高光效小麥群體提高氮素吸收利用和產量的機理

摘要： 【目的】研究通過調整小麥種植密度構建高光能利用效率群體，促進群體氮素積累、分配和轉運的效果和機理，為充分利用光能提高小麥產量提供理論依據。【方法】試驗于2018—2019 年在安徽省濉溪縣和蒙城縣進行，以分蘗能力強（安1302） 和弱（皖墾麥0622） 的品種為材料，設置180×104 株/hm2 （D1）、240×104 株/hm2（D2）、300×104 株/hm2 （D3）、360×104 株/hm2 （D4） 4 個種植密度，調查了群體籽粒產量、光合有效輻射截獲率和截獲量、光合有效輻射轉化率，以此為基礎，將小麥群體分為光效率高、中、低3 個類型，比較了不同光效率類型群體的葉面積指數、花前氮素積累和轉運量、花后（乳熟期） 氮素積累量。【結果】品種、密度及其互作效應顯著影響小麥群體的光能利用率和籽粒產量。高光效型群體的光能利用率和籽粒產量分別達1.4% 和9.7 t/hm2，分別比中、低效型群體提高5%、14% 和1%、5%。不同群體間開花期、乳熟期光合有效輻射截獲率、開花期至乳熟期光合有效輻射截獲量差異不顯著，高光效型群體開花期至乳熟期光合有效輻射轉化率高于中、低效型群體，達2.34 g/MJ。高光效型群體開花期、乳熟期葉面積指數及開花期莖稈葉鞘、葉片、單位葉面積氮素積累量均不同程度高于其他類型群體，分別達7.24、4.53 及63.9 kg/hm2、79.5 kg/hm2 和143.78 μg/cm2。此外，高光效型群體中群體和單莖花前氮素轉運量分別為129 kg/hm2 和15 mg，均顯著高于中、低效型群體，主要為莖稈+葉鞘和葉片氮素轉運量較高，各營養器官間氮素轉運率差異不顯著，且高光效型群體成熟期個體營養器官仍保持較高的氮素積累量。【結論】高光效型群體開花期莖稈+葉鞘、葉片以及單位葉面積氮素積累量高，提高了開花期的葉面積指數，有利于光能的吸收和利用。雖然高光效型群體莖稈+葉鞘和葉片中的氮素轉運量較高，其花后營養器官的氮素積累量依然較高，有助于維持花后較大葉面積指數，有效提升花后光合有效輻射轉化率，獲得更高的小麥籽粒產量。

關鍵詞： 小麥； 光能利用率； 光能資源利用； 氮素吸收； 葉面積指數； 產量