旱地冬小麦宽幅匀播光合效应研究

时间：2024-05-23

许德蓉刘广才高应平邓晓奋于涛李博文赵婧

摘要：宽幅匀播技术优化了作物群体结构，使小麦显著增产。为了给大面积推广宽幅匀播技术提供理论支撑，以常规条播为对照，采用田间试验研究了旱地冬小麦宽幅匀播的光合效应。结果表明，从拔节期到灌浆期，旱地宽幅匀播冬小麦旗叶叶绿素SPAD值较常规条播高3.1～6.3；盛花期较常规条播小麦旗叶净光合速率（Pn）提高13.4%、气孔导度（Gs）增加34.84%、胞间CO2浓度（Ci）降低16.05%、蒸腾速率（Tr）提高8.47%。宽幅匀播能显著提高小麦叶片叶绿素含量，改善冬小麦光合特性，使小麦叶片能更有效利用胞间CO2，提高光合和运输能力，从而显著增加产量。

关键词：宽幅匀播；光合效应；旱地冬小麦

中图分类号：S318；S512.1 文献标志码：A 文章编号：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

基金项目：甘肃省农业农村厅科技项目（GNKJ-2018-8）。

作者简介：许德蓉（1995 — ），女，甘肃环县人，助理农艺师，硕士，主要从事农作物新技术新品种试验示范與推广工作。Email： 1830204585@qq.com。

通信作者：刘广才（1966 — ），男，甘肃镇原人，推广研究员，博士，主要从事小麦栽培及旱作农业等方面研究与推广工作。Email： lgc633@163.com。

宽幅精准匀播技术（简称宽幅匀播技术）是甘肃省农业技术推广总站结合甘肃气候特点和小麦生育特点，在多年试验示范的基础上，对宽幅精播技术（山东模式）进行改进提出的一项小麦栽培新技术。该技术改传统的小行距密集条播为等行距宽幅播种，使小麦种子分布更加均匀，有效减少了缺苗断垄和疙瘩苗现象［1 - 2 ］。近年来，小麦宽幅匀播高产栽培技术在甘肃省得到大面积推广应用［3 - 6 ］，种植面积达13.33万hm2，增产10%以上。该技术被甘肃省确定为全省小麦生产主推技术，也被确定为甘肃省粮食安全省长责任制考核的小麦主推技术内容。关于小麦宽幅匀播技术，以往研究主要集中在配套技术上［7 - 14 ］。甘肃省2012年首先在景泰、永昌、民乐3县开展灌溉地小麦宽幅匀播技术播量、行距以及增产效果试验，结果表明，宽幅匀播小麦较常规条播增产8%～13%。2013年全省示范县区达到20个，并开展了大量试验研究工作。光合作用作为籽粒产量形成的生理基础，在小麦生长发育过程中至关重要，不仅受遗传、光照、水分、养分等因素的影响，还受耕作栽培方式的影响［7 ］。合理的栽培技术和群体结构可以改善小麦群体光能利用率，有效利用光能，改善光合性能，从而更有利于群体与个体的协调发展，进而提高产量［8 ］。但目前为止，对小麦宽幅匀播技术增产光合机理的研究还鲜有报道。我们于2020 — 2021年开展了旱地冬小麦宽幅匀播技术光合效应机理研究，以探讨宽幅匀播对冬小麦叶绿素含量、净光合速率以及光合特性等方面的影响，为宽幅匀播技术应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验设在庄浪县通化镇韩湾村。试验区海拔 1 450 m，无霜期147 d，年平均气温7.8 ℃，日照时数3 150～3 874 h，≥10 ℃有效积温3 070～ 3 981 ℃，年太阳辐射总量157～196 kJ/cm2，年均降水量480 mm。试验地前茬为小麦。

1.2 供试材料

指示冬小麦品种为兰天26号，由甘肃省农业科学院小麦研究所提供。

1.3 试验方法

试验共设2个处理。处理1为宽幅匀播，播深3～5 cm，播幅宽10 cm，幅间距12 cm，行距22 cm，播15行；处理2为常规条播（CK），播深3～5 cm，行距15 cm，播22行。试验随机区组排列，3次重复，小区面积19.8 m2（3.3 m×6.0 m）。各处理均于9月16日播种，播种量375 kg/hm2。其他管理同大田。观察记载小麦物候期和主要性状。成熟期每小区随机选取20株考种，按小区单收计产。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 叶绿素 SPAD值分别于拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期9：00～11：00时，每小区选取5株长势均匀一致的植株主枝上的10片旗叶，用叶绿素速测仪测定叶绿素SPDA值，重复9次，取平均值。

1.4.2 光合特性盛花期（5月30日）9：00～11：00时，每小区在选取的5株植株主枝上摘取叶片10～15片，用美国LI-6400型便携式光合仪测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和细胞间CO2浓度（Ci），计算气孔限制值（Ls）。测定时样本室CO2摩尔分数为380 μmol/mol，流速设为400 μmol/（m2·s）。气孔限制值为Ls=1-Ci/Ca。重复9次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 宽幅匀播对冬小麦生育期的影响

由表1可以看出，2个处理的小麦物候期相同，生育期均为277 d，说明不同处理对旱作区冬小麦生育期没有明显影响。

2.2 宽幅匀播对冬小麦主要性状的影响

由表2可以看出，宽幅匀播的小麦主要性状明显优于常规条播（CK）。与常规条播（CK）相比，基本苗增加12.0万株/hm2，增幅2.6%；冬前苗增加70.5万株/hm2，增幅9.4%；越冬率提高2.4个百分点；拔节期总茎数增加7.5万个/hm2，增幅1.1%；单株分蘖数增加0.03个，增幅3.2%；株高增加1.1 cm，增幅1.2%；穗长增加1.6 cm，增幅21.6%。有效穗数增加39.0万穗/hm2，增幅9.6%；穗粒数增加3.5粒，增幅11.3%；千粒重增加1.6 g，增幅3.0%。宽幅匀播栽培的小麦有效穗数、穗粒数明显高于常规条播（CK），这是由于宽幅匀播小麦苗匀、苗齐、苗壮，避免了个体争肥、争水、争光照，使冬小麦产量三要素明显或显著优于常规条播。

2.3 宽幅匀播对冬小麦旗叶叶绿素含量的影响

由表3可以看出，从拔节期开始，随生育进程的推进，宽幅匀播冬小麦不同生育时期的旗叶SPAD值明显高于常规条播，特别是孕穗期以后差异更大。与常规条播（CK）相比，宽幅匀播的旗叶SPAD值拔节期增加3.1、孕穗期增加4.1、抽穗期增加5.0、开花期增加6.3、灌浆期增加6.0。表明宽幅匀播小麦叶片能保持较高的叶绿素含量，确保了光合作用的高效进行。宽幅匀播有利于优化小麦群体结构，在冬小麦生长关键时期对叶片SPAD值有显著的提高作用，减缓了叶绿素的分解，延缓了叶片衰老。

2.4 宽幅匀播栽培下的小麦光合特性

由表4可以看出，盛花期宽幅匀播小麦的旗叶净光合速率（Pn）为19.55 μmol CO2/（m2·s），较常规条播（CK）提高13.40%；旗叶气孔导度（Gs）为0.502 7 mol H2O/（m2·s），较常规条播（CK）增加34.84%；旗叶胞间CO2浓度（Ci）为218.00 μmol CO2/mol，较常规条播（CK）减少16.05%；旗叶蒸腾速率（Tr）为5.38 mmol H2O/（m2·s），较常规条播（CK）提高8.47%。表明宽幅匀播能显著提高小麦叶片净光合速率、气孔导度，小麦叶片更能有效利用胞间CO2提高光合和运输能力，显著提高小麦叶片蒸腾速率，使小麦植株水分状况较好。

2.5 宽幅匀播对小麦产量的影响

由表5可以看出，宽幅匀播小麦平均籽粒产量6 982.9 kg/hm2，较常规条播（CK）增产14.9%。

3 讨论与结论

关于小麦宽幅匀播技术的研究主要集中在密度、播量、施肥量、适应品种等配套技术以及肥料效应［9 - 18 ］、增产效果等方面［19 ］。宽幅匀播主要是通过优化和构建合理群体，避免小麦群体争肥、争水、争光照来实现苗齐苗勻苗全、分蘖粗壮、根系发达、培育壮苗。孔令英等［20 ］的研究表明的，宽幅播种条件下，基本苗为1.8×106株/hm2时，小麦开花后7～21 d旗叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均显著高于基本苗0.9×106株/hm2、3.6×106株/hm2处理。表明合理的基本苗有利于提高小麦宽幅播种灌浆中后期旗叶光合能力，延长旗叶持绿期，促进成熟期干物质积累量向籽粒的分配。刘冲［21 ］研究表明，立体匀播冬小麦开花后各生育时期叶片光合参数均高于条播，其中旗叶净光合速率提高6.3%～16.0%、蒸腾速率提高1.0%～7.4%、气孔导度提高1.1%～4.5%、胞间CO2浓度提高1.3%～11%。并因此延长了叶片衰老时间，增强了冬小麦生育后期的光合作用。

本研究表明，宽幅匀播能显著提高冬小麦叶片叶绿素含量。从拔节到灌浆，宽幅匀播冬小麦旗叶SPAD值高于常规条播3.1～6.3，特别是在宽幅匀播下，冬小麦在开花、灌浆期等关键时期对旗叶SPAD值有显著提升作用，有利于光合作用，减缓叶绿素的分解，延缓叶片衰老。宽幅匀播能显著改善冬小麦光和特性，提高冬小麦旗叶光合效率，降低胞间CO2浓度、提高蒸腾速率和气孔导度。盛花期宽幅匀播较常规条播小麦旗叶净光合速率提高13.4%，气孔导度增加34.84%，胞间CO2浓度降低16.05%，蒸腾速率提高8.47%。宽幅匀播冬小麦的主要经济性状都明显优于常规条播，特别是有效穗数、穗粒数、千粒重产量三要素。小麦宽幅匀播较常规条播增产904.2 kg/hm2，增产率达到14.9%。宽幅匀播能显著提高旱地冬小麦叶片叶绿素含量、改善冬小麦光和特性，进而提高产量。

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