干旱及复水对冬小麦产量和干物质积累与分配的影响

尹逊栋, 吕广德, 陈永军, 钱兆国, 刘嘉, 邹俊丽, 张继波, 江梦圆

农学学报. 2024, 14(5): 1-8

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农学学报 ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (5) : 1-8. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0144
农艺科学 生理生化

干旱及复水对冬小麦产量和干物质积累与分配的影响

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Effects of Drought and Rehydration on Yield and Dry Matter Accumulation and Distribution of Winter Wheat

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摘要

为了探究干旱及复水条件下，冬小麦各器官干物质积累与分配的变化规律，及对产量的影响，以‘济麦22’为研究对象，在拔节期（4月2日）按照正常补水量(75 mm)的100%(CK)、80%(T1)、50%(T2)、25%(T3)和0%(T4)一次性灌溉，并在开花期（4月26日）统一复水至土壤相对湿度达90%，测定2个生育期植株各器官干物质量和总干物质量，以及各处理的最终产量。结果表明，拔节期干旱胁迫会使冬小麦叶的干物质分配比降低，茎和穗的干物质分配比升高，叶鞘的干物质分配比变化不大，复水后各器官干物质分配比均能恢复到与对照一致的水平；开花后期植株的穗干物质重和干物质总重降低，T1、T2、T3、T4处理的冬小麦总干物质重相较于CK下降11.3%、16.0%、24.2%、35.0%，穗干物质重下降15.7%、20.0%、26.6%、32.0%；叶的花前干物质转运量和转运率显著降低，叶鞘和茎的花前转运率显著升高；T1、T2、T3、T4处理的冬小麦产量相较于对照分别下降16.2%、24.4%、29.4%、33.0%，穗粒数分别下降9.9%、11.6%、20.0%、23.3%，不孕穗率分别升高6.2、7.5、9.6、8.1个百分点，对千粒重和小穗数影响不大。由此可知，拔节期干旱会导致干物质向茎和穗等储藏器官分配，复水后的总干物质重和穗干物质重显著降低，干旱胁迫程度越重，变化幅度越大；拔节期的干旱胁迫导致穗粒数减少，不孕穗率显著升高，产量显著下降。

Abstract

In order to determine the effects of drought and rehydration on dry matter accumulation and distribution in various organs and grain yield of winter wheat, ‘Jimai 22’ was selected as the research object, and 100%(CK), 80%(T1), 50%(T2), 25%(T3) and 0%(T4) of the normal water supply (75 mm) were irrigated at jointing stage (April 2), and rewatered at the flowering stage (April 26) until the soil relative humidity reached 90 %. The dry matter mass and total dry matter mass of each organ of the plant in the two growth stages were measured, as well as the final yield of each treatment. The results showed that dry matter allocation ratio of winter wheat leaves decreased under drought stress at jointing stage, dry matter allocation ratio of stem and ear increased, dry matter allocation ratio of leaf sheath did not change much, and dry matter allocation ratio of all organs recovered to the same level as control after rehydration. The total dry matter weight of winter wheat treated with T1, T2, T3 and T4 decreased by 11.3%, 16.0%, 24.2% and 35.0% compared with CK, and the dry matter weight per spike decreased by 15.7%, 20.0%, 26.6% and 32.0%. The pre-flowering dry matter transport and transport rate of leaves were significantly decreased, while the pre-flowering dry matter transport rate of leaf sheath and stem was significantly increased. Compared with the control, the yield of winter wheat under T1, T2, T3 and T4 treatments decreased by 16.2%, 24.4%, 29.4% and 33.0%, the number of grains per spike decreased by 9.9%, 11.6%, 20.0% and 23.3%, and the sterile spike rate increased by 6.2, 7.5, 9.6 and 8.1 percentage points, respectively. It had little effect on 1000-grain weight and spikelet number. In conclusion, drought at jointing stage leads to dry matter distribution to storage organs such as stems and panicle, and the total dry matter weight and panicle dry matter weight decreased significantly after rehydration, and the greater the degree of drought stress, the greater the range of change. Drought stress at jointing stage resulted in the decrease of panicle number, the increase of sterile panicle rate and the decrease of yield.

关键词

干旱胁迫 / 复水 / 干物质转运 / 水分利用 / 干物质分配 / 拔节期

Key words

drought stress / rehydration / dry matter transport / water utilization / dry matter distribution / jointing stage

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尹逊栋 , 吕广德 , 陈永军 , 钱兆国 , 刘嘉 , 邹俊丽 , 张继波 , 江梦圆. 干旱及复水对冬小麦产量和干物质积累与分配的影响. 农学学报. 2024, 14(5): 1-8 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0144
YIN Xundong , LV Guangde , CHEN Yongjun , QIAN Zhaoguo , LIU Jia , ZOU Junli , ZHANG Jibo , JIANG Mengyuan. Effects of Drought and Rehydration on Yield and Dry Matter Accumulation and Distribution of Winter Wheat. Journal of Agriculture. 2024, 14(5): 1-8 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0144

0 引言

干物质是形成小麦产量的主要基础，干物质的积累和分配与小麦产量密切相关[1]，小麦籽粒产量的70%以上来源于开花后干物质的积累[2]，其余部分来自各器官开花前贮藏干物质的转运，水分对干物质的积累和分配影响很大，从而影响冬小麦产量的形成。有研究表明，适宜的田间持水量可以显著提高冬小麦地上部干物质的积累量[3]，并且拔节期和开花期适时灌水，可显著提高冬小麦营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运量[2]。冬小麦在受到干旱胁迫时，开花前干物质的转运量明显降低，开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率明显增加[4]。也有研究表明，干旱后复水冬小麦各器官的干物质积累量均有所增加，产生补偿效应，但不同阶段的干旱后复水，冬小麦产生的补偿效应不同[5]。拔节期是冬小麦花前干物质形成贮藏的重要时期，也是生长发育的需水关键期，而作为中国冬小麦的主产区之一的黄淮冬麦区，此时期又是降水较少的时期，冬小麦更易受到干旱胁迫而影响生长[6]，水分成为该地区影响冬小麦产量的主要环境因素[7]。刘培等[8]研究表明，冬小麦在拔节期内不同程度的水分胁迫都会导致产量下降，干旱胁迫程度越重，产量下降越大，重度干旱相较于对照减产达52.62%。所以，明确拔节期干旱胁迫及复水对冬小麦干物质积累与分配，及对最终产量的影响，具有十分重要的理论意义。大多数针对干旱胁迫对冬小麦产量影响的研究，干旱胁迫程度只到重度干旱胁迫水平，而对特旱胁迫水平下冬小麦干物质积累分配及产量的变化研究较少，本研究以‘济麦22’作为研究对象，在拔节期设置不同的干旱胁迫水平，其中包括特旱胁迫，并在开花期复水，探讨两个阶段的干物质积累与分配，以及最终产量的变化规律，以期为旱作冬小麦的实际生产和水分高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验介绍

该试验于2018—2019年在泰安市农业气象站自动遮雨棚内进行。试验站所在地海拔86.8m，年均气温15.1℃，年均降水量约700 mm，土壤类型为沙壤土。播前地力条件为：有机质15.8 g/kg、碱解氮93.65mg/kg、速效磷41.35 mg/kg、速效钾为89.26 mg/kg。播种量为250 kg/hm2。播种前，施加复合肥作为基肥，拔节期前追施氮肥。除拔节期浇水依据试验设计进行外，其他管理措施与大田一致。

1.2 试验设计

试验依据当地冬小麦拔节期（4月份）正常的补水量进行控水试验设计，试验地4月份常年降水量在30 mm左右，大田灌水量在45 mm左右，本试验以75 mm作为正常补水量。试验设计5个处理：以正常补水量灌溉的试验小区作为对照(CK)处理，以正常补水量80%灌溉的为T1处理，以正常补水量50%灌溉的为T2处理，正常补水量25%灌溉的为T3处理，不补水的为T4处理。冬小麦进入拔节期后（4月2日），以5个处理的灌水量进行一次性补水，之后不再补水。在进入开花期后（4月26日）复水，将各处理土壤相对湿度提高至90%，后灌溉管理措施均相同。试验小区面积为4 m×4 m，深度2 m的水泥池，各小区四周和底部均做防水处理，试验区外侧和各小区间建有挡水台。每个处理做3次重复，随机区组设计。

1.3 测定项目及方法

（1）土壤相对湿度的测定：采用电子天平称重法，从4月3日开始每隔5 d测定一次10~20 cm土层的土壤相对湿度，复水后每隔10 d测定一次。
（2）干物质的测定：从4月8日开始，每隔10 d取一次样，一个小区随机选取10株样本，按叶、叶鞘、茎、穗分别装袋，每个小区做3次重复。样品于105℃杀青30 min，80℃烘至恒重，按叶、叶鞘、茎、穗分别称取干重。开花前干物质转运量为成熟期干物质重与试验测得的开花前各器官干物质重最大值的差值，转运效率为转运量和所测开花前各器官干物质重最大值的比值。
（3）产量的测定：冬小麦成熟后，每个小区选取50株植株进行考种，测定其穗粒数、千粒重、小穗数和不孕小穗率等指标。每个小区选取1 m×1 m样方取样，脱粒，自然风干后称重，并折算单位面积产量。

2 结果与分析

2.1 不同处理10~20 cm土层土壤相对湿度的变化

图1为各处理拔节-开花期10~20 cm土层土壤相对湿度的变化过程。根据土壤相对湿度指数(Rsm)的大小，国家《农业干旱等级》(GB/T 32136—2015)标准将干旱等级划分为4级：50%<Rsm≤60%为轻旱、40%<Rsm≤50%为中旱、30%<Rsm≤40%为重旱、Rsm≤30%为特旱。由图可知，T1处理大约在控水12 d后进入轻旱水平，末期处于中旱水平；T2、T3处理大约在控水12 d后进入中旱水平，末期处于重旱水平；T4处理没有灌水，很快进入干旱状态，大约15 d后进入重旱水平，末期处于特旱水平，T4处理的冬小麦在拔节期一直处于干旱胁迫状态。
图1 不同处理拔节-开花期10~20 cm土层土壤相对湿度随时间变化的过程

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2.2 不同处理冬小麦各器官干物质分配比的变化

图2为不同处理条件下冬小麦叶、叶鞘、茎和穗干物质分配比随时间的变化过程。由图可知，干旱胁迫使冬小麦叶干物质分配比呈现下降趋势，干旱胁迫程度越重，叶干物质分配比下降幅度越大，在控水第16天（4月18日）各处理之间差距最大，T1、T2、T3、T4处理叶干物质分配相较CK处理下降了1.9、6.3、7.1、11.1个百分点；复水后，干旱处理的叶干物质分配比迅速恢复，一直到试验末期，各处理之间差距均不大。不同处理条件下，冬小麦叶鞘干物质分配比均随时间变化呈现下降趋势，同一时间不同处理之间，叶鞘干物质分配比差距均不大，说明土壤水分对叶鞘干物质分配比影响较小。干旱胁迫会使冬小麦茎干物质分配比呈现升高的趋势，干旱胁迫程度越重，茎干物质分配比升高幅度越大，在控水第16天（4月18日）时，T1、T2、T3、T4处理的茎干物质分配比相较于CK处理升高2.5、5.0、6.6、5.6个百分点，且T2、T3、T4与CK之间差异均显著；复水后，各处理茎干物质分配比呈现先升高后降低的趋势，在复水第23天（5月18日）时，T4处理的茎干物质分配比显著低于其他处理。干旱胁迫会使冬小麦穗干物质分配比呈现升高的趋势，干旱胁迫程度越重，穗干物质分配比升高幅度越大，控水第16天（4月18日）的T1、T2、T3、T4处理穗干物质分配比较CK处理升高0.9、3.2、3.7、7.4个百分点，且T4处理的穗干物质分配比显著高于CK，复水后，各处理的穗干物质分配比恢复到与对照一致的水平。
图2 不同处理冬小麦叶、叶鞘、茎和穗干物质分配比随时间的变化过程

图柱上的不同字母表示同一时期不同处理间差异在0.05水平显著。下同

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2.3 不同处理条件冬小麦营养器官开花前干物质转运量和转运率的变化

表1为不同处理条件下冬小麦叶、叶鞘和茎开花前干物质转运量和转运率的比较。由表可知，叶的开花前干物质转运量和转运率均随干旱程度的加重呈现下降的趋势，T1、T2、T3、T4处理和CK处理相比，叶的开花前干物质转运量分别下降30.1%、38.3%、39.1%、47.4%，转运率分别下降4.7、7.2、8.6、12.1个百分点，且各干旱处理与对照处理之间差异均显著；由此可见，土壤水分对叶的开花前干物质转运量和转运率影响很大。叶鞘的开花前干物质转运量和转运率仅T1处理低于对照，T2、T3、T4处理均高于对照，各干旱处理叶鞘的开花前干物质转运量与对照处理之间差异均不显著，T1、T2叶鞘的开花前干物质转运率与CK差异不显著，T2、T3与CK差异显著。干旱处理的茎的开花前干物质转运量均高于对照，但各处理之间差异均不显著，茎的开花前干物质转运率随干旱程度的加重呈现升高趋势，T1、T2、T3、T4处理和CK处理相比分别升高4.9、11.1、11.8、15.1个百分点，T1处理与CK处理差异不显著，T2、T3、T4处理与CK处理差异显著。
表1 不同处理条件冬小麦营养器官开花前干物质转运量和转运率的比较
处理 转运量/g 转运率/%
叶 叶鞘 茎 叶 叶鞘 茎
CK 1.33 a 0.94 ab 2.73 a 35.6 a 24.5 a 33.5 a
T1 0.93 b 0.81 a 2.86 a 30.9 b 22.8 a 38.4 ab
T2 0.82 bc 0.98 ab 3.01 a 28.4 b 31.3 ab 44.6 bc
T3 0.81 bc 1.16 b 2.79 a 27.0 bc 39.0 b 45.3 bc
T4 0.70 c 1.13 ab 2.93 a 23.5 c 35.5 b 48.6 c
注：同列不同字母表示不同处理间差异在0.05水平显著。下同。

2.4 不同处理冬小麦总干物质重和穗干物质重的变化

图3为不同处理条件下10株冬小麦总干物质重和穗干物质重随时间的变化过程。不同处理条件下总干物质重和穗干物质重均随时间的延长呈现升高的趋势。不同处理的增长幅度不同，CK处理增长幅度最大，其余处理随干旱程度的加重，增长幅度变小。在控水第16天（4月18日）时，T1、T2、T3、T4处理总干物质重相较CK处理升高6.0%、12.9%、16.7%、30.8%，穗干物质重升高3.5%、44.1%、47.9%、105.6%，T4处理的总干物质重和穗干物质重最大，且与CK处理差异显著。在复水第23天（5月18日）时，总干物质重的大小趋势为CK>T1>T2>T3>T4，相较于CK处理，T1、T2、T3、T4处理分别下降11.3%、16.0%、24.2%、35.0%，且与CK处理差异均显著，T4处理与其他处理差异也均显著；穗干物质重的大小趋势为CK>T1>T2>T3>T4，相较于CK处理，T1、T2、T3、T4处理分别下降15.7%、20.0%、26.6%、32.0%，且与CK处理差异均显著。由图可知，在控水期间，干旱胁迫处理的总干物质重和穗干物质重均比对照要高，复水后，对照的总干物质重和穗干物质重迅速增加，到试验末期已显著高于干旱处理，干旱处理的总干物质重和穗干物质重也均有所升高，但升高幅度随干旱程度的加剧而减小。
图3 不同处理10株冬小麦总干物质和穗干物质重随时间变化的过程

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2.5 不同处理条件下冬小麦产量及相关指标的变化

表2为不同处理条件下冬小麦产量及相关指标的比较。由表可知，冬小麦受干旱胁迫后产量显著下降，且干旱程度越剧烈，冬小麦减产幅度越大，T1、T2、T3、T4处理相较于CK分别减产16.2%、24.4%、29.4%、33.0%，且干旱处理的产量与对照差异均显著。不同处理条件下冬小麦穗粒数随干旱程度的加重呈现下降的趋势，T1、T2、T3、T4处理相较于对照分别下降9.9%、11.6%、20.0%、23.3%，且T3、T4处理与CK之间差异显著。除T4处理千粒重略高于CK处理外，其他干旱处理均低于对照，且各处理千粒重之间差异均不显著。除T1处理小穗数略高于CK处理外，其他干旱处理均低于对照，且各处理千粒重之间差异均不显著。不同处理条件下冬小麦不孕穗率随干旱程度的加重呈现先升高后降低的趋势，具体为T3>T4>T2>T1>CK，T3处理不孕穗率最高达到17.4%，比CK处理高出9.6个百分点，且干旱处理的不孕穗率与对照之间差异均显著。对于不孕穗率出现的变化规律，可能是因为T4处理受到的干旱胁迫时间长、程度深，影响了冬小麦穗的形成，造成单位面积穗数少，相比较而言小穗数和不孕穗率均有所降低。由此可见，土壤水分对冬小麦穗部的形成及生长发育影响较大，从而造成产量下降。
表2 不同处理条件下冬小麦产量及相关指标的比较
处理 产量/(kg/hm2) 穗粒数 千粒重/g 小穗数 不孕穗率/%
CK 8641.6 a 42.4 a 42.9 a 20.4 a 7.8 a
T1 7242.8 b 38.2 ab 41.7 a 20.7 a 14.0 b
T2 6530.5 b 37.5 abc 41.1 a 20.1 a 15.3 bc
T3 6097.3 b 33.9 bc 41.5 a 20.2 a 17.4 c
T4 5786.6 b 32.5 c 43.7 a 19.4 a 15.9 bc

3 讨论

干旱胁迫后复水影响冬小麦各器官干物质的分配。有研究表明，冬小麦不同器官对水分的敏感性不同，从而影响各器官对干物质的积累，干旱胁迫对叶片的干物质积累影响最大，对穗的影响较小[8-9]。谷艳芳等[10]的研究表明，重度干旱胁迫可使叶的干物质积累量和分配指数下降，这是由于叶片细胞生长受到限制，叶片生长缓慢。这与本试验研究结果一致，叶的干物质分配比在受到干旱胁迫时下降幅度较大，且随干旱程度的加重，下降幅度增大。有研究表明，冬小麦在受到干旱胁迫时，会促使干物质向茎、叶鞘等储藏器官中运输，以保证作物开花后向生殖生长阶段的转换，保证灌浆期干物质向籽粒的转运[11⇓-13]。本研究中，控水初期的叶鞘干物质分配比和控水末期的茎干物质分配比，干旱处理要高于对照，这与前人研究一致。从本研究中还可得出结论，冬小麦在受到干旱胁迫时，干物质会先向叶鞘运输，后向茎秆运输。由此可知，适度干旱可以提高茎的干物质分配比，这可以提高冬小麦的抗倒伏能力。闫永銮等[8]的研究表明，在冬小麦拔节早期进行适度的干旱胁迫，可以调控干物质分配，有利于冬小麦抗旱能力的提高，能够产生补偿生长效应。近年来也有一些研究通过对作物施加一定程度的干旱胁迫并适时补水，调控作物不同器官干物质的积累，从而达到提高作物抗性或经济产量的目的[14⇓-16]。在本研究中，拔节期干旱胁迫导致叶的干物质分配比下降，茎和穗的干物质分配比升高，复水后不同处理的干物质分配比均能恢复到与对照一致的水平，出现了补偿效应，但达到特旱水平处理(T4)的茎的干物质分配比相较于重旱水平出现下降的趋势，且复水后未能恢复到与对照一致的水平，这个现象有待于进一步研究。
干旱胁迫后复水对冬小麦各器官干物质的转运量和转运率有影响，本研究表明，干旱胁迫后复水导致叶的开花前干物质转运量和转运率显著降低，对叶鞘和茎的开花前干物质转运量影响不大，但转运率显著升高。有研究表明，冬小麦在受到适度干旱胁迫并复水后，营养器官的开花前干物质转运量明显增大，对籽粒产量的贡献率升高[17-18]。王月福等[19]的研究表明，在冬小麦全生育期控水时，随干旱程度加重，茎的开花前干物质转运量减小，叶片和叶鞘的开花前干物质转运量增大。不同的干旱程度对开花前干物质转运量影响不同，重度干旱胁迫能显著提高开花前干物质的转运量和转运率，中度干旱则降低转运量和转运率，轻度干旱胁迫对转运量影响不大[20]。本试验中叶的开花前干物质转运量及转运率随干旱程度的加重呈下降的趋势，这可能是因为本试验设置的干旱胁迫程度较重，时间较长。有研究表明，当水分缺失严重时细胞产生的膨胀压力不足，叶片细胞的分裂生长严重受阻或停止生长[21]，叶片不能贮存足够的干物质，就会导致后期干物质转运量和转运率下降。干旱胁迫提高了茎的开花前干物质转运量和转运率，这也可以从冬小麦茎和穗的干物质分配比变化看出，在拔节期和开花期，T1、T2、T3处理茎的干物质分配比要高于CK，到灌浆期均下降到与CK一致的水平，达到特旱水平的T4处理下降幅度更大，原因可能是干旱使冬小麦穗粒数减小，复水后促使茎秆中的干物质向籽粒的运输[22]，从而导致干旱处理的穗的干物质分配比升高。
拔节期干旱胁迫导致冬小麦总干物质的积累量下降，干旱程度越重，下降幅度越大，复水后冬小麦干物质积累有所增长，但增长幅度有限。许多研究均表明，干旱胁迫不仅影响作物的生长发育，同时影响作物的光合作用能力，导致作物干物质积累量降低，并且下降幅度随干旱程度的加重而变大[18,23-24]，这是因为干旱胁迫会导致植株的早衰，旗叶光合能力下降，降低干物质的积累速率，不利于穗和产量的形成[25-26]。这也可以从重旱的T4处理在控水第16天（4月18日）时总干物质重和穗干物质重显著高于CK处理看出，干旱胁迫导致作物发育期提前，穗部发育较早，使穗的干物质分配比显著高于其他处理。复水对干物质积累的影响与干旱程度有关，干旱程度越重，产生的补偿效应越弱。闫永銮等[8]的研究表明，冬小麦在受到干旱胁迫后复水，各器官和整株干物质积累均有一定程度的增长，但都低于对照。本研究中，复水后冬小麦干物质总重和穗干物质重均有所增加，增长幅度随干旱程度的加重而减小。
干旱胁迫会导致冬小麦产量下降，但不同生育阶段遭受干旱胁迫导致产量下降的原因不同，拔节期干旱胁迫会降低冬小麦的有效穗数和穗粒数[5,27-28]，这是因为干旱胁迫使作物光合作用能力下降，干物质积累速率降低，同时开花前干物质转运量增大，导致作物维持生长的物质减少，植株后期生长缓慢，有效穗数减少，不孕穗率增大，穗粒数减少[5,20,29]。

4 结论

（1）干旱胁迫会使叶的干物质分配比降低，茎和穗的干物质分配比升高，干旱程度越重，变化幅度越大，对叶鞘的干物质分配比影响不大，复水后各器官干物质分配比均能恢复到与对照一致。
（2）干旱胁迫导致叶的开花前干物质转运量和转运率显著降低，干旱程度越重，下降幅度越大；干旱胁迫对叶鞘和茎的开花前干物质转运量影响不大，但转运率显著升高，干旱程度越重，升高幅度越大。
（3）干旱胁迫导致冬小麦干物质总重和穗干物质重明显降低，干旱程度越重，下降幅度越大；复水后干旱处理的冬小麦干物质积累均有所增长，但程度有限，均不能恢复到与对照一致的水平。
（4）任何程度的干旱胁迫都会使冬小麦产量和穗粒数降低，不孕穗率显著升高，对千粒重和小穗数影响不大。

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https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-7091.2004.03.011
本文引用 [1] 摘要
利用温室管栽试验,研究水分胁迫效应对冬小麦生长发育的影响.结果表明:苗期水分胁迫,拔节期与开花期复水能激发冬小麦根、茎、叶、冠生物量显著增长,三叶至分蘖期控水的处理绿叶面积日增量最大;前期一直干旱灌浆期复水能明显减缓植株的衰老速率.冬小麦前期经受中度或重度水分胁迫,拔节期复水后增产效果最大,前期经受中度水分胁迫,开花期复水后水分利用效率最高.确定土壤含水量占田间持水量55%为冬小麦分蘖期水分胁迫效应增产节水的水分临界指标.
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本文引用 [1] 摘要
在移动式防雨棚下，采用子母盆栽土培法，以美棉99B为试验材料进行调亏灌溉（Regulated Deficit Irrigation, 缩写RDI）试验研究，旨在了解RDI对作物不同生育阶段生长发育特性、经济产量（Y）和水分利用效率（WUE）以及经济产品品质的影响，寻求适宜的调亏生育阶段（时期）和调节亏水度，为建立棉花RDI指标与模式提供理论依据。试验采用二因素（水分调亏阶段和调节亏水度）随机区组设计。结果表明，适时适度的水分调亏具有根系下扎的诱导效应，抑制植株营养体冗余生长，促进生殖生长，有利于光合产物向子棉运转与分配，提高经济产量；能够改善部分品质指标。棉花RDI的适宜指标是：苗期轻、中度调亏，0~40 cm土层湿度控制下限为田间持水量的60%FC(Field capacity)或50%FC；蕾期轻度调亏，0~40 cm土层湿度控制下限为60%FC；花铃期不宜调亏，应保证充足供水，0~40 cm土层湿度应不低于75%FC；吐絮期可中度调亏，0~40 cm土层湿度可控制在50%~55% FC。
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https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2015.12.011
本文引用 [1] 摘要
【目的】为了探究不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量形成的影响，通过2012&mdash;2013和2013&mdash;2014两个生长季在遮雨棚人工控水试验，对比分析不同分段受旱条件下冬小麦的株高、叶面积指数、生物量、物候期和产量等生理生态指标的动态变化过程。【方法】试验将冬小麦整个生育期划分为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆5个主要生长阶段，每相邻两个生长阶段连续受旱，形成4个不同的受旱时段水平（D1&mdash;D4），根据小麦生育期的需水量，设置灌水定额分别为40和80 mm两个水平（I1和I2），共形成8个处理，每处理3次重复，在遮雨棚内采用裂区试验布置，此外在旁边设置1个各生育期全灌水的对照处理。【结果】在冬小麦营养生长阶段进行连续水分胁迫时，明显影响小麦的正常生长发育，越冬期和返青期受旱时冬小麦的株高和叶面积指数都最小，但是拔节后受旱对小麦植株生长影响不明显，且拔节期后冬小麦株高和叶面指数的平均生长速率均为拔节前的10倍；拔节期前各处理小麦的生物量都没有明显的差异，但是拔节后各处理差异明显，越冬期和返青期受旱处理的生物量明显低于其他各处理，并且后期复水也不能弥补生物量的严重损失；干旱胁迫能缩短冬小麦的生育期，在同一灌溉水平下，受旱阶段D1、D2、D3、D4的抽穗期和开花期比对照处理延迟1-3 d，且受旱时期越早、胁迫程度越大，则生育期越提前，成熟期最多可提前5 d；相同灌溉水平下，若抽穗和灌浆期受旱（即越冬、返青、拔节期灌水）可获得较高的有效穗数和穗粒数，但千粒重较低；而抽穗和灌浆期灌水，可以提高冬小麦千粒重，但穗数和穗粒数较低；在I1和I2水平下，越冬期和返青期受旱处理的产量最低，仅为对照处理产量的42%左右，但I1水平下拔节期和抽穗期受旱的处理产量最高，约为对照处理的63%，I2水平下返青期和拔节期受旱的处理产量最高，约为对照处理的75%。【结论】灌水定额和受旱阶段具有明显的交互作用，返青期和灌浆期为旱区冬小麦田间水分管理的关键时期，生产中需加强这两个生长阶段的田间水分管理以确保高产。

基金

山东省现代农业产业技术体系“小麦产业技术体系”(SDAIT-01-04)
山东省农业良种工程项目“特色营养小麦新品种选育”(2019LZGC010)
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