土壤深度依赖的根系架构特征和代谢酶调控小麦氮素吸收和产量形成

《Plant and Soil》：Soil depth–dependent root architectural traits and metabolism enzymes regulate nitrogen uptake and grain yield formation in wheat

　　摘要**目的**在一项为期两年的研究中，我们量化了不同氮水平和土壤深度下，根系形态特征和关键代谢酶对小麦籽粒产量贡献的重要性。**方法**两种小麦品种（扬农19号和宁麦13号）在专用管中进行种植，设置四个氮水平：0、120、240和360 kg·ha?1（N0–N3）。**结果**N2（240 kg·ha?1）显著促进了开花期根长、根体积以及硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）的活性。与N0相比，这些生长和生理改善分别使成熟期籽粒产量提高了120.4%（扬农19号）和115.7%（宁麦13号）。在N2条件下，扬农19号的氮利用效率高于宁麦13号。土壤硝酸盐浓度随施氮量增加而升高，在20–40 cm处达到峰值，在40 cm以下则下降，表明高氮供应下存在淋溶现象。农学氮效率（NAE）、氮偏生产力（NPFP）、氮收获指数（NHI）和表观氮利用效率（NUR）（扬农19号较高）在N2水平时达到最优。相关性分析揭示了深度依赖性效应：根长在60–80 cm处与籽粒产量相关，根体积在20–40 cm处相关；GS和NR活性仅在0–40 cm处与氮利用效率相关，在更深土层中无显著相关关系。**结论**总体而言，这些发现明确表明，需要制定深度特异性土壤管理策略，以最大化小麦生产系统中的氮利用效率，尤其是在中国长江中下游地区。