灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒产量、品质及其生理基础的影响

灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒产量、品质及其生理基础的影响

论文摘要

试验于20062007年在山东农业大学教学基地进行。试验选用两穗型强筋小麦:济南17(多穗)、PH01-35(大穗)为供试品种,采用田间试验,灌溉方式与种植密度相结合的方法,系统研究了灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒产量、品质及其生理基础的影响,目的是为半湿润灌区和旱作区农业小麦籽粒品质的提高提供一定的技术支持,主要研究结果如下:1.灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒产量、品质的影响灌溉与旱作条件下,种植密度增加,公顷穗数、不孕小穗数升高,穗粒数、千粒重、穗长、可孕小穗数、株高则呈降低趋势,但籽粒产量则随灌溉方式的不同而有所差异;旱作条件下,籽粒产量均随密度的增加呈小幅度增长,而灌水条件下,籽粒产量则随密度的增加呈“升-降”趋势,即270株/m2处理>360株/m2处理>180株/m2处理,数据分析表明,前二者无显著性差异。增加种植密度与旱作栽培显著降低了小麦籽粒重,用Logistic方程可以很好的拟合各处理籽粒增重进程,通过对小麦籽粒最终积累量与其积累特征参数相关性分析可知,旱作栽培和密度增加导致小麦粒重的降低,主要是由于平均灌浆速率的降低和灌浆持续期的缩短造成的,与其它积累特征参数无密切联系。不同灌水条件下,籽粒品质对种植密度的响应趋势显著不同。在旱作条件下,增加种植密度,降低了湿面筋含量、面团稳定时间、面团形成时间和沉降值;在灌水条件下,上述各指标数值则随密度的增加表现为207株/m2处理>180株/m2处理>360株/m2处理,数据分析表明,各处理间面粉吸水率、面团形成时间无显著性差异。与灌溉栽培相比,旱作栽培显著降低了湿面筋含量、面团稳定时间和沉降值。2.灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒淀粉及其组分含量的影响灌溉与旱作条件下,密度增加,小麦成熟期籽粒总淀粉、支链淀粉含量表现为270株/m2处理>360株/m2处理>180株/m2处理,籽粒直链淀粉含量则呈降低趋势,进而导致直/支链淀粉比例的显著降低。与灌溉栽培相比,旱作栽培降低了直链淀粉含量、直/支比,但其籽粒总淀粉含量则略有升高。成熟期小麦籽粒含有2种类型的淀粉粒:直径较小的B型淀粉粒(<9.8μm)和直径较大的A型淀粉粒(>9.8μm),淀粉粒的粒径在0.3752.6μm之间变化。淀粉粒的体积分布表现为双峰分布,峰值分别出现在5μm和25μm左右。淀粉粒的数目分布表现为单峰分布,峰值出现在1μm,其中B型淀粉粒数目占总数的99%以上,表明小麦籽粒中的淀粉粒大多为小淀粉粒。淀粉粒的表面积分布同体积分布相同,也表现为双峰分布,峰值分别在2.8μm和23μm,B型淀粉粒的表面积占总数的85%左右,A型淀粉粒占15%左右。灌溉与旱作条件下,密度增加,A型淀粉粒体积、表面积百分比降低,B型淀粉粒体积、表面积百分比呈升高趋势,A、B型淀粉粒数目分布百分比处理间无显著性差异。与灌溉栽培相比,旱作栽培提高了B型淀粉粒体积百分比、表面积百分比,降低了A型淀粉粒体积百分比、表面积百分比,但灌溉与否对小麦A、B型淀粉粒数目分布的调控也不显著,这与旱作栽培、增加密度抑制了小麦成熟期籽粒直链淀粉含量的积累相一致。3.灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒蛋白质及其组分含量的影响不同灌水条件下,种植密度对小麦籽粒蛋白质及其组分的影响明显不同。旱作栽培条件下,密度增加,籽粒蛋白质、醇容蛋白、谷蛋白、GMP、HMW-GS含量均呈降低趋势,其中GMP、HMW-GS对密度的响应尤为敏感;种植密度对籽粒发育初期清蛋白和球蛋白含量有明显的调控效应,但随籽粒灌浆充实,这种效应逐渐削弱,到成熟期各处理间无显著性差异,而且籽粒谷/醇比值与密度的相关性也不显著。灌水条件下,籽粒蛋白质、醇容蛋白、谷蛋白、GMP、HMW-GS随密度的增加呈“升-降”趋势,即270株/m2处理>180株/m2处理>360株/m2处理,但籽粒清蛋白、球蛋白、谷/醇比仅略有波动。与灌溉栽培相比,旱作栽培明显抑制了籽粒蛋白质、清蛋白、球蛋白、醇容蛋白、谷蛋白、GMP和HMW-GS含量的积累,籽粒谷/醇比则略有降低。4.灌溉与旱作条件下种植密度对小麦生理特性的影响4.1旗叶光合特性灌溉与旱作条件下,密度增加,旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、叶肉导度(Gm)均呈降低趋势,说明降低群体密度能提高旗叶净光合速率,改善CO2在气相和液相中的传导能力。与灌溉栽培相比,旱作栽培显著降低了旗叶Pn、Gs和Gm值。说明在旗叶净光合速率、光合底物CO2的传输上存在着较密度更敏感的水分胁迫效应。4.2旗叶叶绿素(Chl)及荧光参数的变化灌溉与旱作条件下,密度增加,旗叶Chl.a、Chl.b、Chl.(a+b)含量均降低,说明高密度群体加速了旗叶Chl的降解。密度增加,Fv/Fm、φPSⅡ荧光参数值降低,Fo,NPQ值升高,尤其在灌浆后期,Fo值急速升高,这可能与叶黄素的循环有关。与灌溉栽培相比,旱作栽培的旗叶Chl.a、Chl.(a+b)、Fv/Fm、φPSⅡ值显著降低,Fo,NPQ值明显升高,Chl.b值变化品种间存在显著的基因性差异。4.3旗叶水分饱和亏和水势日变化动态小麦籽粒灌浆过程中旗叶WSD值逐渐增大,花后014d,旗叶WSD值略有升高,随后增幅变大,花后2128d,WSD急速上升。灌溉与旱作条件下,密度增加,旗叶WSD值呈升高趋势。与灌溉栽培相比,旱作栽培的旗叶WSD值明显较高。研究还表明,旗叶Ψt日变化呈“U”型曲线,上午时段Ψt明显高于下午时段;灌溉与旱作条件下,密度增加,旗叶Ψt降低,但高密度群体并未影响旗叶水势谷值出现的时间。与灌溉栽培相比,旱作栽培的旗叶Ψt日变化曲线左右对称,波动始终较大,Ψt值显著降低,Ψt谷值明显提前。5.灌溉与旱作条件下种植密度对小麦植株干物质积累的影响灌溉与旱作条件下,密度增加,单茎旗叶、其它叶、鞘、茎杆、颖壳+穗轴、干物质总积累量呈降低趋势,其它叶、鞘、茎杆、颖壳+穗轴所占比例则逐渐升高,旗叶、籽粒干物质积累量所占比例明显降低。与灌溉栽培相比,旱作栽培的小麦成熟期籽粒干物质积累量及其所占比例明显降低,说明增加种植密度与旱作栽培均抑制小麦成熟期生殖器官干物质的积累和茎鞘叶干物质向穗部的转运及再分配能力。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 引言
  • 1.1 研究目的和意义
  • 1.2 国内外研究进展
  • 1.2.1 小麦籽粒淀粉特性
  • 1.2.2 小麦籽粒淀粉的合成及关键酶
  • 1.2.3 小麦籽粒淀粉与品质的关系
  • 1.2.4 小麦籽粒蛋白质的积累、代谢以及与品质的关系
  • 1.2.5 密度与籽粒产量、蛋白质、淀粉积累以及旗叶光合特性的关系
  • 1.2.6 水分与籽粒淀粉、蛋白质积累的关系
  • 2 材料与方法
  • 2.1 供试材料与试验设计
  • 2.2 取样方法
  • 2.3 测定项目与方法
  • 2.4 数据处理与分析
  • 3 结果与分析
  • 3.1 土壤含水量的变化
  • 3.1.1 小麦生育期间降雨量和拔节期后0~140cm 土壤平均含水量变化
  • 3.1.2 0~60cm 土壤体积含水量变化
  • 3.1.3 60~140cm 土壤体积含水量变化
  • 3.2 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦产量性状的影响
  • 3.2.1 产量及其构成因素
  • 3.2.2 其它产量性状
  • 3.2.3 籽粒灌浆特性
  • 3.3 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒淀粉及其组分含量的影响
  • 3.3.1 总淀粉含量的变化动态
  • 3.3.2 支链淀粉含量的变化动态
  • 3.3.3 直链淀粉含量的变化动态
  • 3.3.4 成熟期淀粉及其组分含量
  • 3.4 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒淀粉粒度分布特征的影响
  • 3.4.1 成熟期小麦籽粒淀粉粒度分布
  • 3.4.2 淀粉粒体积分布
  • 3.4.3 淀粉粒数目分布
  • 3.4.4 淀粉粒表面积分布
  • 3.5 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒蛋白质及其组分含量的影响
  • 3.5.1 蛋白质含量的变化动态
  • 3.5.2 清蛋白、球蛋白含量的变化动态
  • 3.5.3 醇溶蛋白含量的变化动态
  • 3.5.4 谷蛋白含量的变化动态
  • 3.5.5 GMP 含量的变化动态
  • 3.5.6 谷/醇比值
  • 3.5.7 HMW-GS 含量
  • 3.5.8 品质指标变化
  • 3.6 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦生理特性的影响
  • 3.6.1 旗叶光合特性
  • s、Gm 值'>3.6.2 旗叶Gs、Gm
  • 3.6.3 旗叶叶绿素(Ch1)含量的变化
  • 3.6.4 旗叶叶绿素荧光参数的变化
  • 3.6.5 旗叶水分饱和亏的变化
  • 3.6.6 旗叶水势日变化动态
  • 3.6.7 干物质积累量
  • 4 讨论
  • 4.1 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒产量与品质的影响
  • 4.2 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦淀粉、蛋白质及其组分的影响
  • 4.3 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦光合特性及水势日变化的影响
  • 4.4 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦植株干物质积累的影响
  • 5 结论
  • 5.1 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦产量性状的影响
  • 5.2 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒淀粉及组分含量的影响
  • 5.3 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦籽粒品质、蛋白质及其组分含量的影响
  • 5.4 灌溉与旱作条件下种植密度对小麦生理特性的影响
  • 参考文献
  • 致谢
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