小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)需水特性與植株-土壤氮素循環(huán)的研究.pdf

1、1灌水量對小麥水分利用特性和品質(zhì)與產(chǎn)量形成機(jī)制的影響供試材料為強(qiáng)筋小麥濟(jì)麥20(J20)和中筋小麥泰山23(T23)。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為灌水量，副區(qū)為施氮量；設(shè)置4個灌水量處理：生育期不澆水(W0)、拔節(jié)水(w1)、拔節(jié)水+開花水(W2)、拔節(jié)水+開花水+灌漿水(W3)，每次灌水60mm；設(shè)置2個施氮量處理：不施氮(NO)、每公頃施純氮180kg(N1)。研究了灌水量對小麥水分利用特性和品質(zhì)與產(chǎn)量形成機(jī)制的影響，主要結(jié)果如下：

2、 1．1高產(chǎn)麥田的土壤水分動態(tài)根據(jù)小麥根系的生長規(guī)律，將0～100cm土層分為0～20cm、20～60cm、60～100cm三層。播種前上述各土層的土壤含水量為17.73％、17.02％、16.90％，高產(chǎn)處理上述各土層土壤含水量為：拔節(jié)期10.46％～10.74％、12.18％～12.52％、16.28％～16.77％；開花期9.73％～9.81％、14.67％～14.73％、15.65％～16.65％；灌漿期8.87％～9.12

3、％、12.51％～12.94％、14.24％～14.48％；成熟期6.07％～6.81％、8.10％～9.66％、10.79％～12.38％。拔節(jié)至開花期20～60cm土層維持較高的土壤含水量，開花至灌漿期60～100cm土層維持較高的土壤含水量是高產(chǎn)的保證。 1．2灌水量對水分利用的影響N1條件下，產(chǎn)量最高的W2處理的耗水量為429.8mm～453.0mm，不同來源水分對耗水量貢獻(xiàn)率為：降雨量43.29％～45.62％，灌水量

4、26.49％～27.92％，土壤供水量26.46％～30.22％。在W2處理基礎(chǔ)上再增加灌水，灌水量占耗水量比例提高，土壤供水量所占比例顯著降低，產(chǎn)量降低。W2處理播種至拔節(jié)期、拔節(jié)至開花期、開花至成熟期的耗水模系數(shù)分別為：27.63％～30.17％、17.54％～19.00％、50.83％～54.83％。 1．3灌水量對植株氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配的影響N1條件下，灌水提高了開花期氮素積累量，增加了營養(yǎng)器官貯存的氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量

5、，開花后氮素積累量隨灌水量增加而增加。W2處理營養(yǎng)器官的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和開花后氮素積累量均較高，成熟期籽粒氮素積累量最高。 1．4灌水量對籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響N1條件下，隨灌水量增加，J20品種的醇溶蛋白各組分含量和LMW-GS含量增加，HMW-GS含量呈先增加后降低趨勢，W2處理最高；T23品種的ω 1，2-醇溶蛋白、α-醇溶蛋白含量增加，HMW-GS含量呈先增加后降低趨勢，W2處理最高。籽粒蛋白質(zhì)含量、沉降值、面團(tuán)穩(wěn)定時間呈先增

6、加后降低的趨勢，W2處理最高。 1．5灌水量對氮素代謝的影響W2處理提高了開花后21天的旗葉谷氨酰胺合成酶(GS)活性和灌漿中后期的旗葉內(nèi)肽酶(EP)活性，增加了開花后21天的旗葉游離氨基酸含量，降低了開花后28天旗葉游離氨基酸含量。W3處理延遲了旗葉EP活性提高。 1．6灌水量對籽粒淀粉品質(zhì)的影響N1條件下，各灌水處理中，W2和W1處理具有較高的支鏈淀粉/直鏈淀粉含量比值(支/直比值)。灌水量過多的W3處理支/直比值顯

7、著低于W2和W1處理。施氮降低了支鏈淀粉和直鏈淀粉含量，提高了支/直比值。T23品種的支/直比值高于J20品種。 1．7灌水量對碳素代謝的影響W2處理提高了旗葉的實際光化學(xué)效率和開花后20天至30天的光合速率，延長了光合高值持續(xù)期；提高了J20品種灌漿中后期和T23品種灌漿期的旗葉磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性，促進(jìn)了蔗糖的合成。W2處理降低了灌漿后期的籽粒淀粉粒結(jié)合態(tài)淀粉合成酶(GBSS)活性，提高了灌漿中后期的籽?？扇苄缘矸酆?/p>

8、成酶(SSS)活性。 施氮提高了旗葉的實際光化學(xué)效率，SPS活性和蔗糖含量。降低了籽粒的SSS和GBSS活性。 T23品種的旗葉光合速率、SPS活性、蔗糖含量和籽粒SSS活性高于J20品種。J20品種籽粒的GBSS活性在開花后7天前低于T23品種，在花后21天至28天高于T23品種。 1．8灌水量對小麥產(chǎn)量的影響N1條件下，生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量隨灌水量的增加呈先增加后降低的趨勢，W2處理籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量最高，兩品

9、種表現(xiàn)一致。NO條件下，生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量隨灌水量的增加而增加，但顯著低于N1處理。 2 灌水量和施氮量對小麥品質(zhì)與產(chǎn)量影響的生理基礎(chǔ) 2．1灌水量對小麥需水特性和植株-土壤氮素循環(huán)及品質(zhì)與產(chǎn)量的影響供試材料為強(qiáng)筋小麥濟(jì)麥20(J20)和中筋小麥泰山22(T22)，試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為灌水量，副區(qū)為品種；設(shè)置4個灌水量處理：生育期不澆水(W0)、蒙頭水+拔節(jié)水(W2)、蒙頭水+拔節(jié)水+開花水(W3)、蒙頭水+拔節(jié)水+

10、開花水+灌漿水(W4)，每次灌水60mm，研究了灌水量對小麥需水特性和植株-土壤氮素循環(huán)及品質(zhì)與產(chǎn)量的影響。主要結(jié)果如下： 2.1.1灌水量對水分利用的影響產(chǎn)量最高的W2處理耗水量為423.8mm～427.3mm，不同來源水分對耗水量貢獻(xiàn)率為：降雨量29.95％～30.21％，灌水量28.08％～28.32％，土壤供水量41.48％～41.96％；在W2處理基礎(chǔ)上再增加灌水，土壤供水所占比例降低，產(chǎn)量降低。W2處理播種至冬前期、

11、冬前至拔節(jié)期、拔節(jié)至開花期、開花至成熟期的耗水模系數(shù)分別為：17.09％～17.67％、22.61％～25.33％、13.45％～16.63％、43.08％～44.13％。W2處理的產(chǎn)量水分利用率、拔節(jié)至開花期的群體水分利用率最高。W2處理提高了灌漿中后期的旗葉水分利用率。 2．1．2灌水量對土壤氮素平衡的影響灌水促進(jìn)土壤硝態(tài)氮向下層土壤運(yùn)移，成熟期80～180cm土層土壤硝態(tài)氮含量隨灌水量增加而增加，W4和W3處理出現(xiàn)明顯的硝

12、態(tài)氮累積，W2處理土壤硝態(tài)氮含量高于W0處理，但未出現(xiàn)明顯的硝態(tài)氮累積。W2處理表觀盈余量最低，生育期土壤氮素基本平衡，增加灌水量表觀盈余量增加。J20品種的表觀盈余量低于T22品種。 2．1．3灌水量對籽粒品質(zhì)的影響W2處理提高了籽粒蛋白質(zhì)含量和沉降值，延長了面團(tuán)穩(wěn)定時間；W3、W4處理降低了沉降值，縮短了面團(tuán)穩(wěn)定時間。J20品種的沉降值和面團(tuán)穩(wěn)定時間高于T22品種。 2．1．4灌水量對產(chǎn)量的影響J20和T22品種的籽

13、粒產(chǎn)量隨灌溉量的增加呈先增加后降低的趨勢，W2處理最高。不灌水條件下，J20品種的籽粒產(chǎn)量高于T22品種；在灌水條件下，T22品種籽粒產(chǎn)量高于J20品種。 2．2灌水量和施氮量交互作用對小麥水分利用特性及品質(zhì)與產(chǎn)量的影響供試材料為強(qiáng)筋小麥濟(jì)麥20(J20)。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為灌水量，副區(qū)為施氮量；設(shè)置4個灌水量處理：生育期不澆水(W0)、蒙頭水+拔節(jié)水(W2)、蒙頭水+拔節(jié)水+開花水(W3)、蒙頭水+拔節(jié)水+開花水+灌漿水

14、(W4)，每次灌水60mm。設(shè)置4個施氮量處理：0kg·hm<'-2>(NO)、120kg·hm<'-2>(N1)、210kg·hm<'-2>(N2)、300kg·hm<'-2>(N3)。研究了灌水量和施氮量交互作用對小麥水分利用特性及品質(zhì)與產(chǎn)量的影響。 主要結(jié)果如下： 2．2．1灌水量和施氮量對水分利用效率的影響各灌水處理中，W2處理的產(chǎn)量水分利用率最高；在W2條件下，產(chǎn)量水分利用率隨施氮量增加呈先增加后降低的趨勢，N

15、2處理最高。隨施氮量增加，群體水分利用率增加，N2和N3處理無顯著差異。W2處理有利于提高灌漿中后期的旗葉水分利用率。在澆水條件下，N2處理提高了灌漿中后期的旗葉水分利用率。 2．2．2灌水量和施氮量對小麥一植株氮素循環(huán)的影響隨灌水量增加，深層土壤的土壤硝態(tài)氮含量增加。N1、N2條件下，W2處理深層土壤沒有出現(xiàn)明顯的硝態(tài)氮累積。隨施氮量增加，成熟期80～200cm土層的土壤硝態(tài)氮含量增加。 2．2．3灌水量和施氮量對氮代

16、謝及蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響灌水提高了旗葉的GS活性，W2處理提高了旗葉的EP活性，W3、W4處理降低了旗葉的EP活性。 在施氮條件下，沉降值和面團(tuán)穩(wěn)定時間隨灌水量的增加呈先增加后降低的趨勢，在N1條件下，W3處理最高；在N2、N3條件下，W2處理最高。 隨施氮量增加，沉降值和面團(tuán)穩(wěn)定時間呈先增加后降低趨勢，N2處理最高。 2．2．4灌水量和施氮量對碳代謝及淀粉品質(zhì)的影響W2處理提高了開花后旗葉光合速率，灌漿中后期旗葉的

17、實際光化學(xué)效率(OPS II)，灌漿后期旗葉的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)；增加灌水量降低了旗葉光合速率和OPS II。 WO、W2處理提高了灌漿前中期籽粒SSS活性，W3、W4處理提高了開花后28天籽粒SSS活性。灌水提高了灌漿中后期籽粒的GBSS活性。 施氮降低了灌漿前中期的籽粒SSS活性，降低了灌漿中后期的籽粒GBSS活性，N2和N3處理的籽粒GBSS活性無顯著差異。各灌水處理中W2處理支/直比值最高。對