191FACE条件下O,3浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响-硕士论文

扬州大学 硕士学位论文 FACE条件下O浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响 姓名：刘晓成 申请学位级别：硕士 专业：作物栽培学与耕作学 指导教师：郭文善 20100501 刘晓成：F A C E 条件下0 3 浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响 一1 F A C E 条件下0 3 浓度增高对小麦籽粒 产量和品质的影响 研究生：刘晓成 导师：郭文善教授 指导小组：郭文善教授 封超年教授 朱新开副教授 ( 扬州大学，江苏扬州，2 2 5 0 0 9 ) 中文摘要 试验于2 0 0 7 - 2 0 0 9 年在中国江苏扬州江都小纪镇F A C E 试验基地( 1 1 9 04 2 07 E ， 3 2 0 3 57 57 ，N ) 进行，采用二裂式裂区设计，主区为0 3 浓度处理，处理圈( E 一0 3 ) 0 3 浓度为对照圈( A 0 3 ) 实时0 3 浓度的1 5 倍，不同小麦品种为副区，供试品种为 强筋小麦烟农1 9 ，中筋小麦扬麦1 6 和嘉兴0 0 2 ，弱筋小麦扬麦1 5 和扬辐麦2 号， 研究0 3 胁迫对小麦产量和品质的影响，为今后小麦抗逆栽培提供依据。主要结 果如下： 1 0 3 胁迫小麦籽粒产量显著下降，降幅在1 0 1 - - 3 4 5 之间，扬麦1 6 、扬 辐麦2 号和烟农1 9 对0 3 胁迫敏感，扬麦1 5 和嘉兴0 0 2 相对耐受0 3 胁迫。0 3 胁 迫对小麦单位面积穗数和每穗粒数影响较小，但年度间和品种间存在差异。0 3 胁 迫小麦籽粒千粒重降低，降幅在1 0 2 - 2 9 5 之间，臭氧浓度与基因型的互作效 应达到极显著水平。0 3 胁迫小麦籽粒蛋白质产量下降，降幅在- 2 6 , - - , 2 9 7 之间； 籽粒淀粉产量也下降，降幅在1 2 0 4 - - 3 6 之间。 2 0 3 胁迫小麦籽粒灌浆期缩短，平均灌浆速率下降，缩短了小麦籽粒长、宽、 厚度，显著降低小麦籽粒体积，增高籽粒皱缩度，籽粒表面明显皱缩，最终小麦 2 扬州大学硕士学位论文 千粒重下降，这是小麦产量降低的主要决定因素。 3 0 3 胁迫小麦籽粒蛋白质含量显著上升，增幅在5 9 - - 2 2 6 之间。0 3 胁迫 条件下参试品种的蛋白质组分含量均表现不同程度的增加，但增幅不一，清蛋白 含量增幅在O 6 - 1 2 5 之间，球蛋白含量增幅在1 3 6 1 1 3 4 之间，醇溶蛋 白含量增幅在1 0 - - - , 5 7 1 之间，谷蛋白含量增幅在4 3 2 0 之间。0 3 胁迫相 对提高了醇溶蛋白的含量和比例，醇溶蛋白和谷蛋白含量增加是小麦籽粒蛋白质 含量增加的主要原因之一。 4 0 3 胁迫小麦籽粒淀粉含量下降，降幅在1 7 5 1 之间。0 3 胁迫小麦籽 粒直链淀粉含量增高，增幅在2 6 1 8 4 之间，支链淀粉含量下降，降幅在 3 6 8 O 之间，直支比增高。籽粒淀粉含量下降是由于支链淀粉含量下降值 大于直链淀粉含量上升值共同作用的结果。小麦籽粒蛋白质含量显著上升可能是 由于淀粉含量下降幅度较大造成的。 5 0 3 胁迫提高了小麦面粉湿面筋含量、沉降值、膨胀势、粉质质量指数、面 团拉伸曲线面积、拉伸阻力和拉伸比例，延长了面团形成时间和稳定时间，这可 能是由于0 3 胁迫小麦籽粒蛋白质含量增高所导致。0 3 胁迫提高了破损淀粉含量， 降低了籽粒硬度和出粉率。0 3 胁迫提高了峰值粘度、低谷粘度和最终粘度，这可 能是由于0 3 胁迫小麦籽粒直链淀粉含量增高导致。 6 0 3 胁迫条件下弱筋小麦扬麦1 5 、扬辐麦2 号蛋白质含量和湿面筋含量增 高、面团稳定时间延长，超过了国标规定的粗蛋白含量1 1 5 、湿面筋含量 2 2 、面团稳定时间2 5 m i n 的标准，而0 3 胁迫条件下中、强筋小麦蛋白质、湿 面筋含量增高、面团稳定时间延长。总体而言，0 3 胁迫虽然对改善弱筋小麦营养 品质不利，对改善中、强筋小麦营养品质有利，但由于0 3 胁迫显著或极显著降低 小麦粒重，籽粒商品性变劣，故认为，上述籽粒品质的变化不足以弥补产量的损 失，仍应视为0 3 胁迫的负效应大于正效应。 关键词：小麦；F A C E ；0 3 ；产量；品质 刘晓成：F A C E 条件下0 3 浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响 三 E f f e c t so fF r e eA i rO z o n eC o n c e n t r a t i o nE n r i c h m e n to n G r a i nY i e l da n dQ u a l i t yi nW h e a t P o s t g r a d u a t e ：L i uX i a o c h e n g S u p e r v i s o r ：P r o f G u oW e n s h a n C o s u p e r v i s o r ：P r o f G u oW e n s h a n P r o f F e n gC h a o n i a n A P r o f Z h uX i n k a i ( Y a n g z h o uU n i v e r s i t y , Y a n g z h o u , 2 2 5 0 0 9 ) A bs t r a c t At w of a c t o r i a l ( O z o n el e v e lXv a r i e t y ) s t u d yw a sd o n ei naF A C Es y s t e m ( f r e ea i r o z o n ec o n c e n t r a t i o ne n r i c h m e n t ) e s t a b l i s h e di nX i a o jiT o w n ，J i a n g d uC o u n t y , J i a n g s u P r o v i n c e ，C h i n a ( 11 9 04 2 0 E ，3 2 03 5 5 ，N ) ，f r o m2 0 0 7t o2 0 0 9 ，t oi n v e s t i g a t et h e e f f e c t so f0 3l e v e l so nt h eg r a i ny i e l da n dq u a l i t yi nd i f f e r e n tg e n o t y p e so fw h e a t T h e t w o0 3l e v e l sw e r ea m b i e n tl e v e la n d1 5a m b i e ml e v e l T h e 讯et e s t e dv a r i e t i e sw e r e Y a n n o n g19 ( s t r o n g - g l u t e nw h e a t ) ，Y a n g m a i16a n dJ i a x i n g0 0 2 ( m e d i u m g l u t e nw h e a t ) ， a n dY a n g m a i15a n dY a n g f u m a i2 ( w e a k g l u t e nw h e a t ) T h em a i nr e s u l t sw e r ea s f o l l o w s 1 T h eg r a i ny i e l do f w h e a tw a ss i g n i f i c a n t l yr e d u c e db y1 0 1 t o3 4 5 u n d e rt h e o z o n es t r e s s Y a n g m a i16 ，Y a n g f u m a i2 ，a n dY a n n o n g19w e r es e n s i t i v et o0 3s t r e s s Y a n g r n a i15a n dJ i a x i n g0 0 2w e r em o d e r a t e l yt o l e r a n tt o0 3s t r e s s T h ee f f e c t so f o z o n es t r e s so nt h en u m b e ro fw h e a te a ra n dg r a i np e rp a n i c l ev a r i e db e t w e e n e x p e r i m e n t a ly e a r sa n dv a r i e t i e s O z o n es t r e s ss i g n i f i c a n t l yr e d u c e d10 0 0 - g r a i nw e i g h t b y10 2 t o2 9 5 T h ei n t e r a c t i o nb e t w e e no z o n ec o n c e n t r a t i o na n dg e n o t y p eo n 10 0 0 一g r a i nw e i g h tw e r ef o u n ds i g n i f i c a n t T h ep r o t e i ny i e l dW a ss i g n i f i c a n t l yr e d u c e d b y 一2 6 t o2 9 7 u n d e rt h eo z o n es t r e s s T h es t a r c hy i e l dW a ss i g n i f i c a n t l yr e d u c e d b y1 2 0 4 t o3 6 u n d e rt h eo z o n e s t r e s s 4 扬州大学硕士学位论文 2 U n d e rt h eo z o n es t r e s s ，t h eg r a i nf i l l i n gp e r i o dw a ss h o r t e n e da n dt h ea v e r a g e f i l l i n gr a t ew a sd e c r e a s e d T h el e n g t h ，w i d t h ，a n dt h et h i c k n e s so fg r a i nw e r es h o r t e n e d ， l e a d i n gt od e c l i n e dg r a i nv o l u m e 1 1 1 es u r f a c eo fg r a i nb e c a m es h r u n k a n d10 0 0 一g r a i n w e i g h td e c r e a s e da sw e l l U n d e rt h eo z o n es t r e s s ，t h ed e c l i n ei n10 0 0 一g r a i nw e i g h tw a s t h ed e c i s i v ef a c t o rr e d u c i n gg r a i ny i e l d 3 U n d e rt h eo z o n es t r e s s ，p r o t e i nc o n t e n t ，i n c l u d i n ga l b u m i n 5g l o b u l i n ，g l i a d i n ，a n d g l u t e n i n ，i n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yb y5 9 t o2 2 6 n l e r ew a sa ni n c r e a s eo fO 6 t o 1 2 5 i na l b u m i n ，1 3 6 t o1 1 3 4 i ng l o b u l i n ，1 0 t o5 7 1 i ng l i a d i n ，a n d4 3 t o2 0 i ng l u t e n i n U n d e rt h eo z o n es t r e s s ，t h ec o n t e n ta n dp r o p o r t i o no fg l i a d i nw e r e i n c r e a s e d T h ei n c r e a s ei nt h ec o n t e n t so f g l i a d i na n dg l u t e n i nW a s o n eo ft h ef a c t o r s l e a d i n gt ot h ei n c r e a s e dp r o t e i nc o n t e n t 4 T h es t a r c hc o n t e n tw a sa l s os i g n i f i c a n t l yr e d u c e db y1 7t o5 1 u n d e rt h eo z o n e s t r e s s T h ec o n t e n to fa m y l a s ed e c r e a s e db y2 6 t o18 4 t h ec o n t e n to fa m y l o p e c t i n i n c r e a s e db y3 6 t o8 O a n dt h er a t i oo fa m y l a s et oa m y l o p e c t i ni n c r e a s e d T h e d e c r e a s ei ns t a r c hc o n t e n tW a sm a i n l yd u et ot h eb i g g e rd e c r e a s ei na m y l o p e c t i nt h a n t h ei n c r e a s ei na m y l a s ec o n t e n t T h ei n c r e a s ei np r o t e i nc o n t e n tw a sm a i n l yd u et ot h e d e c r e a s ei ns t a r c hc o n t e n t 5 T h ew e tg l u t e nc o n t e n t ，s e d i m e n t a t i o nv a l u e ，s w e l l i n gp o w e r , t h ee n e r g ya r e a ，t h e r e s i s t a n c et oe x t e n s i o n ，t h er a t i oo ft h ep a s t ew e r ei n c r e a s e du n d e rt h eo z o n es t r e s s U n d e rt h eo z o n es t r e s s ，t h ed o u g hd e v e l o p m e n tt i m e ，d o u g hs t a b i l i t yt i m e ，a n dt h e n u m b e ro ff a r i n o g r a p hq u a l i t yi n c r e a s e d ，w h i c hc o u l db ep r o b a b l yc a u s e db yt h e i n c r e a s ei np r o t e i nc o n t e n tu n d e rt h eo z o n es t r e s s T h ec o n t e n to fd a m a g e ds t a r c h ， h a r d n e s sa n df l o u re x t r a c t i o nr a t ew e r ed e c r e a s e db yt h eo z o n es t r e s s T h ep e a k v i s c o s i t y , t r o u g hv i s c o s i t ya n df i n a lv i s c o s i t yw e r ed e c r e a s e d ，p r o b a b l yc a u s e db yt h e d e c r e a s ei ns t a r c hc o n t e n t 6 U n d e rt h eo z o n es t r e s s ，t h ep r o t e i nc o n t e n t ，w e tg l u t e nc o n t e n t ，a n dt h ed o u g h s t a b i l i t yt i m eo fY a n g m a i15a n dY a n g f u m a i2 ( w e a k g l u t e nw h e a t ) i n c r e a s e da n d f a i l e dt om e e tt h eC h i n e s en a t i o n a ls t a n d a r dw h i c hd e m a n dt h ep r o t e i nc o n t e n tl o w e r t h a n11 5 ，w e tg l u t e nc o n t e n tl o w e rt h a n2 2 ，a n dd o u g hs t a b i l i t yt i m es h o r t e rt h a n 2 5m i n H o w e v e r , t h ep r o t e i nc o n t e n t ，w e tg l u t e nc o n t e n t ，a n dd o u g hs t a b i l i t yt i m eo f Y a n n o n g19 ( s t r o n g g l u t e nw h e a t ) ，Y a n g r n a i16a n dJ i a x i n g0 0 2 ( m e d i u m g l u t e nw h e a t ) 塑堕型蔓笠兰兰塑! 蔓堕堡望童型! ：耋堑垄主墨塑曼垩箜整堕 一5 眦陀1 n c r e a s e du n d e rt h eo z o n es t r e s s ，a n d m e tt h eC h i n e s e m t i o n 出s 锄d 裥 U o n s e q u e n t l y , t h en u t r i t i o n a lq u a l i t yo fw e a k g l u t e nw h e a tw a sd e t e r i o r a t e d ，a I l dt h e n u m t i o n a L lq u a l i t yo fs t r o n g g l u t e nw h e a ta n dm e d i u m g l u t e nw h e a tw a s i m p r o v e d B u t10 0 0 g r a i n w e i g h tw a ss i g n i f i c a n t l y r e d u c e d ， a n d c o n H 1 1 e r c i 甜q u a l i t yW a s a e t e n o r a t e d ，S Ot h a tt h ei m p r o v e m e n ti nq u a l i t yi sn o ts u f f i c i e n tt ot o m p e n s a t ef o rt h e l o S So f y i e l d G e n e r a l l y , t h en e g a t i v ee f f e c t so fo z o n ee x c e e d e dt h ep o s i t i v ee f f e c t s K e y w o r d s ：W h e a t ；F A C E ；O z o n e ；G r a i ny i e l d ；Q u a l i t y 刘晓成：F A C E 条件下0 3 浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研 究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表 的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：忒呔献 签字日期： 0 口f 9 年J - 月2 够日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借 阅。本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到 网络向社会公众提供信息服务。 学位论文作者签名：亏I 、球文 签字日期：l o 年j - n y t 日 签字日期：p 年夕月W 日 ( 本页为学位论文末页。如论文为密件可不授权，但论文原创必须声明。) 通过 6 扬州大学硕士学位论文 1 臭氧浓度增高对小麦生长发育影响的研究进展 目前全球气候持续变暖，气候变化对陆地生态系统的影响是多尺度、全方位、 多层次的【l 】。0 3 既是温室气体又是最主要的光化学污染物，0 3 在平流层中具有吸 收紫外线保护地球生物的作用，而在对流层中因其较强的氧化作用对生物圈具有 不利影响。地面0 3 是指距地面1 - - - 2 k m 的近地层0 3 ，除少量由平流层0 3 向近地面传 输外，绝大部分由少量天然源和大量人为源的氮氧化物( N O x ) 和挥发性有机物 ( V O C s ) ，在太阳光照射下，经一系列光化学反应生成的一种重要的二次大气污 染物【2 1 ，它能对地球上的生命包括人类、动物、植物和微生物等产生危害，带来 一系列的生态环境问题【3 】。近年来，0 3 浓度在平流层呈降低和对流层中呈增加的 趋势，对流层0 3 每年以0 5 的速率增长【4 1 ，近地层0 3 正以每年0 3 , - - - , 2 0 的速度 增加【5 】若维持当前的释放速率，预计2 0 5 0 年地表0 3 浓度将在现有的基础上增加 2 0 , - 2 5 ，2 1 0 0 年将增J j l 4 0 , - - , 6 0 6 1 。工业发达国家和地区0 3 的污染严重用， 目前长江三角洲地区对流层日最高0 3 浓度J , 盘1 6 0 n l L 。1 【引，预计至1 2 0 2 0 年对流层0 3 浓 度可能增力1 5 0 t 9 1 。 尽管0 3 在大气中的含量很少，但其对地球气候和地表生态系统的影响却非常 大，0 3 污染对植物的伤害引起了国内外研究人员的广泛关注【lo 】。不同植物对于0 3 的敏感性差异很大，一般来说，农作物对0 3 比较敏感【J l 】，且作物种类间也存在差异， 农作物对臭氧的敏感程度大致表现为：小麦、大豆、棉花 西红柿、烟草、甜菜、 油菜、苜蓿 水稻、玉米、葡萄 燕麦、大麦【1 2 】。小麦是世界上也是我国最重要的 粮食作物和贸易品种，全世界有7 0 以上的人口以小麦制品作为主粮，小麦又是 农作物中对0 3 最为敏感的作物之一【3 】，小麦生产受0 3 影响过大，容易影响粮食安 全。因此研究大气臭氧浓度增高条件下对小麦生长发育、籽粒产量和品质的影响， 可为今后小麦品种选育、抗逆栽培技术的制定和应用提供依据，将进一步促进小 麦生产的发展。 刘晓成：F A C E 条件下0 3 浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响 一7 1 1 0 3 胁迫研究方法的进展 早在上世纪2 0 年代，研究人员就已经开始关注0 3 胁迫对作物生长发育的影 响，当时由于试验设备和检测手段的限制，未能取得进展，直至6 0 年代有关0 3 的研究方法和手段取得突破，人们对0 3 的研究也就不断的深入。综观该项研究 的历程，以试验设备与手段的改进和更新为标志大致可分为三个阶段： 1 9 7 0 年以前，S c h r o e d e r 和乃所f 协D 扰朋D 甩一1 3 】等利用封闭式静态或动态气 室研究了一定浓度的0 3 对农作物生长发育的影响和危害。封闭式气室可以严格 控制0 3 浓度，但因其内部的环境条件与自然农田环境差异较大【l4 1 ，容易影响农 作物的生长发育和产量形成，所获得数据很难真实反映0 3 对农作物的影响而被 淘汰。 1 9 7 3 年开始，美国学者胁鲜洳【1 5 l 和M a n d l e t l 6 】利用开顶式气室研究0 3 对农作 物生长发育、产量形成、产品质量的影响和危害。由于开顶式气室可以设置过滤 和不过滤的对比试验，可以同时进行几种气体的复合试验，模拟环境比较接近自 然环境，并且可进行适当的室内环境要素控制【17 1 ，所以试验结果具有一定的意义， 是研究衡量气体对农作物影响的较好设备，得到了广泛的应用【1 4 1 。但开顶式气室 气室同时也存在一些问题，如会影响农作物的生长发育和产量形成；需要足够的 试验处理，造价高，劳动强度大；需要经过复杂的计算才能控制供试气体的动态 变化；气室内小气候条件的改变，会导致病虫害的发生等【1 7 】。 19 8 6 年美国学者G e o r g e 和B r u c eK i m b a l l 提出了F A C E 法( F r e e A i rC a r b o n D i o x i d eE n r i c h m e n t ) ，通过在局部农田人工控$ O c 0 2 浓度( 无气室，利用地下管道系 统向地上释放C 0 2 ) 来研究C 0 2 对农作物的影响和危害【1 4 】。之后针对F A C E 系统改进 研发出0 3 F A C E 系统来研究0 3 对农作物的影响和危害。由于F A C E 圈可以设置多个 重复，实验结果可靠，并且没有任何隔离设施，试验尺度相对较大，系统内部通 风、光照、温度、湿度等条件十分接近自然生态环境，在这一微域生态环境条件 下进行0 3 浓度升高的模拟试验，获得的数据更接近于真实情况 1 8 之1 1 。因此，国际 上普遍认为F A C E 是研究大气C 0 2 、O s 浓度升高后陆地生态系统响应的最佳方法。 但因为该系统对试验设备和控制释放C 0 2 、0 3 气体系统的要求过高，F A C E 圈内 8 扬州大学硕士学位论文 C 0 2 、0 3 浓度随风变化较大，研究费用巨大，目前采用F A C E 平台进行试验的单位 较少2 2 1 。 1 2 0 3 胁迫对小麦籽粒产量和品质影响的研究进展 1 2 1 对小麦籽粒产量及其构成的影响 关于0 3 对小麦产量的影响，前人已经达成共识，即0 3 胁迫小麦产量下降。刘 峰【1 2 】通过分析我国地面0 3 污染胁迫下农作物产量研究结果表明，地面0 3 污染胁迫 下小麦出现减产，冬小麦的减产率最高可达3 0 。姚芳芳刚依据开顶式气室实验 资料，建立我国长江三角洲地区0 3 与冬小麦的剂量响应( D o s e r e s p o n s e ) 函数，估 算出2 0 0 3 年0 3 污染造成长江三角洲冬小麦减产1 7 0 8 。 不同浓度、剂量的0 3 对小麦产量的影响不同【2 4 1 。O s h i m a 等【2 5 】在不同0 3 剂量对 农作物产量影响的试验中，发现农作物产量与0 3 剂量呈负的线性关系，0 3 浓度越 高对小麦的产量影响越大。王春乙【1 4 】采用O T C 研究表明，当0 3 浓度为5 0 p p b 时，冬 小麦减产7 ，当0 3 浓度为1 0 0 p p b 时，小麦生长发育受到强烈抑制，产量明显下降。 白月明和王春乙等【2 6 。2 剐研究表明0 3 浓度的增加降低小麦产量，当0 3 浓度达至r J 5 0 p p b 时小麦可减产1 0 - - - , 1 4 ，浓度达至l J l O O p p b 时小麦减产6 0 左右，浓度达蛩J 2 0 0 p p b 时小麦减产高达8 0 左右。王春乙【2 9 3 0 】采用O T C 研究表明( 臭氧浓度5 0 p p b 和 1 0 0 p p b ，拔节期开始每天通气7 小时，通气5 7 天，河北) 0 3 浓度倍增，冬小麦总生 物量下降4 2 3 ，产量下降5 8 6 。W a h i d ( 1 9 9 5 ) 3 1 】采用O T C 研究表明( 处理： O P = 外部对照、U F A = 2 5 - - - ，4 5 p p b 、F A 7 0 m ，以减少0 3 释放对其他圈的影响( 图1 ) 。F A C E 圈设计为正八角形，外接圆直径 为1 4m ，通过F A C E 圈周围的管道向F A C E 圈中心喷射0 3 气体( 臭氧由K C F 型臭氧 发生器产生，是一种由5 的0 3 和9 5 的0 2 组成的混合气体) ，8 根放气管道在作物 灌层上方5 0 - - 一6 0 c m 处。电脑控制F A C E 圈内0 3 浓度，使F A C E 圈内0 3 浓度保持在对 照圈臭氧浓度的1 5 倍左右，在9 0 的放气时间内，平台控制区域臭氧浓度的误差在 控制目标值的2 0 以内。对照田块没有安装F A C E 管道，其余环境条件与自然状态 一致。土壤全氮含量1 4 7 9 k g ，速效氮含量7 3 4 5 m g k g ，速效磷含量1 0 1 m g k g ，速 效钾含量7 0 5 m g k g 。 2 1 试验设计 采用二裂式裂区设计，臭氧浓度处理为主区，设处理( E 0 3 ) 和正常生长条 件下的对照( A 0 3 ) 两个，处理圈臭氧浓度为实测对照圈臭氧浓度( 正常大气下 臭氧浓度) 的1 5 倍左右，以不同小麦品种为裂区，供试品种烟农1 9 、扬麦1 6 、 嘉兴0 0 2 、扬麦1 5 、扬辐麦2 号。各圈施肥量保持一致，施氮量为2 1 0 k g h a , 氮肥 运筹比例：基H E ：壮蘖肥：倒二叶肥为6 ：1 ：3 ，基肥于播种前施用，壮蘖肥于5 叶期 施用，倒二叶肥于叶龄余数1 5 叶时施用。磷( P 2 0 5 ) 、钾( K 2 0 ) 月E 施用量为9 0 k g h a ， 磷、钾肥运筹为基肥和拔节肥比6 ：4 。2 0 0 7 年1 1 月1 5 日和2 0 0 8 年1 1 月1 9 日播 种，基本苗2 2 5 万h a ，人工条播，行距为2 5 c m 。 2 0 0 7 2 0 0 8 年度试验通气时间为3 月5 日( 拔节期) 至5 月2 8 日，E 0 3 处理 臭氧日平均浓度为5 6 4 p p b ，对照圈臭氧日平均浓度为4 4 4 1 p p b ；2 0 0 8 2 0 0 9 年度 试验通气时间为3 月6 日至5 月2 4 日，E 0 3 处理臭氧日平均浓度为5 6 3 6 p p b ， 对照圈臭氧日平均浓度为4 2 8 p p b ，臭氧的释放由早上九点持续到下午六点，雨 天、雾天、环境中臭氧浓度低于2 0 p p b 或高于1 7 0 p p b 时暂停通气。开始处理时 间、处理天数、处理浓度等详见表1 、图2 、3 。 刘晓成：F A C E 条件下m 浓度增高对小麦耔粒产量和品质的影响 g0 3 T 2 3 2 2 o _ ， J 矗 _ ， = A 2 E ? 、 i 。 、 砖 一 o _I ； 引 。1 T*1 2 诤 0二 、 “ 碡毒 ： ；【 i ： ：碡 ? 图1 大阳F A C E 圈设置方法 表1 试验q 胁迫处理时间与浓度 E 一0 3 - A m b 0 3 + C 0 2 m 国2E a ：) 3 与A 一0 3 圈内0 3 浓度变化情况( 2 0 0 8 ) 1 6 扬州大学硕十学位论文 图3E 0 3 与A 0 3 圈内0 3 浓度变化情况( 2 0 0 9 ) 注：M 7 表示一天7 小时的0 3 浓度平均值 2 2 测定项目与方法 2 2 1 成熟期考种与计产 记录不同品种成熟时期，于成熟期在田间调查每个小区单位面积的穗数、每 穗粒数及千粒重，收获有代表性样段2 m 2 割方计产，测定实际产量。 2 2 2 籽粒鲜重、体积、干重 于开花盛期，标记生长一致且同日开花的麦穗，花后每隔7 天取样，每次取 1 0 穗，分离籽粒，称鲜重，称重后用体积法测定籽粒体积，于烘箱中1 0 5 杀青 3 0 m i n ，而后8 0 C 烘干称重。籽粒经微型高速万能粉碎机粉碎后，用于蛋白质含 量、淀粉含量和N 含量的测定。 2 2 3 成熟期籽粒外观形态的观察 取成熟期麦穗中部标记的二粒位籽粒，置于L e i C aM Z 6 解剖镜载物台上，目 镜( O 6 3 ) ，物镜( X1 0 ) ，进行数码相机( 佳能S 5 0 ) 显微摄影拍照。 刘晓成：F A C E 条件下0 3 浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响 一1 7 2 2 4 籽粒长、宽、厚 取成熟期籽粒，用游标卡尺测定长度、宽度和厚度。宽度、厚度的测量均以 籽粒中部最大部位为准。 2 2 5 籽粒蛋白质及其组分含量 取成熟期5 0 9 籽粒，用万能粉碎机磨碎后过8 0 目筛后，用H 2 S 0 4 一H 2 0 2 靛酚蓝 比色法【6 8 6 9 1 测定籽粒含氮率，含氮率5 7 即为蛋白质含量。采用连续提取法测 定籽粒蛋白质组分含量【7 0 】。 2 2 6 籽粒淀粉及其组分含量 取成熟期5 0 9 籽粒，直链和支链淀粉含量的测定采用双波长法【7 1 仍】，直链和 支链淀粉含量之和为总淀粉含量。 2 2 7 破损淀粉 采用C h o p i nS D m a t i c 型破损淀粉测定仪进行测定，称取1 9 过1 0 0 目筛的小 麦面粉，放到仪器样品小斗中，反应杯中加入1 2 0 m L H 2 0 、3 9 硼酸、3 9 碘化钾 和1 滴硫代硫酸钠( 0 1 m o l L ) ，测定破损淀粉值，用碘吸收率表示破损淀粉含量， 重复2 次 7 4 1 。 2 2 8 容重 采用上海东方衡器有限公司生产的H G T - 1 0 0 0 型容重仪测定籽粒容重。 2 2 9 硬度 取成熟期籽粒，采用J Y D B l 0 0 X 4 0 硬度仪测定籽粒的硬度。 2 2 1 0 湿面筋 取成熟期籽粒，用B r a b e n d e r 磨粉仪( D 2 8 0 3 3 ) 磨成面粉，过8 0 目筛，用 J J J M 5 4 S 型面积测定仪测定湿面筋含量。 2 2 1 1膨胀势 取成熟期籽粒，用B r a b e n d e r 磨粉仪( D 一2 8 0 3 3 ) 磨成面粉，称0 2 5 9 面粉后 放入塑料培养管内( 9 5 m m X1 7 r a m ) 并加入5 m l 蒸馏水，管内物质用V o n t e x 混合器 混合1 0 s ，然后放入摇动的7 0 水浴器中4 m i n ，接着其内溶物再经2 0 s 的第二次 混合并继续进行6 m i n 的水浴，再将试管放入开水浴中( 约10 0 。C ) 1 0 m i n 之后，放 扬州大学硕十学位论文 入冷水中5 m i n ，最后在1 7 0 0 9 下离心4 m i n ，用吸管小心地除去上清液，称重管 子，得出沉淀物重量除以样本干重而得到膨胀势，所有样品都进行3 次重复分 析【7 5 】。 2 2 1 2 面粉R V A 特性 取成熟期籽粒，用B r a b e n d e r 磨粉仪( D 2 8 0 3 3 ) 磨成面粉，使用澳大利亚 N e w p o r tS c i e n t i f i c 仪器公司生产的R V A ( R a p i dV i s c oA n a l y z e r ，M o d e l3 D ) 测定 淀粉黏滞特性，并用T C W ( T h e r m a lC y c l ef o rW i n d o w s ) 配套软件分析。测定按 A A C C 规程( 1 9 9 56 1 0 2 ) 要求，即含水量为1 4 0 时，样品量3 5 0 9 ，加入蒸馏 水2 5 0 0 m L ，置入小铝筒，用小型塑料螺旋浆预搅l m i n ，使面粉散开后，卡入的 R V A 旋转塔。R V A 在电脑控制下运作，具体加温过程为，5 0 下保持l m i n ；以 1 2 m i n 的速度上升到9 5 ( 3 7 5 m i n ) ；9 5 下保持2 5 m i n 。以1 2 m i n 下降 到5 0 ( 3 7 5 m i n ) ；5 0 下保持1 4 m i n 。搅拌器在起始1 0 S 内转动速度为9 6 0 r m i n ， 之后保持在1 6 0r m i n 。测定面粉的糊化温度、高峰粘度、低谷粘度、稀懈值、最 后粘度、反弹值和峰值时间【7 6 1 。 2 2 1 3 沉降值 取成熟期籽粒，用B r a b e n d e r 磨粉仪( D 2 8 0 3 3 ) 带1 J 备面粉，称取3 2 9 面粉( 1 4 湿基) ，放入1 0 0 m l 配套量筒中，加5 0 m l 溴酚蓝溶液( 4 m g L ) ，摇动1 2 次后置于摇床 上，5 分钟后再加2 5 m l 乳酸异丙醇混合液( 1 8 0 m l 乳酸原液( 2 5 0 m 1 8 5 乳酸加水 至1 L ) + 2 0 0 m l 异丙醇，加水至1 L ，静置4 8 h ) ，再置于摇床上摇动5 分钟，取下 静置5 分钟后读数，即为面粉沉降值，精确到0 1 m l ，重复2 次。 2 2 1 4 粉质参数 取成熟期籽粒，用B r a b e n d e r 磨粉仪( D 2 8 0 3 3 ) 磨成面粉，使用B r a b e n d e r 粉质 仪( 8 1 0 1 1 2 ) 测定粉质参数。测定按照仪器操作手册进行，即称取3 0 0 9 面粉放入 揉面钵，测试时间设定为2 0 m i n ，设定标准吸水率( 根据预先测定的滴定曲线得到 吸水率) ，揉面钵速度设定为6 3 m i n 一，预热和预搅拌l m i n ，面粉在预搅拌过程中扭 矩约为2 0 F U ( 若扭矩偏离这一数值，检查零点调整或揉面钵的清理状况) ，尽可能 快地向揉面钵中加入一定量的水，使面团最大粘稠度约为5 0 0 F U ( 滴定曲线中面团 刘晓成：F A C E 条件下0 3 浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响 一1 9 粘稠度的允许值范围为4 8 0 5 2 F U ，若吸水率偏差超过5 ，滴定曲线应重新测定) ， 系统提示测定完毕，即可读取粉质参数。粉质参数包括：稠度、吸水率、面团形 成时间、面团稳定时间、弱化度、粉质质量指数。 2 2 1 5 拉伸参数 取成熟期籽粒，用B r a b e n d e r 磨粉仪( D 2 8 0 3 3 ) 磨成面粉，使用B r a b e n d e r 拉伸 仪( 8 6 0 7 0 1 ) 测定拉伸参数。用B r a b e n d e r 粉质仪( 8 1 0 1 1 2 ) 进行面团制备，称取 两个1 5 0 9 面团，分别放入揉团器，转动2 0 圈，取出面球放置于搓条辊，将面团搓 成柱状面团，取出面团固定于面团央具上，放入醒发室抽屉中发酵( 保持温度在 3 0 ) ，待发酵4 5 m i n 后即可取出面团进行拉伸测试。测试完毕后将面团放入揉面 器中揉制面团、搓制成柱状面团、固定于面团夹具上、发酵4 5 m i n 、拉伸测试。测 试完毕后再次将面团再次放入揉面器中揉制面团、搓制成柱状面团、固定于面团 夹具上、发酵4 5 m i n 、拉伸测试。拉伸参数包括：拉伸曲线面积、拉伸阻力、拉伸 长度、最大拉伸阻力、拉伸比例、最大拉伸比例。 2 3 数据分析方法 本文数据均采用E x c e l 、S A S 、D P S 等软件进行数据计算、绘图及统计分析。 2 0 扬州大学硕上学位论文 3 结果与分析 3 10 3 胁迫对小麦籽粒产量及其构成的影响 3 1 1 0 3 胁迫对籽粒产量的影响 由表2 可见，两年度试验0 3 胁迫均显著降低小麦籽粒产量，但0 3 胁迫效应 因试验年度和品种的不同，减产幅度有差异。2 0 0 7 2 0 0 8 年度，扬辐麦2 号、扬 麦1 5 、扬麦1 6 、嘉兴0 0 2 和烟农1 9 的0 3 胁迫处理的减产幅度分别为2 2 2 、 1 8 9 、1 9 6 、1 4 1 和3 4 5 ，统计分析表明，0 3 胁迫对小麦产量的影响达到 显著水平( P = 0 0 1 5 5 ) ，臭氧浓度与基因型的互作效应达到极显著水平( P = 0 0 0 2 ) 。 2 0 0 8 2 0 0 9 年度，扬辐麦2 号、扬麦1 5 、扬麦1 6 、嘉兴0 0 2 和烟农1 9 的0 3 胁 迫处理的减产幅度