氮肥密度互作及剪叶条件下冬小麦根冠平衡机制研究

The seventy to eighty percent yield of winter wheat was produced by the photosynthesis of canopy. While the ablity of photosynthesis was not decided by the function of canopy, but also related to the absorbency of root. The essence of high-yield of winter was the best balance of the structure and function between root and canopy. In this study, Tainong18, a winter wheat cultivar with multi-grain number per spike, and Shannong15 ( S15), a winter wheat cultivar with middle-grain number per spike, will be used as experimental materials as two different genotype. The study will be conducted (1) to make clear the mechanism of canopy structure, photosynthetic active radiation capture and translation and the senescence of canopy; (2) to research the mechanism of the root growth and senescence after anthesis and what's the mutual feedback about root and canopy; (3) to establish the growth model to discover the balance point of wheat root and canopy under different cultivation treatments to provide theoretical basis and technical support for the development of high-yield cultivation of winter wheat.

冬小麦籽粒产量的70%-80%来自于开花后冠层光合作用,而冬小麦光合能力不仅取决冠层的光合性能，还与根系的吸收能力密切相关。因此，作物高产的本质即根、冠结构和功能达到最佳平衡。本研究选取不同基因型（大穗型和多穗型）的两个冬小麦品种为研究对象，采用植物生理生态、同位素示踪和模型构建等方法，以13C和15N在不同器官间的分配为突破口，探索不同栽培学途径（氮肥密度）下花后麦田冠层结构的调控机制及其对光合有效辐射截获和转化的影响及其衰老机制；研究不同栽培学途径下在冬小麦根系生长中的作用及其花后的衰老机制，并阐明根冠互馈的作用机理；通过以上研究，构建作物生长模型，寻求高产冬小麦的根冠平衡点，探索不同栽培学途径下冬小麦根冠平衡在小麦产量形成机制中的作用。明确上述问题，不仅可深入探讨小麦花后根冠互馈的作用机理，而且可为冬小麦高产栽培的发展提供理论依据和技术支持。

小麦高产的本质即其根、冠结构和功能达到最佳平衡。本研究选取不同基因型（大穗型和多穗型）的两个冬小麦品种为研究对象，探索了不同栽培学途径（氮肥密度）下花后麦田冠层结构的调控机制及其对光合有效辐射截获和转化的影响及其衰老机制和冬小麦根系花后的衰老机制，并通过盆栽试验阐明了根冠互馈的作用机理，探索了不同栽培学途径下冬小麦根冠平衡在小麦产量形成机制中的作用，主要结果如下：.（1）大穗型品种泰农18（T18）低氮水平各密度条件下叶面积始终不足，高肥力下叶面积的密度优势才得以体现，而中穗型品种山农15(S15)在中肥高密度条件下叶面积适中，而高肥高密度条件下叶面积表现为冗余。T18因低氮水平叶面积不足而造成光截获不足，而S15高氮高密度下则叶面积过高底层光透过率低而引起下部叶片早衰。大穗型品种泰农18根系活力以N0D1最低，以N2D3最高，而S15根系活力以N1D3最高。.（2）大穗型品种要想获得高产，至少要在高肥力水平中、高密度条件才能获得高产，说明大穗型品种获得高产的肥力要求和播种量均较高；而对于多穗型品种，在中等肥力水平中高密度下（N1D2、N1D3）及高肥力水平低密度（N2D1）下均可以获得较高的籽粒产量，说明了对于多穗型品种，中等肥力水平下可以通过增加密度达到高肥力低密度获得高产效果。.（3）剪除叶片并未降低穗粒数，但显著降低了粒重处理间粒重随剪叶数的增加而降低，剪叶特别是减去下部2片叶之后旗叶衰老酶活性显著降低；随着开花时间的延续，剪叶数量的增加造成的单株光合速率降幅加剧；剪叶显著降低了标记13C向根系的运输并降低了根系活力，但加强了其向籽粒的转运，这一规律随剪叶数目的增加而增强。.（4）通过研究，我们构建了根冠平衡模型，明确了现代品种根冠平衡点以0.25为宜。.（5）依托本项目，发表论文6篇，其中SCI论文1篇，EI论文1篇。授权发明专利2项，培养研究生5名，达到了预期目标。. 研究结果阐明了小麦花后根冠互馈的作用机理，可为冬小麦高产栽培提供理论依据和技术支持。