灌水与氮肥对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应研究

摘要

本文的主要内容如下： 1 追氮时期和基追比例对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应 以强筋高产冬小麦品种济麦20号为试验材料,采用大田试验研究了施氮量为240kgN/hm2条件下,不同追氮时期和基追比例对小麦籽粒产量和品质形成的影响。 1.1追氮时期和基追比例对籽粒产量的影响 起身和拔节期追施氮肥处理的籽粒产量差异不显著,追氮时期由拔节期后移至孕穗和开花期,籽粒产量显著下降。在起身和拔节期追施氮肥,增加追施氮肥比例可以提高产量,在孕穗和开花期追施氮肥,增加追施氮肥比例导致产量降低。 1.2追氮时期和基追比例对成熟期小麦籽粒蛋白质含量和质量的影响 在基追比为1:1和3:7条件下,拔节期追施氮肥的籽粒蛋白质含量最高,当基追比为3:17时,孕穗期追施氮肥的籽粒蛋白质含量达到最高。在起身和拔节期追施氮肥,增加追施氮肥比例导致籽粒蛋白质含量降低；在孕穗期和开花期追施氮肥,增加追施氮肥比例使籽粒蛋白质含量显著提高。 在基追比1:1条件下,拔节期追施氮肥处理的谷蛋白含量显著高于起身期追施氮肥处理,追氮时期由拔节期后移至孕穗期和开花期,谷蛋白含量显著降低；在基追比3:7和3:17条件下,不同追氮时期处理的谷蛋白含量差异不显著。 在一定的基追比条件下,拔节期追施氮肥处理的可溶性谷蛋白含量显著高于起身期追施氮肥处理,追氮时期由拔节期后移至孕穗期和开花期,可溶性谷蛋白含量显著降低。 在起身期和拔节期追施氮肥,清球蛋白和醇溶蛋白含量随追氮比例增加均呈下降趋势；孕穗期和开花期追施氮肥,清球蛋白和醇溶蛋白随追氮比例增加呈上升趋势。 在一定基追比条件下,起身、孕穗和开花期追施氮肥处理的HMW不溶性谷蛋白、不溶性谷蛋白含量均显著高于拔节期追施氮肥处理,孕穗期和开花期追施氮肥间差异不显著。 在一定基追比条件下,拔节期追施氮肥处理的HMW不溶性谷蛋白/不溶性谷蛋白比值显著高于起身追施氮肥,追氮时期由拔节期后移至孕穗和开花期,HMW不溶性谷蛋白/不溶性谷蛋白比值降低。 在基追比1:1条件下,拔节期追施氮肥处理的各醇溶蛋白组分含量显著高于起身期追施氮肥处理,追氮时期自拔节期后移至孕穗和开花期,各醇溶蛋白组分含量下降；在基追比为3:7和3:17时,随着追氮时期后移,各醇溶蛋白组分含量增加,孕穗期追施氮肥处理的各醇溶蛋白组分含量达到最高。在各追氮时期,增加追氮比例可以提高HMW-GS含量。 1.3追氮时期和基追比例对小麦面团品质指标的影响 在起身和开花期追施氮肥,面团稳定时间随追氮比例增加呈上升趋势；在拔节和孕穗期追施氮肥,面团稳定时间随追氮比例增加呈下降趋势。 在一定基追比条件下,拔节期追施氮肥的面团稳定时间显著高于起身期追施氮肥处理,追氮时期自拔节期后移至孕穗和开花期,面团稳定时间显著降低。在基追比为1:1和3:7条件下,拔节期追施氮肥处理的面团形成时间高于起身、孕穗、开花期追施氮肥处理；在基追比为3:17时,孕穗期追施氮肥处理的面团形成时间达到最高。 在起身期和拔节期追施氮肥,面团形成时间随追氮比例增加呈下降趋势；在孕穗期和开花期追施氮肥,面团形成时间随追氮比例增加呈上升趋势,湿面筋含量和面团形成时间变化趋势基本一致。 1.4蛋白质各组分与面团品质的相关分析 可溶性谷蛋白含量、HMW-GS含量、HMW不可溶谷蛋白/不可溶谷蛋白比值、D(4,3)和D(3,2)均与面团稳定时间呈显著或极显著正相关。粗蛋白、谷蛋白、可溶性谷蛋白、醇溶蛋白各组分含量均与面团形成时间呈显著或极显著正相关。 1.5追氮时期和基追比例对淀粉品质的影响 在起身期追施氮肥,增加追氮比例提高直链淀粉含量；在拔节、孕穗和开花期追施氮肥,增加追氮比例降低直链淀粉含量。在各个追氮时期,支链淀粉和总淀粉含量均表现为随追氮比例的增加呈下降趋势。 在一定的基追比条件下,拔节期追施氮肥处理的淀粉各组分含量高于起身期追施氮肥处理,追氮时期自拔节期后移至孕穗和开花期,淀粉各组分含量显著降低。 相关分析表明,支链淀粉和总淀粉含量均与最后黏度、稀懈值、低谷黏度和高峰黏度呈极显著正相关,直/支比与稀懈值呈显著负相关。 2 灌水频次对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应 以强筋冬小麦品种济麦20号、藁城8901和烟农15为试验材料,采用大田试验研究了施氮量为168 kgN/hm2条件下,不同灌水频次对小麦籽粒产量和品质形成的影响。 2.1灌水频次对产量的影响 济麦20和藁城8901的籽粒产量表现为随灌水次数增加先升高后降低趋势,灌水次数在0～2范围内,籽粒产量随灌水次数增加而增加,在灌水次数增加到3次时,籽粒产量较灌2水处理下降。烟农15的籽粒产量随灌水次数的增加显著提高。 2.2灌水频次对籽粒蛋白质组分的影响 济麦20和藁城8901的粗蛋白、醇溶蛋白、清球蛋白和谷蛋白含量随灌水次数的增加均呈上升趋势,烟农15的粗蛋白、醇溶蛋白、清球蛋白和谷蛋白含量均随灌水次数的增加呈下降趋势。济麦20和藁城8901的谷蛋白/醇溶蛋白比例随灌水次数增加呈下降趋势,烟农15的谷蛋白/醇溶蛋白比例随灌水次数增加呈先上升后下降趋势。 2.3灌水频次对籽粒不溶性谷蛋白组分及比例的影响 济麦20和藁城8901的不溶性谷蛋白、可溶性谷蛋白各组分含量及HMW不溶性谷蛋白/不溶性谷蛋白比例随灌水次数的增加均呈上升趋势；随灌水次数的增加,烟农15的不溶性谷蛋白和可溶性谷蛋白各组分含量均呈下降趋势,HMW不溶性谷蛋白/不溶性谷蛋白比例呈先上升后下降趋势。 2.4灌水频次对籽粒醇溶蛋白组分和谷蛋白亚基的影响 随灌水次数增加,济麦20的各醇溶蛋白组分、HMW-GS和LMW-GS含量及HMW-GS/LMW-GS比值均呈上升趋势；烟农15的各醇溶蛋白组分、HMW-GS和LMW-GS含量呈下降趋势,HMW-GS/LMW-GS比值不同灌水处理间差异不显著。藁城8901的各醇溶蛋白组分、HMW-GS和LMW-GS含量及HMW-GS/LMW-GS比值均表现为在0～2水范围内随灌水次数增加呈上升趋势,再增加灌水则不同程度的降低。 2.5灌水频次对谷蛋白大集合体粒度的影响 济麦20和藁城8901的谷蛋白大聚合体的加权平均体积和加权平均表面积随灌水次数增加均呈上升趋势,烟农15的谷蛋白大聚合体的加权平均体积和加权平均表面积随灌水次数增加均呈下降趋势。 2.6灌水频次对面团品质、面包品质的影响 随灌水次数增加,济麦20和藁城8901的湿面筋、面团形成时间和稳定时间、面包体积和面包总评分均呈上升趋势。烟农15的灌1水处理面团稳定时间最高,再增加灌水,面团稳定时间显著降低：而面包体积和面包总评分在灌O～2水范围内随灌水次数的增加呈上升趋势,灌3水处理的面包体积和面包总评分较灌2水处理显著降低。 2.7蛋白质品质和面团、面包品质的相关分析 不可溶谷蛋白、HMW不可溶谷蛋白、HMW不可溶谷蛋白/不可溶谷蛋白比值均与面团稳定时间和面包总评分达到显著或极显著正相关。D(4,3)和D(3,2)均与面包体积呈极显著正相关。 3 水氮耦合对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应 以强筋冬小麦品种济麦20号为试验材料,采用大田试验和15N微区示踪试验相结合的方法,研究了0～240 kgN/hm2范围内不同施氮量、施肥方式、灌水次数、及水氮互作对小麦籽粒产量和品质形成的影响,水氮耦合对冬小麦氮肥的吸收利用及生育后期土壤硝态氮累积迁移的影响。本试验主要研究结果如下： 3.1水氮耦合对强筋小麦产量的调控效应 小麦生育期间灌2次水达最高产量,再增加灌水会降低产量,进一步增加灌水虽然提高了穗粒数,但是千粒重显著下降,最终导致产量的降低。施氮处理的籽粒产量均显著高于不施氮处理,但施氮处理间差异不显著。 3.2水氮耦合对强筋小麦蛋白质品质的调控效应 相同施氮水平下,各灌水处理的籽粒蛋白质含量、单体蛋白含量均显著低于不灌水处理,但不同灌水处理间无显著差异。随灌水次数增加,谷蛋白组分产生了显著的变化,其中不溶性谷蛋白(高分子量谷蛋白)含量呈下降趋势,可溶性谷蛋白(低分子量谷蛋白)含量呈上升趋势,谷蛋白聚合指数(不溶性谷蛋白含量/谷蛋白总量)降低,粉质仪参数(面团稳定时间和形成时间)也相应降低,表明灌水次数增加导致籽粒品质变劣的主要原因是不溶性谷蛋白积累减少。施氮168 kg/hm2条件下,氮肥拔节期全量追施处理的籽粒产量不降低,而其籽粒品质显著优于分次施肥处理。 3.3水氮耦合对强筋小麦淀粉品质的调控效应 在不施氮肥条件下,随灌水次数增加,支链淀粉和总淀粉含量呈上升趋势；施氮条件下,各灌水处理(W1、W2、W3)的总淀粉和支链淀粉含量均显著高于不灌水处理(W0),但各灌水处理间差异不显著。相关分析表明,支链淀粉含量与峰值黏度、稀獬值和反弹值均达显著或极显著正相关；直链淀粉含量和直/支比均与峰值黏度、稀獬值和反弹值呈显著或极显著负相关。 3.4水氮耦合对氮肥利用率、水氮生产效率及土壤中硝态氮迁移的影响 在一定氮肥水平下,不灌水处理的氮肥利用率高于各灌水处理,各灌水处理的氮肥利用率随灌水次数增加呈上升趋势；增加灌水次数,氮肥耕层残留量和残留率显著降低,氮肥损失量和损失率则明显增加。

目录

论文说明：符号说明

声明

摘要

前言

1研究意义

2国内外研究现状

2.1小麦氮素代谢与籽粒蛋白质品质形成的关系

2.2小麦碳素代谢与籽粒淀粉品质形成的关系

2.3土壤中化肥氮的去向

2.4水分与氮肥对小麦籽粒产量和品质的影响

3研究目的

第一章追氮时期与基追比例对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应

1.材料与方法

2.结果与分析

2.1追氮时期和基追比例对产量及产量构成因素的影响

2.2追氮时期和基追比例对籽粒灌浆动态及灌浆速率的影响

2.3追氮时期和基追比例对籽粒蛋白质含量动态的影响

2.4追氮时期和基追比例对成熟期小麦籽粒蛋白质含量和质量的影响

2.5追氮时期和基追比例对淀粉品质的影响

2.6追氮时期和基追比例对开花后营养器官氮素向籽粒转运量和转运效率的影响

2.7小结

第二章灌水频次对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应

1.材料与方法

2.结果与分析

2.1灌水频次对产量及产量构成因素的影响

2.2灌水频次对籽粒灌浆动态和灌浆速率的影响

2.3灌水频次对籽粒含水量和脱水速率的影响

2.4灌水频次对土壤水分含量的影响

2.5灌水频次对籽粒粗蛋白变化动态的影响

2.6灌水频次对成熟期不同器官的氮素含量和氮素积累量的影响

2.7灌水频次对开花后营养器官中氮素向籽粒转运的影响

2.8灌水频次对籽粒蛋白质含量及组分的影响

2.9灌水频次对面团品质的影响

2.10灌水频次对面包品质的影响

2.11蛋白质组分和面团、面包品质的相关分析

2.12小结

第三章水氮耦合对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应

1.材料与方法

2.结果与分析

2.1不同水氮处理籽粒产量和品质性状的方差分析

2.2不同水氮处理对籽粒产量及产量构成因素的影响

2.3不同水氮处理对籽粒蛋白质含量的影响

2.4不同水氮处理对小麦籽粒蛋白质各组分含量的影响

2.5不同水氮处理对籽粒品质指标的影响

2.6灌水和氮肥的面团稳定时间效应

2.7籽粒蛋白质各性状的相关关系

2.8籽粒支、直链淀粉含量及其比例

2.9淀粉糊化特性

2.10淀粉各性状的相关分析

2.11不同水氮处理中施用氮肥的去向

2.12不同水氮处理的水、氮生产效率

2.13小麦生育后期不同水氮处理的0～200 cm土层体积含水量和硝态氮量的变化

2.14小结

讨论

1.追氮时期对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应

2.施氮基追比例对小麦产量和品质的影响

3.灌水频次对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应

4.水氮耦合对强筋小麦籽粒品质的调控效应

4.1水氮耦合对籽粒蛋白质品质的调控效应

4.2水氮耦合对小麦籽粒淀粉组分和淀粉品质的调控效应

4.3水氮耦合对土壤硝态氮残留淋溶的调控效应

结论

参考文献

致 谢

在读期间发表论文情况