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小麦（Triticum aestivum L.）分蘖对产量影响重大，但其节间结构与碳（C）氮（N）分配及产量关系不明。研究人员种植两种小麦品种，发现 N0 抑制分蘖，中蘖品种 ZM578 分蘖死亡率低、产量高。该结果为选种和优化 N 管理提供参考。
在农业生产中，小麦产量一直是备受关注的焦点。小麦的分蘖生长和发育，就像隐藏在麦田里的 “秘密武器”，对最终的粮食产量起着决定性作用。然而，这个 “秘密武器” 背后的机制却充满了谜团。一方面，目前种植的小麦品种虽然分蘖数量普遍较高，但个体植株的分蘖能力差异较小，而且在形成有效穗的能力上参差不齐。大量晚生分蘖往往在开花前就停止生长并死亡，成为非 productive 分蘖，白白消耗了宝贵的营养资源。另一方面，碳和氮同化产物的积累与分配，虽然和分蘖生长、死亡以及穗形成密切相关，但人们对其具体的调控机制知之甚少。特别是分蘖节间结构在碳氮分配中扮演的角色，以及它对分蘖存活和死亡的影响，几乎还是一片空白。在这样的背景下，开展相关研究迫在眉睫，它对于提高小麦产量、优化种植管理具有重要意义。
中国农业大学的研究人员为了揭开这些谜团，开展了一项深入的研究。他们选择了两种具有不同分蘖特性的小麦品种，即中等分蘖的 ZM578 和高分蘖的 LY502，在零氮（N0）和 200 kg N ha?1（N200）的田间条件下进行种植。通过对小麦分蘖、碳氮分配以及分蘖节间解剖结构的详细调查，研究人员得出了一系列重要结论。这些结论对于指导小麦高产栽培、合理选择品种以及优化氮素管理具有重要意义，相关研究成果发表在《Field Crops Research》上。
在研究方法上，研究人员主要采用了田间试验的方法。他们在位于华北平原的中国农业大学曲周实验站，利用当地冬小麦和夏玉米轮作系统，在 2019 年 10 月至 2023 年 6 月的四个小麦生长季进行实验。在实验过程中，对不同处理下的小麦进行定期观测，记录分蘖数量、测量碳氮含量等指标，并对分蘖节间进行解剖，观察其结构特征 。
小麦产量及其构成因素
研究发现，不同年份环境、小麦品种以及氮素施用水平对小麦产量和产量构成因素都有显著影响。在各个氮素施用水平下，中等分蘖的 ZM578 和高分蘖的 LY502 产量相当。与 N0 处理相比，N200 处理使小麦产量在不同品种和年份中平均提高了 1.1 倍。同时，N200 处理下的小麦穗数比 N0 处理增加了 40.8％ 。
小麦分蘖与碳氮积累和分配的关系
在生长阶段 GS31，无论是否施氮，ZM578 产生的分蘖都比 LY502 少。与 N200 处理相比，N0 处理在拔节期显著抑制了分蘖，其中 ZM578 的分蘖受到的抑制更为明显，减少了 46.8％，LY502 减少了 34.7％。这表明中等分蘖品种对氮素有效性的分蘖反应更为强烈。然而，在成熟期，ZM578 和 LY502 的穗数和产量相当。这主要是因为 ZM578 的分蘖死亡率比 LY502 低 11.8 - 22.5％，而且分蘖死亡率主要取决于最大分蘖数，而非氮素有效性。此外，虽然 ZM578 的叶面积和 SPAD 读数与 LY502 相当甚至更低，但其光合速率却更高。同时，ZM578 将更多的同化产物分配到主茎和优势分蘖中，导致主茎和分蘖之间的同化产物积累差异更大，而且其分配到晚生分蘖中的同化产物比 LY502 少，减少了不必要的同化产物消耗。
分蘖节间结构与碳氮分配的关系
在碳氮分配方面，研究还发现，ZM578 在氮素缺乏的条件下，其维管束和韧皮部的尺寸更大，这主要是由于单个维管束和韧皮部的尺寸更大。这一结构特征有助于 ZM578 更有效地运输同化产物，从而支持主茎和优势分蘖的生长。
研究结论与讨论
综合以上研究结果，分蘖节间结构在碳氮分配中起着重要作用，进而影响分蘖的发育和最终产量。在本研究条件下，小麦的分蘖受品种和氮素有效性的共同影响，而分蘖死亡率更多地受遗传控制，中等分蘖品种的分蘖死亡率较低。中等分蘖品种将更多的同化产物分配到主茎，有利于主茎和优势分蘖的生长，减少了非 productive 分蘖的产生，从而在保证穗数的同时提高了产量。
这项研究的意义重大。它为通过选择中等分蘖品种和优化氮素管理来构建高产小麦群体提供了理论依据。在实际农业生产中，农民可以根据这些研究结果，选择更适合的小麦品种，并合理施用氮肥，从而提高小麦产量，减少资源浪费。同时，该研究也为后续深入探究小麦分蘖的调控机制奠定了基础，有望推动小麦种植技术的进一步发展。
