论文总字数：13238字

目 录

1 引言 1

2 材料与方法 1

2.1 实验材料 1

2.2 胁迫处理 2

2.3 数据的采集 2

2.4 数据的处理 2

3 结果与分析 3

3.1 渍水和遮荫对冬小麦光合作用的影响 3

3.1.1 净光合速率 3

3.1.2 气孔导度 3

3.1.3 胞间二氧化碳浓度 4

3.1.4 蒸腾速率 4

3.1.5 叶绿素含量 5

3.2 渍水和遮荫对冬小麦产量的影响 6

3.2.1 穗数 6

3.2.2 穗粒数 6

3.2.3 千粒重 7

3.2.4 产量 7

4 结论与讨论 8

4.1 结论 8

4.2 讨论 8

参考文献 10

致 谢 13

渍水和遮荫对冬小麦生长发育的影响

江峥

，China

Abstract：This study is based on field experiments of winter wheat. Through the control of water and light to achieve the waterlogging and shading stress treatment of the winter wheat. The effects of waterlogging and shading on the growth and development of winter wheat are analyzed according to the experimental results of shading (S), waterlogging (W) and shade waterlogging (SW). The response of winter wheat which treated by waterlogging and shading can be clarified by analyzing the changes of photosynthesis and the final yield. The results showed that shading and waterlogging has obvious negative effects on winter wheat’s Pn, Gs, Tr, Ci，grain number，grain weight and yield.　And shading waterlogging compound stress influence biggest on winter wheat. The results provide a theoretical basis for improving the yield of winter wheat and formulating disaster prevention and mitigation policies in Nanjing area.

Key words: shade；waterlogging；winter wheat；photosynthesis；yield

1 引言

小麦是我国重要的粮食产物之一，其分布范围广，种植面积大，产量高，在全国粮食作物中占了很大比重。小麦的生长发育和最终产量受多重因素影响，其中包括遗传因子、病虫害等生物因素影响，还包括光照、温度、水分等环境因素的影响。近年来，随着全球的气候变化，灾害性天气频发，灾害性天气会直接或间接地影响小麦的生长发育，对小麦产量和品质造成严重影响^[1]。连续阴雨天气是小麦生产面临的主要气象灾害，渍水（渍害）和遮荫（阴害）2种胁迫作用是造成小麦减产的主要原因，有研究显示小麦气候产量自20世90年代以来呈明显下降趋势^[2]，严重影响我国的粮食安全问题。

长江中下游地区是我国的主要麦区之一，播种面积约占全国小麦总面积的15%左右，对国家和地区的粮食安全起着极其重要的作用。该区冬小麦的生长发育过程中，渍害、遮荫都是冬小麦生长的主要限制因子。冬小麦开花后的生长是小麦发育过程中的关键时期，影响着冬小麦最终的产量，而在这一时期，又恰逢该地区多阴雨寡照天气^[3-4]，对小麦的生长发育产生了重要的影响。国内外学者关于渍水^[5-9]或遮荫^[10-12]分别对冬小麦的光合作用和产量做了大量的研究。其中，渍水直接影响小麦的根活力和叶绿素含量^[13]，进而影响小麦的光合作用，最终影响小麦产量。冬小麦是喜光作物，大量研究表明，光照强度与小麦产量形成有重要的相关性^[14]。遮荫则直接影响小麦的净光合速率^[15]，并且遮荫会影响小麦的气孔导度，对小麦的呼气作用、光合作用产生不同的影响，同时也影响了小麦的干物质积累^[16]，最终影响小麦的产量。但在冬小麦开花后的时期，即每年的春季，是南京地区多阴雨的时期，遮荫和渍水的胁迫同时存在，那么遮荫和渍水的共同作用对冬小麦的光合作用及产量又有什么影响呢，刘杨等人在盆栽试验中得出遮荫和渍水对小麦产量的减少有显著的叠加作用^[17]，但对冬小麦的光合作用又有何影响，并且在更接近于自然环境的大田试验是否会有不同现象和结果。所以，本研究以扬麦13为研究对象，通过大田实验，观测渍水和遮荫胁迫下，扬麦13在开花后的光合作用参数以及最终的产量指标的变化情况，并运用统计学方法对比分析扬麦13在渍水和遮荫不同胁迫下的响应，探究渍水和遮荫胁迫对冬小麦生长的影响，分析花后渍水和遮荫对南京市冬小麦生长发育的影响，明确冬小麦对渍水和遮荫胁迫的响应规律。研究结果为南京地区内提高冬小麦产量、制定防灾减灾政策提供理论依据，对稳定该区内的粮食安全有着重要意义。

2 材料与方法

2.1 实验材料

试验在农业气象实验站（32°14′N，118°42′E，）进行，该站属于亚热带季风性气候，海拔约22m，一月平均气温为2.2℃，七月平均气温为27.8℃，耕作土壤类型为黄棕壤，土质细腻均匀，黏粒含量为 26.1%，pH值为7.26， 0～30 cm 土层有机质含量为 12.1 g·kg^-1，肥力中等。

试验冬小麦为扬麦13号，为南京地区主要耕作的小麦品种。挑选均匀饱满的作物种子，用1.0g·L^-1的HgCL₂溶液消毒10min，再用去离子水反复清洗干净，于2015年11月14日播种，冬小麦开花后进行渍水遮光11d胁迫处理。搭建遮荫棚所需镀锌钢管内径40mm，厚2mm，长4m。地下埋深1m，地上留3m。

2.2 胁迫处理

试验设置对照（CK）、遮荫（S）、渍水（W）、遮荫 渍水（SW）共四组处理。每个处理选取3个小区进行处理，共有3×4=12个试验小区。每个试验小区面积为9m²（3m×3m），并且相邻的小区之间间隔为30cm。冬小麦的播种时间、播种量以及肥料管理措施按照当地常规方法进行。处理的设置在冬小麦开花后进行，遮荫处理用镀锌钢管搭设大棚，用2层黑色遮光网遮去冠层顶部约65%的自然光强，遮光网距离地面约1.7m。渍水处理则保持田中水在土表层1-2cm。遮荫 渍水处理则同时搭设大棚遮挡阳光并保持田中水在土表层1-2cm。在胁迫处理结束后去掉用于遮光的大棚与排除多余的水分，让冬小麦在自然条件下生长成熟。

2.3 数据的采集

在处理设置后的第2、4、7、11天，使用Li-6400便携式光合仪测定，选择红蓝光源叶室（Li6400-02B），设定光量子密度（PAR）为1100μmolm^-2s^-1。分别从各个处理组中随机选取3片生长一致的冬小麦的旗叶，进行净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）的测量，进行记录。

同时用叶绿素仪随机测定各个胁迫组中2片生长一致的冬小麦旗叶的叶绿素含量，取平均值并进行记录。

在小麦成熟后，分从各个处理组各个重复中收获面积为2*2m的冬小麦，105℃下杀青15min，80℃下烘干至恒重，称重，记录冬小麦的穗数、穗粒数、千粒重，并测定出实际产量。

2.4 数据的处理

各个处理的数据记录采用Excel进行记录并制图，不同处理间采用SPSS 22.0软件进行方差分析，均值的多重比较采用Duncan检验。

3 结果与分析

3.1 渍水和遮荫对冬小麦光合作用的影响

3.1.1 净光合速率

在小麦开花后进行遮荫、渍水、遮荫 渍水处理后的净光合速率结果如图1所示，遮荫、渍水、遮荫 渍水胁迫对小麦的净光合速率从第2天开始就有显著的影响，其中遮荫处理组在前4天净光合速率有明显下降，在第2天时净光合速率显著高于渍水组，到第4天时遮荫组的净光合速率则明显低于渍水组，在第4天以后则无明显变化。渍水处理组的净光合速率则随时间变化一直下降。遮荫 渍水处理组的净光合速率从第2天起就明显低于其他处理组，并随时间逐渐下降，说明遮荫胁迫与渍水胁迫对小麦的净光合速率的下降有明显的叠加作用。（在第11天遮荫组、渍水组、遮荫 渍水组的净光合速率分别减少36%、41%、67%）

图1 开花期后各胁迫处理对小麦净光合速率的影响

图柱上不同小写字母表示不同渍水处理间差异显著(Plt;0.05)，下同

3.1.2 气孔导度

对于小麦的气孔导度记录结果如图2所示，各个胁迫组对小麦的气孔导度从第2天开始就有明显的负效应，其中减少程度为遮荫 渍水＞遮荫＞渍水，遮荫和渍水以及遮荫 渍水胁迫对小麦的气孔导度产生了显著的影响，在第2天时，遮荫组和渍水组的气孔导度无明显差别但都显著低于对照组。遮荫胁迫的影响程度在第4天之后显著低于渍水胁迫的处理组。遮荫 渍水的双重胁迫在第2天时就显著低于对照组、遮荫组、渍水组，并且随时间不断降低，说明遮荫和渍水对小麦的气孔导度有叠加作用，使小麦的气孔导度大幅下降，影响小麦气体交换，进而影响小麦的光合作用。最终在第11天时遮荫组、渍水组、遮荫 渍水组的气孔导度分别减少62%、45%、74%。

3.1.3 胞间二氧化碳浓度

对于小麦在开花期后进行遮荫、渍水、遮荫 渍水的胁迫处理各个时间点的胞间二氧化碳浓度如图3所示。在第2天时，渍水组、遮荫组与对照组无显著的差别，遮荫 渍水组的胞间二氧化碳浓度则明显低于对照组。第4天和第7天时各个胁迫组与对照组有明显的差别，在第11天时，渍水组与对照组无明显的差别。这是因为对照组的胞间二氧化碳浓度随时间的变化是先上升后下降，而渍水组的浓度则随时间逐渐缓慢的上升。遮荫 渍水组从第2天开始胞间二氧化碳浓度随时间变化在逐渐的上升，且上升明显。这应该与小麦的生理活动有关。最终在第1天时遮荫组和遮荫 渍水组的胞间二氧化碳浓度分别下降了6%和6%。

图2 开花期后各胁迫处理对小麦气孔导度的影响

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