氮-鉀水平對(duì)專用小麥籽粒品質(zhì)形成的生理影響.pdf

1、氮、鉀素是作物必需的大量礦質(zhì)元素，土壤氮、鉀不足限制了小麥籽粒產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善。理解專用小麥籽粒品質(zhì)形成的生理機(jī)制及氮、鉀調(diào)控原理，對(duì)深化小麥品質(zhì)生理生態(tài)研究和指導(dǎo)專用小麥調(diào)優(yōu)栽培具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。本研究于2003～2005小麥生產(chǎn)年度，以蛋白質(zhì)含量差異的兩個(gè)冬小麥品種寧麥9號(hào)(低蛋白)和揚(yáng)麥10號(hào)(中蛋白)為材料，研究了不同氮、鉀素施肥水平下小麥籽粒品質(zhì)形成、光合特性、物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)和相關(guān)酶活性的變化規(guī)律，明確了氮、鉀施肥

2、水平對(duì)中、弱筋小麥籽粒品質(zhì)形成的生理調(diào)控作用，為深化和拓展小麥籽粒品質(zhì)生理生態(tài)、指導(dǎo)專用小麥調(diào)優(yōu)栽培提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)途徑。 1.增施氮、鉀明顯提高了試驗(yàn)小麥籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、延長(zhǎng)了面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間，提高了濕面筋含量和沉降值，對(duì)醇溶蛋白和谷蛋白的影響大于對(duì)清蛋白和球蛋白的影響。施氮還顯著提高了籽粒的谷/醇比；而施鉀對(duì)兩小麥品種籽粒蛋白質(zhì)谷/醇比的影響年度間有所差異。施鉀對(duì)揚(yáng)麥10號(hào)籽粒蛋白質(zhì)含量的提高作用大于寧麥9號(hào)。氮鉀互

3、作極顯著提高了籽粒蛋白質(zhì)含量，降低淀粉含量和對(duì)其他品質(zhì)指標(biāo)的影響不顯著。發(fā)現(xiàn)提高開(kāi)花期葉片含鉀量是施鉀提高籽粒蛋白質(zhì)含量的生理原因；提高開(kāi)花期葉片氮、鉀營(yíng)養(yǎng)并保持適宜的氮/鉀比，是提高產(chǎn)量并維持適宜籽粒蛋白質(zhì)含量等品質(zhì)指標(biāo)的營(yíng)養(yǎng)生理基礎(chǔ)。 2.施鉀顯著提高了花前儲(chǔ)存物運(yùn)轉(zhuǎn)和花后同化物的積累，有利于提高籽粒產(chǎn)量。球蛋白和醇溶蛋白是鉀素提高籽粒蛋白質(zhì)含量的主要基礎(chǔ)，也是施鉀降低谷/醇比的生理原因。增施鉀肥提高了開(kāi)花期葉片含鉀量，進(jìn)而

4、顯著促進(jìn)了兩小麥品種花前儲(chǔ)存氮素向籽粒的運(yùn)轉(zhuǎn)和揚(yáng)麥10號(hào)的花后氮素積累，但對(duì)寧麥9號(hào)花后氮素積累的作用較小。花前儲(chǔ)存氮素的運(yùn)轉(zhuǎn)與花后氮素積累分別是施鉀提高寧麥9號(hào)和揚(yáng)麥10號(hào)籽粒蛋白質(zhì)含量的重要生理原因，其不同源自花后氮素積累對(duì)開(kāi)花期葉片含鉀量反應(yīng)的差異。提高光能轉(zhuǎn)化效率是氮、鉀施肥提高產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的能量基礎(chǔ)，中蛋白品種揚(yáng)麥10號(hào)籽粒蛋白質(zhì)含量的提高不僅依賴儲(chǔ)存氮素的運(yùn)轉(zhuǎn)，還較多地依賴花后氮同化。 3.提高開(kāi)花期葉片氮、鉀含

5、量并保持適宜的氮/鉀比，是氮、鉀施肥提高蛋白質(zhì)合成關(guān)鍵酶活性進(jìn)而提高籽粒蛋白質(zhì)積累的生理原因。適宜的開(kāi)花期葉片氮/鉀比顯著提高了旗葉SPS(磷酸蔗糖合成酶)和籽粒SS(蔗糖合成酶)活性——氮鉀配施提高“源”同化物供應(yīng)和“庫(kù)”轉(zhuǎn)化能力的生理原因，進(jìn)而顯著提高了籽粒淀粉及其組分產(chǎn)量。灌漿中期SS/SPS活性比可以小幅調(diào)控小麥成熟期淀粉特性，寧麥9號(hào)成熟期籽粒總淀粉含量還受灌漿前期SS/SPS活性比的影響。較高的開(kāi)花期葉片氮、鉀營(yíng)養(yǎng)并維持適宜

6、的氮/鉀比提高了籽粒SSS(可溶性淀粉合成酶)和GBSS(束縛態(tài)淀粉合成酶)活性，是氮鉀配施提高“庫(kù)”中直、支鏈淀粉轉(zhuǎn)化能力和產(chǎn)量的生理保證。調(diào)控灌漿初期和后期GBSS/SSS活性比能小幅調(diào)控小麥籽粒淀粉特性。弱筋小麥寧麥9號(hào)GBSS和SSS顯著高于中筋小麥揚(yáng)麥10號(hào)是其淀粉含量較高的生理原因。 4.增施鉀肥提高了開(kāi)花期葉片含鉀量，進(jìn)而顯著或極顯著提高了SOD(超氧化物歧化酶)活性、極顯著降低了MDA(丙二醛)含量和灌漿后期葉綠素的分解

7、及凈光合速率的下降——延緩衰老，因而極顯著增加了花后同化量。說(shuō)明較高的開(kāi)花期葉片含鉀量是施鉀延緩衰老、增加花后同化和增產(chǎn)的生理原因。氮、鉀施肥增加了葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光能捕獲效率和凈光合速率，說(shuō)明較高的開(kāi)花期葉片氮、鉀營(yíng)養(yǎng)和適宜的氮/鉀比是協(xié)調(diào)光反應(yīng)與暗反應(yīng)(即促進(jìn)光合同化)的生理基礎(chǔ)，也是氮代謝的能量保證。適當(dāng)增施氮、鉀肥能使葉片保持較高的開(kāi)花期氮、鉀含量和適宜的比例，進(jìn)而顯著提高葉綠素α光化學(xué)效率(將光能轉(zhuǎn)化為CO<,2>還原

8、力的能力)。因此，較高的開(kāi)花期氮、鉀含量并維持適宜的氮/鉀比，是光合碳、氮代謝能量保證的生理基礎(chǔ)。中蛋白品種揚(yáng)麥10號(hào)的光能轉(zhuǎn)化與利用效率強(qiáng)于低蛋白品種寧麥9號(hào)，較高的LAI和F<,v>F<,m>、F<,v>F<,o>、F<,v>’/F<,m>’、F<,PSⅡ>等葉綠素?zé)晒馓匦允潜ＷC揚(yáng)麥10號(hào)較高能量需求的生理基礎(chǔ)。 綜上所述，提高小麥開(kāi)花期葉片氮、鉀營(yíng)養(yǎng)水平并保持適宜的氮/鉀比，是氮、鉀施肥顯著提高小麥旗葉凈光合速率、光合(C