昼夜不同增温处理对小麦生长发育和产量的影响

石姣姣　江晓东　邱思齐

摘要：以扬麦13号为材料，采用开放式的田间增温系统对麦田进行不同增温处理（从出苗到收获），研究不同增温处理对小麦生长发育及产量的影响，设置全天增温（AW，全天冠层平均增温1.9 ℃）、白天增温（DW，白天冠层平均增温2.1 ℃）、夜间增温（NW，夜间冠层平均增温1.7 ℃）3个增温处理，以不增温为对照（CK）。结果表明：与对照相比，AW、DW、NW处理下小麦各生育时期均提前，AW处理下小麦提前时间最多，其次为DW处理，最后为NW处理；小麦各生育时期中，拔节期提前时间最多。3种增温处理下小麦株高基本大于CK，AW处理下小麦株高最高，这主要由于增温导致小麦生育时期提前，越冬期缩短，有利于小麦营养生长。AW处理下小麦LAImax值出现最早，这与日平均温度高低、昼夜温差大小等密切相关。DW、AW处理下小麦增产，NW处理下小麦减产。

关键词：增温；小麦；生育时期；株高；叶面积指数；产量

中图分类号： S161.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0082-02

收稿日期：2014-02-25

基金项目：国家自然科学基金（编号：41105078）；江苏省自然科学基金（编号：BK2011827）；江苏高校优势学科建设工程项目。

作者简介：石姣姣（1987—），女，重庆人，硕士研究生，主要从事农业气象研究。Tel：（025）58699957；E-mail：shijiaojiao@yeah.net。

通信作者：江晓东，博士，副教授，主要从事农业生态与农业气象研究。Tel：（025）58699957；E-mail：jiangxd@126.com。过去100年全球平均气温升高了0.56～0.92 ℃。气温增加的同时，其增幅也呈明显的非对称性，夜间增温幅度大于白天，冬季增温幅度大于夏季，高纬度地区增温幅度大于低纬度地区。温度是大多数植物生长发育的主要驱动因子，气候变暖影响植物的生长发育，同时也给作物生产带来影响[1]。日最高气温、最低气温对作物光合作用、呼吸作用、干物质积累等产生显著影响。学者们认为，温度升高将导致冬小麦生育期缩短，物候提前，并引起株高、LAI值（叶面积指数）变化，降低土壤含水量，影响各种病虫害的发生及分布，从而导致作物产量变化[2-5]。研究表明，冬季气候变暖会使小麦冬前旺长，株高、LAI、分蘖数偏大，养分消耗增加，不利于小麦越冬[6]。田云录等认为，增温条件下，冬小麦有效分蘖增加，营养生长期绝对生长速率显著提高，株高、绿叶面积增加，千粒质量、产量显著提高[7]。Nicholls认为，1952—1992年，澳大利亚日最低气温升高，霜冻灾害减少，小麦产量增加明显[8]。房世波等研究认为，春季夜间增温2.5 ℃导致冬小麦减产达26.6%[9]。白莉萍等认为，增温促进冬小麦无效分蘖增加，导致冬小麦减产[10]。全球范围内统计显示，平均气温提高对小麦、玉米、大麦这些作物产量有显著的负面影响。近年也有一些模型分析表明，增温对作物产量影响存在较大的不确定性[11]。本试验通过在田间设置开放式昼夜不同增温装置，研究昼夜不同增温处理对冬小麦生长发育、产量的影响，以期为小麦生产实践提供理论参考。

1材料与方法

1.1试验设计

试验于2012年11月—2013年6月在南京信息工程大学农业气象实验站进行。供试小麦品种为扬麦13号。试验田前茬作物为水稻，水稻收获后秸秆还田。耕层土壤质地为壤质黏土，黏粒含量为26.1%，土壤pH值为6.2，有机碳、全氮含量分别为19.4、11.5 g/kg。采用红外线陶瓷加热灯对冬小麦进行增温处理。试验设置全天增温（AW）、白天增温（DW）、夜间增温（NW） 3种增温处理，以不增温处理为对照（CK）。全天增温指冬小麦从出苗到收获昼夜不间断增温，雨雪天停止增温。白天增温是同期内每天06：00—18：00进行增温。夜间增温是在每天18：00至次日06：00增温。使用CR3000数据采集器（美国Campbell公司）在小麦全生育期内每隔1、10 min记录各小区小麦冠层温度，AW、DW、NW处理分别可以使冠层增温时段内温度平均升高1.9、2.1、1.7 ℃。每个小区面积为3 m×3 m，随机排列，重复3次。试验地肥料用量分别为：N 168 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 135 kg/hm2，磷、钾肥作为基肥一次性施入，氮肥分底施（1/2用量）及拔节肥（1/2用量），基本苗为270万株/hm2，行距25 cm。11月13日播种，其他栽培管理措施同一般高产麦田。

1.2方法

每小区选取长势均匀的20个小麦单茎分别测量其株高，求平均值。每小区选取长势均匀的20个小麦单茎，将绿色叶片按叶位分离，采用LI-3000C便携式叶面积仪（美国 LI-COR 公司）测定叶面积，并换算成LAI。收获时在每小区选取长势均匀的20个单茎，分别测量小麦的穗粒数、千粒质量，统计1 m2小麦穗数。收获时每小区选取长势均匀的2 m2小麦收获、脱粒、称质量，计算产量。

1.3数据处理

采用DPS9.5软件分析数据。

2结果与分析

2.1不同增温处理对小麦生育期的影响

从表1可看出，不同增温处理均导致扬麦13号生育时期提前，AW处理下扬麦13号生育时期提前最多，其次是DW、NW处理。增温处理对拔节期影响最大，AW、DW、NW处理的拔节期出现时间分别比CK处理提前了20、8、4 d；AW、DW、NW处理孕穗期出现时间分别比CK处理提前了23、5、2 d；AW、DW、NW处理开花期分别比CK处理提前了13、5、4 d；AW、DW、NW处理灌浆期出现时间分别比CK处理提前了15、7、7 d。可见冬季增温对小麦生育期影响显著。

表1不同增温处理下扬麦13号的生育时期

处理拔节期

3不同增温处理对小麦LAI值的影响

由图2可知，AW处理下小麦LAI值从2月22日起增加较快，3月19日（孕穗期）达最大值，DW、NW、CK的LAI值增长速度较缓，4月12日达最大值。DW、AW、CK、NW处理下小麦LAImax分别为6.21、5.67、4.63、4.12。

2.4不同增温处理对小麦产量的影响

单位面积有效穗数、穗粒数、千粒质量是构成小麦产量的三要素。冬季升温有利于小麦分蘖，3种增温处理下扬麦13号单位面积穗数由高到低依次为DW>AW>NW>CK；穗粒数由高到低依次为DW>NW>CK>AW，四者差异不显著；千粒质量由高到低依次为AW>DW>CK>NW；小麦产量由高到低依次为DW>AW>CK>NW。

表2不同增温处理对扬麦13号产量构成因素的影响

处理穗数

（穗/m2）穗粒数

（粒/穗）千粒质量

（g）产量

（g/m2）NW532.27b45.73a38.71c680.86dDW569.60a46.40a41.36ab910.49aAW557.87ab44.17a43.42a839.29bCK508.80c44.93a41.34ab784.33c注：同列数据后标有不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

3结论与讨论

本研究表明，不同增温处理对小麦生长发育影响显著，这与Luo等的研究结论[12]一致。与对照相比，AW、DW、NW处理下小麦各生育时期均提前，AW处理下小麦生育期提前时间最多，其次为DW处理，最后为NW处理；小麦各生育时期中，拔节期提前时间最多。冬小麦营养生长期主要受低温影响[13]，冬季增温可使小麦在越冬期仍继续生长；小麦是长日照作物，开花受光周期影响较大。3种增温处理下小麦株高基本大于CK处理，AW处理下小麦株高最高。这主要由于增温导致小麦生育时期提前，越冬期缩短，有利于小麦营养生长。AW处理下小麦LAImax值出现最早，这与日平均温度高低、昼夜温差大小等密切相关。冬季增温对小麦影响较大，暖冬现象时有发生，本试验表明，DW、AW处理下小麦增产，NW处理下小麦减产。DW处理由于白天温度增加，夜间温度未改变，使得昼夜温差大，小麦长势优于其他处理。夜间增温导致小麦夜间呼吸消耗增加，不利于干物质积累，小麦生长情况较差。产量构成方面，DW、AW处理下小麦穗粒数与CK处理差异较小，千粒质量增加，籽粒更饱满[9]。由于DW处理下小麦穗数、穗粒数最多，因此小麦产量增加最显著。NW处理下小麦冬季分蘖增加，穗数、穗粒数均大于CK处理，籽粒灌浆程度较差，千粒质量低于CK处理，小麦减产。

参考文献：

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