灌水量和种植模式对冬小麦光合特性的影响

摘要

2012～2013年，在山东农业大学农学实验站，以冬小麦为供试材料，在200万株/公顷密度下，通过调整冬小麦株行距，设置3种种植模式，探讨种植模式在不同灌水量条件下的光能利用率及其在生产中的价值。试验在大田条件下进行，3种种植模式分别为单-单(DD):行距20 cm;单-双(DS):总行距20 cm，双行苗带的行距为5 cm;双-双(SS):总行距20 cm，双行苗带的行距为5 cm。每种种植模式设3种灌水量处理:整个生育期不灌水，拔节期-抽穗期-灌浆期分别灌30 mm，拔节期-抽穗期-灌浆期分别灌60 mm。研究表明:调节冬小麦种植模式能明显影响冬小麦产量和光能利用率，有效改善冬小麦的群体发育动态、光合生理特性和冠层光合有效辐射截获率，具体结果如下:
　　1.种植方式和灌水量对群体动态发育的影响
　　SS种植方式下冬小麦茎蘖数均显著高于其他两种种植方式。成熟期SS处理下穗数分别比DD和DS两种处理高25.76％和16.11％。因此，SS种植方式可以促进冬小麦分蘖，增加穗数。随灌水量增加，冬小麦成熟期穗数增加，可见灌溉可以减少冬小麦分蘖死亡，提高分蘖成穗率，但灌水量过大不利于DD种植方式下的冬小麦成穗。
　　SS种植方式下的冬小麦叶面积指数（LAI）在整个生育期内显著高于其他两种种植方式，同时由灌浆期到成熟期，SS种植方式下的LAI下降幅度较小，说明SS种植方式可维持较高的LAI和较长的绿叶功能持续期。SS种植方式与DD相比在LAI上的优势随灌水量的增加而增加，这可能是因为灌水更有利于SS种植方式下冬小麦群体生长。
　　2.种植方式和灌水量对冠层光合有效辐射截获的影响
　　随生育进程的推进，DD种植方式下的PAR截获率与DS和SS相比逐渐降低，双行在冠层截获光合有效辐射上的优势逐渐明显。同时，SS种植方式的优势在灌水量较少的情况下更明显。本试验通过测定不同冬小麦冠层不同高度PAR截获率，双行种植方式对冬小麦冠层PAR截获率的提高主要是由于提高了底层叶片对光合有效辐射的截获。而0mm灌水量下SS种植方式提高PAR截获率的原因在于0-40 cm和40 cm以上这两个层次的PAR截获率均比DD高。通过测定冠层光合有效辐射的日变化得出结论:双行种植方式下的冬小麦更能充分利用中午的强光，更有利于光合作用的提高。
　　3.种植方式和灌水量对旗叶光合性能的影响
　　由灌浆期到成熟期，三种种植方式下的旗叶叶绿素含量下降幅度为DD＞DS＞SS，说明双行种植方式在生育后期可维持旗叶较高的叶绿素含量和较长的叶片功能期。灌水可以维持叶片叶绿素含量，延缓叶片衰老，但灌浆期三种种植方式在90 mm灌水量下的旗叶叶绿素含量均比180mm高，可能适度灌水更有利用叶片叶绿素含量的增加。
　　冬小麦旗叶光合速率(Pn)由挑旗期随生育进程的推进而逐渐下降，双行与单行相比，在旗叶Pn上优势主要体现在生育后期，双行延缓旗叶衰老，维持较高的旗叶光合性能。同时，双行维持生育后期旗叶Pn较高水平的优势，在0mm灌水量条件下更加明显。
　　冬小麦旗叶蒸腾速率(Tr)随灌水量的增加而增加，SS种植方式下的旗叶Tr在0mm灌水条件下保持较高水平，可能是该条件下改变了群体结构，进而影响土壤表层覆盖度，较少土壤水分散失，使叶片维持较高活性，从而提高了叶片Tr。由于挑旗期旗叶光合速率最高，同时该时期Tr保持在较低水平，因此各处理下旗叶叶片水平水分利用效率(WUE)在挑旗期明显高于其他时期。DS种植方式下旗叶Tr较低，因此有较高的叶片水平WUE。180 mm灌水量下DD种植方式下的叶片水平WUE最低，说明DD种植方式充分利用灌水量的能力较差，与其他两种种植方式相比，靠增加灌水量来进一步增加产量的潜力较弱。
　　由本试验测定的一系列冬小麦旗叶光合性能指标可以得出以下结论:SS种植方式下的旗叶光合性能比DD高，而且在0mm灌水量条件下，SS种植方式有利于延缓叶片衰老，维持更长的叶片功能期。DS种植方式下有较高的叶片水平WUE，具有利用高灌水量来进一步增加产量的潜力。
　　4.种植方式和灌水量对干物质积累及产量的影响
　　SS种植方式能显著提高冬小麦干物质积累量，这与冬小麦茎蘖数和LAI是密切相关的。通过测定冬小麦不同器官干物质积累量，得出DS种植方式与其他两种种植方式相比穗干物质占总干物质积累量的比例较高，有利于花后光合产物向穗部的转运。SS种植方式虽然能增加干物质积累量但向穗部转运的干物质比例较低，光合产物不能有效地转化为籽粒干物质。
　　灌浆期90 mm灌水量下穗部干物质较高，而成熟期180 mm灌水量下的穗部干物质较90 mm高，因此，进一步增加灌水量有利于灌浆后期光合产物向穗部的转运，提高籽粒产量。