水分調(diào)控對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，開展滴灌春小麥不同灌水量和灌水頻率對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)源激素在植株生長及籽粒灌漿過程中所起的動態(tài)變化，揭示水分調(diào)控對滴灌小麥生長發(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

2、、新春22號為參試材料，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)測定，在花期進(jìn)行了根系三維切片取樣測定，在灌漿期對不同穗位、粒位籽粒進(jìn)行灌漿參數(shù)分析、內(nèi)源激素測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

3、態(tài)變化符合“S”形曲線變化。在 D1處理下兩品種花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率、對籽粒貢獻(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%。這說明過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)均會顯著提高作物生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量，而過高的灌水量(8250m3/hm2以上)則對產(chǎn)量的提高無益。(2)隨著生育期的延長，兩品種旗葉Pn均表現(xiàn)出下降趨勢。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，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。這表明過低的灌水頻率會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。但是在相對較低水分處理W1中，土壤相對較干旱，小麥植株生長主要通過增加20-40cm土壤深度的根系長度來保障水分需求。小麥深層土壤中的根系對于小麥產(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)相對干旱的土壤條件主要是通過增加深層土壤中的根系數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。在水分虧缺的情況下，小麥還可以通過調(diào)節(jié)淺層土壤中的根系來達(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，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，這說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)增大灌水量會使必需氨基酸含量有所下降。
　　【結(jié)