不同氮肥处理对鄂麦００６苗期生理形态的影响

徐晴　许甫超　秦丹丹　袁旭　刘小强　葛双桃　董静

摘要：为探明减施氮肥对鄂麦006苗期植株生理形态的影响，以郑麦9023为对照，大田条件下设置正常氮肥和低氮2种施肥条件，研究幼苗植株地上部和根系鲜重、叶绿素含量、分蘖数以及硝酸还原酶（NR）和谷胺酰胺合成酶（GS）活性的差异。结果表明，鄂麦006植株总鲜重、地上部鲜重积累随氮肥减少而降低;无论正常氮肥还是减施氮肥，其生物积累量均大于郑麦9023;低氮条件下植株根冠比增大。小麦苗期分蘖数和叶绿素含量均受氮素浓度正向调控;减施氮肥对鄂麦006分蘖数的影响小于郑麦9023。鄂麦006幼苗植株硝酸还原酶活性随着氮素提高而升高，谷氨酰胺合成酶活性则与之相反。

关键词：鄂麦006;氮素;苗期

中图分类号：S512.1;S143.1         文獻标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）22-0071-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.22.016           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Physiological and morphological changes of Emai 006 in response to

different nitrogen input

XU Qing1，XU Fu-chao1，QIN Dan-dan1，YUAN Xu2，LIU Xiao-qiang3，GE Shuang-tao1，DONG Jing1

（1.Institute of Food Crop，Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvement，Wuhan 430064，China;2.College of Agronomy，Yangtze University，Jingzhou 434000，Hubei，China;3.College of Life Science and Technology，Hubei Engineering University，Xiaogan 432000，Hubei，China）

Abstract： To explore the effects of reducing nitrogen on wheat seedlings morphology and physiology of Emai 006， normal and low nitrogen input were applied in the field conditions， and the plant biomass， tiller number， chlorophyll content as well as the nitrate reductase（NR） and glutamine synthetase（GS） enzyme activity of wheat seedlings were investigated. Zhengmai 9023， which was the control variety in Hubei province. The results indicated that the total plant biomass and aboveground biomass reduced upon the decrease of the nitrogen input regardless of the genotype. However， Emai 006 accumulated more amount of biomass than the control of Zhengmai 9023 in both nitrogen conditions. The shoot/root ratio was higher under the low nitrogen input conditions of both genotypes. A positive regulation between nitrogen input and the tiller formation， plant chlorophyll content was observed. But effects of reducing nitrogen on tiller formation of Emai 006 were lesser. The NR activity was elevated upon the increase of the nitrogen input， whereas the GS activity showed the opposite.

Key words： Emai 006; nitrogen response; seedling stage

氮素是植物生长的必需元素。自20世纪80年代第一次绿色革命倡导加大肥料施用以促进农作物增产以来，世界范围内氮肥消耗量持续增加。据统计，全世界每年氮肥施用量超过1.2亿t，中国目前已经成为世界上氮肥生产和消费量最大的国家[1]。随着未来世界人口的增长，氮肥施用量将会持续增加以保证粮食作物增产能够满足人口对粮食的需求[2]。然而，土壤氮素当季利用率仅有30%～35%，其余均通过硝化、土壤淋溶等方式损失。因此，氮肥大量施用不仅增加了农业生产成本，氮素流失更造成了气候变化、土壤酸化及水体富营养化等一系列环境灾难[3]。当前，在国家“两减”政策下，通过减肥措施促进绿色可持续农业发展是作物遗传改良重要研究方向之一。

小麦是中国仅次于水稻的第二大粮食作物，其品种分布具有显著的区域性特征。湖北省作为中国长江中下游麦区主要省份，小麦年均种植面积约107万hm2，且有47万～53万hm2为稻茬麦[4]。鄂麦006是2017年湖北省审定小麦品种，2015—2016年湖北省区域试验中，该品种产量在全省参试品种中位列第一，适宜湖北省江汉平原、鄂北等地广泛种植[5]。为了探明减施氮肥对鄂麦006植株生长的影响，大田条件下，设置低氮和正常氮素2个条件，以湖北省区域试验对照品种郑麦9023为对照，研究了减施氮肥对鄂麦006苗期主要性状的影响，为深入理解该品种的氮素利用特性提供依据。

1  材料与方法

1.1  材料

供试小麦材料为鄂麦006（鄂审麦2017002）和郑麦9023（鄂审麦001-2001）。

1.2  試验处理

试验在湖北省农业科学院武汉试验基地进行，试验田属于黄棕壤土，pH 7.2，有机质含量21.3 g/kg，全氮含量0.2%，全磷0.79%，全钾1.8%，碱解氮136.9 mg/kg，速效磷28.3 mg/kg，速效钾130.5 mg/kg，属中等肥力条件，前茬为水稻。

苗期施氮量设置低氮（41.7 kg/hm2）和正常氮肥（125 kg/hm2）2个条件。氮肥以尿素（N 46%）为肥源。磷（过磷酸钙P2O5 12%），钾肥（氯化钾K2O 60%）均以112.5 kg/hm2作为基肥全部施入。病虫害及其他按一般田间管理方式进行。

2018年10月24日播种田间材料，种植行长  1 m，行间距25 cm，每个材料共种植3行，每行播种65粒种子。于出苗后20 d，进行间苗使每行苗株数为25株，保持苗间距均匀，并每5株用筷子进行间隔。

1.3  田间性状调查

播种后100 d左右进行叶绿素含量、分蘖数测定，并每行取5株进行鲜重测定;同时分别剪取0.1 g新鲜材料进行硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性测定。

叶绿素SPAD：采用日产Chlorophyll Meter SPAD-502型叶绿素测定仪对小麦幼苗植株最顶部第一片完全展开叶中部SPAD进行测定。

苗期分蘖数：每行记5个单株的分蘖总数，求平均值进行统计分析。

生物学产量：每行挖取5株，清水冲洗后，吸水纸吸干水分，分别测定地上部分和根系鲜重。计算3行平均值。

硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性测定：NR活性测定取新鲜根系材料0.1 g;GS活性取新鲜地上部分混样0.1 g，分别用硝酸还原酶活性测定试剂盒和谷氨酰胺合成酶活性检测试剂盒进行检测，除水温浴时间延长为1 h外，其余参照说明书操作。

1.4  数据处理

利用Excel软件进行数据的统计分析。

2  结果与分析

2.1  不同氮肥处理对小麦幼苗生物量的影响

由图1可知，低氮条件下（LN），植株的总鲜重、地上部鲜重均显著降低。无论是高氮（HN）还是低氮条件，鄂麦006的总鲜重和地上部鲜重都显著高于郑麦9023。氮素水平高低对2个小麦品种的根系鲜重影响较小，但是两种氮素水平下的植株根系鲜重均表现为鄂麦006显著高于郑麦9023，说明鄂麦006无论高氮还是低氮条件下，苗期氮素利用效率高于郑麦9023。随着氮素浓度的提高，2个品种幼苗植株根冠比降低，不同处理间差异达极显著水平。

2.2  不同氮肥处理对小麦幼苗分蘖数和叶绿素含量的影响

不同氮素处理对小麦幼苗分蘖数影响的分析结果（图2a）表明，高氮条件下2个小麦品种的分蘖数均显著高于低氮条件下数目，说明氮素充分供应可以促进小麦幼苗分蘖的发生。同时，鄂麦006在2种氮素水平下分蘖数均多于郑麦9023，且减施氮肥对鄂麦006苗期分蘖数的影响小于郑麦9023。

增施氮肥可以显著提高鄂麦006和郑麦9023植株的叶绿素含量（图2b）。低氮条件下，郑麦9023的叶绿素含量略高于鄂麦006，而高氮条件下鄂麦006的叶绿素含量显著提高，说明鄂麦006在氮素影响植株叶绿素合成这一性状中对氮素的反应更敏感。

2.3  不同氮肥处理对小麦幼苗NR和GS活性的影响

对不同氮素处理下鄂麦006幼苗NR和GS活性的测定结果（图3）显示，随着施氮量增加，NR活性增加;但是不同氮素处理下，鄂麦006和郑麦9023植株的NR活性差异较小。GS活性则与NR活性表现相反，随着氮素浓度提高而降低。低氮条件下，郑麦9023的GS活性明显大于鄂麦006，两者在高氮条件下GS活性差异较小。

3  小结与讨论

苗期是小麦植株形态建成关键时期，它形成植株最初的生物量为后期生长奠定基础。氮素是小麦植株生长的重要营养元素之一，参与植物体内核酸、蛋白质和氨基酸合成，调控植株生长发育的多个进程[6]。氮素缺乏对小麦植株的影响，前人已有较多研究。王平[7]采用水培和盆栽的方式对不同小麦材料进行处理，认为氮素缺乏可显著降低植株干物质量的积累。徐晴等[8]在大田条件下设置不同氮素处理对118份小麦材料的研究中认为，减施氮肥可显著影响子粒产量的形成，且不同基因型材料的氮素利用效率存在较大差异。前期研究中发现，鄂麦006具有较高的氮素利用效率，在田间低氮条件下，可以形成较高的子粒产量[9]。为了进一步明确其氮素利用特性，在本研究中以其苗期生理形态性状为研究对象，设置高、低2种氮肥水平，以郑麦9023为对照，分析减施氮肥对苗期植株性状的影响。结果显示，低氮条件下，鄂麦006和郑麦9023植株鲜重积累显著下降。但鄂麦006的生物积累量在2种氮肥条件下均大于郑麦9023，说明鄂麦006氮素利用效率优于郑麦9023。2种氮肥水平下植株分蘖数的分析结果显示，与正常氮肥水平相比，减施氮肥可以造成植株分蘖数显著减少，但是鄂麦006的分蘖数减少量小于郑麦9023;且2种氮素水平下，鄂麦006分蘖数均大于郑麦9023。因此认为分蘖数多可能是其生物积累量较高的原因之一。