氮、硫肥与灌浆后期高温胁迫对小麦籽粒产量和品质的影响

灌浆期高温胁迫通常导致小麦籽粒产量降低、品质变差.为了探索有效缓解高温胁迫不利影响的有效措施,在大田条件下,以济麦20为试验材料,运用后期高温棚增温的方法,研究了氮、硫肥与灌浆后期高温对小麦籽粒产量和品质的影响.结果表明:高温处理后小麦千粒质量、籽粒产量显著降低(19.7%～28.3%),蛋白质含量升高,蛋白质组分中不溶性谷蛋白含量下降,可溶性谷蛋白含量上升,面团形成时间和稳定时间缩短;氮肥追施比例由50%增加到70%,非高温处理的籽粒产量无显著变化,不溶性谷蛋白质含量和谷蛋白聚合指数(不溶性谷蛋白含量/可溶性谷蛋白含量)升高,面团形成时间和稳定时间延长;高温处理的千粒质量和籽粒产量因氮肥追施比例提高而提高(2.07%～3.58%),面团形成时间和稳定时间缩短;不论高温处理还是非高温处理,与追施硫肥相比,硫肥基施提高籽粒产量、谷蛋白聚合指数,延长面团形成时间和稳定时间;为了有效缓解灌浆后期高温对小麦籽粒产量和品质的不利影响,硫肥基施、氮肥施用基追比50%:50%是较为适宜的施肥模式.     

灌浆期高温和水分逆境对冬小麦籽粒蛋白质和淀粉含量的影响

灌浆期高温和水分逆境是影响小麦籽粒产量和品质的关键气候因子。以扬麦9号、徐州26和豫麦34三个小麦品种为材料,利用人工气候室模拟灌浆期高温和水分胁迫环境,研究了花后高温及温度和水分互作对小麦籽粒蛋白质和淀粉形成的影响。结果表明,高温显著提高了小麦籽粒蛋白质含量及清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量,但降低了谷蛋白含量,导致麦谷蛋白／醇溶蛋白比值降低。高温显著降低了籽粒总淀粉和支链淀粉含量及支／直比。籽粒蛋白质和淀粉及其组分形成所需的适宜昼夜温差随小麦品质类型而异,但温度水平对籽粒蛋白质和淀粉的影响较温差大。在高温和水分逆境下,温度对籽粒蛋白质和淀粉含量的影响较水分逆境大,且存在显著的互作效应。小麦籽粒蛋白质含量均表现为干旱〉对照〉渍水,以高温干旱最高,适温渍水最低;淀粉含量为对照〉干旱〉渍水,以适温对照最高,而高温渍水最低。高温和水分逆境显著提高了籽粒醇溶蛋白含量而降低了谷蛋白含量及支链淀粉含量,使蛋白质谷／醇比和淀粉支／直比降低,以高温渍水对籽粒蛋白质和淀粉组分的影响最为显著。不同品种之间,高蛋白小麦籽粒蛋白质和组分的形成受高温和水分逆境的影响更大,而低蛋白品种籽粒淀粉形成显著受温度和水分逆境的调节。分析表明,在高温和水分逆境下籽粒蛋白质含量与清蛋白和醇溶蛋白显著正相关,籽粒淀粉含量与谷蛋白、支链淀粉含量及支／直比显著正相关。     

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。     

氮肥基追比与灌浆中期高温胁迫对小麦产量和品质的影响

以优质强筋小麦品种‘济麦20’为供试材料,研究了不同氮肥基追比（基肥：追肥为1：1、1：2、1：5）和灌浆中期高温胁迫对小麦籽粒产量和品质的影响.结果显示,灌浆中期高温胁迫处理能显著降低小麦千粒重、籽粒产量以及籽粒的淀粉含量、支链淀粉含量、支链淀粉/直链淀粉比例,峰值粘度、稀懈值、最终粘度也相应降低,而籽粒蛋白质含量相应提高,导致淀粉品质变劣而面团的流变学特性得以改善;在基追比例1：1的基础上增大拔节期氮素追施比例,能显著提高小麦常温和高温胁迫下籽粒产量,缓解高温胁迫对小麦千粒重和籽粒产量的不良影响,而对小麦籽粒面团流变学特性及面粉的粘度指标影响甚微.研究表明,适当提高拔节期氮肥追施比例可有效减缓灌浆中期高温胁迫对小麦产量的负面影响,但对小麦籽粒品质影响较小.     

大气CO2浓度和氮肥水平对小麦籽粒产量和品质的影响

应用FACE平台,研究了不同氮肥水平下大气CO₂浓度升高对小麦籽粒产量和品质的影响.结果表明： 大气CO₂浓度升高（FACE）和增施氮肥显著提高了小麦籽粒产量、穗数、穗粒数和生物量.但FACE处理对收获指数无显著影响.FACE处理显著降低了籽粒蛋白质、醇溶蛋白、谷蛋白、面筋含量和沉降值,显著提高了小麦籽粒淀粉及其组分含量,而氮肥处理具有相反的效应.面团稳定时间及峰值黏度、最终黏度、反弹值等黏度特征参数在FACE和高氮水平下显著增加.此外,CO₂浓度与氮肥水平互作对小麦籽粒产量和生物量有显著的正效应,但对籽粒品质无显著影响.在未来大气CO₂浓度升高的情况下,维持较高的施氮量有利于提高小麦籽粒产量,改善淀粉糊化特性,缓解小麦品质特性的下降.     

大气CO2浓度和氮肥水平对小麦籽粒产量和品质的影响

应用FACE平台,研究了不同氮肥水平下大气CO₂浓度升高对小麦籽粒产量和品质的影响.结果表明： 大气CO₂浓度升高（FACE）和增施氮肥显著提高了小麦籽粒产量、穗数、穗粒数和生物量.但FACE处理对收获指数无显著影响.FACE处理显著降低了籽粒蛋白质、醇溶蛋白、谷蛋白、面筋含量和沉降值,显著提高了小麦籽粒淀粉及其组分含量,而氮肥处理具有相反的效应.面团稳定时间及峰值黏度、最终黏度、反弹值等黏度特征参数在FACE和高氮水平下显著增加.此外,CO₂浓度与氮肥水平互作对小麦籽粒产量和生物量有显著的正效应,但对籽粒品质无显著影响.在未来大气CO₂浓度升高的情况下,维持较高的施氮量有利于提高小麦籽粒产量,改善淀粉糊化特性,缓解小麦品质特性的下降.     

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。     

强筋与弱筋小麦籽粒蛋白质组分与加工品质对灌浆期弱光的响应

选用强筋小麦品种济麦20和弱筋小麦品种山农1391,在大田试验条件下,分别于籽粒灌浆前期(花后6—9 d)、中期(花后16—19 d)和后期(花后26—29 d)对小麦进行弱光照处理,研究了籽粒产量、蛋白质组分及加工品质的变化。灌浆期弱光显著降低小麦籽粒产量,灌浆中期对济麦20和灌浆后期对山农1391的产量降幅最大。弱光处理后,籽粒氮素积累量及氮素收获指数减少。但弱光使籽粒蛋白质含量显著升高,其中灌浆中期弱光升幅最大,原因可能是由于其粒重降低造成的。弱光对可溶性谷蛋白无显著影响,但增加不溶性谷蛋白含量,使谷蛋白聚合指数显著升高,面团形成时间和稳定时间亦升高,籽粒灌浆中、后期弱光对上述指标的影响较前期大。灌浆期短暂的弱光照对改善强筋小麦粉质仪参数有利,但使弱筋小麦变劣;并均伴随籽粒产量的显著降低这一不利影响。     

不同氮肥基追比例对高温胁迫下小麦籽粒产量和品质的影响

选用强筋小麦品种济麦20、烟农19、藁麦8901做试验材料,设置不同氮肥基追比例和籽粒灌浆中后期高温胁迫处理,研究了不同氮肥基追比例对高温胁迫条件下小麦籽粒产量和品质的影响.研究结果表明,追氮比例由50%增加到70%,3个品种的千粒重、籽粒产量、粗蛋白含量、湿面筋含量、醇溶蛋白含量、谷蛋白含量、HMW-GS含量、LMW-GS含量、HMW-GS/LMW-GS比值显著提高.济麦20和烟农19的谷蛋白大聚合体含量、谷蛋白大聚合体体积加权平均粒径和表面积加权平均粒径因追氮比例提高而升高, 藁麦8901则无显著变化.济麦20和烟农19的面团形成时间、面团稳定时间因追氮比例提高而延长, 藁麦8901基本不受影响.追氮比例由50%增加到70%,3个品种的籽粒支链淀粉/直链淀粉比值显著降低,淀粉糊化高峰黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度和反弹值相应降低.总之,提高氮肥追施比例可在一定程度上缓解灌浆期高温胁迫对小麦粒重和蛋白质质量的不利影响,但对淀粉质量产生负面效应,且品种间存在差异.     

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。     

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。     

基于CTGC试验系统下面包小麦主要品质性状的研究

 当前,全球气候变化背景下,CO2浓度升高和气候变暖可能已经并将持续对小麦（Triticum aestivum）品质产生影响。为此依据自行设计的模拟气候变化的试验装置系统 （CTGC）,研究大田条件下CO2浓度和温度增加对面包小麦主要品质性状的交互作用。 结果表明：在433.3～610.2μmol•mol-1范围内,CO2浓度增加对面包小麦的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的影响不利;增温（+2 ℃多）表现为有利。当CO2浓度从433.3 mol•mol-1逐渐增加到551.5 mol•mol-1且温度增幅逐渐为+2 ℃时,CO2和温度对面包小麦的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的交互作用表现为增加;而当CO2浓度增幅较大（达到610.2 mol•mol-1）,温度增幅不大（白天平均温度仅增加2℃多）时,交互作用则 表现为减少。此外,CO2浓度增加使面包小麦的醎淀粉酶活性降低,温度上升则使之提高,两因素的交互作用则表现为醎淀粉酶活性提高。     

Grain and flour quality of wheat genotypes grown under heat stress

Heat stress during the grain-filling period is the main abiotic stress factor limiting grain yield and quality in wheat (Triticum aestivum L.). In this study, 64 wheat genotypes were exposed to heat stress during reproduction caused by delayed sowing in two growing seasons. Grain yield, 1000 grain weight (GW), grain hardness (GH), and grain-quality related traits were investigated. Heat stress caused a significant decrease in GW through reducing starch content (SC) and a non-compensating rise in protein content (PC), and thereby resulted in lower yield. In addition, significant increases in flour water absorption (WA), Zeleny sedimentation volume (ZT), ash content (AC), lipid content (LC), loaf volume (LV), wet gluten content (WG), dry gluten content (DG), gluten index (GI), and amylopectin content (APC) were found following heat stress. In contrast, decreases in grain moisture content (MC) and amylose content (AMC) induced by heat stress were observed. The heat-tolerant genotypes were superior in grain yield, GW, SC, AMC, and MC. While the sensitive genotypes contained higher PC, LV, GI and AMP. A group of wheat genotypes characterized with a higher yield, AMC, GW, and SC as well as lower PC, WA, GH, ZT, and LV; and was found to be the most heat tolerant by principal component analysis. Lighter weight and smaller grains produce a smaller starchy endosperm with lower quality (less amylose) and higher grain protein content in heat stress compared to normal conditions. Heat stress caused by delayed sowing improves some of the baking-quality related traits.     

小麦产量和品质对灌浆期不同阶段低光照强度的响应

在田间池栽条件下,分别于小麦(品种:'济南17' 和 '鲁麦21')(Triticum aestivum cv. 'Jinan17' and 'Lumai21') 灌浆的前期(开花后1~10 d), 中期(11~20 d)和后期(21~30 d)进行了遮去50%光合有效辐射的试验,研究了产量和品质的变化及其生理原因。主要结论如下:1)弱光条件下,光合物质生产均受到严重抑制,产量下降,容重降低;植株的氮素积累量减少、向子粒分配的比例低,但子粒蛋白质含量、湿面筋含量升高,其中,子粒灌浆前期遮光升高的幅度最大。2)遮光后小麦子粒麦谷蛋白和醇溶蛋白含量均升高,但麦谷蛋白升高的幅度大于醇溶蛋白,使麦谷蛋白与醇溶蛋白的比例升高,麦谷蛋白大聚合体(GMP)含量也升高,粉质仪参数也显著提高;子粒灌浆前期或中期遮光对上述指标的影响则较小,子粒品质的形成与灌浆后期的光照条件关系更为密切。3)灌浆期相对较弱的光照强度对改善品质有利,但以降低产量为代价,两个品种的小麦所表现出的趋势基本一致。     

小麦品种蛋白质品质性状稳定性研究

用陕西省关中小麦品种区域试验所选用的12个小麦品种（品系）在12个试点的数据资料。分析了品种,环境及品种与环境互作（CEI）对籽粒硬度,蛋白质含量,沉淀值及湿面筋含量的影响。结果表明：基因型效应对所有品质参数均有显著影响,基因型与环境互作对沉淀值影响较大,而对籽粒硬度,蛋白质含量与湿面筋含量影响较小,环境效应对湿面筋含量和好粒硬度影响较大,而对蛋白质含量与沉淀值影响较小,蛋白质品质参数的回归系数（b值）表明,基因型对不同环境的反应存在着显著差异。对于籽粒硬度,蛋白质含量与湿面筋含量回归偏差显著的品种很少,这表明线性回归模式占了基因型变异的绝大部分,一些品种的沉淀值显著偏离了回归,上述结果表明,要改善小麦品种的蛋白质品质,也应重视环境对小麦蛋白质品质的影响。     

Comparative physiological response of wheat genotypes under terminal heat stress

Wheat (Triticum aestivum L.), a staple food crop, is of great commercial importance. Its production is restricted due to multiple environmental stresses. There are indications that the wheat production is consistently limited by terminal heat stress. Previous studies revealed a varied response of different wheat genotypes under heat stress conditions. Here, comparative physiological changes in wheat genotypes viz., DBW-140, Raj-3765, PBW-574, K-0-307 and HS-240 were evaluated under timely and late sown conditions in rabi season. We observed that heat stress dramatically affects chlorophyll content and leaf area index (LAI) in sensitive genotypes whereas proline and malondialdehyde (MDA) content were higher in tolerant genotypes under late sown conditions. Further, the heat susceptibility index (HIS) for 1,000-grain weight, grain weight and grain yield of wheat genotypes viz., HS 240 and K-0-307 was highest as compared with DBW 140, Raj 3765 and PBW 574 genotypes. This finding suggests that wheat genotypes are found to differ in their ability to respond to heat, thereby tolerance, which could be useful as genetic stock to develop wheat tolerant varieties in breeding programs.     

烯效唑干拌种对小麦氮素积累和运转及籽粒蛋白质品质的影响

通过田间试验,研究了不同烯效唑干拌种剂量对3个不同筋力小麦品种植株氮素积累、运转和籽粒蛋白质品质的影响,结果表明,基因型、环境及烯效唑处理对小麦品质的影响效应依次减小,且均达到了极显著水平,但三者的互作效应较小。烯效唑处理后提高了不同生态点下不同小麦品种籽粒蛋白质含量和产量,处理后的面筋含量和沉淀值增加,面团形成时间和稳定时间延长;干拌种增加了开花期各营养器官中的氮素含量和单株氮素积累量,花后氮素总转移量、总转移率及其对籽粒氮的贡献率极显著提高,且处理后旗叶中可溶性蛋白质含量在花后15 d内均显著高于对照;对籽粒中氮含量而言,烯效唑处理后提高了灌浆初期籽粒中的非蛋白氮含量,花后5—20 d内均高于对照,灌浆期间籽粒蛋白氮含量均高于对照,因而处理后的粗蛋白质含量变化动态特点为谷底高、回升快。研究认为,烯效唑处理如同基因、环境一样独立影响小麦籽粒品质,而烯效唑处理后提高了开花初期旗叶中的可溶性蛋白质含量和花前营养器官中氮素含量及花后氮素转运量,可能是其提高籽粒非蛋白氮含量、促进籽粒蛋白质含量增加和蛋白质质量提高的重要原因之一,烯效唑干拌种对小麦籽粒蛋白质品质的改善具有广适性。