水培条件下不同小麦基因型对氮磷肥敏感性差异的研究

孙娜 曹禹 张胜军 侯丽丽 王彩荣

摘要 在不同氮（磷）浓度下，分析不同小麦基因型苗期的幼苗干重和根系干重，研究不同基因型小麦对氮磷反应的差异性。结果表明，在无氮（无磷）条件下，小麦基因型间幼苗干重和根系干重差异不显著;当氮浓度为0.05mmol/L时，小麦基因型间幼苗干重差异不显著，根系干重差异达显著或极显著水平，当磷浓度为0.005mmol/L时，小麦基因型间幼苗干重和根系干重均达显著或极显著水平;当氮和磷浓度分别达2.00和0.250mmol/L时，小麦基因型间幼苗干重和根系干重差异显著或极显著。

关键词 普通小麦;基因型差异;氮磷肥

中图分类号 S 512.1文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）05-0165-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.046

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Variation in Response of Wheat Genotypes to Nitrogen and Phosphorus in Hydroponics

SUNNa，CAOYu， ZHANGSheng-jun et al

（Yili Institute of Angricultural Science，Yining，Xinjiang 835000）

Abstract The seedling dry weight and root dry weight of different wheat genotypes were analyzed in different concentrations of nitrogen（phosphorus）. At the same time， the variation in response of wheat genotypes to nitrogen and phosphorus were studied. The result suggested that the difference between wheat genotypes on seedling dry weight and root dry weight were insignificantly as the concentration of nitrogen（phosphorus） was 0 mmol/L. As the concentration of nitrogenis increased to 0.05mmol/L， the variations of wheat genotypes on seedling dry weight were insignificantly，but the variations on root dry weight were significantly different at 0.05 and 0.01 probability level respectively. As the concentration of phosphorus increased to 0.005 mmol/L， the variations of wheat genotypes on seedling dry weight and root dry weight were significantly different at 0.05 and 0.01 probability level respectively. As the concentration of nitrogenis and phosphorus were 2.00 mmol/L and 0.250 mmol/L respectively， the variations of wheat genotypes on seedling dry weight and root dry weight were significantly different at 0.05 and 0.01 probability level respectively.

Key words Common wheat;Genotype difference;Nitrogen and phosphorus

小麦栽种历史悠久，是我国三大粮食作物之一， 其产量对我国粮食安全具有重要影响。氮、磷是小麦生长所必需的2种主要矿质养分。化学施肥技术在满足作物养分需求和提高作物产量的同时，也对环境造成了不同程度的污染[1-3]。目前，普遍认为施肥越多产量越高，所以氮肥和磷肥过量施用成为一种普遍现象。品种改良、配方施肥和农艺技术的应用是提高小麦氮磷肥利用效率的有效途径，而选育氮磷高效作物品种是关键[4-5]。

不同基因型小麦对营养物质的吸收、积累和利用存在显著差异[6-8]。营养利用效率高的品种在不同施肥条件下均表现相对较好，因而适应性更廣，所以研究不同小麦品种对营养的利用效率已成为培育广适性品种的重要育种目标[9-10]。笔者采用水培法，研究了12个小麦品种对氮磷敏感的差异性，分析了在无氮、低氮、高氮、无磷、低磷、高磷供应水平下，不同小麦品种苗期幼苗干重、根系干重，划分不同氮磷敏感性小麦品种，为研究小麦氮磷高效吸收利用机理提供基础材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料 中麦895、扬麦16、石4185、豆麦、矮抗58、京冬8号、周8524B、周麦16号、荔垦4号、中麦1062、轮选987、豫麦34。

1.2 试验设计

选取饱满且大小均匀的小麦种子30粒，用10%H 2O 2处理15～20 min，无菌水冲洗5～6次，将种子均匀排放在铺有滤纸的玻璃培养皿内，胚向上，在黑暗条件下催芽1 d。待种子露白以后，移至直径小于2 mm的石英砂中，在培养室中发芽出苗，温度保持在24 ℃。待小麦幼苗长至5 cm后，用海绵裹紧，定植于泡沫板上，放入培养盒中，加入营养液。营养液由基础hongland营养液和氮素或磷素组成，基础营养液组成参照高翔等[11]和陈磊[12]，分别为K 2SO 4 0.75 mmol/L、KCl 0.1 mmol/L、MgSO 40.6 mmol/L、FeEDTA 4.0×10-2 mmol/L、H 3BO 3 1.0×10-3 mmol/L、MnSO 4 1.0×10-3 mmol/L、ZnSO 4 1.0×10-3 mmol/L、CuSO 4 1.0×10-4 mmol/L、（Na） 6Mo 2O 4 5.0×10-6 mmol/L、Ca（NO 3） 2 2.0 mmol/L（磷处理）、KH 2PO 4 0.25 mmol/L（氮处理）。将培养盒放入可控温室培养，温度13～15 ℃，光照和黑暗时间分别为14和10 h，相对湿度控制在70%左右。每3 d换一次营养液，连续培养20 d后收获。

分别设3个氮水平和3个磷水平，氮水平培养液中Ca（NO 3） 2含量分别为0 mmol/L（无氮）、0.05 mmol/L（低氮）、2.00 mmol/L（高氮），磷水平培养液中KH 2PO 4含量为0 mmol/L（无磷）、0.005 mmol/L（低磷）和0.250 mmol/L（高磷），重复4次，分别用CaCl 2和KCl将Ca2+和K+补充到相应水平。

1.3 取样与测定

将幼苗地上部与根部分开，地上部105 ℃杀青30 min，70 ℃烘干至恒重，分别测定各处理幼苗干重（shoot dry weight， SDW）和根系干重（root dry weight， RDW）。

1.4 数据分析 试验数据采用Excel和DPS数据分析软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥水平对不同小麦品种幼苗干重的影响

对无氮、低氮、高氮条件下，12个小麦品种的幼苗干重进行方差分析，结果见表1。从表1可以看出，不同氮肥水平对小麦品种幼苗干重的影响差异极显著，不同品种间幼苗干重差异极显著，氮肥水平与品种间互作对幼苗干重影响差异显著。

从无氮、低氮、高氮3种氮水平下12个小麦品种（共36个处理）幼苗干重的多重比较结果可以看出（表2），无氮水平下，12个小麦品种间的幼苗干重无显著差异;低氮水平下，12个小麦品种间的幼苗干重也无显著差异;高氮水平下，12个小麦品种间的幼苗干重呈显著或极显著差异，说明只有把氮肥水平提高到一定程度时，小麦品种的幼苗干重才会出现显著或极显著差异。除京冬8号外，其他高氮水平下11个品种的幼苗干重均高于低氮和无氮水平，说明随着氮肥水平的提高，小麦幼苗干重也会相应的增加。高氮水平下中麦895的幼苗干重除与高氮水平下周8425B、周麦16、扬麦16的幼苗干重无显著差异外，均显著或极显著高于其他处理，说明中麦895、周8425B、周麦16和扬麦16随着氮肥水平的升高，幼苗干重增加幅度最大，说明这4个品种对氮肥反应的敏感度较高。

2.2 不同氮肥水平对不同小麦品种根系干重的影响 对氮肥水平下，12个小麦品种的根系干重进行方差分析，结果显示（表3），不同氮肥水平对小麦品种幼苗干重的影响差异极显著，不同品种间幼苗干重差异显著，氮肥水平与品种间互作对幼苗干重影响差异不显著。

对3种氮水平下12个小麦品种（共36个处理）的根系干重进行多重比较，结果见表4。从表4可以看出，无氮水平下，12个小麦品种间的根系干重无显著差异;低氮水平下，轮选987的根系干重极显著高于中麦895、石4185和豆麦，显著高于周麦16，周8425B的根系干重显著高于中麦895、石4185和豆麦，其他品种间根系干重差异不显著;高氮水平下，周8425B的根系干重极显著高于矮抗58、石4185和京冬8号，显著高于中麦1062、荔垦4号和轮选987，说明氮肥水平提高到0.05 mmol/L时，小麦品种间的根系干重表现显著或极显著差异，但随着氮浓度的继续增加，不同品种的根系增长速度差异显著，有些品种的根系干重反而降低，如轮选987和京冬8号。

2.3 不同磷肥水平对不同小麦品种幼苗干重的影响 对3种磷水平下，12个品种小麦的幼苗干重进行方差分析，结果见表5。从表5可以看出，不同磷肥水平對小麦品种幼苗干重的影响差异极显著，不同品种间幼苗干重差异极显著，磷肥水平与品种间互作对幼苗干重影响差异不显著。

从表6可以看出，无磷水平下， 12个小麦品种间的幼苗干重无显著差异;低磷水平下小麦幼苗干重，除周麦16显著高于轮选987和石4185外，其他品种间差异显著;高磷水平下，12个小麦品种间的幼苗干重表现出显著或极显著差异。高磷水平下扬麦16的幼苗干重与高磷水平下豆麦、周麦8425B、中麦895的幼苗干重无显著差异，此外，均显著或极显著高于其他32个处理。

2.4 不同磷肥水平对不同小麦品种根系干重的影响 对3种磷水平下12个小麦品种的根系干重进行方差分析，结果见表7。从表7可以看出，不同磷肥水平对小麦品种根系干重的影响差异极显著，不同品种间根系干重差异极显著，磷肥水平与品种间互作对根系干重影响差异不显著。

从表8可以看出，无磷水平下， 12个小麦品种间的根系干重无显著差异;低磷和高磷水平下，12个小麦品种间根系干重差异均达显著或极显著水平。前8个处理间差异不显著，除高磷水平下豆麦和扬16外，这8个处理还包括高磷和低磷水平下豫麦34、周8425B、周麦16，说明这3个品种对磷肥的反应比较敏感，但随着磷含量的继续增加，根系干重变化不明显。

3 讨论

3.1 小麦不同基因型对氮磷肥反应差异的变化规律 在无氮或无磷条件下，小麦不同基因型的幼苗干重和根系干重差异不显著;低氮或低磷条件下小麦基因型间幼苗干重和根系干重差异小，高氮或高磷条件加大了小麦基因型间幼苗干重和根系干重的差异。说明随着氮肥或磷肥施入量的增加，小麦植株地上部分和根系部分的生长品种间差异会加大。这与施磷对小麦籽粒产量和生物产量-基因型间的变化规律相反[13]。

3.2 不同氮磷肥水平对小麦幼苗和根系干重的影响 在无氮或无磷条件下，小麦植株的幼苗和根系干重均比低氮或低磷条件下幼苗和根系干重低，而高磷条件下普遍较高，说明合理地施用氮磷肥对小麦植株生长起到积极的作用。

3.3 不同基因型小麦对氮磷肥反应敏感性比较

对高氮、高磷水平下不同基因型小麦的幼苗干重和根系干重进行比较，中麦895、周8425B、扬麦16、周麦16、豆麦、豫麦34这6个品种的幼苗干重和根系干重处于领先位置，说明这6个品种对氮磷肥的反应较其他品种敏感。

由于该试验条件的限制，仅对不同小麦品种的氮磷敏感性差异进行了分析，还未从深层次上揭示小麦氮磷效率差异的机理，有关不同氮磷效率基因型小麦对氮磷的吸收规律及生理机制的研究尚有待深入研究。

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