旱地冬小麥寬幅勻播光合效應(yīng)研究

許德蓉 劉廣才 高應(yīng)平 鄧曉奮 于濤 李博文 趙婧

摘要：寬幅勻播技術(shù)優(yōu)化了作物群體結(jié)構(gòu)，使小麥顯著增產(chǎn)。為了給大面積推廣寬幅勻播技術(shù)提供理論支撐，以常規(guī)條播為對照，采用田間試驗(yàn)研究了旱地冬小麥寬幅勻播的光合效應(yīng)。結(jié)果表明，從拔節(jié)期到灌漿期，旱地寬幅勻播冬小麥旗葉葉綠素SPAD值較常規(guī)條播高3.1～6.3；盛花期較常規(guī)條播小麥旗葉凈光合速率（Pn）提高13.4%、氣孔導(dǎo)度（Gs）增加34.84%、胞間CO2濃度（Ci）降低16.05%、蒸騰速率（Tr）提高8.47%。寬幅勻播能顯著提高小麥葉片葉綠素含量，改善冬小麥光合特性，使小麥葉片能更有效利用胞間CO2，提高光合和運(yùn)輸能力，從而顯著增加產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：寬幅勻播；光合效應(yīng)；旱地冬小麥

中圖分類號：S318；S512.1? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2097-2172（2023）05-0428-04

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.05.007

Abstract： The wide-width uniform sowing technology can significantly increase wheat yield by optimizing crop population structure. In order to provide theoretical support for its large-scale popularization and application， the photosynthetic effects of dryland winter wheat using wide-width uniform sowing technology was studied infield with conventional drill sowing as the control. Results showed that from the jointing stage to the filling stage， the chlorophyll-SPAD value of flag leaf of winter wheat in the dry land using wide-width uniform sowing was 3.1 to 6.3 higher than that in the conventional drill sowing， the net photosynthetic rate（Pn） of flag leaf was increased by 13.4%， the stomatal conductance（Gs） was increased by 34.84%， the intercellular CO2 concentration（Ci） was decreased by 16.05%， and the transpiration rate（Tr） was increased by 8.47% when compared with conventional drill sowing wheat at full flowering stage. Wide-width uniform sowing could significantly increase the chlorophyll content of wheat leaves and improve the photosynthetic characteristics of winter wheat， which enabled wheat leaves to more effectively use intercellular CO2 and to improve photosynthesis and transport capacity， thus significantly increase in yield could be achieved.

Key words： Wide-width uniform sowing; Photosynthetic effect;Winter wheat in dryland

基金項(xiàng)目：甘肅省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳科技項(xiàng)目（GNKJ-2018-8）。

作者簡介：許德蓉（1995 — ），女，甘肅環(huán)縣人，助理農(nóng)藝師，碩士，主要從事農(nóng)作物新技術(shù)新品種試驗(yàn)示范與推廣工作。Email： 1830204585@qq.com。

通信作者：劉廣才（1966 — ），男，甘肅鎮(zhèn)原人，推廣研究員，博士，主要從事小麥栽培及旱作農(nóng)業(yè)等方面研究與推廣工作。Email： lgc633@163.com。

寬幅精準(zhǔn)勻播技術(shù)（簡稱寬幅勻播技術(shù)）是甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站結(jié)合甘肅氣候特點(diǎn)和小麥生育特點(diǎn)，在多年試驗(yàn)示范的基礎(chǔ)上， 對寬幅精播技術(shù)（山東模式）進(jìn)行改進(jìn)提出的一項(xiàng)小麥栽培新技術(shù)。該技術(shù)改傳統(tǒng)的小行距密集條播為等行距寬幅播種， 使小麥種子分布更加均勻 ， 有效減少了缺苗斷壟和疙瘩苗現(xiàn)象［1 - 2 ］。近年來，小麥寬幅勻播高產(chǎn)栽培技術(shù)在甘肅省得到大面積推廣應(yīng)用［3 - 6 ］，種植面積達(dá)13.33萬hm2，增產(chǎn)10%以上。該技術(shù)被甘肅省確定為全省小麥生產(chǎn)主推技術(shù)，也被確定為甘肅省糧食安全省長責(zé)任制考核的小麥主推技術(shù)內(nèi)容。關(guān)于小麥寬幅勻播技術(shù)，以往研究主要集中在配套技術(shù)上［7 - 14 ］。甘肅省2012年首先在景泰、永昌、民樂3縣開展灌溉地小麥寬幅勻播技術(shù)播量、行距以及增產(chǎn)效果試驗(yàn)，結(jié)果表明，寬幅勻播小麥較常規(guī)條播增產(chǎn)8%～13%。2013年全省示范縣區(qū)達(dá)到20個，并開展了大量試驗(yàn)研究工作。光合作用作為籽粒產(chǎn)量形成的生理基礎(chǔ)，在小麥生長發(fā)育過程中至關(guān)重要，不僅受遺傳、光照、水分、養(yǎng)分等因素的影響，還受耕作栽培方式的影響［7 ］。合理的栽培技術(shù)和群體結(jié)構(gòu)可以改善小麥群體光能利用率，有效利用光能，改善光合性能，從而更有利于群體與個體的協(xié)調(diào)發(fā)展，進(jìn)而提高產(chǎn)量［8 ］。但目前為止，對小麥寬幅勻播技術(shù)增產(chǎn)光合機(jī)理的研究還鮮有報(bào)道。我們于2020 — 2021年開展了旱地冬小麥寬幅勻播技術(shù)光合效應(yīng)機(jī)理研究，以探討寬幅勻播對冬小麥葉綠素含量、凈光合速率以及光合特性等方面的影響，為寬幅勻播技術(shù)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在莊浪縣通化鎮(zhèn)韓灣村。試驗(yàn)區(qū)海拔? 1 450 m，無霜期147 d，年平均氣溫7.8 ℃，日照時數(shù)3 150～3 874 h，≥10 ℃有效積溫3 070～? ? ?3 981 ℃，年太陽輻射總量157～196 kJ/cm2，年均降水量480 mm。試驗(yàn)地前茬為小麥。

1.2? ?供試材料

指示冬小麥品種為蘭天26號，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所提供。

1.3? ?試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)2個處理。處理1為寬幅勻播，播深3～5 cm，播幅寬10 cm，幅間距12 cm，行距22 cm，播15行；處理2為常規(guī)條播（CK），播深3～5 cm，行距15 cm，播22行。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積19.8 m2（3.3 m×6.0 m）。各處理均于9月16日播種，播種量375 kg/hm2。其他管理同大田。觀察記載小麥物候期和主要性狀。成熟期每小區(qū)隨機(jī)選取20株考種，按小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)。

1.4? ?測定指標(biāo)與方法

1.4.1? ? 葉綠素? ? SPAD值分別于拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、灌漿期9：00～11：00時，每小區(qū)選取5株長勢均勻一致的植株主枝上的10片旗葉，用葉綠素速測儀測定葉綠素SPDA值，重復(fù)9次，取平均值。

1.4.2? ? 光合特性? ? 盛花期（5月30日）9：00～11：00時，每小區(qū)在選取的5株植株主枝上摘取葉片10～15片，用美國LI-6400型便攜式光合儀測定凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和細(xì)胞間CO2濃度（Ci），計(jì)算氣孔限制值（Ls）。測定時樣本室CO2摩爾分?jǐn)?shù)為380 μmol/mol，流速設(shè)為400 μmol/（m2·s）。氣孔限制值為Ls=1-Ci/Ca。重復(fù)9次，取平均值。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?寬幅勻播對冬小麥生育期的影響

由表1可以看出，2個處理的小麥物候期相同，生育期均為277 d，說明不同處理對旱作區(qū)冬小麥生育期沒有明顯影響。

2.2? ?寬幅勻播對冬小麥主要性狀的影響

由表2可以看出，寬幅勻播的小麥主要性狀明顯優(yōu)于常規(guī)條播（CK）。與常規(guī)條播（CK）相比，基本苗增加12.0萬株/hm2，增幅2.6%；冬前苗增加70.5萬株/hm2，增幅9.4%；越冬率提高2.4個百分點(diǎn)；拔節(jié)期總莖數(shù)增加7.5萬個/hm2，增幅1.1%；單株分蘗數(shù)增加0.03個，增幅3.2%；株高增加1.1 cm，增幅1.2%；穗長增加1.6 cm，增幅21.6%。有效穗數(shù)增加39.0萬穗/hm2，增幅9.6%；穗粒數(shù)增加3.5粒，增幅11.3%；千粒重增加1.6 g，增幅3.0%。寬幅勻播栽培的小麥有效穗數(shù)、穗粒數(shù)明顯高于常規(guī)條播（CK），這是由于寬幅勻播小麥苗勻、苗齊、苗壯，避免了個體爭肥、爭水、爭光照，使冬小麥產(chǎn)量三要素明顯或顯著優(yōu)于常規(guī)條播。

2.3? ?寬幅勻播對冬小麥旗葉葉綠素含量的影響

由表3可以看出，從拔節(jié)期開始，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，寬幅勻播冬小麥不同生育時期的旗葉SPAD值明顯高于常規(guī)條播，特別是孕穗期以后差異更大。與常規(guī)條播（CK）相比，寬幅勻播的旗葉SPAD值拔節(jié)期增加3.1、孕穗期增加4.1、抽穗期增加5.0、開花期增加6.3、灌漿期增加6.0。表明寬幅勻播小麥葉片能保持較高的葉綠素含量，確保了光合作用的高效進(jìn)行。寬幅勻播有利于優(yōu)化小麥群體結(jié)構(gòu)，在冬小麥生長關(guān)鍵時期對葉片SPAD值有顯著的提高作用，減緩了葉綠素的分解，延緩了葉片衰老。

2.4? ?寬幅勻播栽培下的小麥光合特性

由表4可以看出，盛花期寬幅勻播小麥的旗葉凈光合速率（Pn）為19.55 μmol CO2/（m2·s），較常規(guī)條播（CK）提高13.40%；旗葉氣孔導(dǎo)度（Gs）為0.502 7 mol H2O/（m2·s），較常規(guī)條播（CK）增加34.84%；旗葉胞間CO2濃度（Ci）為218.00 μmol CO2/mol，較常規(guī)條播（CK）減少16.05%；旗葉蒸騰速率（Tr）為5.38 mmol H2O/（m2·s），較常規(guī)條播（CK）提高8.47%。表明寬幅勻播能顯著提高小麥葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度，小麥葉片更能有效利用胞間CO2提高光合和運(yùn)輸能力，顯著提高小麥葉片蒸騰速率，使小麥植株水分狀況較好。

2.5? ?寬幅勻播對小麥產(chǎn)量的影響

由表5可以看出，寬幅勻播小麥平均籽粒產(chǎn)量6 982.9 kg/hm2，較常規(guī)條播（CK）增產(chǎn)14.9%。

3? ?討論與結(jié)論

關(guān)于小麥寬幅勻播技術(shù)的研究主要集中在密度、播量、施肥量、適應(yīng)品種等配套技術(shù)以及肥料效應(yīng)［9 - 18 ］、增產(chǎn)效果等方面［19 ］。寬幅勻播主要是通過優(yōu)化和構(gòu)建合理群體，避免小麥群體爭肥、爭水、爭光照來實(shí)現(xiàn)苗齊苗勻苗全、分蘗粗壯、根系發(fā)達(dá)、培育壯苗。孔令英等［20 ］的研究表明的，寬幅播種條件下，基本苗為1.8×106株/hm2時，小麥開花后7～21 d旗葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度均顯著高于基本苗0.9×106株/hm2、3.6×106株/hm2處理。表明合理的基本苗有利于提高小麥寬幅播種灌漿中后期旗葉光合能力，延長旗葉持綠期，促進(jìn)成熟期干物質(zhì)積累量向籽粒的分配。劉沖［21 ］研究表明，立體勻播冬小麥開花后各生育時期葉片光合參數(shù)均高于條播，其中旗葉凈光合速率提高6.3%～16.0%、蒸騰速率提高1.0%～7.4%、氣孔導(dǎo)度提高1.1%～4.5%、胞間CO2濃度提高1.3%～11%。并因此延長了葉片衰老時間，增強(qiáng)了冬小麥生育后期的光合作用。

本研究表明，寬幅勻播能顯著提高冬小麥葉片葉綠素含量。從拔節(jié)到灌漿，寬幅勻播冬小麥旗葉SPAD值高于常規(guī)條播3.1～6.3，特別是在寬幅勻播下，冬小麥在開花、灌漿期等關(guān)鍵時期對旗葉SPAD值有顯著提升作用，有利于光合作用，減緩葉綠素的分解，延緩葉片衰老。寬幅勻播能顯著改善冬小麥光和特性，提高冬小麥旗葉光合效率，降低胞間CO2濃度、提高蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度。盛花期寬幅勻播較常規(guī)條播小麥旗葉凈光合速率提高13.4%，氣孔導(dǎo)度增加34.84%，胞間CO2濃度降低16.05%，蒸騰速率提高8.47%。寬幅勻播冬小麥的主要經(jīng)濟(jì)性狀都明顯優(yōu)于常規(guī)條播，特別是有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重產(chǎn)量三要素。小麥寬幅勻播較常規(guī)條播增產(chǎn)904.2 kg/hm2，增產(chǎn)率達(dá)到14.9%。寬幅勻播能顯著提高旱地冬小麥葉片葉綠素含量、改善冬小麥光和特性，進(jìn)而提高產(chǎn)量。

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