产量呈显著负相关,从产量和叶片光合特性的相关系数中可看出,不同施氮量处理下净光合速率、荧光参数和SPAD值与产量的相关性均较强。4.两品种产量及产量构成因素均随施氮量增加,呈先增加后降低的变化趋向,新春31号以N2(275 kg·hm~(-2))穗数、穗粒数、千粒重分别达到最高为432×10~4·hm~(-2)、40.48、47.23 g;新春6号以N3(250 kg·hm~(-2))穗数、穗粒数、千粒重分别达到最高为427×10~4·hm~(-2)、39.19、46.80 g。产量构成的相关分析及通径分析表明,新春31号千粒重对滴灌春小麦产量的影响最大,总体表现为千粒重穗数穗粒数;新春6号表现为穗粒数对产量的直接作用最大,总体表现为穗粒数穗数千粒重。新春31号以N2处理产量达到最高为7111.1 kg·hm~(-2),新春6号以N3产量达到最高为7522.9 kg·hm~(-2)。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.1
【部分图文】：

研究思路结构图

节氮栽培对滴灌小麦根系特征和群体结构的调控效应研究第三章 结果与分析3.1 节氮栽培对滴灌春小麦对根系形态和生理的影响3.1.1 根系形态的变化3.1.1.1 根长密度的变化从图 3-1 可以看出，不同施氮量处理下滴灌春小麦根长密度，随着生育进程的推进呈先增加后降低的趋势，且新春 31 号和新春 6 号施氮处理根长密度显著高于不施氮处理。各处理中 60~80cm 土层内的根长密度最小，小麦根系在这个层面分布最少，0~20cm土层是各处理根长密度最大层，也是根系活动最为旺盛的区域。不同施氮量下新春 31号的平均根长密度表现为 N2>N1>N3>N4>N5，在开花期 N2（275 kg·hm-2）处理下平均根长密度达到最高为 3.539 cm·cm-3，分别比 N5、N4、N3、N1 处理分别高 77.83%、27.3%、16.99%、0.4%，且 N2 与 N1 之间差异不显著，与 N3、N4、N5 之间差异显著（P<0.05）。

节氮栽培对滴灌小麦根系特征和群体结构的调控效应研究81.311x2+1424.1x+2917，R2 = 0.97**）。3.1.1.2 根系体积的变化从图 3-2 可以看出，不同施氮量处理下滴灌春小麦根体积，随着生育进程的推进呈先增加后降低的趋势，且新春 31 号和新春 6 号施氮处理根系体积显著高于不施氮处理。各处理中 60~80cm 土层内的根体积最小，小麦根系在这个层面分布最少，0~20cm 土层是各处理根体积最大层，也是根系活动最为旺盛的区域。不同施氮量下新春 31 号的平均根体积表现为 N2>N1>N3>N4>N5，在开花期 N2（275kg·hm-2）处理下平均根系体积比 N5、N4、N3、N1 处理分别高 36.66%、15.09%、8.7%、0.06%，且 N2 与 N1 之间差异不显著，与 N3、N4、N5 之间差异显著（P<0.05），根系体积与产量在开花期呈显著相关（y= -525.92x2+8240.9x-25120，R2=0.99*）。不同施氮量下新春 6 号平均根体积为N3>N2>N1>N4>N5，在开花期 N3（250 kg·hm-2）处理下平均根体积分别比 N5、N4、N2、N1 高 34.53%、21.71%、3.34%、3.84%，且 N3 与 N1、N2 之间无显著差异，与N4 、 N5 之 间 差 异 显 著 （ P<0.05 ） ， 根 系 体 积 与 产 量 呈 显 著 相 关 （ y= -448.64x2+8156.9x-29668，R2=0.91*）。
【参考文献】

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本文编号：2842611