【摘要】：小麥單位面積穗數由主莖穗和分蘗穗構成,分蘗的發(fā)生、生長和成穗情況對群體結構和產量水平起重要調控作用。研究表明密度和氮肥施用等栽培措施以及植物激素在分蘗芽發(fā)育進程中扮演重要角色。因而本試驗選用不同分蘗成穗特性品種,設置種植密度分別為75×104(D1)、225×104(D2)、300×104(D3)、375×104(D4)、525×104(D5)株hm-2的群體,同時設置氮肥用量分別為施純氮0 kg hm-2(N0)、240 kg hm-2(N1)、360 kg hm-2(N2)的三個氮肥處理,研究氮肥施用量對不同密度下小麥群體發(fā)生動態(tài)、莖蘗生產力差異、優(yōu)勢和弱勢莖蘗組籽粒灌漿差異、產量形成的影響,探討高產小麥群體的適宜施氮量和種植密度;同時在此基礎上研究外源激素對小麥分蘗發(fā)生過程中分蘗節(jié)、分蘗芽、根系中內源激素的含量及比值變化;地上部葉片的光合生理過程以及地下部根系的發(fā)育、活力變化,分析激素參與氮素調控小麥分蘗發(fā)育的作用機制,來探索通過氮素運籌結合噴施外源激素調控莖蘗發(fā)育,構建個體發(fā)育協(xié)調、群體整齊的高產群體。主要研究結果如下:1小麥莖蘗生產力的差異與氮肥及密度對其調控效應隨蘗位順序的增高,小麥穗粒數逐漸降低。與主莖穗相比,濟麥22(JM22)N0D1處理的各分蘗穗粒數分別減少5.8、5.1、9.3、12.4、15.5、18.9、17.4、22.2粒穗-1;山農8355(SN8355)各分蘗的穗粒數分別減少3.3、10.9、18.1、22.9、22.2、30粒穗-1。隨蘗位順序的增高,穗粒重逐漸降低,與主莖穗相比,JM22 N1D2處理的各分蘗的穗粒重分別減少7.85%、40.80%、47.51%;SN8355各分蘗的穗粒重分別減少24.82%、36.06%,這表明隨蘗位順序越高其單莖生產力逐漸降低,各莖蘗間差異變大,個體單莖生產力間整齊度降低。增加種植密度,兩品種各莖蘗的穗粒數、穗粒重均顯著降低,增施氮肥后各莖蘗的穗粒數、穗粒重均顯著提高。與N0D1相比,JM22 N0D2處理的O、I、II莖蘗的穗粒數分別減少7.0、6.3、16.8粒穗-1;SN8355 N0D2處理的O、I、II莖蘗的穗粒數分別減少15.2、17.0、11.4粒穗-1,這表明分蘗力弱的品種SN8355的莖蘗穗粒數更易受密度影響。與N0D1相比,JM22 N1D1和N2D1處理各莖蘗穗粒數平均增加0.6和3.2粒穗-1;SN8355 N1D1和N2D1處理各莖蘗穗粒數平均增加5.9和6.2粒穗-1,這表明增施氮肥對分蘗成穗能力弱品種的莖蘗發(fā)育改善作用更明顯。通過對不同莖蘗位穗的穗粒數、穗粒重進行系統(tǒng)聚類分析,結果顯示JM22和SN8355各莖蘗基本可以分為兩組,分別定義為優(yōu)勢莖蘗組和弱勢莖蘗組。兩品種優(yōu)、弱勢莖蘗籽粒增重過程均呈“S”曲線變化,灌漿速率均呈先升高再降低的趨勢,優(yōu)勢莖蘗穗籽粒灌漿速率高于弱勢莖蘗穗籽粒的灌漿速率。增加種植密度降低了兩品種籽�；ê�4-24 d灌漿速率;而施氮提高了兩品種籽粒灌漿速率,提高了優(yōu)、弱勢莖蘗籽粒粒重。優(yōu)、弱勢莖蘗籽粒淀粉主要由小淀粉粒(粒徑10μm)構成。增加密度顯著提高了優(yōu)勢莖蘗籽粒小粒淀粉粒體積,但顯著降低了其中粒淀粉粒體積;在相同密度下,增施氮肥顯著降低了優(yōu)勢莖蘗籽粒大粒淀粉粒體積,而提高了弱勢莖蘗穗籽粒大淀粉粒體積。2密度和氮肥水平對小麥群體動態(tài)變化和產量的影響小麥播種后三葉期至拔節(jié)期,莖蘗群體總數逐漸增加,拔節(jié)期達最大,隨后總莖數降低。提高種植密度莖蘗群體總數顯著增加,增施氮肥也顯著提高了莖蘗總數。與N0D1處理相比,成熟期N0D2、N0D3處理的莖蘗總數分別提高8.59%和10.16%;與N0D2處理相比,N1D2、N2D2處理莖蘗總數分別提高38.12%和57.97%。隨種植密度的提高,單株分蘗數表現為逐漸降低的趨勢,即D1D2D3D4D5。增施氮肥顯著提高了單株最高分蘗數。增加密度顯著提高了小麥籽粒產量,但密度過大后產量差異不顯著,表現為N0D4與N0D5處理的產量差異不顯著。相同密度下增施氮肥顯著提高了小麥籽粒產量。做產量(z)與氮肥(x)和密度(y)的二次多項式回歸分析,得到二次趨勢面擬合方程:z=474.752+1.722x+0.844y 0.003x2 0.001y2 0.001xy,單施氮肥或提高密度均可提升小麥籽粒產量。擬合公式中分別對求x,y求偏導數,即小麥產量隨氮肥、密度的變化率:Zx=1.722-0.001y-0.006x;Zy=0.844-0.001x-0.002y;分別另Zx、Zy為0,求得(x0,y0)=(235,300),即施氮肥量為235 kg ha-1,種植密度為300株m-2時可獲得較高產量。3小麥分蘗發(fā)育與分蘗節(jié)內源激素的關系高氮處理(HN)的I、II、III位蘗發(fā)生率均顯著高于低氮處理(LN),HN處理的I、II位蘗發(fā)生率比LN處理分別高36.43%、187.83%。噴施外源6-BA顯著提高了分蘗發(fā)生率。高氮下噴施6-BA處理的III位蘗發(fā)生率提高90.54%,低氮素下噴施6-BA處理III蘗發(fā)生率提高51.01%。HN的分蘗芽長度、鮮重均顯著高于低氮處理,處理后12 d,與LN處理相比,HN處理的分蘗芽長度及鮮重分別長25.29 mm和重315.75%。兩種氮素施用結合噴施外源6-BA處理后,均顯著提高了分蘗芽分蘗芽長度、鮮重。HN處理的分蘗節(jié)內源Zt含量顯著高于LN處理。LN處理分蘗節(jié)GA3、ABA含量則顯著高于HN處理。噴施6-BA顯著提高了分蘗節(jié)Zt含量,降低了內源ABA、GA3含量。洛伐他汀顯著降低了內源Zt含量,提高了內源ABA含量�；虮磉_水平上分析表明,洛伐他汀均降低了Ta CKX3基因的表達,而LN處理及LN+6-BA處理則上調了其表達。相關分析表明,分蘗節(jié)內源Zt含量與分蘗芽生長長度呈極顯著正相關,IAA含量、ABA含量、IAA/Zt、GA3/Zt、ABA/Zt比值均與分蘗芽長度呈極顯著負相關關系。4細胞分裂素對不同施氮條件下葉片光合性能的調控效應HN處理的葉片SPAD值及葉綠素總量均顯著高于LN處理。噴施6-BA顯著提高了葉片的SPAD值及葉綠素總量,處理后12 d,HN+6-BA處理葉片的Ca和Cb含量分別提高35.83%和48.57%;LN+6-BA處理葉片的Ca和Cb含量分別提高35.59%和83.33%,這表明細胞分裂素促進葉綠素的合成,主要是促進了葉綠素b的合成。噴施外源6-BA顯著提高了葉片氣孔導度、蒸騰速率、胞間二氧化碳濃度、凈光合速率�？焖偃~綠素熒光誘導動力學曲線(OJIP)分析表明,與HN相比,LN處理下OJIP曲線有所上升,尤其處理后12 d,曲線中出現明顯的拐點K。噴施外源6-BA使OJIP曲線下降,抑制劑處理則使OJIP曲線上升。HN處理葉片捕獲的激子將電子傳遞到電子傳遞鏈中QA下游的其他電子受體的概率(Ψo)和以吸收光能為基礎的性能指數(PIabs)均高于LN處理;噴施6-BA顯著提高了Ψo和PIabs,說明提高施氮量或低氮下噴施6-BA可明顯提高PSII反應中心電子傳遞鏈綜合性能以及供體側和受體側的電子傳遞能力,降低放氧復合體損害。外源6-BA處理的葉片光合性能優(yōu)于對照處理,葉片制造的干物質較多,供分蘗發(fā)育所需的C源充足,外源6-BA處理的分蘗芽長度及干重高于對照。5細胞分裂素對不同施氮條件下根系發(fā)育的調控效應HN處理的分蘗芽氮素含量及積累量顯著高于LN處理。外源6-BA處理降低了分蘗芽氮素含量,但顯著提高了氮積累量;洛伐他汀處理則提高了氮素含量,降低了分蘗芽氮素積累量。相關分析表明,分蘗芽氮素含量與分蘗芽長度呈負相關關系,且在HN下達顯著性水平,而分蘗芽氮素積累量與分蘗芽長度呈極顯著性正相關關系。分蘗芽中的氮素來源于根系的吸收。HN處理及噴施6-BA處理均降低了根長度,這是由于HN處理及噴施6-BA提高了根系內源Zt含量,較高的細胞分裂素含量不利于根系伸長,但提高了根系的活力,根系吸收能力增強,其吸收的較多N素供地上部發(fā)育,表現為HN處理及外源6-BA處理的地上部生物量、葉片氮含量、分蘗芽氮素積累量顯著對照。6脫落酸對小麥產量的調控效應兩品種籽粒灌漿增重呈“S”曲線變化,灌漿速率呈先升高后降低的趨勢。外源ABA均顯著提高了兩品種灌漿速率,提高了籽粒胚乳細胞增殖速率,擴大胚乳細胞數目。ABA處理的汶農6強、弱勢籽粒粒重分別提高5.39%和5.84%;濟麥20強、弱勢籽粒粒重則提高15.01%和14.44%。強勢粒內源ZR含量呈雙峰變化趨勢,其中在花后6 d出現小峰值,花后18 d含量達最大值。弱勢粒呈單峰變化趨勢,花后18 d含量達最大值。外源ABA顯著降低了強勢粒花后15-18 d內源ZR含量。噴施ABA顯著提高了兩品種強勢粒18-24 d內源ABA含量,顯著提高弱勢粒15-18 d內源ABA含量。外源ABA顯著降低了強勢�；ê�3-9 d及花后18-24 d內源GA3含量;顯著降低了汶農6弱勢粒花后9-24 d內源GA3含量。強勢粒籽�；ê�3-9 d內源IAA含量較低且基本不變,而9-18 d含量迅速增高達最大值。噴施ABA顯著提高了濟麥20強勢�；ê�12-18 d內源IAA含量,提高了汶農6弱勢粒6-12 d內源IAA含量。相關分析結果表明,籽粒內源ZR、ABA、IAA含量均與關鍵速率呈極顯著正相關關系�；ê�3-13 d,濟麥20籽粒內源GA3含量與灌漿速率呈極顯著負相關關系,但花后18-27 d籽粒內源GA3含量與其灌漿速率呈極顯著正相關關系。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：山東農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S512.1

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本文編號：2372024