小麦优质高产需水特性及其生理基础的研究

论文摘要

1灌水量对小麦品质和产量的影响及其生理基础供试材料为强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23,设置不灌水（W0）、拔节水+开花水（W1）、拔节水+开花水+灌浆水（W2）3个水分处理,每次灌水量为60mm,研究不同灌水量对小麦需水特性、碳氮代谢规律、产量与品质形成的影响及生理基础。主要结果如下:1.1对土壤含水量的影响根据小麦根系的分布及吸收规律,将0140cm土层分为4层:020cm、2060cm、60100cm、100140cm。播种前上述各土层的土壤含水量为17.73%、17.02%、16.90%、17.60%。获得高产的W1处理上述各土层的土壤含水量为:拔节期8.80%9.20%、12.10%13.13%、16.10%16.19%、17.89%18.35%;开花期7.03%9.24%、12.25%13.89%、15.53%16.14%、16.23%17.40%;成熟期4.86%7.40%、9.08%9.95%、12.61%14.55%、15.95%16.24%。在拔节期至开花期间2060cm土层,开花期至成熟期间2060cm、60100cm土层维持合适的土壤含水量是高产的基础。1.2对小麦耗水量的影响W1处理总耗水量中不同水分来源的贡献率为:降水量43.82%46.41%,灌溉量26.82%28.40%,土壤贮水消耗量25.19%29.36%。增加灌水量,灌溉量的贡献率升高,土壤贮水消耗量贡献率降低,产量无显著变化。开花至成熟期间为耗水模系数和耗水强度最高的时期。W1处理开花至成熟期间耗水模系数为46.73%46.97% ,耗水强度为5.675.97mm·day-1,增加灌水量,耗水模系数和耗水强度升高。强筋品种济麦20的产量为7745.579231.45kg·hm-2,耗水量为364.21422.55mm;中筋品种泰山23的产量为7719.189663.65kg·hm-2,耗水量为386.03447.49mm。总耗水量随灌水量的增加而增加。1.3对土壤氮素淋溶的影响开花期W1、W2处理的土壤硝态氮淋溶至80cm土层。成熟期W1处理的土壤硝态氮集中在4080cm土层,W3处理的土壤硝态氮淋溶至140cm。W0处理在开花期和成熟期的硝态氮集中在020cm土层,向深层运移幅度小。1.4对旗叶氮代谢与品质的影响随灌水量增加,开花后的旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）活性、灌浆中后期的旗叶内肽酶（EP）活性和灌浆早中期的旗叶可溶性蛋白质、游离氨基酸含量先升高后降低,以W1处理最高。W2处理增加了灌浆后期旗叶可溶性蛋白质、游离氨基酸的滞留量。W1处理提高了籽粒蛋白质含量、谷蛋白及其各组分含量、醇溶蛋白及其各组分含量,延长了面团稳定时间。W2处理降低了籽粒蛋白质含量、HMW-GS含量、谷蛋白含量,提高了醇溶蛋白含量,缩短了面团稳定时间。济麦20的面团稳定时间长于泰山23。1.5对碳代谢与产量的影响W1处理提高了灌浆中后期的籽粒SSS、GBSS活性。在灌浆后期,W2处理倒二节间DP=3果聚糖滞留量增加;籽粒GBSS活性提高,SSS活性降低。W1处理提高了成熟期籽粒支链淀粉、直链淀粉、总淀粉含量和产量。W2处理降低了成熟期籽粒支链淀粉、总淀粉含量,产量无显著变化。泰山23灌水处理的产量高于济麦20。2灌水量和施氮量对小麦品质和产量形成的调控供试材料为强筋小麦济麦20,裂区设计,灌水量为主区,施氮量为副区。设置4个水分处理:不灌水（W0）;拔节水+开花水,每次灌水量为30mm（W1）、60mm（W2）、90mm（W3）。设置4个氮素处理:不施氮（N0）;每公顷施纯氮120kg（N1）、210kg（N2）、300kg（N3）。研究不同灌水量和施氮量对小麦需水特性、碳氮代谢规律、产量与品质形成的调控及其生理基础。主要结果如下:2.1对水分利用的影响W2N2处理的产量水分利用率、蛋白质产量水分利用率最高,耗水系数最低,有利于实现高产高效。W2N2处理总耗水量中不同水分来源的贡献率为:降水量32.28%32.58%,灌溉量30.26%30.54%,土壤贮水消耗量36.88%37.47%,实现了对灌溉水和土壤贮水的均衡利用。增加灌水量,灌溉量的贡献率提高,土壤贮水消耗量的贡献率降低。W2N2处理开花至成熟期耗水模系数为47.59%48.74%,耗水强度为4.605.01mm·day-1,增加灌水量,耗水模系数和耗水强度升高。N2条件下,济麦20产量为6752.188040.45kg·hm-2,耗水量为348.31396.59mm。增加施氮量,总耗水量增加。2.2.对小麦植株-土壤氮素循环的影响W2处理提高了成熟期籽粒和营养器官的氮素积累量;灌水过量,营养器官氮素积累量增加,籽粒氮素积累量降低。N2处理提高了成熟期籽粒和营养器官氮素积累量;施氮过量,营养器官氮素积累量增加,籽粒氮素积累量无显著变化。增加灌水量,硝态氮向深层淋溶。N0、N1、N2条件下,W2处理未出现明显的硝态氮累积;N3条件下,W2、W3处理在140160cm土层出现明显的硝态氮累积。成熟期80200cm土层的硝态氮含量随施氮量增加而增加。在拔节期和开花期各灌水60mm,总施氮量为210kg·hm-2,是较合理的水肥运筹。2.3对旗叶氮代谢与品质的影响W2处理提高了灌浆中后期的旗叶GS活性、EP活性,增加了灌浆前期的旗叶可溶性蛋白质含量和开花后的旗叶游离氨基酸含量。W3处理灌浆中期的旗叶GS活性、灌浆中后期的旗叶EP活性降低,开花后的旗叶游离氨基酸含量降低,灌浆后期的可溶性蛋白质滞留量增加。随施氮量增加,旗叶GS活性、EP活性、可溶性蛋白质含量、游离氨基酸含量先升高后降低,以N2处理最高。W2处理提高了籽粒蛋白质含量、HMW-GS含量、谷蛋白含量、醇溶蛋白及其各组分含量,延长了面团稳定时间。W3处理的籽粒蛋白质含量、谷蛋白及其各组分含量降低,醇溶蛋白及其各组分含量升高,面团稳定时间缩短。N2处理提高了籽粒蛋白质含量、谷蛋白及其各组分含量、醇溶蛋白及其各组分含量,延长了面团稳定时间。N3处理降低了谷蛋白及其各组分含量、醇溶蛋白含量,缩短了面团稳定时间,籽粒蛋白质含量无显著变化。2.4对碳代谢与产量的影响W2处理提高了在灌浆中后期的旗叶光合速率、籽粒GBSS活性、旗叶SPS活性和蔗糖含量,降低了成熟期籽粒支链淀粉、总淀粉含量,提高了直链淀粉含量和产量。W3处理的旗叶SPS活性和蔗糖含量与W2处理无显著差异;灌浆后期倒二节间DP≥4、DP=3果聚糖滞留量增加;成熟期支链淀粉含量降低,直链淀粉含量、总淀粉含量、产量无显著变化。随施氮量增加,旗叶SPS活性和蔗糖含量先升高后降低,以N2处理最高。N2处理降低了成熟期的直链淀粉含量、总淀粉含量,提高了产量,支链淀粉含量无显著变化。N3处理增加了灌浆后期倒二节间DP≥4、DP=3果聚糖滞留量;降低了成熟期支链淀粉含量、总淀粉含量,直链淀粉含量和产量无显著变化。

论文目录

中文摘要

英文摘要

前言

1 本研究的目的意义

2 国内外研究现状

第一章灌水量对小麦品质和产量的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤水分变化动态的影响

2.1.1 拔节期各土层土壤含水量

2.1.2 开花期各土层土壤含水量

2.1.3 成熟期各土层土壤含水量

2.1.4 对不同土层土壤含水量的影响

2.2 不同处理对水分利用率的影响

2.3 不同处理的麦田耗水特点

2.3.1 不同生育阶段内的耗水量、耗水模系数和日耗水量

2.3.2 耗水量的水分来源对总耗水量的贡献率

2.4 不同处理对土壤氮素淋溶的影响

2.4.1 拔节期土壤硝态氮含量

2.4.2 开花期土壤硝态氮含量

2.4.3 成熟期土壤硝态氮含量

2.5 不同处理对籽粒品质的影响

2.5.1 对湿面筋含量和粉质仪参数的影响

2.5.2 对蛋白质含量与蛋白质产量的影响

2.5.3 对蛋白质组分含量的影响

2.5.3.1 对蛋白质各组分含量的影响

2.5.3.2 对谷蛋白各组分含量的影响

2.5.3.3 对醇溶蛋白各组分含量的影响

2.5.4 对花后旗叶氮素代谢的影响

2.5.4.1 旗叶可溶性蛋白质含量

2.5.4.2 旗叶游离氨基酸含量

2.5.4.3 旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）活性

2.5.4.4 旗叶内肽酶（EP）活性

2.6 不同处理对籽粒淀粉组分含量及其有关酶活性的影响

2.6.1 对支链淀粉含量的影响

2.6.2 对直链淀粉含量的影响

2.6.3 对总淀粉含量的影响

2.6.4 对支链淀粉含量/直链淀粉含量比值的影响

2.6.5 对可溶性淀粉合成酶（SSS）活性的影响

2.6.6 对淀粉粒结合态淀粉合成酶（GBSS）活性的影响

2.7 不同处理对开花后茎鞘果聚糖含量的影响

2.7.1 对倒二节间 DP≥4 果聚糖含量的影响

2.7.2 对倒二节间 DP=3 果聚糖含量的影响

2.8 不同处理对小麦干物质积累的影响

2.8.1 对各生育时期干物质积累总量的影响

2.8.2 对干物质积累速率的影响

2.9 不同处理对小麦产量的影响

2.10 小结

第二章灌水量和施氮量对小麦品质和产量形成的调控

1 材料与方法

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤水分变化动态的影响

2.1.1 冬前各土层土壤含水量

2.1.2 拔节期各土层土壤含水量

2.1.3 开花期各土层土壤含水量

2.1.4 成熟期各土层土壤含水量

2.1.5 不同生育阶段各土层土壤含水量变化

2.2 不同处理对水分利用率的影响

2.2.1 对不同水平水分利用率和耗水系数的影响

2.2.2 对群体水分利用率的影响

2.3 不同处理的麦田耗水特点

2.3.1 不同生育时期的耗水量、耗水模系数和日耗水量

2.3.2 耗水量的水分来源对总耗水量的贡献率

2.4 不同处理对小麦—土壤氮素循环的影响

2.4.1 对小麦植株氮素吸收和分配的影响

2.4.1.1 对植株氮素积累量的影响

2.4.1.2 对开花期氮素在各器官中分配的影响

2.4.1.3 对成熟期氮素在各器官中分配的影响

2.4.1.4 对氮肥利用效率的影响

2.4.1.5 对小麦植株不同来源氮素吸收的影响

2.4.1.5.1 开花期小麦植株对不同来源氮素的吸收

2.4.1.5.2 成熟期小麦植株对不同来源肥料氮的吸收

2.4.2 不同处理对土壤硝态氮动态的影响

2.4.2.1 冬前土壤硝态氮含量变化

2.4.2.2 拔节期土壤硝态氮含量变化

2.4.2.3 开花期土壤硝态氮含量变化

2.4.2.4 成熟期土壤硝态氮含量

2.5 不同处理对小麦碳水化合物形成的影响

2.5.1 不同处理对开花后旗叶光合速率的影响

2.5.2 不同处理对开花后旗叶糖代谢的影响

2.5.2.1 对旗叶蔗糖含量的影响

2.5.2.2 对旗叶磷酸蔗糖合成酶（SPS）活性的影响

2.5.3 不同处理对开花后茎鞘果聚糖含量的影响

2.5.3.1 对 DP≥4 果聚糖含量的影响

2.5.3.2 对 DP=3 果聚糖含量的影响

2.6 不同处理对小麦品质的影响

2.6.1 对湿面筋含量和粉质仪参数的影响

2.6.2 对蛋白质含量和蛋白质产量的影响

2.6.3 对蛋白质组分含量的影响

2.6.3.1 对蛋白质各组分含量的影响

2.6.3.2 对谷蛋白各组分含量的影响

2.6.3.3 对醇溶蛋白各组分含量的影响

2.6.4 不同处理对旗叶氮素代谢的影响

2.6.4.1 旗叶可溶性蛋白质含量

2.6.4.2 旗叶游离氨基酸含量

2.6.4.3 旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）活性

2.6.4.4 旗叶内肽酶（EP）活性

2.7 不同处理对淀粉组分含量及其有关酶活性的影响

2.7.1 对支链淀粉含量的影响

2.7.2 对直链淀粉含量的影响

2.7.3 对总淀粉含量的影响

2.7.4 对支链淀粉含量/直链淀粉含量比值的影响

2.7.5 对可溶性淀粉合成酶（SSS）活性的影响

2.7.6 对淀粉粒结合态淀粉合成酶（GBSS）活性的影响

2.8 不同处理对小麦干物质积累的影响

2.8.1 对各生育时期干物质积累量的影响

2.8.2 对小麦干物质阶段积累量的影响

2.9 不同处理对小麦产量的影响

2.10 小结

讨论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况

小麦优质高产需水特性及其生理基础的研究

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