灌水對不同小麥品種葉綠素含量及產(chǎn)量的影響

楊麗娟 盛坤 李曉航 王映紅

摘要 為研究灌水對小麥生育后期旗葉葉綠素含量和產(chǎn)量的影響并篩選抗旱品種，于2014—2015年在河南省輝縣市設(shè)置了全生育期不灌水、灌1次水（拔節(jié)期灌水80 mm）、灌2次水（拔節(jié)期灌水80 mm+揚(yáng)花期灌水80 mm）共3種灌溉處理，比較了16個冬小麥品種的小麥成熟期旗葉葉綠素含量和產(chǎn)量。結(jié)果表明，不同灌水處理的小麥成熟期旗葉葉綠素含量和產(chǎn)量無顯著差異，成熟期旗葉葉綠素含量與產(chǎn)量無顯著相關(guān)性。根據(jù)3個灌水處理的產(chǎn)量將16個小麥品種分為5類：周麥23和新科麥168屬于超高產(chǎn)類；周麥26等7個品種屬于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)類；石麥15屬于高產(chǎn)不穩(wěn)產(chǎn)類；周麥18、矮抗58等5個品種屬于中低產(chǎn)類；新麥0208屬低產(chǎn)類。

關(guān)鍵詞 小麥；灌水；葉綠素；產(chǎn)量

中圖分類號 S512.1.037 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）21-0036-04

Effects of Irrigation on Chlorophyll Content and Yield of Different Wheat Varieties

YANG Li-juan SHENG Kun LI Xiao-hang WANG Ying-hong

（Henan Xinxiang Academy of Agricultural Sciences，xinxiang Henan 453000）

Abstract To study the effects of irrigation on chlorophyll content in mature period and yield of wheat and identify drought-tolerant wheat varieties，field experiments were carried out during 2014-2015 in Huixian City of Henan Province with 3 irrigation rates，including no irrigation，irrigation once（80 mm during shooting stage），irrigation twice（80 mm during shooting stage and 80 mm during flowering stage），and compared chlorophyll content of wheat flag leaf in the mature stage and yield of the 16 winter wheat varieties. The result showed that there was no significant difference in chlorophyll contents of the flag leaf in the mature period and yields between different irrigation rates，and there was no significant correlation between the flag leaf chlorophyll content in the mature period and yield. Cluster analysis based on yield indicated that 16 cultivars could be classified into 5 groups：super high yielding，including Zhoumai23 and Xinkemai168；high and stable yielding group，including 7 varieties such as Zhoumai26 and so on；high but unstable yielding group，including Shimai15；moderate and low yielding group，including 5 varieties such as Zhoumai18，Aikang 58 and so on；low yielding group，including Xinmai0208.

Key words wheat；irrigation；chlorophyll；yield

我國是世界上13個嚴(yán)重缺水的國家之一[1-2]，水資源的短缺成為農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。篩選和應(yīng)用抗旱節(jié)水高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)小麥品種、提高小麥水分利用效率是節(jié)水農(nóng)業(yè)一個重要研究方向[3]。有研究[4-5]表明，水分狀況對小麥干物質(zhì)積累與分配有顯著影響。灌溉可以使葉面積指數(shù)（LAI）增大，增加小麥籽粒產(chǎn)量[6]，植物綠色組織中的葉綠素含量反映了光合能力。李秧秧等[7]研究認(rèn)為，灌水可增加葉綠素含量，提高旗葉光合速率，使小麥旗葉光合功能持續(xù)期延長，小麥生育后期旗葉光合作用影響粒重和產(chǎn)量的形成[8]，但過量灌溉則會導(dǎo)致土壤水分出現(xiàn)冗余[9]。不同灌溉模式的節(jié)水效應(yīng)不同，對作物最終產(chǎn)量的影響不同[10]。不同小麥品種的水分利用特性及對灌溉制度的響應(yīng)有很大差異[11]。不同小麥品種對灌水的反應(yīng)特性不同，且年際間存在差異[12]，顯示了品種的穩(wěn)產(chǎn)性。本試驗(yàn)研究了灌水處理對不同小麥品種成熟期葉綠素含量及產(chǎn)量的影響，以期為節(jié)水品種篩選和推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

于2014—2015年在河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院輝縣市試驗(yàn)基地（北緯35°26′，東經(jīng)113°45′）進(jìn)行試驗(yàn)。土壤為砂壤土，平均0～20 cm土層土壤含有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.417%、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.108%、速效磷11.39 mg/kg、速效鉀111.2 mg/kg，pH值8.16；0～100 cm土層平均田間持水量和體積質(zhì)量分別為25.41%和1.354 g/cm3。

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種共有16個，分別為對照品種周麥18以及洛旱7號、洛旱8號、新麥0208、新麥2111、周麥22、周麥23、周麥24、周麥26、矮抗58、豫教5號、眾麥1號、石麥15、石麥19、新科麥168、新科麥169 等河南省15個主推小麥品種。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以灌水為主區(qū)，品種為副區(qū)，主區(qū)間設(shè)1畦（2.6 m）隔離區(qū)，3次重復(fù)。主區(qū)設(shè)3個處理，分別為不灌水處理（W0）、灌1次水處理（拔節(jié)期，W1）、灌2次水處理（拔節(jié)期+開花期，W2），每次灌水量80 mm。副區(qū)設(shè)16個處理，即每個品種為一個處理，其中以周麥18作對照（CK）。畦寬2.6 m，每畦2小區(qū)，每小區(qū)6行，小區(qū)長13 m，小區(qū)面積14.3 m2，株距5 cm，行距20 cm。每處理施K2O和P2O5各120 kg/hm2，均作底肥。處理W0底肥一次性施氮192 kg/hm2，處理W1、W2均為底肥施氮120 kg/hm2、追肥施氮72 kg/hm2。

1.4 測定內(nèi)容與方法

分別于5月20日、5月25日每小區(qū)采集5片旗葉，擦凈組織表面的污物，去掉中脈，每片葉子各取1/2，疊在一起，剪碎，混勻。使用優(yōu)尼卡UV 2000紫外可見分光光度計(jì)按照常規(guī)方法[13]測定葉綠素含量。成熟期按小區(qū)收獲脫粒后計(jì)算產(chǎn)量。

采用溫振民等[14]的方法計(jì)算高穩(wěn)系數(shù)（high-stably yielding coefficient，HSC）。用盛 坤等[15]設(shè)計(jì)的計(jì)算安全第一指數(shù)（safety- first-selection index，SFI）的R語言程序（safety）計(jì)算SFI。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS19軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。方差分析采用隨機(jī)區(qū)組的單因素方差分析，多重比較采用Duncan′s法，聚類采用系統(tǒng)聚類法，品種間的相似性測度采用平方Euclidean距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水對各小麥品種成熟期旗葉葉綠素含量的影響

由表1可以看出，5月25日各品種在3個灌水處理下葉綠素含量都低于5月20日。5月20日，周麥18、洛旱7號、洛旱8號、新麥0208、矮抗58、豫麥5號、眾麥1號、石麥15、石麥19、新科麥168、新科麥169等11個品種處理W1葉綠素含量最高。新麥2111、周麥23、周麥24、周麥26等4個品種處理W2葉綠素含量最高。周麥22處理W0葉綠素含量最高。5月25日，周麥18（CK）、洛旱8號、新麥0208、周麥22、周麥24、豫教5號、眾麥1號、石麥19、新科麥168、新科麥169、周麥23等11個品種處理W2葉綠素含量最高，其余5個品種處理W1葉綠素含量最高。

5月20日與5月25日葉綠素含量之間無顯著相關(guān)性。3個灌水處理葉綠素含量無顯著差異。5月20日3個灌水處理平均葉綠素含量表現(xiàn)為W1>W2>W0，差異不顯著。5月25日3個灌水處理平均葉綠素含量表現(xiàn)為W2>W1>W0，差異顯著。5月20—25日期間平均失綠速度表現(xiàn)為W0>W1>W2，差異顯著。總體來說，隨著灌水增加，小麥旗葉延緩衰老。

2.2 灌水對各小麥品種產(chǎn)量的影響

對本試驗(yàn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，由表2可以看出，灌水處理間、灌水×品種互作差異不顯著（P>0.05），品種間差異均達(dá)到極顯著水平（P>0.01）。

對各品種產(chǎn)量的進(jìn)行多重比較（表3）可知，周麥23在處理W1、W2中產(chǎn)量最高，處理W0中僅次于石麥15。新科麥168在處理W1、W2中產(chǎn)量僅次于周麥23，在處理W0中排第3位。新麥0208在3個處理中產(chǎn)量都最低，石麥15處理W0產(chǎn)量居第1位，但處理W1產(chǎn)量僅高于新麥0208。

各處理品種平均產(chǎn)量大小排序?yàn)閃2>W1>W0，但并非所有品種產(chǎn)量隨灌水次數(shù)增加而增加，洛旱7號、洛旱8號、矮抗58、豫教5號、石麥19等5個品種產(chǎn)量表現(xiàn)為W1>W2>W0，石麥15表現(xiàn)為W2>W0>W1。石麥15在處理W0中產(chǎn)量高于其他品種，居第1位，但處理W1中產(chǎn)量僅高于新麥0208，在16個品種里居倒數(shù)第2位。各品種在3個灌水處理中的平均產(chǎn)量由大至小排序?yàn)橹茺?3>新科麥168>石麥19>新科麥169>新麥2111>周麥26>洛旱8號>洛旱7號>石麥15>眾麥1號>周麥22>周麥18（CK）>矮抗58>周麥24>豫教5號>新麥0208。

2.3 各小麥品種葉綠素含量與產(chǎn)量間的相關(guān)性分析

由表4可以看出，2個日期旗葉葉綠素含量與產(chǎn)量間的相關(guān)性不顯著。處理W2的失綠速度與產(chǎn)量成顯著正相關(guān)，在處理W2中，失綠速度越快的品種產(chǎn)量越高。

2.4 各小麥品種在3種灌水處理中的產(chǎn)量穩(wěn)定性分析

由表5可以看出，參試品種產(chǎn)量變異系數(shù)和3個處理中的產(chǎn)量位次變異系數(shù)有很大差異。周麥23產(chǎn)量變異系數(shù)最大，石麥15產(chǎn)量位次變異系數(shù)最大。周麥23高穩(wěn)系數(shù)、安全第一指數(shù)最大，新麥0208高穩(wěn)系數(shù)、安全第一指數(shù)最小。新科麥168、新科麥169、石麥19、周麥26、新麥2111等品種高穩(wěn)系數(shù)在90以上。周麥24、豫教5號、新麥0208等品種高穩(wěn)系數(shù)低于對照周麥18（CK）。從安全第一指數(shù)來看，在承受5%風(fēng)險的條件下，周麥23、石麥19、新科麥168、新科麥169這4個品種的產(chǎn)量達(dá)到9 000 kg/hm2以上。周麥22、周麥24、豫教5號、石麥15、新麥0208這5個品種的產(chǎn)量低于對照周麥18（CK）。石麥15雖然在處理W0中產(chǎn)量表現(xiàn)突出，但處理W1中產(chǎn)量僅高于新麥0208，安全第一指數(shù)較小。

2.5 基于失綠特點(diǎn)和產(chǎn)量的小麥品種聚類分析

根據(jù)參試品種3個處理的產(chǎn)量和葉綠素含量進(jìn)行聚類分析的結(jié)果與根據(jù)產(chǎn)量進(jìn)行聚類分析的結(jié)果一致（圖1）。由圖1可以看出，在平方Euclidean距離為5時，16個品種可以分為5類，一類是周麥23和新科麥168，這類品種產(chǎn)量最高，HSC和SFI均高于其他類品種，屬于超高產(chǎn)類；一類是周麥26、新科麥169、新麥2111、眾麥1號、洛旱7號、洛旱8號、石麥19這7個品種，這類品種產(chǎn)量較高，HSC和SFI略低，屬于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)類；石麥15的HSC介于前2類之間，由于該品種在處理W0和處理W1中產(chǎn)量差異巨大，所以SFI較低，屬于高產(chǎn)不穩(wěn)產(chǎn)類；一類是周麥18、矮抗58、周麥22、周麥24、豫教5號這5個品種，產(chǎn)量較低，屬于中低產(chǎn)類；新麥0208單獨(dú)歸為一類，是低產(chǎn)類。

3 結(jié)論與討論

魏艷麗等[16]研究了5種灌水方案對小偃22花后旗葉葉綠素含量的影響，認(rèn)為不灌溉處理旗葉葉綠素最低、灌2次水處理最高。本研究中在5月25日各小麥品種表現(xiàn)為類似特點(diǎn)，且部分品種表現(xiàn)為灌水處理間葉綠素差異不顯著，這可能與參試品種的特征特性有關(guān)。楊桂霞等[17]的研究結(jié)果顯示，旗葉葉綠素含量受品種基因型影響大，受灌水和化控及其互作影響小，本研究觀點(diǎn)與其一致。

趙雪飛等[18]在2006—2008年用河農(nóng)822和石新616這2個品種研究了4種灌水處理對小麥產(chǎn)量的影響，2007年灌3次水產(chǎn)量最高，不灌水處理產(chǎn)量最低；2008年灌2次水產(chǎn)量最高，灌3次水產(chǎn)量最低。楊麗娟等[19]于2011—2013年設(shè)置與本研究同樣的3種灌溉處理研究了16個冬小麥品種產(chǎn)量對灌水的響應(yīng)，結(jié)果表明，隨著灌水量（灌水次數(shù)）的增加，大多數(shù)品種的產(chǎn)量均呈增加趨勢，洛旱7號在特定年份的籽粒產(chǎn)量隨著灌水量的增加先增加后減少。本研究中參試小麥品種有所不同，但洛旱7號、洛旱8號等品種產(chǎn)量表現(xiàn)為灌1次水處理>灌2次水處理>不灌水處理，印證了洛旱7號這類旱地品種的產(chǎn)量對灌溉響應(yīng)具有不同于一般水地品種的特征。常 程等[20]認(rèn)為，高穩(wěn)系數(shù)法相對于穩(wěn)定性參數(shù)法和回歸系數(shù)法可靠、簡便易行。Kent[21]提出的“安全第一選擇指數(shù)”將產(chǎn)量均值與穩(wěn)定性統(tǒng)一起來，在品種穩(wěn)定性評價方面的應(yīng)用尚不廣泛。在本研究中，石麥15在不灌水處理、灌1次水處理中產(chǎn)量表現(xiàn)差異較大，穩(wěn)定性欠佳，周麥23產(chǎn)量表現(xiàn)優(yōu)異，但產(chǎn)量變異系數(shù)最大，所以產(chǎn)量變異系數(shù)和產(chǎn)量位次變異系數(shù)2個指標(biāo)不適宜用作品種的穩(wěn)產(chǎn)性評價，聚類分析結(jié)果也與SFI大小相對應(yīng)，SFI較變異系數(shù)和HSC更能體現(xiàn)品種的穩(wěn)產(chǎn)性。

楊麗娟等[19]于2011—2015年在河南省輝縣市通過設(shè)置不同灌水處理篩選小麥品種，2011—2013年連續(xù)2年的研究結(jié)果表明，周麥23和周麥24在產(chǎn)量和水分利用效率方面表現(xiàn)優(yōu)異；2013—2014年研究結(jié)果[22]表明，矮抗58、周麥23、眾麥1號品種在不灌水和灌2次水處理中產(chǎn)量均較高，適宜作為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)品種推廣。本研究結(jié)果表明，周麥23和新科麥168屬于超高產(chǎn)類，眾麥1號屬于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)類；矮抗58和周麥24屬于中低產(chǎn)類。不同年份間篩選結(jié)果都表明，周麥23表現(xiàn)優(yōu)異，年度間穩(wěn)產(chǎn)性好，在不同灌水條件下都能獲得較高產(chǎn)量。年度間品種篩選試驗(yàn)結(jié)果差異可能是由氣象條件變化尤其是降水差異引起的。參試品種的調(diào)整也導(dǎo)致了多年數(shù)據(jù)間的不平衡，無法對一批品種進(jìn)行連續(xù)多年跟蹤調(diào)查，今后將開展此方面的研究。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 劉布春，梅旭榮，李玉中，等.農(nóng)業(yè)水資源安全的定義及其內(nèi)涵和外延[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（5）：947-951.

[2] 山侖，鄧西平，張歲岐.生物節(jié)水研究現(xiàn)狀及展望[J].中國科學(xué)基金，2006，20（2）：66-71.

[3] 張娟，謝惠民，張正斌，等.小麥抗旱節(jié)水生理遺傳育種研究進(jìn)展[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（3）：231-238.

[4] 許振柱，李長榮，陳平，等.土壤干旱對冬小麥生理特性和干物質(zhì)積累的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2000，18（1）：113-118.

[5] 房全孝，陳雨海，李全起，等.灌溉對冬小麥灌漿期光合產(chǎn)物供應(yīng)和轉(zhuǎn)化及有關(guān)酶活性的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2004，30（11）：1113-1118.

[6] 劉麗平，歐陽竹，武蘭芳，等.灌溉模式對不同群體小麥光合特性的調(diào)控機(jī)制[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，20（2）：189-196.

[7] 李秧秧，劉文兆.灌水對小麥旗葉光合功能衰退的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)2001，21（1）：75-80.

[8] 李世清，邵明安，李紫燕，等.小麥籽粒灌漿特征及影響因素的研究進(jìn)展[J].西北植物學(xué)報(bào)，2003，3（11）：2031-2039.

[9] 史寶成，劉鈺，蔡甲冰.不同供水條件對冬小麥生長因子的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2007，27（6）：1089-1095.

[10] 房全孝，陳雨海.冬小麥節(jié)水灌溉的生理生態(tài)基礎(chǔ)研究進(jìn)展[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2003，21（1）：21-26.

[11] 董寶娣，張正斌，劉孟雨，等.小麥不同品種的水分利用特性及對灌溉制度的響應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23（9）：27-33.

[12] 曹彩云，黨紅凱，鄭春蓮，等.不同灌溉模式下小麥熒光特征及品種抗旱性研究[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2017，37（11）：1434-1444.

[13] 鄒琦.植物生理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002：56-59.

[14] 溫振民，張永科.用高穩(wěn)系數(shù)法估算玉米雜交種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性的探討[J].作物學(xué)報(bào)，1994，20（4）：508-512.

[15] 盛坤，李曉航，王映紅，等.用R語言計(jì)算冬小麥品種品質(zhì)性狀的安全指數(shù)[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017，33（25）：8-12.

[16] 魏艷麗，王彬龍，蔣會利，等.關(guān)中灌區(qū)灌溉模式對小麥綠葉性狀及產(chǎn)量的影響[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，63（9）：15-17.

[17] 楊桂霞，趙廣才，許軻，等.灌水及化控對不同粒色小麥籽粒灌漿及葉綠素含量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，25（4）：152-157.

[18] 趙雪飛，王麗金，李瑞奇，等.不同灌水次數(shù)和施氮量對冬小麥群體動態(tài)和產(chǎn)量的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2009，29（8）：1004-1009.

[19] 楊麗娟，蔣志凱，盛坤，等.節(jié)水高效小麥品種篩選與應(yīng)用研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，25（4）：508-517.

[20] 常程，韓雷，張書萍.區(qū)試中玉米品種豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)適應(yīng)性評價方法的應(yīng)用比較[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（4）：22-24.

[21] ESKRIDGE K M.Selection of stable cultivars using a safety-first rule[J].Crop Science，1990，30（2）：369-374.

[22] 楊麗娟，李曉航，盛坤，等.灌水模式對不同小麥品種干物質(zhì)積累、分配和產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017，33（5）：10-16.