氮硫配施对小麦产量和品质的调控及其生理学基础

论文摘要

试验于2005-2007年在河南农业大学科教示范园区进行,以2个不同穗型的国审中筋高产小麦品种为材料,研究了不同氮水平下施硫对小麦光合特性、氮、硫同化代谢、积累运转关键酶、蔗糖合成酶活性、激素含量、氮素和硫素的积累与运转、籽粒灌浆特性及产量、主要品质指标的影响。主要试验结果如下:1.硫对小麦光合速率和源库糖合成的影响与对照（S0）相比,豫农949在N240和N330水平下,施硫提高了旗叶Chl含量、可溶性蛋白含量和旗叶净光合速率,提高花后旗叶可溶性糖和蔗糖的含量和灌浆前期籽粒中可溶性糖和蔗糖的含量,加速了灌浆后期籽粒中糖的降解;兰考矮早8在N240和N330水平下提高了旗叶可溶性蛋白含量、花后旗叶可溶性糖和蔗糖的含量和灌浆前期籽粒中可溶性糖和蔗糖的含量,加速了灌浆后期籽粒中糖的降解,旗叶Chl含量和净光合速率N330S60处理较N330S0处理有所降低。说明施用硫肥能够增强光合“源”器官碳同化物的供应能力,促进了籽粒对叶源端同化物的转化、利用能力,为淀粉合成提供了充足的底物供应。2.硫对小麦氮、硫同化酶活性的影响硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸丙酮酸转氨酶是氮素同化的三个关键酶。OASS裂解酶,是硫代谢的关键酶。在N240水平下施硫可以增加旗叶中三个酶的活性,提高氮素的同化能力。在2种氮水平下,2个小麦品种旗叶三种酶活性变化趋势基本一致,即NR于花后05d,GS于花后5d,GPT于花后10d,分别达到最大值,然后下降;2个小麦品种籽粒GS在花后510d,GPT在花后1020d,分别保持较高的活性值,然后呈迅速下降趋势。与对照相比,在N240水平下S60处理显著提高了旗叶GS和GPT活性值;在N330水平下,S60处理在大部分时期提高了旗叶GS和GPT的活性值。籽粒GS和GPT活性值与旗叶变化趋势一致。与对照相比,增施硫肥均降低了两品种旗叶和籽粒中乙酰丝氨酸水解酶（OASS）的活性。3.硫对小麦碳、氮、硫积累运转的影响与对照相比,在中氮（N240）和高氮（N330）水平下,施硫可以促进小麦干物质的积累和向籽粒的转运,N240S60比N330S60更利于促进花前营养器官贮藏物质向结实器官的运转,两品种相比较,从开花到成熟期豫农949单株干物质积累量明显高于兰考矮早8。与对照相比,施硫提高了开花期叶、茎鞘氮和硫的积累量以及成熟期籽粒氮、硫的含量,减小了成熟期氮素在植株体内的累积量,2品种相比较,豫农949较兰考矮早8的施硫处理更能有效地提高氮素的吸收、利用率。与对照相比,施硫提高了花前植株体积累氮素的输出能力,同时提高了输出氮素对籽粒氮的贡献率,提高了硫素在植株体内的移动率,利于硫素及时供应到营养器官,减小了植株体和籽粒的N/S比。4.硫对小麦内源激素含量变化的影响与对照相比,施硫提高了灌浆前期旗叶细胞分裂素（ZR,IAA）的含量,在灌浆后期减小了旗叶IAA的含量,提高了花后015d和30d时赤霉素（GA3）的含量,减小了灌浆末期旗叶脱落酸（ABA）的含量。施用硫肥,能够在灌浆之前促进和保持叶片的生理功能,而在灌浆后期则延缓了功能叶片的衰老,说明硫素能够通过改善内源激素的含量,来调控小麦叶片的衰老进程。与对照相比,ZR含量花后510d时籽粒S60>S0,花后10d时籽粒IAA含量S60>S0。施硫能够提高灌浆高峰到来之前籽粒的ZR和IAA含量,说明施用硫肥促进了前期细胞分裂,增加了库容,提高了贮藏能力,促进了有机物质向籽粒的转运。5.硫对小麦产量及其构成因素的影响与对照相比,两个小麦品种在2种氮水平下,施硫在提高产量构成因素的同时增加小麦籽粒产量。N240水平下施硫,豫农949和兰考矮早8两品种籽粒产量分别增加12.74%和6.15%, N330水平下施硫,籽粒产量分别增加16.41%和10.63%,2品种均为N330水平下施硫增产幅度高,但2品种N330S60和N240S60两处理相比,差异均不显著。与对照相比,S60处理提高了豫农949的穗数、穗粒数、千粒重,差异均达显著水平;兰考矮早8穗数、穗粒数均为S60>S0,穗数差异达显著水平,穗粒数差异不显著。千粒重N330S60>N330S0,差异达显著水平,N240S60<N240S0,差异达显著水平。6.硫对小麦籽粒主要品质性状的影响与对照相比,两个小麦品种在2种氮水平下,施硫提高了贮藏蛋白和结构蛋白的含量,减小了淀粉的直/支比。与对照相比,2品种在2种氮水平下施硫,提高了小麦面粉的峰值粘度、低谷粘度和最终粘度,增加了面粉的形成时间和粉质指数,提高幅度分别为5.75-45.86%和2.61-23.45%,同时提高了面粉稳定时间,但差异未达显著水平。与对照相比,施硫提高了面团的拉伸面积和延伸度,施硫对豫农949拉伸阻力的影响,差异达显著水平。说明施用硫肥能够改善小麦的营养品质,并改善了面团的流变学特性,改进了小麦的加工品质。与对照相比,施硫减小了2小麦品种面粉的PPO活性,提高了面粉的亮度（L*值）,2品种相比较而言,豫农949的面粉和面片L*均高于兰考矮早8,而a*、b*则均低于兰考矮早8。说明施用硫肥,能够在改善小麦加工品质的同时提高感官的舒适度。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 硫的生理功能
• 1.2 硫素吸收、同化途径及其调控
• 1.2.1 硫的吸收
• 1.2.2 硫的运输
• 1.2.3 硫的同化途径
• 1.3 缺硫诊断
• 1.4 硫素积累与运转
• 1.5 硫素与小麦产量
• 1.5.1 小麦的需硫量
• 1.5.2 硫对小麦产量的影响
• 1.6 硫素与小麦品质
• 1.6.1 对籽粒蛋白质组成的影响
• 1.6.2 硫对籽粒淀粉的影响
• 1.6.3 硫对小麦面团流变学特性的影响
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试验地点与条件
• 3.2 供试材料与田间设计
• 3.3 测定项目与方法
• 3.3.1 群体质量指标与田间农艺性状调查
• 3.3.2 光合特性测定
• 3.3.3 氮素同化特性测定
• 3.3.4 硫同化酶测定
• 3.3.5 蔗糖合成酶活性的测定
• 3.3.6 糖含量测定
• 3.3.7 激素含量的测定
• 3.3.8 对小麦碳、氮积累与运转的影响
• 3.3.9 产量及产量构成因素分析
• 3.3.10 籽粒蛋白质组分和淀粉含量测定
• 3.3.11 面粉白度、糊化特性和粉质参数、拉伸参数的测定
• 3.4 统计分析方法
• 4 结果与分析
• 4.1 不同氮水平下施硫对小麦光合特性的影响
• 4.1.1 对叶绿素（Chl）含量的影响
• 4.1.2 对旗叶可溶性蛋白的影响
• 4.1.3 对小麦叶面积指数（LAI）的影响
• 4.1.4 对旗叶光合速率的影响
• 4.2 不同氮水平下施硫对小麦氮代谢酶的影响
• 4.2.1 对硝酸还原酶活性的影响
• 4.2.2 对旗叶和籽粒GS 活性的影响
• 4.2.3 对旗叶和籽粒GPT 活性的影响
• 4.3 不同供氮水平下施硫对小麦旗叶和籽粒硫同化酶的影响
• 4.3.1 对OAS 裂解酶（OAS-TL）活性的影响
• 4.4 不同氮水平下施硫对小麦旗叶与籽粒蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性的影响
• 4.4.1 对旗叶和籽粒蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性的影响
• 4.4.2 对旗叶和籽粒蔗糖合成酶（SS）活性的影响
• 4.5 不同氮水平下施硫对小麦旗叶和籽粒糖含量的影响
• 4.5.1 不同氮水平下施硫对小麦旗叶可溶性糖和蔗糖含量的影响
• 4.5.2 不同氮水平下施硫对小麦籽粒可溶性糖和蔗糖含量的影响
• 4.6 不同供氮水平下施硫对小麦旗叶和籽粒激素含量的影响
• 4.6.1 对旗叶内源激素含量的影响
• 4.6.2 对籽粒内源激素含量的影响
• 4.7 不同供氮水平下施硫对小麦碳、氮、硫积累与运转的影响
• 4.7.1 不同氮水平下施硫对小麦干物质积累与转运的影响
• 4.7.2 不同氮水平下施硫对小麦氮素积累与运转的影响
• 4.7.3 不同氮水平下施硫对小麦硫素积累与运转的影响
• 4.7.4 不同氮水平下施硫对开花期和成熟期各器官氮硫含量及N
• 4.8 不同氮水平下施硫对小麦籽粒产量和产量构成因素的影响
• 4.9 不同氮水平下施硫处理对部分品质性状的影响
• 4.9.1 对成熟期籽粒蛋白质含量和蛋白质组分的影响
• 4.9.2 对淀粉积累和淀粉组分的影响
• 4.9.3 对小麦淀粉糊化特性的影响
• 4.9.4 对小麦面粉粉质参数的影响
• 4.9.5 对面粉拉伸参数的影响
• 4.9.6 对面粉及面糊色泽的影响
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 5.2.1 硫素对小麦氮、硫同化酶的影响
• 5.2.2 硫素对小麦旗叶、籽粒中蔗糖代谢及其酶活性的影响
• 5.2.3 硫素对小麦内源激素的调控
• 5.2.4 硫素对小麦光合特性的影响
• 5.2.5 硫素对小麦产量的影响
• 5.2.6 硫素对小麦品质的影响
• 参考文献
• ABSTRACT