棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物,當(dāng)前棉花產(chǎn)量的提高主要依靠氮肥的大量投入,導(dǎo)致了氮肥利用率低、生產(chǎn)成本增加和環(huán)境污染等一系列問(wèn)題。挖掘和利用棉花自身潛力、培育和利用氮高效的棉花品種是解決這一問(wèn)題的有效途徑。本研究選取419份核心種質(zhì)中的103個(gè)棉花品種(系)為供試材料,采用蛭石培養(yǎng)和營(yíng)養(yǎng)液澆灌方法,設(shè)置低氮(1mmol/L)和正常氮(5mmol/L)2個(gè)水平,測(cè)定了地上部干重、地下部干重、根冠比、總干重、地上部含氮量、地下部含氮量、地上部氮積累量、地下部氮積累量、總氮積累量、氮利用效率、SPAD值等11個(gè)性狀指標(biāo),對(duì)棉花氮效率指標(biāo)進(jìn)行了篩選,并通過(guò)主成分分析和聚類(lèi)分析,評(píng)價(jià)了不同種質(zhì)資源苗期氮利用效率,篩選出一些耐低氮和氮高效資源。主要研究結(jié)果如下:1.在正常氮和低氮條件下,氮利用效率和SPAD值的變異系數(shù)均明顯小于其它指標(biāo),說(shuō)明低氮脅迫對(duì)這兩個(gè)性狀產(chǎn)生的影響有限。因此,初步將地上部干重、地下部干重、總干重、根冠比、地上部含氮量、地下部含氮量、地上部氮積累量、地下部氮積累量和總氮積累量作為棉花不同品種氮效率苗期篩選的重要指標(biāo)。進(jìn)而通過(guò)對(duì)各指標(biāo)的相對(duì)值描述分析,結(jié)合因子分析最終得到地上部干重、地下部干重、總干重、地上部氮積累量和總氮積累量在主成分中占較大比重,因此可將上述5個(gè)指標(biāo)作為不同種質(zhì)資源苗期氮效率主要篩選指標(biāo)。2.對(duì)篩選出的5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,除地下部干重和地上部氮積累量呈顯著正相關(guān),其余均呈極顯著正相關(guān)。其中,相對(duì)地上部干重與相對(duì)地上部氮積累量的相關(guān)系數(shù)為r=0.932,與相對(duì)總氮積累量的相關(guān)系數(shù)為r=0.909,均達(dá)到極顯著水平,表明可以通過(guò)提高氮素累積量來(lái)提高棉花的干物質(zhì)積累量,進(jìn)而提高產(chǎn)量。3.對(duì)11個(gè)指標(biāo)的耐低氮系數(shù)進(jìn)行因子分析,按照累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%的原則選取綜合指標(biāo)。通過(guò)主成分分析將11個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)獨(dú)立的綜合指標(biāo),利用隸屬函數(shù)法求得D值,根據(jù)聚類(lèi)分析圖,當(dāng)歐氏距離為5.0時(shí),可將品種分為4類(lèi),第一類(lèi)耐低氮能力最強(qiáng),共有15個(gè)品種,占14.6%;第二類(lèi)耐低氮能力次之,共29個(gè)品種,占28.2%;第三類(lèi)耐低氮能力較差,共有45個(gè)品種,占43.7%;第四類(lèi)耐低氮能力最差,共有14個(gè)品種,占14.0%。其中耐低氮性最強(qiáng)的15個(gè)品種為宛231、魯890、FH682、遼7334-7728、新陸早36、中85271、魯原343、宛早686、布3363、鄂4396、吐71-113、稀絮H10、LambrightGL-N、中R2058和208H-1。4.利用不同棉花品種在正常供氮和低氮條件下的氮效率綜合值進(jìn)行散點(diǎn)作圖,可將不同基因型分成4類(lèi),即低氮低效正常氮高效型(類(lèi)型I),低氮高效正常氮高效型(類(lèi)型II),低氮低效正常氮低效型(類(lèi)型III),低氮高效正常氮低效型(類(lèi)型IV)。其中類(lèi)型I品種占19.6%,類(lèi)型II品種占36.27%,類(lèi)型III品種占23.53%,類(lèi)型IV品種占20.59%。結(jié)合聚類(lèi)分析中篩選出的15個(gè)耐低氮能力最強(qiáng)的品種和14個(gè)耐低氮能力最差的品種,本研究進(jìn)一步確定宛早686、宛231、吐71-113和稀絮H10為耐低氮且氮高效品種,陜689、徐州1818、GP81、遼陽(yáng)綠絨棉、仁洞67-86、華中遠(yuǎn)91-23為低氮敏感且氮低效基因型。綜上,本研究篩選出可用于評(píng)價(jià)不同種質(zhì)資源苗期氮效率的5個(gè)主要指標(biāo),即地上部干重、地下部干重、總干重、地上部氮積累量和總氮積累量;發(fā)現(xiàn)相對(duì)地上部干重與相對(duì)地上部氮積累量、相對(duì)總氮積累量呈極顯著正相關(guān),說(shuō)明提高氮素累積量可提高棉花的干物質(zhì)積累量;篩選出4個(gè)耐低氮且氮高效和6個(gè)低氮敏感且氮低效品種,可用于今后氮效率機(jī)制解析及育種應(yīng)用研究。
【學(xué)位單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：S513
【文章目錄】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 棉花對(duì)氮素的響應(yīng)研究進(jìn)展
        1.1.1 氮素對(duì)棉花生長(zhǎng)形態(tài)的影響
        1.1.2 氮素對(duì)棉花生理特征的影響
        1.1.3 氮素對(duì)棉花生物量及其形成因素的影響
    1.2 氮效率的概念和評(píng)價(jià)方法
        1.2.1 氮效率的概念
        1.2.2 國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)氮效率的方法和指標(biāo)
    1.3 作物氮效率基因型差異研究
        1.3.1 不同作物間氮效率差異研究
        1.3.2 同種作物不同品種(系)間氮效率差異研究
    1.4 作物養(yǎng)分高效篩選研究進(jìn)展
        1.4.1 篩選方法
        1.4.2 篩選時(shí)期
        1.4.3 篩選指標(biāo)
    1.5 作物不同品種耐低氮性、氮效率的類(lèi)型劃分
    1.6 研究目的與意義
2 材料與方法
    2.1 供試材料
    2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    2.3 測(cè)定項(xiàng)目及測(cè)定方法
        2.3.1 SPAD值測(cè)定
        2.3.2 樣品干重測(cè)定
        2.3.3 氮素含量測(cè)定
        2.3.4 相關(guān)計(jì)算公式及統(tǒng)計(jì)分析
3 結(jié)果與分析
    3.1 不同棉花品種氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選
        3.1.1 不同氮水平下棉花苗期各指標(biāo)描述分析
        3.1.2 不同氮水平下棉花苗期各指標(biāo)相對(duì)值描述分析
        3.1.3 棉花品種不同指標(biāo)間的因子分析
    3.2 棉花苗期氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性分析
    3.3 不同棉花品種苗期耐低氮能力綜合分析
    3.4 不同供氮條件下棉花苗期氮效率綜合值分析
4 討論
    4.1 耐低氮品種篩選方法的比較
    4.2 棉花苗期耐低氮篩選體系的確立
    4.3 作物耐低氮性和氮效率的差異
5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄

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