晝夜不同增溫處理對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

石姣姣　江曉東　邱思齊

摘要：以揚(yáng)麥13號為材料，采用開放式的田間增溫系統(tǒng)對麥田進(jìn)行不同增溫處理（從出苗到收獲），研究不同增溫處理對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，設(shè)置全天增溫（AW，全天冠層平均增溫1.9 ℃）、白天增溫（DW，白天冠層平均增溫2.1 ℃）、夜間增溫（NW，夜間冠層平均增溫1.7 ℃）3個(gè)增溫處理，以不增溫為對照（CK）。結(jié)果表明：與對照相比，AW、DW、NW處理下小麥各生育時(shí)期均提前，AW處理下小麥提前時(shí)間最多，其次為DW處理，最后為NW處理；小麥各生育時(shí)期中，拔節(jié)期提前時(shí)間最多。3種增溫處理下小麥株高基本大于CK，AW處理下小麥株高最高，這主要由于增溫導(dǎo)致小麥生育時(shí)期提前，越冬期縮短，有利于小麥營養(yǎng)生長。AW處理下小麥LAImax值出現(xiàn)最早，這與日平均溫度高低、晝夜溫差大小等密切相關(guān)。DW、AW處理下小麥增產(chǎn)，NW處理下小麥減產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：增溫；小麥；生育時(shí)期；株高；葉面積指數(shù)；產(chǎn)量

中圖分類號： S161.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0082-02

收稿日期：2014-02-25

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（編號：41105078）；江蘇省自然科學(xué)基金（編號：BK2011827）；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目。

作者簡介：石姣姣（1987—），女，重慶人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)氣象研究。Tel：（025）58699957；E-mail：shijiaojiao@yeah.net。

通信作者：江曉東，博士，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象研究。Tel：（025）58699957；E-mail：jiangxd@126.com。過去100年全球平均氣溫升高了0.56～0.92 ℃。氣溫增加的同時(shí)，其增幅也呈明顯的非對稱性，夜間增溫幅度大于白天，冬季增溫幅度大于夏季，高緯度地區(qū)增溫幅度大于低緯度地區(qū)。溫度是大多數(shù)植物生長發(fā)育的主要驅(qū)動因子，氣候變暖影響植物的生長發(fā)育，同時(shí)也給作物生產(chǎn)帶來影響[1]。日最高氣溫、最低氣溫對作物光合作用、呼吸作用、干物質(zhì)積累等產(chǎn)生顯著影響。學(xué)者們認(rèn)為，溫度升高將導(dǎo)致冬小麥生育期縮短，物候提前，并引起株高、LAI值（葉面積指數(shù)）變化，降低土壤含水量，影響各種病蟲害的發(fā)生及分布，從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量變化[2-5]。研究表明，冬季氣候變暖會使小麥冬前旺長，株高、LAI、分蘗數(shù)偏大，養(yǎng)分消耗增加，不利于小麥越冬[6]。田云錄等認(rèn)為，增溫條件下，冬小麥有效分蘗增加，營養(yǎng)生長期絕對生長速率顯著提高，株高、綠葉面積增加，千粒質(zhì)量、產(chǎn)量顯著提高[7]。Nicholls認(rèn)為，1952—1992年，澳大利亞日最低氣溫升高，霜凍災(zāi)害減少，小麥產(chǎn)量增加明顯[8]。房世波等研究認(rèn)為，春季夜間增溫2.5 ℃導(dǎo)致冬小麥減產(chǎn)達(dá)26.6%[9]。白莉萍等認(rèn)為，增溫促進(jìn)冬小麥無效分蘗增加，導(dǎo)致冬小麥減產(chǎn)[10]。全球范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)顯示，平均氣溫提高對小麥、玉米、大麥這些作物產(chǎn)量有顯著的負(fù)面影響。近年也有一些模型分析表明，增溫對作物產(chǎn)量影響存在較大的不確定性[11]。本試驗(yàn)通過在田間設(shè)置開放式晝夜不同增溫裝置，研究晝夜不同增溫處理對冬小麥生長發(fā)育、產(chǎn)量的影響，以期為小麥生產(chǎn)實(shí)踐提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年11月—2013年6月在南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。供試小麥品種為揚(yáng)麥13號。試驗(yàn)田前茬作物為水稻，水稻收獲后秸稈還田。耕層土壤質(zhì)地為壤質(zhì)黏土，黏粒含量為26.1%，土壤pH值為6.2，有機(jī)碳、全氮含量分別為19.4、11.5 g/kg。采用紅外線陶瓷加熱燈對冬小麥進(jìn)行增溫處理。試驗(yàn)設(shè)置全天增溫（AW）、白天增溫（DW）、夜間增溫（NW） 3種增溫處理，以不增溫處理為對照（CK）。全天增溫指冬小麥從出苗到收獲晝夜不間斷增溫，雨雪天停止增溫。白天增溫是同期內(nèi)每天06：00—18：00進(jìn)行增溫。夜間增溫是在每天18：00至次日06：00增溫。使用CR3000數(shù)據(jù)采集器（美國Campbell公司）在小麥全生育期內(nèi)每隔1、10 min記錄各小區(qū)小麥冠層溫度，AW、DW、NW處理分別可以使冠層增溫時(shí)段內(nèi)溫度平均升高1.9、2.1、1.7 ℃。每個(gè)小區(qū)面積為3 m×3 m，隨機(jī)排列，重復(fù)3次。試驗(yàn)地肥料用量分別為：N 168 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 135 kg/hm2，磷、鉀肥作為基肥一次性施入，氮肥分底施（1/2用量）及拔節(jié)肥（1/2用量），基本苗為270萬株/hm2，行距25 cm。11月13日播種，其他栽培管理措施同一般高產(chǎn)麥田。

1.2方法

每小區(qū)選取長勢均勻的20個(gè)小麥單莖分別測量其株高，求平均值。每小區(qū)選取長勢均勻的20個(gè)小麥單莖，將綠色葉片按葉位分離，采用LI-3000C便攜式葉面積儀（美國 LI-COR 公司）測定葉面積，并換算成LAI。收獲時(shí)在每小區(qū)選取長勢均勻的20個(gè)單莖，分別測量小麥的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)1 m2小麥穗數(shù)。收獲時(shí)每小區(qū)選取長勢均勻的2 m2小麥?zhǔn)斋@、脫粒、稱質(zhì)量，計(jì)算產(chǎn)量。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用DPS9.5軟件分析數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1不同增溫處理對小麥生育期的影響

從表1可看出，不同增溫處理均導(dǎo)致?lián)P麥13號生育時(shí)期提前，AW處理下?lián)P麥13號生育時(shí)期提前最多，其次是DW、NW處理。增溫處理對拔節(jié)期影響最大，AW、DW、NW處理的拔節(jié)期出現(xiàn)時(shí)間分別比CK處理提前了20、8、4 d；AW、DW、NW處理孕穗期出現(xiàn)時(shí)間分別比CK處理提前了23、5、2 d；AW、DW、NW處理開花期分別比CK處理提前了13、5、4 d；AW、DW、NW處理灌漿期出現(xiàn)時(shí)間分別比CK處理提前了15、7、7 d?？梢姸驹鰷貙π←溕谟绊戯@著。

表1不同增溫處理下?lián)P麥13號的生育時(shí)期

處理拔節(jié)期

3不同增溫處理對小麥LAI值的影響

由圖2可知，AW處理下小麥LAI值從2月22日起增加較快，3月19日（孕穗期）達(dá)最大值，DW、NW、CK的LAI值增長速度較緩，4月12日達(dá)最大值。DW、AW、CK、NW處理下小麥LAImax分別為6.21、5.67、4.63、4.12。

2.4不同增溫處理對小麥產(chǎn)量的影響

單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量是構(gòu)成小麥產(chǎn)量的三要素。冬季升溫有利于小麥分蘗，3種增溫處理下?lián)P麥13號單位面積穗數(shù)由高到低依次為DW>AW>NW>CK；穗粒數(shù)由高到低依次為DW>NW>CK>AW，四者差異不顯著；千粒質(zhì)量由高到低依次為AW>DW>CK>NW；小麥產(chǎn)量由高到低依次為DW>AW>CK>NW。

表2不同增溫處理對揚(yáng)麥13號產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

處理穗數(shù)

（穗/m2）穗粒數(shù)

（粒/穗）千粒質(zhì)量

（g）產(chǎn)量

（g/m2）NW532.27b45.73a38.71c680.86dDW569.60a46.40a41.36ab910.49aAW557.87ab44.17a43.42a839.29bCK508.80c44.93a41.34ab784.33c注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。

3結(jié)論與討論

本研究表明，不同增溫處理對小麥生長發(fā)育影響顯著，這與Luo等的研究結(jié)論[12]一致。與對照相比，AW、DW、NW處理下小麥各生育時(shí)期均提前，AW處理下小麥生育期提前時(shí)間最多，其次為DW處理，最后為NW處理；小麥各生育時(shí)期中，拔節(jié)期提前時(shí)間最多。冬小麥營養(yǎng)生長期主要受低溫影響[13]，冬季增溫可使小麥在越冬期仍繼續(xù)生長；小麥?zhǔn)情L日照作物，開花受光周期影響較大。3種增溫處理下小麥株高基本大于CK處理，AW處理下小麥株高最高。這主要由于增溫導(dǎo)致小麥生育時(shí)期提前，越冬期縮短，有利于小麥營養(yǎng)生長。AW處理下小麥LAImax值出現(xiàn)最早，這與日平均溫度高低、晝夜溫差大小等密切相關(guān)。冬季增溫對小麥影響較大，暖冬現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，本試驗(yàn)表明，DW、AW處理下小麥增產(chǎn)，NW處理下小麥減產(chǎn)。DW處理由于白天溫度增加，夜間溫度未改變，使得晝夜溫差大，小麥長勢優(yōu)于其他處理。夜間增溫導(dǎo)致小麥夜間呼吸消耗增加，不利于干物質(zhì)積累，小麥生長情況較差。產(chǎn)量構(gòu)成方面，DW、AW處理下小麥穗粒數(shù)與CK處理差異較小，千粒質(zhì)量增加，籽粒更飽滿[9]。由于DW處理下小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)最多，因此小麥產(chǎn)量增加最顯著。NW處理下小麥冬季分蘗增加，穗數(shù)、穗粒數(shù)均大于CK處理，籽粒灌漿程度較差，千粒質(zhì)量低于CK處理，小麥減產(chǎn)。

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