灌水量和喷抗旱剂对小麦生长发育·光合及水分利用率的影响

摘要  为给小麦节水抗旱栽培提供理论依据，研究了不同灌水量20 mm（W1处理）、30 mm（W2处理）、40 mm（W3处理）、50 mm（W4处理）和化控措施喷施清水（CK）和喷施抗旱剂（H处理）对小麦生长发育、光合、水分利用率和产量的影响。结果表明，适当增加灌水量有利于提高小麦叶面积指数和群体干物重（W4和W3处理最高），但当灌水量增加到一定程度灌水的效果不再明显，且相同灌水量下，H叶面积指数和群体干物重表现优于CK。W3处理的光合速率略高于W4处理，喷洒抗旱剂H处理的光合速率和气孔导度高于CK，而蒸腾速率和胞间CO2浓度皆低于CK处理。小麦叶片水分瞬时利用率和群体水分利用率随灌水量的增加呈先增加后下降的趋势，并以W3处理最高，W1处理最低，相同灌水量下H处理叶片瞬时水分利用率和群体水分利用率高于CK。CK和H处理下W3和W4处理的产量最高（二者差异不显著），且显著高于W1处理，相同灌水量下，H处理的小麦产量皆高于CK，增产幅度可达1.9%～2.3%。综合认为，全生育期灌一水下W3处理是较为节水高效的灌水模式，小麦合理喷施抗旱剂增产可高达2.3%左右。

关键词  根系;叶面积指数;光合速率;水分利用率

中图分类号  S 512.1   文献标识码  A    文章编号  0517-6611（2022）15-0025-04

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2022.15.008

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Irrigation and Spraying Drought Resistant Agent on Growth， Photosynthesis and Water Use Efficiency of Wheat

KANG Zi-ling， ZHANG Xiang-qian， LIU Li-ping

（Anhui Agricultural Technology Extension General Station， Hefei， Anhui 230001）

Abstract  In order to provide a theoretical basis for wheat cultivation with water-saving and drought resistance， an experiment with four irrigation amount 20 mm（W1）， 30 mm（W2）， 40 mm（W3）， 50 mm（W4）and two chemical control measures spraying water （CK） and spray drought-resistant agent was carried out to study the effects of irrigation and chemical control on growth， photosynthesis and water use efficiency and yield of wheat. The results showed that appropriate to increase irrigation amount could help to enhance leaf area index and population dry matter weight （W4 and W3 had the highest values）， but when the irrigation amount increased to a certain extent the effect of irrigation was no longer obvious， and under the same irrigation amount， the leaf area index and population dry matter weight of H were better than that of CK. Photosynthetic rate of W3 was higher than that of W4， the H treatment had higher photosynthetic rate and stomatal conductance than that of CK， while the transpiration rate and intercellular CO2 concentration were lower than that of CK. Wheat leaf instantaneous water use efficiency and population water use efficiency had a change trend of first increased and then decreased with the increasing of water irrigation amount， and the values of W3 was the highest， of W1 was the lowest， under the same irrigation amount， H had higher leaf instantaneous water use efficiency and population water use efficiency than that of CK. Under CK and H treatments， W3 and W4 had the highest values of yields （there was no significant difference between two treatments）， and significant higher than that of W1， under the same irrigation amount， the yield of H was higher than that of CK， and the range of increasing in yield up to 1.9%-2.3%. All the findings demonstrated that the treatment of W3 is an more efficient water-saving irrigation mode if the whole stage only irrigation one time， reasonably to spray drought-resistant agent can increasing yield of wheat up to about 2.3%.

Key words  Root;Leaf area index;Photosynthetic rate;Water use efficiency

作物生长季干旱是一个世界性问题，也是当前制约我国北方旱作农业可持续发展的重大障碍之一[1-2]。小麦是我国北方主要粮食作物之一，其用水约占我国北方农业用水的70%[3]，如何合理灌溉确保小麦高产稳产对保障我国粮食安全具有重要的作用。小麦全生育期的平均需水量在300 mm以上，降水满足率为55.9%～86.4%，通常需要进行人工补灌1～2次以保证小麦全生育期需水量，达到丰产丰收的目的。众多研究表明[4-6]，随着土壤水分的减少小麦抗旱性增强，合理的水分亏缺和干旱胁迫有利于提高小麦的抗逆性和水分利用效率，因此在水资源紧缺的大环境下，很有必要进一步深入研究灌水和干旱对小麦生长发育、生理特性及产量等性状指标的影响。基于小麦水分利用效率不仅受灌水量和灌水时期的影响，同时也受一些对植物生理功能具有调节作用抗旱化学制剂的影响。鉴于此，笔者在干旱（无外来降雨）条件下研究了同一生育期不同灌水量和喷洒抗旱剂对小麦叶面积指数、群体干物重、水分利用率、光合及产量的影响，以期阐明灌水和喷洒抗旱剂的耦合效应对小麦产量形成关键决定因素的影响，进而为我国小麦节水栽培提供科学依据和理论帮助。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2020年在安徽省蒙城县农业科技示范场可推拉玻璃大棚内进行，该试验为2因素随机区组试验，2因素分别为防旱化控措施和灌水量，2种化控措施分别为拔节期喷洒抗旱剂（H处理）和喷洒清水（CK），4种灌水量分别为返青期灌水20 mm（W1处理）、30 mm（W2处理）、40 mm（W3处理）、50 mm（W4处理）。试验每处理重复3次，共24个小区，小区面积为2.0 m×1.5 m = 3.0 m2，种植小麦品种为济麦22，基本苗240万/hm2，行距20 cm，每小区10行，播种后浇底墒水30 mm，出苗后开始控水。于10月13日播种，基施纯氮150 kg/hm2，P2O5 120 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2，其他田间管理措施按当地大田生产习惯进行。

1.2 样品采集与测定

叶面积指数：每小区选择10株小麦，用直尺测量小麦植株叶片的长度和最宽处，用长和宽的乘积再乘以0.83（折算系数）确定单叶叶面积，叶面积指数=叶片总面积/土地面积。

干物重：分别于小麦拔节期、孕穗期、开花期和成熟期取样（20株/小区）测定干物重，将样品在105 ℃下杀青20 min，85 ℃烘干至恒重，称取干物重。

光合特性：于小麦开花期，选择晴朗无云天气运用Li-6400便携式光合测定仪在09：30—11：30测定小麦旗叶同部位的光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度。

叶片瞬时水分利用率为叶片光合速率与蒸腾速率的比值，测定叶片为小麦旗叶，测定时期为抽穗期、开花期和灌浆中期。

群体水分利用率（WUE）：WUE=Y/ET，WUE为水分利用率;Y为籽粒产量;ET作物生育期内的耗水量。ET=（GSP+IRR）+ SWS-SWH，GSP 为生长季降水量（该试验无外来降雨）;IRR为灌溉水量;SWS 为播种前土壤含水量;SWH 为收获后土壤含水量。

产量及其构成：分小区收割晒干后折算成大田量，并计算出产量构成三要素的数值。

1.3 统计分析

采用Microsoft Excel 2019软件对数据进行处理和作图;采用DPS 7.05软件和最小显著差数法（LSD）进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 灌水和化控处理对叶面积指数的影响

由表1可知，随着生育时期的推进，小麦叶面积指数呈先增加后下降的趋势，并在开花期达到最大值。随着灌水量的增加，不同生育期的小麦叶面积指数皆呈逐渐增加的趋势，并以W4处理的最高，W1处理的最低。W3、W4的叶面积指数显著高于

W1处理，在CK和H处理下，W4处理的拔节期、孕穗期、开花期和灌浆中期的叶面积指数分别比W1处理显著增加了158%、10.5%、11.2%、14.0%和15.7%、7.8%、8.9%、9.7%。相同灌水量下，H处理的叶面积指数总体表现高于对照CK，其中同一生育期同一灌水量下某些处理间的叶面积指数差

异达到显著水平。在W1和W4处理灌水量下，H处理比CK

的叶面积指数在拔节期、孕穗期、开花期和灌浆中期分别增

加了0.7%、5.4%、3.6%、8.1%和0.6%、2.9%、1.4%、4.0%。此外，从表1也可以看出，W3与W4处理各生育期的叶面积指数差异均不显著，表明当灌水量增加到一定程度时，灌水增加叶面积的效果不再显著。

2.2 灌水和化控处理对群体干物重的影响

由表2可知，同一化控措施下，随着灌水量的增加，小麦各生育期的群体干物重呈逐渐增加的趋势，并以W4处理的群体干物重最大。W3和W4处理小麦各生育期的群体干物重皆显著高于W1处理，其中CK和H处理下W4处理的群体干物重在拔节期、孕穗期、开花期和成熟期分别比W1处理显著增加了7.4%、5.6%、12.9%、14.1%和5.7%、3.6%、10.5%、13.6%。W3与W4处理间小麦各生育期的群体干物重差异皆不显著，而W3处理各生育期的群体干物重皆高于W1处理，表明当灌水量增加到一定程度后再提高灌水量不会再对小麦群体干物重产生明显影响。相同灌水量下，H处理的小麦群体干物重皆高于同一生育CK处理，其中H处理下W1和W4处理拔节期、孕穗期、开花期和成熟期的群体干物重分别比CK处理下W1和W4处理增加了4.1%、2.2%、7.2%、86%和2.5%、0.3%、5.0%、8.1%。