非充分灌溉条件下不同生育期冬小麦的耗水特性及生理生态特性研究

非充分灌溉条件下不同生育期冬小麦的耗水特性及生理生态特性研究冬小麦是我国主要的粮食作物之一,在非充分灌溉条件下研究冬小麦各主要生育期土壤水和生理生态指标动态变化规律及其相互关系,确定土壤水分对冬小麦生理生态指标的作用规律,为确立适宜的冬小麦节水灌溉时间和灌溉量提供科学依据。试验以周麦18为供试材料,2006-2007年在河南农业科学院“863”节水农业试验基地禹州进行。试验设置三个水分水平,分别在拔节期、孕穗期、灌浆期进行补充灌水处理。运用农业气象学、作物栽培学、植物生理学、生态学、农业统计学以及应用数学等学科的原理和方法,就冬小麦主要生育期不同灌水条件下生长发育状况、生理生态特性及其与产量的关系进行了研究和分析,结果表明:1.在非充分灌溉条件下,冬小麦的耗水特性随着灌水量和灌水时期的不同而呈现有规律的变化。在0～100cm范围内的土层中,随土壤深度的增加土壤含水量逐渐升高,而土壤含水量受灌溉的影响却逐渐减小。麦田土壤含水量随灌溉量的增加而增加,各灌溉处理的土壤水分显著高于对照处理。2.在不同时期和不同灌溉量条件下,光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)、蒸腾速率(Tr)都会受到不同程度的影响,其中Pn受到的影响最大、Tr次之、Cd最小,灌水处理中的最大值分别比对照高222.5%、84.95%、81.84%。Pn一般孕穗期最大、开花期次之、灌浆期最低,但Cd和Tr以灌浆期最高、孕穗期最低。拔节期灌水能够显著减缓冬小麦生育后期光合面积的衰减,使叶片的气孔阻力降低,Pn、Tr、Cd均得到升高,大大改善了光合性能。3.在0～900m~3/hm~2范围内灌水可以显著延缓冬小麦叶片的衰老,由于灌水时期和灌水量的不同,这些生理指标的表现也不相同。各灌水处理的叶绿素含量、叶片相对含水量均显著高于非灌水处理,且随着灌水量的增加而增加。干旱是导致丙二醛(MDA)含量增加的主要原因,一定量的灌水能减少丙二醛(MDA)在叶片中的积累,且随着灌水量的增加,丙二醛(MDA)含量上升的趋势有所下降。在各处理的不同时期,也表现出比较一致的规律性,随着生育进程的推进,丙二醛(MDA)含量呈上升趋势,即在拔节期丙二醛(MDA)含量最低,而在灌浆期最高,这可能是随着生育进程的推进,叶片趋于衰老,丙二醛(MDA)无法代谢掉而逐渐积累的缘故。通过比较不同灌溉条件下不同生育期脯氨酸(Pro)含量的动态变化,认为冬小麦在缺水条件下叶片脯氨酸(Pro)含量增加,且随着干旱程度的加剧,脯氨酸(Pro)的积累量增加。从拔节期到孕穗期脯氨酸(Pro)在冬小麦叶片内积累量不明显,且不同灌溉量的处理脯氨酸(Pro)积累量随灌水量的增加而减少,其中灌溉量较大的处理12减少的幅度比较大;从孕穗期到开花期冬小麦叶片中的游离Pro含量急剧增加,水分胁迫对脯氨酸的积累影响最为严重。因此,生育后期尤其是在灌浆期灌水对脯氨酸的积累影响比较大,可以明显降低叶片中的脯氨酸含量。4.通过对冬小麦的不同生育期进行水分控制,研究灌水量、灌水时间对冬小麦生育性状和水分利用的影响。结果表明:在不同生育期灌水0～900m~3/hm~2范围内,由于灌水时间和灌水量的的不同,各处理与对照相比,平均增产9.5%～29.6%,水分利用效率提高7.8%～22.7%。同时,冬小麦的生育性状也能得到改善。冬小麦拔节期灌水能提高穗数和水分利用效率,孕穗期灌水能提高水分利用效率,灌浆期灌水能增加千粒重。拔节期是补充灌溉的最佳生育期。5.本研究表明,在冬小麦的主要生育阶段进行非充分灌溉可以提高周麦18对水分胁迫的适应能力,适当的水分胁迫不但不影响最终产量,反而提高水分利用效率。这表明,冬小麦生产过程中水分