干旱胁迫对冬小麦物质转运和不同小穗位籽粒产量的影响

【目的】探究不同冬小麦品种物质转运和不同小穗位产量对拔节至成熟期干旱胁迫的响应。【方法】试验以常规品种济麦22和抗旱品种中麦36为材料,在自动防雨水肥控制池内进行,采用测墒补灌技术实现水分条件的控制。设置顶端小穗形成期到成熟期持续干旱(WS:40%~45%FC,FC为田间持水量)和对照处理(CK:80%~85%FC)。调查拔节后不同小穗位小花发育动态,强、弱势粒灌浆速率和产量等指标,以及各器官花前、花后干物质积累运转量。【结果】1)干旱胁迫促进济麦22穗中部和上部的小花原基发育进程,显著减少了小花原基数量,导致穗部发育不平衡,而对中麦36各部位小花原基发育进程和数量无显著影响。2)干旱胁迫下,抗旱品种中麦36的开花前营养器官贮藏干物质转运量(Pre-DT)和转运率(Pre-DTE)较对照条件下分别显著降低34.8%和33.2%,降低了花前贮藏干物质运转对籽粒的贡献率(Pre-DCR),但开花后干物质积累量(Post�DA)及其对籽粒的贡献率(Post-DCR)分别提高5.1%和25.7%;常规品种济麦22的花前营养器官贮藏干物质转运量对籽粒的贡献率比对照提高了32.1%,Post-DA和Post-DCR分别降低了40.4%和21.3%。干旱胁迫下,中麦36 Pre-DCR的下降主要因为茎秆Pre-DCR的降低,而济麦22的Pre-DCR比对照提高了1.4倍,主要是由穗轴和颖壳Pre-DCR的增加所致。3)济麦22叶鞘、茎秆及穗轴+颖壳中的干物质向籽粒转运受到干旱的抑制,而中麦36仅茎秆和穗轴+颖壳受到干旱的抑制。与正常条件相比,干旱致使济麦22的籽粒灌浆速率下降42%,对中麦36无显著影响。济麦22上部和中部小穗位强势粒受干旱影响较大,而中麦36上部小穗位弱势粒受干旱影响较大,表现为济麦22的穗粒数、单粒重和单穗产量降幅(7.6%、15.9%和24.3%)均高于中麦36(3.3%、9.5%和16.3%)。【结论】抗旱品种主要靠开花后干物质积累来增加籽粒产量,而常规品种主要靠转运开花前营养器官贮藏干物质来增加籽粒产量。干旱胁迫条件下,常规品种济麦22的籽粒产量降幅显著高于抗旱品种中麦36,主要原因是干旱导致济麦22不同小穗位小花原基的发育不平衡,叶鞘、茎秆及穗轴+颖壳的干物质转移到籽粒的过程均受抑制,且中部和上部小穗位强势粒受到影响,导致灌浆速率显著降低。抗旱品种中麦36在干旱胁迫下通过降低茎秆开花前营养器官贮藏干物质转运量,提高开花后营养器官干物质积累量对籽粒贡献率应对干旱胁迫,且干旱胁迫主要影响弱势粒。

匀播和条播小麦产量及干物质积累对春季灌水量的响应

为明确新型播种方式立体匀播条件下小麦干物质积累及对水分的利用情况,挖掘播种方式节水潜力。本试验于2020—2021年冬小麦生长季在石家庄和北京2个试点进行同步试验,以中筋节水型小麦“轮选103”为供试品种,采用裂区试验设计,主区设3个灌水量:600 m^(3)hm^(-2)(W_(1))、900 m^(3)hm^(-2)(W_(2))和1200 m^(3)hm^(-2)(W_(3));副区为立体匀播(S_(1))和常规条播(S_(2))两种播种方式,从产量构成、物质积累与转运、水分利用角度研究不同播种方式下小麦对春季灌水量的响应差异,为小麦节水生产提供理论依据和技术支撑。结果表明:相同灌水量条件下,立体匀播产量高于常规条播,主要是其叶面积指数(LAI)较高,且随着生育进程的推进变化较为稳定;同时,匀播小麦功能叶的光合性能优于条播,利于合成更多的有机物,使得匀播小麦各器官的干物质积累量和花后光合积累量均高于条播,提高水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE),表现出较好的产量优势。当灌水量为600 m^(3)hm^(-2)(W_(1))时,匀播较条播产量增加最多,为832.0kg hm^(-2),增幅为9.89%,茎鞘、叶片和穗的干物质量匀播较条播平均增加25.15%、27.64%和18.68%,WUE和IWUE分别显著提高11.16%和9.92%;播种方式间的最大相对生长速率在灌水量为900 m^(3) hm^(-2)(W_(2))时差异最大,匀播较条播快0.021~0.025g株^(-1)d^(-1),在该灌水量下干物质积累最大相对生长速率出现的时间(t_(m))提前,快速生长期持续的天数(Δt)最短,且石家庄试点出现的时间早于北京试点;花后光合积累量在灌水量为1200 m^(3)hm^(-2)(W_(3))时匀播显著高于条播,匀播较条播平均增产4.37%。灰色关联度分析表明,两试点匀播小麦的穗数、千粒重与产量密切相关,而条播小麦的净光合速率与产量的关联度较高。总体分析发现,相同灌水量下,与常规条播相比,匀播小麦通过提高LAI延长高值持续期,或者提高净光合速率,或者促进干物质积累而提高产量,尤其在较低的灌水量条件下,选用匀播播种方式,可在相同的灌水投入下,高效利用水量,从而获得较高的产量,增加效益。因此,匀播方式更适合生产中灌水条件不足的地区,可以充分发挥其高效节水功能。

覆膜和补施氮肥对晚播冬小麦冬前植株生长及群体质量的影响

为解决我国北部冬麦区因播期推迟造成越冬前小麦苗情较弱的实际问题,于2019—2021年在中国农业科学院北京试验基地进行晚播试验,设3个播期:10月5日适期播种(S0)、10月15日适当晚播(S1)、10月25日过晚播(S2),以S0为对照,对晚播S1、S2采取覆膜和补施氮肥的调控措施,研究覆膜和补施氮肥对晚播小麦冬前群体质量、个体性状以及茎蘖生长的影响。结果表明:晚播不利于小麦冬前群体和个体质量的形成,以及茎蘖的生长。晚播覆膜增温可提高冬前群体总茎数,与不覆膜处理相比,适当晚播和过晚播覆膜处理提高了小麦冬前群体生长率和相对生长率,群体总茎数平均分别提高42.9%、148.4%;植株冬前叶龄增加,个体分蘖数平均分别增加1.6个和2.0个;覆膜增温延长主茎上第1分蘖至第3分蘖营养生长进程,提高苗期茎叶、分蘖节、根部可溶性糖含量以及叶片中生长素与玉米素核苷的比值(IAA/ZR),增加冬前群体总茎数。对各处理进行晚播苗情评价可得出,适期播种条件下均有利于2个不同分蘖力品种冬前群体综合质量的提高,其中,多穗型品种中麦8号在晚播覆膜条件下其晚播苗情较好,大穗型品种航麦501则在适当晚播无调控措施、适当晚播+补施氮肥、适当晚播+覆膜和过晚播+覆膜条件下其晚播苗情较好,同时2个不同分蘖力品种在晚播条件下对覆膜增温的响应存在差异。中麦8号在适期播种或晚播覆膜条件下更有利其冬前群体综合质量的提升,而航麦501在适期播种、适当晚播和过晚播覆膜条件下均有利于其晚播苗期质量的提高。补施氮肥则对晚播小麦冬前群体质量、个体性状和茎蘖生长无明显调控效应。综上所述,在晚播条件下,覆膜可有效改善小麦冬前群体和个体的综合质量,进一步促进茎蘖的生长。