土壤水分对不同小麦品种水分利用特性和产量及品质的影响

【摘要】：试验于2009～2010和2010～2011小麦生长季，在山东泰安山东农业大学实验农场进行。2009~2010生长季，小麦生育期间降水量为播种至冬前期34.2mm、冬前至拔节期43.1mm、拔节至开花期34.1mm、开花至成熟期37.7mm，总计149.1mm；以济麦22、泰山23和洲元9369为试验材料，设置6个土壤水分处理：不灌水(W0)，拔节期和开花期0~140cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和60%(W1)、70%和60%(W2)、70%和65%(W3)、75%和65%(W4)、75%和70%(W5)。2010~2011生长季，小麦生育期间降水量为播种至冬前期2.7mm、冬前至拔节期28.7mm、拔节至开花期117.7mm、开花至成熟期22.9mm，总计172mm；以济麦22、泰山23、洲元9369和济麦20为试验材料，设置6个土壤水分处理：不灌水(W0’)，拔节期和开花期0~140cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%(W1’)、70%和75%(W2’)、70%和80%(W3’)、75%和75%(W4’)、75%和80%(W5’)。研究了土壤水分对不同小麦品种耗水特性和产量及品质的影响，主要结果如下： 1土壤水分对不同小麦品种耗水特性的影响 1.1土壤水分对小麦耗水特性的影响 两生长季，各供试品种不补灌处理总耗水量最低，总耗水量来源于降水和土壤贮水消耗量的比例最高，表明全生育期不补灌促进了小麦对土壤贮水的吸收利用。补灌处理间比较，2009~2010生长季，济麦22和泰山23W3和W4处理的总耗水量与W5处理无显著差异，显著高于W1、W2处理；土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例高于W5处理，灌水量及其占总耗水量的比例低于W5处理；开花至成熟期的阶段耗水量和日耗水量高于W1、W2处理。洲元9369W3处理的总耗水量与W4处理无差异，显著高于W1、W2处理；土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例高于W4、W5处理，灌水量及其占总耗水量的比例低于W4、W5处理；开花至成熟期的阶段耗水量和日耗水量高于W2、W4处理，与W5处理无显著差异。表明W3和W4处理比W5处理促进了济麦22和泰山23对土壤贮水和开花至成熟期阶段水分的吸收利用；W3处理比W4和W5处理促进了洲元9369对土壤贮水和开花至成熟期阶段水分的吸收利用。 2010~2011生长季，各品种W4’处理的土壤贮水消耗量及其占总耗水量比例显著高于W3’、W5’处理，灌水量及其占总耗水量的比例显著低于W5’处理。济麦22和泰山23W4’处理总耗水量与W5’处理无显著差异，高于其他处理；济麦20和洲元9369W3’、W4’和W5’处理的总耗水量无显著差异，高于W0’、W1’、W2’处理。各品种W4’处理开花至成熟期阶段的耗水量和日耗水量高于W0’、W1’、W2’处理。表明W4’处理促进了各小麦品种对土壤贮水和开花至成熟阶段水分的吸收利用。 1.2不同小麦品种耗水特性的差异 2009~2010生长季，济麦22W1、W2、W3、W4处理的总耗水量、灌水量、土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著高于泰山23和洲元9369；开花至成熟期的阶段耗水量、日耗水量高于洲元9369，与泰山23无显著差异；W0、W1、W2、W3处理拔节至开花期的阶段耗水量、日耗水量高于洲元9369，与泰山23无显著差异。表明济麦22对不同来源水分利用能力强，对拔节至成熟期水分利用能力显著高于洲元9369，利于对水分的高效利用。 2010~2011生长季，济麦22W0’、W2’和W4’处理的总耗水量、土壤贮水消耗量和灌水量及其占总耗水量的比例显著高于其他品种，降水量占总耗水量的比例较低；越冬至拔节阶段耗水量、日耗水量、耗水模系数显著高于其他品种；拔节至开花期阶段耗水量、日耗水量显著高于泰山23；W2’和W4’处理开花至成熟期的阶段耗水量显著高于济麦20和洲元9369，与泰山23无显著差异。表明济麦22总耗水量中来源于灌水和土壤贮水的比例较高，对不同来源水分的充分利用能力强；拔节至开花及开花至成熟阶段耗水量较高，对拔节后水分的利用能力高于其他品种。 1.3不同降水年型小麦耗水特性的差异 2009~2010生长季小麦生育期内总降水量149.1mm，各生育阶段分布较均匀，2010~2011生长季小麦生育期内总降水量172mm，各生育阶段分布不均匀。 与2009~2010生长季比较，济麦22、泰山23和洲元93692010~2011生长季降水量占总耗水量的比例均显著增加，总耗水量、补灌水量、土壤供水量及其占总耗水量的比例显著降低。济麦22播种至越冬期和拔节至开花期的阶段耗水量、日耗水量和耗水模系数均显著降低，泰山23播种至越冬期、越冬至拔节期和拔节至开花期的阶段耗水量、日耗水量和耗水模系数均显著降低，洲元9369播种至越冬期和越冬至拔节期的阶段耗水量、日耗水量和耗水模系数显著降低。表明2010~2011生长季，播种至拔节降水31.4mm，拔节至开花期集中降水117.7mm条件下，各小麦品种对土壤贮水的吸收利用减弱，降低了补灌水量和总耗水量。不同品种各阶段耗水受不同降水年型的影响不同，越冬至拔节期降水仅31.4mm，泰山23和洲元9369播种至冬前和冬前至拔节阶段耗水量显著降低，济麦22冬前至拔节阶段耗水量较多，利于其对水分的高效利用；拔节至开花期降水117.7mm，济麦22和泰山23该阶段耗水量降低；各小麦品种两生长季开花至成熟期阶段耗水量无显著差异，均高于其他阶段耗水量，利于小麦对开花至成熟阶段水分的充分吸收利用，籽粒灌浆充分。 2土壤水分对不同小麦品种碳代谢的影响 2009~2010生长季，各品种W3、W4、W5处理花后30d旗叶净光合速率和最大光化学效率均高于W0、W1、W2处理；W4、W5处理花后10d、20d和30d旗叶实际光化学效率高于其他处理。济麦22和泰山23W4处理花后21d旗叶蔗糖含量高于W5处理，花后28d低于W3、W5处理；开花后干物质积累量高于其他处理。洲元9369W3处理花后21d旗叶蔗糖含量与W4、W5处理无显著差异，开花后干物质积累量与W4处理无显著差异，高于其他处理。表明济麦22和泰山23的W4处理、洲元9369的W3和W4处理灌浆中后期旗叶净光合速率、最大光化学速率和实际光化学速率较高，开花后干物质积累量最高，有利于光合产物积累和向籽粒中转运。 2010~2011生长季，各品种W4’处理花后20d、30d旗叶净光合速率和花后30d实际光化学效率与W3’、W5’处理无显著差异，均高于W0’、W1’、W2’处理；花后30d旗叶最大光化学效率显著高于W0’。济麦22和泰山23的W4’处理花后14d旗叶蔗糖含量高于W3’、W5’处理，济麦20和洲元9369高于W5’处理；花后21d各品种均低于W3’、W5’处理；开花后干物质积累量高于其他处理。表明各品种W4’处理灌浆中后期旗叶光合速率、最大光化学速率和实际光化学速率较高，小麦开花后的干物质积累量最高，利于光合物质的积累和转运。 3土壤水分对不同小麦品种氮代谢的影响 2009~2010生长季，济麦22W4处理成熟期植株和籽粒氮素积累量高于W0、W1、W5处理，与W2、W3处理无差异；营养器官氮素向籽粒的转移量和转移率高于W3、W5处理。泰山23W4处理成熟期植株和籽粒氮素积累量高于W0、W1、W3处理；营养器官氮素向籽粒的转移量高于W0、W1处理，与W2、W3、W5处理无差异。洲元9369W3处理成熟期植株氮素积累量与各补灌处理间无差异；成熟期籽粒氮素积累量和营养器官氮素向籽粒的转移率高于W5处理，与W2、W4处理无显著差异。表明W4处理有利于济麦22、泰山23，W3处理有利于洲元9369开花后植株氮素积累和向籽粒转运。 4土壤水分对不同小麦品种旗叶相对含水量和水势的影响 2009~2010生长季，花后30d旗叶相对含水量和水势，济麦22和泰山23的W4处理高于W0、W1、W2处理，低于W5处理；洲元9369的W3、W4和W5处理无显著差异，高于W0、W1、W2处理。表明济麦22和泰山23的W4处理，洲元9369的W3、W4处理灌浆后期旗叶相对含水量和水势较高，有利于灌浆后期保持较高旗叶净光合速率。 5土壤水分对不同小麦品种旗叶衰老特性和根系活力的影响 5.1旗叶衰老特性 2010~2011生长季，各品种W4’处理旗叶超氧物歧化酶（SOD）活性高于W0、W1处理，花后32d低于W5处理；花后28d和32d旗叶丙二醛含量与W3处理无差异，显著低于W0’、W1’、W2’处理，高于W5’处理。表明各品种W4’处理旗叶SOD活性较高，旗叶膜质过氧化水平较低，质膜受损程度低，有利于延缓旗叶衰老，灌浆期保持较高光合速率。 5.2根系活力 2009~2010生长季，济麦22和泰山23W4处理开花期根系活力高于W0、W1、W2、W3处理，灌浆期根系活力显著高于其他处理；洲元9369W3处理灌浆期根系活力与W4、W5处理无显著差异，显著高于W0、W1、W2处理。表明W4处理有利于济麦22和泰山23，W3、W4处理有利于洲元9369灌浆中后期对水分和养分的吸收利用。 2010~2011生长季，济麦22和济麦20W4’处理开花期和灌浆期根系活力显著高于W0’、W1’、W2’、W3’处理；泰山23开花期与W2’、W3’处理无差异，灌浆期显著高于W3’、W5’处理；洲元9369开花期高于W0’、W1’、W2’、W3’处理，灌浆期与W3’、W5’处理无显著差异，均高于W0’、W1’、W2’处理。表明各品种W4’处理开花期和灌浆期根系活力较高，利于小麦在灌浆期对水分和养分的吸收利用。 6土壤水分对不同小麦品种籽粒产量、水分利用效率和灌溉效益的影响 6.1土壤水分对小麦籽粒产量、水分利用效率和灌溉效益的影响 2009~2010生长季，济麦22和泰山23W4处理籽粒产量最高，水分利用效率与W2、W3、W5处理无差异，高于W0、W1处理；灌溉效益与W2处理无显著差异，高于W3和W5处理。洲元9369W3处理籽粒产量和水分利用效率与W4处理无显著差异，均高于W0、W1、W2处理，灌溉效益显著高于W4处理。表明本试验条件下，W4处理是济麦22和泰山23，W3处理是洲元9369分别获得高产高效的最优处理。 2010~2011生长季，各品种W4’处理籽粒产量和水分利用效率最高，灌溉效益显著高于W3’、W5’处理，是各小麦品种获得高产高效的最优处理。 6.2不同小麦品种籽粒产量和水分利用效率的差异 2009~2010生长季，济麦22各处理的籽粒产量和W0、W1、W4处理的水分利用效率显著高于泰山23和洲元9369，泰山23W2、W3、W4、W5处理的籽粒产量和水分利用效率高于洲元9369。2010~2011生长季，济麦22各处理的籽粒产量和水分利用效率均最高，济麦20和泰山23次之，洲元9369最低。 济麦22籽粒产量最高、水分利用效率较高，是本试验条件下高产高水分利用效率品种；泰山23和济麦20籽粒产量和水分利用效率较高，是本试验条件下高产较高水分利用效率品种；洲元9369籽粒产量和水分利用效率较低，是本试验条件下较低产低水分利用效率品种。 7土壤水分对不同小麦品种籽粒品质的影响 2009~2010生长季，各品种W3处理籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间高于W4、W5处理，蛋白质产量高于W0、W1处理，是各品种品质较优处理。2010~2011生长季，济麦22W3’、W4’处理和泰山23W3’、W5’处理湿面筋含量较高，面团稳定时间最长，品质较优；济麦20W2’、W4’处理和洲元9369W2’、W3’处理湿面筋含量最高，面团稳定时间最长，品质最优。 综合籽粒产量、水分利用效率、灌溉效益和品质，2009~2010生长季，拔节期和开花期0~140cm土层土壤相对含水量分别补灌至75%、65%的W4处理是济麦22和泰山23高产高效的处理，分别补灌至70%、65%的W3处理为洲元9369高产优质高效处理。2010~2011生长季，拔节期和开花期0~140cm土层土壤相对含水量均补灌至75%的W4’处理是济麦22、泰山23和洲元9369高产高效处理，是济麦20高产优质高效处理。 品种间比较，济麦22籽粒产量和水分利用效率显著高于其他品种，是高产高效品种。济麦20籽粒产量和水分利用效率较高，蛋白质含量与洲元9369无显著差异，显著高于济麦22和泰山23，蛋白质产量最高，面团稳定时间最长，品质最优，是本试验条件下高产优质高效品种。

【关键词】：小麦品种 土壤水分 耗水特性 产量 品质 水分利用效率
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S512.1
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