施氮量和土壤水分對小麥碳氮代謝和產(chǎn)量與品質(zhì)形成的影響.pdf

1、本研究于2004-2005年在山東農(nóng)業(yè)大學實驗農(nóng)場進行。選用強筋小麥濟麥20和中筋小麥泰山23品種為試驗材料，采用田間試驗和防雨棚池栽試驗相結(jié)合的方法，利用15N同位素示蹤、酶學研究技術(shù)等，系統(tǒng)研究了施氮量和土壤水分對土壤氮素變化和籽粒產(chǎn)量及加工品質(zhì)的影響及其生理機制，探討了不同土壤水分條件下，灌漿期遮光及源庫比例改變對籽粒蛋白質(zhì)和淀粉積累的影響。主要結(jié)果如下： 1不同小麥品種產(chǎn)量和品質(zhì)形成的差異與濟麥20相比較，泰山23旗葉光

2、合速率高值持續(xù)時間長、磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性高，制造的光合產(chǎn)物多，莖鞘中貯存的可溶性糖含量高，灌漿中、后期向籽粒的轉(zhuǎn)運率和轉(zhuǎn)運量高，籽粒產(chǎn)量顯著高于濟麥20。 與泰山23比較，濟麥20灌漿前中期具有較高的氮素同化酶活性，灌漿中后期具有較高的蛋白質(zhì)水解酶活性，灌漿前期旗葉游離氨基酸含量高，灌漿中、后期向籽粒的轉(zhuǎn)運率和轉(zhuǎn)運量高，成熟期籽粒蛋白質(zhì)含量及谷蛋白大聚合體含量高，籽粒加工品質(zhì)顯著優(yōu)于泰山23。 2防雨池栽條件下

3、施氮量和土壤水分對土壤氮素和小麥產(chǎn)量及品質(zhì)形成的影響各處理全生育期不接受自然降水，定額灌溉，每次灌水量為60mm。 2.1對土壤硝態(tài)氮含量的影響冬前、拔節(jié)、開花、灌漿期灌水，加劇0-60cm土層土壤硝態(tài)氮向深層土壤的運移。施氮量由120kg/hm2增加到240kg/hm2，各澆水處理80-140cm土層土壤硝態(tài)氮含量顯著增加。 2.2對旗葉光合特性的影響施氮量由120kg/hm2增加到240kg/hm2，提高了旗葉光合速

4、率及SPS活性，但抑制了旗葉蔗糖向籽粒的轉(zhuǎn)運。全生育期不澆水的處理與澆水處理相比較，降低了旗葉光合速率、SPS活性和旗葉蔗糖含量；冬水對其無顯著影響；開花水和灌漿水均促進旗葉光1合速率、SPS活性及蔗糖含量提高，但灌漿水抑制旗葉蔗糖向籽粒的轉(zhuǎn)運。施氮量為120kg/hm2，澆底水、拔節(jié)水、開花水的處理的粒重顯著高于其他處理。 2.3對氮素吸收、分配、轉(zhuǎn)運的影響施氮量由120kg/hm2增加到240kg/hm2，各器官的氮素積累量

5、增加，向籽粒中的分配量增加。全生育期不澆水的處理，抑制了小麥植株對氮素的吸收，促進氮素向籽粒轉(zhuǎn)運；冬水、開花水、灌漿水均促進植株對氮素的吸收，其中肥料氮的吸收比例降低，土壤氮的吸收比例升高；增加灌水次數(shù)不利于氮素向籽粒的轉(zhuǎn)移。施氮量為240kg/hm2，全生育期澆底水和拔節(jié)水的處理，小麥植株吸收的氮素向籽籽粒轉(zhuǎn)移率高，分配量大。 2.4對旗葉蛋白質(zhì)同化及降解的影響施氮量由120kg/hm2增加至240kg/hm2，旗葉硝酸還原酶

6、(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、蛋白質(zhì)水解酶活性提高，植株具有較高的游離氨基酸含量，有利于籽粒蛋白質(zhì)含量提高。全生育期不澆水的處理，抑制了旗葉NR、GS活性提高，降低了游離氨基酸含量；冬水對以上諸指標無顯著影響；開花水和灌漿水提高了NR、GS和蛋白質(zhì)水解酶活性，但抑制了旗葉游離氨基酸的輸出，不利于籽粒蛋白質(zhì)含量的提高。防雨條件下，施氮量為240kg/hm2，澆底水和拔節(jié)水，獲得了較高的籽粒蛋白質(zhì)含量。 2.5對籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的

7、影響全生育期不澆水的處理，施氮量由120kg/hm2增加到240kg/hm2，籽粒產(chǎn)量提高；灌水條件下，施氮量由120kg/hm2增加到240kg/hm2，籽粒產(chǎn)量降低。冬水、開花水、灌漿水均有利于籽粒產(chǎn)量提高。施氮量為120kg/hm2，澆底水、冬水、拔節(jié)水、開花水、灌漿水的處理，籽粒產(chǎn)量最高；在此基礎(chǔ)上減少灌水，籽粒產(chǎn)量降低；增加施氮量籽粒產(chǎn)量亦降低。 施氮量由120kg/hm2增加到240kg/hm2，沉降值、面團穩(wěn)定時間

8、降低。全生育期不澆水的處理，沉降值、面團穩(wěn)定時間均較高；增加灌水，沉降值、面團穩(wěn)定時間降低。 2.6不同處理氮肥利用率和水分利用率的差異每公頃施純氮120kg，全生育期澆5水的處理，氮肥利用率最高；增施氮肥或減少灌水，氮肥利用率降低。每公頃施純氮120kg，全生育期不進行灌水，獲得高的水分利用率；增施氮肥或增加灌水，水分利用率均降低。 3田間試驗條件下施氮量和土壤水分對土壤氮素和小麥碳氮代謝的影響小麥生育期間各降水量分別

9、為，播種-冬前：35.4mm，冬前-起身：14.5mm，起身-撥節(jié)：21，拔節(jié)-開花：30.8，開花-成熟：94.4mm。 23.1對土壤硝態(tài)氮含量的影響施氮量為180kg/hm2，土壤剖面各土層土壤硝態(tài)氮含量比不施氮處理顯著增加，施氮量增加至240kg/hm2時，土壤剖面硝態(tài)氮含量進一步增加。不澆水處理土壤剖面硝態(tài)氮向深層運移幅度最小，土壤硝態(tài)氮集中在0-40cm土層；澆底水、拔節(jié)水的處理，成熟期0-80cm土層土壤硝態(tài)氮含量

10、減少，100-140cm土層土壤硝態(tài)氮含量顯著增加；全生育期澆5水的處理，成熟期土壤硝態(tài)氮向深層運移幅度最大。 3.2對旗葉光合特性和倒二莖果聚糖含量的影響施氮量為180kg/hm2時，旗葉光合速率、SPS活性及倒二莖果聚糖含量比不施氮處理顯著增加；施氮量為240kg/hm2時，旗葉光合速率、SPS活性及倒二莖果聚糖含量進一步增加，但增加幅度減小。全生育期不澆水的處理，旗葉光合速率、SPS活性和倒二莖果聚糖含量降低；冬水對其無顯

11、著影響，開花水、灌漿水對其有促進作用，但灌漿水抑制倒二莖果聚糖向籽粒的轉(zhuǎn)運。施氮量為180kg/hm2，全生育期澆底水、拔節(jié)水、開花水的處理，旗葉光合速率、SPS活性、倒二莖果聚糖含量高，獲得較高粒重。 3.3對全氮在各器官的分配及轉(zhuǎn)運的影響不施氮處理，各器官的氮素積累量少，開花后向籽粒轉(zhuǎn)移率高；施氮量為180kg/hm2時，各器官中的氮素積累量增加，但不利于其向籽粒轉(zhuǎn)移；施氮量增加到240kg/hm2時，各營養(yǎng)器官的氮素積累量

12、最大，向籽粒轉(zhuǎn)移率最低。小麥全生育期不進行灌概，成熟期氮素在營養(yǎng)器官中的分配比例低，向籽粒轉(zhuǎn)的移率高；澆底水和拔節(jié)水的處理，成熟期營養(yǎng)器官中氮素的分配比例增加，向籽粒轉(zhuǎn)移率降低，在此基礎(chǔ)上增加冬水對各器官氮素的分配比例及轉(zhuǎn)移率無顯著影響；全生育期澆5水的處理，成熟期營養(yǎng)器官中氮素的分配量最大，向籽粒的轉(zhuǎn)移率最低。 3.4對旗葉氮素同化及蛋白質(zhì)降解的影響施氮量為180kg/hm2時，旗葉NR、GS活性及蛋白質(zhì)水解酶活性顯著高于不施

13、氮處理；施氮量為240kg/hm2時，旗葉NR、GS活性及蛋白質(zhì)水解酶活性進一步提高，但幅度減小。全生育期不澆水的處理，降低了旗葉NR、GS活性和灌漿中后期蛋白質(zhì)水解酶活性；冬水對旗葉氮素的同化及蛋白質(zhì)降解無顯著影響；開花水和灌漿水提高了灌漿中后期旗葉NR、GS活性，但灌漿水降低了灌漿中后期旗葉的蛋白質(zhì)水解酶活性。施氮量為180kg/hm2，全生育期澆底水、拔節(jié)水、開花水的處理，灌漿前中期旗葉NR、GS活性高，灌漿中后期蛋白質(zhì)水解酶活性

14、高，籽粒蛋白質(zhì)含量顯著高于其他處理。 3.5對籽粒產(chǎn)量和加工品質(zhì)的影響3施氮量在0-240kg/hm2范圍內(nèi)，泰山23籽粒產(chǎn)量隨施氮量增加而提高；在此范圍內(nèi)，適當增加施氮量(180kg/hm2)，濟麥20籽粒產(chǎn)量增加，氮肥過量(240kg/hm2)，濟麥20籽粒產(chǎn)量降低。全生育期不澆水的處理，濟麥20和泰山23籽粒產(chǎn)量均降低；冬水對濟麥20和泰山23籽粒產(chǎn)量無顯著影響；灌漿水導(dǎo)致濟麥20和泰山23籽粒產(chǎn)量降低。 在澆3水

15、(底水、拔節(jié)水和開花水)的條件下，每公頃施純氮180kg的處理，獲得了較高沉降值和面團穩(wěn)定時間；施氮量為240kg/hm2，沉降值和面團穩(wěn)定時間降低。全生育期不澆水的處理，不利于沉降值、面團穩(wěn)定時間的提高；冬水對其無顯著影響；灌漿水降低了沉降值和面團穩(wěn)定時間。 每公頃施純氮180kg，全生育期澆3水(底水、拔節(jié)水和開花水)的處理，濟麥20籽粒產(chǎn)量高，品質(zhì)亦好；在此肥水條件下，泰山23亦獲得較好加工品質(zhì)，氮肥用量增加至240kg/

16、hm2，泰山23產(chǎn)量進一步提高，但品質(zhì)下降。 3.6對氮肥利用率和水分利用率的影響氮肥用量為180kg/hm2，可獲得較高氮素增產(chǎn)效率，氮肥過量，其增產(chǎn)效率降低。小麥全生育期不進行人工灌水，氮素生產(chǎn)效率最低；冬水對氮素生產(chǎn)效率無顯著影響，澆灌漿水，氮素生產(chǎn)效率降低。不同品種間比較，J20氮素生產(chǎn)效率大于T23。 4不同土壤水分條件下遮光對小麥碳氮代謝的影響灌漿期遮光，抑制光合作用進行及SPS活性，降低子粒產(chǎn)量；灌漿中期遮

17、光對產(chǎn)量影響最大，灌漿后期遮光影響最小，灌漿前期遮光影響居中。遮光條件下，全生育期不澆水的處理，旗葉光合速率、SPS活性低，產(chǎn)量亦低；冬水對其無顯著影響；灌漿水提高了旗葉光合速率、SPS活性，但抑制旗葉蔗糖的輸出，子粒產(chǎn)量亦較低。同一遮光條件下，全生育期澆3水(底水、拔節(jié)水和開花水)，籽粒產(chǎn)量最高。 遮光條件下，旗葉NR活性、GS活性及蛋白質(zhì)水解酶活性低，其后恢復(fù)到較高水平。灌漿前期遮光，沉降值和面團穩(wěn)定時間顯著低于對照；灌漿中