越冬前增溫對商麥156生長發(fā)育的影響

孟自力，閆向泉，朱 倩，倪雪峰，朱 偉

（商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南 商丘 476000）

在我國，霜凍對小麥產(chǎn)量所造成的損失是巨大的，因此，越冬前增溫對小麥免受霜凍害的侵襲具有重要的意義。隨著全球氣候變暖，氣候異常等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，越冬前對小麥進(jìn)行增溫的重要性更加突出。研究發(fā)現(xiàn)，小麥越冬前增溫能夠有助于小麥的生長發(fā)育，進(jìn)而保證小麥最終產(chǎn)量的提升[1-3]。河南省作為我國農(nóng)業(yè)大省，其小麥種植面積位居全國前列，商麥156是2015年11月河南省最新審定的小麥品種，近2 a在河南省內(nèi)得到大力推廣。因此，探究河南省小麥增溫對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響對我國小麥的健康生長具有重要的意義。

為了探究越冬前增溫對小麥生長和產(chǎn)量的影響，商丘市農(nóng)林科學(xué)院國家農(nóng)作物區(qū)域試驗(yàn)站2016—2017年通過在大田進(jìn)行人為增溫，對小麥越冬前增溫進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，探究小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量同越冬前增溫之間的關(guān)系，以期為我國糧食安全作出貢獻(xiàn)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016—2017年在河南省商丘市農(nóng)林科學(xué)院的試驗(yàn)基地進(jìn)行，該地區(qū)屬于典型的溫帶季風(fēng)性氣候，光照充足，年平均氣溫為14.5℃，年平均降水量為555 mm，無霜期為225 d，在該地區(qū)主要種植的農(nóng)作物為小麥和玉米，并且小麥和玉米均為一年兩熟制。0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)1.13%，全氮0.72 g/kg，有效磷 45.31 mg/kg，速效鉀 93.37 mg/kg，水解氮107 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為商麥156。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年10月14日播種小麥。每公頃施用含量15-15-15的氮磷鉀平衡肥900 kg，在小麥播種前結(jié)合整地作基肥一次施入，翌年春返青期前追施尿素每公頃150 kg。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)4個(gè)積溫水平，分別以大田環(huán)境下的自然積溫作對照；以日平均氣溫分別高于CK 0.66，0.66，0.95℃設(shè)置3個(gè)水平的處理，處理時(shí)間分別為45，55，65 d，分別記作處理 1、處理 2 和處理 3（表1）。對照和處理均設(shè)3次重復(fù)，即12個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積3 m×3 m，小區(qū)與小區(qū)之間設(shè)置2 m寬的走道進(jìn)行間隔。采用田間可移動(dòng)式增溫設(shè)施對小麥冠層進(jìn)行增溫，該設(shè)備由長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院發(fā)明并已申報(bào)發(fā)明專利，專利號201420030101.9[4]。改設(shè)備增溫為跟隨模式，通過加溫設(shè)備以自然溫度為對照進(jìn)行動(dòng)態(tài)增溫。溫度記錄通過安裝在小區(qū)內(nèi)的溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，每30 s記錄1次，具體增溫幅度以實(shí)際測定為準(zhǔn)。增溫處理結(jié)束后將增溫設(shè)施移出大田，讓增溫處理和對照的植株在自然條件下生長至成熟。

表1 不同處理設(shè)置

1.4 測定項(xiàng)目及方法

幼穗分化采用顯微鏡進(jìn)行觀測，葉綠素含量采用日產(chǎn)SPAD-502型葉綠素計(jì)測定SPAD值，光合特征參數(shù)采用便攜式光合測定儀（LI-6400，USA）測定，在不同生育階段調(diào)查和測量小麥基本苗、產(chǎn)量構(gòu)成三因素等。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS22.0進(jìn)行顯著性分析，利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 越冬前增溫對小麥生長發(fā)育的影響

通過顯微鏡下觀察幼穗分化可以看出，在前期積溫的幅度較小時(shí)，幼穗的分化進(jìn)程并無較大變化，而當(dāng)積溫增加到一定程度時(shí)，幼穗的發(fā)育進(jìn)程開始逐漸加快，然而當(dāng)繼續(xù)追加積溫時(shí)，幼穗的發(fā)育進(jìn)程速度開始變緩慢，積溫增加不超過36.7℃（處理2）時(shí)，對小麥幼穗的生長影響較小，積溫增加超過36.7℃時(shí)，對小麥幼穗的生長影響則較大。

由此可知，在幼穗的分化進(jìn)程當(dāng)中，溫度作為影響幼穗分化的重要因素之一，其變化會(huì)對幼穗的分化成長帶來重大影響，把握恰當(dāng)?shù)姆e溫規(guī)律，對小麥的生長發(fā)育具有重要意義。

由圖1可知，人工試驗(yàn)材料越冬前小麥的積溫越多，其葉綠素的含量就會(huì)越低，尤其是當(dāng)積溫增加超過61.7℃時(shí)，葉綠素的含量降低的更快。葉綠素含量的降低，會(huì)使得小麥的生長過程中營養(yǎng)成分的含量減少。

由表2可知，光合作用會(huì)隨著積溫的增加而下降，由于光合作用的特征參數(shù)的下降，會(huì)出現(xiàn)不利于小麥生長發(fā)育的情況。在把握積溫與光合作用參數(shù)這一方面，也應(yīng)當(dāng)加以注意，避免小麥減產(chǎn)的現(xiàn)象發(fā)生[5]。

表2 增溫對商麥156光合特性的影響

2.2 越冬前增溫對小麥產(chǎn)量的影響

從表3可以看出，越冬前增溫在一定程度上是有利于小麥產(chǎn)量的增加的，但前提是積溫增加不可以超過61.7℃，如果積溫增加超過了61.7℃（處理3），這樣會(huì)導(dǎo)致小麥的穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量相對于處理2又有所下降，進(jìn)而影響小麥的最終產(chǎn)量。因此，掌握好越冬前積溫的溫度是對小麥產(chǎn)量增加的關(guān)鍵所在。

表3 增溫對商麥156產(chǎn)量指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

本研究通過試驗(yàn)的方法，分析了越冬前增溫對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響狀況。通過顯著性分析（P＜0.05），判斷該試驗(yàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究表明，積溫初期及后期對小麥的幼穗生長過程影響較小，而積溫的中期對小麥的生長影響較大，并且當(dāng)增溫不超過36.7℃時(shí)，小麥幼穗的生長被影響的程度較小，超過36.7℃時(shí)，影響進(jìn)程則較大，這與整個(gè)生育期的溫度和栽培環(huán)境有關(guān)[6-8]。因此，在小麥幼穗期間把控好增溫的幅度，至關(guān)重要。石姣姣等[9]研究認(rèn)為，不同程度的冬季增溫均導(dǎo)致小麥孕穗期光合作用減弱。本試驗(yàn)結(jié)果表明，越冬前積溫過高不利于光合產(chǎn)物的增加。溫度是影響小麥籽粒灌漿的重要因素之一[10]，積溫對冬小麥產(chǎn)量有顯著的影響[11]。本研究表明，當(dāng)積溫增加不超過36.7℃時(shí)，小麥的穗粒數(shù)會(huì)增加，有利于小麥的增產(chǎn)；當(dāng)積溫增加超過61.7℃時(shí)，小麥的穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量會(huì)隨著積溫的增高而出現(xiàn)下降的趨勢，小麥的產(chǎn)量隨之降低，可見適度的增溫對小麥單產(chǎn)提高有促進(jìn)作用，這與周林等[12]在氣候變暖對小麥產(chǎn)量影響上的研究結(jié)論一致。因此，把握好恰當(dāng)?shù)脑蕉霸鰷氐姆?，不但能夠有利于小麥幼穗的生長發(fā)育，還能夠增加小麥穗粒數(shù)，使得小麥增產(chǎn)[13-16]。

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