水氮運(yùn)籌對(duì)小麥產(chǎn)量、品質(zhì)及碳氮代謝的影響與調(diào)控.pdf

1、本研究選用強(qiáng)筋小麥藁城8901、濟(jì)南17和弱筋小麥山農(nóng)1391為材料，于2003～2006年采用大田試驗(yàn)、盆栽試驗(yàn)和室內(nèi)生理生化分析相結(jié)合的技術(shù)路線，研究了不同灌溉處理及水氮互作對(duì)強(qiáng)弱筋小麥產(chǎn)量品質(zhì)的影響，以及產(chǎn)量品質(zhì)形成的生理基礎(chǔ)；研究了水氮互作條件下小麥強(qiáng)勢(shì)粒與弱勢(shì)粒的淀粉含量及其組分含量與淀粉合成相關(guān)酶的關(guān)系，研究了水氮互作條件下小麥強(qiáng)勢(shì)粒與弱勢(shì)粒內(nèi)源激素的含量變化及平衡對(duì)小麥灌漿的調(diào)節(jié)機(jī)制。主要結(jié)果如下： 1、水氮運(yùn)籌對(duì)

2、小麥籽粒產(chǎn)量品質(zhì)的影響水氮互作對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量影響較大?；ê笏置{迫條件下，隨施氮量的增加，小麥籽粒產(chǎn)量顯著提高；灌水條件下，氮肥施用量200kg/hm2(純氮)處理小麥籽粒產(chǎn)量較高，表明水氮互作有利于小麥籽粒產(chǎn)量的提高。 增施氮肥可以明顯提高山農(nóng)1391與濟(jì)南17籽粒蛋白質(zhì)含量和GMP含量。施氮量為200kg/hm2時(shí)，花后水分脅迫明顯提高山農(nóng)1391的籽粒蛋白質(zhì)含量，而降低強(qiáng)筋品種濟(jì)南17的籽粒蛋白質(zhì)含量。隨施氮量增加，2品種

3、籽粒清蛋白含量呈降低趨勢(shì)，而球蛋白、醇溶蛋白與谷蛋白含量均升高。 隨施氮量的增加，強(qiáng)弱筋小麥干濕面筋含量均呈升高趨勢(shì)?；ê笏置{迫處理提高了弱筋小麥山農(nóng)1391的干濕面筋含量，而降低了強(qiáng)筋小麥濟(jì)南17的干濕面筋含量。氮肥施用量200kg/hm2有利于強(qiáng)弱筋小麥沉降值的提高；同一氮肥用量條件下，花后水分脅迫不利于沉降值的提高。濟(jì)南17沉降值顯著高于山農(nóng)1391。 水氮互作對(duì)RVA粘度參數(shù)的影響存在明顯的基因性差異。弱筋小麥

4、山農(nóng)1391200kg/hm2氮肥用量處理有利于峰值粘度、低谷粘度、最終粘度的提高?；ê笏置{迫條件下，對(duì)強(qiáng)筋小麥濟(jì)南17而言，200kg/hm2氮肥用量處理的峰值粘度、低谷粘度、最終粘度值較高，而在灌溉條件下，濟(jì)南17各處理的峰值粘度、低谷粘度和最終粘度值隨施氮量的增加而提高，表明水氮互作可改善面粉粘度特性。 適量灌溉(起身水與孕穗水)提高了強(qiáng)筋小麥的千粒重、穗粒數(shù)，利于強(qiáng)筋品種提高籽粒產(chǎn)量。山農(nóng)13912水和3水處理與不澆水

5、處理相比，產(chǎn)量分別提高了11.9％和19.3％，小麥全生育期不灌水處理顯著降低了籽粒產(chǎn)量。 隨灌溉量的增加，藁城8901與山農(nóng)1391籽粒清蛋白和球蛋白含量提高；適量灌溉(2水處理)能提高強(qiáng)筋品種籽粒醇溶蛋白和谷蛋白含量，弱筋品種相反。兩品種相比較，藁城8901籽粒谷蛋白含量、GMP含量、HMW-GS含量、面粉沉淀值、粉質(zhì)儀參數(shù)和拉伸儀參數(shù)顯著高于山農(nóng)1391。灌溉能明顯提高藁城8901面粉沉淀值、粉質(zhì)儀參數(shù)和拉伸儀參數(shù)，而山農(nóng)

6、1391面團(tuán)流變學(xué)特性對(duì)灌溉的反應(yīng)較遲鈍。 2、水氮運(yùn)籌對(duì)小麥淀粉含量及其組分含量的影響花后水分脅迫條件下，隨施氮量的增加，山農(nóng)1391總淀粉含量增加，而濟(jì)南17以施氮量200kg/hm2的處理籽粒淀粉含量較高。水氮互作有利于強(qiáng)弱筋小麥籽粒淀粉含量的提高。灌水條件下，施氮量200kg/hm2有利于籽粒淀粉含量的提高。同一氮肥水平下，花后水分脅迫降低了籽粒支鏈淀粉、直鏈淀粉及總淀粉含量。 強(qiáng)筋小麥藁城8901與弱筋小麥山農(nóng)

7、1391直鏈淀粉含量均以3水處理(起身水、孕穗水、灌漿水)較高，但弱筋小麥處理間差異不顯著。強(qiáng)筋品種籽粒支鏈淀粉含量以3水處理最高，而弱筋品種以2水處理最高。 3、水氮運(yùn)籌對(duì)小麥光合特性的影響花后水分脅迫，隨施氮量的增加，旗葉葉綠素a、b含量及凈光合速率顯著增加；灌水條件下，氮肥施用量200kg/hm2的處理旗葉葉綠素a、b含量和凈光合速率較高，水氮互作有利于光合色素含量及光合速率的提高。小麥籽粒產(chǎn)量與葉綠素a、b含量呈顯著正相

8、關(guān)，光合速率與葉綠素a、b含量呈顯著正相關(guān)。 4、水氮運(yùn)籌對(duì)小麥熒光參數(shù)的影響隨施氮量的增加，小麥葉片PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率(ФPSⅡ)、最大光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)與光化學(xué)猝滅系數(shù)(Qp)均提高，且氮肥施用量200kg/hm2處理最高?；ê笏置{迫降低了PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率和最大光能轉(zhuǎn)換效率，山農(nóng)1391的潛在光能捕獲能力高于濟(jì)南17。小麥光合速率與實(shí)際光化學(xué)效率、最大光化學(xué)效率、光化學(xué)猝滅系數(shù)及PSⅡ光能利用系數(shù)β呈顯著正相

9、關(guān)，而與非光化學(xué)猝滅系數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。 5、水氮運(yùn)籌對(duì)小麥旗葉抗衰老酶活性的影響花后水分脅迫條件下，隨施氮量的增加，SOD、POD與CAT活性顯著增強(qiáng)；灌水條件下，氮肥施用量200kg/hm2的處理SOD活性較高，水氮互作有利于抗衰老酶活性的提高。同一氮肥條件下，花后水分脅迫處理顯著提高SOD活性，而降低POD和CAT活性。 隨施氮量的增加，MDA含量明顯降低，花后水分脅迫處理MDA含量較高。小麥籽粒產(chǎn)量與SOD活性呈顯

10、著正相關(guān)，旗葉光合速率與SOD、CAT活性和可溶性Pr含量呈極顯著正相關(guān)，而與MDA含量呈負(fù)相關(guān)。 6、水氮運(yùn)籌對(duì)小麥碳代謝酶的影響旗葉蔗糖合成酶變化趨勢(shì)與旗葉蔗糖含量的變化趨勢(shì)相一致，增施氮肥可以提高旗葉蔗糖含量及SS活性。隨施氮量的增加，籽粒UDPGPPase、ADPGPPase、SS、SSS、GBSS活性均是以施氮量200kg/hm2的處理較高，前兩者在花后14天達(dá)到活性高峰，而后三者在花后21天達(dá)到活性高峰。花后水分脅迫

11、顯著降低了籽粒UDPGPPase、ADPGPPase、SSS、GBSS活性。 籽粒UDPGPPase、ADPGPPase、GBSS活性存在明顯的基因型差異，山農(nóng)1391顯著高于濟(jì)南17，而濟(jì)南17SSS活性顯著高于山農(nóng)1391。 強(qiáng)勢(shì)粒與弱勢(shì)粒淀粉合成相關(guān)酶活性存在明顯的差異。整個(gè)灌漿過程中，強(qiáng)勢(shì)粒蔗糖合成酶活性、UDPGPPase活性高于弱勢(shì)粒。灌漿前期，強(qiáng)勢(shì)粒ADPGPPase與SSS活性低于弱勢(shì)粒，而灌漿中后期，強(qiáng)

12、勢(shì)粒高于弱勢(shì)粒。 山農(nóng)1391強(qiáng)弱勢(shì)粒GBSS、UDPGPPase、ADPGPPase活性分別高于濟(jì)南17，但SSS活性低于濟(jì)南17。 7、水氮運(yùn)籌對(duì)小麥氮代謝酶的影響增施氮肥有利于旗葉硝酸還原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性的增強(qiáng)。旗葉硝酸還原酶活性和谷氨酰胺合成酶對(duì)氮肥處理反應(yīng)敏感，而對(duì)灌溉處理反應(yīng)遲鈍。 水氮互作對(duì)小麥旗葉內(nèi)肽酶活性的影響存在明顯的基因型差異。強(qiáng)筋小麥濟(jì)南17花后水分脅迫顯著降低旗葉內(nèi)

13、肽酶活性，而弱筋小麥山農(nóng)1391旗葉內(nèi)肽酶活性對(duì)灌水反應(yīng)較遲鈍。灌水條件下，濟(jì)南17旗葉內(nèi)肽酶活性顯著高于山農(nóng)1391。 增施氮肥有利于羧肽酶活性的提高。同一氮肥條件下，灌水處理羧肽酶活性高于花后水分脅迫處理。同一處理中，濟(jì)南17旗葉硝酸還原酶活性、谷氨酰胺合成酶、內(nèi)肽酶、羧肽酶活性明顯高于山農(nóng)1391。 8、水氮運(yùn)籌對(duì)小麥強(qiáng)勢(shì)粒與弱勢(shì)粒內(nèi)源激素含量的影響水氮互作對(duì)小麥強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒內(nèi)源激素的影響存在明顯的差異。水分脅迫

14、條件下，增施氮肥提高強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒IAA、GA3含量，但灌溉條件下相反。灌漿前期和中期，強(qiáng)勢(shì)粒IAA、GA3含量高于弱勢(shì)粒，灌漿后期則相反?；ê笏置{迫能提高灌漿前期強(qiáng)勢(shì)粒與弱勢(shì)粒IAA含量。 灌漿前期，ZR含量以低氮處理較高；花后水分脅迫明顯提高強(qiáng)勢(shì)粒與弱勢(shì)粒的ZR含3量，且強(qiáng)勢(shì)粒高于弱勢(shì)粒。 水氮互作對(duì)強(qiáng)勢(shì)粒與弱勢(shì)粒ABA含量的影響明顯不同。強(qiáng)勢(shì)粒ABA含量以低氮處理較高，且強(qiáng)勢(shì)粒明顯高于弱勢(shì)粒。同一氮肥處理下，花后