锌肥对干旱胁迫下冬小麦根系生长发育及产量的影响

为探究锌肥在干旱胁迫下对冬小麦根系生长发育及产量的影响,以洛旱6号小麦为供试材料,采用盆栽控水的方法模拟干旱胁迫,设置T1(正常灌溉+0 mg/kg锌)、T2(正常灌溉+1 mg/kg锌)、T3(干旱胁迫+0 mg/kg锌)、T4(干旱胁迫+1 mg/kg锌)4个处理,研究了锌肥对干旱胁迫下小麦根系形态结构、生理活性及单株产量的影响。结果表明,与T1处理相比,T3处理总体上小麦总根长、根平均直径、根总表面积和根总体积显著降低,根毛密度和根毛直径显著减少,而根毛长度差异未达显著水平。根毛结构因干旱胁迫受损,细胞壁变薄,未见细胞核,大部分细胞器解体,内含物消失,根毛衰亡。根系锌含量、生长素含量及根系活力下降,最终表现为单株产量显著降低。与T3处理相比,总体上T4处理的根系总长、根平均直径、根总表面积和根总体积显著增加,根毛密度和直径明显增大,根毛结构完整,细胞核清晰可见,内含物充实,根毛生长良好。根系锌含量、生长素含量和根系活力显著上升。研究还发现,与T3处理相比,T4处理下小麦单株穗数、穗粒数、千粒质量和单株产量分别增加了6.25%,8.01%,6.87%和50.00%。综合分析可知,在豫西旱地生态条件下,增施锌肥能增强小麦根系在干旱胁迫下的稳定性,改善小麦根系发育状况。因此,增施锌肥对缓解干旱胁迫下小麦减产有重要作用。     

氮、锌肥配施对小麦根系氮、锌含量和氮、锌代谢相关酶活性的影响

以豫麦66(根系较发达型)和豫麦49-198(根系欠发达型)为供试材料,在3个供氮水平[0(N1)、120(N2)、240(N3)kg/hm~2]和3个供锌水平[0(Zn1)、15(Zn2)、30(Zn3)kg/hm~2]下,通过盆栽试验分析不同氮、锌肥配施对不同类型小麦根系氮、锌含量和氮、锌代谢相关酶活性的影响,以筛选出适宜豫西旱地小麦栽培的最佳氮、锌肥组合。结果表明,适当增施氮、锌肥可提高小麦根系全氮含量、锌含量、硝酸还原酶活性、谷氨酸合成酶活性、色氨酸合成酶活性和植酸酶活性,且这些指标总体上均随着生育进程的推进呈先升高后降低的趋势。对于豫麦66,N2Zn2处理根中全氮含量在拔节期及之前高于其他处理,拔节期之后根中全氮含量开始下降;除拔节期、灌浆期外,其余时期根中锌含量均以N2Zn3处理最高,N2Zn2处理次之;根系硝酸还原酶活性以N2Zn2处理最高,越冬期—挑旗期,较N1Zn1处理显著提高18.8%～70.7%;根系谷氨酸合成酶、植酸酶活性均以N2Zn2处理最高,谷氨酸合成酶活性较N1Zn1处理显著提高0.8～2.4倍,植酸酶活性较其他处理提高16.7%～50.0%;根系色氨酸合成酶活性总体以N2Zn3处理最高,N2Zn2处理次之。对于豫麦49-198,根中全氮含量总体以N2Zn2处理最高,较N1Zn1处理显著提高34.9%～87.7%;分蘖期、越冬期、拔节期、挑旗期根中锌含量均以N3Zn3处理最高,其余时期总体以N2Zn2处理最高;越冬期—挑旗期,根系硝酸还原酶活性以N2Zn2处理最高;根系谷氨酸合成酶活性总体以N2Zn2处理最高,较最低的N1Zn1处理显著提高41.8%～200.0%;根系色氨酸合成酶活性总体以N2Zn3处理最高,N1Zn1、N2Zn2、N3Zn3处理较高;根系植酸酶活性以N2Zn2处理最高。综合分析可知,本试验条件下,N2Zn2为最佳氮、锌肥组合。     

氮锌配施促进小麦根系形态建成及其生理活性提高

  【目的】  氮、锌营养均影响作物的生长、产量和品质。从小麦根系生长发育及生理活性角度，研究氮锌配施提高小麦产量的机理。  【方法】  试验于2016—2018年在河南科技大学农场进行，供试材料为‘洛麦28’。采用2因素3水平完全随机设计，氮 (N) 水平设置为120 kg/hm2 (N120)、180 kg/hm2 (N180) 和240 kg/hm2 (N240)，锌 (ZnSO₄·7H₂O) 水平设置为0 kg/hm2(Zn0)、20 kg/hm2 (Zn20) 和40 kg/hm2 (Zn40)。在拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期采样，挖长和宽均为20 cm、深为40 cm的土块，将根样冲洗干净，测定小麦根干重、根长、根表面积、根系氮代谢相关酶活性、根系锌代谢相关酶活性、根系氮和锌含量。在成熟期测定产量及其构成因素。  【结果】  同一施氮水平下，根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在Zn20处理下最高，而其根系核糖核酸酶活性最低；同一施锌水平下，根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在N180处理下最高，而其根系核糖核酸酶活性最低。氮锌互作显著影响小麦产量、根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量。与其他处理相比，N180Zn20处理下小麦单位面积穗数、穗粒数以及千粒重均最高，产量增幅为3.5%～53.4% (2016—2017)、5.3%～54.5% (2017—2018)。相关分析表明，在主要生育期，小麦的根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮含量和锌含量与产量存在显著或极显著的正相关关系，根系核糖核酸酶活性与产量之间存在显著负相关关系。  【结论】  施氮和锌均显著影响小麦根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系核糖核酸酶活性、根系氮和锌含量。适宜的氮锌配施具有良好的氮锌协同效应，有利于根系良好形态的建成，调节根系生理活性以及氮、锌养分的吸收利用，从而促进小麦的高产稳产。综合分析可知，N180Zn20处理为本试验条件下的最佳配施组合。