楊 娜，席吉龍，席天元，王 珂，姚景珍，張建誠(chéng)

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)乃至世界主要的糧食作物之一，其產(chǎn)量高低關(guān)系到國(guó)計(jì)民生和糧食安全[1]。近年來(lái)，受全球氣候變暖影響，春季氣溫回升不穩(wěn)定，常出現(xiàn)驟升驟降現(xiàn)象，對(duì)小麥生產(chǎn)造成較大的影響[2-4]。春季凍害已成為影響小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害因子之一[5]。拔節(jié)期是小麥生長(zhǎng)發(fā)育、幼穗分化的重要時(shí)期，也是溫度敏感期[6]。拔節(jié)期小麥遭受嚴(yán)重的倒春寒，會(huì)導(dǎo)致分蘗節(jié)全部或部分凍死，對(duì)小麥造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害[7]。拔節(jié)期低溫會(huì)造成小麥葉綠素合成受阻、酶系統(tǒng)失活、光合作用效率降低等影響[6，8]。前人關(guān)于低溫對(duì)小麥生理和產(chǎn)量的影響研究較多，但相關(guān)研究多以人工模擬低溫為主[9-12]，自然低溫凍害出現(xiàn)后噴施抗低溫制劑對(duì)小麥產(chǎn)量和籽粒灌漿特性的研究鮮有報(bào)道。

本研究以山西南部2018 年4 月7 日凌晨出現(xiàn)的自然凍害為條件，通過(guò)葉面噴施不同抗逆制劑，研究低溫災(zāi)害發(fā)生后不同抗逆制劑對(duì)小麥灌漿特性、光合特性以及產(chǎn)量性狀的影響，以期為小麥生產(chǎn)遭遇低溫災(zāi)害后噴施抗逆制劑減災(zāi)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所牛家凹農(nóng)場(chǎng)（35°11′N，111°4′E）進(jìn)行。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，土壤為壤土，播前基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分含量分別為有機(jī)質(zhì)15.01 g/kg、全氮0.901 g/kg、有效磷10.83 mg/kg、有效鉀157.5 mg/kg。2018 年4 月7 日凌晨出現(xiàn)晚霜凍，最低氣溫-3～-2 ℃，低溫持續(xù)時(shí)間5～6 h。

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為濟(jì)麥22；供試5 種抗逆制劑為：旱地龍、天達(dá)2116、磷酸二氫鉀、脫落酸、kn-8，其中，kn-8 由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所抗逆減災(zāi)課題組研制。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)6 個(gè)處理，分別為：T1.旱地龍（500 倍稀釋液）；T2.天達(dá)2116（600 倍稀釋液）；T3.磷酸二氫鉀（600 倍稀釋液）；T4.脫落酸（10 mg/kg）；T5.kn-8（500 倍稀釋液）；T6.清水（CK）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積15 m2，4 次重復(fù)，噴施時(shí)間為2018 年4 月11 日。2017 年10 月7 日小麥前茬作物玉米收獲后秸稈直接還田。10 月11 日播種小麥，播種前精細(xì)整地，底施重過(guò)磷酸鈣（P2O5含量46%）390 kg/hm2、尿素（N 含量46%）480 kg/hm2，12 月4 日澆越冬水。2018 年6 月11 日收獲。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 光合特性測(cè)定 用LCpro 便攜式光合儀，選擇晴朗天氣于9：00—11：00 在葉片相同部位進(jìn)行光合參數(shù)測(cè)定，每小區(qū)隨機(jī)測(cè)定3 個(gè)葉片。

1.4.2 灌漿速率測(cè)定 每小區(qū)選擇開花一致的穗子進(jìn)行掛牌標(biāo)記，自5 月4 日開始取樣，每7 d 取樣一次直至收獲。每小區(qū)取10 穗，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，脫粒后稱量籽粒干質(zhì)量，并計(jì)算千粒質(zhì)量。

1.4.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測(cè)定 收獲期各小區(qū)選有代表性的1 m2調(diào)查成穗數(shù)；隨機(jī)取10 株進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定穗粒數(shù)；從收獲風(fēng)干的籽粒中隨機(jī)抓取500 粒，重復(fù)2 次，計(jì)算千粒質(zhì)量；各小區(qū)單獨(dú)收獲測(cè)定產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和模擬回歸，利用Excel 軟件進(jìn)行作圖及數(shù)據(jù)分析。

采用Logistic 作物生長(zhǎng)方程，將粒質(zhì)量的增長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行回歸模擬[13]，建立粒質(zhì)量增長(zhǎng)過(guò)程模型，灌漿參數(shù)由方程的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)推導(dǎo)[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗逆制劑對(duì)小麥光合特性的影響

由表1 可知，除T3 處理外，其余處理的光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均高于對(duì)照，T1 處理的光合速率最高，T5 處理次之，且與T1 處理間差異不顯著，光合速率增加有利于同化產(chǎn)物的積累，促進(jìn)小麥千粒質(zhì)量提高；蒸騰速率以T5 處理最高。胞間CO2濃度以T1 和T5 處理較低，與對(duì)照間差異顯著，說(shuō)明噴施旱地龍和kn-8 后小麥葉片凈光合速率升高，使得胞間CO2濃度降低。

表1 不同抗逆制劑對(duì)小麥葉片光合特性的影響

2.2 不同抗逆制劑對(duì)小麥灌漿速率的影響

圖1 反映了各處理小麥開始灌漿后的粒質(zhì)量增長(zhǎng)趨勢(shì)。由圖1 可知，各處理灌漿期的粒質(zhì)量增長(zhǎng)皆表現(xiàn)為前慢、中快、后慢。灌漿初期各處理的籽粒干物質(zhì)積累量相近，中期均明顯超過(guò)對(duì)照，后期增加幅度減小，但仍高于對(duì)照。

2.3 不同抗逆制劑處理的小麥籽粒質(zhì)量積累模型

對(duì)6 個(gè)處理籽粒干質(zhì)量積累以Logistic 曲線方程Yt＝k/（1＋ea＋bt）進(jìn)行模擬回歸，各處理的決定系數(shù)高達(dá)0.994 7 以上（表2），說(shuō)明Logistic 模型可以很好地反映小麥籽粒灌漿過(guò)程。由表3 可知，不同抗逆制劑延長(zhǎng)了第1 拐點(diǎn)和第2 拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間，快速增長(zhǎng)期（出現(xiàn)第1 拐點(diǎn)與第2 拐點(diǎn)時(shí)間的差值）較對(duì)照分別延長(zhǎng)了0.91～1.57，2.22～3.83 d，灌漿時(shí)間的延長(zhǎng)有利于光合產(chǎn)物的積累，促進(jìn)粒質(zhì)量的增加。5 種抗逆制劑以天達(dá)2116 和kn-8 快速增長(zhǎng)期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，這也是其千粒質(zhì)量較高的原因所在。平均灌漿速率較對(duì)照有所增加，但最大灌漿速率并未增加。綜合可知，影響小麥千粒質(zhì)量主要是灌漿時(shí)間的延長(zhǎng)。

表2 不同抗逆制劑處理下粒質(zhì)量模擬方程及決定系數(shù)

表3 不同抗逆制劑處理對(duì)小麥灌漿特征參數(shù)的影響

2.4 不同抗逆制劑對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4 可知，噴施不同抗逆制劑的小麥產(chǎn)量均高于清水對(duì)照，增幅為0.14%～9.34%，T1 處理最高，T5 處理次之，二者間差異不顯著，與對(duì)照間差異達(dá)極顯著水平，其余3 種制劑與對(duì)照間差異不顯著。說(shuō)明，噴施旱地龍和kn-8 葉面制劑可有效補(bǔ)救拔節(jié)期低溫災(zāi)害對(duì)小麥的影響。

表4 不同抗逆制劑對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，5 種抗逆制劑處理的成穗數(shù)比對(duì)照增加19.4 萬(wàn)～50.0 萬(wàn)穗/hm2，以T2 處理最高，T5 處理次之，分別比對(duì)照增加10.87%和10.28%，二者與對(duì)照間差異達(dá)顯著水平。噴施5 種抗逆制劑后穗粒數(shù)比對(duì)照增加3.1～7.8 粒，以T5處理增幅最大，差異達(dá)到極顯著水平；千粒質(zhì)量較對(duì)照增加1.17～2.41 g，以T2 處理增加最多，T5 處理次之，二者與對(duì)照間差異達(dá)極顯著水平。結(jié)果表明，與對(duì)照相比，噴施抗逆制劑旱地龍和kn-8 能夠顯著提高穗數(shù)，增加穗粒數(shù)，延長(zhǎng)灌漿時(shí)間，顯著提高千粒質(zhì)量，從而提高產(chǎn)量。

3 結(jié)論與討論

黃淮海地區(qū)是我國(guó)冬小麥的主產(chǎn)區(qū)，以氣溫升高為主要特征的氣候變化，使春季低溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)加大。低溫是山西省發(fā)生的重要?dú)庀鬄?zāi)害之一，倒春寒引發(fā)的小麥晚霜凍年際發(fā)生頻率為30%～40%，晚霜凍成災(zāi)面積上升，危害程度加重。應(yīng)對(duì)小麥凍害的主要措施是災(zāi)前預(yù)防和災(zāi)后補(bǔ)救，而災(zāi)后葉面噴施抗逆制劑是減輕低溫對(duì)小麥的影響、降低災(zāi)害程度的一項(xiàng)行之有效的補(bǔ)救措施。

前人對(duì)灌漿特性與產(chǎn)量的關(guān)系研究表明，加快灌漿速率[15]或延長(zhǎng)灌漿持續(xù)時(shí)間[16]是提高產(chǎn)量的重要途徑。近年來(lái)，抗逆制劑種類逐漸增多，其對(duì)小麥產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)在光合作用和籽粒灌漿方面。李淑能等[17]通過(guò)在小麥不同生育階段噴施復(fù)合葉肥綠榮追施寶認(rèn)為，小麥產(chǎn)量的提高是由于葉片功能期的延長(zhǎng)增加了粒質(zhì)量。春小麥噴施一定濃度ALA（5-氨基乙酰丙酸）葉面肥能夠提高小麥葉片的光合作用，增加籽粒灌漿速率[18]。磷酸二氫鉀噴施能夠顯著增強(qiáng)小麥抗低溫冷害的能力[19]，促進(jìn)小麥中前期灌漿，同時(shí)延緩后期旗葉的衰老[20]。因此，葉面噴施抗逆制劑是改善作物抗逆性、提高產(chǎn)量的一項(xiàng)重要栽培技術(shù)[21-23]。

本研究對(duì)5 種抗逆制劑在小麥凍害后的應(yīng)用進(jìn)行分析，結(jié)果表明，噴施抗逆制劑在提高小麥的光合速率、延緩葉片衰老、延長(zhǎng)小麥灌漿時(shí)間，提高千粒質(zhì)量、增加穗粒數(shù)，降低凍害風(fēng)險(xiǎn)有明顯效果，但降低小麥凍害風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)從多方面采取措施，在選擇耐寒品種的同時(shí)，合理運(yùn)籌水肥，并進(jìn)行化學(xué)調(diào)控，才能最終達(dá)到提高抗低溫風(fēng)險(xiǎn)的能力。

本研究噴施的抗逆制劑能不同程度地提高小麥產(chǎn)量，產(chǎn)量較對(duì)照增加0.14%～9.34%。綜合光合特性、灌漿特性和產(chǎn)量表現(xiàn)，自研制劑kn-8 和旱地龍的抗逆減災(zāi)效果較好。