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《山东农业大学》 2007年
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磷氮配施对小麦籽粒产量和品质的影响及其生理基础

付国占  
【摘要】: 在肥力相对较低且均匀一致的田块上,选用强筋小麦藁城8901(GC8901)和弱筋小麦山农1391(SN1391)两个专用品种,在不施氮肥(N0)和施N225kg·hm-2(N225)两种氮肥条件下,研究了不施磷肥(P0)、施P2O5120 kg·hm-(2P120)和240 kg·hm-(2P240)三种磷肥处理对小麦产量和品质的影响,并采用生长发育分析、生理生化和酶学研究等方法,从小麦氮素吸收转化和蛋白质形成等氮代谢特性、光合产物生产运转特性、淀粉形成特性等方面分析了磷氮配施对小麦产量和品质影响的生理基础。主要研究结果如下。 1磷氮配施对小麦籽粒产量及其构成因素的影响 随磷肥用量的增加单位面积穗数逐渐增加,穗粒数、粒重P120P240P0,单位面积籽粒产量随磷肥用量的增加而增加。N225处理单位面积穗数、穗粒数、粒重和最终产量显著高于N0处理。氮肥、磷肥、品种及其互作对小麦籽粒产量的影响都达到显著以上水平。 2磷氮配施对小麦品质的影响 2.1蛋白质及其组分含量 随磷肥用量的增加清蛋白和球蛋白含量逐渐增加。藁城8901在N225处理条件下随磷肥用量的增加,醇溶蛋白、麦谷蛋白和总蛋白含量先升高后降低;藁城8901N0处理和山农1391N0、N225处理条件下,随着磷肥用量的增加,醇溶蛋白、麦谷蛋白和总蛋白含量逐渐降低。除藁城8901P0处理条件下以外,N225处理总蛋白及其各组分含量都高于N0处理。藁城8901在N225处理条件下,随磷肥用量的增加,清蛋白和球蛋白占总蛋白的比例先降后升,醇溶蛋白和麦谷蛋白所占比例先升后降。藁城8901N0处理、山农1391N0和N225处理条件下,随磷肥用量的增加,清蛋白和球蛋白占总蛋白的比例逐渐增加,醇溶蛋白和麦谷蛋白占总蛋白的比例逐渐降低。 2.2粉质仪指标 藁城8901N225处理条件下,在一定范围内随磷肥用量的增加公差指数降低,吸水率、形成时间、稳定时间和评价值增加。藁城8901N0处理、山农1391 N0和N225处理条件下增施磷肥,随磷肥用量的增加公差指数升高,吸水率、形成时间、稳定时间和评价值降低。除藁城8901P0处理条件下外,N225处理吸水率、形成时间、稳定时间和评价值等指标值都高于N0处理,公差指数低于N0处理。 2.3拉伸仪指标 藁城8901在N225处理条件下增施磷肥,筋力增加,在一定范围内有利于延伸性的增加。藁城8901N0处理和山农1391N0、N225处理条件下,随着磷肥用量的增加,拉伸面积、拉伸阻力、拉伸比例都逐渐降低。N225处理面团筋力、延展性比N0处理高,藁城8901筋力增加较多,山农1391延伸度增加较多。 2.4淀粉及其组分含量 增施磷肥,直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量都表现为P120PP240P0。在N0处理条件下增施磷肥,直/支值随磷肥用量的增加而增加。在N225处理条件下增施磷肥,藁城8901直/支比例P120P240P0;山农1391直/支比例逐渐降低。在P0处理条件下, N225处理直链淀粉和支链淀粉含量比N0处理都降低,直/支值上升;在P120和P240处理条件下淀粉含量增加,直/支值有下降的趋势。 2.5 RVA参数 增施磷肥,糊化温度、糊化时间、峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度和反弹值等各指标表现为P120P240P0。除藁城8901在P0处理条件下之外,N225处理峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度和反弹值几项指标都高于N0处理。 3磷氮配施对小麦氮代谢及蛋白质形成的影响 3.1对植株氮素积累、分配和运转的影响 植株含氮量:在N225处理条件下,藁城8901旗叶和穗部营养体氮含量在灌浆前期表现为P120P240P0;藁城8901N0处理和山农1391N0、N225处理条件下,各器官氮含量都随磷肥用量增加而降低。N225处理各器官氮含量都高于N0处理。相关分析表明,开花期旗叶含氮量与籽粒蛋白质含量显著正相关。 植株氮积累与运转:藁城8901N225处理条件下增施磷肥,氮素积累量、贮存氮素转运量、贮存氮素转运率、花后氮素同化量、花后同化氮素贡献率增加。藁城8901N0和山农1391N0、N225处理条件下增施磷肥,氮素积累量、贮存氮素转运量、贮存氮素转运率增加,但花后氮素同化量增加较少。在P120和P240处理条件下,N225处理比N0处理贮存氮素转运量、贮存氮素转运率增加;花后氮素同化量增加幅度大,花后同化氮素贡献率增加。相关分析表明籽粒蛋白质含量的提高需要花前花后氮素贡献率的协同提高。 3.2对植株氮代谢的影响 藁城8901N225处理条件下增施磷肥,旗叶氮同化关键酶硝酸还原酶和和谷氨酰胺合成酶、旗叶蛋白水解酶内肽酶和羧肽酶活性,以及籽粒游离氨基酸含量P120P2400。藁城8901N0处理、山农1391N0和N225处理条件下,随着磷肥用量的增加旗叶硝酸还原酶、和谷氨酰胺合成酶、内肽酶和羧肽酶活性,以及籽粒游离氨基酸含量降低。说明在氮素水平较高时增施磷肥,在一定范围内对藁城8901氮代谢具有促进作用,不同品种碳氮代谢对氮磷比例的反应存在差异。N225处理氮代谢几种氮代谢酶活性和旗叶、籽粒游离氨基酸含量都高于N0处理。 3.3对蛋白质形成的影响 灌浆中期以前,两品种在两个氮素水平上籽粒蛋白质含量都随施磷量的增加而提高;其后藁城8901N225处理水平下P240处理籽粒蛋白质含量增加低于P120处理,成熟时籽粒蛋白质含量以P120处理最高,P0处理最低;藁城8901N0处理、山农1391N0和N225处理水平下,灌浆中期随着施磷量的增加籽粒蛋白质含量下降幅度增大,后期回升速度慢,最终表现为随磷肥用量的增加蛋白质含量降低。两品种在各磷素水平上、各时期籽粒蛋白质含量都表现为N225处理高于N0处理。 增施磷肥籽粒蛋白质积累量逐渐增加。N225处理籽粒蛋白质积累量明显高于N0处理。 4磷氮配施对旗叶光合特性和籽粒淀粉形成的影响 4.1旗叶光合速率和叶绿素荧光参数 增施磷肥和氮肥可以增加旗叶叶绿素含量和光合速率,提高旗叶最大光化学效率、实际量子效率增加,降低非光化学猝灭。提高由P0到P120增加效果明显,由P120至P240增加效果降低;在N225处理条件下增施磷肥旗叶叶绿素含量和光合速率增加效果明显大于在N0处理条件下的效果。 4.2干物质积累、分配和运转 随磷肥用量的增加单位面积干物质积累量增加。N225处理单位面积干物质积累量大于N0处理。随磷肥用量的增加旗叶、其它叶、茎、鞘和穗部营养体干物质积累量增加,但成熟期占总干物质的比例下降,籽粒重量和占总重比例都增加。N225处理各器官单位面积上积累的干物质量比N0处理增加;在P0处理条件下成熟期各营养器官所占比例也相应增加,籽粒所占比例降低;在P120和P240处理条件下各营养器官比例下降,籽粒所占比例增加。 增施磷肥花前干物质转移量和花后积累量都增加,花后干物质积累贡献率降低,而花前转移干物质贡献率增加,说明增施磷肥对花前花后都有促进作用,但对花前促进作用更大。N225处理与N0处理相比,花前干物质转移量增加,而花前干物质转移贡献率降低;花后干物质积累量和花后干物质贡献率都增加。说明增施氮肥主要是通过增加了花后干物质的生产增加籽粒产量。 氮磷对干物质的积累、运转和分配的影响都表现为,在N0处理条件下不同磷肥处理之间差异较小,在N225处理条件下不同磷肥之间差异较大。氮磷肥之间存在互作效应。 4.3籽粒淀粉形成 增施磷肥,籽粒淀粉及其组分含量和积累量各时期都表现为,P120P240P0,其中P120与P240之间差异较小。在N0处理条件下增施磷肥籽粒淀粉及其组分含量和积累量的的动态变化差异较小,在N225处理条件下增施磷肥籽粒淀粉及其组分含量和积累量的动态变化差异加大;山农1391增施磷肥籽粒淀粉含量和积累量各时期的增加较大,而藁城8901增施磷肥淀粉含量和积累量各时期的增加较小。在P0处理条件下N225处理籽粒淀粉积累量各时期都低于N0处理,而在P120和P240处理条件下N225处理籽粒淀粉积累量各时期都高于N0处理。说明在保证磷肥供应的基础上增施氮肥可以增加籽粒淀粉的积累,而在缺磷条件下增施氮肥,使氮磷营养失调,籽粒淀粉积累量反而降低。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S512.1

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