溝播對鹽堿地小麥花后光合特性及產(chǎn)量的影響

摘要：以青麥6號為材料，設置平播（CK）、溝內(nèi)2行、溝內(nèi)3行3種處理，探究了溝播對鹽堿地小麥（Triticum aestivum L.）花后光合特性及產(chǎn)量的影響。結果表明，產(chǎn)量與凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、葉綠素SPAD值、穗數(shù)、千粒重呈極顯著（P<0.01）正相關，與每穗粒數(shù)呈顯著（P<0.05）正相關，與胞間CO2濃度呈極顯著（P<0.01）負相關；兩種溝播處理較平播顯著提高了鹽堿地小麥的葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率，并提高了胞間CO2的利用能力。與CK相比，溝播顯著（P<0.05）提高了小麥產(chǎn)量與穗數(shù)，但其每穗粒數(shù)和千粒重差異不顯著（P>0.05），表明溝播主要通過影響小麥的穗數(shù)進而影響小麥產(chǎn)量。通過對不同栽培方式下光合特性及產(chǎn)量等因素的分析，確定溝內(nèi)3行是鹽堿地小麥較為合理的栽培措施。

關鍵詞：溝播；小麥（Triticum aestivum L.）；花后光合特性；產(chǎn)量；鹽堿地

中圖分類號：S512.1；S318 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）15-3833-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.15.007

Abstract： Taking Triticum aestivum L. var. Qingmai No.6 as material， three treatments included flat sowing（CK），two rows of trench and three rows of trench were set，and the effects of furrow sowing on photosynthetic characteristics after anthesis of wheat in saline-alkali soil were explored. The results showed that the yield had highly significant positive correlation with net photosynthetic rate，stomatal conductance，transpiration rate，chlorophyll SPAD，ear number， kernel weight， and the significant positive correlation with number of spike grain， and highly significant negative correlation with the concentration of carbon dioxide. Comparing with CK， two kinds of furrow sowing treatments significantly increased the chlorophyll content，net photosynthetic rate，stomatal conductance and transpiration rate of wheat in saline-alkali soil and improved the ability of the use of carbon dioxide compared with flat sowing. Furrow sowing significantly increased wheat yield and the ear number per unit compared with the CK，but the grain number per spike and 1000 grain weight had no significantly different，which indicated that the yield of wheat in saline-alkali soil was affected by the number of spikes of wheat. By analyzing the photosynthetic characteristics and yield of different cultivation methods，three rows of trench was a reasonable cultivation measures of wheat in saline-alkali soil.

Key words： furrow sowing；wheat（Triticum aestivum L.）；photosynthetic characteristics after anthesis；yield；saline-alkali soil

土壤鹽漬化嚴重制約著世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展，是嚴重影響作物生長發(fā)育及產(chǎn)量的主要逆境因素之一。據(jù)統(tǒng)計，中國目前有0.4億hm2以上鹽漬化土壤，約占可耕地面積的25%[1-4]。伴隨著工業(yè)的發(fā)展和不合理的灌溉與開發(fā)，耕地的次生鹽漬化也在不斷加劇[5-7]。土壤鹽漬化已嚴重制約著中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，因此土壤鹽漬化的綜合治理和鹽堿地的開發(fā)利用對中國農(nóng)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。

小麥（Triticum aestivum L.）是世界最主要的糧食作物之一，在糧食生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。前人研究發(fā)現(xiàn)溝播可以有效降低溝內(nèi)土壤的鹽分含量，溝播小麥對鹽堿地的高效利用和糧食產(chǎn)量的提高具有重要意義。謝英荷等[8]、岳俊芹等[9]認為壟膜溝播小麥可以顯著提高土壤耕層的地溫，具有保溫抗寒的作用；于舜章等[10]研究發(fā)現(xiàn)溝播小麥可減少水分散失，提高水分利用效率；董浩等[11]、張鵬等[12]研究發(fā)現(xiàn)壟膜溝播小麥能夠顯著改善小麥旗葉的光合作用，保持葉片較高的光合生理功能；李尚中等[13]研究發(fā)現(xiàn)溝播能夠顯著提高作物產(chǎn)量。上述研究多是旱地小麥壟膜溝播試驗，且研究土壤水分居多，而鹽堿地溝播小麥的光合特性研究鮮有報道。本研究以耐鹽性品種青麥6號為試驗材料，探究溝播對小麥花后光合特性和產(chǎn)量的影響，以期為小麥在鹽堿地的推廣種植提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

供試小麥品種為青麥6號，由青島農(nóng)業(yè)大學小麥遺傳與育種實驗室提供。試驗于東營現(xiàn)代畜牧業(yè)示范區(qū)（東經(jīng)118°53′，北緯37°38′）進行。氣候?qū)儆跍貛Ъ撅L氣候，耕作層含全氮1.58 g/kg，速效磷20.63 mg/g，有效氮61.62 mg/g，速效鉀61.56 mg/g，有機質(zhì)8.67 g/g，pH 7.85，鹽堿土壤含鹽量0.28%。

試驗設3種處理，分別為①對照（CK）：平播小麥，行距20 cm；②處理T1：溝播2行，設置壟距50 cm，壟高20 cm，壟寬30 cm，溝寬20 cm，溝內(nèi)行距20 cm，平均行距25 cm；③處理T2：溝播3行，設置壟距60 cm，壟高20 cm，壟寬30 cm，溝寬30 cm，溝內(nèi)小麥行距15 cm，平均行距20 cm。各小區(qū)面積為180 m2（9 cm×20 cm）。采用隨機區(qū)組設計，重復3次。利用溝播機一次性完成開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等。試驗底肥為復合肥750 kg/hm2（N-P2O5-K2O=18-18-8），追肥尿素（含氮量46.2%）300 kg/hm2（返青期施用）。播種日期為2014年10月18日，基本苗分別為180萬、144萬、180萬/hm2。

1.2 試驗方法

1.2.1 葉綠素 SPAD值 用日本SPAD-502儀在田間試驗小區(qū)隨機選取小麥旗葉（15片）進行葉綠素含量的田間測定，取平均數(shù)，以SPAD值表示葉綠素含量。

1.2.2 光合指標的測定 用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合作用測定儀，從開花期開始每隔7 d選擇無風晴天9：00～11：00測定小麥葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率的變化，每次選取長勢均勻且無病害的葉片5片進行測定并取平均值。

1.2.3 產(chǎn)量測定 于小麥成熟期在田間調(diào)查每個小區(qū)的穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重，各小區(qū)選取完整的4 m2小麥，風干脫粒稱量千粒重后換算為產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)、圖表利用Excel 2007處理，統(tǒng)計分析和差異顯著性采用SAS 9.3處理。

2 結果與分析

2.1 溝播對鹽堿地小麥花后旗葉葉綠素SPAD值的影響

由表1可知，3種處理的小麥旗葉在花后的葉綠素含量呈逐漸減少趨勢，CK比T1、T2下降速度快且幅度大，說明CK的旗葉在花后衰老速度較快。花后T1、T2的葉綠素含量始終高于CK，T1與T2差異不顯著，在花后7、21 d，T1、T2與CK相比差異顯著（P<0.05），說明溝播可以有效減緩旗葉中葉綠素的降解，延長旗葉的持綠期。

2.2 溝播對鹽堿地小麥花后旗葉凈光合速率的影響

由圖1可知，小麥旗葉的凈光合速率呈先上升后下降的趨勢，T2比T1、CK上升幅度大，3種處理在花后7 d達到最大凈光合速率，為T2>T1>CK。隨著生育進程的推進凈光合速率開始下降，在花后28 d時降到最低，3種處理關系為T2>T1>CK。溝播與平播相比，溝播的凈光合速率顯著（P<0.05）高于平播（CK），表明溝播可以顯著提高鹽堿地小麥花后旗葉的光合能力，但T1、T2對鹽堿地小麥凈光合速率提高的程度不同，T2的凈光合速率高于T1，說明T2對鹽堿地小麥旗葉凈光合速率的調(diào)節(jié)作用優(yōu)于T1，更能夠有效延長小麥旗葉光合功能期。

2.3 溝播對鹽堿地小麥花后旗葉氣孔導度的影響

由圖2可知，在開花時，T1、T2的氣孔導度顯著大于CK，T2>T1>CK，但T2與T1相比差異不明顯。隨著灌漿期的進行，花后小麥旗葉氣孔導度呈下降趨勢，3種處理的氣孔導度在28 d時降到最低，為T2>T1>CK，說明T2較T1、CK在花后28 d時仍有較好的氣孔交換氣體的能力，改善鹽堿地小麥旗葉的光合作用。在整個灌漿期，2種溝播處理（T1、T2）的氣孔導度顯著（P<0.05）大于平播（CK），說明溝播較平播可顯著提高鹽堿地小麥的氣孔導度，使其在灌漿期能保持較高的水平，利于灌漿的進行。而2種溝播處理（T1、T2）之間對氣孔導度的影響差異不顯著，表明兩種溝播處理對氣孔導度的影響不大。

2.4 溝播對鹽堿地小麥花后旗葉胞間CO2濃度的影響

由圖3可以看出，花后小麥旗葉胞間CO2濃度隨著灌漿進行呈上升趨勢，3種處理的胞間CO2濃度在花后28 d時達到最大值，3種處理關系為CK>T2>T1。在花后14 d時，T2旗葉的胞間CO2濃度顯著（P<0.05）低于T1、CK，表明在灌漿中期T2對CO2利用能力較強，利于光合同化物的生產(chǎn)與積累。在灌漿期2種溝播（T1、T2）旗葉的胞間CO2濃度顯著（P<0.05）低于平播（CK），說明溝播可顯著提高鹽堿地小麥的碳同化利用能力，提高了鹽堿地小麥旗葉的光合能力。

2.5 溝播對鹽堿地小麥花后旗葉蒸騰速率的影響

由圖4可知，小麥旗葉的蒸騰速率變化趨勢與凈光合速率基本一致，呈先增長再降低的趨勢，小麥旗葉的蒸騰速率在花后緩慢上升，在花后7 d達到最大值，之后3種處理的蒸騰速率逐漸下降，下降幅度基本一致，在28 d蒸騰速率最低，花后7 d和28 d時3種處理關系均為T2>T1>CK。在灌漿期2種溝播處理（T1、T2）的蒸騰速率顯著（P<0.05）大于平播（CK），表明溝播可以顯著調(diào)節(jié)鹽堿地小麥的蒸騰速率，而2種溝播處理（T1、T2）之間對蒸騰速率的影響差異不顯著（P>0.05）。

2.6 溝播對鹽堿地小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響

由表2可以看出，溝播對鹽堿地小麥的穗數(shù)和產(chǎn)量影響較大，對鹽堿地小麥的每穗粒數(shù)和千粒重影響較小。3種處理的穗數(shù)關系為T2>T1>CK，且3者間差異均達顯著水平（P<0.05）。3種處理的每穗粒數(shù)為T1>T2>CK，千粒重為T2>T1>CK，差異均不顯著（P>0.05），說明溝播對鹽堿地小麥的每穗粒數(shù)和千粒重影響較小。3種處理的產(chǎn)量為T2>T1>CK，差異顯著（P>0.05），說明溝播能顯著提高小麥產(chǎn)量，T1、T2比CK分別增產(chǎn)7.53%和12.06%。

2.7 不同處理間各參數(shù)的相關性

以整個灌漿期間各參數(shù)的平均值做相關性分析，結果如表3所示。由表3可知，小麥產(chǎn)量與凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、葉綠素SPAD值、穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重之間的相關系數(shù)分別為0.999、0.999、-0.999、0.999、0.963、0.998、0.730、0.954，其中產(chǎn)量與凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、葉綠素SPAD值、穗數(shù)、千粒重呈極顯著（P<0.01）正相關，與每穗粒數(shù)呈顯著（P<0.05）正相關，與胞間CO2濃度呈極顯著（P<0.01）負相關。凈光合速率與氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、葉綠素SPAD值、穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重之間的相關系數(shù)分別為0.999、-0.999、0.999、0.964、0.998、0.734、0.952，其中凈光合速率與氣孔導度、蒸騰速率、葉綠素SPAD值、穗數(shù)、千粒重呈極顯著（P<0.01）正相關，與每穗粒數(shù)呈顯著（P<0.05）正相關，與胞間CO2濃度呈極顯著（P<0.01）負相關。

3 小結與討論

光合作用是植物生長發(fā)育的重要因素。研究表明，小麥產(chǎn)量的70%～80%來源于花后的光合作用，因此提高小麥灌漿期的光合作用是提高小麥產(chǎn)量的關鍵[14，15]。在灌漿前期凈光合速率與氣孔導度變化并不同步，說明光合作用受氣孔因素和非氣孔因素影響，這與殷毓芳等[16]研究結果一致。

葉綠素在光合作用的光吸收中起核心作用，本研究發(fā)現(xiàn)，溝播提高了鹽堿地小麥旗葉的葉綠素含量，這與方彥杰[17]的研究結果一致。鹽脅迫下植物的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率降低，胞間CO2濃度升高，植物的光合作用受到破壞，進而影響其他的生理代謝[18-20]。隨著太陽輻射增強，葉溫升高，氣孔導度逐漸增加，進而使凈光合速率、蒸騰速率提高，胞間CO2濃度降低，較高的凈光合速率使植株生產(chǎn)、積累了較多的干物質(zhì)，促進了干物質(zhì)向子粒的分配與轉(zhuǎn)移，進而提高小麥粒重，提高作物產(chǎn)量。本試驗結果表明，2種溝播處理顯著（P<0.05）提高了小麥旗葉的氣孔導度、凈光合速率、蒸騰速率，說明溝播可顯著改善鹽堿地小麥灌漿期的光合作用，促進光合產(chǎn)物的生產(chǎn)與積累，提高小麥產(chǎn)量。光抑制顯著降低了小麥的光合能力，使胞間CO2濃度升高，但2種溝播處理的胞間CO2濃度顯著（P<0.05）低于平播，說明溝播的碳同化能力顯著高于平播，有助于碳水化合物的生產(chǎn)。這可能與溝播降低了溝內(nèi)土壤的鹽分含量，提高了水分和肥料利用效率有關，這與張曉霞[21]的研究結果一致。

灌漿期是小麥產(chǎn)量形成的關鍵時期，邵運輝等[22]認為溝播可顯著提高小麥產(chǎn)量。本試驗結果表明，產(chǎn)量與每穗粒數(shù)呈顯著（P<0.05）正相關，與胞間CO2濃度呈極顯著（P<0.01）負相關，與其余因素呈極顯著（P<0.01）正相關，表明了溝播可以通過影響光合等因素進而影響鹽堿地小麥產(chǎn)量。此外，2種溝播（T1、T2）處理的穗數(shù)、產(chǎn)量與平播（CK）相比差異顯著（P<0.05），T2的穗數(shù)、產(chǎn)量與T1相比差異顯著（P<0.05），表明溝播能夠提高小麥穗數(shù)。2種溝播的每穗粒數(shù)和千粒重與平播相比差異不顯著（P>0.05），說明溝播提高產(chǎn)量的因素主要是提高了穗數(shù)，這與張雅倩等[23]研究結果不同，這可能與脅迫因素有關。

溝播顯著提高了小麥旗葉的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率，提高了胞間CO2利用能力，溝內(nèi)3行處理（T2）的產(chǎn)量顯著（P<0.05）高于溝內(nèi)2行處理（T1），因此溝內(nèi)3行（T2）是鹽堿地較為合適的栽培方式。溝播較平播顯著改善了光合作用，但其對每穗粒數(shù)和千粒重影響不顯著，溝播主要是通過提高小麥穗數(shù)進而提高鹽堿地小麥產(chǎn)量，因此碳水化合物在各器官的轉(zhuǎn)移和分配以及溝播小麥的增產(chǎn)機理有待進一步研究。

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