冬麦春播条件下小麦生育特性及其产量形成的生理机制

发布时间：2017-10-23 22:18

  本文关键词：冬麦春播条件下小麦生育特性及其产量形成的生理机制

  更多相关文章： 冬麦春播 播期 幼穗分化 光合特性 叶绿素荧光参数 渗透调节物质 抗寒性 籽粒产量 农艺性状

【摘要】：本试验于2013、2014连续两年在山西省农科院玉米研究所试验基地进行。采用大田种植、小区试验与盆栽试验相结合的方法,研究了22个南引冬麦品种在忻定盆地不同播期处理下植株农艺性状、幼穗分化、光合特性及干物质积累、叶绿素荧光参数、主茎内源激素动态变化及籽粒产量等,同时研究了不同品种光合特性、主茎内源激素等与籽粒产量及其构成的关系,明确适宜忻定盆地春播的优良小麦品种资源的生育特点及其产量形成机制,为混播区优良春小麦品种的引进、选择及指标评价提供参考,为西北冬春麦混播区发展高效优质小麦生产提供品种资源与理论依据。主要试验结果如下：1、冬麦春播对小麦幼穗分化及生长发育的影响冬麦春播条件下,其中20个来自长江中下游麦区、西南冬麦区的冬小麦品种(春性或弱春性)在忻定盆地3月上、中、下旬春播,均可以正常拔节、抽穗、成熟；南引半冬性小麦品种皖麦68表现为不拔节,迟抽穗,严重影响籽粒产量,不适宜忻定盆地春播；播期对不同小麦品种的影响不同,在忻定盆地表现良好的冬麦品种,如扬麦13、渝麦12、扬麦20、宁麦13、川麦42较适宜早播,随播期推迟生长发育受到影响,籽粒产量呈下降趋势。播期对小麦穗分化影响显著,随着播期推迟,气温升高,穗分化所需时间变短,Ⅰ播期(早播)、Ⅱ播期(适播)、Ⅲ播期(晚播)完成穗分化所需时间分别为40～45d、36～42d、33～41d；不同品种其幼穗分化进程在分化时间出现的早晚,完成幼穗分化所需天数等方面均不同；总体来看,植株外部形态特征表现出与穗分化进程的一致性,小麦叶片数为3.5～4.8叶时,根条数为8～9,幼穗分化为二棱期；叶片数大于5.6叶时,根条数大于10,幼穗分化开始进入雌雄蕊原基分化期。半冬性品种黔麦18的幼穗分化进程较缓慢,单棱期持续时间较长,当进入二棱期时,相应的叶片数和根条数较多；进入雌雄蕊原基分化期,外部植株叶片数、根条数增加不明显：皖麦68在盆栽试验中,不同播期株高都处于较低水平,生长发育缓慢,穗分化进程未随着植株叶片数和根条数的增加而进行,始终停留在单棱期,植株矮小,分蘖较多,不适应忻定盆地春播,这与大田试验结果完全一致。小麦穗分化受品种自身遗传特性与外界生态条件的共同影响,在不同播期中,不同品种的春小麦的幼穗分化进程不同,所需时间不同,其外部形态特征表现出一定的差异。渝麦12、扬麦13在早播条件下穗分化较其他品种迅速,仅需40d、41d。株高是小麦的重要外部形态指标之一,株高过高容易发生倒伏,植株过矮使冠层叶片拥挤,中下部透光不良,均影响产量。大多数品种表现为晚播处理的株高低于早播、适播,且早播、适播间差异不明显。扬麦13、扬麦20、宁2038、川麦42等获得较高产量的品种,其株高均在75-80 cm之间,而渝麦9的株高(90.7cm)过高,渝麦7仅有50.7cm,该二品种的籽粒产量均较低。生育时期与幼穗分化及形态特征相统一,并且与产量形成关系密切。渝麦12、渝麦10、扬麦13较早进入抽穗期,比对照宁2038、新春30早1～2天,比其他品种早3-5天；扬麦13最早进入散粉期,其生长发育较快,生殖生长阶段占总生育期比例较大,亦最早成熟,成熟期比其他品种早4-7天,这样可以有效避开极端天气对籽粒产量的影响,早播处理下与其他品种相比,其优势更加明显。渝麦12成熟也较早,与扬麦13具有同样的优势。2、冬麦春播对小麦旗叶光合、荧光参数及产量的影响小麦产量形成与其光合特性关系密切。多数品种的叶绿素含量、光合指标均表现为早播适播或晚播；旗叶Pn较高的品种是扬麦13 (8.9 umolco2.m-2.s-1)、云麦42 (5.6 umolco2.m-2.s-1)、渝麦12 (4.6umolco2.m-2.s-1)(开花期)：扬麦13 (16.7 umolco2.m-2.s-1)=川麦42 (16.5umolco2.m-2.s-1)(灌浆期)；旗叶蒸腾速率、气孔导度和胞间C02浓度、旗叶水分利用率与Pn表现基本一致,其中WUE在品种间差异显著。大多数旗叶叶绿素荧光参数品种间差异显著,且相关性极显著。不同播期品种间Chl(叶绿素含量)变异系数较小(0.1217-0.1481),PIABS(吸收光能为基础的性能指数)变异系数较大(0.3293-0.3954),二者与产量偏相关系数均较大(0.7004～0.8135)。早播条件下,籽粒产量与PIABS(灌浆期、开花期)、灌浆期Chl呈显著正效应,与灌浆期Vi呈显著负效应,且产量的81.07%-82.78%(2013、2014)可由该三因素的变异决定；不同小麦品种表现不同播期效应,且两年变化趋势一致：扬麦13(春性、中早熟)旗叶Chl及绝大多数荧光参数和产量均显著高于其它品种(p≤0.05),且适宜早播。早播条件下,灌浆期旗叶叶绿素含量、PIABS可作为选择高光效小麦资源的重要评价指标。早播条件下,小麦单株干物质积累均符合logistic模型,拔节前干物质积累较缓慢,孕穗后增长速率显著加快。开花期至乳熟期干物质积累显著高于其他品种的是渝麦12和渝麦9,尤其是渝麦12在干物质积累过程中增长速度呈递增趋势,其最终单株干物质积累量为最高,并显著高于其他品种；大多数南引品种的早播增产效应较明显,且播期间差异显著,两年试验结果基本一致。(2013年)不同播期处理下籽粒平均产量分别为4393.50kg.hm-2(ES：早播),3871.99 kg.hm2(NS:适播),3623.50 kg.hm-2(LS:晚播)；其中渝麦12、扬麦13的产量显著高于其他品种,ES、NS、LS播期下分别为5876.90 kg.hm2～5351.55 kg.hm-2、4987.05 kg.hm2～4609.20 kg.hm-2、4014.15 kg.hm2～4058.70 kg.hm2;但个别品种对播期的响应不同,宁2038的产量表现为NS LS ES,即适播条件下其产量最高；渝麦9则为LSNSES,晚播时其产量较高,越早播产量反而越低；大粒品种云麦42则为ESLSNS,早播产量最高,但晚播的产量又高于适播处理。南引冬小麦品种在产量构成因素中,成穗数和穗粒数占有一定优势,如扬麦13(ES)的成穗数(618.0×104hm-2)显著高于其他品种,渝麦12的穗粒数(两年在35.1粒-40.6粒之间)均显著高于其他处理。可见,冬麦春播条件下,提高小麦产量应主攻成穗数和穗粒数,促进其有效小穗的形成,在此基础上,加强灌浆后期栽培管理调控,促进籽粒灌浆速度与强度,以此增加粒重。渝麦12、扬麦13、川麦42等具有较高光合效率,利于干物质积累,产量较高。3、冬麦春播对小麦苗穗期植株抗寒性的影响小麦穗分化阶段对低温胁迫较为敏感,对于从长江中下游、西南冬麦区引进的优良冬小麦品种,在忻定盆地春播条件下,其穗分化阶段耐、抗寒性强弱是引种适应性的重要考量因素之一。冬麦春播条件下,经历穗分化阶段低温胁迫后,各小麦品种相对电导率、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量不同程度地升高,总叶绿素含量程度不同地下降。扬麦13、渝麦12的叶片相对电导率在低温前后的变化幅度较小(40.7%-24.6%、52.7%-38.2%),低温胁迫后其可溶蛋白含量较高(16.78-19.78mg g-1FW、15.76～18.77mg g-1FW),叶片可溶性糖含量在遭遇低温胁后增幅较大,分别达285%-235%、265.6%-218%(CKl的增幅为222%-143%)。低温胁迫下,品种抗寒性强于对照(宁2038：CKl、新春30：CKz)的依次为：扬麦13、渝麦12、宁麦13、皖麦68、渝麦9；籽粒产量数据方差分析同样表明,渝麦12、扬麦13、宁麦13产量较高,且与其它品种差异显著(p=0.05)(2013)。2014年品种抗寒性综合评价值居前四位的是扬麦13、宁麦13、皖麦68、渝麦12；其产量方差分析表明,扬麦13、宁麦13、渝麦12显著(p=0.05)高于其它品种。扬麦13主茎叶片GA、不同程度地升高,总叶绿素含量明显下降。通过主成分分析和抗寒性度量值(D值)排序,对品种幼穗分化期间的耐、抗寒性进行初步评价：渝麦10、扬麦20、云麦42抗寒性较差；扬麦13、渝麦12、宁麦13表现较强抗寒性且年际稳定性好(D值分别为0.6656-0.6596,0.4934-0.4959,0.4718-0.5835；而CK1、CK2分别为0.3682-0.3978,0.3285-0.3304),其两年籽粒产量亦显著(p=0.05)高于其它品种,可作为混播区引种材料进一步研究。
【关键词】：冬麦春播 播期 幼穗分化 光合特性 叶绿素荧光参数 渗透调节物质 抗寒性 籽粒产量 农艺性状
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 摘要8-12
• 第一章 文献综述12-25
• 1 小麦温光特性的研究13-14
• 2 播期、播量对春播小麦生长发育及产量的影响14-16
• 3 春播冬小麦植株农艺性状与产量的研究16-17
• 4 春播冬小麦幼穗分化的相关研究17
• 5 小麦旗叶光合特性及植株干物质积累的研究17-18
• 6 冬麦春播研究的可行性分析18-19
• 本研究目的和意义19-20
• 参考文献20-25
• 第二章 冬麦春播对小麦农艺性状的影响25-43
• 1 材料与方法26-29
• 1.1 试验材料26
• 1.2 试验地基本概况26-28
• 1.3 试验设计28
• 1.4 测定项目与方法28-29
• 2 结果与分析29-40
• 2.1 冬麦春播对不同小麦品种生育时期的影响29-33
• 2.2 冬麦春播对不同小麦品种株高的影响33-35
• 2.3 冬麦春播对不同小麦品种开花期、灌浆期旗叶叶面积的影响35-36
• 2.4 冬麦春播对不同小麦品种干物质积累的影响36
• 2.5 冬麦春播对不同小麦品种穗长、产量及产量构成的影响36-40
• 3 讨论与结论40-41
• 参考文献41-43
• 第三章 冬麦春播对小麦旗叶光合特性的影响43-56
• 1 材料与方法44-45
• 1.1 试验材料44
• 1.2 试验地基本概况44
• 1.3 试验设计44
• 1.4 测定项目与方法44-45
• 2 结果与分析45-53
• 2.1 冬麦春播对开花期、灌浆期旗叶净光合速率(Pn)的影响45-46
• 2.2 冬麦春播对开花期、灌浆期旗叶蒸腾速率(Tr)的影响46-47
• 2.3 冬麦春播对开花期、灌浆期旗叶气孔导度(Gs)的影响47-48
• 2.4 冬麦春播对开花期、灌浆期旗叶胞间CO_2浓度(Ci)的影响48-49
• 2.5 冬麦春播对开花期、灌浆期旗叶水分利用率(WUE)的影响49
• 2.6 冬麦春播对开花期、灌浆期旗叶叶绿素含量的影响49-50
• 2.7 冬麦春播对不同小麦品种产量的影响50-53
• 3、结论与讨论53-54
• 参考文献54-56
• 第四章 冬麦春播对小麦旗叶叶绿素含量及荧光参数的影响56-72
• 1 材料与方法57-58
• 1.1 试验材料57
• 1.2 试验地基本概况57-58
• 1.3 试验设计58
• 1.4 测定项目及方法58
• 1.5 数据分析58
• 2、结果与分析58-68
• 2.1 冬麦春播对灌浆期小麦旗叶叶绿素荧光参数的影响58-61
• 2.2 冬麦春播对不同生育时期、不同品种旗叶叶绿素荧光参数影响61
• 2.3 冬麦春播对播期间旗叶叶绿素荧光参数影响61-63
• 2.4 冬麦春播条件下,小麦旗叶叶绿素含量及荧光动力学参数的相关性63-64
• 2.5 旗叶叶绿素含量、荧光动力学参数与产量的通径分析64-67
• 2.6 冬麦春播对小麦产量及产量构成的影响67-68
• 3 讨论68-69
• 4 结论69-70
• 参考文献70-72
• 第五章 冬麦春播对小麦幼穗分化及生长发育的影响72-88
• 1 材料与方法73-74
• 1.1 实验器材73
• 1.2 实验材料73
• 1.3 试验设计73
• 1.4 取样观察方法与项目73-74
• 2 结果与分析74-83
• 2.1 同一播期、不同品种的春小麦幼穗分化进程分析74-75
• 2.2 不同播期、同一品种的春小麦幼穗分化进程分析75-78
• 2.3 不同播期、不同品种的春小麦幼穗分化进程分析78-79
• 2.4 温度是影响小麦穗分化的主要因素79-80
• 2.5 幼穗分化与外部形态的相关性分析80-83
• 3 结论与讨论83-85
• 3.1 讨论83
• 3.2 结论83-85
• 附图 小麦幼穗分化及植株形态观察85-87
• 参考文献87-88
• 第六章 冬麦春播条件下小麦苗穗期抗寒性分析88-102
• 1 材料与方法89-93
• 1.1 试验地概况89
• 1.2 材料与试验设计89-90
• 1.3 测定项目与取样方法90-92
• 1.4 数据统计分析92-93
• 2 结果与分析93-98
• 2.1 低温胁迫对小麦叶片离子渗漏率、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白的影响93-94
• 2.2 各项指标的抗寒系数及其简单分析94-96
• 2.3 主成分分析96-97
• 2.4 抗寒性分析97-98
• 3 讨论98-99
• 4 结论99-100
• 参考文献100-102
• 第七章 冬麦春播对小麦主茎叶片内源激素的影响102-114
• 1 材料与方法103-104
• 1.1 试验设计103
• 1.2 测定项目与取样方法103-104
• 1.3 数据统计分析104
• 2 结果与分析104-110
• 2.1 不同播期处理下冬麦春播小麦主茎叶片GA含量的变化104-105
• 2.2 不同播期处理下冬麦春播小麦主茎叶片ABA含量的变化105-106
• 2.3 不同播期处理下冬麦春播小麦主茎叶片IAA含量的变化106
• 2.4 不同播期处理下冬麦春播小麦主茎叶片ZR含量的变化106-107
• 2.5 播期对冬麦春播小麦主茎叶片内源激素间比值的影响107-108
• 2.6 冬麦春播小麦主茎叶片内源激素及其比值的相关性108-109
• 2.7 冬麦春播小麦主茎叶片内源激素与产量的通径分析109-110
• 3、讨论110-111
• 4 结论111-112
• 参考文献112-114
• 第八章 冬麦春播对小麦叶生理特性及产量的影响114-136
• 1 材料和方法115-118
• 1.1 试验地概况115-116
• 1.2 试验材料与设计116
• 1.3 测定项目和方法116-118
• 1.4 数据处理118
• 2 结果与分析118-132
• 2.1 冬麦春播对小麦叶片可溶性蛋白含量的影响118-123
• 2.2 冬麦春播对小麦叶片可溶性糖含量的影响123-126
• 2.3 冬麦春播对拔节期、开花期叶绿素含量的影响126-128
• 2.4 冬麦春播对拔节期、开花期叶片净光合速率的影响128-129
• 2.5 冬麦春播条件下不同播期叶片可溶性蛋白电泳分离图谱简析129-132
• 3 讨论132-134
• 3.1 播期与小麦叶片可溶性蛋白质含量的关系132-133
• 3.2 播期与小麦叶片可溶性总糖含量的关系133
• 3.3 凝胶电泳分离小麦叶片中可溶性蛋白的优化条件133
• 3.4 本试验需要说明的相关问题133-134
• 4 结论134
• 参考文献134-136
• 研究展望136-137
• Abstract137-142
• 致谢142-143
• 攻读博士学位期间发表的学术论文目录143

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