青藏高原栽培大麦β-淀粉酶活性空间分布格局及其对农艺措施的响应机制研究

As the most widely planted grain crop in Qinhai-Tibet Plateau,barley is rich in β- amylase. The β- amylase activity is of great value for edible barley in quality improvement and health food products development. The research works about the relationship between β- amylase activity of cultivated barley and environmental factors were few reported.Thus, in this work, taking Qinhai-Tibet Plateau as the research area, the spatial distribution patterns and the acclimation mechanisms to farming practices of β- amylase activity of cultivated barley in Qinhai-Tibet Plateau will be emphatically studied, by means of field sampling with multiple spots and contrast test with different altitudes and different farming practices.The aims of this research work are such as below. (1)Getting a clear and definite understanding about the genetic differences and horizontal and vertical geographical distribution characteristics of β- amylase activity of barley varieties in Qinhai-Tibet Plateau,(2)Determining the relationship between β- amylase activity, contents of starch and protein, accumulation dynamics of dry matter and carbon-nitrogen metabolisms, yield formation, respectively, based on the experiment measurements,(3)Revealing the effect extent of climate, soil and farming practices on β- amylase activity, and determining the key environmental factors influencing β- amylase activity.The results of this research work will improve and perfect the theory of the relationship between spatial distribution patterns of β- amylase activity and environmental factors, and will provide scientific basis for establishing a base for barley production of special use and formatting reasonable cultivation techniques.

大麦是青藏高原第一大粮食作物，其富含的β-淀粉酶活性对食用大麦品质改良和保健食品开发具有重要价值，但对青藏高原栽培大麦β-淀粉酶活性与环境的因子关系研究却鲜见报道。为此，本项目拟以生态类型多样的青藏高原为研究区，通过多点大田采样、不同海拔梯度和不同农艺措施对比试验，重点研究青藏高原栽培大麦β-淀粉酶活性空间分布格局及其对农艺措施的响应机制，旨在：（1）明确青藏高原大麦种质在β-淀粉酶活性上的遗传差异和地理分布特点；（2）探明β-淀粉酶活性的积累动态及其与碳（水化合物）氮代谢、产量形成之间的关系；（3）揭示气候、土壤、农艺措施对青藏高原栽培大麦β-淀粉酶活性的影响程度，明确影响青藏高原栽培大麦β-淀粉酶活性的关键环境因子。研究结果将从理论上完善大麦β-淀粉酶活性空间分布及其与环境因子的关系，并为青藏高原建立特用大麦生产基地和制订合理栽培技术提供科学依据。

大麦是青藏高原第一大粮食作物，其富含的β-淀粉酶活性对食用大麦品质改良和保健食品开发具有重要价值，但对青藏高原栽培大麦β-淀粉酶活性与环境的因子关系研究却鲜见报道。为此，本项目以生态类型多样的青藏高原为研究区，通过多点大田采样、不同海拔梯度和不同农艺措施对比试验，重点研究了青藏高原栽培大麦β-淀粉酶活性空间分布格局及其对农艺措施的响应机制。研究结果表明：1）在地理水平方向上，青藏高原栽培大麦β-淀粉酶活性总体呈现出斑块状交错分布的格局和南高北低的趋势，并栽培大麦籽粒β-淀粉酶活性在青藏高原形成了两个高值区。其中：一个是介于东经87.0°-92.0°、北纬29.0°-30.0°之间，另一个是介于东经100.0°-101.5°、北纬35.0°-36.5°之间；2）首次发现随海拔梯度的升高，籽粒β- 淀粉酶活性总体呈现出先增高后降低的趋势。其最高值基本上处于海拔3680-3830 m之间，最低值均处于海拔2000 m以下，海拔梯度对栽培大麦β- 淀粉酶活性有显著的影响；3）本项目首次研究发现，从开花期开始随着时间的推移，籽粒β-淀粉酶活性增速总体呈现出“倒N”型变化趋势、增速由快到慢的变化趋势。同时，栽培大麦β-淀粉酶活性与蛋白质、淀粉和糖分积累之间有着密切的关系，对栽培大麦β-淀粉酶活性影响从大到小的顺序是总淀粉﹥直链淀粉﹥支链淀粉﹥果糖﹥醇溶蛋白﹥总蛋白质﹥葡萄糖﹥球蛋白﹥谷蛋白﹥麦芽糖﹥清蛋白；4）首次发现播种量、播种期、施氮量、施氮时期和收获时期均与大麦籽粒β-淀粉酶活性具有明显的影响。要在生产上要获得最高的大麦籽粒β-淀粉酶活性，应当在在距离完熟期12天收获时，拔节期追肥与基施肥比例按照7:3进行，氮素施用量应当按照144kg/hm2进行，播种时间在3月28日进行，播种量按照206.25 kg/hm2实施可能效果会更好。这些研究结果从理论上进一步完善了大麦β-淀粉酶活性空间分布及其与环境因子的关系，并为青藏高原建立特用大麦生产基地和制订合理栽培技术提供了一定的科学依据。.