拔节孕穗期协同低温处理对小麦产量形成的影响
随着全球气候的变暖，小麦的生育进程加快，低温敏感期提前，进而导致小麦在拔节期和孕穗期均遭受低温胁迫的概率增大。拔节孕穗期是冬小麦发育的特殊时期。因此，研究拔节孕穗期协同低温处理对小麦产量形成的影响，对确保我国粮食安全意义重大。本实验通过在人工气候室内对徐麦30和扬麦16在拔节期和孕穗期进行不同程度低温处理的盆栽试验，明确了拔节孕穗期不同程度低温对小麦产量形成的影响。结果表明，随拔节孕穗期低温处理程度的增加，小麦籽粒的灌浆延迟，对小麦茎蘖的迫害更严重，再生分蘖更多，再生穗比例增大,从而使小麦原生穗数、有效穗数、千粒重降低，进而导致产量降低。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 试验材料2
1.2 试验设计2
1.3 人工气候室环境设置2
1.4 测试指标及方法2
2 结果与分析2
2.1 协同低温处理对小麦灌浆动态的影响2
2.2 协同低温处理对小麦发育成穗的影响3
2.3 协同低温处理对小麦产量的影响4
2.4 协同低温处理对小麦产量和产量结构的影响4
3 讨论5
3.1 协同低温处理对小麦灌浆动态的影响5
3.2 协同低温处理对小麦产量的影响5
3.3 协同低温处理对小麦发育成穗和产量形成的影响5
致谢6
参考文献6
拔节孕穗期协同低温处理对小麦产量形成的影响
引言
引言
小麦是世界主要的粮食作物之一，全世界有43个国家种植小麦，约有35%~40%的人口以小麦为主食。在我国小麦是仅次于玉米和水稻的第三大粮食作物。我国是小麦生产大国，其种植面积和总产量分别占世界的11.2%和17.7%左右[1]。在我国，小麦作为主要的粮食作物，其播种面积约占粮食作物总面积的四分之一，而产量占全国粮食总产量的五分之一[2]。因此，小麦的安全生产对确保我国粮食安全、社会经济发展和人民生活质量等具有举足轻重的地位。
小麦属于耐低
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
温作物，但是低温的强度如果超过了小麦不同生长发育时期所能承受的范围，就会造成伤害[3]。拔节是冬小麦发育的特殊时期。形态上，幼穗离地面越来越高，包裹在幼穗外面的叶鞘越来越少，受到环境温度的影响也越来越大[4]；发育上，拔节后的冬小麦正处于幼穗分化这一关键时期，该阶段是小穗和小花数目增加的时期，小麦抗低温的能力迅速减弱[5]，小于0℃的低温便可对幼穗造成伤害，加速小花退化，使可孕小花数下降，导致小麦产量和品质降低[6,7]。从抗性上来看，返青后，小麦进入脱寒锻炼状态，抗低温能力逐渐减弱；拔节后，无论是营养器官或生殖器官都处于含水量最多、组织幼嫩的时期，抵抗低温的能力稍有下降；在完成光周期反应后，抗寒能力进一步下降[8]。另外，此发育阶段所处时期还是外界温度波动较为频繁的阶段，常有较强冷空气入侵，所以小麦在拔节孕穗阶段对温度的反应极为敏感，极易受到低温的迫害。幼穗一旦遇到低温霜冻天气，分化会停止，细胞解体，从而导致严重减产[9,10,11]。综上所述，小麦遭受低温迫害是小麦本身抗寒力减弱与外界低温综合作用的结果。
本研究针对拔节孕穗期协同低温冷害对小麦产量影响研究的缺乏与生产实践中对拔节孕穗期低温冷害相关认知的迫切要求，通过在人工气候室实施自然温度日变化规律下不同低温处理的小麦盆栽试验，明确拔节孕穗期不同低温处理对小麦产量形成的影响；进一步结合已有的试验和文献资料，深入分析协同低温冷害对产量和产量结构造成影响的原因，研究结果将为未来气候变化条件下我国小麦的安全生产及适应性对策的制定提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
采用春性品种扬麦16 (V1)和半冬性品种徐麦30(V2)作为试验材料。
1.2 试验设计
试验于2014~2015年在江苏省如皋市白蒲镇朱家桥村国家信息农业工程技术中心试验基地的全自动人工气候室进行。供试品种为徐麦30(耐寒性较强)和扬麦16(耐寒性较弱)。于2014年11月2日播种，每盆播种20粒，三叶期留苗10株。生育前期所有小麦在正常环境下生长，分别于拔节期和孕穗期移入人工气候室进行不同低温水平的处理。试验设2个不同低温处理时期，两种处理方式。1、双期协同处理（S3）：拔节期和孕穗期低温协同作用；2、单期处理（协同的单期对照）：拔节期低温处理孕穗期不处理（S1），孕穗期低温处理拔节期不处理（S2）；各处理有4个不同低温处理水平，分别为6℃/4℃(T4)、4℃/6℃(T3)、2℃/8℃(T2)、6℃/16℃、(T1，对照)，低温处理的持续时间为4天。
播种前每桶施氮肥（纯氮含量为46.4%）为3.43g（基肥和拔节期追肥各1.71g），过磷酸钙（P2O5含量为12%）为7.1g，氯化钾（K2O含量为57%）为1.67g。
其他管理措施如灌水、病虫害防治等同当地高产栽培管理一致，以确保桶栽小麦生长不受水分和肥料的限制。
1.3 人工气候室环境设置
人工气候室采用分段式温度控制方法，每天中午12:0015:00保持最高温度，早晨01:0004:00保持最低温度，其余时间段在最高温度与最低温度之间渐变，从而使得人工气候室内的温度日变化能够尽量符合真实自然条件下的温度日变化规律。
1.4 测试指标及方法
孕穗期低温处理结束后用油漆笔标记原生的有效分蘖用于区别再生的分蘖，于成熟期测定小麦的原生和再生产量及产量构成（穗数、每穗粒数、结实率、千粒重），每个处理选取5盆用于测产。
2 结果与分析
2.1 协同低温处理对小麦灌浆动态的影响
不同低温处理下两品种小麦籽粒灌浆进程的Logistic曲线拟合结果表明（表 1），拟合后相关系数均达0.99，拟合效果好。并且不同低温处理下籽粒均呈“S”形曲线增长，即开始增长缓慢，后进入快速增长阶段，最后增长速率又趋于缓慢（图1）。研究结果表明，两个品种的千粒重均随着处理温度的降低而降低，其中扬麦16在温度间的差异较徐麦30更为明显，对低温反应更敏感。温度越低，灌浆初始速率越低，但后期灌浆速率明显增加。说明低温导致籽粒灌浆的延迟，但对籽粒花后生长天数影响较小，不同温度间相应的灌浆持续时间也基本一致。
图1 扬麦16和徐麦30协同处理下不同低温水平下灌浆动态
表1协同低温处理下扬麦16和徐麦30灌浆动态的拟合方程
扬麦16
T1 Y=53.053/(1+22.152*exp(0.1882*X)) R2=0.992
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 试验材料2
1.2 试验设计2
1.3 人工气候室环境设置2
1.4 测试指标及方法2
2 结果与分析2
2.1 协同低温处理对小麦灌浆动态的影响2
2.2 协同低温处理对小麦发育成穗的影响3
2.3 协同低温处理对小麦产量的影响4
2.4 协同低温处理对小麦产量和产量结构的影响4
3 讨论5
3.1 协同低温处理对小麦灌浆动态的影响5
3.2 协同低温处理对小麦产量的影响5
3.3 协同低温处理对小麦发育成穗和产量形成的影响5
致谢6
参考文献6
拔节孕穗期协同低温处理对小麦产量形成的影响
引言
引言
小麦是世界主要的粮食作物之一，全世界有43个国家种植小麦，约有35%~40%的人口以小麦为主食。在我国小麦是仅次于玉米和水稻的第三大粮食作物。我国是小麦生产大国，其种植面积和总产量分别占世界的11.2%和17.7%左右[1]。在我国，小麦作为主要的粮食作物，其播种面积约占粮食作物总面积的四分之一，而产量占全国粮食总产量的五分之一[2]。因此，小麦的安全生产对确保我国粮食安全、社会经济发展和人民生活质量等具有举足轻重的地位。
小麦属于耐低
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
温作物，但是低温的强度如果超过了小麦不同生长发育时期所能承受的范围，就会造成伤害[3]。拔节是冬小麦发育的特殊时期。形态上，幼穗离地面越来越高，包裹在幼穗外面的叶鞘越来越少，受到环境温度的影响也越来越大[4]；发育上，拔节后的冬小麦正处于幼穗分化这一关键时期，该阶段是小穗和小花数目增加的时期，小麦抗低温的能力迅速减弱[5]，小于0℃的低温便可对幼穗造成伤害，加速小花退化，使可孕小花数下降，导致小麦产量和品质降低[6,7]。从抗性上来看，返青后，小麦进入脱寒锻炼状态，抗低温能力逐渐减弱；拔节后，无论是营养器官或生殖器官都处于含水量最多、组织幼嫩的时期，抵抗低温的能力稍有下降；在完成光周期反应后，抗寒能力进一步下降[8]。另外，此发育阶段所处时期还是外界温度波动较为频繁的阶段，常有较强冷空气入侵，所以小麦在拔节孕穗阶段对温度的反应极为敏感，极易受到低温的迫害。幼穗一旦遇到低温霜冻天气，分化会停止，细胞解体，从而导致严重减产[9,10,11]。综上所述，小麦遭受低温迫害是小麦本身抗寒力减弱与外界低温综合作用的结果。
本研究针对拔节孕穗期协同低温冷害对小麦产量影响研究的缺乏与生产实践中对拔节孕穗期低温冷害相关认知的迫切要求，通过在人工气候室实施自然温度日变化规律下不同低温处理的小麦盆栽试验，明确拔节孕穗期不同低温处理对小麦产量形成的影响；进一步结合已有的试验和文献资料，深入分析协同低温冷害对产量和产量结构造成影响的原因，研究结果将为未来气候变化条件下我国小麦的安全生产及适应性对策的制定提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
采用春性品种扬麦16 (V1)和半冬性品种徐麦30(V2)作为试验材料。
1.2 试验设计
试验于2014~2015年在江苏省如皋市白蒲镇朱家桥村国家信息农业工程技术中心试验基地的全自动人工气候室进行。供试品种为徐麦30(耐寒性较强)和扬麦16(耐寒性较弱)。于2014年11月2日播种，每盆播种20粒，三叶期留苗10株。生育前期所有小麦在正常环境下生长，分别于拔节期和孕穗期移入人工气候室进行不同低温水平的处理。试验设2个不同低温处理时期，两种处理方式。1、双期协同处理（S3）：拔节期和孕穗期低温协同作用；2、单期处理（协同的单期对照）：拔节期低温处理孕穗期不处理（S1），孕穗期低温处理拔节期不处理（S2）；各处理有4个不同低温处理水平，分别为6℃/4℃(T4)、4℃/6℃(T3)、2℃/8℃(T2)、6℃/16℃、(T1，对照)，低温处理的持续时间为4天。
播种前每桶施氮肥（纯氮含量为46.4%）为3.43g（基肥和拔节期追肥各1.71g），过磷酸钙（P2O5含量为12%）为7.1g，氯化钾（K2O含量为57%）为1.67g。
其他管理措施如灌水、病虫害防治等同当地高产栽培管理一致，以确保桶栽小麦生长不受水分和肥料的限制。
1.3 人工气候室环境设置
人工气候室采用分段式温度控制方法，每天中午12:0015:00保持最高温度，早晨01:0004:00保持最低温度，其余时间段在最高温度与最低温度之间渐变，从而使得人工气候室内的温度日变化能够尽量符合真实自然条件下的温度日变化规律。
1.4 测试指标及方法
孕穗期低温处理结束后用油漆笔标记原生的有效分蘖用于区别再生的分蘖，于成熟期测定小麦的原生和再生产量及产量构成（穗数、每穗粒数、结实率、千粒重），每个处理选取5盆用于测产。
2 结果与分析
2.1 协同低温处理对小麦灌浆动态的影响
不同低温处理下两品种小麦籽粒灌浆进程的Logistic曲线拟合结果表明（表 1），拟合后相关系数均达0.99，拟合效果好。并且不同低温处理下籽粒均呈“S”形曲线增长，即开始增长缓慢，后进入快速增长阶段，最后增长速率又趋于缓慢（图1）。研究结果表明，两个品种的千粒重均随着处理温度的降低而降低，其中扬麦16在温度间的差异较徐麦30更为明显，对低温反应更敏感。温度越低，灌浆初始速率越低，但后期灌浆速率明显增加。说明低温导致籽粒灌浆的延迟，但对籽粒花后生长天数影响较小，不同温度间相应的灌浆持续时间也基本一致。
图1 扬麦16和徐麦30协同处理下不同低温水平下灌浆动态
表1协同低温处理下扬麦16和徐麦30灌浆动态的拟合方程
扬麦16
T1 Y=53.053/(1+22.152*exp(0.1882*X)) R2=0.992
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