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全生育期增温下施氮量对小麦产量和品质形成的影响及其生理机制

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全球气候变暖已经成为一个不争的事实,氮素则是植物生长发育所必需的第一大矿质营养元素。温度和氮素都显著影响了小麦产量和品质的形成。明确全生育期增温下施氮量对小麦产量和品质形成的影响及其生理机制对于深化小麦产量品质生理生态研究和指导小麦抗逆调优栽培具有重要的理论意义和应用前景。本研究在大田条件下,以烟农19为研究材料,设置常温(CT)和增温(TI)两个温度处理,每个温度处理下设置四个氮素水平(NO、 N150、N225、N300),研究全生育期增温下施氮量对小麦碳氮代谢和产量品质形成的影响。主要研究结果如下: 1.全生育期增温及施氮量对小麦产量和品质的影响。与常温处理相比,增温显著提高了小麦的穗粒数和千粒重,从而增加了产量;增加了小麦的蛋白质含量、干、湿面筋含量和沉降值,有利于GMP含量和HMW-GS亚基含量的积累,降低了小麦籽粒的淀粉含量、降落值含量、峰值粘度、低谷粘度和最终粘度,从而影响了小麦的营养品质和加工品质。增施氮肥增加了小麦的穗数、穗粒数,提高了小麦的理论产量和实际产量,以N225产量最高;有效增加了小麦籽粒的蛋白质含量和干、湿面筋含量,提高了GMP和HMW-GS含量,降低了总淀粉和支链淀粉含量、峰值粘度、低谷粘度、稀懈值和最终粘度,从而影响了小麦的加工品质。 2.全生育期增温及施氮量对小麦碳氮代谢的影响。增温增加了旗叶SPAD值,延缓了植株的衰老;增加了营养器官和籽粒的可溶性糖和蔗糖含量,提高了籽粒的糖/氨比,有利于小麦叶片、茎鞘、籽粒和植株干重的积累及灌浆速率的提高,增加了花前贮存物质转运量和转运率及花前贮存物质对籽粒产量的贡献率,从而提高了小麦籽粒产量。增施氮肥减少了可溶性总糖和蔗糖的含量,从而降低了糖/氨比;降低了小麦叶片、茎鞘、籽粒及整株的干重,灌浆速率也随之下降,降低了花前贮存物质转运量和转运率,从而影响小麦的籽粒产量和淀粉产量的提高。增温增加了游离氨基酸含量,提高了小麦叶片、茎鞘和籽粒的全氮含量和氮积累量,促进了小麦花前积累氮素运转量和运转率、花前积累氮素对籽粒贡献率的提高,从而有利于籽粒蛋白质的积累。增施氮肥增加了游离氨基酸含量,提高了全氮含量和氮积累量,促进了花前氮素转运,有利于蛋白质的合成积累,过量施氮(N300)同样不易于积累蛋白质。 3.全生育期增温及施氮量对小麦氮素利用效率的影响。增温和增施氮肥都增加了氮素积累量和氮素回收效率,降低了氮素干物质生产效率、氮素生产效率和氮素农艺效率,从而降低了小麦氮素利用效率。 综上所述,全生育期增温提高了小麦的干物质和氮素的积累转运,增施氮肥降低了小麦的干物质积累,增加了氮素的积累转运。两种处理都有效调节了营养器官的碳氮代谢,最终显著增加了小麦的产量,提高了小麦的蛋白品含量,降低了籽粒淀粉含量。

曹敏旭

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小麦 碳氮代谢 品质形成 生理机制 施氮量

硕士

作物栽培学与耕作学

姜东

2012

南京农业大学

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S5