干旱及复水对冬小麦产量和干物质积累与分配的影响

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0144

农学学报 ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (5): 1-8.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0144

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干旱及复水对冬小麦产量和干物质积累与分配的影响

尹逊栋¹(), 吕广德¹, 陈永军¹, 钱兆国¹(), 刘嘉¹, 邹俊丽², 张继波³, 江梦圆⁴

¹ 泰安市农业科学院，山东泰安 271000
² 泰安市农业气象试验站，山东泰安 271000
³ 山东省气候中心，济南 250000
⁴ 南京信息工程大学，南京 210044

收稿日期:2023-01-23 修回日期:2023-05-15 出版日期:2024-05-20 发布日期:2024-05-16
通讯作者:
钱兆国，男，1971年出生，山东泰安人，研究员，硕士，研究方向：小麦遗传育种与栽培研究。通信地址：271000 泰安市泰山区繁荣大街316号泰安市农业科学院，Tel：0538-8503322，E-mail：qianzhaoguo@163.com。
作者简介:
尹逊栋，男，1987年出生，山东泰安人，农艺师，硕士，研究方向：小麦遗传育种与栽培研究。通信地址：271000 泰安市泰山区繁荣大街316号泰安市农业科学院，Tel：0538-8503322，E-mail：xdyin123@163.com。
基金资助:
山东省现代农业产业技术体系“小麦产业技术体系”(SDAIT-01-04); 山东省农业良种工程项目“特色营养小麦新品种选育”(2019LZGC010)

Effects of Drought and Rehydration on Yield and Dry Matter Accumulation and Distribution of Winter Wheat

YIN Xundong¹(), LV Guangde¹, CHEN Yongjun¹, QIAN Zhaoguo¹(), LIU Jia¹, ZOU Junli², ZHANG Jibo³, JIANG Mengyuan⁴

¹ Tai'an Academy of Agricultural Sciences, Tai'an 271000, Shandong, China
² Tai'an Agrometeorological Experiment Station, Tai'an 271000, Shandong, China
³ Shandong Climate Center, Jinan 250031, Shandong, China
⁴ Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, Jiangsu, China

Received:2023-01-23 Revised:2023-05-15 Online:2024-05-20 Published:2024-05-16

摘要/Abstract

摘要：

为了探究干旱及复水条件下，冬小麦各器官干物质积累与分配的变化规律，及对产量的影响，以‘济麦22’为研究对象，在拔节期（4月2日）按照正常补水量(75 mm)的100%(CK)、80%(T₁)、50%(T₂)、25%(T₃)和0%(T₄)一次性灌溉，并在开花期（4月26日）统一复水至土壤相对湿度达90%，测定2个生育期植株各器官干物质量和总干物质量，以及各处理的最终产量。结果表明，拔节期干旱胁迫会使冬小麦叶的干物质分配比降低，茎和穗的干物质分配比升高，叶鞘的干物质分配比变化不大，复水后各器官干物质分配比均能恢复到与对照一致的水平；开花后期植株的穗干物质重和干物质总重降低，T₁、T₂、T₃、T₄处理的冬小麦总干物质重相较于CK下降11.3%、16.0%、24.2%、35.0%，穗干物质重下降15.7%、20.0%、26.6%、32.0%；叶的花前干物质转运量和转运率显著降低，叶鞘和茎的花前转运率显著升高；T₁、T₂、T₃、T₄处理的冬小麦产量相较于对照分别下降16.2%、24.4%、29.4%、33.0%，穗粒数分别下降9.9%、11.6%、20.0%、23.3%，不孕穗率分别升高6.2、7.5、9.6、8.1个百分点，对千粒重和小穗数影响不大。由此可知，拔节期干旱会导致干物质向茎和穗等储藏器官分配，复水后的总干物质重和穗干物质重显著降低，干旱胁迫程度越重，变化幅度越大；拔节期的干旱胁迫导致穗粒数减少，不孕穗率显著升高，产量显著下降。

关键词: 干旱胁迫, 复水, 干物质转运, 水分利用, 干物质分配, 拔节期

Abstract:

In order to determine the effects of drought and rehydration on dry matter accumulation and distribution in various organs and grain yield of winter wheat, ‘Jimai 22’ was selected as the research object, and 100%(CK), 80%(T₁), 50%(T₂), 25%(T₃) and 0%(T₄) of the normal water supply (75 mm) were irrigated at jointing stage (April 2), and rewatered at the flowering stage (April 26) until the soil relative humidity reached 90 %. The dry matter mass and total dry matter mass of each organ of the plant in the two growth stages were measured, as well as the final yield of each treatment. The results showed that dry matter allocation ratio of winter wheat leaves decreased under drought stress at jointing stage, dry matter allocation ratio of stem and ear increased, dry matter allocation ratio of leaf sheath did not change much, and dry matter allocation ratio of all organs recovered to the same level as control after rehydration. The total dry matter weight of winter wheat treated with T₁, T₂, T₃ and T₄ decreased by 11.3%, 16.0%, 24.2% and 35.0% compared with CK, and the dry matter weight per spike decreased by 15.7%, 20.0%, 26.6% and 32.0%. The pre-flowering dry matter transport and transport rate of leaves were significantly decreased, while the pre-flowering dry matter transport rate of leaf sheath and stem was significantly increased. Compared with the control, the yield of winter wheat under T₁, T₂, T₃ and T₄ treatments decreased by 16.2%, 24.4%, 29.4% and 33.0%, the number of grains per spike decreased by 9.9%, 11.6%, 20.0% and 23.3%, and the sterile spike rate increased by 6.2, 7.5, 9.6 and 8.1 percentage points, respectively. It had little effect on 1000-grain weight and spikelet number. In conclusion, drought at jointing stage leads to dry matter distribution to storage organs such as stems and panicle, and the total dry matter weight and panicle dry matter weight decreased significantly after rehydration, and the greater the degree of drought stress, the greater the range of change. Drought stress at jointing stage resulted in the decrease of panicle number, the increase of sterile panicle rate and the decrease of yield.

Key words: drought stress, rehydration, dry matter transport, water utilization, dry matter distribution, jointing stage

尹逊栋, 吕广德, 陈永军, 钱兆国, 刘嘉, 邹俊丽, 张继波, 江梦圆. 干旱及复水对冬小麦产量和干物质积累与分配的影响[J]. 农学学报, 2024, 14(5): 1-8.

YIN Xundong, LV Guangde, CHEN Yongjun, QIAN Zhaoguo, LIU Jia, ZOU Junli, ZHANG Jibo, JIANG Mengyuan. Effects of Drought and Rehydration on Yield and Dry Matter Accumulation and Distribution of Winter Wheat[J]. Journal of Agriculture, 2024, 14(5): 1-8.

图/表 5

参考文献 29

[1]	姚素梅, 康跃虎, 刘海军. 喷灌与地面灌溉冬小麦干物质积累、分配和运转的比较研究[J]. 干旱地区农业研究, 2008, 26(6):51-56.
[2]	骆兰平, 于振文, 王东, 等. 土壤水分和种植密度对小麦旗叶光合性能和干物质积累与分配的影响[J]. 作物学报, 2011, 37(6):1049-1059.
[3]	任巍, 姚克敏, 于强, 等. 水分调控对冬小麦同化物分配与水分利用效率的影响研究[J]. 中国生态农业学报, 2003, 11(4):92-94.
[4]	赵辉, 戴廷波, 姜东, 等. 高温下干旱和渍水对冬小麦花后旗叶光合特性和物质转运的影响[J]. 应用生态学报, 2007, 18(2):333-338.
[5]	李彦彬, 朱亚南, 李道西, 等. 阶段干旱及复水对小麦生长发育、光合和产量的影响[J]. 灌溉排水学报, 2018, 37(8):76-82.
[6]	刘明, 武建军, 吕爱锋, 等. 黄淮海平原典型区冬小麦水分胁迫规律与灌溉策略[J]. 农业工程学报, 2010, 26(5):40-44.
[7]	冯伟, 罗毅, 郭天财, 等. 灌水对不同穗型小麦碳氮代谢及籽粒灌浆的影响[J]. 麦类作物学报, 2008, 28(6):1036-1041.
[8]	刘培, 蔡焕杰, 王健. 土壤水分胁迫对冬小麦生长发育、物质分配及产量构成的影响[J]. 农业现代化研究, 2020, 31(3):330-333.
[9]	陈晓远, 高志红, 罗远培, 等. 水分胁迫效应对冬小麦生长发育的影响研究[J]. 华北农学报, 2004, 19(3):43-46. doi: 10.3321/j.issn:1000-7091.2004.03.011
[10]	谷艳芳, 丁圣彦, 高志英, 等. 干旱胁迫下冬小麦光合产物分配格局及其与产量的关系[J]. 生态学报, 2010, 30(5):1167-1173.
[11]	胡程达, 杨光仙, 成林. 干旱对冬小麦光合产物积累和分配的影响[J]. 中国农业气象, 2014(3):243-249.
[12]	姜东, 于振文, 李永庚, 等. 冬小麦叶茎粒可溶性糖含量变化及其与籽粒淀粉积累的关系[J]. 麦类作物学报, 2016, 21(3):38-41.
[13]	谭方颖, 李昊, 王建林, 等. 华北夏玉米干物质分配系数对干旱胁迫的响应[J]. 应用生态学报, 2019, 30(1):220-226.
[14]	王会肖, 蔡燕. 农田水分利用效率研究进展及调控途径[J]. 中国农业气象, 2008, 29(3):272-276.
[15]	山仑, 徐萌. 节水农业及其生理生态基础[J]. 应用生态学报, 1991, 2(1):70-76.
[16]	孟兆江, 卞新民, 刘安能, 等. 调亏灌溉对棉花生长发育及其产量和品质的影响[J]. 棉花学报, 2008, 20(1):39-44. doi: 10.11963/cs010808
[17]	谷艳芳. 不同水分处理下冬小麦光合产物分配格局、过程及调控机制的研究[D]. 开封: 河南大学, 2008.
[18]	边泽鹏. 冬小麦对花前干旱复水的响应规律研究[D]. 郑州: 华北水利水电大学, 2020.
[19]	王月福, 李素美, 王玉叶, 等. 水分对冬小麦开花后光合产物积累运转的影响[J]. 莱阳农学院学报, 1998, 15(2):94-98.
[20]	SU Z Y, ZHANG J S, WU W L, et al. Effects of conservation tillage practices on winter wheat water-use efficiency and crop yield on the Loess Plateau, China[J]. Agricultural water management, 2007, 87(3):307-314.
[21]	李连朝, 王学臣. 水分亏缺对植物细胞壁的影响及其与细胞延伸生长的关系[J]. 植物生理学报, 1996(5):321-327.
[22]	姚宁, 周元刚, 宋利兵, 等. 不同水分胁迫条件下DSSAT-CERES-Wheat模型的调参与验证[J]. 农业工程学报, 2015, 31(12):138-150.
[23]	丁彤彤, 李朴芳, 曹丽, 等. 干旱胁迫下不同基因型小麦干物质转运对产量形成的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2021, 39(6):62-72.
[24]	傅晓艺, 王红光, 刘志连, 等. 不同水分处理对小麦氮素和干物质积累与分配的影响麦类作物学报[J]. 2020, 40(8):955-963.
[25]	李翠平, 秦保平, 李亚静, 等. 减少灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2020, 40(8):964-971.
[26]	李萍. 返青期和拔节期土壤水分对冬小麦茎蘖成穗和产量的调控及其生理特性[D]. 泰安: 山东农业大学, 2020.
[27]	崔亚坤. 分蘖和拔节期土壤干旱对小麦产量形成的影响及其生理机理[D]. 南京: 南京农业大学, 2015.
[28]	宋妮, 黄修桥, 孙景生, 等. 水分胁迫对盆栽冬小麦产量和部分品质性状的影响[J]. 麦类作物学报, 2009, 29(3):476-479.
[29]	姚宁, 宋利兵, 刘健, 等. 不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2015, 48(12):2379-2389. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.12.011

处理	转运量/g			转运率/%
处理	叶	叶鞘	茎	叶	叶鞘	茎
CK	1.33 a	0.94 ab	2.73 a	35.6 a	24.5 a	33.5 a
T₁	0.93 b	0.81 a	2.86 a	30.9 b	22.8 a	38.4 ab
T₂	0.82 bc	0.98 ab	3.01 a	28.4 b	31.3 ab	44.6 bc
T₃	0.81 bc	1.16 b	2.79 a	27.0 bc	39.0 b	45.3 bc
T₄	0.70 c	1.13 ab	2.93 a	23.5 c	35.5 b	48.6 c

处理	转运量/g			转运率/%
处理	叶	叶鞘	茎	叶	叶鞘	茎
CK	1.33 a	0.94 ab	2.73 a	35.6 a	24.5 a	33.5 a
T₁	0.93 b	0.81 a	2.86 a	30.9 b	22.8 a	38.4 ab
T₂	0.82 bc	0.98 ab	3.01 a	28.4 b	31.3 ab	44.6 bc
T₃	0.81 bc	1.16 b	2.79 a	27.0 bc	39.0 b	45.3 bc
T₄	0.70 c	1.13 ab	2.93 a	23.5 c	35.5 b	48.6 c

处理	产量/(kg/hm²)	穗粒数	千粒重/g	小穗数	不孕穗率/%
CK	8641.6 a	42.4 a	42.9 a	20.4 a	7.8 a
T₁	7242.8 b	38.2 ab	41.7 a	20.7 a	14.0 b
T₂	6530.5 b	37.5 abc	41.1 a	20.1 a	15.3 bc
T₃	6097.3 b	33.9 bc	41.5 a	20.2 a	17.4 c
T₄	5786.6 b	32.5 c	43.7 a	19.4 a	15.9 bc

处理	产量/(kg/hm²)	穗粒数	千粒重/g	小穗数	不孕穗率/%
CK	8641.6 a	42.4 a	42.9 a	20.4 a	7.8 a
T₁	7242.8 b	38.2 ab	41.7 a	20.7 a	14.0 b
T₂	6530.5 b	37.5 abc	41.1 a	20.1 a	15.3 bc
T₃	6097.3 b	33.9 bc	41.5 a	20.2 a	17.4 c
T₄	5786.6 b	32.5 c	43.7 a	19.4 a	15.9 bc

干旱及复水对冬小麦产量和干物质积累与分配的影响

Effects of Drought and Rehydration on Yield and Dry Matter Accumulation and Distribution of Winter Wheat

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[1]	边金霞, 王平. 旱作区化肥减量配施有机肥对粮饲兼用玉米生长及产量的影响[J]. 农学学报, 2024, 14(3): 13-20.
[2]	马力文, 刘静, 徐青, 郑方, 张学艺. 宁夏中南部地区马铃薯水分盈亏研究[J]. 农学学报, 2023, 13(8): 25-31.
[3]	王平, 谢成俊, 孙振荣, 陈娟, 王镭, 彭文静. 冷凉灌区马铃薯施肥量与种植密度对马铃薯生长及产量的影响[J]. 农学学报, 2023, 13(6): 17-24.
[4]	屈洋, 王可珍, 刘洋, 罗艳, 杨清华, 梁福琴. 不同种植参数对夏大豆产量及光合效能的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(8): 8-13.
[5]	刘永华, 李鲜花, 崔凡, 刘翠英. PEG模拟干旱胁迫对聚合草叶片生理特性的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(6): 25-28.
[6]	周海涛, 张艳阳, 赵孟圆, 李天亮, 曹丽霞, 张新军. S-诱抗素和黄腐酸对干旱胁迫下皮燕麦光合特性及产量的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(2): 30-34.
[7]	康海岐, 潘英华, 孙小文, 韩友学, 高利军, 曹艳, 高菊, 康家荣, 李星月, 张鸿. 杂交稻组合节水抗旱特性的梯度量化研究[J]. 农学学报, 2021, 11(10): 1-8.
[8]	任园宇, 魏东伟, 王中伟, 周亚萍. 亚硝酸钠-硝酸铝比色法测定干旱胁迫前后玉米幼苗的总黄酮含量[J]. 农学学报, 2020, 10(5): 15-20.
[9]	严美玲, 赵明, 崔明灼, 辛庆国, 孙晓辉, 王江春, 殷岩. 不同测墒补灌处理对冬小麦产量及光合特性的影响[J]. 农学学报, 2020, 10(4): 1-6.
[10]	仉劲,李国清,于清伟. 干旱胁迫与温度变化对粉花桔梗种子萌发特性的影响[J]. 农学学报, 2018, 8(6): 58-61.
[11]	张晓伟,白牡丹,高鹏,郝国伟,杨盛,郭黄萍. 氮磷钾肥配施对玉露香梨叶绿素含量及光合特性的影响[J]. 农学学报, 2018, 8(12): 79-83.
[12]	史丽娟,白文斌,李光,张建华. 不同耕作模式对山西旱塬区高粱产量和水分利用效率的影响[J]. 农学学报, 2018, 8(12): 1-5.
[13]	席吉龙,杨娜,王珂,张建诚,姚景珍. 旱地小麦深层防堵渗灌应用研究[J]. 农学学报, 2018, 8(11): 73-77.
[14]	陈龙涛,高润梅,石晓东. 干旱胁迫对华北落叶松和油松幼苗叶绿素含量与根系活力的影响[J]. 农学学报, 2017, 7(3): 67-72.
[15]	徐田军. 不同基因型玉米品种对三个关键时期干旱胁迫的响应及抗旱性鉴定[J]. 农学学报, 2017, 7(12): 12-17.