鹽脅迫對(duì)不同冬小麥品種的影響及鉀營養(yǎng)對(duì)其緩解機(jī)理研究.pdf

1、本研究選用高度抗鹽小麥品種德抗961(DK961)和中抗品種H6756，以及當(dāng)前山東省主推品種濟(jì)南17(JN17)為材料，在德州市農(nóng)科院試驗(yàn)農(nóng)場不同鹽分濃度(NaCl，0.0％、0.3％、0.5％、0.7％)的人工鹽池，及一塊當(dāng)?shù)赜写硇?鹽分濃度0.286％)的天然鹽堿地內(nèi)進(jìn)行了兩年試驗(yàn)，結(jié)合在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行的砂培實(shí)驗(yàn)，分析了不同冬小麥品種在不同濃度鹽脅迫下的生理響應(yīng)、產(chǎn)量表現(xiàn)、品質(zhì)性狀特點(diǎn)，以及鉀營養(yǎng)對(duì)不同冬小麥品種苗期及花

2、后鹽脅迫傷害的緩解作用。探討了小麥基因型和生長環(huán)境及其互作對(duì)小麥植株滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、氮代謝關(guān)鍵酶、抗衰老酶活性以及產(chǎn)量和主要品質(zhì)性狀的影響。以砂培方式進(jìn)行鉀肥濃度試驗(yàn)，在100 mM NaCl脅迫環(huán)境中，外源不同濃度(0、5、10、15mM)KNO<,3>，在鉀營養(yǎng)對(duì)小麥苗期鹽脅迫緩解作用的生理機(jī)制方面進(jìn)行了研究；同時(shí)對(duì)0.5％鹽池中的不同冬小麥品種，拔節(jié)期葉面噴施0.1％的KNO<,3>溶液，對(duì)小麥花后的生長生理及產(chǎn)量和品質(zhì)變化進(jìn)行

3、了研究，提出了鹽堿地小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培措施。主要結(jié)論如下： 1不同冬小麥品種在不同濃度鹽脅迫下產(chǎn)量及品質(zhì)的變化1．1品種與鹽濃度對(duì)小麥產(chǎn)量及蛋白質(zhì)和淀粉品質(zhì)的影響同一小麥品種在不同鹽濃度脅迫下產(chǎn)量和品質(zhì)存在顯著差異，不同小麥品種在同一鹽分濃度脅迫下產(chǎn)量和品質(zhì)差異也較大，說明鹽脅迫下小麥產(chǎn)量和品質(zhì)與小麥品種耐鹽性和受脅迫的程度關(guān)系密切。在無鹽栽培條件下，三品種的產(chǎn)量次序?yàn)镠6756>JN17>DK961最低；在輕度(0.3％)鹽

4、脅迫下，高抗品種和中抗品種都獲得了較高的產(chǎn)量，分別比無鹽處理時(shí)僅下降5.79％和6.5％，而鹽敏感品種下降了22.94％，此時(shí)的產(chǎn)量次序?yàn)镠6756>DK961>JN17；高抗品種(DK961)在中度鹽脅迫(0.5％)下，產(chǎn)量潛力仍能很好的發(fā)揮，產(chǎn)量較無鹽處理時(shí)下降9.75％，而中抗品種H6756下降24.64％，鹽敏感品種JN17下降54.35％，此時(shí)三品種產(chǎn)量次序?yàn)镈K961>H6756>JN17；在重度(0.7％)鹽脅迫環(huán)境中，高

5、抗品種、中抗品種和鹽敏感品種產(chǎn)量均出現(xiàn)了大幅降低，分別比無鹽處理下降42.3％、62.0％和80.31％，此時(shí)的產(chǎn)量順序仍為DK961>H6756>JN17。試驗(yàn)結(jié)果表明，H6756可以在輕度鹽脅迫下推廣應(yīng)用，而：DK961在中、重度鹽脅迫下優(yōu)勢更為明顯。鹽脅迫下的小麥品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)為：在小麥植株可忍耐(能正常生長)的鹽濃度范圍內(nèi)，隨著鹽分濃度的升高，蛋白質(zhì)含量升高，淀粉含量下降；當(dāng)超過這一范圍，兩者都快速下降。 1．2不同濃度鹽脅迫下小

6、麥氮代謝關(guān)鍵酶活性及與籽粒品質(zhì)的關(guān)系在無鹽處理中，三小麥品種旗葉和籽粒谷胺酰氨合成酶(GS)活性差異不顯著。在鹽脅迫環(huán)境中，耐鹽小麥品種GS活性均顯著高于鹽敏感品種，品種間DK961>H6756>JN17，而且隨著鹽濃度的升高，耐鹽品種GS活性下降的慢，鹽敏感品種GS活性下降的快，耐鹽品種的優(yōu)勢更為明顯，但過重的鹽脅迫，會(huì)造成兩類品種GS活性都下降。在0.3％和0.5％鹽濃度下，H6756和DK961蛋白質(zhì)含量與旗葉GS活性均達(dá)顯著正相

7、關(guān)。 2不同冬小麥品種在不同濃度鹽脅迫下生態(tài)特征及生理反映的變化 2．1品種與鹽濃度對(duì)小麥生長特性的影響鹽脅迫造成了小麥的后期衰老加快，光合速率降低，生育期縮短。但這種影響會(huì)因小麥的耐鹽性不同而有很大的差異，高抗品種在輕、中度鹽脅迫下(0.3％、0.5％)和中抗品種在輕度鹽脅迫下(0.3％)生育期與無鹽處理時(shí)變化不大，超過這一范圍生育期出現(xiàn)了的明顯的縮短。鹽脅迫可以導(dǎo)致小麥出苗期、拔節(jié)期推遲3.5 d，抽穗期和開花期提前

8、6-7 d，成熟期提前10-15 d。 2．2品種與鹽濃度對(duì)小麥生理反映的影響不同冬小麥品種對(duì)鹽脅迫產(chǎn)生的生理反應(yīng)程度不同，耐鹽小麥品種在其適應(yīng)的鹽濃度范圍內(nèi)，鹽脅迫癥狀不明顯，生理反應(yīng)比較遲鈍，光合速率、氣孔導(dǎo)度、光飽和點(diǎn)等基本維持在無鹽處理的水平，丙二醛和活性氧清除酶活性增加不顯著；鹽敏感品種在各種濃度鹽脅迫下或耐鹽品種在過重的鹽分濃度脅迫下，鹽脅迫癥狀極為顯著，小麥植株生長矮小，光合速率、氣孔導(dǎo)度、光飽和點(diǎn)等大幅下降，丙二

9、醛和活性氧自由基含量大幅上升，嚴(yán)重的情況下，小麥植株不能正常生長，甚至出現(xiàn)“干死”現(xiàn)象。 3鉀營養(yǎng)對(duì)鹽脅迫下不同冬小麥品種生理機(jī)制及產(chǎn)量與品質(zhì)的影響 3．1不同濃度鉀處理對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗生長機(jī)理的影響小麥植株體內(nèi)鉀/鈉比值是衡量小麥抗鹽性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。通過砂培實(shí)驗(yàn)得出：鹽脅迫下，小麥體內(nèi)鈉離子含量快速上升，而鉀離子含量相對(duì)下降，鉀/鈉比值快速下降，打破了植株體內(nèi)離子平衡，對(duì)小麥造成“單鹽毒害”，嚴(yán)重抑制小麥生長。可溶

10、性糖、脯氨酸等低分子量滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量升高；膜脂過氧化程度加重，丙二醛含量升高；活性氧自由基增多，抗氧化酶活性升高。試驗(yàn)證明，在鹽溶液中加入一定濃度的KNO<,3>，可有效緩解這種鹽脅迫傷害。外源KNO<,3>提高了外界溶液的K<'+>濃度，也提高了植株對(duì)K<'+>的選擇吸收性，即增加了其吸收鉀的機(jī)會(huì)，使體內(nèi)鉀/鈉比值得到了一定的恢復(fù)；小麥鹽脅迫癥狀減輕，可溶性糖、脯氨酸等低分子量滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量比單獨(dú)NaCl脅迫時(shí)降低；膜脂過氧化程度

11、減輕，丙二醛含量降低；活性氧自由基減少，抗氧化酶活性恢復(fù)到正常水平。但過量施用鉀肥同樣不利于小麥的生長。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，小麥生長環(huán)境中最佳的鉀/鈉=1：10。 3．2拔節(jié)期葉面噴施鉀肥對(duì)鹽脅迫下小麥籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)和淀粉相關(guān)品質(zhì)的影響拔節(jié)期葉面噴施0.1％KN03溶液，有利于小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，DK961、H6756和JN17的穗粒數(shù)分別比單純鹽脅迫時(shí)提高了1.94％、7.46％和7.09％；千粒重分別提高了2.27％、4.

12、19％和2.76％；產(chǎn)量分別提高了4.49％、12.80％和12.28％；施鉀也提高了蛋白質(zhì)含量，三品種分別比不施鉀時(shí)蛋白質(zhì)含量提高-2.54％、5.15％和8.33％，進(jìn)而提高了濕面筋、面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間等品質(zhì)指標(biāo)。施鉀后，鹽脅迫對(duì)耐鹽小麥產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)影響變小，小麥各項(xiàng)指標(biāo)皆接近于無鹽處理水平。不耐鹽小麥品種受鹽脅迫的傷害較重，產(chǎn)量和品質(zhì)下降幅度較大，施鉀后鹽脅迫癥狀雖有改善，但仍與無鹽處理時(shí)相差較遠(yuǎn)。所以，鹽脅迫下小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)

13、栽培中，耐鹽品種的選用是首要的。 3．3鉀營養(yǎng)對(duì)鹽脅迫下小麥光合作用及碳、氮同化物運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制的影響鹽脅迫下小麥葉面噴施鉀肥，旗葉光合速率在灌漿期比不施鉀處理顯著升高，且維持高光合速率時(shí)間延長，小麥后期衰老速率減緩。由于施鉀處理使旗葉光合速率提高，功能期延長，使籽?？扇苄钥偺呛亢驼崽呛扛哂诓皇┾浀奶幚恚龠M(jìn)了淀粉合成底物的供應(yīng)，由此促進(jìn)了淀粉的合成。 鹽脅迫抑制小麥碳水化合物合成，導(dǎo)致小麥淀粉含量下降，蛋白質(zhì)含量升高，但

14、二者產(chǎn)量都下降。鹽脅迫下小麥拔節(jié)期施鉀，可促進(jìn)小麥旗葉、籽粒的碳、氮代謝，淀粉合成速率加快。同時(shí)游離氨基酸含量增加，籽粒中蛋白質(zhì)合成底物的供應(yīng)增加，蛋白質(zhì)產(chǎn)量提高。適宜的鉀肥處理能夠顯著促進(jìn)小麥植株碳、氮代謝過程，加速碳水化合物和蛋白質(zhì)的合成，使籽粒蛋白質(zhì)、淀粉產(chǎn)量提高。 3．4鉀營養(yǎng)對(duì)鹽脅迫下小麥品質(zhì)形成的相關(guān)代謝酶及小麥衰老進(jìn)程的影響鹽脅迫下小麥拔節(jié)期施用適量的鉀肥，可顯著提高小麥籽粒的GS活性。高抗品種DK961比不施鉀處

15、理提高了3.15％，中抗品種H6756比不施鉀處理提高了2.26％，鹽敏感品種JN17比不施鉀處理提高了2.12％。鹽脅迫下小麥?zhǔn)┾?，增?qiáng)了籽粒氮素同化能力，從而提高了籽粒的蛋白質(zhì)含量；花后小麥旗葉中的GS活性提高更為明顯。 鹽脅迫可使小麥代謝過程中產(chǎn)生的活性氧自由基增多，刺激酶促防御系統(tǒng)的保護(hù)酶SOD、POD、CAT活性提高，但當(dāng)鹽濃度超過其上限時(shí)，酶活性達(dá)到一定的極限，活性氧自由基不能及時(shí)的清除，代謝發(fā)生紊亂，植株加速衰老或

16、不能正常生長，出現(xiàn)“早死”現(xiàn)象。鉀營養(yǎng)可有效緩解這一抑制作用，提高小麥在鹽脅迫下的代謝能力，減少活性氧自由基的產(chǎn)生，減輕活性氧清除系統(tǒng)的壓力，能更長時(shí)間維持葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，提高小麥抵抗鹽脅迫的能力。 4鹽堿地小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培措施 4．1．選用高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗鹽小麥新品種在品種選用上，首先要考慮苗期耐鹽力好、個(gè)體分蘗強(qiáng)、成穗率高三大因素，在此基礎(chǔ)上選擇多穗、粒大、粒多的性狀。 4．2配合施用鉀肥鉀肥基施和拔節(jié)期葉面