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《南京农业大学》 2007年 博士论文
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硫及硫氮交互对冬小麦产量形成和品质性状的影响

朱云集  
【摘要】: 硫是小麦所需的重要营养元素,随着农业生产中肥料种类的改变和作物产量的提高,尤其在过量施氮的情况下,氮、硫营养的不平衡势必影响小麦籽粒产量和品质形成。因此,本文以不同类型小麦品种为供试材料,通过连续三年采用大田试验,比较系统地研究了硫及硫氮交互对小麦产量形成和品质性状的影响,明确了在不同氮、硫条件下同化关键酶活性、光合生产、物质积累运转以及主要品质性状的变化特点,澄清了不同硫素供应状况对小麦产量和品质性状的调控效应,为实现小麦高产、优质和高效栽培提供了理论依据和实践尝试。主要研究内容和结果如下: 1、以强筋型品种豫麦34和弱筋型品种豫麦50为材料,研究了不同供氮条件下施硫对旗叶氮、硫同化关键酶活性的影响。结果表明,高氮水平下,豫麦34旗叶硝酸还原酶(NR)活性随施硫量的增加而降低,谷胺酰氨合成酶(GS)活性以及在灌浆中期谷氨酸-丙酮酸转氨酶(GPT)活性随施硫量的增加而提高;中氮水平下,施硫对NR、GS有促进作用。施硫对豫麦50旗叶中NR、GS和GPT活性均有明显的促进作用。豫麦34在两种氮素水平下乙酰丝氨酸水解酶(OAS-TL)活性均随施硫量的增加而降低,尤其高氮和低硫条件下叶片有较高的OAS-TL活性。中氮条件下豫麦50在灌浆后期不施硫处理OAS-TL活性亦极显著高于施硫处理。豫麦34旗叶氮同化酶活性与千粒重、籽粒产量、蛋白质和淀粉含量呈显著正相关,与硫同化酶OAS-TL相关关系不明显,而豫麦50仅有个别氮同化酶与产量和品质性状存在明显的相关关系,其籽粒总淀粉含量与灌浆前、中期OAS-TL活性均呈显著正相关。 2、以不同类型小麦品种为供试材料,在不同硫素和氮素供应水平下研究了硫肥运筹对冬小麦光合特性的影响。结果表明,与对照相比,基施60 kg·S·hm~(-2)或基施与拔节期追施(各50%)硫肥明显提高了群体光合速率(CAP)、旗叶蒸腾速率(T_r),提高了叶片叶绿素(Chl.)含量,尤其显著地提高了旗叶净光合速率(P_N),在灌浆后期缓慢下降。研究还发现,大量施硫(120 kg·S·hm~(-2))的处理小麦光合特性指标均低于其他硫肥处理。不同供氮条件下施硫的结果表明:在两个供氮水平下施硫能够提高2个不同筋型品种旗叶SPAD值以及可溶性蛋白含量,且在适宜施氮条件下,施硫处理旗叶Pn显著高于不施硫处理,施硫促进两个不同筋型品种干物质积累量显著增多,为籽粒产量提高奠定了基础。 3、在上述同一试验中,研究了不同施氮水平下施硫对不同筋型品种植株器官硫积累动态、积累比例及小麦植株C-N积累与转运的影响。结果表明:两品种不同生育时期不同器官硫积累趋势总体一致,随生育时期推进积累量增加,穗中含硫量积累直到成熟,叶、茎和鞘中含硫量下降,但均表现为施硫处理较对应不施硫处理单株硫积累量增多,尤其进入灌浆后积累量较大。灌浆前各器官硫素积累量高低依次为:叶片>穗>茎>鞘,成熟期硫素积累量则为:穗>茎>叶片>鞘。豫麦34叶、茎和鞘中的含硫量在拔节后升高,但分别在孕穗和开花后降低,豫麦50茎硫积累量则随生育期推进而升高。施硫处理提高了两品种成熟期单茎籽粒重、籽粒氮素的积累量和开花前营养器官贮存干物质、氮素的转运量以及转运干物质和氮素对籽粒重及籽粒氮素积累的贡献率。 4、分别以中筋型品种豫麦70、不同穗型品种(多穗型品种豫麦49、大穗型品种豫麦66)和不同筋型品种(强筋型豫麦34和弱筋型豫麦50)为材料,在不同有效硫含量土壤上研究了施硫对冬小麦产量及其构成因素的影响。结果表明:砂土麦田拔节期追施硫肥显著提高小麦籽粒产量,不同追硫处理籽粒产量与对照相比均达到差异极显著水平。两种穗型小麦品种施用硫肥处理均能提高籽粒产量,但由于其在生长发育和产量构成要素上存在差异,豫麦49产量构成因素较为协调,产量高于豫麦66,施硫处理提高产量的幅度低于豫麦66。在施硫对产量构成因素的影响方面,豫麦49显著提高了千粒重,豫麦66则提高了成穗数和小穗结实率。在不同氮素水平下两个不同筋型品种施硫较不施硫均表现为显著提高籽粒产量,氮和氮硫互作对籽粒产量的影响达到显著水平,硫对籽粒产量的影响达到极显著水平。豫麦34主要由于施硫提高了千粒重,其次是穗粒数和穗数的提高;豫麦50主要由于穗粒数和千粒重的提高。小麦穗花发育的观察结果表明,施硫较不施硫处理延长了小花发育的时间,增加了发育完善的小花数。施硫虽延迟了最大灌浆高峰期的到达时间,但延长快增期和缓增期的籽粒灌浆时间是其千粒重提高的主要原因。 5、进一步研究了不同氮素水平下施硫对小麦主要品质性状的影响。结果表明:施硫对总蛋白质含量影响较小,但明显提高了含硫蛋白如清蛋白、球蛋白含量,尤其显著提高了麦谷蛋白大聚合体(GMP)和二硫键的含量。反相高效液相色谱法(RP-HPLC)分析贮藏蛋白组分含量结果表明,施硫减少了强筋小麦ω-醇溶蛋白含量,同时提高了两种品质类型小麦面粉中X型HMW-GS以及X/YHMW-GS比例,提高了两种小麦a/B和γ含量以及总淀粉和支链淀粉含量。其中在330 kg·N·hm~(-2)供氮条件下,豫麦34的100 kg·S·hm~(-2)处理显著提高了直链淀粉含量和直/支,豫麦50也显著提高了总淀粉含量,在24 kg·N·hm~(-2)条件下,豫麦50的100 kg·S·hm~(-2)提高了直链淀粉含量和直/支,但总淀粉含量和支链淀粉含量却低于对照,表明硫肥对淀粉性状的调节与品种和施氮水平有关。施硫改善了小麦面团流变学特性,尤其提高了弱筋型品种面团延伸性。对面条质量的提高表现在提高了2个筋型品种面条的粘合性和咀嚼性,对弱筋型品种还显著提高了黏附性。


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