不同生态环境与播种期下小麦籽粒品质变异规律的研究

选用 6个不同品质类型小麦品种在 4个生态点进行分期播种试验, 系统分析了不同生态环境下小麦籽粒产量与品质的变异特征及其与主要气候生态因子间的关系。结果表明 :生态点、品种以及地点×品种互作对籽粒产量、千粒重、蛋白质、湿面筋和淀粉含量、沉降值与降落值的影响均达到显著水平 ;不同播种期处理对产量与淀粉含量的影响达到极显著水平, 而播种期×品种互作对千粒重、降落值、淀粉含量及沉降值的效应达到显著水平 ;地点×播种期×品种互作仅对产量、湿面筋、淀粉含量与沉降值有显著的影响。在 4个不同生态点中, 南京点的籽粒蛋白质与湿面筋含量最低, 但淀粉含量最高 ;徐州点的产量和千粒重最大 ;泰安点的蛋白质含量与湿面筋含量最高, 沉降值最小 ;保定点的产量、千粒重最小, 但沉降值最大。不同播种期处理下, 适播与晚播的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、淀粉含量、沉降值与降落值都显著高于早播, 而早播期的产量和千粒重最大。各小麦品种在不同地点与播种期下产量与品质性状的变异中以降落值的变异系数为最大, 淀粉的变异为最小。开花至成熟期的日均温与淀粉含量呈线性负相关, 与产量、蛋白质和湿面筋含量及降落值呈二次曲线相关关系 ;日温差与产量和千粒重呈二次曲线相关关系, 籽粒蛋白质和湿面筋含量、沉降值及降落值则随昼温差的增加线性递增 ;开花至成熟期降雨量与产量、千粒重都呈现先升后降的二次曲线相关关系, 而与籽粒蛋白质含量和降落值呈现线性负相关关系 ;籽粒蛋白质和湿面筋含量与降落值随开花至成熟期的累计日照时数呈现线性正相关关系。     

除草剂对冬小麦光合特性、籽粒产量及品质的调控效应

通过田间试验研究了4种除草剂(2,4-D丁酯、‘巨星’、‘世玛’和‘骠马’)对2个小麦品种(‘临优145’和‘临汾138’)光合特性、籽粒产量和品质的影响。结果表明:2,4-D丁酯使小麦灌浆期间旗叶的叶绿素相对含量(SPAD值)和净光合速率(Pn)一直较低,千粒重和籽粒产量显著低于对照;‘巨星’使灌浆前期的SPAD值和Pn较高而中后期快速下降,灌浆持续时间缩短,产量与对照相近;‘世玛’使灌浆前中期SPAD值和Pn较低但后期下降缓慢,灌浆持续时间延长,千粒重和籽粒产量显著高于对照和其它处理;‘骠马’对光合特性和产量影响较小。2,4-D丁酯和‘骠马’使籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、吸水率、评价值显著或极显著提高,稳定时间延长,而形成时间与对照相近;‘巨星’和‘世玛’处理的品质指标大多低于或接近对照。研究发现,除草剂通过调控小麦旗叶光合特性和灌浆进程来影响其千粒重和籽粒产量,且除草剂和品种间存在差异;2,4-D丁酯虽能明显改善小麦品质但却显著降低籽粒产量,‘骠马’使小麦品质特性改善的同时也使籽粒产量有所提高,‘世玛’虽能显著提高籽粒产量却使品质特性变差。     

花后灌水次数对强筋小麦籽粒产量和品质的影响

在防雨池栽培条件下,以2个优质强筋小麦品种（济麦20和藁城8901）为试验材料,研究了花后不同水分供应状况对籽粒产量、籽粒品质（粉质仪参数和面包体积）及其蛋白质组分的影响.结果表明：2个品种的籽粒产量、面粉的面团形成时间、面团稳定时间和制成面包体积均随花后灌水次数的增加呈先升高后降低的趋势;其中,花后灌1水（花后7 d）时藁城8901的籽粒产量最高,花后灌2水（花后7 d+花后14 d）时济麦20的籽粒产量最高;2个品种面粉的面团形成时间、面团稳定时间和制成面包体积均以花后灌1水时最优.单体蛋白含量、不溶性谷蛋白含量、谷蛋白总含量、蛋白质含量以及湿面筋含量也呈现类似的变化趋势.逐步回归分析表明,花后不同水分供应状况下,不溶性谷蛋白含量是影响面团稳定时间的关键因素,谷蛋白总含量与面包体积的变化密切相关.因此,为了保持优质强筋小麦品质的稳定性,水分管理应以改善籽粒蛋白质特别是谷蛋白组分的构成为目标.     

咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量的影响

为缓解农业用水供需矛盾,解决井灌区地下水超采问题,探究华北平原广泛分布的地下咸水灌溉对冬小麦品质和产量的影响,实现农业可持续发展,本研究在始于2006年的长期定位试验基础上,设置1、2、4、6、8 g·L^-1共5个灌溉水矿化度处理,其中1 g·L^-1灌溉水(取自当地地下水)为对照,研究咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量性状的影响。结果表明: 与对照相比,当灌溉水矿化度≥4 g·L^-1时可显著增加籽粒吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量,但显著降低出粉率、面团稳定时间和面筋指数;长期灌溉高矿化度咸水(4～8 g·L^-1)显著降低了冬小麦穗数(44.0%～60.7%)和籽粒产量(35.6%～64.7%)。在连续多年咸水灌溉条件下,与对照相比,2 g·L^-1灌水处理对籽粒产量及产量构成因素无显著影响,且能提高吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量等籽粒品质。采用主成分分析法对冬小麦产量性状和品质特性进行综合性评价,得出2 g·L^-1灌水处理综合效果最优。本研究可为华北平原咸水资源高效利用提供理论支撑。     

花后干旱或渍水逆境下氮素对小麦籽粒产量和品质的影响

 池栽试验条件下,设置渍水、干旱和对照3个水分处理,每个水分处理下设置两个施氮水平 ,研究了花后渍水或干旱逆境下氮素营养对两个不同类型小麦（Triticum aestivum） 品种籽粒产量和品质性状的影响。结果表明,与对照相比,花后渍水或干旱处理显著降低了小麦的千粒重、穗粒数和籽粒产量。在适宜水分和干旱条件下,增施氮肥增加了小麦籽粒产量,而在渍水条件下,增施氮肥降低了产量。干旱处理提高了蛋白质含量,干、湿面 筋含量,沉降值和降落值;而渍水处理则降低了小麦籽粒蛋白质含量和干、湿面筋含量。同 一水分处理下,增施氮肥提高了蛋白质含量,谷蛋白/醇溶蛋白比,支链淀粉含量和支/直链淀粉比。在小麦籽粒主要品质性状上存在显著的水氮互作效应,且水分、氮肥及水氮互作效 应对小麦籽粒产量和品质的影响因品种的不同而异。     

水分和腐植酸对燕麦果聚糖代谢的影响

探讨水分和腐植酸(HA)对燕麦不同器官非结构性碳水化合物(NSC)积累与分配的影响,进一步明确水分和HA对燕麦糖代谢和粒重形成的作用机制,可为旱作地区燕麦的推广种植提供理论指导和技术支撑。试验以‘蒙农大燕1号'和‘内燕5号'两个燕麦品种为材料,分别在旱作(无灌溉)和有限灌溉(拔节期和抽穗期每次灌水60 mm)两个水分条件下喷施HA与清水(CK),研究燕麦开花后不同时期NSC组分在茎、叶、穗中的动态变化以及叶片中碳代谢相关酶活性的变化。结果表明: 两个燕麦品种茎、叶、穗中的NSC组分含量均随开花后时间的延长先升高后降低,且两品种各器官中的NSC组分含量大致相同;与CK相比,在灌水条件下喷施HA后蒙农大燕1号穗部的果聚糖含量提升幅度明显大于旱作条件;喷施HA后蒙农大燕1号叶片中果聚糖外水解酶和转化酶活性分别显著提高了27.1%和30.6%,单穗粒重显著提高了55.9%,且与旱作条件下相比提高幅度更大;蒙农大燕1号籽粒千粒重和单穗粒重与叶片果聚糖含量呈显著正相关关系。综上,水分和腐植酸协同作用可以有效调节燕麦果聚糖的积累及主要代谢酶活性,从而提高千粒重和单穗粒重,促进产量形成。     

灌水时期和灌水量对小麦氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质品质的影响

以高产强筋小麦品种'济麦20'为试验材料,在防雨池栽条件下研究了灌水时期和灌水量对小麦氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质品质的影响.结果表明,随灌水时期增多和总灌水量增加,小麦开花后旗叶硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性显著增高,旗叶蛋白质水解酶内肽酶(EP)、氨肽酶(AP)、羧肽酶(CP)活性降低;小麦籽粒清蛋白和球蛋白含量增加,而籽粒谷蛋白和醇溶蛋白含量、成熟期籽粒谷醇/清球比值(谷蛋白+醇溶蛋白含量/清蛋白+球蛋白含量)降低;面粉沉降值和面团稳定时间显著降低,籽粒产量显著增加.研究发现,在本试验条件下,小麦全生育期灌水3次处理(底墒水+拔节水+开花水)在灌浆前中期旗叶NR和GS活性、灌浆中后期旗叶EP、CP、AP 活性均较高,且成熟期籽粒蛋白质含量、谷醇/清球比值、面团稳定时间、籽粒产量亦较高,是获得小麦高产优质的最佳灌水处理.     

灌溉频次和时期对冬小麦籽粒产量及品质特性的影响

为探讨我国北方地区冬小麦的节水灌溉模式,2006—2008年,在中国科学院栾城农业生态系统试验站,以冬小麦品种科农9204为试验材料,在总灌溉量为120mm的条件下,研究了灌溉次数和灌溉时期对籽粒产量、水分利用效率(WUE)、籽粒蛋白质含量以及相关主要品质特性的影响。结果表明,拔节期、抽穗期和灌浆期一次灌溉分别有利于产量、干物质积累量和千粒重的形成或提高;两次灌溉处理中,以拔节和抽穗期各灌60mm处理籽粒产量最高,籽粒蛋白质产量有随灌溉时期后移而降低的趋势;冬小麦生育期间随灌溉次数增多和灌溉时期后移,湿面筋含量、面团形成时间、面团稳定时间等均显著降低。综合考虑冬小麦的籽粒产量、WUE、营养品质和加工品质,在总灌溉量为120mm的条件下,以拔节和抽穗期各灌溉60mm为宜。     

灌溉量和灌溉时期对小麦耗水特性和产量的影响

2005—2007年通过田间试验,研究了不同灌水量和灌水时期对小麦耗水特性、籽粒产量及其水分利用效率的影响结果表明：土壤贮水消耗量占总耗水量百分率的变异系数显著高于降水量占总耗水量百分率的变异系数,表明土壤贮水利用率的可调控幅度较大;适量灌溉的W₃处理（拔节水+开花水,灌水量120 mm）的灌水量、降水量和土壤贮水消耗量占总耗水量的百分率分别为31.0%、38.9%和30.1%,灌水量多的W₅处理(冬水+拔节水+开花水+灌浆水,灌水量240 mm)分别为51.7%、32.4%和15.9%,与W₅处理相比,W₃显著提高了土壤贮水消耗量占总耗水量的百分率.灌水量均为120 mm的条件下,拔节前W₃处理的耗水量显著低于W₂处理（冬水+拔节水）,而开花至成熟阶段的耗水量则相反.W₃处理的耗水模式与小麦需水规律相吻合,这是其水分利用效率高的生理基础.     

测墒补灌对不同穗型小麦品种耗水特性和干物质积累与分配的影响

在田间试验条件下, 以中穗型小麦(Triticum aestivum)品种‘山农15’和大穗型品种‘山农8355’为供试材料, 设置3个0-140 cm土层土壤相对含水量处理: W0 (拔节期65%, 开花期60%)、W1 (拔节期70%, 开花期70%)、W2 (拔节后8天70%, 开花后8天70%), 采用测墒补灌的方法补充土壤水分达到目标相对含水量, 对两个不同穗型小麦品种的耗水特性和干物质积累与分配进行了研究。结果表明: (1)两品种籽粒产量均以W0处理最低, ‘山农15’ W1和W2处理无显著差异, ‘山农8355’ W1处理显著高于W2处理; 两品种W1处理的水分利用效率和灌溉水利用效率均显著高于W2处理。‘山农15’ W1处理的籽粒产量和灌溉水利用效率分别显著低于和高于‘山农8355’的W1处理, 水分利用效率无显著差异; 两品种W2处理的籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均无显著差异。(2)两品种总耗水量以W0处理最低, ‘山农15’ W1处理显著低于W2处理, ‘山农8355’两处理无显著差异; 两品种W1处理的土壤供水量及其占总耗水量的比例显著高于W2处理。‘山农15’ W1处理的总耗水量和灌水量占总耗水量的比例显著低于‘山农8355’, 土壤供水量占总耗水量的比例显著高于‘山农8355’; 两品种W2处理总耗水量, 土壤供水量及其占总耗水量的比例无显著差异。(3)两品种W1处理成熟期干物质积累量显著高于其他处理, W1处理提高了‘山农8355’开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率, 对‘山农15’无显著影响。‘山农15’ W1和W2处理成熟期干物质积累量显著低于‘山农8355’, 开花前贮藏同化物向籽粒的转运量和转运率、对籽粒的贡献率均显著高于‘山农8355’, 开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率低于‘山农8355’。综合考虑干物质积累与分配、籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率, W1处理是两品种节水高产的最佳土壤相对含水量处理。     

小麦产量与品质对灌浆不同阶段高温胁迫的响应

利用人工环境控制室对盆栽冬小麦 (品种 :‘济南 17’和‘鲁麦 2 1’) (Triticumaestivumcv.‘Ji′nan17’and‘Lumai2 1’) 分别在子粒灌浆前期、中期和后期进行了 2 5℃ / 35℃ (夜 /昼 ) 的高温胁迫处理, 以生长在 2 0℃ / 30℃ (夜 /昼 ) 环境中的小麦为对照, 研究了灌浆期不同阶段高温胁迫对小麦产量和品质的影响。结果发现 :1) 子粒蛋白质积累速率在高温处理期间显著提高 (p<0.0 5 ), 但高值持续期缩短, 并最终造成植株氮素积累量减少, 氮素收获指数降低 (p <0.0 5 ) 。 2 ) 小麦蛋白质的组成和品质对不同灌浆阶段的响应存在显著差异, 前期高温胁迫导致麦谷蛋白 /醇溶蛋白的比值以及麦谷蛋白大聚合体 (GMP) 含量增加, 标志蛋白质和淀粉品质的湿面筋含量升高、沉降值增加、膨胀势和高峰粘度等指标也显著提高 ;灌浆中期高温却导致上述指标降低 ;灌浆后期高温在造成粒重减小、产量降低和淀粉品质下降的同时, 却有利于蛋白质含量的提高。 3) 小麦淀粉积累的形成与蛋白质品质的形成是两个既相互联系又相互独立的过程, 高温条件下子粒蛋白质含量的升高是淀粉积累量减少造成的。     

不同穗型小麦光能利用和旗叶13C同化物分配特性及对补灌水平的响应

为明确不同穗型小麦冠层光能利用和¹³C同化物分配特性的差异及对补灌水平的响应,以中穗型品种‘青农2号’和‘济麦22’、大穗型品种‘山农23’和‘山农30’为材料,设置3个水分处理:小麦全生育期不灌水(W₀)、节水灌溉(W₁,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%)和充分灌溉(W₂,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至85%和90%),研究了不同处理对两种穗型小麦冠层光能利用和旗叶¹³C同化物分配特性的影响.结果表明:W₁处理两种穗型小麦品种开花后2、11、20和31 d的叶面积指数、冠层PAR截获率和利用率均显著高于W₀处理,再增加灌水至W₂处理,上述各指标无显著变化.¹³C示踪表明,济麦22和山农23的W₁旗叶¹³C同化物在籽粒中的分配量比W₀分别高159.34和171.1 g·hm^-2,分配比例分别高6.5%和6.5%,与W₂无显著差异;两种穗型品种W₁的籽粒产量亦显著高于W₀,与W₂无显著差异.不同穗型品种比较,节水灌溉条件下中穗型品种在开花后2和11 d、大穗型品种在开花后20和31 d具有较高的冠层光合有效辐射(PAR)截获和利用能力;中穗型品种济麦22旗叶¹³C同化物在籽粒的分配量和分配比例比大穗型品种山农23分别低6.8%和2.7%.     

花后干旱和渍水对不同品质类型小麦籽粒品质形成的影响

 防雨池栽条件下研究了花后干旱和渍水胁迫对两个不同品质类型小麦（Triticum aestivum）品种籽粒产量和品质形成的影响。结果表明,花后渍水和干旱处理明显降低了小麦籽粒产量和蛋白质产量。在整个灌浆期内干旱处理明显提高了籽粒蛋白质和醇溶蛋白含量,而渍水处理降低了籽粒蛋白质及其组分的积累量。籽粒总淀粉和直链淀粉含量以渍水处理最高,而支链淀粉以对照最高。干旱处理提高了籽粒干、湿面筋含量、沉降值和降落值,而渍水处理降低了上述品质指标。试验表明干旱和渍水胁迫对小麦籽粒蛋白质与淀粉的含量和组分及面粉品质等均有不同程度的影响,从而改变了不同品质类型小麦的籽粒品质。     

土壤深松和补灌对小麦干物质生产及水分利用率的影响

研究一次深松耕作后土壤水分对冬小麦籽粒产量和水分利用率的影响,为小麦节水高产栽培提供理论依据.于2008-2009和2009-2010两个小麦生长季,选用高产小麦品种济麦22,采取测墒补灌的方法,研究了深松+旋耕和旋耕2种耕作方式下土壤水分对小麦0-200 cm土层土壤含水量、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用率的影响.结果表明,(1)深松+旋耕40-180 cm土层土壤含水量低于旋耕处理;旗叶光合速率和水分利用率,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于旋耕处理.(2)W3(补灌至0-140 cm土层土壤相对含水量播种期为85％,越冬期80％,拔节和开花期75％)成熟期0-200cm土层土壤含水量与W1(播种期80％,越冬期80％,拔节和开花期75％)和W2处理(播种期80％,越冬期85％,拔节和开花期75％)无显著差异;W3和W'3(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)60-140 cm土层土壤含水量分别低于W4(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)和W'4(播种期90％,越冬期85％,拔节和开花期75％)处理;W3和W'3灌浆中后期旗叶光合速率较高,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于其他处理,获得高的籽粒产量和水分利用率.综合考虑籽粒产量、水分利用率和灌溉效益,在深松+旋耕条件下,两年度分别以W3和W'3为节水高产的最佳处理.     

灌溉和种植方式对冬小麦生育后期旗叶光合特性及产量的影响

于2009—2011年通过田间试验,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,设等行距平作、宽窄行平作、沟播3种种植方式,每种种植方式下设不灌水(W₀)、灌拔节水(W₁)、灌拔节水+开花水(W₂)、灌拔节水+开花水+灌浆水(W₃)4种灌溉处理(每次灌水量为60 mm),研究不同灌溉和种植方式对冬小麦生育后期旗叶光合特性和产量的影响.结果表明: 随冬小麦灌水量的增加,3种种植方式下小麦花后旗叶叶面积和光合速率均增加,光系统Ⅱ最大光化学效率和实际光化学效率也增加;与W₀处理相比,各灌水处理提高了小麦籽粒产量,但水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式小麦花后旗叶光合速率、光系统Ⅱ最大光能转化效率和实际光化学效率均较高,且W₂处理籽粒产量显著高于其他处理.统筹考虑冬小麦的籽粒产量和WUE,沟播结合灌拔节水+开花水是华北平原冬麦区较适宜的节水种植方式.     

喷灌条件下耕作方式和亏缺灌溉对麦后移栽棉产量和水分利用的影响

探明耕作方式和亏缺灌溉对麦后移栽棉产量和水分利用的效应,对于建立麦后移栽棉的适宜耕作方式及灌溉制度十分重要.在大田条件下设置了翻耕和免耕2种耕作方式(灌水定额均为45 mm)及相应减小50％灌水定额的亏缺灌溉,分析了不同耕作方式和亏缺灌溉对棉花耗水规律、籽棉产量、水分利用效率和纤维品质的影响.结果表明:与翻耕相比,免耕减少了棉田20.3％的棵间土壤蒸发;不论何种耕作方式,亏缺灌溉在不影响棉花产量和纤维品质的同时,有效降低了耗水量,提高了水分利用效率.在喷灌条件下,灌水定额为22.5 mm的免耕耕作方式,不仅可有效降低麦后移栽棉田间无效棵间土壤蒸发,还可实现节水、优质、高产的有效统一.     

花前渍水预处理对花后渍水逆境下扬麦9号籽粒产量和品质的影响

以扬麦9号为材料,研究花前渍水预处理对花后渍水逆境下小麦籽粒产量和品质的影响。结果表明,与未进行渍水预处理相比,花前渍水预处理提高了小麦植株对花后渍害的抗性,生物产量、收获指数和千粒重显著提高,进而显著提高了籽粒产量;花前渍水预处理显著提高花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率,降低了花前贮藏氮素运转量及其对籽粒氮素的贡献率,进而引起籽粒球蛋白含量提高,但显著降低了清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和全蛋白质含量、以及干湿面筋含量和沉降值;花前渍水预处理还提高了籽粒直链淀粉和总淀粉含量和降落值,降低了支/直链淀粉比,显著提高了面粉峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最终粘度、回冷值和峰值时间,但对糊化温度无显著影响。