限水灌溉时期对冬小麦各叶层衰退和群体光合的影响.pdf

华北农学报():收稿日期:基金项目:国家小麦产业技术体系()河北农业大学创新创业训练计划()河北省高校科研业务费()河北省高校科研业务费()作者简介:何 璐()女河北邯郸人硕士主要从事小麦节水高产栽培技术研究 何璐、张利茹为同等贡献作者通信作者:王红光()男山东德州人副教授博士硕士生导师主要从事小麦节水高产栽培理论与技术研究李瑞奇()男河北石家庄人教授博士博士生导师主要从事小麦高产优质栽培理论与技术研究限水灌溉时期对冬小麦各叶层衰退和群体光合的影响何 璐张利茹杨若汧杨 晰杜雨璠郑博研李瑞奇王红光(河北农业大学 农学院华北作物改良与调控国家重点实验室河北省作物生长调控实验室河北 保定)摘要:为了明确冬小麦春季限灌 水条件下的最佳灌溉时期降低限水灌溉对冬小麦群个体质量的不利影响选用多穗型冬小麦品种藁优 为材料设置 个灌溉时期处理分别在春 叶、春 叶、春 叶、春 叶和春 叶(旗叶)露尖时灌溉()以全生育期不灌水处理作对照()研究不同叶龄期灌水对冬小麦开花后各叶层叶面积指数()、叶绿素相对含量()、群体光合速率、干物质积累转运及产量的影响 结果表明在春季仅灌 水的条件下与春 叶春 叶龄灌水相比推迟至春 叶春 叶龄灌溉可显著延缓小麦开花后冠层总叶面积指数的衰退花后 的 衰退速率分别降低.其中在花后 主要表现为晚灌水处理倒 叶、倒 叶和倒 叶的 和 衰退速率显著下降在花后 主要表现为旗叶和倒 叶的衰退速率显著下降 和 处理较早灌水处理灌浆前期、中期和后期的群体光合速率分别提高.花后干物质积累量和花前干物质向籽粒的转运量都有所增加最终籽粒产量和收获指数分别提高.综上在本试验年度春季限灌 水的条件下春 叶或春 叶露尖时灌溉有利于延缓叶片衰退提高群体光合生产能力和籽粒产量关键词:冬小麦灌溉时期叶面积指数群体光合速率干物质积累转运中图分类号:.文献标识码:文章编号:():./.():().().().华 北 农 学 报 卷.:河北省农业灌溉水资源十分匮乏是全国最为严重的地下漏斗区为此本省的井灌农业区已经实施了多年地下水压采政策 小麦作为本区域消耗农业用水最多的作物采用限水灌溉是必然趋势高质量的群体结构是作物获得高产的关键春季灌溉时期可通过调控小麦的茎叶器官建成影响群体结构因此在限水灌溉条件下研究不同灌溉时期对冬小麦群体结构及其光合能力的影响对在河北省地下水压采条件下实现小麦高产有重要意义前人研究表明拔节期灌溉有利于提高成穗率增加最终成穗数 春灌时间对冬小麦成穗数的影响较大成穗数随灌水时间的推迟先升高后降低 春季第一次灌水推迟有利于延缓小麦灌浆期叶面积指数的衰退 在拔节期和灌浆期灌水可有效增加灌浆期旗叶叶面积指数 小麦叶面积指数显著影响冠层光合有效辐射的总截获量及其在冠层内部的分布灌溉时期影响小麦叶片叶绿素的降解和光合性能 春季延迟灌溉有利于提高小麦生育中后期叶片叶绿素含量 开花期灌水有利于抑制旗叶叶绿素的降解延长旗叶的功能期 李秧秧等和刘志良研究表明拔节期和开花期灌水能有效降低小麦叶片光合速率的衰退速率 高志强研究表明推迟拔节水和开花水有利于改善小麦旗叶光合性能 灌浆期灌溉有利于提高旗叶超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性维持细胞膜的稳定性 灌水可显著提高小麦开花后干物质的积累量 王亚华研究表明灌水时期显著影响小麦籽粒产量其中生育期仅灌 水处理中以拔节期灌水产量最高灌两水处理中以拔节期 孕穗期灌水产量最高综上灌水时期对小麦群体结构和光合能力有显著影响 因此本试验在春季仅灌 水条件下研究不同叶龄期灌水对冬小麦花后各叶层叶面积指数动态、相对叶绿素含量、群体光合速率、干物质积累转运及产量的影响以期明确河北省春季限灌 水条件下的最佳灌溉时期为本省小麦生产中实施限水灌溉提供理论依据 材料和方法.试验地概况本试验于 年冬小麦生长季在河北省石家庄市藁城区梅花镇刘家庄村(.)进行供试材料为多穗型冬小麦品种藁优 试验田土质为壤土 各土层(每 层)平均最大田间持水量为.土壤容重为./播种前 各土层土壤含水量 分 别 为.(自上而下每 层)小麦全生育期内降水.每旬的降水量和日平均气温见图 播种前 土层基础地力为:碱解氮./、速效磷./、速效钾./、全氮./、有机质./.试验设计小麦播种前后未灌底墒水冬前未灌冻水全生育期仅在春季灌溉 次每次灌水量 用水表计量 设置 个灌溉时期处理分别在春 叶、春 叶、春 叶、春 叶和春 叶(旗叶)露尖时灌溉并追施氮肥()另设全生育期不灌水处理 作对照 试验采用随机区组排列每处理设 个重复小区每个试验小区宽 长 小区之间隔离带宽 隔离带小麦全生育期不灌溉 年玉米收获后秸秆粉碎 遍还田撒施底.上旬.中旬.下旬.图 每旬降水量和日平均气温.期何 璐等:限水灌溉时期对冬小麦各叶层衰退和群体光合的影响 肥尿素(含 )、磷酸二铵(含 )和氯化钾(含 )底肥用量分别为纯 /、/、/旋耕 遍 月 日 等行距播种基本苗.株/随春季灌溉按纯 /追施尿素 病虫草害防治同常规高产田.测定项目与方法.叶面积指数()在花后 随机选取有代表性的植株 株分别测量旗叶、倒 叶、倒 叶、倒 叶和倒 叶的绿叶面积各叶层绿叶面积乘以单位面积茎数为每个叶层的叶面积指数单茎绿叶面积乘以单位面积茎数为冠层叶面积指数叶面积指数()单茎绿叶面积()单位面积茎数.叶绿素相对含量()在花后 用叶绿素仪(型)测量各个叶位叶片的 值每试验小区测量 株.群体光合速率()在灌浆各阶段晴朗无 云 的 天 气 测 定 冬 小 麦 群 体 光 合 速 率用/非色散红外气体分析仪(美国)和透光率达 的透明同化箱(长 宽 高:)组成的密闭整体在箱体底部放置 个 的风扇用来搅匀箱体内气体 用以下公式计算群体光合速率():().()式中:是群体光合速率(/()是同化箱的体积()是测量期间同化箱体内的平均大气压()是测量期间同化箱内的水汽分压(/)是同化箱对应的地表面积()是同化箱内的平均温度()/是经水汽校正后的 浓度变化速率(/)是理想气体常数(.).干物质积累与转运 在开花期和成熟期从每个小区拔取 双行植株去除根系分为穗、茎 叶鞘、叶片 部分烘干箱 杀青 后改 烘至恒质量称质量计算干物质积累量脱粒称质量计算收获指数 按以下公式计算花前干物质转运量和花后干物质积累量花前干物质转运量(/)开花期干物质量 成熟期非籽粒干物质量花后干物质积累量(/)成熟期干物质量 开花期干物质量.籽粒产量 成熟期每小区收获 晾晒脱粒称质量取少量籽粒测含水量按 含水量折算标准产量(/).数据分析用 整理数据和作图用 .统计分析数据 结果与分析.花后各时期冠层叶面积指数()由图 可知随灌水时间的推迟开花期冠层 逐渐降低但处理间的差值随生育时期的后移逐渐缩小 开花期 处理 平均值比 和 处理的 平均值高.但前者花后 的 衰退值分别为.后者仅分别为.与 处理相比 处理花后 的 衰退速率分别降低.花后 、处理间 无显著差异仍显著高于、处理 花后 处理间 已无显著差异但显著高于最早灌水的 处理 说明在春季仅灌 水的条件下推迟至春 叶或旗叶露尖时灌溉有利于降低灌浆期 的衰退速率但灌浆前期和中期的冠层 仍小于早灌水处理 不灌水的 处理花后各时期 都显著低于灌水处理不同字母表示差异显著(.)图 同 .().图 冬小麦冠层叶面积指数.花后各时期各叶层叶面积指数()由图 可知旗叶层 在花后 均表现为、在花后 和 处理的 降幅分别为.、和 处 理 的 降 幅 分 别 高 达.花后 、处理旗叶 已显著大于 处理 倒 叶层 在处理间的变化趋势与旗叶层的基本一致说明晚灌水的、处理花后 华 北 农 学 报 卷 旗叶和倒 叶的衰退速率都显著下降、处理倒 叶和倒 叶在花后 的 衰退速率也显著下降倒 叶层 在开花期表现为、处理高于 和 但前者在花后 的降幅亦高于后者花后 灌水处理间 已无显著差异花后 后者 显著高于前者花后 此叶层 各处理均降至 倒 叶层 在开花期处理间差异较小但 和 处理在花后 的降幅显著小于、后者花后 已降至 倒 叶层 表现为在开花期时 和 处理显著高于、花后 各处理都降至 上述结果表明旗叶 在灌浆末期才开始明显衰退倒 叶和倒 叶 分别在灌浆中期和灌浆前期开始衰退倒 叶和倒 叶在开花前已明显衰退 推迟灌溉的 和 处理有利于在灌浆前期和中期降低倒、倒 和倒 叶层的 下降速率在灌浆后期延缓旗叶和倒 叶层的 衰退图 冬小麦各叶层叶面积指数.花后各时期各叶层叶绿素相对含量()由图 可知各灌水处理旗叶和倒 叶在花后 都保持较高的 值仅花后 大幅降低此时 处理的旗叶和倒 叶 值显著低于 处理 灌水处理间倒 叶和倒 叶 在花后 已出现显著差异 和 处理显著高于 处理在开花期时 和 处理倒 叶 已较低 处理倒 叶 已降至 上述结果说明叶层越低叶绿素越早降解旗叶和倒 叶在整个灌浆期都可保持较高的叶绿素含量倒 叶和倒 叶分别在灌浆前中期和前期可保持一定的叶绿素含量且受灌水时期影响较大倒 叶叶绿素降解较早在灌浆期作用有限 推迟至春 叶或春 叶可见时灌溉可显著延缓中下部叶片叶绿素的降解.群体光合速率由图 可知小麦开花后群体光合速率逐渐下降 随灌水时期的推迟各时期群体光合速率都呈现升高的趋势 比较 处理的群体光合速率均值和 处理的均值花后 前者比后者高.花后 前者比后者高.花后 前者比后者高.花后 与 相比、处 理 的 群 体 光 合 速 率 降 幅 分 别 为.、处理的降幅分别为.说明推迟春季灌溉有利于提高小麦花后各阶段的群体光合速率并降低其衰退速率 处理各时期群体光合速率都显著低于灌水处理说明春季灌水可显著提高小麦灌浆期群体光合速率.干物质积累转运和产量由表 可知随灌水时期推迟开花期干物质呈下降趋势 和 处理的开花期干物质均值比 处理的均值低.但前者花后干物质积累量比后者高.花前干物质转运量比后者高.成熟期干物质比后者仅低.说明和 处理有利于提高花后干物质积累量与其花后群体光合速率较高相一致 产量和收获指数亦随灌 期何 璐等:限水灌溉时期对冬小麦各叶层衰退和群体光合的影响 图 冬小麦各叶层.图 冬小麦群体光合速率.水推迟呈增加趋势 和 处理的产量均值比 的均值高.收获指数高.说明推迟至春 叶或春 叶可见时灌溉可通过提高花后物质生产能力实现增产 处理产量显著低于灌水处理 结论与讨论当小麦群体 过高时群体郁蔽会加剧叶片衰老 本研究也表明因推迟灌水限制了叶片伸长在灌浆前期和中期其冠层 一直小于早灌水处理但其 的衰退速率亦小于早灌水处理 张晓琪研究发现在春灌 水条件下孕穗期灌水较拔节期灌水能延缓小麦旗叶叶绿素的降解 本研究发现相比对旗叶的影响推迟灌溉延缓中下部叶片叶绿素降解的效果更明显 关于小麦灌浆期各叶表 干物质积累转运和籽粒产量.处理开花期干物质/(/)成熟期干物质/(/)花前干物质转运量/(/)花后干物质积累量/(/)产量/(/)收获指数 .注:同一列不同字母表示差异显著(.):.().华 北 农 学 报 卷层 和 衰退动态及灌水时期对其影响的系统分析尚未见报道 本研究表明旗叶和倒 叶层的 和 在灌浆前期和中期都比较稳定倒叶和倒 叶的 和 在灌浆中期已开始衰退且受灌水时期影响较大推迟灌溉的 和 处理能有效延缓该叶层的衰退倒 叶在开花前已明显衰退在灌浆期作用有限 因此可将延长中部叶层功能期作为提高群体生产能力的一个主攻方向前人研究表明春季不灌水导致花后各时期群体光合速率都明显低于灌水处理 本研究中春季在小麦不同叶龄期灌溉 水条件下灌浆各阶段的群体光合速率都显著高于不灌水处理与前人观点一致 杨思等和张晓琪等研究表明与拔节期灌溉相比孕穗期灌溉处理开花期的旗叶光合速率更高 但刘丽平等研究表明在春灌一水条件下拔节期灌水和孕穗期灌水处理小麦灌浆期群体光合速率相差较小 本研究表明春季第 水灌溉时期从春 叶露尖推迟至春 叶露尖能够显著提高小麦灌浆期群体光合速率说明从春 叶露尖推迟至孕穗期(春 叶展开)灌溉可能会降低群体光合能力刘丽平等研究表明灌溉条件下花后干物质积累量和产量显著高于不灌溉处理()本研究与其研究结果一致 同时本研究发现在春灌 水条件下推迟灌溉虽然降低了开花期干物质积累量但提高了花后干物质积累量和花前干物质向籽粒的转运量为促进籽粒灌浆奠定了物质基础 等研究也表明拔节期或开花期灌溉较起身期灌溉更利于小麦花后干物质积累 张晓琪等研究得出灌水时期由拔节期推迟至孕穗期产量无显著差异而朗坤等研究表明推迟 灌拔节水可显著提高冬小麦的籽粒产量本研究灌水时期从春 叶龄推迟至春 叶龄产量逐渐增加与张晓琪等结果不同可能与开展试验的生态条件不尽相同有关本试验春季限灌一水条件下推迟至春 叶或春 叶露尖时灌溉可有效延缓小麦各叶层叶面积指数和相对叶绿素含量的衰退提高小麦整个灌浆期的群体光合速率促进花后干物质积累和花前干物质转运实现籽粒增产 但本试验年度总降水量虽属于当地平水年型降水在春季 月下旬至 月中旬却分布较多该阶段降水对春季第 叶的伸长都有不同程度的促进效果进而可能影响冠层的垂直光分布和群体光合 因此该结论在其他降水年型下是否成立有待进一步验证参考文献:贾璐.国家地下水监测数据的分析与应用 以河北省平原区为例.北京:中国地质大学.:.韩东伟 何建宁 李浩然 房琴 王红光 李瑞奇.灌水时期对冬小麦个体、群体结构和冠层光合作用的影响.江苏农业学报():.:./.():.刘丽平 欧阳竹 武兰芳 孙振中.灌溉模式对不同密度小麦群体质量和产量的影响.麦类作物学报():.:./.():.党建友 裴雪霞 王姣爱 张晶 曹勇 张定一.灌水时间对冬小麦生长发育及水肥利用效率的影响.应用 生 态 学 报():.:./.():.():.:./.惠海滨 刘义国 刘家斌 张洪生 林琪 翟延举.灌水量和灌水期对超高产小麦花后旗叶衰老及产量的影响.农学学报():.:./.():.张艳敏 李晋生 钱维朴 黄德明.小麦冠层结构与光分布研究.华北农学报():.:./.:.():.杨丽娟 盛坤 李晓航 王映红.灌水对不同小麦品种叶绿素含量及产量的影响.现代农业科技():.:./.():.阚茗溪 王艳杰 于慧玲 王德梅 陶志强 杨玉双王玉娇 高甜甜 曹祺 赵广才 常旭虹.灌水对节水小麦 衡观 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