晝夜不同增溫處理對小麥生長發育和產量的影響

石姣姣　江曉東　邱思齊

摘要：以揚麥13號為材料，采用開放式的田間增溫系統對麥田進行不同增溫處理（從出苗到收獲），研究不同增溫處理對小麥生長發育及產量的影響，設置全天增溫（AW，全天冠層平均增溫1.9 ℃）、白天增溫（DW，白天冠層平均增溫2.1 ℃）、夜間增溫（NW，夜間冠層平均增溫1.7 ℃）3個增溫處理，以不增溫為對照（CK）。結果表明：與對照相比，AW、DW、NW處理下小麥各生育時期均提前，AW處理下小麥提前時間最多，其次為DW處理，最后為NW處理；小麥各生育時期中，拔節期提前時間最多。3種增溫處理下小麥株高基本大于CK，AW處理下小麥株高最高，這主要由于增溫導致小麥生育時期提前，越冬期縮短，有利于小麥營養生長。AW處理下小麥LAImax值出現最早，這與日平均溫度高低、晝夜溫差大小等密切相關。DW、AW處理下小麥增產，NW處理下小麥減產。

關鍵詞：增溫；小麥；生育時期；株高；葉面積指數；產量

中圖分類號： S161.2文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0082-02

收稿日期：2014-02-25

基金項目：國家自然科學基金（編號：41105078）；江蘇省自然科學基金（編號：BK2011827）；江蘇高校優勢學科建設工程項目。

作者簡介：石姣姣（1987—），女，重慶人，碩士研究生，主要從事農業氣象研究。Tel：（025）58699957；E-mail：shijiaojiao@yeah.net。

通信作者：江曉東，博士，副教授，主要從事農業生態與農業氣象研究。Tel：（025）58699957；E-mail：jiangxd@126.com。過去100年全球平均氣溫升高了0.56～0.92 ℃。氣溫增加的同時，其增幅也呈明顯的非對稱性，夜間增溫幅度大于白天，冬季增溫幅度大于夏季，高緯度地區增溫幅度大于低緯度地區。溫度是大多數植物生長發育的主要驅動因子，氣候變暖影響植物的生長發育，同時也給作物生產帶來影響[1]。日最高氣溫、最低氣溫對作物光合作用、呼吸作用、干物質積累等產生顯著影響。學者們認為，溫度升高將導致冬小麥生育期縮短，物候提前，并引起株高、LAI值（葉面積指數）變化，降低土壤含水量，影響各種病蟲害的發生及分布，從而導致作物產量變化[2-5]。研究表明，冬季氣候變暖會使小麥冬前旺長，株高、LAI、分蘗數偏大，養分消耗增加，不利于小麥越冬[6]。田云錄等認為，增溫條件下，冬小麥有效分蘗增加，營養生長期絕對生長速率顯著提高，株高、綠葉面積增加，千粒質量、產量顯著提高[7]。Nicholls認為，1952—1992年，澳大利亞日最低氣溫升高，霜凍災害減少，小麥產量增加明顯[8]。房世波等研究認為，春季夜間增溫2.5 ℃導致冬小麥減產達26.6%[9]。白莉萍等認為，增溫促進冬小麥無效分蘗增加，導致冬小麥減產[10]。全球范圍內統計顯示，平均氣溫提高對小麥、玉米、大麥這些作物產量有顯著的負面影響。近年也有一些模型分析表明，增溫對作物產量影響存在較大的不確定性[11]。本試驗通過在田間設置開放式晝夜不同增溫裝置，研究晝夜不同增溫處理對冬小麥生長發育、產量的影響，以期為小麥生產實踐提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2012年11月—2013年6月在南京信息工程大學農業氣象實驗站進行。供試小麥品種為揚麥13號。試驗田前茬作物為水稻，水稻收獲后秸稈還田。耕層土壤質地為壤質黏土，黏粒含量為26.1%，土壤pH值為6.2，有機碳、全氮含量分別為19.4、11.5 g/kg。采用紅外線陶瓷加熱燈對冬小麥進行增溫處理。試驗設置全天增溫（AW）、白天增溫（DW）、夜間增溫（NW） 3種增溫處理，以不增溫處理為對照（CK）。全天增溫指冬小麥從出苗到收獲晝夜不間斷增溫，雨雪天停止增溫。白天增溫是同期內每天06：00—18：00進行增溫。夜間增溫是在每天18：00至次日06：00增溫。使用CR3000數據采集器（美國Campbell公司）在小麥全生育期內每隔1、10 min記錄各小區小麥冠層溫度，AW、DW、NW處理分別可以使冠層增溫時段內溫度平均升高1.9、2.1、1.7 ℃。每個小區面積為3 m×3 m，隨機排列，重復3次。試驗地肥料用量分別為：N 168 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 135 kg/hm2，磷、鉀肥作為基肥一次性施入，氮肥分底施（1/2用量）及拔節肥（1/2用量），基本苗為270萬株/hm2，行距25 cm。11月13日播種，其他栽培管理措施同一般高產麥田。

1.2方法

每小區選取長勢均勻的20個小麥單莖分別測量其株高，求平均值。每小區選取長勢均勻的20個小麥單莖，將綠色葉片按葉位分離，采用LI-3000C便攜式葉面積儀（美國 LI-COR 公司）測定葉面積，并換算成LAI。收獲時在每小區選取長勢均勻的20個單莖，分別測量小麥的穗粒數、千粒質量，統計1 m2小麥穗數。收獲時每小區選取長勢均勻的2 m2小麥收獲、脫粒、稱質量，計算產量。

1.3數據處理

采用DPS9.5軟件分析數據。

2結果與分析

2.1不同增溫處理對小麥生育期的影響

從表1可看出，不同增溫處理均導致揚麥13號生育時期提前，AW處理下揚麥13號生育時期提前最多，其次是DW、NW處理。增溫處理對拔節期影響最大，AW、DW、NW處理的拔節期出現時間分別比CK處理提前了20、8、4 d；AW、DW、NW處理孕穗期出現時間分別比CK處理提前了23、5、2 d；AW、DW、NW處理開花期分別比CK處理提前了13、5、4 d；AW、DW、NW處理灌漿期出現時間分別比CK處理提前了15、7、7 d?？梢姸驹鰷貙π←溕谟绊戯@著。

表1不同增溫處理下揚麥13號的生育時期

處理拔節期

3不同增溫處理對小麥LAI值的影響

由圖2可知，AW處理下小麥LAI值從2月22日起增加較快，3月19日（孕穗期）達最大值，DW、NW、CK的LAI值增長速度較緩，4月12日達最大值。DW、AW、CK、NW處理下小麥LAImax分別為6.21、5.67、4.63、4.12。

2.4不同增溫處理對小麥產量的影響

單位面積有效穗數、穗粒數、千粒質量是構成小麥產量的三要素。冬季升溫有利于小麥分蘗，3種增溫處理下揚麥13號單位面積穗數由高到低依次為DW>AW>NW>CK；穗粒數由高到低依次為DW>NW>CK>AW，四者差異不顯著；千粒質量由高到低依次為AW>DW>CK>NW；小麥產量由高到低依次為DW>AW>CK>NW。

表2不同增溫處理對揚麥13號產量構成因素的影響

處理穗數

（穗/m2）穗粒數

（粒/穗）千粒質量

（g）產量

（g/m2）NW532.27b45.73a38.71c680.86dDW569.60a46.40a41.36ab910.49aAW557.87ab44.17a43.42a839.29bCK508.80c44.93a41.34ab784.33c注：同列數據后標有不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。

3結論與討論

本研究表明，不同增溫處理對小麥生長發育影響顯著，這與Luo等的研究結論[12]一致。與對照相比，AW、DW、NW處理下小麥各生育時期均提前，AW處理下小麥生育期提前時間最多，其次為DW處理，最后為NW處理；小麥各生育時期中，拔節期提前時間最多。冬小麥營養生長期主要受低溫影響[13]，冬季增溫可使小麥在越冬期仍繼續生長；小麥是長日照作物，開花受光周期影響較大。3種增溫處理下小麥株高基本大于CK處理，AW處理下小麥株高最高。這主要由于增溫導致小麥生育時期提前，越冬期縮短，有利于小麥營養生長。AW處理下小麥LAImax值出現最早，這與日平均溫度高低、晝夜溫差大小等密切相關。冬季增溫對小麥影響較大，暖冬現象時有發生，本試驗表明，DW、AW處理下小麥增產，NW處理下小麥減產。DW處理由于白天溫度增加，夜間溫度未改變，使得晝夜溫差大，小麥長勢優于其他處理。夜間增溫導致小麥夜間呼吸消耗增加，不利于干物質積累，小麥生長情況較差。產量構成方面，DW、AW處理下小麥穗粒數與CK處理差異較小，千粒質量增加，籽粒更飽滿[9]。由于DW處理下小麥穗數、穗粒數最多，因此小麥產量增加最顯著。NW處理下小麥冬季分蘗增加，穗數、穗粒數均大于CK處理，籽粒灌漿程度較差，千粒質量低于CK處理，小麥減產。

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