施氮量和土壤水分对小麦碳氮代谢和产量与品质形成的影响

论文摘要

本研究于2004-2005年在山东农业大学实验农场进行。选用强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23品种为试验材料，采用田间试验和防雨棚池栽试验相结合的方法，利用15N同位素示踪、酶学研究技术等，系统研究了施氮量和土壤水分对土壤氮素变化和籽粒产量及加工品质的影响及其生理机制，探讨了不同土壤水分条件下，灌浆期遮光及源库比例改变对籽粒蛋白质和淀粉积累的影响。主要结果如下： 1 不同小麦品种产量和品质形成的差异 与济麦20相比较，泰山23旗叶光合速率高值持续时间长、磷酸蔗糖合成酶（SPS）活性高，制造的光合产物多，茎鞘中贮存的可溶性糖含量高，灌浆中、后期向籽粒的转运率和转运量高，籽粒产量显著高于济麦20。 与泰山23比较，济麦20灌浆前中期具有较高的氮素同化酶活性，灌浆中后期具有较高的蛋白质水解酶活性，灌浆前期旗叶游离氨基酸含量高，灌浆中、后期向籽粒的转运率和转运量高，成熟期籽粒蛋白质含量及谷蛋白大聚合体含量高，籽粒加工品质显著优于泰山23。 2 防雨池栽条件下施氮量和土壤水分对土壤氮素和小麦产量及品质形成的影响 各处理全生育期不接受自然降水，定额灌溉，每次灌水量为60mm。 2．1 对土壤硝态氮含量的影响 冬前、拔节、开花、灌浆期灌水，加剧0-60cm土层土壤硝态氮向深层土壤的运移。施氮量由120kg／hm2增加到240kg／hm2，各浇水处理80-140cm土层土壤硝态氮含量显著增加。 2．2 对旗叶光合特性的影响 施氮量由120kg／hm2增加到240kg／hm2，提高了旗叶光合速率及SPS活性，但抑制了旗叶蔗糖向籽粒的转运。全生育期不浇水的处理与浇水处理相比较，降低了旗叶光合速率、SPS活性和旗叶蔗糖含量；冬水对其无显著影响；开花水和灌浆水均促进旗叶光

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 英文缩略表
• 前言
• 1 目的意义
• 2 国内外研究现状
• 2.1 小麦植株的氮代谢
• 2.2 小麦植株的碳代谢
• 2.3 小麦植株碳代谢与氮代谢的关系
• 2.4 环境因素对冬小麦产量和品质的影响及其生理基础
• 2.5 光照对作物碳氮代谢和籽粒产量和品质的影响
• 2.6 源库关系改变对作物碳氮代谢和籽粒产量的影响
• 2.7 土壤中的氮素进入环境的途径和机制
• 第一章 不同小麦品种产量和品质形成的生理基础
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料与试验设计
• 1.2 取样方法
• 1.3 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 小麦-土壤体系土壤含水量和硝态氮含量变化动态
• 2.1.1 0-140cm土层土壤含水量变化动态
• 2.1.2 0-140cm土层土壤硝态氮含量变化动态
• 2.2 不同小麦品种碳代谢的差异
• 2.2.1 旗叶光合速率的差异
• 2.2.2 旗叶磷酸蔗糖合成酶活性的差异
• 2.2.3 旗叶蔗糖含量的差异
• 2.2.4 倒二茎可溶性糖含量的差异
• 2.2.4.1 可溶性总糖含量
• 2.2.4.2 DP≥4果聚糖含量
• 2.2.4.3 DP=3果聚糖含量
• 2.2.5 籽粒直链淀粉、支链淀粉含量、直支比值和总淀粉含量的差异
• 2.2.5.1 直链淀粉含量
• 2.2.5.2 支链淀粉含量
• 2.2.5.3 直链淀粉和支链淀粉的比值
• 2.2.5.4 总淀粉含量
• 2.2.6 粒重的差异
• 2.3 不同小麦品种氮代谢的差异
• 2.3.1 开花后旗叶氮代谢
• 2.3.1.1 旗叶硝酸还原酶活性
• 2.3.1.2 旗叶谷氨酰胺合成酶活性
• 2.3.1.3 旗叶蛋白质水解酶活性
• 2.3.1.3.1 内肽酶活性
• 2.3.1.3.2 羧肽酶和氨肽酶活性
• 2.3.1.4 旗叶游离氨基酸含量
• 2.3.1.5 旗叶可溶性蛋白含量
• 2.3.2 籽粒氮代谢
• 2.3.2.1 籽粒硝酸还原酶活性
• 2.3.2.2 籽粒谷氨酰胺合成酶活性
• 2.3.2.3 籽粒游离氨基酸含量
• 2.3.2.4 籽粒蛋白质含量
• 2.3.2.5 籽粒蛋白质组分含量
• 2.3.2.5.1 清蛋白含量和球蛋白含量
• 2.3.2.5.2 醇溶蛋白含量和麦谷蛋白含量
• 2.3.2.6 籽粒谷蛋白大聚合体含量
• 2.4 不同小麦品种产量和品质的差异
• 2.4.1 产量和产量构成因素的差异
• 2.4.2 品质的差异
• 2.5 小结
• 第二章 防雨池栽条件下施氮量和土壤水分对小麦碳氮代谢和产量及品质形成的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验设计与供试材料
• 1.2 取样方法
• 1.3 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同处理对小麦-土壤体系土壤含水量和硝态氮含量的影响
• 2.1.1 0-140cm土层土壤水分含水量变化动态
• 2.1.1.1 拔节期土壤含水量变化动态
• 2.1.1.2 开花期土壤含水量变化动态
• 2.1.1.3 成熟期土壤含水量变化动态
• 2.1.2 0-140cm土层土壤硝态氮含量变化动态
• 2.1.2.1 拔节期土壤硝态氮含量变化动态
• 2.1.2.2 开花期土壤硝态氮含量变化动态
• 2.1.2.1 成熟期土壤硝态氮含量变化动态
• 2.2 不同处理对济麦20碳代谢的影响
• 2.2.1 对旗叶光合速率的影响
• 2.2.3 对旗叶磷酸蔗糖合成酶活性的影响
• 2.2.4 对旗叶蔗糖含量的影响
• 2.2.5 对籽粒直链淀粉、支链淀粉含量和直支比值的影响
• 2.2.5.1 直链淀粉含量
• 2.2.5.2 支链淀粉含量
• 2.2.5.3 直链淀粉和支链淀粉的比值
• 2.2.5.4 总淀粉含量
• 2.2.6 对粒重的影响
• 2.3 不同处理对济麦20氮代谢的影响
• 2.3.1 对氮素吸收、分配和转运的影响
• 2.3.1.1 对不同来源氮素的吸收动态的影响
• 2.1.3.2 开花期不同来源氮素在各器官中的分配
• 2.3.1.3 成熟期不同来源氮素在各器官中的分配
• 2.3.1.4 开花后不同来源氮素向籽粒转移
• 2.3.2 不同处理对开花后旗叶氮代谢的影响
• 2.3.2.1 对旗叶硝酸还原酶活性的影响
• 2.3.2.2 对旗叶谷氨酰胺合成酶活性的影响
• 2.3.2.3 对旗叶蛋白质水解酶活性的影响
• 2.3.2.3.1 内肽酶活性
• 2.3.2.3.2 氨肽酶和羧肽酶活性
• 2.3.2.4 对旗叶游离氨基酸含量的影响
• 2.3.2.5 对旗叶可溶性蛋白含量的影响
• 2.3.3 对籽粒氮代谢的影响
• 2.3.3.1 对籽粒硝酸还原酶活性的影响
• 2.3.3.2 对籽粒谷氨酰胺合成酶活性的影响
• 2.3.3.3 对籽粒游离氨基酸含量的影响
• 2.3.3.4 对籽粒蛋白质含量的影响
• 2.3.3.5 对籽粒蛋白质组分含量的影响
• 2.3.3.5.1 清蛋白和球蛋白含量
• 2.3.3.5.1 醇溶蛋白和麦谷蛋白含量
• 2.3.3.6 对籽粒谷蛋白大聚合体含量的影响
• 2.4 不同处理对籽粒产量和品质的影响
• 2.4.1 籽粒产量及其构成因素
• 2.4.2 籽粒容重、湿面筋含量、面粉沉降值、面团稳定时间
• 2.5 不同处理氮肥利用率的差异
• 2.6 不同处理水分利用率的差异
• 2.7 小结
• 第三章 施氮量和土壤水分对不同小麦品种碳氮代谢的影响
• 1 试验材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同处理对小麦-土壤体系土壤含水量和硝态氮含量的影响
• 2.1.1 对土壤含水量的影响
• 2.1.1.1 拔节期土壤含水量变化动态
• 2.1.1.2 开花期土壤含水量变化动态
• 2.1.1.3 成熟期土壤含水量变化动态
• 2.1.2 对0-140cm土层土壤硝态氮含量变化的影响
• 2.1.2.1 拔节期0-140cm土层土壤硝态氮含量
• 2.1.2.2 开花期0-140cm土层土壤硝态氮含量
• 2.1.2.3 成熟期0-140cm土层土壤硝态氮含量
• 2.2 不同处理对小麦碳代谢的影响
• 2.2.1 不同处理对旗叶光合速率的影响
• 2.2.2 不同处理对旗叶磷酸蔗糖合成酶活性的影响
• 2.2.3 不同处理对旗叶蔗糖含量的影响
• 2.2.4 不同处理对倒二茎可溶性糖含量的影响
• 2.2.4.1 可溶性总糖
• 2.2.4.2 DP≥4果聚糖
• 2.2.4.3 DP=3果聚糖
• 2.2.5 不同处理对籽粒直链淀粉、支链淀粉含量和直支比值的影响
• 2.2.5.1 直链淀粉含量
• 2.2.5.2 支链淀粉含量
• 2.2.5.3 直链淀粉和支链淀粉的比值
• 2.2.5.4 总淀粉含量
• 2.2.6 不同处理对粒重的影响
• 2.3 不同处理对小麦氮代谢的影响
• 2.3.1 不同处理对全氮在不同器官分配、转运的影响
• 2.3.1.1 开花期全氮在不同器官的分配
• 2.3.1.2 成熟期全氮在不同器官的分配
• 2.3.1.3 开花后营养器官贮存的氮素向籽粒的转移
• 2.3.2 对开花后旗叶氮代谢的影响
• 2.3.2.1 对旗叶硝酸还原酶活性的影响
• 2.3.2.2 对旗叶谷氨酰胺合成酶活性的影响
• 2.3.2.3 对旗叶蛋白质水解酶活性的影响
• 2.3.2.3.1 内肽酶
• 2.3.2.3.2 羧肽酶、氨肽酶活性
• 2.3.2.4 对旗叶游离氨基酸含量的影响
• 2.3.2.5 对旗叶可溶性蛋白含量的影响
• 2.3.3 对籽粒氮代谢的影响
• 2.3.3.1 对籽粒硝酸还原酶活性的影响
• 2.3.3.2 对籽粒谷氨酰胺合成酶活性的影响
• 2.3.3.3 对籽粒游离氨基酸含量的影响
• 2.3.3.4 对籽粒蛋白质含量的影响
• 2.3.3.5 对籽粒蛋白质组分含量的影响
• 2.3.3.5.1 清蛋白含量和球蛋白含量
• 2.3.3.5.3 醇溶蛋白含量和麦谷蛋白含量
• 2.3.3.6 对籽粒谷蛋白大聚合体含量的影响
• 2.4 不同处理对小麦产量和品质的影响
• 2.4.1 对产量和产量构成因素的影响
• 2.4.2 对容重、湿面筋含量、沉降值、面团稳定时间的影响
• 2.5 不同处理氮肥利用率和水分利用率的差异
• 2.5.1 氮肥利用率的差异
• 2.5.2 水分利用率的差异
• 2.7 小结
• 第四章 不同土壤水分条件下遮光对小麦碳氮代谢的影响
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 遮光对小麦碳代谢的影响
• 2.1.1 遮光对旗叶光合速率的影响
• 2.1.2 遮光对旗叶磷酸蔗糖合成酶活性的影响
• 2.1.3 遮光对旗叶蔗糖含量的影响
• 2.1.4 遮光对籽粒直链淀粉、支链淀粉含量和淀粉总量的影响
• 2.1.4.1 直链淀粉含量
• 2.1.4.2 支链淀粉含量
• 2.1.4.2 总淀粉含量
• 2.1.5 遮光对粒重的影响
• 2.2 遮光对小麦氮代谢的影响
• 2.2.2 对开花后旗叶氮代谢的影响
• 2.2.2.1 对旗叶硝酸还原酶活性的影响
• 2.2.2.2 对旗叶谷氨酰胺合成酶活性的影响
• 2.2.2.3 对旗叶蛋白质水解酶活性的影响
• 2.2.2.3.1 内肽酶
• 2.2.2.3.2 羧肽酶和氨肽酶
• 2.2.2.4 对旗叶游离氨基酸含量的影响
• 2.2.2.4 对旗叶可溶性蛋白含量的影响
• 2.2.3 对籽粒氮代谢的影响
• 2.2.3.1 对籽粒硝酸还原酶活性的影响
• 2.2.3.2 对籽粒谷氨酰胺合成酶活性的影响
• 2.2.3.3 对籽粒游离氨基酸含量的影响
• 2.2.3.4 对籽粒蛋白质含量的影响
• 2.2.3.5 对籽粒蛋白质组分含量的影响
• 2.2.3.5.1 清蛋白含量和球蛋白含量
• 2.2.3.5.2 醇溶蛋白含量和麦谷蛋白含量
• 2.2.3.6 对籽粒谷蛋白大聚合体含量的影响
• 2.3 遮光对小麦产量和品质的影响
• 2.3.1 遮光对小麦产量和产量构成因素的影响
• 2.3.2 遮光对籽粒容重、沉降值、湿面筋含量、面团稳定时间的影响
• 2.4 小结
• 第五章 不同土壤水分条件下源库比例改变对小麦碳氮代谢的影响
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 源库比例改变对冬小麦碳代谢的影响
• 2.1.1 对旗叶蔗糖含量的影响
• 2.1.2 对籽粒淀粉含量的影响
• 2.1.2.1 直链淀粉含量
• 2.1.2.2 粒支链淀粉含量
• 2.1.2.3 直链淀粉和支链淀粉的比值
• 2.1.2.4 总淀粉含量的影响
• 2.1.4 对粒重的影响
• 2.2 源库比例改变对冬小麦氮代谢的影响
• 2.2.1 对旗叶游离氨基酸含量的影响
• 2.2.2 对籽粒蛋白质含量的影响
• 2.2.3 对籽粒蛋白质组分含量的影响
• 2.2.3.1 清蛋白含量和球蛋白含量
• 2.2.3.2 醇溶蛋白含量和麦谷蛋白含量
• 2.2.4 对籽粒谷蛋白大聚合体含量的影响
• 2.3 小结
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况