灌水对不同小麦品种叶绿素含量及产量的影响

2018-01-12杨丽娟盛坤李晓航王映红

现代农业科技 2018年21期

杨丽娟盛坤李晓航王映红

摘要为研究灌水对小麦生育后期旗叶叶绿素含量和产量的影响并筛选抗旱品种，于2014—2015年在河南省辉县市设置了全生育期不灌水、灌1次水（拔节期灌水80 mm）、灌2次水（拔节期灌水80 mm+扬花期灌水80 mm）共3种灌溉处理，比较了16个冬小麦品种的小麦成熟期旗叶叶绿素含量和产量。结果表明，不同灌水处理的小麦成熟期旗叶叶绿素含量和产量无显著差异，成熟期旗叶叶绿素含量与产量无显著相关性。根据3个灌水处理的产量将16个小麦品种分为5类：周麦23和新科麦168属于超高产类；周麦26等7个品种属于高产稳产类；石麦15属于高产不稳产类；周麦18、矮抗58等5个品种属于中低产类；新麦0208属低产类。

关键词小麦；灌水；叶绿素；产量

中图分类号 S512.1.037 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）21-0036-04

Effects of Irrigation on Chlorophyll Content and Yield of Different Wheat Varieties

YANG Li-juan SHENG Kun LI Xiao-hang WANG Ying-hong

（Henan Xinxiang Academy of Agricultural Sciences，xinxiang Henan 453000）

Abstract To study the effects of irrigation on chlorophyll content in mature period and yield of wheat and identify drought-tolerant wheat varieties，field experiments were carried out during 2014-2015 in Huixian City of Henan Province with 3 irrigation rates，including no irrigation，irrigation once（80 mm during shooting stage），irrigation twice（80 mm during shooting stage and 80 mm during flowering stage），and compared chlorophyll content of wheat flag leaf in the mature stage and yield of the 16 winter wheat varieties. The result showed that there was no significant difference in chlorophyll contents of the flag leaf in the mature period and yields between different irrigation rates，and there was no significant correlation between the flag leaf chlorophyll content in the mature period and yield. Cluster analysis based on yield indicated that 16 cultivars could be classified into 5 groups：super high yielding，including Zhoumai23 and Xinkemai168；high and stable yielding group，including 7 varieties such as Zhoumai26 and so on；high but unstable yielding group，including Shimai15；moderate and low yielding group，including 5 varieties such as Zhoumai18，Aikang 58 and so on；low yielding group，including Xinmai0208.

Key words wheat；irrigation；chlorophyll；yield

我國是世界上13个严重缺水的国家之一[1-2]，水资源的短缺成为农业持续发展的重要瓶颈。筛选和应用抗旱节水高产稳产小麦品种、提高小麦水分利用效率是节水农业一个重要研究方向[3]。有研究[4-5]表明，水分状况对小麦干物质积累与分配有显著影响。灌溉可以使叶面积指数（LAI）增大，增加小麦籽粒产量[6]，植物绿色组织中的叶绿素含量反映了光合能力。李秧秧等[7]研究认为，灌水可增加叶绿素含量，提高旗叶光合速率，使小麦旗叶光合功能持续期延长，小麦生育后期旗叶光合作用影响粒重和产量的形成[8]，但过量灌溉则会导致土壤水分出现冗余[9]。不同灌溉模式的节水效应不同，对作物最终产量的影响不同[10]。不同小麦品种的水分利用特性及对灌溉制度的响应有很大差异[11]。不同小麦品种对灌水的反应特性不同，且年际间存在差异[12]，显示了品种的稳产性。本试验研究了灌水处理对不同小麦品种成熟期叶绿素含量及产量的影响，以期为节水品种筛选和推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

于2014—2015年在河南省新乡市农业科学院辉县市试验基地（北纬35°26′，东经113°45′）进行试验。土壤为砂壤土，平均0～20 cm土层土壤含有机质质量分数1.417%、全氮质量分数0.108%、速效磷11.39 mg/kg、速效钾111.2 mg/kg，pH值8.16；0～100 cm土层平均田间持水量和体积质量分别为25.41%和1.354 g/cm3。

1.2 试验材料

供试小麦品种共有16个，分别为对照品种周麦18以及洛旱7号、洛旱8号、新麦0208、新麦2111、周麦22、周麦23、周麦24、周麦26、矮抗58、豫教5号、众麦1号、石麦15、石麦19、新科麦168、新科麦169 等河南省15个主推小麦品种。

1.3 试验设计

试验采用两因素裂区设计，以灌水为主区，品种为副区，主区间设1畦（2.6 m）隔离区，3次重复。主区设3个处理，分别为不灌水处理（W0）、灌1次水处理（拔节期，W1）、灌2次水处理（拔节期+开花期，W2），每次灌水量80 mm。副区设16个处理，即每个品种为一个处理，其中以周麦18作对照（CK）。畦宽2.6 m，每畦2小区，每小区6行，小区长13 m，小区面积14.3 m2，株距5 cm，行距20 cm。每处理施K2O和P2O5各120 kg/hm2，均作底肥。处理W0底肥一次性施氮192 kg/hm2，处理W1、W2均为底肥施氮120 kg/hm2、追肥施氮72 kg/hm2。

1.4 测定内容与方法

分别于5月20日、5月25日每小区采集5片旗叶，擦净组织表面的污物，去掉中脉，每片叶子各取1/2，叠在一起，剪碎，混匀。使用优尼卡UV 2000紫外可见分光光度计按照常规方法[13]测定叶绿素含量。成熟期按小区收获脱粒后计算产量。

采用温振民等[14]的方法计算高稳系数（high-stably yielding coefficient，HSC）。用盛坤等[15]设计的计算安全第一指数（safety- first-selection index，SFI）的R语言程序（safety）计算SFI。

1.5 数据分析

试验数据采用SPSS19软件进行统计分析。方差分析采用随机区组的单因素方差分析，多重比较采用Duncan′s法，聚类采用系统聚类法，品种间的相似性测度采用平方Euclidean距离。

2 结果与分析

2.1 灌水对各小麦品种成熟期旗叶叶绿素含量的影响

由表1可以看出，5月25日各品种在3个灌水处理下叶绿素含量都低于5月20日。5月20日，周麦18、洛旱7号、洛旱8号、新麦0208、矮抗58、豫麦5号、众麦1号、石麦15、石麦19、新科麦168、新科麦169等11个品种处理W1叶绿素含量最高。新麦2111、周麦23、周麦24、周麦26等4个品种处理W2叶绿素含量最高。周麦22处理W0叶绿素含量最高。5月25日，周麦18（CK）、洛旱8号、新麦0208、周麦22、周麦24、豫教5号、众麦1号、石麦19、新科麦168、新科麦169、周麦23等11个品种处理W2叶绿素含量最高，其余5个品种处理W1叶绿素含量最高。

5月20日与5月25日叶绿素含量之间无显著相关性。3个灌水处理叶绿素含量无显著差异。5月20日3个灌水处理平均叶绿素含量表现为W1>W2>W0，差异不显著。5月25日3个灌水处理平均叶绿素含量表现为W2>W1>W0，差异显著。5月20—25日期间平均失绿速度表现为W0>W1>W2，差异显著。总体来说，随着灌水增加，小麦旗叶延缓衰老。

2.2 灌水对各小麦品种产量的影响

对本试验产量数据进行方差分析，由表2可以看出，灌水处理间、灌水×品种互作差异不显著（P>0.05），品种间差异均达到极显著水平（P>0.01）。

对各品种产量的进行多重比较（表3）可知，周麦23在处理W1、W2中产量最高，处理W0中仅次于石麦15。新科麦168在处理W1、W2中产量仅次于周麦23，在处理W0中排第3位。新麦0208在3个处理中产量都最低，石麦15处理W0产量居第1位，但处理W1产量仅高于新麦0208。

各处理品种平均产量大小排序为W2>W1>W0，但并非所有品种产量随灌水次数增加而增加，洛旱7号、洛旱8号、矮抗58、豫教5号、石麦19等5个品种产量表现为W1>W2>W0，石麦15表现为W2>W0>W1。石麦15在处理W0中产量高于其他品种，居第1位，但处理W1中产量仅高于新麦0208，在16个品种里居倒数第2位。各品种在3个灌水处理中的平均产量由大至小排序为周麦23>新科麦168>石麦19>新科麦169>新麦2111>周麦26>洛旱8号>洛旱7号>石麦15>众麦1号>周麦22>周麦18（CK）>矮抗58>周麦24>豫教5号>新麦0208。

2.3 各小麦品种叶绿素含量与产量间的相关性分析

由表4可以看出，2个日期旗叶叶绿素含量与产量间的相关性不显著。处理W2的失绿速度与产量成显著正相关，在处理W2中，失绿速度越快的品種产量越高。

2.4 各小麦品种在3种灌水处理中的产量稳定性分析

由表5可以看出，参试品种产量变异系数和3个处理中的产量位次变异系数有很大差异。周麦23产量变异系数最大，石麦15产量位次变异系数最大。周麦23高稳系数、安全第一指数最大，新麦0208高稳系数、安全第一指数最小。新科麦168、新科麦169、石麦19、周麦26、新麦2111等品种高稳系数在90以上。周麦24、豫教5号、新麦0208等品种高稳系数低于对照周麦18（CK）。从安全第一指数来看，在承受5%风险的条件下，周麦23、石麦19、新科麦168、新科麦169这4个品种的产量达到9 000 kg/hm2以上。周麦22、周麦24、豫教5号、石麦15、新麦0208这5个品种的产量低于对照周麦18（CK）。石麦15虽然在处理W0中产量表现突出，但处理W1中产量仅高于新麦0208，安全第一指数较小。

2.5 基于失绿特点和产量的小麦品种聚类分析

根据参试品种3个处理的产量和叶绿素含量进行聚类分析的结果与根据产量进行聚类分析的结果一致（图1）。由图1可以看出，在平方Euclidean距离为5时，16个品种可以分为5类，一类是周麦23和新科麦168，这类品种产量最高，HSC和SFI均高于其他类品种，属于超高产类；一类是周麦26、新科麦169、新麦2111、众麦1号、洛旱7号、洛旱8号、石麦19这7个品种，这类品种产量较高，HSC和SFI略低，属于高产稳产类；石麦15的HSC介于前2类之间，由于该品种在处理W0和处理W1中产量差异巨大，所以SFI较低，属于高产不稳产类；一类是周麦18、矮抗58、周麦22、周麦24、豫教5号这5个品种，产量较低，属于中低产类；新麦0208单独归为一类，是低产类。

3 结论与讨论

魏艳丽等[16]研究了5种灌水方案对小偃22花后旗叶叶绿素含量的影响，认为不灌溉处理旗叶叶绿素最低、灌2次水处理最高。本研究中在5月25日各小麦品种表现为类似特点，且部分品种表现为灌水处理间叶绿素差异不显著，这可能与参试品种的特征特性有关。杨桂霞等[17]的研究结果显示，旗叶叶绿素含量受品种基因型影响大，受灌水和化控及其互作影响小，本研究观点与其一致。

赵雪飞等[18]在2006—2008年用河农822和石新616这2个品种研究了4种灌水处理对小麦产量的影响，2007年灌3次水产量最高，不灌水处理产量最低；2008年灌2次水产量最高，灌3次水产量最低。杨丽娟等[19]于2011—2013年设置与本研究同样的3种灌溉处理研究了16个冬小麦品种产量对灌水的响应，结果表明，随着灌水量（灌水次数）的增加，大多数品种的产量均呈增加趋势，洛旱7号在特定年份的籽粒产量随着灌水量的增加先增加后减少。本研究中参试小麦品种有所不同，但洛旱7号、洛旱8号等品种产量表现为灌1次水处理>灌2次水处理>不灌水处理，印证了洛旱7号这类旱地品种的产量对灌溉响应具有不同于一般水地品种的特征。常程等[20]认为，高稳系数法相对于稳定性参数法和回归系数法可靠、简便易行。Kent[21]提出的“安全第一选择指数”将产量均值与稳定性统一起来，在品种稳定性评价方面的应用尚不广泛。在本研究中，石麦15在不灌水处理、灌1次水处理中产量表现差异较大，稳定性欠佳，周麦23产量表现优异，但产量变异系数最大，所以产量变异系数和产量位次变异系数2个指标不适宜用作品种的稳产性评价，聚类分析结果也与SFI大小相对应，SFI较变异系数和HSC更能体现品种的稳产性。

杨丽娟等[19]于2011—2015年在河南省辉县市通过设置不同灌水处理筛选小麦品种，2011—2013年连续2年的研究结果表明，周麦23和周麦24在产量和水分利用效率方面表现优异；2013—2014年研究结果[22]表明，矮抗58、周麦23、众麦1号品种在不灌水和灌2次水处理中产量均较高，适宜作为高产、稳产品种推广。本研究结果表明，周麦23和新科麦168属于超高产类，众麦1号属于高产稳产类；矮抗58和周麦24属于中低产类。不同年份间筛选结果都表明，周麦23表现优异，年度间稳产性好，在不同灌水条件下都能获得较高产量。年度间品种筛选试验结果差异可能是由气象条件变化尤其是降水差异引起的。参试品种的调整也导致了多年数据间的不平衡，无法对一批品种进行连续多年跟踪调查，今后将开展此方面的研究。

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