在大田环境下,以3个不同分蘖力小麦品种:豫麦49-198（YM49-198）、兰考矮早8（LKAZ8）、偃展4110（YZ4110）为材料,研究分析了3个品种的茎蘖组织结构特点、分蘖成穗特性以及密度和氮肥对其的调控效应,明确了不同分蘖力小麦的分蘖成穗机理。较系统研究了不同分蘖力小麦主茎和分蘖的形态结构特征、干物质的积累、氮代谢过程等问题,阐明了小麦分蘖发育的差异性与营养物质分配和氮代谢中关键酶活性的关系。通过¹⁵N肥料示踪实验,研究了对主茎和各个分蘖的氮素转移量和吸收量以及分配率,分析了茎蘖间氮素的利用和分配差异。研究了茎蘖间抗氧化酶代谢的差异,明确了不同分蘖力小麦茎蘖抗氧化的生理基础,主要研究结果如下:1、不同分蘖力小麦品种分蘖成穗、产量及形态学特征差异本研究表明,随着密度的升高小麦单株分蘖数下降,分蘖成穗率降低。中密度和高密度下YM49-198、LKAZ8、YZ4110最高分蘖数分别比低密度降低54.85%、51.02%、59.09%和79.68%、73.47%、63.64%。主茎株高随着密度的升高而升高,拔节后小分蘖株高增加缓慢,且显著低于其余分蘖。随着密度的升高,叶龄呈下降的变化趋势。小分蘖叶龄在拔节后增加缓慢,且与主茎叶龄相差较大,这是分蘖两极分化开始的标志之一。分蘖成穗率低的品种LKAZ8主茎叶片、茎鞘和单蘖具有较强的干物质积累能力。小麦茎蘖各器官和总的干物质重均随着密度的增大而减小。成穗率较高的小麦品种YM49-198和YZ4110在高密度下可获得较大群体干物质产量,成穗率较低的小麦品种LKAZ8在中密度下可获得较高的干物质产量。不同密度下,YM49-198和YZ4110籽粒产量表现为中密度处理下最高;LKAZ8表现为高密度处理下最高,穗长、每穗有效小穗数、穗粒数、穗粒重、中部小穗成穗数均随着蘖位的升高而降低,而每穗无效小穗数随着蘖位的升高而升高。穗长在低密度下明显大于中密度和高密度,每穗有效小穗数、穗粒数、穗粒重和中部小穗成粒数随着密度的升高而降低,而无效小穗数则随着密度的升高而升高。施用氮肥可以增加前期的分蘖数,但对成穗数影响较小。LKAZ8的分蘖成穗率较低,只占YM49-198和YZ4110的33.10%和42.75%（低氮）、36.50%和31.36%（中氮）、52.83%和53.93%（高氮）。氮肥的增加显著提高了中小分蘖的株高、茎粗和叶龄。施氮对小麦产量的影响因品种而异,YM49-198籽粒产量在不同氮肥处理下籽粒产量之间差异不显著,LKAZ8高氮处理下籽粒产量显著高于低氮和中氮处理,YZ4110中氮和高氮处理下籽粒产量差异不显著,均显著高于低氮处理。3个品种氮素转移量均随蘖位的升高而降低,品种间主茎氮素转移量表现为LKAZ8>YM49-198>YZ4110,这与LKAZ8具有较高的穗重有直接关系。本研究利用“归一化”的方法建立了以积温为变量的小麦干物质积累方程为y=1.1435/(1+e^{0.2776-4.6558x})^1/0.1130（r=0.9927）,将小麦干物质积累过程划分为前、中和后期3个阶段,小麦干物质积累中期（快增期）是干物质积累变化速率对密度的敏感反应期。小麦干物质最大积累速率出现时的干物质积累量已占总干物质积累量的一半左右,说明加强小麦前期田间管理,培育壮苗,构建适宜的群体结构,对实现小麦高产具有重要意义。2、不同分蘖力小麦品种茎蘖组织结构的差异研究结果表明,随着蘖位的升高,茎蘖分蘖节面积呈下降的趋势。密度对分蘖成穗率低的分蘖节总面积具有较强的调节效应,随密度增大,分蘖节面积变小。不同品种间分蘖节面积大小均表现为YM49-198>LKAZ8>YZ4110。拔节期3个小麦品种茎壁厚度和机械组织厚度均随着密度增加和蘖位升高而降低,低分蘖成穗率品种主茎茎壁厚度和机械组织厚度明显高于高分蘖成穗率的两个品种。一级分蘖的茎壁厚度比二级分蘖约增厚1倍,衰亡分蘖茎壁厚度和机械组织厚度均明显低于主茎和其他分蘖。内轮、中轮、外轮维管束数目及其总的维管束数目随密度增加和蘖位升高均呈降低趋势,维管束面积、韧皮部面积及导管孔径也表现出相同趋势。衰亡分蘖维管束组织发育不够完善,另外其维管束面积和韧皮部面积减少,营养物质运输受到显著影响,是导致其衰亡的重要原因。分蘖成穗率高的品种主茎和成穗分蘖间维管束发育差距不大,而分蘖成穗率低的LKAZ8主茎和成穗分蘖维管束发育差距较大,表现出较高的主茎优势。小麦的分蘖节面积（越冬期）与单穗粒数和单穗粒重以及有效小穗数均呈正相关关系,其中以LKAZ8的相关性最强。小麦茎内轮维管束面积、内轮维管束总面积和内轮韧皮部总面积分别和3个品种的穗部性状相关性最高,其中内轮维管束面积和内轮维管束总面积是影响小麦穗粒数和穗粒重的主要指标,内轮韧皮部总面积是影响有效小穗数的主要指标。3、不同分蘖力小麦品种茎蘖氮代谢及其调控机理小麦拔节后功能叶有3种GS同功酶（GS1、GSx、GS2）,GS2活性明显大于GS1和GSx。小麦拔节后小分蘖氮代谢关键酶GS、GOGAT以及GS2和GSx活性降低造成氮素同化能力的降低,而GS1活性的升高提高了其氮素转运的能力,造成小分蘖叶片氮素含量和积累量的减少。拔节后LKAZ8主茎氮代谢关键酶活性、氮素含量和积累量均明显高于其余分蘖,分蘖成穗率低的品种LKAZ8比分蘖成穗率高的品种具有更强的主茎优势。在拔节前期游离氨基酸含量茎蘖间以小分蘖为最高,说明在拔节前期小分蘖中的氮素已经大量分解为游离氨基酸,这是衰亡叶片氮素转移和再分配的一种途径。在拔节后小分蘖叶片可溶性蛋白质含量骤降,蛋白质合成减少,而降解加速是造成其衰亡的重要原因。氮代谢酶活性与叶片含氮量和氮积累量呈显著或极显著正相关,可作为小麦氮素营养水平的重要判断指标。增施氮肥提高了拔节后期和开花期叶片的全氮含量。分蘖成穗率高的品种在低氮处理下籽粒对营养器官的氮素利用率较高,LKAZ8则在中氮处理下籽粒对营养器官的氮素利用效率较高。土壤氮素转运量显著大于肥料氮素的转运量,二者变化趋势与总氮转运量基本一致。植株从土壤中吸收的氮素含量显著大于肥料中的氮素吸收量。不同小麦器官其氮素吸收和氮肥的分配比例不同,表现为籽粒>茎鞘和颖壳>叶片。4、不同分蘖力小麦品种茎蘖MDA含量及抗氧化酶活性的差异研究表明,拔节后随着生育期的推进3品种小分蘖的MDA含量呈先下降后上升趋势,在拔节期,均高于主茎和其余分蘖。可见,小分蘖叶片在拔节期开始衰亡,积累了较多的MDA,后期MDA含量降低可能是受抗氧化酶活性的影响。在拔节后期,YM49-198和LKAZ8小分蘖的SOD活性达到峰值,YZ4110小分蘖则表现为一直下降的变化趋势。3个品种小分蘖CAT活性均呈先上升后下降的变化趋势,在拔节后期,小分蘖CAT活性大于主茎和其余分蘖。增施氮肥对于延缓叶片衰老具有重要作用。适当增施氮肥可以有效提高SOD和CAT活性,降低MDA的含量,延缓叶片衰老,并以中氮处理下小麦MDA含量最低。