溫　健，王國宇，王　平，王保中，郭天玲

（1.甘肅省永登縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心，甘肅　永登　730300；2.蘭州市農(nóng)業(yè)科技研究推廣中心，甘肅蘭州　730000）

全膜覆土穴播對春小麥光合及產(chǎn)量的影響

溫健1，王國宇2，王平2，王保中1，郭天玲1

（1.甘肅省永登縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心，甘肅永登730300；2.蘭州市農(nóng)業(yè)科技研究推廣中心，甘肅蘭州730000）

摘要：以春小麥品種永良15號為材料，研究了全膜覆土穴播對春小麥旗葉光合生理特性和產(chǎn)量的影響。結果表明，全膜覆土穴播提高了春小麥灌漿期旗葉凈光合速率（Pn）和葉綠素（SPAD）含量，延長了凈光合速率高值持續(xù)期（PAD）和葉綠素含量緩降期（RSP）；也提高了灌漿中后期旗葉的蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性，在灌漿期能保持相對較高的蔗糖供應能力。經(jīng)濟性狀優(yōu)良，產(chǎn)量較全膜不覆土穴播提高12.4%。

關鍵詞：全膜覆土穴播；春小麥；光合作用；產(chǎn)量

小麥是甘肅省第一大糧食作物，但干旱導致的生理代謝紊亂、植株早衰等使小麥產(chǎn)量低而不穩(wěn)［1］，其主要原因是由自然降水與作物需水供需錯位所導致［2］。全膜覆土穴播技術能夠顯著增加地溫、降低課間蒸發(fā)、提高降水利用效率、調(diào)控土壤水分時空再分配，有效減輕干旱和春季低溫對作物的傷害、改善土壤水熱狀況，促進作物種子萌發(fā)和正常的生長發(fā)育，增加作物產(chǎn)量，是我國抗旱小麥栽培的重大創(chuàng)新和突破［3 -6］。我們于2014年研究了在全膜覆土穴播條件下小麥旗葉光合性能及產(chǎn)量，以期為進一步探討高產(chǎn)高效小麥栽培技術體系提供參考。

1　材料與方法

1.1供試材料

指示春小麥品種為永良15號。

1.2試驗方法

試驗于2014年在甘肅省永登縣連城鎮(zhèn)進行。海拔1 940 m，無霜期138 d，年平均氣溫6.7℃，日照時數(shù)3 288 h，年太陽輻射總量161 kJ/cm2，年均降水量350 mm。供試土壤為灰鈣土，前茬為小麥。試驗設全膜覆土穴播和全膜不覆土穴播（傳統(tǒng)地膜小麥）2個處理，3次重復，小區(qū)面積38.4 m2（4.8 m×8.0 m）。試驗于3月25日播種，播前按小區(qū)一次性施入N 150 kg/hm2、P2O575kg/hm2、K2O 45 kg/hm2作底肥，整地覆膜。全膜覆土穴播用1.2 m地膜全地面覆蓋，膜與膜之間緊靠對接不重疊，膜上均勻撒0.5～1.0 cm細土，然后用手動小麥穴播機播種，播種深度3～5 cm，行距15 cm，穴距12 cm，13～14粒/穴，播種量720萬～780萬粒/hm2；全膜不覆土穴播用1.2 m地膜全地面平鋪，膜上不覆土，播種方式同上。覆膜1 d后播種，其余管理同當?shù)卮筇?。成熟期調(diào)查小區(qū)內(nèi)生長均勻一致的1 m行長穗數(shù)后折算有效穗數(shù)，每小區(qū)隨機選取20個單穗考種，7月28日收獲，各小區(qū)單收計產(chǎn)。

1.3測定項目與方法

1.3.1凈光合速率（Pn）和葉綠素含量（SPAD）的測定凈光合速率（Pn）采用美國LI-6400型便攜式光合儀測定。測定時間為開花期及花后每5 d 9：00～11：00時天氣晴朗時，測定時樣本室CO2濃度為380 μmol/mol，流速設為400 μmol/（m2·s），葉片溫度為25℃。每小區(qū)3次重復。葉綠素（SPAD）含量采用日產(chǎn)SPAD-502型葉綠素計與凈光合速率同時測定。每小區(qū)9次重復。數(shù)據(jù)均取平均值。

1.3.2蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性和蔗糖含量的測定蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性參照Wardlaw等的方法［7］；蔗糖含量的測定采用間苯二酚法［8］。

1.4數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010計算并作圖。

2　結果與分析

2.1對春小麥旗葉凈光合速率和葉綠素含量的影響

小麥旗葉光合功能強弱和光合產(chǎn)物供應持續(xù)期長短與籽粒發(fā)育和產(chǎn)量形成密切相關。由圖1可見，隨生育進程的延長，不同處理小麥旗葉凈光合速率呈下降趨勢，在整個生育進程，全膜覆土穴播栽培旗葉光合速率降低幅度明顯小于全膜不覆土穴播栽培，表明覆土穴播栽培的小麥在灌漿中后期（花后15～35 d）旗葉能保持較高的凈光合速率。不同處理小麥旗葉葉綠素含量也隨生育進程延長而降低，花后20～35 d降幅增大，但覆土穴播栽培的始終高于不覆土穴播栽培，表明覆土穴播栽培的小麥也能保持較高的葉綠素含量。

凈光合速率下降到初始光合速率50%所經(jīng)歷的天數(shù)是凈光合速率高值持續(xù)期（PAD），葉綠素含量降到初始葉綠素含量80%所經(jīng)歷的天數(shù)為葉綠素含量緩降期（RSP），PAD和RSP都是反應一定時期內(nèi)作物葉片光合功能的重要指標之一［9］。以開花期最高值為初始值，全膜覆土穴播的PAD 為32.0 d，RSP為19.3 d；全膜不覆土穴播的PAD 為27.1 d，RSP為13.9 d。表明覆土穴播栽培的小麥旗葉凈光合速率和葉綠素含量受生育后期干旱等因素的影響小，其高值持續(xù)期長。

2.2對春小麥旗葉SPS活性及蔗糖含量的影響

蔗糖是植物體內(nèi)碳水化合物存在和運輸?shù)闹饕问剑崽橇姿岷铣擅福⊿PS）是葉片中蔗糖合成調(diào)節(jié)中的關鍵酶。由圖2可以看出，不同處理小麥旗葉花后SPS活性均迅速升高，分別在第5 d和10 d達到高峰，后期差異變小，但全膜覆土穴播栽培的變化幅度較大，活性也高于全膜不覆土穴播栽培。小麥旗葉花后蔗糖含量在灌漿前期（0～15 d）均迅速降低，全膜覆土穴播栽培變化幅度較大，開花后20 d，變化趨于一致并迅速降低至成熟。

圖1　全膜覆土穴播對春小麥旗葉凈光合速率和葉綠素含量的影響

2.3對春小麥產(chǎn)量及構成因素的影響

由表1可見，全膜覆土穴播種植小麥的株高、穗長、成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均高于全膜不覆土穴播。折合產(chǎn)量7 691.4 kg/hm2，較全膜不覆土穴播增產(chǎn)848.6 kg/hm2，增產(chǎn)率12.4%。

圖2　全膜覆土穴播對春小麥旗葉SPS活性及蔗糖含量的影響

表1　全膜覆土穴播對春小麥產(chǎn)量及構成因素的影響

3　小結與討論

1）旗葉是小麥生育后期最重要的功能葉，其光合能力大小和功能期的長短對小麥生長發(fā)育好壞和籽粒形成具有重要作用［10］，最終影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。本試驗條件下，隨著小麥生育期延長，旗葉對干旱等因素的忍耐力逐漸下降，旗葉凈光合速率和葉綠素含量降低幅度逐漸增加，但灌漿中后期（花后10～35 d），覆土穴播處理的小麥旗葉相對能保持較高的光合速率和葉綠素含量，光合速率持續(xù)期和葉綠素緩降期比不覆土穴播分別長4.9 d和5.4 d。可見覆土穴播栽培在灌漿期能維持相對較長的光合產(chǎn)物供應持續(xù)期，是后期籽粒產(chǎn)量較高的原因之一。形成這種結果的原因可能是由于地膜覆土改善了小麥的生育前期水熱條件，有利于地上部分的生長，葉面積增長快，延長了旗葉的功能期。

2）蔗糖是光合產(chǎn)物運出細胞的運輸形式，旗葉中蔗糖的合成反映了此階段同化物的輸出能力［8］。有研究表明，干旱促進了旗葉灌漿前期蔗糖的合成，供應能力增強，灌漿中后期隨旗葉衰老加速，蔗糖合成供應能力急劇下降［11］。本研究中，覆土穴播栽培顯著提高了旗葉SPS活性，在花后0～25 d，蔗糖合成能力高于對照并能維持相對較高水平，因此，覆土穴播能夠通過提高合成蔗糖的SPS活性來提高花后旗葉中蔗糖的合成能力，從而決定了其具有較強的光合產(chǎn)物供應強度，提高旗葉光合產(chǎn)物的供應和促進籽粒灌漿。這可能與全膜覆土穴播栽培改善了農(nóng)田微生態(tài)環(huán)境，有利于鉀等營養(yǎng)元素的吸收有關［2］。

3）作物功能葉片的光和能力與生物產(chǎn)量有很大的關系。研究表明，光合速率對產(chǎn)量的影響主要集中在小麥生長前期，在抽穗開花期光合特性與籽粒產(chǎn)量呈正相關［12］。本研究中，全膜覆土穴播處理下小麥穗長和穗粒數(shù)都顯著增加，產(chǎn)量提高12.4%，這可能是覆土穴播栽培保墑、增加地積溫等效應，從而使小麥出苗期、分蘗始期、幼穗分化始期提前，歷經(jīng)天數(shù)延長，提早開始子粒形成和灌漿，延緩灌漿進程，進而提高產(chǎn)量。

參考文獻：

［1］李福，李城德，劉廣才，等.甘肅發(fā)展旱地全膜覆土穴播技術的重要意義［J］.農(nóng)業(yè)科技與信息，2010 （23）：3-4.

［2］張平良，郭天文，侯慧芝，等.不同穴播種植方式與平衡施肥對旱地春小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2012，30（1）：132-136.

［3］王紅麗，宋尚有，張緒成，等.半干旱區(qū)旱地春小麥全膜覆土穴播對土壤水熱效應及產(chǎn)量的影響［J］.生態(tài)學報，2013，33（18）：5 580-5 588.

［4］李福，劉廣才，李城德，等.旱地小麥全膜覆土穴播技術的土壤水分效應［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2013，31（4）：73-78.

［5］李福，劉廣才，李城德，等.甘肅省旱地小麥全膜覆土穴播栽培技術規(guī)程［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2012（3）：49-51.

［6］李偉綺，孫建好，趙建華.甘肅小麥全膜覆土穴播技術研究綜述［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013（5）：47-49.

［7］WARDLAW I F，WILLENBRINK J. Carbohydrate storage and mobilization by the culm of wheat between heading and grain maturity：the relation to sucrose synthase and sucrose phosphatesynthase［J］. Australian Journal of Plant Physiology，1994，21：255-271.

［8］高俊鳳.植物生理學實驗指導［M］.北京：高等教育出版社，2006，210-211.

［9］肖凱，張榮銑.小麥葉片老化過程中光合功能衰退的可能機制［J］.作物學報，1998，24（6）：805-810.

［10］王征宏，鄧西平，劉立生，等.干旱對不同冬小麥旗葉光合產(chǎn)物供應能力的影響［J］.西北農(nóng)林科技大學學報（自然科學版），2009，37（5）：81-88.

［11］戴忠民，王振林，張敏，等.旱作與節(jié)水灌溉對小麥籽粒淀粉積累及相關酶活性變化的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)科學，2008，41（3）：687-694.

［12］徐恒永，趙君實.高產(chǎn)冬小麥的冠層光合能力及不同器官的貢獻［J］.作物學報，1995，21（2）：204-209.

（本文責編：陳偉）

Effects of Hole Sowing Mulched with Plastic Film on Photosynthetic and Yield of Spring Wheat

WENJian1，WANGGuoyu2，WANGPing2，WANGBaozhong1，GUOTianlin1
（1. Yongdeng Agro-technical Extension Center，Yongdeng Gansu 730300，China；2. Lanzhou Agricultural Technology Extension Center，Lanzhou Gansu 730000，China）

Abstract：Spring wheat varieties Yongliang 15 as material，the effects of hole sowing mulched with plastic film on photosynthetic characteristics and yield of flag leaves of spring wheat is studied. The result shows that dynamic changes of net photosynthetic rate（Pn）and photosynthetic active duration（PAD）of flag leaves are significantly increased during the grain filling period under the whole plastic-film mulching combined with soil overlying. Moreover，the extended steady phase of chlorophyll content（RSP）and the increased photosynthetic active duration in flag leaf might decelerate the aging of flag leaf，which could significantly increased its photosynthate supplying duration. Compared with the control，both sucrose phosphate synthetase（SPS）activity and sucrose supplying capability of flag leaves in spring wheat are significantly increased during the early and middle grain filling period.

Key words：Hole sowing mulched with plastic film；Spring wheat；Photosynthesis；Yield

通訊作者：王國宇（1981—），男，甘肅會寧人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事旱作農(nóng)業(yè)技術推廣工作。E-mail：114557337@qq. com

作者簡介：溫?。?981—），男，甘肅永登人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)技術推廣工作。E-mail：iwenjian@163.com

基金項目：甘肅省農(nóng)業(yè)技術推廣總站“旱地全膜覆土穴播免耕多茬種植技術研究與示范”項目（甘農(nóng)科技［2007］05號）；甘肅省農(nóng)業(yè)技術推廣總站“旱地小麥全膜覆土穴播免耕多茬種植集成技術研究與示范推廣”項目（2011GB2G100005，1105 NCNA096）部分內(nèi)容

收稿日期：2015-04-21

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2015.09.024

中圖分類號：S512.1

文獻標識碼：A

文章編號：1001-1463（2015）09-0065-04