孕穗期地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

李玉營+馬東方++王書平 +朱建強(qiáng) +高德榮 +方正武

摘要：小麥漬害是長江中下游地區(qū)小麥生產(chǎn)中重要致災(zāi)害因素之一。以小麥品種鄂麥23、鄭麥9023為材料，設(shè)置7個(gè)地下水埋深處理（0～90 cm）的測(cè)筒，以田間正常水分（田間持水率70%～80%）處理為對(duì)照，分別對(duì)小麥株高、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量等8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，探討孕穗期不同地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，漬害對(duì)小麥產(chǎn)量的影響主要是顯著降低了穗粒數(shù)的形成；小麥蛋白質(zhì)含量在地下水埋深為0～30 cm時(shí)極顯著降低；淀粉含量在地下水埋深為0、15 cm時(shí)極顯著降低，地下水埋深為30 cm時(shí)顯著降低，其他水位處理下變化不顯著；小麥濕面筋含量在地下水埋深為0～45 cm時(shí)極顯著降低。因此，孕穗期漬水（0～60 cm）將導(dǎo)致小麥產(chǎn)量、品質(zhì)顯著降低。生產(chǎn)上可將地下水埋深控制在75 cm左右，以達(dá)到小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。

關(guān)鍵詞：小麥；孕穗期；地下水埋深；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號(hào)： S512.107文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）12-0107-04

收稿日期：2016-09-22

基金項(xiàng)目：國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（編號(hào)：201203032、201303008）；湖北省科技支撐計(jì)劃（編號(hào)：2015BBA152）。

作者簡介：李玉營（1993—），男，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事作物遺傳育種研究。E-mail：liyuying930421@163.com。

通信作者：方正武，博士，副教授，主要從事小麥遺傳育種研究。E-mail：fangzhengwu88@163.com。

長江中下游麥區(qū)是我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一，在我國小麥生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用[1]，但該地區(qū)雨水較多，在小麥生長的關(guān)鍵時(shí)期易導(dǎo)致地下水位抬高，引發(fā)漬害，嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)[2-3]。關(guān)于地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，前人已做了不少研究。劉戰(zhàn)東等研究表明，冬小麥需水量表現(xiàn)為越冬前較大，越冬期最小，抽穗灌漿期達(dá)到最大，隨后減少[4]。巴比江等研究表明，地下水埋深在100 cm時(shí)水分利用效率最高，地下水埋深在150 cm時(shí)，冬小麥產(chǎn)量最高[5]。柏菊等研究表明，地下水埋深低于60 cm時(shí)對(duì)小麥產(chǎn)量影響極顯著，地下水埋深60～200 cm時(shí)對(duì)小麥產(chǎn)量影響不顯著，地下水埋深約130 cm左右時(shí)小麥產(chǎn)量最高[6]。方正武等研究表明，灌漿期濕害對(duì)小麥產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)為千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)的降低，與有效穗數(shù)不相關(guān)[7]。王小燕等研究表明，小麥孕穗期漬水會(huì)導(dǎo)致株高、干物質(zhì)積累量降低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低[8]。李金才等研究表明，小麥孕穗期濕害會(huì)導(dǎo)致籽粒灌漿期縮短，籽粒質(zhì)量降低，單穗實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量下降，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低[9]。邵孝候等研究表明，小麥拔節(jié)孕穗期受漬會(huì)使穗粒數(shù)明顯降低，導(dǎo)致干物質(zhì)和產(chǎn)量降低，且蛋白質(zhì)含量有較大降低[2]。王月福等研究表明，土壤水分過多或過少均會(huì)導(dǎo)致小麥產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)的下降，適宜的土壤水分含量既可以提高產(chǎn)量，又可以改善品質(zhì)[10]。上述研究探討了孕穗期飽和漬水對(duì)小麥的影響，但缺乏不同地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究。本研究探討了不同地下水埋深對(duì)小麥孕穗期株高、千粒質(zhì)量、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、濕面筋含量的影響，評(píng)價(jià)了孕穗期地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，旨在為長江中下游地區(qū)小麥生產(chǎn)中農(nóng)田排水、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供依據(jù)，同時(shí)為篩選抗?jié)碀n小麥材料的方法提供參考。

1材料與方法

試驗(yàn)于2012—2014年在位于湖北省荊州市的長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)基地澇漬測(cè)筒區(qū)進(jìn)行，測(cè)筒封底，深115 cm，內(nèi)徑71 cm，面積0.44 m2，測(cè)筒內(nèi)土壤為中壤，取自旱地，按等土壤密度分層回填，施氮、磷、鉀復(fù)合肥50 g（氮、磷、鉀含量均為15%）。供試材料為湖北省優(yōu)良品種鄂麥23、鄭麥9023。在小麥拔節(jié)后15 d開始進(jìn)行不同水位處理，主要設(shè)置了地下水埋深0、15、30、45、60、75、90 cm 7個(gè)處理，并以田間正常水分（田間持水率70%～80%）處理作為對(duì)照，當(dāng)測(cè)筒中50%的材料抽穗時(shí)終止。每個(gè)處理3次重復(fù)，進(jìn)行隨機(jī)試驗(yàn)。漬害處理結(jié)束后排水，恢復(fù)正常水分管理，并于收獲前調(diào)查株高，收獲后進(jìn)行考種和品質(zhì)測(cè)定。每處理、每重復(fù)隨機(jī)選取30株植株進(jìn)行考種，產(chǎn)量指標(biāo)主要有千粒質(zhì)量、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量；品質(zhì)指標(biāo)主要有蛋白質(zhì)、淀粉、濕面筋含量。蛋白質(zhì)含量采用半微凱氏定氮法測(cè)定，全N含量×5.7即為蛋白質(zhì)含量；濕面筋含量采用面筋洗滌儀測(cè)定；淀粉含量采用旋光儀法測(cè)定[11]。

各指標(biāo)的相對(duì)受害率α=（對(duì)照均值-處理均值）/對(duì)照均值×100%。[JY]（1）

采用Excel 2003軟件、DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)考種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1孕穗期地下水埋深對(duì)小麥株高的影響

由表1可見，孕穗期不同地下水埋深對(duì)小麥株高影響顯著，鄂麥23株高與地下水埋深極顯著相關(guān)，與對(duì)照相比，地下水埋深0～60 cm處理的鄂麥23株高極顯著降低，地下水埋深75、90 cm處理的鄂麥23株高與對(duì)照差異不顯著，鄂麥23株高最大受害率發(fā)生在地下水埋深為0 cm時(shí)，α值為1295%。鄭麥9023株高與地下水埋深極顯著相關(guān)，地下水埋深0～60 cm 處理的鄭麥9023株高均比對(duì)照極顯著降低，地下水埋深75、90 cm處理的鄭麥9023株高與對(duì)照相當(dāng)，最大受害率達(dá)13.58%。因此，漬水導(dǎo)致小麥株高顯著降低，2品種表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。

2.2孕穗期地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可見，鄂麥23、鄭麥9023的千粒質(zhì)量在地下水埋深為0 cm時(shí)比對(duì)照極顯著降低，α值分別為8.36%、6.63%；在地下水埋深為15～60 cm時(shí)，2個(gè)品種的千粒質(zhì)量均高于對(duì)照，但均不顯著；在地下水埋深為75、90 cm時(shí)，2個(gè)品種的千粒質(zhì)量與對(duì)照相當(dāng)，可見孕穗期在一定范圍內(nèi)漬水可導(dǎo)致小麥千粒質(zhì)量的增加。孕穗期地下水埋深對(duì)小麥有效穗數(shù)的影響較小，但地下水埋深為0 cm時(shí)漬害會(huì)導(dǎo)致有效穗數(shù)明顯降低，鄂麥23、鄭麥9023受害率分別為26.21%、27.92%（表3）。孕穗期地下水埋深對(duì)小麥穗粒數(shù)影響較大，隨著地下水埋深的增加，穗粒數(shù)呈遞增趨勢(shì)，地下水位越高，穗粒數(shù)受害程度越大，鄂麥23、鄭麥9023的穗粒數(shù)與地下水埋深均呈極顯著相關(guān)，在地下水埋深為0～60 cm時(shí)比對(duì)照極顯著降低，地下水埋深為0 cm時(shí)穗粒數(shù)降低最多，鄂麥23、鄭麥9023受害率分別為46.00%、47.04%，而地下水埋深為75、90 cm時(shí)穗粒數(shù)與對(duì)照較為接近（表2）。

2.3孕穗期地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

由表3可知，孕穗期不同地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量影響較大。隨著地下水埋深的增加，小麥單株產(chǎn)量相應(yīng)增加，地下水位越高，單株產(chǎn)量的受害程度越大。鄂麥23的單株產(chǎn)量與地下水埋深呈極顯著相關(guān)，地下水埋深為0～60 cm時(shí)，單株產(chǎn)量比對(duì)照極顯著降低，地下水埋深為0 cm時(shí)α值最大，達(dá)38.14%，而在地下水埋深為75、90 cm時(shí)單株產(chǎn)量與對(duì)照差異[CM（25]不顯著。鄭麥9023的單株產(chǎn)量與地下水埋深呈極顯著相[CM）]

關(guān)，地下水埋深為0～60 cm時(shí)，單株產(chǎn)量比對(duì)照極顯著降低，地下水埋深為0 cm時(shí)α值最大，達(dá)38.86%，而在地下水埋深為75、90 cm時(shí)單株產(chǎn)量與對(duì)照相當(dāng)。孕穗期地下水埋深對(duì)小麥單株產(chǎn)量及穗粒數(shù)的影響一致，可見孕穗期地下水埋深對(duì)小麥單株產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)為對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素中穗粒數(shù)的影響。

2.4孕穗期地下水埋深對(duì)小麥品質(zhì)形成的影響

麥粒中蛋白質(zhì)含量的高低標(biāo)志著其營養(yǎng)價(jià)值的好壞。由表4可知，不同地下水埋深處理鄂麥23的蛋白質(zhì)含量均比對(duì)照降低，地下水埋深為0～30 cm時(shí)達(dá)極顯著水平，α值分別為15.91%、15.46%、8.89%，地下水埋深為45～90 cm時(shí)蛋白質(zhì)含量與對(duì)照差異不顯著；鄭麥9023的蛋白質(zhì)含量在地下水埋深為0～30 cm時(shí)比對(duì)照極顯著降低，α值最大為 19.41%，其他處理和對(duì)照差異不顯著。孕穗期不同地下水埋深對(duì)小麥濕面筋含量的影響較大，地下水位越高，受害程度越大，鄂麥23的濕面筋含量與地下水埋深呈極顯著相關(guān)，在地下水埋深為0～45 cm時(shí)比對(duì)照極顯著降低，最大受害率為14.06%，而在地下水埋深為60～90 cm時(shí)濕面筋含量與對(duì)照差異不顯著；鄭麥9023的濕面筋含量整體低于對(duì)照，與地下水埋深呈極顯著相關(guān)，在地下水埋深為0～45 cm時(shí)比對(duì)照極顯著降低，最大受害率為10.76%，其他處理與對(duì)照差異不顯著。鄂麥23濕面筋含量的α值整體高于鄭麥9023，可見濕害對(duì)鄂麥23品質(zhì)的影響更大。孕穗期地下水埋深為0、15 cm 時(shí)小麥淀粉含量比對(duì)照極顯著降低，地下水埋深為 30 cm 時(shí)比對(duì)照顯著降低，其他水位處理下與對(duì)照差異不顯著，鄂麥23、鄭麥9023的結(jié)果表現(xiàn)一致，但鄭麥9023的淀粉含量整體高于鄂麥23。

2.5相同地下水埋深2品種間產(chǎn)量與品質(zhì)的比較

對(duì)相同地下水埋深2品種間的產(chǎn)量構(gòu)成因素及品質(zhì)進(jìn)行分析表明，鄭麥9023的千粒質(zhì)量整體高于鄂麥23，僅在地下水埋深為15 cm時(shí)達(dá)顯著水平，其他水位處理下差異不顯著；鄭麥9023的有效穗數(shù)在地下水埋深為15～90 cm處理以及對(duì)照均高于鄂麥23的相同地下水埋深處理，在地下水埋深為45 cm時(shí)達(dá)顯著水平，在地下水埋深為0 cm時(shí)鄂麥23高于鄭麥9023，但差異不顯著；相同地下水埋深處理下鄂麥23的穗粒數(shù)大多高于鄭麥9023，對(duì)照之間差異不顯著，地下水埋深為15 cm時(shí)鄂麥23穗粒數(shù)顯著高于鄭麥9023，但在地下水埋深為45 cm時(shí)鄭麥9023穗粒數(shù)極顯著高于鄂麥23（平均值分別為33.04、26.41粒/穗）。2品種間的單株產(chǎn)量也存在明顯差異，相同地下水埋深處理下鄭麥9023單株產(chǎn)量整體高于鄂麥23（表3），在地下水埋深為30、45、60 cm處理以及對(duì)照下均達(dá)極顯著水平，在地下水埋深為75 cm時(shí)達(dá)顯著水平，在地下水埋深為90 cm時(shí)差異不顯著。2品種間有關(guān)指標(biāo)的最大差異集中在地下水埋深30～60 cm處理，因此對(duì)于該地區(qū)篩選耐濕高產(chǎn)的小麥材料，可將地下水埋深控制在30～60 cm。相同地下水埋深處理下2品種間的品質(zhì)也存在差異，鄂麥23的蛋白質(zhì)含量整體高于鄭麥9023，地下水埋深為 75 cm 及對(duì)照下差異不顯著，在地下水埋深為0～60 cm時(shí)差異顯著，在地下水埋深為90 cm時(shí)差異極顯著。鄭麥9023的淀粉含量整體高于鄂麥23，對(duì)照間差異不顯著，在地下水埋深為75 cm時(shí)差異顯著（表5）。鄂麥23對(duì)照的濕面筋含量極顯著高于鄭麥9023，在地下水埋深為75、90 cm時(shí)差異顯著，其他處理間差異均不達(dá)顯著水平，但在地下水埋深為0、15 cm時(shí)，鄭麥9023的濕面筋含量略高于鄂麥23（表4）。

3結(jié)論與討論

孕穗期是小麥需水的臨界期，也是防治漬害的關(guān)鍵時(shí)期[2，12]。研究表明，孕穗期淹水對(duì)小麥產(chǎn)量的影響大于灌漿期、拔節(jié)期，在苗期影響最小[13]。本研究表明，孕穗期遭受漬害對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)形成均有較大影響，隨著地下水位升高，小麥?zhǔn)芎Τ潭壬?，株高、單株產(chǎn)量、穗粒數(shù)均顯著降低，且與地下水埋深極顯著相關(guān)，這與前人研究結(jié)果[14-16]一致。但本研究表明，地下水位升高會(huì)導(dǎo)致有效穗數(shù)降低，在地下水埋深為0 cm時(shí)達(dá)顯著水平；鄂麥23、鄭麥9023的千粒質(zhì)量在地下水埋深為0 cm時(shí)均極顯著低于對(duì)照，而在地下水埋深為 15～60 cm時(shí)均高于對(duì)照，地下水埋深為75、90 cm時(shí)與對(duì)照相當(dāng)，可見在一定范圍內(nèi)（15～60 cm）漬水可導(dǎo)致小麥千粒質(zhì)量升高，這是因?yàn)樵兴肫跐n水處理20 d，導(dǎo)致穗粒數(shù)顯著降低，后期恢復(fù)正常水分處理，小麥正常生長，光合產(chǎn)物過剩導(dǎo)致粒質(zhì)量升高。小麥孕穗期遭受漬害后穗粒數(shù)對(duì)單株產(chǎn)量的影響遠(yuǎn)高于粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的影響。蛋白質(zhì)是反映小麥品質(zhì)的最直接目標(biāo)，而濕面筋含量在一定程度上反映了蛋白質(zhì)品質(zhì)，濕面筋含量不同使得面團(tuán)的彈性和黏性不同。小麥品質(zhì)受遺傳和環(huán)境的雙重影響，其中土壤水分對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量影響顯著，一般蛋白質(zhì)含量與土壤含水量呈負(fù)相關(guān)[11]。本研究表明，蛋白質(zhì)含量隨著地下水位的升高而降低[2]，在地下水埋深為0～30 cm內(nèi)達(dá)極顯著水平，淀粉含量在地下水埋深為0、15 cm時(shí)達(dá)極顯著水平，在地下水埋深為30 cm時(shí)達(dá)顯著水平，濕面筋含量在地下水埋深為0～60 cm時(shí)極顯著降低，且與地下水埋深極顯著相關(guān)。孕穗期相同地下水位2品種在千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量上均有顯著差異，有效穗數(shù)差異不顯著，鄭麥9023的單株產(chǎn)量整體高于鄂麥23，且受害程度略低于鄂麥23，因此在孕穗期鄭麥9023比鄂麥23更耐濕。在品質(zhì)方面，鄂麥23的蛋白質(zhì)、濕面筋含量均高于鄭麥9023，鄭麥9023淀粉含量更高。

關(guān)于地下水埋深對(duì)小麥影響機(jī)理的分析已有不少報(bào)道。馬蓓等研究表明，孕穗期漬水會(huì)嚴(yán)重影響小麥旗葉相關(guān)酶的活性，降低旗葉葉綠素含量，顯著影響植株對(duì)N元素的吸收，從而降低旗葉光合速率及干物質(zhì)積累，加速小麥衰老[17-18]；曹旸等認(rèn)為，孕穗期濕害會(huì)導(dǎo)致小麥葉片枯衰，莖稈矮化，結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量下降[19]；肖夢(mèng)華等認(rèn)為，孕穗期澇漬會(huì)導(dǎo)致小麥株高降低，抗倒伏能力下降，干物質(zhì)積累降低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降[16]；王永林認(rèn)為，降低地下水位有助于改善土壤環(huán)境，增強(qiáng)土壤通透性，提高根系活力，促進(jìn)根系發(fā)育，從而有利于小麥產(chǎn)量提高[20]。本研究表明，孕穗期地下水位升高，使小麥株高顯著降低，光合能力下降，光合產(chǎn)物減少，導(dǎo)致穗粒數(shù)顯著降低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低；土壤中水分增加，影響了土壤結(jié)構(gòu)和小麥對(duì)營養(yǎng)元素的吸收，導(dǎo)致小麥品質(zhì)下降。

[JP2]春季是小麥生長發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)長江中下游地區(qū)開始進(jìn)入雨季，而地下水位的抬高將嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)，因此適時(shí)降低地下水位有助于小麥產(chǎn)量的提高。本研究表明，地下水埋深為75 cm左右時(shí)小麥產(chǎn)量、品質(zhì)與對(duì)照較為接近，因此在生產(chǎn)上可將地下水埋深控制在75 cm左右，以達(dá)到小麥高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的目的。篩選耐濕品種地下水埋深應(yīng)控制在30～60 cm。在小麥孕穗期若遇長時(shí)間降雨，導(dǎo)致田間積水，必須及時(shí)排出，并適量追施速效N肥，可減輕濕害造成的損失。

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