孕穗期地下水埋深對小麥產量及品質的影響

李玉營+馬東方++王書平 +朱建強 +高德榮 +方正武

摘要：小麥漬害是長江中下游地區小麥生產中重要致災害因素之一。以小麥品種鄂麥23、鄭麥9023為材料，設置7個地下水埋深處理（0～90 cm）的測筒，以田間正常水分（田間持水率70%～80%）處理為對照，分別對小麥株高、千粒質量、產量、蛋白質含量、濕面筋含量等8個指標進行測定，探討孕穗期不同地下水埋深對小麥產量及品質的影響。結果表明，漬害對小麥產量的影響主要是顯著降低了穗粒數的形成；小麥蛋白質含量在地下水埋深為0～30 cm時極顯著降低；淀粉含量在地下水埋深為0、15 cm時極顯著降低，地下水埋深為30 cm時顯著降低，其他水位處理下變化不顯著；小麥濕面筋含量在地下水埋深為0～45 cm時極顯著降低。因此，孕穗期漬水（0～60 cm）將導致小麥產量、品質顯著降低。生產上可將地下水埋深控制在75 cm左右，以達到小麥高產優質的目的。

關鍵詞：小麥；孕穗期；地下水埋深；產量；品質

中圖分類號： S512.107文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）12-0107-04

收稿日期：2016-09-22

基金項目：國家公益性行業（農業）科研專項（編號：201203032、201303008）；湖北省科技支撐計劃（編號：2015BBA152）。

作者簡介：李玉營（1993—），男，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事作物遺傳育種研究。E-mail：liyuying930421@163.com。

通信作者：方正武，博士，副教授，主要從事小麥遺傳育種研究。E-mail：fangzhengwu88@163.com。

長江中下游麥區是我國小麥主產區之一，在我國小麥生產中起著舉足輕重的作用[1]，但該地區雨水較多，在小麥生長的關鍵時期易導致地下水位抬高，引發漬害，嚴重影響小麥產量和品質[2-3]。關于地下水埋深對小麥產量及品質的影響，前人已做了不少研究。劉戰東等研究表明，冬小麥需水量表現為越冬前較大，越冬期最小，抽穗灌漿期達到最大，隨后減少[4]。巴比江等研究表明，地下水埋深在100 cm時水分利用效率最高，地下水埋深在150 cm時，冬小麥產量最高[5]。柏菊等研究表明，地下水埋深低于60 cm時對小麥產量影響極顯著，地下水埋深60～200 cm時對小麥產量影響不顯著，地下水埋深約130 cm左右時小麥產量最高[6]。方正武等研究表明，灌漿期濕害對小麥產量的影響主要表現為千粒質量和穗粒數的降低，與有效穗數不相關[7]。王小燕等研究表明，小麥孕穗期漬水會導致株高、干物質積累量降低，最終導致產量降低[8]。李金才等研究表明，小麥孕穗期濕害會導致籽粒灌漿期縮短，籽粒質量降低，單穗實粒數和千粒質量下降，最終導致產量降低[9]。邵孝候等研究表明，小麥拔節孕穗期受漬會使穗粒數明顯降低，導致干物質和產量降低，且蛋白質含量有較大降低[2]。王月福等研究表明，土壤水分過多或過少均會導致小麥產量、營養品質和加工品質的下降，適宜的土壤水分含量既可以提高產量，又可以改善品質[10]。上述研究探討了孕穗期飽和漬水對小麥的影響，但缺乏不同地下水埋深對小麥產量和品質的影響研究。本研究探討了不同地下水埋深對小麥孕穗期株高、千粒質量、有效穗數、穗粒數、單株產量、蛋白質含量、淀粉含量、濕面筋含量的影響，評價了孕穗期地下水埋深對小麥產量及品質的影響，旨在為長江中下游地區小麥生產中農田排水、優質高產提供依據，同時為篩選抗澇漬小麥材料的方法提供參考。

1材料與方法

試驗于2012—2014年在位于湖北省荊州市的長江大學農學院試驗基地澇漬測筒區進行，測筒封底，深115 cm，內徑71 cm，面積0.44 m2，測筒內土壤為中壤，取自旱地，按等土壤密度分層回填，施氮、磷、鉀復合肥50 g（氮、磷、鉀含量均為15%）。供試材料為湖北省優良品種鄂麥23、鄭麥9023。在小麥拔節后15 d開始進行不同水位處理，主要設置了地下水埋深0、15、30、45、60、75、90 cm 7個處理，并以田間正常水分（田間持水率70%～80%）處理作為對照，當測筒中50%的材料抽穗時終止。每個處理3次重復，進行隨機試驗。漬害處理結束后排水，恢復正常水分管理，并于收獲前調查株高，收獲后進行考種和品質測定。每處理、每重復隨機選取30株植株進行考種，產量指標主要有千粒質量、有效穗數、穗粒數、單株產量；品質指標主要有蛋白質、淀粉、濕面筋含量。蛋白質含量采用半微凱氏定氮法測定，全N含量×5.7即為蛋白質含量；濕面筋含量采用面筋洗滌儀測定；淀粉含量采用旋光儀法測定[11]。

各指標的相對受害率α=（對照均值-處理均值）/對照均值×100%。[JY]（1）

采用Excel 2003軟件、DPS 7.05數據處理系統對考種數據進行分析。

2結果與分析

2.1孕穗期地下水埋深對小麥株高的影響

由表1可見，孕穗期不同地下水埋深對小麥株高影響顯著，鄂麥23株高與地下水埋深極顯著相關，與對照相比，地下水埋深0～60 cm處理的鄂麥23株高極顯著降低，地下水埋深75、90 cm處理的鄂麥23株高與對照差異不顯著，鄂麥23株高最大受害率發生在地下水埋深為0 cm時，α值為1295%。鄭麥9023株高與地下水埋深極顯著相關，地下水埋深0～60 cm 處理的鄭麥9023株高均比對照極顯著降低，地下水埋深75、90 cm處理的鄭麥9023株高與對照相當，最大受害率達13.58%。因此，漬水導致小麥株高顯著降低，2品種表現出相同的趨勢。

2.2孕穗期地下水埋深對小麥產量構成因素的影響

由表2可見，鄂麥23、鄭麥9023的千粒質量在地下水埋深為0 cm時比對照極顯著降低，α值分別為8.36%、6.63%；在地下水埋深為15～60 cm時，2個品種的千粒質量均高于對照，但均不顯著；在地下水埋深為75、90 cm時，2個品種的千粒質量與對照相當，可見孕穗期在一定范圍內漬水可導致小麥千粒質量的增加。孕穗期地下水埋深對小麥有效穗數的影響較小，但地下水埋深為0 cm時漬害會導致有效穗數明顯降低，鄂麥23、鄭麥9023受害率分別為26.21%、27.92%（表3）。孕穗期地下水埋深對小麥穗粒數影響較大，隨著地下水埋深的增加，穗粒數呈遞增趨勢，地下水位越高，穗粒數受害程度越大，鄂麥23、鄭麥9023的穗粒數與地下水埋深均呈極顯著相關，在地下水埋深為0～60 cm時比對照極顯著降低，地下水埋深為0 cm時穗粒數降低最多，鄂麥23、鄭麥9023受害率分別為46.00%、47.04%，而地下水埋深為75、90 cm時穗粒數與對照較為接近（表2）。

2.3孕穗期地下水埋深對小麥產量的影響

由表3可知，孕穗期不同地下水埋深對小麥產量影響較大。隨著地下水埋深的增加，小麥單株產量相應增加，地下水位越高，單株產量的受害程度越大。鄂麥23的單株產量與地下水埋深呈極顯著相關，地下水埋深為0～60 cm時，單株產量比對照極顯著降低，地下水埋深為0 cm時α值最大，達38.14%，而在地下水埋深為75、90 cm時單株產量與對照差異[CM（25]不顯著。鄭麥9023的單株產量與地下水埋深呈極顯著相[CM）]

關，地下水埋深為0～60 cm時，單株產量比對照極顯著降低，地下水埋深為0 cm時α值最大，達38.86%，而在地下水埋深為75、90 cm時單株產量與對照相當。孕穗期地下水埋深對小麥單株產量及穗粒數的影響一致，可見孕穗期地下水埋深對小麥單株產量的影響主要表現為對產量構成因素中穗粒數的影響。

2.4孕穗期地下水埋深對小麥品質形成的影響

麥粒中蛋白質含量的高低標志著其營養價值的好壞。由表4可知，不同地下水埋深處理鄂麥23的蛋白質含量均比對照降低，地下水埋深為0～30 cm時達極顯著水平，α值分別為15.91%、15.46%、8.89%，地下水埋深為45～90 cm時蛋白質含量與對照差異不顯著；鄭麥9023的蛋白質含量在地下水埋深為0～30 cm時比對照極顯著降低，α值最大為 19.41%，其他處理和對照差異不顯著。孕穗期不同地下水埋深對小麥濕面筋含量的影響較大，地下水位越高，受害程度越大，鄂麥23的濕面筋含量與地下水埋深呈極顯著相關，在地下水埋深為0～45 cm時比對照極顯著降低，最大受害率為14.06%，而在地下水埋深為60～90 cm時濕面筋含量與對照差異不顯著；鄭麥9023的濕面筋含量整體低于對照，與地下水埋深呈極顯著相關，在地下水埋深為0～45 cm時比對照極顯著降低，最大受害率為10.76%，其他處理與對照差異不顯著。鄂麥23濕面筋含量的α值整體高于鄭麥9023，可見濕害對鄂麥23品質的影響更大。孕穗期地下水埋深為0、15 cm 時小麥淀粉含量比對照極顯著降低，地下水埋深為 30 cm 時比對照顯著降低，其他水位處理下與對照差異不顯著，鄂麥23、鄭麥9023的結果表現一致，但鄭麥9023的淀粉含量整體高于鄂麥23。

2.5相同地下水埋深2品種間產量與品質的比較

對相同地下水埋深2品種間的產量構成因素及品質進行分析表明，鄭麥9023的千粒質量整體高于鄂麥23，僅在地下水埋深為15 cm時達顯著水平，其他水位處理下差異不顯著；鄭麥9023的有效穗數在地下水埋深為15～90 cm處理以及對照均高于鄂麥23的相同地下水埋深處理，在地下水埋深為45 cm時達顯著水平，在地下水埋深為0 cm時鄂麥23高于鄭麥9023，但差異不顯著；相同地下水埋深處理下鄂麥23的穗粒數大多高于鄭麥9023，對照之間差異不顯著，地下水埋深為15 cm時鄂麥23穗粒數顯著高于鄭麥9023，但在地下水埋深為45 cm時鄭麥9023穗粒數極顯著高于鄂麥23（平均值分別為33.04、26.41粒/穗）。2品種間的單株產量也存在明顯差異，相同地下水埋深處理下鄭麥9023單株產量整體高于鄂麥23（表3），在地下水埋深為30、45、60 cm處理以及對照下均達極顯著水平，在地下水埋深為75 cm時達顯著水平，在地下水埋深為90 cm時差異不顯著。2品種間有關指標的最大差異集中在地下水埋深30～60 cm處理，因此對于該地區篩選耐濕高產的小麥材料，可將地下水埋深控制在30～60 cm。相同地下水埋深處理下2品種間的品質也存在差異，鄂麥23的蛋白質含量整體高于鄭麥9023，地下水埋深為 75 cm 及對照下差異不顯著，在地下水埋深為0～60 cm時差異顯著，在地下水埋深為90 cm時差異極顯著。鄭麥9023的淀粉含量整體高于鄂麥23，對照間差異不顯著，在地下水埋深為75 cm時差異顯著（表5）。鄂麥23對照的濕面筋含量極顯著高于鄭麥9023，在地下水埋深為75、90 cm時差異顯著，其他處理間差異均不達顯著水平，但在地下水埋深為0、15 cm時，鄭麥9023的濕面筋含量略高于鄂麥23（表4）。

3結論與討論

孕穗期是小麥需水的臨界期，也是防治漬害的關鍵時期[2，12]。研究表明，孕穗期淹水對小麥產量的影響大于灌漿期、拔節期，在苗期影響最小[13]。本研究表明，孕穗期遭受漬害對小麥產量和品質形成均有較大影響，隨著地下水位升高，小麥受害程度升高，株高、單株產量、穗粒數均顯著降低，且與地下水埋深極顯著相關，這與前人研究結果[14-16]一致。但本研究表明，地下水位升高會導致有效穗數降低，在地下水埋深為0 cm時達顯著水平；鄂麥23、鄭麥9023的千粒質量在地下水埋深為0 cm時均極顯著低于對照，而在地下水埋深為 15～60 cm時均高于對照，地下水埋深為75、90 cm時與對照相當，可見在一定范圍內（15～60 cm）漬水可導致小麥千粒質量升高，這是因為孕穗期漬水處理20 d，導致穗粒數顯著降低，后期恢復正常水分處理，小麥正常生長，光合產物過剩導致粒質量升高。小麥孕穗期遭受漬害后穗粒數對單株產量的影響遠高于粒質量對產量的影響。蛋白質是反映小麥品質的最直接目標，而濕面筋含量在一定程度上反映了蛋白質品質，濕面筋含量不同使得面團的彈性和黏性不同。小麥品質受遺傳和環境的雙重影響，其中土壤水分對籽粒蛋白質含量影響顯著，一般蛋白質含量與土壤含水量呈負相關[11]。本研究表明，蛋白質含量隨著地下水位的升高而降低[2]，在地下水埋深為0～30 cm內達極顯著水平，淀粉含量在地下水埋深為0、15 cm時達極顯著水平，在地下水埋深為30 cm時達顯著水平，濕面筋含量在地下水埋深為0～60 cm時極顯著降低，且與地下水埋深極顯著相關。孕穗期相同地下水位2品種在千粒質量、穗粒數、單株產量上均有顯著差異，有效穗數差異不顯著，鄭麥9023的單株產量整體高于鄂麥23，且受害程度略低于鄂麥23，因此在孕穗期鄭麥9023比鄂麥23更耐濕。在品質方面，鄂麥23的蛋白質、濕面筋含量均高于鄭麥9023，鄭麥9023淀粉含量更高。

關于地下水埋深對小麥影響機理的分析已有不少報道。馬蓓等研究表明，孕穗期漬水會嚴重影響小麥旗葉相關酶的活性，降低旗葉葉綠素含量，顯著影響植株對N元素的吸收，從而降低旗葉光合速率及干物質積累，加速小麥衰老[17-18]；曹旸等認為，孕穗期濕害會導致小麥葉片枯衰，莖稈矮化，結實率、千粒質量下降[19]；肖夢華等認為，孕穗期澇漬會導致小麥株高降低，抗倒伏能力下降，干物質積累降低，最終導致產量下降[16]；王永林認為，降低地下水位有助于改善土壤環境，增強土壤通透性，提高根系活力，促進根系發育，從而有利于小麥產量提高[20]。本研究表明，孕穗期地下水位升高，使小麥株高顯著降低，光合能力下降，光合產物減少，導致穗粒數顯著降低，最終導致產量降低；土壤中水分增加，影響了土壤結構和小麥對營養元素的吸收，導致小麥品質下降。

[JP2]春季是小麥生長發育的關鍵時期，此時長江中下游地區開始進入雨季，而地下水位的抬高將嚴重影響小麥產量和品質，因此適時降低地下水位有助于小麥產量的提高。本研究表明，地下水埋深為75 cm左右時小麥產量、品質與對照較為接近，因此在生產上可將地下水埋深控制在75 cm左右，以達到小麥高產和優質的目的。篩選耐濕品種地下水埋深應控制在30～60 cm。在小麥孕穗期若遇長時間降雨，導致田間積水，必須及時排出，并適量追施速效N肥，可減輕濕害造成的損失。

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