全 文 ：小麦氮素利用效率的基因型差异*
张锡洲摇 阳显斌摇 李廷轩**摇 余海英
(四川农业大学资源环境学院, 四川雅安 625014)
摘摇 要摇 通过土培盆栽试验,研究了 130 份小麦材料在相同氮素水平下生物量、氮素积累量、
氮素生产效率的基因型差异,旨在筛选具有高效利用氮素能力的小麦基因型,为氮高效小麦
育种提供种质资源.结果表明:拔节期、抽穗期和成熟期供试小麦单株生物量变幅分别为 1郾 06
~ 3郾 08 g、1郾 88 ~ 9郾 05 g 和 2郾 64 ~ 13郾 75 g,单株籽粒产量变幅为 1郾 38 ~ 9郾 90 g.拔节期、抽穗
期氮素干物质生产效率变幅分别为 25郾 62 ~ 65郾 41 g· g-1 N ( F = 5郾 099** )和 35郾 79 ~
88郾 70 g·g-1 N(F=5郾 325**),成熟期氮素籽粒生产效率变幅为 19郾 06 ~ 38郾 54 g·g-1 N(F =
4郾 669**) .不同氮素生产效率小麦基因型拔节期氮素干物质生产效率(F=637郾 941**)、抽穗
期氮素干物质生产效率(F=201郾 173**)及成熟期氮素籽粒生产效率(F=443郾 450**)存在极
显著差异.不同氮素生产效率小麦基因型拔节期、抽穗期及成熟期生物量差异显著,有效分蘖
数与穗数差异不显著.氮素生产效率高的基因型具有无效分蘖少、抽穗期前氮素利用能力强、
抽穗期鄄成熟期氮素吸收与再利用能力强等特点.典型氮高效基因型小麦省 CXK027鄄4 和良麦
4 号的籽粒产量是低效基因型 694 的 3郾 44 倍和 2郾 86 倍,籽粒氮素积累量是 694 的 3郾 06 倍和
2郾 81 倍.
关键词摇 小麦摇 氮素利用效率摇 动态聚类摇 籽粒产量
文章编号摇 1001-9332(2011)02-0369-07摇 中图分类号摇 S512郾 1摇 文献标识码摇 A
Genotype difference in nitrogen utilization efficiency of wheat. ZHANG Xi鄄zhou, YANG Xian鄄
bin, LI Ting鄄xuan, YU Hai鄄ying (College of Resources and Environment, Sichuan Agricultural Uni鄄
versity, Ya爷an 625014, Sichuan, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(2): 369-375.
Abstract: A pot experiment with 130 wheat cultivars was conducted to study their genotype differ鄄
ence in biomass per plant, nitrogen accumulation, and nitrogen production efficiency under the
same level of nitrogen supply, aimed to screen the high efficiency nitrogen鄄utilizing wheat geno鄄
types. The results showed that the biomass per plant of the cultivars at jointing, heading, and matu鄄
ring stages was within the ranges of 1郾 06-3郾 08 g, 1郾 88-9郾 05 g, and 2郾 64-13郾 75 g, respective鄄
ly, and the yield per plant was 1郾 38-9郾 90 g. The nitrogen dry matter production efficiency was
25郾 62-65郾 41 g·g-1 N (F = 5郾 099** ) at jointing stage and 35郾 79 - 88郾 70 g·g-1 N (F =
5郾 325**) at heading stage, and the nitrogen production efficiency of grain yield was 19郾 06-38郾 54
g·g-1 N (F=4郾 669**) at maturing stage. There were significant differences in nitrogen dry mat鄄
ter production efficiency (jointing stage, F=637郾 941**; heading stage, F=201郾 173**) and ni鄄
trogen grain yield production efficiency (maturing stage, F = 443郾 450**), and also, in biomass
accumulation among the cultivars, but no significant differences in tiller number and effective tiller
number. The wheat genotypes with high nitrogen utilization efficiency had the characteristics of less
ineffective tiller, high nitrogen utilization before heading stage, and high effective nitrogen absorp鄄
tion and reuse capability at heading and maturing stage. The grain yields of high nitrogen efficiency
genotypes Sheng CXK027鄄4 and Liangmai 4 were 2郾 44 times and 1郾 86 times higher than those of low
nitrogen use efficiency genotype 694, and the nitrogen accumulation in grain yields was 2郾 06 times
and 1郾 81 times higher than that of low nitrogen use efficiency genotype 694, respectively.
Key words: wheat; nitrogen utilization efficiency; dynamic cluster; grain yield.
*国家自然科学基金项目(40901138)和国家科技支撑计划项目(2008BAD98B03)资助.
**通讯作者. E鄄mail: litinx@ 263. net
2010鄄07鄄05 收稿,2010鄄11鄄14 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 2 月摇 第 22 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2011,22(2): 369-375
摇 摇 氮素的吸收利用直接影响小麦的生长发育,进
而影响其产量和品质.近几十年来,生产上通过增加
施肥提高作物单产,导致氮肥施用量逐年增加,过多
的施用氮肥带来氮素奢侈吸收、氮素挥发、反硝化脱
氮、水体富营养化等生态环境问题,同时,养分利用
效率低下导致生产成本提高[1-3] . 如何充分挖掘和
利用作物自身高效吸收和利用氮素的遗传潜力,从
而减少氮肥投入已成为国内外研究的热点[4-6] . 据
报道,玉米、水稻和小麦等作物存在氮素高效吸收利
用的基因型差异[7-9] . 苗期是作物氮素营养的敏感
期[10-12],但是氮素养分最大利用效率期是在拔节期
及其以后的生育时期[13-15]。 研究表明,氮素吸收利
用效率基因型差异的影响因子为生物量、籽粒产量、
氮素积累量、籽粒含氮量、氮收获指数、氮生产指数
和氮素生理利用率[16-18] . 本研究采用土培盆栽试
验,以 130 份小麦为供试材料,研究小麦全生育期氮
素吸收利用的基因型差异,旨在筛选具有氮高效利
用特点的基因型,为小麦氮高效利用机理研究奠定
基础及氮高效育种提供种质资源.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
供试小麦为四川农业大学小麦研究所提供的
130 份小麦材料,即品系:4298、 694、 4378、 5028、
5100、 5210、 30389、 31520、 40755、 41058、 61605、
77782、99626、云 B58863鄄2、03鄄2917、06YP鄄1、2000鄄
112、 2006 品 11、 2309鄄2、 700鄄011689、 99鄄1572、
B1291、B7094、B991、CD1158鄄7、CD1167鄄8、CD1473、
F2188、 F947、 G219鄄24、 GY118鄄6、 H14、 J233、 L鄄28、
LB0458、LB0758、 LB0778、 LB1768、 LM06鄄22、 LM06鄄
31、 LM06鄄46、 ML1131鄄95、 ML2652、 MY1227鄄185、
MY1848、 MY5306、 MY68942、 O1P66、 O233鄄1、
O2SB364、O2Y23、O30080、O30482、O3EY7、O3EYJ、
O4012、 O4020、 O5078、 O5152、 O602、 Pm99915鄄1、
R158、R248、R257、S鄄10鄄1、S鄄11鄄3、S鄄13鄄3、S鄄14鄄1、S鄄
17鄄4、S鄄2鄄1、S鄄3鄄1、S鄄4鄄1、S鄄5鄄4、S鄄6鄄3、S鄄7鄄4、S鄄8鄄3、S鄄
9鄄2、SH516、SJ407、SW05鄄2962、SW14915、SW17169、
SW22514、T3鄄8、W3 早、W5425鄄20、X9620、XK055鄄3、
XK060鄄1、XK066鄄1、川 05 品 1、川 05 品 10、川 05 品
2、绵阳 2001鄄30、绵阳 2001鄄78、内 2889、内 4344、内
5348、内 6072、内江 24066、省 A34735、省 A35530、省
A302048、省 A32L鄄26、省 A3R138、省 A3R45、省 A3
间 3、省 A3 宜 03鄄4、省 C90097、省 CXK027鄄4、宜 05鄄
3;品种:矮丰麦、川 05 观 8、川麦 107、川麦 35、川麦
42、川农 16、川育 12、良麦 2 号、良麦 3 号、良麦 4
号、龙麦 6 号、南农 02y393、南农 9918、南农 OZy23、
射洪 03鄄10、渝 02321、渝 98767、郑麦 9023;地方品
种:中国春.
供试土壤为近代河流冲积物上发育的潮土,采
集于四川省雅安市雨城区大兴镇. 土壤基本理化性
质为:pH 7郾 24、有机质 16郾 0 g·kg-1、全氮 0郾 45 g·
kg-1、碱解氮 71 mg·kg-1、速效磷 15 mg·kg-1、速效
钾 65 mg·kg-1 .
1郾 2摇 试验设计与处理
试验于 2007 年 10 月至 2008 年 6 月在四川农
业大学科研教学农场有防雨设施的网室进行. 采用
土培盆栽试验,每个塑料桶(30 cm伊21 cm伊24 cm)
装潮土 15 kg,每个小麦材料设 9 次重复,随机区组
排列.播种前 1 周施 N 66 mg·kg-1土、P2O5 30 mg·
kg-1土和 K2O 66 mg·kg-1土,分别以CO(NH2) 2、
KH2PO4 和 K2SO4 的形式混入土壤. 小麦种子经
50%多菌灵消毒后播种,出苗后长到 4 叶时,每桶定
苗 8 株.生育期间管理措施参照大田生产.分别在小
麦拔节期、抽穗期和成熟期采样,每个时期 3 次重
复,采样前先用水将土湿透,然后将整盆土倒出,用
水小心冲洗小麦根系以保证完整性,测量株高、分蘖
数、有效分蘖数、穗数和籽粒质量,按根、茎叶、籽粒
等器官分开,在 105 益下杀青 30 min后,置于 75 益
烘箱烘至恒量,测定生物量,粉碎后备用.
1郾 3摇 测定项目与方法
植株含氮量采用 H2SO4 鄄H2O2 消煮鄄蒸馏法测
定.用植株生物量伊植株氮含量(% )计算氮素积累
量(nitrogen accumulation,NA);氮素干物质生产效
率(nitrogen use efficiency of dry matter)用单位氮素
生产的植株干物质量表示(g·g-1 N) [19];氮素籽粒
生产效率(nitrogen use efficiency of grain yield)用成
熟期植株单位氮素生产的籽粒产量表示( g·g-1
N) [20] .
1郾 4摇 数据处理
采用 DPS 11郾 5 软件进行动态聚类和差异显著
性分析(Duncan 法),Excel 2003 软件进行数据处理
和图表绘制.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 小麦氮素吸收利用的基因型差异
生物量、氮素积累量、氮素生产效率及籽粒产量
073 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
可作为衡量小麦氮素吸收利用能力的指标.拔节期、
抽穗期和成熟期供试小麦单株生物量变幅分别为
1郾 06 ~ 3郾 08 g、1郾 88 ~ 9郾 05 g和 2郾 64 ~ 13郾 75 g;单株
氮素积累量变幅分别为 30郾 38 ~ 95郾 04 mg、31郾 24 ~
169郾 68 mg和 64郾 76 ~ 262郾 91 mg;单株籽粒产量变
幅为 1郾 38 ~ 9郾 90 g. 3 个生育时期氮素干物质生产
效率变幅分别为 25郾 62 ~ 65郾 41 g·g-1 N、35郾 79 ~
88郾 701 g·g-1N 和 40郾 21 ~ 67郾 41 g·g-1 N,且供试
小麦之间的氮素干物质生产效率差异均达极显著水
平(拔节期 F = 5郾 099**,抽穗期 F = 5郾 325**,成熟
期 F=3郾 585**).氮素籽粒生产效率变幅为19郾 06 ~
38郾 54 g·g-1 N(F = 4郾 669**). 成熟期单株籽粒产
量与单株生物量、氮素籽粒生产效率和氮素干物质
生产效率均呈极显著的线性正相关关系(图 1、2),
说明良好的营养器官建成有利于籽粒产量的形成.
2郾 2摇 不同基因型小麦氮素吸收利用效率的差异
氮素干物质生产效率或氮素籽粒生产效率可作
为衡量小麦氮高效基因型的指标. 采用最小组类平
方和、迭代精度水平为 3、时间控制为 1 min的动态
图 1摇 小麦成熟期生物量与籽粒产量的相关性
Fig. 1摇 Correlation between biomass and grain yield of wheat at
maturing stage.
图 2摇 小麦成熟期氮素籽粒生产效率与氮素干物质生产效
率的相关性
Fig. 2摇 Correlation between N use efficiency of grain yield and
N use efficiency of dry matter of wheat at maturing stage.
聚类方法,把供试材料按氮素干物质生产效率或氮
素籽粒生产效率从低到高依次分为玉、域、芋、郁、吁
5 种类型,不同生育时期氮素生产效率的类间差异
均达显著水平(表 1). V 类为氮高效型,I 类为氮低
效型.拔节期、抽穗期和成熟期 V 类高效型的氮素
生产效率分别是 I 类低效型的 1郾 84 倍、2郾 01 倍和
1郾 59 倍.表明不同生育时期供试材料间氮素生产效
率存在较大差异.
2郾 3摇 不同氮效率小麦基因型表征特征的差异
由表 2 可知,拔节期不同氮素干物质生产效率
小麦的生物量、分蘖数、株高、根冠比和氮素积累量
类间差异均达显著水平. 生物量随氮素干物质生产
效率的增加而增加,其增加趋势较株高和根冠比更
为明显.较高氮素干物质生产效率小麦具有较少的
分蘖数和氮素积累量,而株高和根冠比的提高有利
于提高氮素干物质生产效率.相关性分析表明,拔节
期分蘖数与氮素干物质生产效率呈极显著负相关性
(-0郾 242**),而生物量与氮素干物质生产效率呈
极显著的正相关性(0郾 365**),这是因为从分蘖期
表 1摇 不同生育时期小麦氮素生产效率
Table 1摇 N use efficiency of wheat at different growth stages (mean依SD)
类型
Type
拔节期 Jointing stage
品种数
Number of
cultivars
氮素干物质生产效率
N use efficiency
of dry matter
(g·g-1 N)
抽穗期 Heading stage
品种数
Number of
cultivars
氮素干物质生产效率
N use efficiency
of dry matter
(g·g-1 N)
成熟期 Maturing stage
品种数
Number of
cultivars
氮素籽粒生产效率
N use efficiency
of grain yield
(g·g-1 N)
玉 13 30郾 17依0郾 58e 24 49郾 24依2郾 54e 9 22郾 80依0郾 42e
域 20 35郾 09依0郾 31d 36 58郾 77依1郾 18d 33 26郾 69依0郾 29d
芋 33 38郾 80依0郾 16c 35 66郾 43依0郾 39c 32 28郾 28依0郾 36c
郁 40 43郾 31依1郾 01b 27 71郾 03依3郾 81b 41 30郾 07依0郾 45b
吁 24 51郾 88依0郾 76a 8 80郾 00依1郾 38a 15 32郾 20依0郾 54a
637郾 941** 201郾 173** 443郾 450**
同列不同字母表示差异显著(P<0郾 05) Different letters in the same column meant significant difference at 0郾 05 level. ** P<0郾 01. 下同 The same
below.
1732 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张锡洲等: 小麦氮素利用效率的基因型差异摇 摇 摇 摇 摇 摇
到拔节期无效分蘖生长相对停滞,而无效分蘖在一
定程度上增加了小麦的氮素积累量,导致氮素干物
质生产效率低.可见,拔节期氮素干物质生产效率高
的基因型具有分蘖数少、氮素积累量少的特征,并具
有较强的生物量形成能力.
由表 3 可知,抽穗期不同氮素干物质生产效率
小麦的生物量、株高和氮素积累量类间差异达显著
水平,而有效分蘖数和根冠比的类间差异不显著.生
物量随氮素干物质生产效率的增加而增加,株高和
根冠比的增加趋势不明显. 较高氮素干物质生产效
率的小麦具有较多的生物量和较低的氮素积累量.
拔节期氮素干物质生产效率低的品种分蘖数显著高
于氮高效品种,而抽穗期有效分蘖数类间差异不显
著,表明在拔节期之前的生育时期氮低效品种分蘖
多但不壮,其氮素利用能力不强导致无效分蘖增多.
摇 摇 成熟期不同氮素籽粒生产效率小麦的籽粒产
量、生物量、氮素积累量类间差异达显著水平,而穗
数和株高的类间差异不显著(表 4). 籽粒产量随氮
素籽粒生产效率的增加而增加,且其趋势较生物量
增加明显.拔节期和抽穗期玉类品种的氮素积累量
显著高于吁类品种,而成熟期两类品种差异不显著.
说明与氮低效品种相比,氮高效品种在生育后期不
但具有较强的氮素再利用能力,而且其再吸收能力
也较强. 域鄄郁类品种在生育后期具有较强的氮素再
吸收能力,但其再利用能力较低.
2郾 4摇 不同氮效率小麦的氮素吸收利用基因型差异
不同氮效率小麦氮素吸收利用存在显著的基因
型差异.拔节期、抽穗期和成熟期省 CXK027鄄4、良麦
4 号具有较高的氮素生产效率,而小麦 694 具有较
低的氮素生产效率 . 由表5可知,在拔节期和抽穗
表 2摇 拔节期不同氮素干物质生产效率小麦类型相关性状的差异
Table 2摇 Differences of wheat plant related traits among different types of N use efficiency of dry matter at jointing stage
类型
Type
单株生物量
Biomass per
plant (g)
单株分蘖数
Tiller number
per plant
株 高
Plant height
(cm)
根冠比
Root to shoot
ratio
单株氮素积累量
N accumulation
per plant (mg)
玉 1郾 87依0郾 03c 3郾 03依0郾 08a 49郾 38依0郾 56c 0郾 14依0郾 00d 61郾 07依1郾 95a
域 1郾 85依0郾 08c 2郾 86依0郾 02b 54郾 79依0郾 69ab 0郾 15依0郾 00c 56郾 88依1郾 35b
芋 2郾 06依0郾 02b 2郾 77依0郾 09bc 54郾 04依0郾 62b 0郾 18依0郾 00a 50郾 94依1郾 03c
郁 2郾 20依0郾 04b 2郾 68依0郾 00c 53郾 58依0郾 14b 0郾 16依0郾 01b 49郾 52依0郾 52cd
吁 2郾 43依0郾 11a 2郾 64依0郾 03c 55郾 63依0郾 18a 0郾 17依0郾 01b 47郾 36依1郾 44d
F值 F value 31郾 947** 15郾 771** 47郾 665** 25郾 703** 35郾 557**
表 3摇 抽穗期不同氮素干物质生产效率小麦类型相关性状的差异
Table 3摇 Differences of wheat plant related traits among different types of N use efficiency of dry matter at heading stage
类型
Type
单株生物量
Biomass per
plant (g)
单株有效分蘖数
Effective tiller
number per plant
株 高
Plant height
(cm)
根冠比
Root to
shoot ratio
单株氮素积累量
N accumulation
per plant (mg)
玉 4郾 66依0郾 17c 2郾 17依0郾 11 76郾 83依0郾 37d 0郾 10依0郾 01 110郾 50依6郾 64a
域 4郾 89依0郾 17c 2郾 00依0郾 00 80郾 11依0郾 90c 0郾 11依0郾 01 86郾 49依0郾 68b
芋 5郾 38依0郾 21b 2郾 10依0郾 11 79郾 48依0郾 66c 0郾 13依0郾 01 83郾 01依3郾 65b
郁 5郾 35依0郾 06b 2郾 11依0郾 01 83郾 10依0郾 47a 0郾 13依0郾 02 77郾 40依2郾 39bc
吁 5郾 76依0郾 01a 2郾 32依0郾 09 81郾 66依1郾 12b 0郾 12依0郾 01 71郾 84依6郾 29c
F值 F value 18郾 296** 3郾 715 29郾 486** 2郾 969 27郾 592**
表 4摇 成熟期不同氮素籽粒生产效率小麦类型相关性状的差异
Table 4摇 Differences of wheat plant related traits among different types of N use efficiency of grain yield at maturing stage
类型
Type
单株籽粒产量
Grain yield
per plant (g)
单株生物量
Biomass per
plant (g)
单株穗数
Spike number
per plant
株 高
Plant height
(cm)
单株氮素积累量
N accumulation
per plant (mg)
玉 3郾 40依0郾 35c 6郾 18依0郾 45d 2郾 05依0郾 07 79郾 97依3郾 15 131郾 05依8郾 25b
域 4郾 25依0郾 05b 7郾 71依0郾 11c 2郾 03依0郾 06 80郾 93依0郾 42 158郾 25依2郾 43a
芋 4郾 63依0郾 04ab 8郾 41依0郾 12ab 2郾 03依0郾 06 81郾 53依0郾 72 158郾 72依4郾 36a
郁 4郾 90依0郾 13a 8郾 55依0郾 08a 2郾 13依0郾 06 84郾 07依0郾 42 160郾 16依2郾 38a
吁 4郾 96依0郾 19a 7郾 86依0郾 11bc 2郾 07依0郾 12 82郾 90依0郾 92 129郾 63依8郾 30b
F值 F value 22郾 424** 35郾 613** 0郾 892 3郾 384 14郾 441**
273 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 5摇 拔节期和抽穗期典型氮高效和氮低效基因型小麦的氮吸收利用差异
Table 5摇 Differences of N uptake and utilization between typical genotypes with high and low N efficiency of wheat at jointing
and heading stage
生育时期
Growth stage
类型
Type
基因型
Genotype
单株生物量
Biomass per
plant (g)
单株氮素积累量
N accumulation per
plant (mg)
氮素干物质生产效率
N use efficiency of dry
matter (g·g-1 N)
拔节期 L 694 1郾 70依0郾 37b 65郾 62依3郾 15a 36郾 57依4郾 06b
Jointing stage H 省 CXK027鄄4 Sheng CXK027鄄4 2郾 02依0郾 03ab 53郾 63依2郾 89b 54郾 93依5郾 18a
良麦 4 号 Liangmai 4 2郾 57依0郾 04a 36郾 86依3郾 67c 46郾 40依3郾 45ab
抽穗期 L 694 4郾 55依0郾 54c 84郾 24依3郾 42b 53郾 79依3郾 42b
Heading stage H 省 CXK027鄄4 Sheng CXK027鄄4 9郾 04依0郾 37a 118郾 15依20郾 33a 73郾 74依5郾 10a
良麦 4 号 Liangmai 4 6郾 58依0郾 14b 91郾 23依4郾 15ab 74郾 76依5郾 47a
L:氮低效型 Low N use efficiency; H:氮高效型 High N use efficiency. 下同 The same below.
表 6摇 成熟期典型氮高效和氮低效基因型小麦的氮吸收利用差异
Table 6摇 Differences of N uptake and utilization between typical genotypes with high and low N use efficiency of wheat at ma鄄
turing stage
类型
Type
基因型
Genotype
单株籽粒产量
Grain yield
per plant
(g)
单株籽粒
氮素积累量
N accumulation
of grain
per plant
(mg)
籽粒氮素
生产效率
N use
efficiency of
grain yield
(g·g-1 N)
单株生物量
Biomass per
plant
(g)
单株氮素
积累量
N accumulation
per plant
(mg)
氮素干物质
生产效率
N use
efficiency of
dry matter
(g·g-1 N)
L 694 2郾 40依0郾 78b 75郾 85依26郾 37b 23郾 23依3郾 08b 5郾 11依0郾 37b 102郾 08依14郾 46b 51郾 53依1郾 71b
H 省 CXK027鄄4
Sheng CXK027鄄4
8郾 25依0郾 26a 232郾 13依19郾 06a 31郾 85依2郾 41a 14郾 47依0郾 15a 259郾 58依11郾 48a 56郾 90依1郾 51a
良麦 4 号
Liangmai 4
6郾 87依2郾 21a 213郾 70依19郾 17a 31郾 89依0郾 42a 13郾 30依1郾 82a 238郾 36依33郾 35a 56郾 00依0郾 52a
期,与氮低效基因型小麦相比,氮高效基因型小麦具
有较高的生物量和相对较低的氮素积累量,从而具
有较高的氮素干物质生产效率.由表 6 可知,成熟期
氮高效型小麦省 CXK027鄄4 和良麦 4 号的籽粒产量
分别是氮低效型小麦 694 的 3郾 44 倍和 2郾 86 倍;籽
粒氮素积累量分别是 694 的 3郾 06 倍和 2郾 81 倍;氮
素籽粒生产效率均是 694 的 1郾 37 倍. 拔节期、抽穗
期及成熟期省 CXK027鄄4 氮素干物质生产效率分别
是 694 的 1郾 50 倍、1郾 37 倍和 1郾 10 倍,良麦 4 号分别
是 694 的 1郾 27 倍、1郾 39 倍和 1郾 09 倍.
3摇 讨摇 摇 论
研究表明,在施氮和未施氮处理下,水稻不同基
因型间氮素吸收总量、成熟期氮素生理利用效率和
氮素转移效率有显著差异[5];在相同的供氮水平
下,不同基因型水稻间的产量、吸氮量与氮素生理利
用效率亦存在显著差异[6] .甜玉米和糯玉米不同基
因型在同一施氮水平下的氮素积累和利用效率同样
存在显著差异[21-22] . 不同供氮水平下,不同基因型
小麦对氮素吸收、积累与利用特性存在较大差
异[4,23-24] .本研究结果表明,同一氮素水平下小麦的
籽粒产量、生物量、氮素积累量及氮素生产效率也存
在显著的基因型差异.
董桂春等[20,25]研究表明,水稻氮素籽粒生产效
率存在显著的基因型差异,随着氮素籽粒生产效率
的提高,籼稻品种的产量水平显著提高,氮素籽粒生
产效率高的品种具有单位面积穗数较多、结实率高、
抽穗期叶面积系数较小、抽穗期单位叶面积籽粒产
量高等特征;而且氮素籽粒生产效率高的品种抽穗
期、成熟期茎鞘叶中氮素比例小、而穗中氮素比例
大,成熟期更明显,结实期茎鞘叶中氮素运转量大、
运转率高.本研究表明,不同生育时期,小麦氮素干
物质生产效率与氮素籽粒生产效率存在显著的基因
型差异,不同氮素生产效率类型品种表征特征差异
不同,抽穗期有效分蘖数和根冠比、成熟期穗数和株
高类间差异不显著;抽穗期之前氮素干物质生产效
率较高的类型吸氮能力不强,但氮素利用能力较强,
能形成较多的生物量,分蘖少而壮;抽穗期鄄成熟期
氮素籽粒生产效率较高的类型具有吸氮能力和氮素
再利用能力强的特点.
氮高效基因型小麦能形成较多的籽粒产量,具
有较高的氮素籽粒生产效率. 拔节期以后的生育时
期,氮高效基因型小麦氮素的转移再利用能力较强,
说明拔节期以后的生育时期提高氮素的转移再利用
3732 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张锡洲等: 小麦氮素利用效率的基因型差异摇 摇 摇 摇 摇 摇
能力有利于提高小麦的籽粒产量. 氮高效型小麦省
CXK027鄄4 和良麦 4 号在同一供氮水平下具有较强
的氮吸收利用能力,能够形成较多的籽粒产量,适宜
作为生产推广和氮高效育种材料.
4摇 结摇 摇 论
同一供氮水平下供试小麦在生物量、氮素积累
量、氮素生产效率等方面均存在基因型差异.籽粒产
量最多的品种为最少品种的 7郾 17 倍,氮素籽粒生产
效率最大的品种为最小品种的 2郾 02 倍. 拔节期、抽
穗期和成熟期氮素干物质生产效率最大的品种为最
小品种的 2郾 55 倍、2郾 48 倍和 1郾 68 倍. 说明在同一
供氮水平下筛选氮高效基因型小麦是可行的.
拔节期、抽穗期及成熟期供试小麦氮素干物质
生产效率和氮素籽粒生产效率存在显著的类间差异
(F = 637郾 941**,F = 201郾 173**,F = 443郾 450** ).
不同氮素生产效率类型小麦在拔节期、抽穗期及成
熟期的生物量、氮素积累量、籽粒产量及分蘖数类间
差异显著.氮素生产效率高的小麦生物量和籽粒产
量高,无效分蘖少,生育后期的氮素吸收和再利用能
力强.
与氮低效基因型 694 相比,氮高效基因型省
CXK027鄄4 和良麦 4 号在拔节期以后的生育时期有
较强的氮素转移再利用能力.在同一供氮水平下,省
CXK027鄄4 和良麦 4 号具有较高的籽粒产量和氮素
利用能力,可作为氮高效育种的种质资源.
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作者简介摇 张锡洲,男,1969年生,副教授.主要从事植物养分
资源研究,发表论文 40多篇. E鄄mail: zhangxzhou@163. com
责任编辑摇 张凤丽
5732 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张锡洲等: 小麦氮素利用效率的基因型差异摇 摇 摇 摇 摇 摇