论文摘要
小麦是主要的粮食作物之一,全球70%的小麦播种于干旱、半干旱地区。水资源匮乏已成为制约这些地区小麦产量的重要因素,因此,研究如何充分利用有限水资源以提高小麦产量,一直是干旱地区农业发展亟待解决的问题。由于冬小麦品种间的差异,不同灌溉条件下其生理、生态反应也不同,而根系是决定作物抗旱性能和产量的最重要因素,因此研究灌水条件对冬小麦根系生长发育的影响仍是干旱地区农业研究的重要内容。本文以抗旱品种长武134、水分敏感品种西农9871和原始四倍体栽培二粒小麦为材料,在中国科学院水土保持研究所大型活动防雨棚内及棚外田间条件下,研究了不同灌水条件对冬小麦地上、地下部分生长发育及产量和光合特征参数的影响,获得如下结果: 1.灌水显著影响冬小麦根系生长发育。在收获期不灌水处理条件下,栽培二粒、西农9871、长武134根重分别为:210.2kg/hm2、204.4kg/hm2、196.2kg/hm2。相比不灌水处理,灌水处理均增加了三个冬小麦品种的根重,其中以灌一水处理的增幅最大,分别达到97%、75%、195%。相比充分灌水处理,灌一水与灌两水处理均增加了西农9871和长武134的根系总量,灌一水处理下根系总量分别增加了33.2kg/hm2、181.6kg/hm2;灌两水处理下分别增加了14.3kg/hm2、85.8kg/hm2,灌一水增加幅度大于灌两水。同时,灌水处理也改变了冬小麦根系分布。相比充分灌水处理,不灌水、灌两水、灌三水处理增加了在0～60cm土层根长密度与根系表面积相对比例,减小了60cm以下土层相对比例,因而不利于根系深扎来吸收深层土壤水分。而灌一水处理增加了长武134和栽培二粒130～180cm土层中根长密度和根系表面积相对比例,有利于根系吸收深层土壤水分来抵御干旱。2.灌水条件影响冬小麦地上部生长发育、产量及水分利用效率。西农9871和长武134的分蘖峰值在充分灌水处理下出现在拔节期,而在不灌水、灌一水、灌两水处理下则提前到返青期。相比充分灌水处理,灌一水和不灌水处理均提高了冬小麦的水分利用效率,灌一水处理下产量的增加幅度大于耗水量的增加幅度,所以最终提高了水分利用效率,而不灌水处理水分利用效率的提高是由于耗水量的大幅度减小。3.灌水条件影响冬小麦叶片光合特征参数和PEP羧化酶活性。拔节期和开花期冬小麦不灌水、灌一水、灌两水处理下叶片光合速率、蒸腾速率、PEPCase活性均高于充分灌水处理,但收获期由于不灌水、灌一水和灌两水处理下土壤长时间干旱,冬小麦光合速率、蒸腾速率、PEPCase活性大幅下降。说明适度的水分亏缺可以提高冬小麦的光合速率、蒸腾速率以及C3植物中C4途径主要光合酶的活性,更有利作物抗旱。4.灌水处理存在品种间差异。收获期充分灌水处理下根重大小顺序为:栽培二粒>长武134>西农9871,不灌水、灌一水处理下根重大小顺序为:长武134 >西农9871 >栽培二粒,栽培二粒、西农9871、长武134不灌水处理相比充分灌水处理根重下降幅有差异,三个品种根重下降幅度依次为70.3%、50.6%、36.9%,说明原始品种根系受水分的影响大于现代品种,水地品种大于旱地品种。灌水处理对根系分布影响也存在品种间差异,灌一水处理下栽培二粒0～60cm土层根重增加,60cm以下土层根重减小,而西农9871 90～140cm与长武134 150cm以下土层根重增加,有利于根系吸收深层土壤水分,增强了现代品种抗旱性。灌水处理对地上部分生长发育的影响也存在品种间差异:不灌水、灌一水与充分灌水处理下,栽培二粒小麦的株高与生物量显著高于西农9871和长武134,说明栽培二粒地上部分发育状况优于西农9871和长武134,但其穗粒数显著低于西农9871和长武134,产量和收获指数仅为西农9871和长武134的50%,体现了现代品种的高产特性。此外,充分灌水处理下西农9871的蒸腾速率大于长武134和栽培二粒,说明水分充足情况下,水分敏感品种的蒸腾速率高;灌一水和不灌水处理下长武134的蒸腾速率大于西农9871和栽培二粒,说明水分不足情况下,抗旱品种的蒸腾速率最大。