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作物杂志,2023, 第1期: 68–75 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2023.01.010

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

灌水对节水小麦“衡观35”产量、蛋白质含量及光合性能的影响

阚茗溪(), 王艳杰, 于慧玲, 王德梅, 陶志强, 杨玉双, 王玉娇, 高甜甜, 曹祺, 赵广才, 常旭虹()   

  1. 中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室，100081，北京
  • 收稿日期:2022-01-14 修回日期:2022-09-27 出版日期:2023-02-15 发布日期:2023-02-22
  • 通讯作者: 常旭虹，主要从事小麦优质高产栽培理论与技术研究，E-mail：changxuhong@caas.cn
  • 作者简介:阚茗溪，研究方向为小麦栽培，E-mail：kanmingxi@163.com
  • 基金资助:
    财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-03-16);中国农业科学院科技创新工程重大科研任务(CAAS-ZDRW202002)

Effects of Irrigation on Yield, Protein Content and Photosynthetic Performance of Water-Saving Wheat “Hengguan 35”

Kan Mingxi(), Wang Yanjie, Yu Huiling, Wang Demei, Tao Zhiqiang, Yang Yushuang, Wang Yujiao, Gao Tiantian, Cao Qi, Zhao Guangcai, Chang Xuhong()   

  1. Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081, China
  • Received:2022-01-14 Revised:2022-09-27 Online:2023-02-15 Published:2023-02-22

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摘要：

水分是限制小麦产量和品质提高的关键因素。为探究不同时期灌水对冬小麦产量、农艺性状、籽粒品质及光合性能的影响，在自动防雨水肥控制池中设置4个春季水分处理：不灌水（对照，W1）、仅拔节期灌水1050m3/hm2（W2）、仅开花期灌水1050m3/hm2（W3）和拔节期525m3/hm2+开花期525m3/hm2（W4）。结果表明，W1处理籽粒蛋白质含量最高，W2处理蛋白质产量最高，W3处理籽粒产量最高，W4处理光合性能最稳定。与W1处理相比，灌水影响小麦旗叶的光合性能，使其净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率增大；拔节期灌水可增加叶片叶绿素含量，促进植株干物质积累，提高籽粒蛋白质产量，通过增加单位面积穗数和穗粒数而增加生物产量；开花期灌水促进籽粒长、宽增大，增大库容量，通过增加粒重而提高籽粒产量。通过比较拔节期灌水后至开花期未灌水前W1、W4和W2处理发现，灌水使最大净光合速率和光饱和点增大，暗呼吸速率减小，旗叶更加适应强光，但光合效率并不能进一步增加，并且随时间推移旗叶适应强光能力减弱。灌水量相同时，仅在开花期灌1次水或者在拔节期和开花期分2次灌水可减缓叶片后期光合性能下降，防止早衰。因此，在生产中要关注不同生育时期水分的作用，根据实际降水及生产需求及时进行灌溉。

关键词: 灌水时期, 冬小麦, 光合性能, 产量, 品质

Abstract:

Water is the key factor limiting the improvement of wheat yield and quality. In order to explore the effects of irrigation in different periods on winter wheat yield, agronomic characteristics, grain quality and photosynthetic performance, four water treatments were set under conditions of automatic rain-proof shelter that water and fertilizer were controlled: no watering (control treatment, W1), water 1050m3/ha at jointing stage (W2), water 1050m3/ha at flowering stage (W3), and water 525m3/ha at jointing stage + 525m3/ha at flowering stage (W4). The results showed that, the grain protein content of W1 treatment, the protein yield of W2 treatment and the grain yield of W3 treatment were the highest. W4 treatment had the most stable photosynthetic performance. Compared with W1 treatment, irrigation affected the photosynthetic performance of wheat flag leaves, increased its net photosynthetic rate, stomatal conductance, intercellular CO2 concentration and transpiration rate. Irrigation at jointing stage increased leaf chlorophyll content, dry matter accumulation and grain protein yield, and increased biological yield by increasing the number of spikes and grains per spike. Irrigation at flowering stage could increase grain length and width, increase sink capacity, and increase grain yield by increasing weight. By comparing W1, W4 and W2 treatments after irrigation at jointing stage and before irrigation at flowering stage, it was found that irrigation increased the maximum net photosynthetic rate and light saturation point, decreased the dark respiration rate, and the flag leaf was more adapted to strong light, but could not further increase the photosynthetic efficiency, and the weakening range of flag leaf adaptation to strong light increased with time. With the same amount of irrigation, irrigation only once at flowering stage or twice at jointing stage and flowering stage could prevent the decline of photosynthetic performance and the early- senescence of leaves at the later stage. Therefore, attention should be paid to the role of water in different growth periods in production, and irrigation should be carried out in time according to the actual precipitation and production demand.

Key words: Irrigation period, Winter wheat, Photosynthetic performance, Yield, Quality

表1

不同灌水处理对产量及其构成因素的影响

水分处理
Treatment		 生物产量
Biological yield
(kg/hm2)		 经济系数
Economic
coefficient		 单位面积穗数
Spike number
(×104/hm2)		 穗粒数
Grains
per spike		 千粒重
1000-grain
weight (g)		 产量
Yield
(kg/hm2)
W1 13 050b 0.46b 548b 32.05c 28.95c 5913.2c
W2 20 124a 0.33c 743a 34.40a 22.31d 6666.7b
W3 13 747b 0.53a 465c 33.43b 41.26a 7326.8a
W4 14 437b 0.49ab 540b 34.35a 34.37b 7124.6a

图1

不同灌水处理对株高的影响 不同小写字母表示处理间差异显著（P < 0.05），下同

图2

不同灌水处理对籽粒长、宽的影响

表2

不同灌水处理对籽粒蛋白质的影响

处理
Treatment		 清蛋白
Albumin (%)		 球蛋白
Globulin (%)		 醇溶蛋白
Gliadin (%)		 谷蛋白
Gluten (%)		 总蛋白
Total protein (%)		 蛋白质产量
Protein yield (kg/hm2)
W1 3.41ab 1.62b 4.13a 5.86a 16.27a 962.75b
W2 3.68a 1.97a 4.29a 5.36ab 16.12a 1074.73a
W3 3.16b 1.56b 3.51b 4.34b 13.36b 979.11ab
W4 3.20b 1.62b 3.76ab 4.68b 14.12b 1006.16ab

图3

不同灌水处理对旗叶叶绿素SPAD值的影响

图4

不同灌水处理对旗叶光合参数的影响

图5

不同灌水处理对旗叶光响应（a）和CO2响应曲线（b）的影响

表3

不同灌水处理对旗叶光响应曲线和CO2响应曲线拟合特征参数的影响

时期
Stage		 处理
Treatment		 最大Pn
Maximum Pn
[μmol CO2/(m2·s)]		 暗呼吸速率
Dark respiration rate
[μmol CO2/(m2·s)]		 光饱和点
Light saturation
point [μmol/(m2·s)]		 光补偿点
Light compensation
point [μmol/(m2·s)]		 CO2饱和点
CO2 saturation
point (μmol/mol)		 CO2补偿点
CO2 compensation
point (μmol/mol)
挑旗期
Flagging		 W1 13.57 1.32 621 21.68 1130 72.22
W2 24.85 0.72 1795 16.47 1723 95.31
W4 14.15 1.20 809 22.51 1800 70.65
开花期
Flowering		 W1 7.21 1.64 1117 103.70 900 76.86
W2 13.89 0.76 1219 27.80 1052 97.11
W4 2.42 1.09 584 78.54 1800 144.76
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