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      孕穗期地下水埋深對(duì)小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

      2017-04-05 14:10:26李玉營馬東方王書平朱建強(qiáng)
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年12期
      關(guān)鍵詞:鄭麥面筋單株

      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。

      [HS2][HT8.5H]參考文獻(xiàn):[HT8.SS]

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