春季限水灌溉下不同小麦品种的光合特性和产量差异.pdf
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1、摘要:为了明确不同小麦品种对春季限水灌溉条件的响应,采用随机区组试验设计,设济麦 22、石农086、邯 6172 和鲁麦 14 计 4 个小麦品种处理,研究了限水灌溉(春季拔节期灌溉 1 水)条件下不同小麦品种光合特性、干物质积累特性和产量的差异。结果表明:济麦 22 和石农 086 在灌浆期间光合性能较高,灌浆后期叶面积指数(LAI)和光合性能下降缓慢;邯 6172 在灌浆前期和中期旗叶光合速率和 SPAD值较高,后期降低较快,LAI 灌浆后期较中期降低 51.7%。生育期间济麦 22 和石农 086 的干物质积累量较多,花前干物质转移量和花后积累干物质对子粒贡献率均较高,其中济麦 22 收
2、获指数高达 0.64;邯6172 花前干物质积累量较高但转移量较低,花后积累干物质量多且对子粒的贡献率最高;最终,济麦 22产量最高,其次是石农 086 和邯 6172,鲁麦 14 产量最低。在生产实践中,限水灌溉条件下宜选择生育后期光合性能衰老缓慢、花后积累干物质量多、收获指数高的品种。关键词:小麦;限水灌溉;产量;光合特性中图分类号:S512.1文献标识码:A文章编号:1008-1631(2023)04-0025-06收稿日期:2022-10-27基金项目:河北省重点研发计划项目(22326413D);河北省农业农村厅 2020 年科技计划项目(冀农科 20034);河北省现代 农 业 产
3、 业 技 术 体 系 小 麦 创 新 团 队 建 设 项 目(HBCT2018010205)作者简介:李倩文(1998-),女,河北衡水人,硕士研究生在读,研究方向为小麦栽培生理。E-mail:。通讯作者:甄文超(1969-),男,河北定州人,教授,博士,主要从事小麦栽培生理研究。E-mail:。通讯作者:段巍巍(1973-),女,河北深泽人,副教授,硕士,主要从事小麦栽培生理研究。E-mail:。Photosynthetic Characteristics and Yield Differences of Different Wheat Varieties under Limited Wat
4、erIrrigation in SpringLI Qian-wen1,GU Li-min1,WU Jin-yan3,ZHANG Chong3,GUO Jin-kao2,ZHEN Wen-chao1*,DUAN Wei-wei1*(1.College of Agronomy,Hebei Agricultural University,Baoding 071001,China;2.Hebei Dadi Seed IndustryCo.,Ltd.,Shijiazhuang 052300,China;3.ShijiazhuangAcademyofAgriculture and Forestry Sci
5、ences,Shiji原azhuang 050041,China)Abstract:In order to clarify the response of different wheat varieties to water limited irrigation in spring,therandomized block experiment design was used to study the differences in photosynthetic characteristics,dry mat原ter accumulation characteristics and yield o
6、f different wheat varieties under water limited irrigation(irrigationonce at jointing stage in spring).The results showed that Jimai 22 and Shinong 086 had higher photosyntheticperformance during the filling period,while leaf area index(LAI)and photosynthetic performance decreasedslowly during the l
7、ater filling period.The photosynthetic rate and SPAD value of flag leaves in Han 6172 werehigher at the early and middle stages of filling,but decreased rapidly at the later stage.The LAI decreased by51.7%at the later stage of filling compared to the middle stage.During the growth period,there was a
8、 signifi原cant dry matter accumulation in Jimai 22 and Shinong 086,with high contribution rates of pre flowering andpost flowering dry matter transfer to grains.The har原vest index of Jimai 22 was as high as 0.64.Han6172 had a higher dry matter accumulation beforeflowering but a lower transfer,and a h
9、igher accumu原lation of dry matter after flowering,with the highestcontribution rate to grains.In the end,Jimai 22 hadthe highest yield,followed by Shinong 086 and Han6172,and Lumai 14 had the lowest yield.In pro原duction practice,under water limited irrigation condi原tions,it is advisable to choose va
10、rieties with slowsenescence of photosynthetic performance at the later李倩文1,谷利敏1,武金燚2,张冲2,郭进考3,甄文超1*,段巍巍1*(1.河北农业大学农学院,河北保定071001;2.河北大地种业有限公司,河北石家庄050041;3.石家庄市农林科学院,河北石家庄050041)春季限水灌溉下不同小麦品种的光合特性和产量差异DOI:10.12148/hbnykx.20230065河北农业科学,2023,27(4):25-30Journal of Hebei Agricultural Sciences编辑杜晓东河北农业科
11、学2023 年小麦是全球 30%以上人口的能量来源,为我国第三大粮食作物1。河北省是我国重要的小麦产区之一,常年小麦输出量约占总产量的 40%,在保障我国粮食安全方面发挥了重要作用。水分是小麦生产的主要影响因子,日益匮乏的水资源严重制约着河北省小麦产业的可持续发展。冬小麦“春浇一水”的限水灌溉模式是极具推广潜力的节水灌溉措施之一2,而推广应用节水高产小麦品种是限水生产条件下降低减产幅度的有效途径。因此,研究不同小麦品种对限水灌溉的响应具有重要意义。不同的小麦品种,株高、根系、旗叶性状、根冠比、生物量和光合特性等对水分条件的响应存在差异3。蜡质能够减轻干旱胁迫造成的光抑制,在相同的干旱胁迫条件下
12、,蜡质多的小麦品系旗叶保水能力强,可维持较高的光合速率4。抗旱能力强的品种,叶绿素含量和光合速率在小麦灌浆期间降幅较小,产量较为稳定5。济麦 22 在水分充足条件下产量较高,延长干旱时间和提高干旱程度,其旗叶叶绿素含量和光合参数均会下降6。春季灌溉由 2水减为 1 水,石农 086、石麦22 和衡观 35 的群体穗数降低,石农 086 和石新828的穗粒数降低7。Meta 分析结果表明,石家庄 8号、石 4185、石麦 15、济麦 22 和济南 17 在限水灌溉时减产率较低8。前人有关干旱胁迫和灌溉次数对小麦农艺性状、光合特性和产量等指标的研究较多,而在河北省地下水压采区开展限水灌溉下不同品种
13、相关指标的比较研究较少。基于此,选择河北省小麦生产中的主栽品种,探究限水灌溉条件下不同小麦品种的光合特性、干物质积累分配特性和产量差异,明确不同品种小麦对限水灌溉的响应,旨为河北省地下水压采区节水小麦生产实践中品种的选择提供参考依据,促进水粮关系协调发展。1材料与方法1.1试验地概况试验于 2021耀2022 年在河北省辛集市马兰农场进行。试验地土壤类型为褐质壤土,0耀20 cm 基础土壤养分含量为有机质 22.4 g/kg、全氮 1.26 g/kg、速效磷25.8 mg/kg 和速效钾 125.0 mg/kg。小麦生育期降水量为 146.9 mm。1.2试验材料小麦试材为河北省大面积推广应用
14、的品种邯6172(HM)、济麦 22(JM)、石农 086(SN)和鲁麦14(LM)。试验用到的主要仪器有叶绿素计 SPAD-502Plus(日本柯尼卡美能达)和 LI-6800 便携式光合仪(美国 LI-COR 公司)等。1.3试验方法1.3.1试验设计采用随机区组试验设计,设 HM、JM、SN 和 LM 计 4 个小麦品种处理,小区面积 30 m2,3 次重复。小麦 2021 年 10 月 11 日足墒播种,播前底施三元复合肥(N、P2O5、K2O 含量分别为 18豫、18豫和 5豫)750kg/hm2;春季仅在拔节期灌溉 1 水(限水灌溉方式),采用微喷灌设备进行灌溉,灌溉量 50 mm
15、,并随水追施氮肥(N)105 kg/hm2。其他田间管理措施同高产农田常规。1.3.2测定项目与方法1.3.2.1旗叶 SPAD 值和净光合速率(Pn)。在小麦开花期,每小区均选择同一天开花,长势和旗叶朝向基本一致的 30 个单茎进行标记。开花期至花后 30 d,每 5耀7 d 在各小区选 10 片旗叶,采用 SPAD-502 叶绿素仪测定 1 次 SPAD 值。测定每片旗叶的上、中、下部位,取平均值作为该叶片的 SPAD 值。开花期至花后 25d,每小区选 3 片旗叶,每 5耀7d,选晴朗天气的 9:30耀11:30,采用 LI-6800 便携式光合仪测定 Pn。为了减少误差,按田间小区种植
16、顺序往返进行测定9。1.3.2.2叶面积指数(LAI)。分别在小麦起身期、拔节期、开花期、灌浆初期、灌浆中期和灌浆后期,每小区选择具代表性的 10个单株,用直尺测定其全部绿叶的长度和宽度。按照系数法(系数为 0.83),计算叶片面积。1.3.2.3干物质积累与转运。分别在开花期和成熟期,将测定完 LAI 的植株分为茎鞘、叶片、穗轴+颖壳、子粒(成熟期)部分,放入烘箱内,先 105 益杀青 30 min,后 80 益烘干至恒重。使用千分之一分析天平对每部分器官进行称重。根据公式10,计算相关指标:花前干物质转运量越开花期地上部干重-成熟期地上部营养器官干重花前干物质转运量对子粒贡献率越花前干物质
17、转运量/成熟期子粒干重伊100%花后植株干物质积累量越成熟期地上部干重-开花期地上部干重花后子粒干物质积累量=子粒产量干重-成熟期地stages of growth,more accumulated dry matter quality after flowering,and high harvest index.Key words:Wheat;Varieties;Limited water irrigation;Yield;Photosynthetic characteristics26第 4 期上部营养器官干重花后干物质积累量对子粒贡献率越花后干物质积累量/成熟期子粒干重伊100%1.3.
18、2.4产量。在小麦成熟期,每小区选取 2 m2样方收获,随机抓取 20 个穗统计穗粒数;将穗置于阴凉处风干脱粒,称重。取 3 份 1 000 个子粒,测定千粒重;然后烘干至恒重,称量干重,计算含水量。按13%的含水量折算千粒重和产量。2结果与分析2.1不同品种小麦的产量及其构成要素差异不同小麦品种的产量及其构成要素均存在显著差异,但指标值均以 LM 最低(表 1)。HM 的单位面积穗数最多,与 JM 差异不显著,但显著跃SN,且三者指标值均显著跃LM,较 LM 增幅分别为 14.91%、10.94%和 6.23%。JM 的穗粒数显著较高,其次是 HM 和 SN且二者差异不显著,但三者指标值均显
19、著跃LM,较LM 增幅分别为 23.84%、6.95%和 5.30%。SN 的千粒重最高,其次是JM,二者差异不显著,但均显著跃其他 2个品种,其中较 LM 增幅分别为 15.79%和 6.96%。JM 的产量最高,与 SN 差异不显著,但显著跃其他 2 个品种,其中较 LM 增幅分别为 38.34%和 29.42%。JM 的收获指数最大,显著跃其他品种;其次是 SN,指标值与HM 差异不显著,但显著跃LM;LM 的收获指数最小,与 HM差异不显著,但显著其他 2 个品种。进一步对不同品种的产量构成要素进行分析,结果显示,JM 的穗粒数明显多于其他品种,单位面积穗数和千粒重与最高值差异不显著,
20、最终,产量最高;SN 虽然单位面积穗数较少,穗粒数中等,但千粒重最高,弥补了单位面积穗数较少的劣势,最终,产量略低于 JM;HM 虽然单位面积穗数最多,但其他2 个要素相对较低,最终,产量也不高;LM 的产量构成要素均为最低,其中单位面积穗数和穗粒数明显低于其他品种,最终,产量明显低于其他 3 个品种。品种SNHMLMJM单位面积穗数(万个/hm2)625.56 b676.67 a588.89 c653.33 ab穗粒数(粒)31.80 b32.30 b30.20 c37.40 a千粒重(g)48.90 a44.27 b42.23 b45.17 a产量(kg/hm2)9 558.26 ab9
21、049.62 b7 385.56 c10 216.87 a收获指数0.58 b0.57 bc0.55 c0.64 a表 1不同小麦品种的产量及其构成要素Table 1Yield and its components of different wheat varieties80604020005-01 05-06 05-14 05-20 05-25 05-30日期(月-日)aaabaabbbaaaaaababbaaabaabbcSNHMLMJM图 1不同品种小麦旗叶 SPAD 值的动态变化Fig.1Dynamic change of flag leaf SPAD in differentwhea
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