李曉靜 劉立軍 徐海娜 何力劍 李寶佳 邢志華 張雪花 安浩軍

（1.保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 河北保定071000；2.保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)場(chǎng) 河北保定071000）

低溫凍害是河北省小麥生育期內(nèi)發(fā)生頻率較高的一種自然災(zāi)害，其傷害和減產(chǎn)程度均高于其他災(zāi)害。隨著地球氣候變暖，溫度的波動(dòng)性不斷加劇[1]，凍害防御仍然不可掉以輕心。小麥凍害幾乎每年都有不同程度的發(fā)生，小麥的產(chǎn)量因此受到不利影響，甚至減產(chǎn)，嚴(yán)重影響小麥生產(chǎn)[2]。小麥生產(chǎn)曾受極端低溫的影響而多次遭受不同面積和強(qiáng)度的減產(chǎn)[3-4]。1980年,我國(guó)河北省因凍害死苗在30%以上,減產(chǎn)上億斤[5]。同年我國(guó)冬麥毀種面積在1000多萬(wàn)畝，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。植物對(duì)低溫的適應(yīng)性一直是世界性的研究課題[6]，小麥在返青至拔節(jié)期，植株生長(zhǎng)加快，抗寒力明顯下降，早春冷暖驟變極易造成死苗，因此，培育抗寒、耐寒的小麥新品種，對(duì)穩(wěn)定糧食生產(chǎn)具有重要意義。

華北地區(qū)是我國(guó)冬小麥的主產(chǎn)區(qū)[7]，其小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)國(guó)家糧食安全具有重要意義。該地區(qū)水資源短缺[8]，生長(zhǎng)季內(nèi)干旱少雨，小麥生育期內(nèi)降水量較少[9]，自然降水僅占冬小麥總耗水量的30%左右，存在明顯的水分虧缺，小麥高產(chǎn)主要依靠灌溉作為保障措施[10]。作為我國(guó)的主要糧食作物,冬小麥的抗旱增產(chǎn)問(wèn)題一直為眾多研究者和生產(chǎn)者所關(guān)注[11]。冬小麥生長(zhǎng)期處于晚秋至初夏季節(jié)，是河北省一年中最干旱的季節(jié)。干旱已成為該區(qū)冬小麥生產(chǎn)的最主要影響因素[12]，篩選抗旱性突出的小麥品種迫在眉睫。

拔節(jié)期低溫脅迫對(duì)小麥的部分生理特性的影響已有報(bào)道，但拔節(jié)期低溫脅迫下水分處理對(duì)小麥生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)選取河北省中北部審定、推廣的6個(gè)小麥品種為材料，在人工智能溫室模擬拔節(jié)期低溫脅迫條件，在肥料全部底施基礎(chǔ)上，設(shè)置不同生育時(shí)期的灌水處理,分析了拔節(jié)期不同品種小麥低溫脅迫后不同水分處理下小麥的生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的特點(diǎn),探索氣候變化大背景下，低溫脅迫對(duì)小麥生產(chǎn)的影響，以期為該地區(qū)節(jié)水抗寒優(yōu)質(zhì)小麥品種的選育和栽培應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019-2020年在保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院徐水試驗(yàn)基地進(jìn)行。2019年10月6日在保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院徐水試驗(yàn)基地試驗(yàn)田進(jìn)行盆栽種植。試驗(yàn)選用6個(gè)冬小麥品種，分別是保麥10號(hào)、河農(nóng)130、遠(yuǎn)大1號(hào)、濟(jì)麥22、石新616、中麥175。盆直徑30 cm，高30 cm，底部各打5個(gè)小孔，以保持下層土壤通氣良好。試驗(yàn)田為壤土，土壤質(zhì)地為中壤。前茬作物為玉米，秸稈還田。每盆裝試驗(yàn)田耕層土15 kg后埋入大田，盆內(nèi)土壤高度與大田持平。播前結(jié)合沉降土壤每盆施復(fù)合基肥3.0 g，種子精選后于2019年10月6日播于塑料盆中，3葉期定苗，每盆12株。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，分別為冬后澆1水（節(jié)水常溫，W1；節(jié)水低溫，W3）、澆2水（豐水常溫，CK；豐水低溫，W2），每盆種植1個(gè)品種，每處理設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)品種12盆，共計(jì)72盆。W1、W3為冬后（拔節(jié)期）澆1次水，灌溉量為675 m3/hm2；CK、W2為冬后澆2次水，分別于拔節(jié)期、開(kāi)花期進(jìn)行，每次灌水量均為675 m3/hm2。

2020年4月11日，將低溫組W2、W3（每品種6盆）從大田移入人工智能溫室（溫度控制誤差±0.5℃，大氣相對(duì)濕度設(shè)置為70%，控制誤差±1%，光量子通量密度800μmol/m2·s）處理。處理?xiàng)l件為16℃晝（16 h，12000 lx)/10℃夜條件下正常生長(zhǎng)1 d，然后在1℃晝（16 h，12000 lx）/1℃夜低溫條件下連續(xù)處理3 d。處理結(jié)束后移至自然條件下，其他管理同大田，2020年6月15日收獲。對(duì)照組環(huán)境溫度設(shè)置見(jiàn)圖1。

圖1 對(duì)照組環(huán)境溫度

1.2 樣品采集與分析

單位面積生物產(chǎn)量測(cè)定：于成熟期按盆收獲，樣品采集后在90℃下殺青0.5 h，烘干；成熟期樣品在太陽(yáng)下充分曬干后脫粒,并計(jì)算單位面積生物產(chǎn)量。每盆面積0.07 m2。生物產(chǎn)量為分蘗節(jié)以上的莖葉干重，包括穗重。

產(chǎn)量及構(gòu)成因素測(cè)量：成熟期各處理考查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，分盆收割曬干后計(jì)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Ecxel 2010和SPSS 17.0分析軟件Duncan新復(fù)極差法對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度和不同水分處理對(duì)小麥單位面積生物產(chǎn)量的影響

由表1可知，4個(gè)不同處理?xiàng)l件下，6個(gè)品種小麥的生物產(chǎn)量趨勢(shì)一致，均為CK>W1>W2>W3。與對(duì)照相比，低溫和節(jié)水均造成小麥單位面積生物產(chǎn)量下降，但不同品種的單位面積生物產(chǎn)量受2個(gè)因素的影響呈現(xiàn)出不一樣的特點(diǎn)。在低溫脅迫條件下，水分處理對(duì)河農(nóng)130和遠(yuǎn)大1號(hào)、中麥175的單位面積生物產(chǎn)量的影響沒(méi)有達(dá)到顯著（P>0.05）和極顯著水平（P>0.01），對(duì)濟(jì)麥22的單位面積生物產(chǎn)量的影響沒(méi)有達(dá)到顯著水平。同等澆水條件下，遠(yuǎn)大1號(hào)的單位面積生物產(chǎn)量在不同處理間未達(dá)到顯著或極顯著水平。結(jié)果表明遠(yuǎn)大1號(hào)對(duì)溫度和澆水量的敏感度較其他品種低，石新616則對(duì)溫度和水分都屬于敏感型品種。

表1 不同溫度和不同水分處理對(duì)小麥單位面積生物產(chǎn)量的影響

2.2 不同溫度和不同水分處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

方差分析表明，環(huán)境溫度和澆水量對(duì)小麥產(chǎn)量及其三個(gè)構(gòu)成因素均有顯著的影響。由表2可知，CK處理?xiàng)l件下，6個(gè)品種產(chǎn)量均為最高，同一品種產(chǎn)量，CK其他處理差異具有顯著性或極顯著性。本試驗(yàn)條件下，小麥拔節(jié)期遇低溫脅迫后，穗數(shù)、穗粒數(shù)呈下降趨勢(shì)，而粒重?zé)o顯著變化?？v觀不同處理?xiàng)l件下，各品種受溫度和水分的影響，其產(chǎn)量構(gòu)成因素呈現(xiàn)不同程度的差異性，這與不同品種小麥自身的抗寒性和抗旱性有直接聯(lián)系。其中不同品種穗粒數(shù)受溫度影響較大，其原因是低溫脅迫條件下，小麥?zhǔn)诜勰芰κ艿接绊?，一定程度上影響小麥結(jié)實(shí)率，進(jìn)而影響小麥穗粒數(shù)。小麥千粒重是評(píng)價(jià)小麥產(chǎn)量和質(zhì)量的重要指標(biāo)。本研究表明，千粒重受澆水量影響較大，節(jié)水處理較豐水處理，千粒重普遍有所下降，說(shuō)明澆水量直接影響小麥灌漿過(guò)程，這與澆水量影響小麥的灌漿速率有一定關(guān)系。同等澆水條件下，常溫處理中作物產(chǎn)量均高于低溫脅迫處理下作物產(chǎn)量；同等溫度條件下，不同作物產(chǎn)量常溫處理高于低溫脅迫處理。低溫脅迫造成一定幅度的產(chǎn)量降低，增加澆水量則有助于小麥增產(chǎn)。進(jìn)一步說(shuō)明土壤水分和環(huán)境溫度是影響冬小麥生長(zhǎng)的限制性因子。因此，參試品種對(duì)溫度和水分的敏感性較低，如保麥10號(hào)，該品種不同處理?xiàng)l件下，其穗粒數(shù)、千粒重、畝穗數(shù)間的差異性會(huì)相對(duì)降低，其產(chǎn)量的差異性也較其他品種更低，該品種屬于抗寒性和抗旱性較好的品種。

表2 不同溫度和不同水分處理對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

3 討論

溫度和澆水量是除遺傳因素外影響小麥產(chǎn)量的最重要因素。本研究表明,溫度和澆水量對(duì)小麥生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量有極顯著影響。在不同溫度、澆水量處理?xiàng)l件下,不同品質(zhì)類型小麥品種的單位面積生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量差異顯著，其產(chǎn)量構(gòu)成三要素也存在顯著差異性。低溫和節(jié)水均導(dǎo)致不同小麥品種生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成三要素產(chǎn)生不同程度下降，其中保麥10號(hào)不同處理間生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量變化幅度較小，且具有一定的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)潛力，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗逆性。

低溫對(duì)植物的影響在很多作物上都有報(bào)道，同大多數(shù)作物一樣，低溫脅迫對(duì)小麥幼苗有一定的傷害[13-14]，小麥?zhǔn)艿蜏赜绊懶纬蓛龊Γ瑖?yán)重影響小麥優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。本試驗(yàn)研究低溫脅迫處理下，不同水分條件對(duì)小麥植株生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量的影響，進(jìn)而反映其抗逆性的強(qiáng)弱。本研究發(fā)現(xiàn)，從不同水分處理對(duì)單位面積生物產(chǎn)量和產(chǎn)量的影響來(lái)看,土壤水分狀況顯著影響冬小麥光合產(chǎn)物,豐水條件有利于地上部發(fā)育和產(chǎn)物積累，而節(jié)水處理較豐水處理不同品種單位面積生物產(chǎn)量和產(chǎn)量下降幅度不同；低溫脅迫處理后，豐水條件較節(jié)水條件單位面積生物產(chǎn)量和產(chǎn)量下降幅度更低。說(shuō)明低溫脅迫處理后，增加澆水量可提高抗逆能力，這與前人研究結(jié)果[15-16]相一致。

試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明小麥的抗逆性除了與其自身的遺傳因素和生理特征密切相關(guān)外，受外界環(huán)境影響很大。選育節(jié)水抗逆高產(chǎn)小麥新品種、建立良種良法配套的高產(chǎn)栽培技術(shù)，提高小麥的綜合抗逆能力，建立抗逆應(yīng)變?cè)耘嗉夹g(shù)體系是目前小麥安全高效栽培生產(chǎn)中亟需解決的問(wèn)題。