全膜覆土穴播對春小麥光合及產量的影響

溫　健，王國宇，王　平，王保中，郭天玲

（1.甘肅省永登縣農業技術推廣中心，甘肅　永登　730300；2.蘭州市農業科技研究推廣中心，甘肅蘭州　730000）

全膜覆土穴播對春小麥光合及產量的影響

溫健1，王國宇2，王平2，王保中1，郭天玲1

（1.甘肅省永登縣農業技術推廣中心，甘肅永登730300；2.蘭州市農業科技研究推廣中心，甘肅蘭州730000）

摘要：以春小麥品種永良15號為材料，研究了全膜覆土穴播對春小麥旗葉光合生理特性和產量的影響。結果表明，全膜覆土穴播提高了春小麥灌漿期旗葉凈光合速率（Pn）和葉綠素（SPAD）含量，延長了凈光合速率高值持續期（PAD）和葉綠素含量緩降期（RSP）；也提高了灌漿中后期旗葉的蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性，在灌漿期能保持相對較高的蔗糖供應能力。經濟性狀優良，產量較全膜不覆土穴播提高12.4%。

關鍵詞：全膜覆土穴播；春小麥；光合作用；產量

小麥是甘肅省第一大糧食作物，但干旱導致的生理代謝紊亂、植株早衰等使小麥產量低而不穩［1］，其主要原因是由自然降水與作物需水供需錯位所導致［2］。全膜覆土穴播技術能夠顯著增加地溫、降低課間蒸發、提高降水利用效率、調控土壤水分時空再分配，有效減輕干旱和春季低溫對作物的傷害、改善土壤水熱狀況，促進作物種子萌發和正常的生長發育，增加作物產量，是我國抗旱小麥栽培的重大創新和突破［3 -6］。我們于2014年研究了在全膜覆土穴播條件下小麥旗葉光合性能及產量，以期為進一步探討高產高效小麥栽培技術體系提供參考。

1　材料與方法

1.1供試材料

指示春小麥品種為永良15號。

1.2試驗方法

試驗于2014年在甘肅省永登縣連城鎮進行。海拔1 940 m，無霜期138 d，年平均氣溫6.7℃，日照時數3 288 h，年太陽輻射總量161 kJ/cm2，年均降水量350 mm。供試土壤為灰鈣土，前茬為小麥。試驗設全膜覆土穴播和全膜不覆土穴播（傳統地膜小麥）2個處理，3次重復，小區面積38.4 m2（4.8 m×8.0 m）。試驗于3月25日播種，播前按小區一次性施入N 150 kg/hm2、P2O575kg/hm2、K2O 45 kg/hm2作底肥，整地覆膜。全膜覆土穴播用1.2 m地膜全地面覆蓋，膜與膜之間緊靠對接不重疊，膜上均勻撒0.5～1.0 cm細土，然后用手動小麥穴播機播種，播種深度3～5 cm，行距15 cm，穴距12 cm，13～14粒/穴，播種量720萬～780萬粒/hm2；全膜不覆土穴播用1.2 m地膜全地面平鋪，膜上不覆土，播種方式同上。覆膜1 d后播種，其余管理同當地大田。成熟期調查小區內生長均勻一致的1 m行長穗數后折算有效穗數，每小區隨機選取20個單穗考種，7月28日收獲，各小區單收計產。

1.3測定項目與方法

1.3.1凈光合速率（Pn）和葉綠素含量（SPAD）的測定凈光合速率（Pn）采用美國LI-6400型便攜式光合儀測定。測定時間為開花期及花后每5 d 9：00～11：00時天氣晴朗時，測定時樣本室CO2濃度為380 μmol/mol，流速設為400 μmol/（m2·s），葉片溫度為25℃。每小區3次重復。葉綠素（SPAD）含量采用日產SPAD-502型葉綠素計與凈光合速率同時測定。每小區9次重復。數據均取平均值。

1.3.2蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性和蔗糖含量的測定蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性參照Wardlaw等的方法［7］；蔗糖含量的測定采用間苯二酚法［8］。

1.4數據分析

數據采用Excel 2010計算并作圖。

2　結果與分析

2.1對春小麥旗葉凈光合速率和葉綠素含量的影響

小麥旗葉光合功能強弱和光合產物供應持續期長短與籽粒發育和產量形成密切相關。由圖1可見，隨生育進程的延長，不同處理小麥旗葉凈光合速率呈下降趨勢，在整個生育進程，全膜覆土穴播栽培旗葉光合速率降低幅度明顯小于全膜不覆土穴播栽培，表明覆土穴播栽培的小麥在灌漿中后期（花后15～35 d）旗葉能保持較高的凈光合速率。不同處理小麥旗葉葉綠素含量也隨生育進程延長而降低，花后20～35 d降幅增大，但覆土穴播栽培的始終高于不覆土穴播栽培，表明覆土穴播栽培的小麥也能保持較高的葉綠素含量。

凈光合速率下降到初始光合速率50%所經歷的天數是凈光合速率高值持續期（PAD），葉綠素含量降到初始葉綠素含量80%所經歷的天數為葉綠素含量緩降期（RSP），PAD和RSP都是反應一定時期內作物葉片光合功能的重要指標之一［9］。以開花期最高值為初始值，全膜覆土穴播的PAD 為32.0 d，RSP為19.3 d；全膜不覆土穴播的PAD 為27.1 d，RSP為13.9 d。表明覆土穴播栽培的小麥旗葉凈光合速率和葉綠素含量受生育后期干旱等因素的影響小，其高值持續期長。

2.2對春小麥旗葉SPS活性及蔗糖含量的影響

蔗糖是植物體內碳水化合物存在和運輸的主要形式，蔗糖磷酸合成酶（SPS）是葉片中蔗糖合成調節中的關鍵酶。由圖2可以看出，不同處理小麥旗葉花后SPS活性均迅速升高，分別在第5 d和10 d達到高峰，后期差異變小，但全膜覆土穴播栽培的變化幅度較大，活性也高于全膜不覆土穴播栽培。小麥旗葉花后蔗糖含量在灌漿前期（0～15 d）均迅速降低，全膜覆土穴播栽培變化幅度較大，開花后20 d，變化趨于一致并迅速降低至成熟。

圖1　全膜覆土穴播對春小麥旗葉凈光合速率和葉綠素含量的影響

2.3對春小麥產量及構成因素的影響

由表1可見，全膜覆土穴播種植小麥的株高、穗長、成穗數、穗粒數、千粒重均高于全膜不覆土穴播。折合產量7 691.4 kg/hm2，較全膜不覆土穴播增產848.6 kg/hm2，增產率12.4%。

圖2　全膜覆土穴播對春小麥旗葉SPS活性及蔗糖含量的影響

表1　全膜覆土穴播對春小麥產量及構成因素的影響

3　小結與討論

1）旗葉是小麥生育后期最重要的功能葉，其光合能力大小和功能期的長短對小麥生長發育好壞和籽粒形成具有重要作用［10］，最終影響小麥產量和品質的提高。本試驗條件下，隨著小麥生育期延長，旗葉對干旱等因素的忍耐力逐漸下降，旗葉凈光合速率和葉綠素含量降低幅度逐漸增加，但灌漿中后期（花后10～35 d），覆土穴播處理的小麥旗葉相對能保持較高的光合速率和葉綠素含量，光合速率持續期和葉綠素緩降期比不覆土穴播分別長4.9 d和5.4 d。可見覆土穴播栽培在灌漿期能維持相對較長的光合產物供應持續期，是后期籽粒產量較高的原因之一。形成這種結果的原因可能是由于地膜覆土改善了小麥的生育前期水熱條件，有利于地上部分的生長，葉面積增長快，延長了旗葉的功能期。

2）蔗糖是光合產物運出細胞的運輸形式，旗葉中蔗糖的合成反映了此階段同化物的輸出能力［8］。有研究表明，干旱促進了旗葉灌漿前期蔗糖的合成，供應能力增強，灌漿中后期隨旗葉衰老加速，蔗糖合成供應能力急劇下降［11］。本研究中，覆土穴播栽培顯著提高了旗葉SPS活性，在花后0～25 d，蔗糖合成能力高于對照并能維持相對較高水平，因此，覆土穴播能夠通過提高合成蔗糖的SPS活性來提高花后旗葉中蔗糖的合成能力，從而決定了其具有較強的光合產物供應強度，提高旗葉光合產物的供應和促進籽粒灌漿。這可能與全膜覆土穴播栽培改善了農田微生態環境，有利于鉀等營養元素的吸收有關［2］。

3）作物功能葉片的光和能力與生物產量有很大的關系。研究表明，光合速率對產量的影響主要集中在小麥生長前期，在抽穗開花期光合特性與籽粒產量呈正相關［12］。本研究中，全膜覆土穴播處理下小麥穗長和穗粒數都顯著增加，產量提高12.4%，這可能是覆土穴播栽培保墑、增加地積溫等效應，從而使小麥出苗期、分蘗始期、幼穗分化始期提前，歷經天數延長，提早開始子粒形成和灌漿，延緩灌漿進程，進而提高產量。

參考文獻：

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（本文責編：陳偉）

Effects of Hole Sowing Mulched with Plastic Film on Photosynthetic and Yield of Spring Wheat

WENJian1，WANGGuoyu2，WANGPing2，WANGBaozhong1，GUOTianlin1
（1. Yongdeng Agro-technical Extension Center，Yongdeng Gansu 730300，China；2. Lanzhou Agricultural Technology Extension Center，Lanzhou Gansu 730000，China）

Abstract：Spring wheat varieties Yongliang 15 as material，the effects of hole sowing mulched with plastic film on photosynthetic characteristics and yield of flag leaves of spring wheat is studied. The result shows that dynamic changes of net photosynthetic rate（Pn）and photosynthetic active duration（PAD）of flag leaves are significantly increased during the grain filling period under the whole plastic-film mulching combined with soil overlying. Moreover，the extended steady phase of chlorophyll content（RSP）and the increased photosynthetic active duration in flag leaf might decelerate the aging of flag leaf，which could significantly increased its photosynthate supplying duration. Compared with the control，both sucrose phosphate synthetase（SPS）activity and sucrose supplying capability of flag leaves in spring wheat are significantly increased during the early and middle grain filling period.

Key words：Hole sowing mulched with plastic film；Spring wheat；Photosynthesis；Yield

通訊作者：王國宇（1981—），男，甘肅會寧人，農藝師，碩士，主要從事旱作農業技術推廣工作。E-mail：114557337@qq. com

作者簡介：溫健（1981—），男，甘肅永登人，農藝師，碩士，主要從事農業技術推廣工作。E-mail：iwenjian@163.com

基金項目：甘肅省農業技術推廣總站“旱地全膜覆土穴播免耕多茬種植技術研究與示范”項目（甘農科技［2007］05號）；甘肅省農業技術推廣總站“旱地小麥全膜覆土穴播免耕多茬種植集成技術研究與示范推廣”項目（2011GB2G100005，1105 NCNA096）部分內容

收稿日期：2015-04-21

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2015.09.024

中圖分類號：S512.1

文獻標識碼：A

文章編號：1001-1463（2015）09-0065-04