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Effects of shading at different filling stages on nitrogen accumulation and translocation in wheat at different nitrogen rates

不同施氮量下子粒灌浆不同阶段遮光对小麦氮素积累和转移的影响


Effects of shading at different filling stages on nitrogen (N) accumulation and translocation in wheat at different N rates was studied in the field experiments, which were carried out on high fertility soil with organic matter 12.94 g/kg, total N 0.78 g/kg, alkali-hydrolysable N 84 mg/kg, available P 11.84 mg/kg and available K 83 mg/kg in Zhongcun village, Longkou city, Shandong province, China, using the cultivar “Jimai 20” that has high yield and strong gluten potential. Three N fertilizer rates were used: 0, 168 and 276 kg/ha. Four shading treatments were designed: NS (no shading), SE (shading at early filling stage, from 1 day after anthesis to 12 days after anthesis), SM (shading at middle filling stage, from 13 days after anthesis to 24 days after anthesis ), and SL (shading at later filling stage, from 25 days after anthesis to 36 days after anthesis). The shading environment was created by using black
polypropylene fabric with 40% light penetration. Each treatment had three replicates, and the plot area was 3 m×8 m. The seedling density was 150 plant/m2. The results indicated that the activities of nitrate reductase (NR) and endopeptidase (EP) in flag leaves decreased during shading at early filling stage, but after shading, the NR activities of 0 kg ha treatment (N0) and 168 kg/ha treatment (N1) were not significantly different from no shading condition, the NR activity of 276 kg/hm2 treatment (N2) was lower significantly than no shading condition. The EP activities of N2 increased, which improved protein degradation. N translocation accelerated at middle filling stage, so the amount of N transferred from vegetative organs and N translocation efficiency increased. However, the nitrogen assimilation amount after anthesis and kernel yield and protein yield of N2 were lower significantly than that of N1. Shading and after shading at middle filling stage decreased the activities of nitrate reductase (NR) and endopeptidase (EP) in flag leaves, and increased the EP activities of all N treatments compared with no shading condition, and the EP activities of N2 were higher significantly than that of N1.Shading at later filling stage decreased the NR activities of all N treatments, the EP activities of N0 and N1, but increased the EP activity of N2, as compared with no shading condition. In comparison with N1, the amount of N transferred from vegetative organs, N translocation efficiency and the contribution proportion for kernel N increased in N2, but the NR activity and N assimilation amount after anthesis and protein yield did not change significantly. The amount of N transferred from vegetative organs, N translocation efficiency and the contribution proportion for kernel N were the highest under shading at early filling stage, and the lowest under shading at later filling stage. The N assimilation amount after anthesis, kernel yield and protein yield were the highest under shading at later filling stage, and the lowest under shading at early filling stage, whether 0, 168 or 276 kg/ha N was supplied.


全 文 :收稿日期:!""#$"#$%& 接受日期:!""#$"’$%#
基金项目:农业结构调整重大技术研究专项项目("&$"($")*);国家自然科学基金项目((")#%"!&);山东农业大学青年科技创新基金项目资
助。
作者简介:王东(%’#(—),男,博士,副教授,主要从事小麦优质高产生理生态研究。+,-:".(/$/!)#/!/,01234-:536789 :83;< ,8;< =6
! 通讯作者 01234-:>;?59 :83;< ,8;< =6
不同施氮量下子粒灌浆不同阶段遮光
对小麦氮素积累和转移的影响
王 东,于振文!
(山东农业大学,农业部小麦栽培生理与遗传改良重点开放实验室,山东泰安 !#%"%/)
摘要:在田间高产条件下,设置每公顷施氮(@)"(@")、%&/(@%)和 !#&(@!)A7 (个氮素水平,每个氮素水平下设置不
遮光和灌浆前期(开花后 %!%! 8)、中期(开花后 %(!!) 8)、后期(开花后 !.!(& 8)遮光 )个处理,研究不同施氮
量下子粒灌浆不同阶段遮光对小麦氮素积累和转移的影响。结果表明,灌浆前期遮光,各施氮处理的旗叶硝酸还
原酶活性和内肽酶活性显著降低;恢复照光后,@" 和 @% 处理旗叶硝酸还原酶活性与不遮光的处理无显著差异。
@!处理硝酸还原酶活性显著低于不遮光的处理,其内肽酶活性在灌浆中期显著升高,有利于旗叶蛋白质的降解,营
养器官氮素转移量和转移效率提高;但花后吸氮量、子粒产量和蛋白质产量均降低,且显著低于 @% 处理。灌浆中
期遮光,各施氮处理的旗叶硝酸还原酶活性和内肽酶活性亦显著降低;恢复照光后,各施氮处理旗叶内肽酶活性均
显著高于不遮光的处理,@!处理显著高于 @%处理。灌浆后期遮光,各施氮处理旗叶硝酸还原酶活性显著降低;@"
和 @%处理内肽酶活性降低。@!处理的内肽酶活性显著高于不遮光的处理,其营养器官氮素转移量、转移效率及转
移氮素对子粒氮的贡献率显著高于 @%处理;旗叶硝酸还原酶活性、花后吸氮量和子粒蛋白质产量与 @% 处理无显
著差异。不同遮光阶段比较,各施氮处理营养器官氮素转移量、转移效率及转移氮素对子粒氮的贡献率,均以灌浆
前期遮光的最高,灌浆中期遮光的次之,灌浆后期遮光的最低;花后吸氮量、子粒产量和蛋白质产量以灌浆后期遮
光的最高,灌浆中期遮光的次之,灌浆前期遮光的最低。
关键词:小麦;遮光;施氮量;氮素积累和转移;蛋白质
中图分类号:B’).C%!;D.%!C% E <%C"& 文献标识码:F 文章编号:%""/$.".G(!""/)")$"&%.$"/
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植物营养与肥料学报 !""/,%)()):&%. $ &!!
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小麦子粒中的氮素约 =JK!J=K来自开花后吸
收同化的氮素,>LK!?CK来自开花前营养器官贮
存氮素的再分配[=]。开花后氮素的吸收同化和营养
器官氮素向子粒中的转移,对子粒蛋白质的积累和
产量的形成有重要作用[B]。有研究表明,光可以激
活硝酸还原酶基因的转录,促进酶蛋白质的合成,提
高硝酸还原酶活性[JMN],并通过启动光合作用,为硝
酸根的还原提供碳架[OM>],促进植株对氮素的吸收
和同化。弱光导致植株对氮素吸收强度及积累量的
减少,且改变氮素在各器官中的分配比例,使分配到
叶片和茎鞘的氮素增加,分配到穗部的减少[C]。小
麦开花后氮素的再分配,是植物体衰老过程中营养
器官蛋白质降解及降解产物向子粒中转运的结果。
内肽酶是催化蛋白质降解的限速酶[?ML],关于光照
条件对内肽酶活性及小麦开花后氮素转移调控的研
究,目前尚鲜见报道。
我国黄淮冬麦区在小麦开花后常受阴雨寡照的
影响;小麦生产中为了追求高产,存在施氮量偏高,
群体过大,小麦生育后期群体内光照不足等问题。
本试验设置了 J个施氮水平,并分别于子粒灌浆前
期、中期和后期进行遮光处理,研究开花后不同子粒
发育阶段遮光对小麦氮素积累和转移的影响,探讨
小麦灌浆期间子粒发育不同阶段的低光照对子粒蛋
白质积累和产量影响的生理基础,为该地区小麦生
产中合理施氮及高产高效栽培提供理论依据。
) 材料与方法
)*) 试验设计
试验选用优质高产强筋小麦品种济麦 B9,于
B99J年 L 月至 B99N 年 > 月在山东省龙口市中村
(=B9PBJQ 4,JCPJCQ 1)进行。该地区年平均气温
==FCR,年日照时数 B?LJFN ",年平均降水量 CCJFC
<<。B99J!B99N年小麦生长季播种至冬前降水量
为 ?BFL <<,冬前至拔节期为 N?FJ <<,拔节至开花
期为 B?F9 <<,开花至收获为 ?NFJ <<。试验地为潮
褐土,9—B9 ,<土层含有机质 =BFLN 6 ; :6、全氮 9FC?
6 ; :6、碱解氮 ?NF99 <6 ; :6、速效磷 ==F?N <6 ; :6、速效
钾 ?JF99 <6 ; :6。
试验在磷、钾肥用量一致的条件下,设置 19、
1=、1B J个施氮水平,施氮量分别为 1 9、=>? 和 BC>
:6 ; "!=B +遮光(称灌浆前期遮光,G4),开花后 =J!BN
+遮光(称灌浆中期遮光,GS)和开花后 BO!J> +遮
光(称灌浆后期遮光,GT)N个遮光处理,遮光采用遮
光率为 >9K的聚酯遮阳网。选均为晴天的开花后
?、B9、JB +测定遮光与不遮光处理植株冠层上方的
光合有效辐射(5U2)日变化(表 =)。各小区施磷
(5BVO)=9O :6 ; "素,磷肥用过磷酸钙,钾肥用氯化钾作肥源。小麦播
种前,上茬玉米的秸秆全部粉碎翻压还田,磷、钾肥
>=> 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 =N卷
全部作为底肥一次性施入,氮肥按底施 !"#和拔节
期追施 !"#分 $次施用。试验采用裂区设计,主区
为氮素水平处理,副区为遮光处理,小区面积 % & ’
( &,% 次重复。$""% 年 )" 月 * 日播种,基本苗为
)!"株 + &$。田间管理同丰产田。
表 ! 不同处理植株冠层上方的光合有效辐射日变化[!"#$ %("&·’)]
()*$+ ! ,-./0)$ 12)03+’ -0 1$+)/45)6 72#8#’6082+8-1)$$6 )18-9+ /)5-)8-#0 )*#9+ 82+ 1)0#76 #: 5-::+/+08 8/+)8"+08’
开花后天数(,) 处理 时间 -.&/ 平均
0123 145/6 1758/3.3 -6/15&/753 (:"" )":"" )$:"" )*:"" )9:"" )(:"" :/17
( ;< )"** = )) )(*% = )( )>99 = )9 )>!% = )! )!9% = ** 9)> = $> )*%) = *9%
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9 = )% $>* = )9 !%$ = )%>
!;& 测定项目与方法
于开花后 (、$"、%$ ,上午 @:""—)):"" 采集旗
叶叶片,按照 B61,4C6,[)"]的方法测定可溶性蛋白质
含量。
按照李合生[))]的方法,采用活体法测定旗叶硝
酸还原酶活性,酶活性以单位蛋白质生成的 ;DE$ 量
表示。
参照 F/67C7[)$]的方法测定旗叶内肽酶活性。
酶液提取:取 "G! H鲜样,加 ( &A IJ K >G! 的 -6.3L
JMN缓冲液(包含 * &&CN + A 0--,) &&CN + A ?0-O,
)#PFP)和少量石英砂冰浴研磨,*Q下 )!""" ’ H离
心 %" &.7,上清液用于酶活力测定。酶活性测定:
"G* &A IJ K *G(的醋酸缓冲液和用 "G$ &A IJ K *G(
的醋酸缓冲液配制的 )#的牛血红蛋白 %(Q保温 )"
&.7后,加 "G* &A酶液,%(Q下反应 ) 8,然后加入 )
&A )"#的三氯乙酸终止反应(对照管则在反应前加
入三氯乙酸),在 *Q下静止 %" &.7后,*""" ’ H离心
! &.7,上清液用于茚三酮反应,用测得的单位蛋白
质生成的氨基酸量表示酶活性。
采用半微量凯氏定氮法[)%]测定植株氮素含量;
子粒含氮量乘以系数 !G>为蛋白质含量。
参照 J/等[)*]和吉春容等[)!]的方法计算小麦
营养器官氮素转移量、转移效率、贡献率和花后吸氮
量:
营养器官氮素转移量 K开花期营养器官氮素积
累量 E成熟期营养器官氮素积累量;
营养器官氮素转移效率(#)K 营养器官氮素
转移量 +开花期营养器官氮素积累量 ’ )"";
转移氮素对子粒氮的贡献率(#)K 营养器官
氮素转移量 +成熟期子粒氮素积累量 ’ )"";
花后吸氮量 K成熟期子粒氮素积累量 E营养器
官氮素转移量。
数据统计分析和差异显著性检验在 0P< $"""
数据处理系统上进行。
& 结果分析
&;! 不同处理对旗叶硝酸还原酶活性的影响
表 $看出,不遮光条件下,灌浆期内 ;) 处理旗
叶硝酸还原酶活性显著高于 ;" 处理,;$ 处理在开
花后 ( ,显著高于 ;)处理,开花后 $"和 %$ ,,;$ 和
;)两处理之间无显著差异。不同子粒发育阶段遮
光,各施氮处理旗叶硝酸还原酶活性均显著降低,;)
处理旗叶硝酸还原酶活性仍显著高于 ;" 处理;灌
浆前期和中期遮光结束恢复照光后,;" 和 ;) 处理
的旗叶硝酸还原酶活性与不遮光的处理无显著差
异。;$处理在灌浆前期和中期遮光期间及恢复照
光后,旗叶硝酸还原酶活性显著低于 ;) 处理;灌浆
后期遮光,;) 和 ;$ 处理旗叶硝酸还原酶活性无显
著差异。说明不同子粒发育阶段遮光均导致小麦旗
叶硝酸还原酶活性降低,;) 处理的旗叶硝酸还原酶
活性显著高于不施氮的处理;施氮量过多,在灌浆
前期和中期遮光,其旗叶氮素同化能力反而降低。
&;& 不同处理对旗叶内肽酶活性的影响
小麦旗叶内肽酶活性在灌浆期内呈先升高后降
低的变化趋势(表 %)。不遮光条件下,旗叶内肽酶
活性在灌浆前期随施氮量的增加而降低,灌浆后期
则随施氮量的增加而升高,说明不遮光的条件下,施
氮抑制了小麦灌浆前期旗叶蛋白质的降解,延缓了
衰老。
>)9*期 王东,等:不同施氮量下子粒灌浆不同阶段遮光对小麦氮素积累和转移的影响
表 ! 不同处理对旗叶硝酸还原酶活性的影响 ["#$! !% &(’%·(),)*+,-./)]
0123- ! 455-6,7 +5 8.55-*-/, ,*-1,’-/,7 +/ /.,*1,- *-896,17- 16,.:.,; ./ 531% 3-1:-7 +5 <(-1,
遮光处理 施氮水平 开花后天数 !"#$ "%&’( ")&*’$+$(,)
-*",+). &(’"&/’)&$ 0 1’2’1$ 3 45 64
0- 05 4753 8 5759 : ;7<4 8 575= > ;75= 8 575< :
0; 4743 8 5756 > ;79? 8 5753 " ;7@4 8 575< "
04 476? 8 575@ " ;793 8 575@ " ;7=? 8 575? "
-A 05 ;739 8 575= , ;7<= 8 575< > ;75= 8 5759 :
0; 475@ 8 575< : ;736 8 5753 " ;7<; 8 575< "
04 ;7<< 8 575? ’ ;7@? 8 575? > ;7;6 8 5753 >:
-B 05 ;74< 8 575? : ;754 8 575? :
0; ;7@= 8 575< > ;7=3 8 57;5 "
04 ;76; 8 575= : ;745 8 5759 >
-C 05 5799 8 5753 ,
0; ;7;9 8 5756 >
04 ;7;= 8 5753 >:
注(0D&’):表中同列数据后不同字母表示差异达 @E显著水平,下表同。F"1G’$ %D11DH’, ># ,+%%’(’)& 1’&&’($ +) &*’ $"/’ :D1G/) /’") $+.)+%+:")& "&
@E 1’2’1 I J*’ $"/’ "$ +) &">1’ 67
灌浆前期遮光,各施氮处理旗叶内肽酶活性均
显著降低。恢复照光后,在灌浆中期 05 和 0; 处理
旗叶内肽酶活性与不遮光的处理无显著差异,04 处
理显著高于不遮光的处理,在灌浆后期 05 和 0; 处
理显著高于不遮光的处理,而 04处理则显著低于不
遮光的处理;0;处理旗叶内肽酶活性在灌浆前期遮
光期间及灌浆中期显著低于 05 和 04 处理,灌浆后
期则显著高于 05 和 04 处理。灌浆中期遮光,各施
氮处理旗叶内肽酶活性亦显著降低,恢复照光后内
肽酶活性显著高于不遮光的处理;04处理显著高于
0;处理。说明灌浆前期和灌浆中期遮光抑制了各
施氮量处理在遮光期间的旗叶内肽酶活性,延缓了
衰老;恢复照光后,04处理旗叶蛋白质降解加速,衰
老加快。
灌浆后期遮光,05 和 0; 处理旗叶内肽酶活性
显著降低,04处理内肽酶活性显著升高;04 处理显
著高于 05和 0;处理。说明灌浆后期遮光在一定程
度上抑制了 05 和 0; 处理旗叶蛋白质的降解,而对
高施氮处理旗叶蛋白质的降解有显著促进作用。
表 = 不同处理对旗叶内肽酶活性的影响 [!% &(’%·(),)*+,-./]
0123- = 455-6,7 +5 8.55-*-/, ,*-1,’-/,7 +/ -/8+)-),.817- 16,.:.,; ./ 531% 3-1:-7 +5 <(-1,
遮光处理 施氮水平 开花后天数 !"#$ "%&’( ")&*’$+$(,)
-*",+). &(’"&/’)&$ 0 1’2’1$ 3 45 64
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-C 05 47=6 8 57;< .
0; 674= 8 57;; ’
04 =7== 8 57;9 "
3;< 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ;=卷
!"# 不同处理对开花后氮素积累和转移的影响
如表 !所示,不遮光条件下,各施氮处理花后吸
氮量均随施氮量的增加而提高,但 "# 和 "$ 处理之
间无显著差异。不同子粒发育阶段遮光,各施氮处
理的花后吸氮量均表现为 "% & %’ & %( & %),说明
灌浆期不同阶段遮光均不利于植株对氮素的吸收和
积累,灌浆前期遮光对其影响最大。不同阶段遮光,
"#处理花后吸氮量均显著高于 "* 处理;灌浆前期
和中期遮光,"$ 处理的花后吸氮量均显著低于 "#
处理,灌浆后期遮光,两处理花后吸氮量无显著差
异。说明在灌浆期不同阶段遮光条件下,适量施氮
提高了植株花后吸氮量,过多施氮反而不利于植株
对氮素的吸收和积累。
不遮光条件下,各施氮处理营养器官花后氮素
转移量随施氮量的增加而提高,而氮素转移效率则
随施氮量的增加而降低。灌浆前期和中期遮光,各
施氮量处理营养器官氮素转移量、氮素转移效率和
转移氮素对子粒氮的贡献率均提高,灌浆后期遮光,
"*和 "#处理营养器官氮素转移量和氮素转移效率
降低;不同子粒发育阶段遮光,"$ 处理营养器官氮
素转移量、转移效率和转移氮素对子粒氮的贡献率
均显著高于 "# 处理。说明灌浆期内阶段性遮光有
利于过高施氮量处理营养器官氮素向子粒的转移,
灌浆后期遮光对较低施氮量处理营养器官氮素的再
分配不利。
表 $ 不同处理对子粒中来自营养器官转移氮素和开花后吸收氮素的影响
%&’() $ *++),-. /+ 01++)2)3- -2)&-4)3-. /3 5 &’./26-1/3 &30 5 -2&3.(&-1/3 +2/4 7)8)-&-17) /28&3. -/ 9)23)(. &+-)2 &3-:).1.
项目 遮光处理 施氮水平 "+,-./01 2334+52,+.1 406047
8,097 %:2;+1/ ,-02,901,7 "* "# "$
营养器官转移氮素
" ,-217<0--0; <-.9
60/0,2,+60 .-/217
氮素转移量
" ,-2174.52,+.1
(9/ = 7,09)
"% $*>#$ ? *>## 5 $*>@A ? *>*B C $#>DE ? *>#A 2
%) $*>@@ ? *>#E C $*>FA ? *>D! C $D>$# ? *>$# 2
%( $*>D$ ? *>$F C $*>EA ? *>$A C $$>BA ? *>DB 2
%’ $*>*D ? *>DE C $*>!E ? *>$D C $$>*@ ? *>$@ 2
转移效率
G-2174.52,+.1
0<<+5+015H(I)
"% A$>E* ? *>#D 2 A#>#@ ? *>@$ C EF>EB ? *>D* 5
%) A!>#D ? *>!$ C A$>@@ ? *>DA 5 A@>A* ? *>#! 2
%( AD>DD ? *>#B C A#>@$ ? *>*F 5 A!>@F ? *>$E 2
%’ A$>$A ? *>#! 2 A*>B* ? *>D@ 5 A#>F# ? *>#$ C
贡献率
J.1,-+CK,+.1
3-.3.-,+.1(I)
"% EB>!# ? *>#A 2 EA>!E ? *>D# C EB>#! ? *>ED 2C
%) AA>A! ? *>$D 2 A$>#B ? *>D! 5 A@>BA ? *>@B C
%( A!>AE ? *>!# 2 A*>B# ? *>$$ C A!>*F ? *>DA 2
%’ EF>A$ ? *>DE2 EB>@E ? *>#@ C A*>*# ? *>!$ 2
花后吸氮量
L9.K1, .< " <-.9 2C7.-3,+.1
2<,0- 21,:07+7 +1 M0-104
(9/ = 7,09)
"% F>$F ? *>*B C F>F$ ? *>#* 2 F>FF ? *>*E 2
%) @>BB ? *>*! 5 B>*B ? *>*E 2 A>DB ? *>#D C
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%’ B>A* ? *>#! C F>DB ? *>*A 2 F>!! ? *>D$ 2
注(".,0):表中同一行数据后不同字母表示差异达 @I显著水平 N24K07 <.44.O0; CH ;+<<0-01, 79244 40,,0-7 +1 ,:0 7290 -.O 9021 7+/1+<+521, 2, @I
40604 P
!"$ 不同处理对子粒产量、子粒蛋白质含量及产量
的影响
由表 @ 可以看出,"* 和 "# 处理子粒蛋白质含
量以灌浆前期遮光的最高,灌浆中期遮光的次之,不
遮光的最低,灌浆后期遮光的处理与不遮光的处理
之间无显著差异;"$ 处理在各阶段遮光条件下,子
粒蛋白质含量均无显著变化。说明灌浆前期遮光可
显著提高 "* 和 "# 处理的子粒蛋白质含量,施氮过
多时,子粒蛋白质含量受不同子粒发育阶段光照条
件的影响不显著。
各施氮处理穗粒数以不遮光的最高,灌浆前期
遮光的最低,灌浆后期遮光与不遮光的处理无显著
差异。灌浆期不同阶段遮光均导致千粒重显著降
低,灌浆前期和中期遮光的处理显著低于灌浆后期
遮光的处理。
各施氮处理子粒产量和蛋白质产量均表现为:
"% & %’ & %( & %),说明灌浆期不同阶段遮光均导致
子粒产量降低,亦不利于子粒中蛋白质的积累。不
F#E!期 王东,等:不同施氮量下子粒灌浆不同阶段遮光对小麦氮素积累和转移的影响
遮光条件下,!"处理子粒产量和蛋白质产量均显著
高于 !#处理,!$处理的子粒蛋白质产量与 !" 处理
无显著差异,但子粒产量显著低于 !" 处理;灌浆前
期遮光,!#和 !$ 处理子粒产量和蛋白质产量均显
著低于 !"处理,灌浆中期和灌浆后期遮光,!# 处理
子粒产量和蛋白质产量显著低于 !" 处理,!$ 处理
子粒产量亦显著低于 !" 处理,但蛋白质产量与 !"
处理无显著差异。说明在灌浆期不同阶段遮光条件
下,适量施氮有利于提高子粒产量和蛋白质产量,过
多施氮对子粒蛋白质的积累和子粒产量的形成不
利。
表 ! 不同处理对子粒产量、子粒蛋白质含量及蛋白质产量的影响
"#$%& ! ’((&)*+ ,( -.((&/&0* */&#*1&0*+ ,0 2&/0&% 3.&%-,4/,*&.0 ),0*&0* #0- 3.&%- .0 2&/0&%+ ,( 56&#*
遮光处理
%&’()*+
,-.’,/.*,0
施氮水平
! ’112)3’,)4*
2.5.20
蛋白质含量
6-4,.)* 34*,.*,
(7)
穗粒数
8-’)*0
(!49 : 01);.)
千粒重
"### +-’)*0 <,9
(+)
子粒产量
=.-*.2 >).2(
(;+ : &/$)
蛋白质产量
6-4,.)* >).2(
(;+ : &/$)
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!$ "G@DE B #@#D F ?G@? B #@$ ’F ?D@A# B #@GE (. CGG#@# B CD@$ 3 ""#H@A B "H@G F
注(!4,.):同一列数据后不同字母表示差异达 H7显著水平 M’2N.0 J422<.( F> ()JJ.-.*, 0/’22 2.,,.-0 )* ,&. 0’/. 342N/* /.’*
0)+*)J)3’*, ’, H7 2.5.2 9
7 讨论
氮素同化关键酶—硝酸还原酶是底物诱导酶,
其酶活性的高低与底物 !OP? 的供给水平密切相关,
增加施氮量可显著提高小麦植株硝酸还原酶活
性["E]。光照亦可以调节硝酸还原酶的活性,加强植
株对硝酸盐的吸收和同化[E]。光对硝酸还原酶活性
的影响表现在两个方面:一方面光诱导硝酸还原酶
基因的表达、酶蛋白和辅酶的合成及全酶的装配,直
接调控硝酸还原酶的活性["C];另一方面光可以通
过光合作用间接地作用于硝酸还原酶。有研究表
明,硝酸还原酶活性的高低在一定程度上受光合碳
水化合物供应的影响;光合作用受抑,碳水化合物
供应减少会导致硝酸还原酶活性降低[H,"D]。本试
验条件下,灌浆期不同阶段遮光均导致遮光期间的
旗叶硝酸还原酶活性降低;但遮光阶段和氮素供给
水平不同,旗叶硝酸还原酶活性的变化存在差异。
在灌浆前期,不遮光条件下旗叶硝酸还原酶活性随
施氮量的增加显著升高,遮光条件下 $CE ;+ : &/$ 施
氮量处理(!$)硝酸还原酶活性显著低于 "ED ;+ : &/$
施氮量处理(!");灌浆中期,不遮光条件下 !$和 !"
处理的旗叶硝酸还原酶活性无显著差异,遮光条件
下 !$显著低于 !" 处理;灌浆后期,不遮光条件下
!$和 !"两处理之间无显著差异,遮光条件下两处
理之间亦无显著差异。灌浆前期和中期是光合碳代
谢相对旺盛的时期,遮光不仅导致光合有效辐射减
少,旗叶光合速率亦显著降低["A]。不同阶段遮光对
各施氮处理硝酸还原酶活性的影响是直接作用,还
是间接作用,有待于进一步探讨。
叶片的衰老以蛋白质的降解和氮素向子粒中的
转运为特征[$#]。有研究表明,遮光能延缓叶片的衰
老[$"],并改变氮素在各器官中的分配比例,使分配
到叶片和茎鞘的氮素增加,分配到穗部的氮素减
少[C]。本试验结果表明,灌浆期阶段性遮光改变了
植株营养器官的衰老进程,施氮量和灌浆期各阶段
光照条件不同,对营养器官氮素转移的调控效应存
#$E 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 "G卷
在差异。灌浆前期和灌浆中期遮光显著降低各施氮
处理的旗叶内肽酶活性,抑制营养器官氮素的再分
配;但恢复照光后,加速了 !" 处理旗叶蛋白质的降
解,并使 !# 和 !$ 处理在灌浆后期保持较高的内肽
酶活性,提高了营养器官氮素转移量、转移效率和转
移氮素对子粒氮的贡献率。灌浆后期遮光对 !" 处
理旗叶蛋白质的降解和氮素的转移有显著促进作
用,但对 !#和 !$处理营养器官氮素的转移不利。
灌浆期遮光条件下光合速率下降,子粒灌浆速
率降低,粒重下降,是子粒产量减少的原因[$%,""]。
本试验结果表明,灌浆期不同阶段遮光,子粒中积累
的氮素减少,蛋白质产量下降,亦是导致子粒产量降
低的原因之一。不同遮光阶段比较,灌浆后期遮光
处理的产量最高,灌浆中期遮光的次之,灌浆前期
遮光的最低。说明灌浆前期遮光一方面导致败育子
粒增多,每穗粒数降低,另一方面影响胚乳细胞分
化,子粒库容减小["&],粒重降低,对产量影响最大;
灌浆中期是子粒快速增长期,该阶段遮光对子粒充
实不利;灌浆后期是子粒缓慢增重期,该阶段遮光
对产量影响最小。
前人研究表明,灌浆期遮光导致子粒蛋白质含
量显著升高["’]。本试验结果表明,施氮量和遮光时
期不同,各处理子粒蛋白质含量变化存在差异。灌
浆前期和中期遮光均提高了 !#和 !$处理子粒蛋白
质含量,而灌浆后期遮光对两施氮量处理子粒蛋白
质含量无显著影响,不同子粒发育阶段遮光对 !" 处
理的子粒蛋白质含量均无显著影响。子粒蛋白质含
量的变化反映了子粒中主要贮存物质蛋白质和淀粉
相对积累量的差异["(],灌浆期不同阶段弱光条件
下,各施氮量处理子粒蛋白质和淀粉合成的变化规
律及其相互关系,还有待进一步研究。
参 考 文 献:
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[=?] 刘奇华,李天,蔡建,张建军 8 不同生育期遮光对水稻子粒直
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