调亏灌溉与营养调节对专用型小麦品质形成的调控机制

以专用型冬小麦为材料，采用防雨棚下筒栽、池栽和田间小区试验与实验室分析测定相结合的方法，主要研究：（1）调亏灌溉（Regulated Deficit Irrigation, RDI）与营养结合协同调控小麦籽粒品质物质同化、运转及分配的生理生化基础；RDI与养分对籽粒蛋白质和淀粉含量及组分的影响；（2）RDI与养分对籽粒蛋白质和淀粉合成与积聚关键酶活性的影响；（3）RDI与营养结合对专用型小麦碳、氮代谢的影响；（4）RDI与养分调节结合多目标函数数学模型的建立与解析及多目标联合仿真寻优。探明RDI与营养结合下不同小麦基因型光合同化、物质积累与运转特点及品质形成规律；解析水分与养分协同效应对蛋白质、淀粉积累相关代谢酶的影响以及与籽粒品质形成的机理关系。预期研究结果对建立优化专用型小麦籽粒产量和品质关系的RDI综合指标与模式，丰富和完善RDI理论，深化和充实小麦品质生理生化基础研究具有重要意义。

以专用型冬小麦为材料，采用防雨棚下筒栽、池栽和田间小区试验等相结合的试验方法，研究了调亏灌溉（RDI）与营养调节协同调控专用型小麦籽粒品质形成的机制。试验研究主要进展与成果摘要如下：.1、RDI对专用型小麦产量与品质性状及其关系的调控研究结果表明，小麦籽粒蛋白质含量与土壤含水量并非总是呈负相关关系，不同生育阶段控水对蛋白质含量的影响存在明显差异性，优质小麦蛋白质含量仅与拔节-抽穗期土壤相对含水量呈负相关关系。在小麦拔节以前施加轻度（60%~65% ）或中度（50%~55% ）水分调亏，籽粒和蛋白质产量不会显著降低，甚或略有增产；灌浆期轻度调亏不会导致籽粒和蛋白质产量显著减少，并且节水效果显著。研究结果还表明，小麦籽粒产量与蛋白质含量并非总是存在显著的负相关性，二者间的关系在不同阶段RDI条件下存在显著差异性。据此认为，高产与优质的矛盾并非不可协调。.2、RDI与营养调节结合对专用型小麦籽粒蛋白质和淀粉积聚调控酶活性影响的研究，结果表明，无论在哪种营养水平下，实施适度的（50%~55% FC）水分调亏可提高SPS、GS和SS等关键酶活性。这可能是水肥协同调控小麦产量和品质的生化机制。.3、RDI与营养调节结合对专用型冬小麦植株C、N代谢的影响研究结果表明，在高营养水平下，适度的水分调亏可促进小麦营养器官花前贮藏物质向籽粒再运转；在中等营养水平下，叶片花前贮藏同化物再运转量以轻度水分调亏为最高；在低营养水平下，各营养器官花前贮藏同化物再运转量和再运转率随水分调亏度加重呈提高趋势。不同营养水平下营养器官花前贮藏同化物总运转量对籽粒产量的贡献率随水分调亏度加重呈提高趋势。说明水分调亏提高了籽粒中来自花前营养器官贮藏物质的比例。15N标记研究结果显示，水分调亏与营养调节结合可有效调控小麦植株对肥料氮的吸收和积累。.4、调亏灌溉与营养调节结合对中、强筋型小麦籽粒产量和品质特性的影响研究，结果表明，从籽粒总蛋白质产量和水分利用效率来看，高营养水平条件下在灌浆期进行轻度水分调亏，低营养水平条件下在返青-拔节期进行轻度或者中度水分调亏，可显著提高作物水分利用效率且改善小麦籽粒品质。本研究结果初步证实了RDI与营养调节结合在优质小麦生产中“定向调质” 的可行性。.5、分别建立了作物产量、水分利用效率（WUE）和品质三个不同目标函数数学模型，并进行了多目标联合仿真寻优。