水分調(diào)控對(duì)滴灌春小麥灌漿特性及產(chǎn)量的影響.pdf

1、【目的】在北疆氣候條件下，開(kāi)展滴灌春小麥不同灌水量和灌水頻率對(duì)滴灌小麥地下部根系及地上部光合和籽粒的生理變化影響的研究，目的在于揭示水分調(diào)控下滴灌春小麥群體籽粒灌漿特性，探明穗軸上不同部位籽粒形成特征(粒位效應(yīng))以及水分調(diào)控強(qiáng)弱勢(shì)粒灌漿差異的影響，探明不同水分條件下植物內(nèi)源激素在植株生長(zhǎng)及籽粒灌漿過(guò)程中所起的動(dòng)態(tài)變化，揭示水分調(diào)控對(duì)滴灌小麥生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控機(jī)理,旨在為滴灌小麥栽培管理提供一定的理論依據(jù)。
　　【方法】本研究以新春6號(hào)

2、、新春22號(hào)為參試材料，設(shè)置灌量與灌溉頻率雙因素多水平試驗(yàn)(3個(gè)灌水頻率：每13天(D1)、10天(D2)、7天(D3)各灌水一次；3個(gè)灌溉定額處理：W1(3750m3/ha)、W2(6000m3/ha)、W3(8250m3/ha)。在全生育期進(jìn)行了干物質(zhì)積累及葉面積指數(shù)測(cè)定，在花期進(jìn)行了根系三維切片取樣測(cè)定，在灌漿期對(duì)不同穗位、粒位籽粒進(jìn)行灌漿參數(shù)分析、內(nèi)源激素測(cè)定及代謝差異物分析。
　　【結(jié)果】(1)滴灌作物全生育期的干物質(zhì)動(dòng)

3、態(tài)變化符合“S”形曲線變化。在 D1處理下兩品種花前營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率、對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率在W1和W2處理下均表現(xiàn)出高于W3處理，這說(shuō)明在低頻率的灌水條件下，低灌量下產(chǎn)量限制的主要原因是花后生物量累積及生產(chǎn)能力受限所致。不同灌水頻率間比較發(fā)現(xiàn)在 D1和D2處理下，成熟期干物質(zhì)在莖葉中的分配比增大(31.6-38.4％)，比 D3增加15.1-9.21%。這說(shuō)明過(guò)低頻率的灌溉不利于最終籽粒產(chǎn)量的形成。比較產(chǎn)量和生物量可以發(fā)現(xiàn)，中頻灌水(間隔期

4、10天)和高頻灌水(間隔期7天)均會(huì)顯著提高作物生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量，而過(guò)高的灌水量(8250m3/hm2以上)則對(duì)產(chǎn)量的提高無(wú)益。(2)隨著生育期的延長(zhǎng)，兩品種旗葉Pn均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。在本研究中發(fā)現(xiàn)，在D1、D2處理下在灌漿前期以及D3處理下限制光合作用的主要因素是氣孔因素，而D1、D2處理在灌漿后期限制光合作用的主要因素是非氣孔因素限制。兩供試品種花后Fv/Fm和Fv/Fo比值均隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，在不同灌水頻率間比較

5、發(fā)現(xiàn) Fv/Fm值則表現(xiàn)為 D3>D2>D1。這表明過(guò)低的灌水頻率會(huì)抑制旗葉葉片光系統(tǒng)II(PSⅡ)的光化學(xué)活性，使小麥葉片PSⅡ的原初光能轉(zhuǎn)化效率降低，使葉片光合系統(tǒng)受到傷害。在低灌頻下，增大灌水量可以在一定程度上緩解向 PSⅡ反應(yīng)中心的電子流動(dòng)受到的抑制。高灌水頻率下小麥旗葉光合作用主要受氣孔因素的限制，增加灌水頻率可以使葉片光合速率增加，降低葉片中活性氧物質(zhì)，從而提高光合效率。(3)在淺層土壤中根長(zhǎng)密度在D1和D2處理中大于D3處

6、理，但是在深層土壤中D3處理大于D1和D2處理。這說(shuō)明灌水頻率較少的情況下，0-20cm土壤深度的土壤含水量不足以維持植株的生長(zhǎng)和發(fā)育。根重密度和根冠比在D2處理中大于D1和D3處理。但是在相對(duì)較低水分處理W1中，土壤相對(duì)較干旱，小麥植株生長(zhǎng)主要通過(guò)增加20-40cm土壤深度的根系長(zhǎng)度來(lái)保障水分需求。小麥深層土壤中的根系對(duì)于小麥產(chǎn)量以及淺層土壤根系有很重要的影響，土層深度在0-20cm的根重密度以及20-40cm的根長(zhǎng)密度與滴灌小麥的產(chǎn)

7、量有直接關(guān)系。滴灌小麥響應(yīng)相對(duì)干旱的土壤條件主要是通過(guò)增加深層土壤中的根系數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在水分虧缺的情況下，小麥還可以通過(guò)調(diào)節(jié)淺層土壤中的根系來(lái)達(dá)到適應(yīng)環(huán)境的目的。在一定的灌水量下，增加灌水頻率能夠增加小麥根長(zhǎng)和根重，提高地上部分生物量的積累，進(jìn)而提高了水分利用效率，增加小麥產(chǎn)量。(4)中部小穗在粒重上有明顯優(yōu)勢(shì)，兩品種在不同處理下均表現(xiàn)出中部小穗灌漿參數(shù)與粒重之間的相關(guān)性明顯大于上部和下部小穗。中部灌漿速率>下部灌漿速率>上部灌漿速率，

8、最終粒重中部>下部>上部，增大灌水頻率會(huì)使不同小穗，尤其是中部小穗理論最大千粒重降低，從而降低整體穗重。不同灌水量間比較發(fā)現(xiàn)，上部和下部小穗灌漿速率隨著灌水量的增多沒(méi)有明顯差異，而中部小穗灌漿速率則表現(xiàn)出隨著灌水量的增多呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，這說(shuō)明適度的灌水量可以使中部小穗的灌漿速率提高，從而提高產(chǎn)量。(5)通過(guò)比較不同時(shí)期不同灌水頻率間激素含量發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)中部小穗在灌漿初期ABA含量較高，在灌漿中期和末期ABA含量迅速降低。不同水分

9、處理下發(fā)現(xiàn)W1水分處理下的IAA含量較高。不同水分處理下則表現(xiàn)出在W2和W3處理下CTK含量較高，與籽粒最終千粒重呈正相關(guān)。水分通過(guò)調(diào)控籽粒激素平衡間接調(diào)控灌漿參數(shù)，最終達(dá)到調(diào)控灌漿的作用。(6)隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，灌漿初期、中期、末期籽粒代謝物均發(fā)生了明顯變化，比較代謝通路活性發(fā)現(xiàn)，灌漿初期代謝途徑活性較大，在灌漿末期α-亞麻酸代謝途徑、花生四烯酸合成途徑、亞麻酸合成途徑、精氨酸和鳥(niǎo)氨酸合成途徑活性升高，不同水分處理間比較發(fā)現(xiàn)，W2和

10、W3代謝物差異少，不同水分處理下激素合成途徑中代謝物差異，發(fā)現(xiàn)籽粒中 IAA含量的增高是因?yàn)镮AA合成前體物質(zhì)色氨酸含量增高造成。而造成籽粒中ABA、CTK含量增高的原因則是因?yàn)棣?胡蘿卜素含量和異戊烯含量的增高。比較糖代謝途徑發(fā)現(xiàn)在W2處理下6-磷酸葡萄糖、葡萄醛的活性增高，使淀粉糖類合成途徑中葡萄糖、麥芽糖、果糖含量增高。比較8種必需氨基酸在灌漿末期W1和W2水分處理間差異，發(fā)現(xiàn)增大灌水量會(huì)使必需氨基酸含量有所下降。
　　【結(jié)