追氮时期和土壤水分对小麦产量和品质的影响及其生理基础

摘要

本研究选用强筋小麦品种济麦20和中筋小麦品种泰山23作为试验材料，采用15N示踪技术、酶学研究和生理生化分析方法，系统研究了不同追氮时期和土壤水分条件对不同品质类型小麦品种植株的氮碳代谢和产量与品质形成的影响。主要结果如下： 1土壤水分对不同小麦品种产量和品质的调控效应及其生理基础 设置0水(全生育期不浇水，以W0表示)、3水(底水+拔节水+开花水，以W1表示)和4水(底水+冬水+拔节水+开花水，以W2表示)三个水分处理，每次灌水量为60mm，研究不同小麦品种在不同土壤水分条件下的碳氮代谢特点。主要结果如下： 1.1不同小麦品种旗叶的氮素代谢差异 浇水处理比不浇水处理提高了济麦20和泰山23旗叶硝酸还原酶活性和灌浆中后期内肽酶和羧肽酶活性。浇4水处理比浇3水处理提高了济麦20旗叶氮素同化能力，同时降低了其氮素降解能力；对泰山23无显著影响。 1.2籽粒蛋白质组分含量及麦谷蛋白含量/醇溶蛋白含量比值(谷/醇比值)的差异 浇水处理比不浇水处理降低了济麦20醇溶蛋白含量，提高了其麦谷蛋白含量和谷/醇比值；提高了泰山23醇溶蛋白含量，降低了其麦谷蛋白含量和谷/醇比值。浇4水处理比浇3水处理降低了济麦20灌浆中后期麦谷蛋白含量和谷/醇比值，对其醇溶蛋白含量无显著影响；对泰山23麦谷蛋白含量、醇溶蛋白含量和谷/醇含量比值均无显著影响。 1.3旗叶光合速率的差异 浇水处理比不浇水处理提高了济麦20和泰山23的旗叶光合速率。浇4水处理比浇3水处理提高了泰山23旗叶光合速率，对济麦20无显著影响。 1.4倒二茎鞘中非结构性碳水化合物含量的差异 不浇水处理提高了济麦20和泰山23灌浆初期倒二茎鞘中果聚糖含量，降低了灌浆中期倒二茎鞘中果聚糖含量和灌浆中后期分解输出。浇水处理促进了两品种灌浆中期果聚糖合成和灌浆中后期的分解输出。浇4水处理比浇3水处理对济麦20倒二茎鞘中果聚糖含量无显著影响；提高了泰山23倒二茎鞘中DP3果聚糖和DP4≥果聚糖含量，亦增加了灌浆后期DP3果聚糖和DP4≥果聚糖在营养器官中的滞留量。 1.5产量和品质差异 浇水处理比不浇水处理提高了济麦20的籽粒产量和品质；提高了泰山23的籽粒产量，降低了其品质。浇4水处理比浇3水处理提高了济麦20的籽粒产量和品质，对泰山23无显著影响。 2追氮时期和土壤水分对小麦产量和品质的影晌及其生理基础 设置追肥时期和浇水次数两因素试验，追肥时期包括起身期追肥、拔节期追肥和孕穗期追肥，每个追肥时期设0水、3水、4水和5水四个浇水处理。研究追肥时期和浇水次数对不同小麦品种产量和品质及其形成的生理基础的影响。主要结果如下： 2.1对小麦旗叶氮素同化和蛋白质降解的影响 浇水处理比不浇水处理提高了不同时期追肥条件下的旗叶硝酸还原酶活性。浇4水处理比浇3水处理提高了不同时期追肥条件下济麦20的旗叶硝酸还原酶活性，但不利于其灌浆中后期的降解输出；对泰山23氮素同化和降解均无显著影响。浇5水处理比浇4水处理提高了起身期追肥条件下济麦20的硝酸还原酶活性，对拔节期和孕穗期追肥条件下的无显著影响，不利于其氮素的降解；对泰山23旗叶氮素同化无显著影响，不利于其灌浆中后期降解输出。 2.2对小麦产量和品质的影晌 不同追肥时期条件下，济麦20和泰山23均以W0处理的产量最低。浇4水处理比浇3水处理提高了泰山23起身期追肥条件下的籽粒产量，对济麦20无显著影响；提高了拔节期和孕穗期追肥条件下济麦20的籽粒产量，对泰山23影响不显著。浇5水处理比浇4水处理降低了两品种各追肥时期条件下的籽粒产量。 浇水处理比不浇水处理显著改善了济麦20各追肥时期条件下的籽粒品质，仅改善了泰山23起身期追肥条件下的品质。浇4水处理比浇3水处理导致济麦20起身期追肥条件下品质变劣，改善了拔节期和孕穗期追肥条件下的品质；对泰山23各追肥时期下的品质无显著影响。浇5水处理与浇4水处理相比较，济麦20各追肥条件下的品质变劣；泰山23起身期追肥条件下的品质变劣，对拔节期追肥条件下的无显著影响，改善了孕穗期追肥条件下的籽粒品质。 2.3对土壤硝态氮淋溶的影响 不同时期追肥条件下，W0处理在开花期和成熟期土壤硝态氮主要存留在0-20cm土层。开花期，浇4水处理与浇3水处理比较，起身期和孕穗期追肥条件下80-140cm土层的硝态氮含量增大；拔节期追肥条件下，60-140cm土层的硝态氮含量增大。成熟期，浇4水和浇5水的条件下，起身期追肥处理0-140cm土层的硝态氮含量减少；使拔节期追施氮肥条件下0-100cm土层的硝态氮含量减少，100-140cm土层的硝态氮含量增加；孕穗期追施氮肥条件下，0-40cm土层的硝态氮含量减少，40-140cm土层的土壤硝态氮含量增加。 2.4对水分利用率和氮素利用率的影响 济麦20和泰山23的水分利用率随浇水次数和浇水量的增加而降低。 不浇水处理提高了不同时期追肥条件下济麦20和泰山23的氮素利用率。浇4水处理比浇3水处理提高了起身期追肥条件下泰山23的氮素利用率，对济麦20无显著影响；提高了拔节期和孕穗期追肥条件下济麦20的氮素利用率，对泰山23无显著影响。浇5水处理比浇4水处理对起身期追肥条件下两品种的氮素利用率无显著影响；降低了拔节期和孕穗期追肥条件下济麦20的氮素利用率，对泰山23无显著影响。 浇水处理比不浇水处理提高了济麦20的肥料利用率。浇5水处理比浇3水处理降低了济麦20在起身期和拔节期追施氮肥条件下的肥料利用率，提高了孕穗期追施氮肥条件下的肥料利用率。 综合产量、品质、水分利用率和各项氮素利用指标，N2W2处理和N2W1处理分别为济麦20和泰山23高产、优质、高效的最佳处理。 3基于不同追氮时期和土壤水分条件下遮光对小麦产量与品质的影响 选取田间小区试验中的N1W0、N1W1、N2W0和N2W1处理，设置不遮光(CK)、灌浆前期遮光(花后0-11天遮光，以S1表示)、灌浆中期遮光(开花后12-22天遮光，以S2表示)和灌浆后期遮光(开花后23-33天遮光，以S3表示)，研究遮光对产量和品质及氮素代谢的影响。主要结果如下： 3.1对产量和品质的影响 灌浆前期遮光降低了两品种的穗粒数和千粒重，灌浆中期和后期遮光只降低了千粒重；不同阶段遮光均降低了籽粒产量，前期遮光对籽粒产量影响最小，中期遮光最大，后期遮光居中。 灌浆中期和后期遮光提高了各处理的沉降值。前期遮光提高了济麦20和泰山23的N1W0处理和N2W0处理的沉降值，降低了泰山23的N1W1处理和N2W1处理的沉降值，对济麦20的N1W1处理和N2W1处理无显著影响。 灌浆中期和后期遮光提高了各处理的湿面筋含量。灌浆前期遮光对济麦20的N1W0处理和N2W1处理及泰山23的N2W0处理和N1W1处理的湿面筋含量无显著影响，降低了济麦20的N1W1处理和泰山23的N2W1处理的湿面筋含量，提高了济麦20的N2W0处理和泰山23的N1W0处理的湿面筋含量。 3.2对蛋白质组分含量的影晌 灌浆期各阶段遮光均提高了籽粒中清蛋白和球蛋白的含量。 灌浆前期遮光，降低了济麦20的N1W0处理和N1W1处理及泰山23的N2W1处理的醇溶蛋白含量，提高了济麦20的N2W0和N2W1处理及泰山23N1W0处理、N1W1处理和N2W0处理的醇溶蛋白含量；提高了济麦20和泰山23的N1W0处理和N2W0处理麦谷蛋白含量，降低了N1W1处理和N2W1处理的麦谷蛋白含量。灌浆中期遮光和灌浆后期遮光均有利于提高各处理的醇溶蛋白含量和麦谷蛋白含量。

目录

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符号说明

前言

第一章土壤水分对不同小麦品种产量和品质的调控效应及其生理基础

第二章 追氮时期和土壤水分对小麦产量和品质的影响及其生理基础

1材料与方法

2结果与分析

2.1不同生育时期土壤含水量变化

2.2追氮时期和土壤水分对土壤硝态氮含量变化的影响

2.3追氮时期和土壤水分对小麦氮素代谢的影响

2.4追氮时期和土壤水分对小麦碳素代谢的影响

2.5追氮时期和土壤水分对小麦籽粒产量和品质的影响

2.6追氮时期和土壤水分对水分利用率和氮素利用率的影响

2.7结论

第三章 基于不同追氮时期和土壤水分条件下遮光对小麦产量与品质的影响

讨论

结论

参考文献

致谢

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