水培條件下不同小麥基因型對氮磷肥敏感性差異的研究

孫娜 曹禹 張勝軍 侯麗麗 王彩榮

摘要 在不同氮（磷）濃度下，分析不同小麥基因型苗期的幼苗干重和根系干重，研究不同基因型小麥對氮磷反應的差異性。結果表明，在無氮（無磷）條件下，小麥基因型間幼苗干重和根系干重差異不顯著;當氮濃度為0.05mmol/L時，小麥基因型間幼苗干重差異不顯著，根系干重差異達顯著或極顯著水平，當磷濃度為0.005mmol/L時，小麥基因型間幼苗干重和根系干重均達顯著或極顯著水平;當氮和磷濃度分別達2.00和0.250mmol/L時，小麥基因型間幼苗干重和根系干重差異顯著或極顯著。

關鍵詞 普通小麥;基因型差異;氮磷肥

中圖分類號 S 512.1文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）05-0165-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.046

開放科學（資源服務）標識碼（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

小麥栽種歷史悠久，是我國三大糧食作物之一， 其產量對我國糧食安全具有重要影響。氮、磷是小麥生長所必需的2種主要礦質養分。化學施肥技術在滿足作物養分需求和提高作物產量的同時，也對環境造成了不同程度的污染[1-3]。目前，普遍認為施肥越多產量越高，所以氮肥和磷肥過量施用成為一種普遍現象。品種改良、配方施肥和農藝技術的應用是提高小麥氮磷肥利用效率的有效途徑，而選育氮磷高效作物品種是關鍵[4-5]。

不同基因型小麥對營養物質的吸收、積累和利用存在顯著差異[6-8]。營養利用效率高的品種在不同施肥條件下均表現相對較好，因而適應性更廣，所以研究不同小麥品種對營養的利用效率已成為培育廣適性品種的重要育種目標[9-10]。筆者采用水培法，研究了12個小麥品種對氮磷敏感的差異性，分析了在無氮、低氮、高氮、無磷、低磷、高磷供應水平下，不同小麥品種苗期幼苗干重、根系干重，劃分不同氮磷敏感性小麥品種，為研究小麥氮磷高效吸收利用機理提供基礎材料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 中麥895、揚麥16、石4185、豆麥、矮抗58、京冬8號、周8524B、周麥16號、荔墾4號、中麥1062、輪選987、豫麥34。

1.2 試驗設計

選取飽滿且大小均勻的小麥種子30粒，用10%H 2O 2處理15～20 min，無菌水沖洗5～6次，將種子均勻排放在鋪有濾紙的玻璃培養皿內，胚向上，在黑暗條件下催芽1 d。待種子露白以后，移至直徑小于2 mm的石英砂中，在培養室中發芽出苗，溫度保持在24 ℃。待小麥幼苗長至5 cm后，用海綿裹緊，定植于泡沫板上，放入培養盒中，加入營養液。營養液由基礎hongland營養液和氮素或磷素組成，基礎營養液組成參照高翔等[11]和陳磊[12]，分別為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（磷處理）、KH 2PO 4 0.25 mmol/L（氮處理）。將培養盒放入可控溫室培養，溫度13～15 ℃，光照和黑暗時間分別為14和10 h，相對濕度控制在70%左右。每3 d換一次營養液，連續培養20 d后收獲。

分別設3個氮水平和3個磷水平，氮水平培養液中Ca（NO 3） 2含量分別為0 mmol/L（無氮）、0.05 mmol/L（低氮）、2.00 mmol/L（高氮），磷水平培養液中KH 2PO 4含量為0 mmol/L（無磷）、0.005 mmol/L（低磷）和0.250 mmol/L（高磷），重復4次，分別用CaCl 2和KCl將Ca2+和K+補充到相應水平。

1.3 取樣與測定

將幼苗地上部與根部分開，地上部105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒重，分別測定各處理幼苗干重（shoot dry weight， SDW）和根系干重（root dry weight， RDW）。

1.4 數據分析 試驗數據采用Excel和DPS數據分析軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥水平對不同小麥品種幼苗干重的影響

對無氮、低氮、高氮條件下，12個小麥品種的幼苗干重進行方差分析，結果見表1。從表1可以看出，不同氮肥水平對小麥品種幼苗干重的影響差異極顯著，不同品種間幼苗干重差異極顯著，氮肥水平與品種間互作對幼苗干重影響差異顯著。

從無氮、低氮、高氮3種氮水平下12個小麥品種（共36個處理）幼苗干重的多重比較結果可以看出（表2），無氮水平下，12個小麥品種間的幼苗干重無顯著差異;低氮水平下，12個小麥品種間的幼苗干重也無顯著差異;高氮水平下，12個小麥品種間的幼苗干重呈顯著或極顯著差異，說明只有把氮肥水平提高到一定程度時，小麥品種的幼苗干重才會出現顯著或極顯著差異。除京冬8號外，其他高氮水平下11個品種的幼苗干重均高于低氮和無氮水平，說明隨著氮肥水平的提高，小麥幼苗干重也會相應的增加。高氮水平下中麥895的幼苗干重除與高氮水平下周8425B、周麥16、揚麥16的幼苗干重無顯著差異外，均顯著或極顯著高于其他處理，說明中麥895、周8425B、周麥16和揚麥16隨著氮肥水平的升高，幼苗干重增加幅度最大，說明這4個品種對氮肥反應的敏感度較高。

2.2 不同氮肥水平對不同小麥品種根系干重的影響 對氮肥水平下，12個小麥品種的根系干重進行方差分析，結果顯示（表3），不同氮肥水平對小麥品種幼苗干重的影響差異極顯著，不同品種間幼苗干重差異顯著，氮肥水平與品種間互作對幼苗干重影響差異不顯著。

對3種氮水平下12個小麥品種（共36個處理）的根系干重進行多重比較，結果見表4。從表4可以看出，無氮水平下，12個小麥品種間的根系干重無顯著差異;低氮水平下，輪選987的根系干重極顯著高于中麥895、石4185和豆麥，顯著高于周麥16，周8425B的根系干重顯著高于中麥895、石4185和豆麥，其他品種間根系干重差異不顯著;高氮水平下，周8425B的根系干重極顯著高于矮抗58、石4185和京冬8號，顯著高于中麥1062、荔墾4號和輪選987，說明氮肥水平提高到0.05 mmol/L時，小麥品種間的根系干重表現顯著或極顯著差異，但隨著氮濃度的繼續增加，不同品種的根系增長速度差異顯著，有些品種的根系干重反而降低，如輪選987和京冬8號。

2.3 不同磷肥水平對不同小麥品種幼苗干重的影響 對3種磷水平下，12個品種小麥的幼苗干重進行方差分析，結果見表5。從表5可以看出，不同磷肥水平對小麥品種幼苗干重的影響差異極顯著，不同品種間幼苗干重差異極顯著，磷肥水平與品種間互作對幼苗干重影響差異不顯著。

從表6可以看出，無磷水平下， 12個小麥品種間的幼苗干重無顯著差異;低磷水平下小麥幼苗干重，除周麥16顯著高于輪選987和石4185外，其他品種間差異顯著;高磷水平下，12個小麥品種間的幼苗干重表現出顯著或極顯著差異。高磷水平下揚麥16的幼苗干重與高磷水平下豆麥、周麥8425B、中麥895的幼苗干重無顯著差異，此外，均顯著或極顯著高于其他32個處理。

2.4 不同磷肥水平對不同小麥品種根系干重的影響 對3種磷水平下12個小麥品種的根系干重進行方差分析，結果見表7。從表7可以看出，不同磷肥水平對小麥品種根系干重的影響差異極顯著，不同品種間根系干重差異極顯著，磷肥水平與品種間互作對根系干重影響差異不顯著。

從表8可以看出，無磷水平下， 12個小麥品種間的根系干重無顯著差異;低磷和高磷水平下，12個小麥品種間根系干重差異均達顯著或極顯著水平。前8個處理間差異不顯著，除高磷水平下豆麥和揚16外，這8個處理還包括高磷和低磷水平下豫麥34、周8425B、周麥16，說明這3個品種對磷肥的反應比較敏感，但隨著磷含量的繼續增加，根系干重變化不明顯。

3 討論

3.1 小麥不同基因型對氮磷肥反應差異的變化規律 在無氮或無磷條件下，小麥不同基因型的幼苗干重和根系干重差異不顯著;低氮或低磷條件下小麥基因型間幼苗干重和根系干重差異小，高氮或高磷條件加大了小麥基因型間幼苗干重和根系干重的差異。說明隨著氮肥或磷肥施入量的增加，小麥植株地上部分和根系部分的生長品種間差異會加大。這與施磷對小麥籽粒產量和生物產量-基因型間的變化規律相反[13]。

3.2 不同氮磷肥水平對小麥幼苗和根系干重的影響 在無氮或無磷條件下，小麥植株的幼苗和根系干重均比低氮或低磷條件下幼苗和根系干重低，而高磷條件下普遍較高，說明合理地施用氮磷肥對小麥植株生長起到積極的作用。

3.3 不同基因型小麥對氮磷肥反應敏感性比較

對高氮、高磷水平下不同基因型小麥的幼苗干重和根系干重進行比較，中麥895、周8425B、揚麥16、周麥16、豆麥、豫麥34這6個品種的幼苗干重和根系干重處于領先位置，說明這6個品種對氮磷肥的反應較其他品種敏感。

由于該試驗條件的限制，僅對不同小麥品種的氮磷敏感性差異進行了分析，還未從深層次上揭示小麥氮磷效率差異的機理，有關不同氮磷效率基因型小麥對氮磷的吸收規律及生理機制的研究尚有待深入研究。

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