摘要
小麦是世界上最重要的粮食作物之一。近年来随着我国人口的不断增加，耕地面积的不断减少，如何在有限的耕地条件下提高小麦产量对我国粮食安全至关重要。小麦栽培专家余松烈先生在多年生产实践的基础上，总结提出了小麦宽幅播种技术,其可以有效提高冬小麦产量。本研究以中穗型小麦品种山农24为供试材料，设置室内试验和田间试验。室内试验于人工气候室生长，模拟宽幅播种（WP）和常规播种(CP)，宽幅播种苗间距6cm，常规播种行间距10cm。田间试验于2014-2016年，在山东省泰安市肥城市南仇村试验田进行，试验种植密度为225×104hm-2，设置三个苗带宽度，分别为4cm（WP4）、8cm（WP8）、12cm（WP12）。本研究旨在从氮素代谢出发，研究氮素代谢在宽幅增产过程中的作用机制。 一、室内宽幅播种对冬小麦表型和氮素代谢的影响 为研究宽幅播种小麦的氮素营养生物学机制，设计了室内和田间试验，在室内试验中，在人工气候室中模拟了常规播种和宽幅播种，对小麦幼苗进行了植株鲜重、干重、地上部和根部表型、NO3-含量、硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性、总氨基酸含量、全氮含量、NO3-转运基因和同化基因的表达进行检测。实验结果表明，宽幅播种提高了小麦幼苗生物量、促进地上部生长，株高、茎粗、叶面积与常规种植的小麦相比也显著升高，宽幅播种影响了小麦幼苗根系发育，根系长度、根系总表面积均高于常规播种小麦。宽幅播种小麦NO3-含量、NR活性在地上部和根部与常规种植的小麦相比显著升高，GS活性则是在地上部中升高。对同化产物总氨基酸含量和全氮含量的检测发现，宽幅播种小麦幼苗中总氨基酸含量和全氮含量高于常规播种小麦。宽幅播种上调了部分转运和同化基因的表达。宽幅播种提高植株生物量、促进了小麦幼苗地上部和根部的发育，植株有更高的同化酶活性，促进了小麦对NO3-吸收和同化。 二、田间宽幅播种对冬小麦籽粒产量和氮素代谢的影响 在田间试验中，对小麦产量三要素（成穗数、穗粒数、千粒重）、挑旗期与灌浆期小麦旗叶NO3-含量、NR和GS活性、总氨基酸含量、全氮含量、NO3-转运基因和同化基因的表达进行了检测。结果表明，宽幅播种增产对产量三要素的影响，在小麦品种山农24上主要表现为提高穗粒数，从而提高了籽粒产量。在挑旗期和灌浆期，宽幅播种旗叶NO3-含量与常规播种相比显著降低，旗叶有更高的NR和GS活性，而且总氨基酸和全氮含量显著高于常规播种小麦，所以宽幅播种提高了植物对NO3-的同化能力。对小麦NO3-转运基因和NO3-同化基因的表达进行分析，结果表明，在挑旗期，转运基因（TaNRT1.1、TaNRT2.1、TaNRT2.2），同化基因（TaNR、TaNiR、TaGS2）的表达上调；在灌浆期，转运基因（TaNRT1.1、TaNRT2.1、TaNRT2.2，TaNRT2.3）同化基因（TaNR、TaNiR、TaGS1、TaGS2）表达上调。可见，宽幅播种提高了小麦转运和同化基因的表达。 上述研究表明，宽幅播种，能够促进小麦对NO3-的转运和同化，提高植株对NO3-同化利用，进而提高了小麦对氮素的利用效率。
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