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种植密度和施氮量对冬小麦分蘖特性及产量的影响

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小麦分蘖发生及成穗显著影响产量。种植密度和施氮量是影响冬小麦分蘖特性的关键因素,研究其对小麦分蘖发生关键部位内源激素含量及比例、碳氮代谢的影响,对构建合理的小麦群体结构具有重要意义。因此,本研究于2022-2023年小麦生长季在山东省泰安市山东农业大学实验站进行田间试验,采用裂裂区试验设计,主区为2个品种,分别为多穗型品种山农28(SN28)和大穗型品种山农8355(SN8355);副区为4个种植密度,分别为150万株hm-2(D1)、225万株hm-2(D2)、300万株hm-2(D3)和375万株hm-2(D4);副副区为3个施氮量,分别为120 kg hm-2(N1)、240kg hm-2(N2)和360kg hm-2(N3)。从小麦分蘖节内源激素平衡、碳氮营养物质供应及其相互作用关系阐明种植密度和施氮量对小麦分蘖特性及产量的影响。主要研究结果如下: 1.种植密度和施氮量对小麦群体茎蘖数及成穗率的影响 多穗型品种SN28的总茎蘖数、成穗数、成穗率显著优于大穗型品种SN8355,而分蘖节横截面积相对较小;两品种随种植密度和施氮量增加呈上升趋势,均在D4N3处理下达到最大,与D3N2对照相比提高18.05%;有效促进成穗率的提高,在D2N1达到最大值,SN28和SN8355成穗率分别为68.16%、66.85%. 2.种植密度和施氮量对冬小麦分蘖节内源激素的影响 多穗型品种SN28分蘖节的GA7、ZT+ZR和ABA显著优于大穗型品种SN8355,而 GA7/ABA 和(ZT+ZR)/ABA 低于 SN8355;GA7、ZT+ZR、GA7/ABA 和(ZT+ZR)/ABA对种植密度和施氮量的响应与茎蘖生长动态趋势基本一致,有效促进分蘖的发生;两品种ZT+ZR和ABA在种植密度为375万株hm-2,GA7在种植密度为300万株hm-2,而GA7/ABA和(ZT+ZR)/ABA在种植密度为225-300万株hm-2时达到较优状态;两品种GA7、ZT+ZR、GA7/ABA和(ZT+ZR)/ABA随着氮肥的增加而升高,但氮肥过大各指标就会有所下降,ABA随着施氮量的增加而下降,说明氮肥有效促进GA7、ZT+ZR的合成和GA7/ABA、(ZT+ZR)/ABA的提高,抑制ABA的合成,分蘖发生加快。 3.种植密度和施氮量对冬小麦光合特性的影响 大穗型品种SN8355的叶面积指数(LAI)、SPAD值、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)显著优于多穗型品种SN28,两品种光合特性在处理为D1N2达到最大值;LAI和SPAD值较高,进而促进净光合速率、蒸腾速率和气孔导度提高,从而促进分蘖的发生。 4.种植密度和施氮量对冬小麦分蘖节碳氮含量的影响 大穗型品种SN8355分蘖节的碳氮含量显著优于多穗型品种SN28;两品种适宜的种植密度(225-300 万株 hm-2)和施氮量240 kg hm-2下,促进蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性,促进蔗糖合成,增加可溶性总糖和果糖的含量;同时也促进谷氨酰胺合成酶(GS)活性,进而促进游离氨基酸向可溶性蛋白的转化,营养充足,从而增大碳氮比(C/N),最终促进冬小麦分蘖发生及成穗。 5.种植密度和施氮量对冬小麦产量及其构成要素的影响 大穗型品种SN8355的穗粒数、千粒重和产量显著优于多穗型品种SN28,而穗数低于品种SN28;SN28在D2N2达到最大值,达8505.22 kg hm-2,SN8355在D3N2处理下达到最大值,达到9090.12 kg hm-2;在两品种随着密度的增加,穗粒数和千粒重呈下降趋势,而穗数呈上升趋势;穗粒数在氮肥处理下呈下降趋势,穗数、千粒重呈上升趋势,但氮肥过大则会有所下降;因此,种植密度和施氮量主要通过影响冬小麦穗数的增加来提高产量。 综上所述,种植密度与施氮量对两冬小麦品种的群体动态、光合特性、分蘖节碳氮含量、分蘖节内源激素及产量调控均产生显著影响。在本试验条件下,种植密度225万株hm-2、施氮量240 kg hm-2和种植密度300万株hm-2、施氮量240 kg hm-2氮密处理组合分别有利于SN28和SN8355产量三因素的协调发展。在这两种氮密互作组合下,SN28和SN8355分蘖节GA7、ZT+ZR相互协同,抑制ABA的合成,GA7/ABA和(ZT+ZR)/ABA比值维持在适宜水平,有利于小麦分蘖发生;小麦LAI和SPAD值较高,有效提升小麦光合性能,显著增加可溶性糖和全氮的含量,增强SPS和GS酶活性,促进游离氨基酸向可溶性蛋白的转化,C/N提高,为小麦分蘖发育及成穗提供充足的营养物质,促进小麦分蘖成穗,穗数提高,进而提高产量。

王阁

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冬小麦 种植密度 施氮量 分蘖特性 作物产量

硕士

农艺与种业

李勇;李升东

2024

山东农业大学

中文

S5