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盐分胁迫对小麦产量和品质形成的影响及调控措施研究

申玉香  
【摘要】: 试验于2003~2006年在扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室试验场和江苏沿海地区农科所金海农场实施,研究了小麦物质生产和产量形成对盐分胁迫的响应,探讨了盐分胁迫对小麦籽粒品质形成、营养特性、剑叶衰老的影响及栽培措施对盐分胁迫下小麦产量与品质的调节效应,分析了盐分和盐分离子含量与物质生产、产量形成、蛋白质及其组分、淀粉及其组分的关系。主要结果如下: 1、盐分胁迫对物质生产和产量形成的影响 土壤盐分胁迫导致小麦物质生产能力下降,表现为干物质积累量下降,分蘖减少,株高、叶面积指数、灌浆速率降低。盐分胁迫下有效穗数、每穗粒数减少,千粒重减低,最终导致减产。大田试验条件下,导致产量及其构成因素显著下降的土壤盐分浓度的临界值为1.2656g/kg;盆栽条件下的临界值为1.617g/kg。分析盐分和盐分离子浓度与物质生产和产量形成的关系表明:土壤盐分含量与茎蘖数、干物质积累量、株高、产量、产量构成因素均呈显著或极显著负相关关系;对产量构成因素影响较大的离子为Na+、SO42-、K+、Cl-,土壤盐分和离子对产量构成因素的影响存在品种间差异,对宁盐1号、宁麦9号的影响顺序为穗数每穗粒数千粒重,对沧州6002的影响顺序为穗数千粒重每穗粒数。 2、盐分胁迫对品质形成的影响 随着土壤盐分浓度的增加,小麦籽粒蛋白质及其组分含量提高,蛋白质积累量下降,各处理间的差异达显著或极显著水平。品种间蛋白质含量对盐分胁迫的响应不同,蛋白质含量越低的品种蛋白质含量上升的幅度越大,上升幅度依次为宁麦9号沧州6002宁盐1号。盐分胁迫下小麦籽粒蛋白质及其组分含量的变化动态与正常生长条件下一致,蛋白质、清蛋白、球蛋白含量呈高-低-高的“V”型变化,而醇溶蛋白、谷蛋白含量呈不断上升趋势。不同盐分处理间清蛋白含量差异的最大值出现在花后7d,而球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白则出现在成熟期,是造成成熟期蛋白质含量差异的主要原因。籽粒淀粉及组分含量对盐分胁迫的反应为:低盐胁迫下含量增加,高盐胁迫下则下降,但是低盐胁迫对淀粉及其组分含量的影响不显著,高盐胁迫下的淀粉及其组分含量与对照相比差异达极显著水平。盐分胁迫下直链淀粉含量下降速度大于支链淀粉,所以直/支比下降。品种间淀粉含量对盐分胁迫的响应不同,降幅为宁麦9号沧州6002宁盐1号,显示与品种抗盐性无关。盐分胁迫下小麦籽粒淀粉及其组分含量的变化规律与正常条件下一致,表现为花后不断上升的过程,不同盐分处理间籽粒淀粉及其组分含量在成熟期差异最大。 分析土壤盐分及盐分离子Na+、SO42-、K+、Cl-浓度与籽粒蛋白质及其组分含量的关系表明,两者呈显著或极显著正相关关系。 土壤盐分及盐分离子浓度与淀粉及其组分、直/支比间呈负相关关系,其中土壤盐分、Na+、Cl-、SO42-浓度与直链淀粉、直/支比负相关达显著或极显著水平。 参试的三个小麦品种在低盐分浓度(A1、A2)下籽粒湿面筋含量和容重与对照(A0)无显著差异,随着土壤盐分浓度增加湿面筋含量增加,容重则随着土壤盐分浓度增加而下降,宁盐1号、宁麦9号两品种的沉降值随着土壤盐分浓度增加出现先增加后下降的趋势,沧州6002的沉降值随着土壤盐分浓度增加而增加。 盐分胁迫下,小麦面粉RVA谱特征值中的峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、稀懈值和反弹值5个糊化特性参数提高,峰值时间、糊化温度的变化规律性不明显。 3、盐分胁迫对品质形成影响的生理机制 小麦孕穗后剑叶NR活性呈下降的趋势,低盐胁迫对NR活性有促进作用,而高盐胁迫则起抑制作用,耐盐品种的NR活性对盐分胁迫的敏感程度小于盐敏感品种。开花后小麦叶片的GS活性呈先升高后减低的趋势,品种不同叶片GS活性对盐分胁迫的反应不同,低盐胁迫对耐盐品种(沧洲6002)的影响不明显,只有在高盐条件下叶片的GS活性才显著下降;宁盐1号、宁麦9号的叶片GS活性对盐分胁迫敏感,低浓度盐分即表现为明显的抑制作用。花后小麦籽粒的GS活性表现为一直下降的趋势,盐分胁迫对籽粒GS活性有明显的抑制作用,盐分含量越高,GS活性下降幅度越大,品种间籽粒GS活性对盐分胁迫反应的差异不大。随着土壤盐分浓度增加,小麦籽粒可溶性总糖、蔗糖含量减少,处理间差异最大值出现在花后7d。籽粒灌浆过程中AGPP、SSS、GBSS活性均呈单峰曲线变化,三个品种均在花后28d达到峰值。盐分胁迫可降低淀粉合成关键酶活性,但是低盐胁迫的影响不显著,高盐对淀粉合成关键酶活性的影响达显著水平。品种不同,AGPP、SSS、GBSS活性对盐分胁迫的反应不同。 4、盐分胁迫对小麦营养特性的影响 随着土壤盐分浓度的增加,小麦植株NPK吸收量下降,盐分浓度越大,下降越多。盐分胁迫下,植株茎鞘、叶片中钠含量增加,茎鞘中氮含量下降,叶片中的氮含量因品种不同存在差异,但是均在高盐处理下下降;宁盐1号、沧州6002叶片中磷含量随着盐分浓度的增加而下降,宁麦9号叶片中磷含量则在低盐胁迫下增加,高盐胁迫下减少;盐分胁迫下宁盐1号、宁麦9号茎鞘中的磷含量出现不同程度的下降,而沧州6002则表现为低盐胁迫处理增加了茎鞘中的磷含量,高盐胁迫处理(A5)磷含量下降。高盐胁迫减少了茎鞘和叶片中钾含量。籽粒中各营养元素均随着土壤盐分浓度增加而增加。随着土壤盐分浓度的增加,植株中N/Na、P/Na、K/Na比下降。 相关分析表明:土壤盐分浓度与植株NPK吸收量、籽粒各营养元素含量、N/Na、P/Na、K/Na比间呈负相关关系。宁盐1号的各指标与土壤盐分间呈显著或极显著相关,是该品种耐盐性弱的重要原因之一。 5、盐分胁迫对花后剑叶衰老的影响 盐分胁迫下,小麦抽穗后剑叶丙二醛(MDA)含量不断增加,超氧物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性,剑叶SPAD值、可溶性蛋白含量呈逐渐下降趋势。低盐胁迫与对照相比,上述指标差异不显著,高盐胁迫与对照的差异显著。品种间比较,上述指标的变化幅度不同,表现为盐敏感品种大于耐盐品种。 6、栽培措施对盐分胁迫下小麦产量与品质的调控效应 本试验条件下,增加氮肥施用量、增加播种密度、增施磷石膏均可以增加盐分胁迫下的小麦籽粒产量。但是各栽培措施对产量构成因素的影响不一致。增加氮肥使用量和增加密度均提高了有效穗数,而增加改良剂对每穗粒数和千粒重的提高效果明显。盐分胁迫下,随着氮肥和改良剂施用量的增加,籽粒容重、面筋含量、沉降值提高。增加密度,籽粒容重、面筋含量、沉降值下降。


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