不同小麥品種生長發(fā)育及產(chǎn)量對光伏板遮蔭的響應(yīng)

陳 鳳,郭明明,樊繼偉,仝彩霞,李 亮,李 強,任立凱,浦漢春,孫中偉,王康君,張廣旭,趙雪君,張 峰

(1.徐淮地區(qū)連云港農(nóng)業(yè)科學研究所/連云港市農(nóng)業(yè)科學院,江蘇連云港 222000； 2.連云港職業(yè)技術(shù)學院,江蘇連云港 222000；3.連云港市囯土資源局海州分局,江蘇連云港 222000； 4.江蘇省灌云縣植保站,江蘇灌云 222200；5.中廣核新能源控股有限公司江蘇分公司，江蘇南京 210000)

不同小麥品種生長發(fā)育及產(chǎn)量對光伏板遮蔭的響應(yīng)

陳 鳳1,郭明明1,樊繼偉1,仝彩霞2,李 亮3,李 強1,任立凱1,浦漢春1,孫中偉1,王康君1,張廣旭1,趙雪君4,張 峰5

(1.徐淮地區(qū)連云港農(nóng)業(yè)科學研究所/連云港市農(nóng)業(yè)科學院,江蘇連云港 222000； 2.連云港職業(yè)技術(shù)學院,江蘇連云港 222000；3.連云港市囯土資源局海州分局,江蘇連云港 222000； 4.江蘇省灌云縣植保站,江蘇灌云 222200；5.中廣核新能源控股有限公司江蘇分公司，江蘇南京 210000)

為給生態(tài)光伏區(qū)小麥高產(chǎn)栽培提供參考，以黃淮麥區(qū)南片主栽品種連麥2號、連麥6號、連麥7號、連麥8號、淮麥33、淮麥39、徐麥30、徐麥33、徐麥35、保麥2號、保麥5號和保麥6號為試驗材料，在連云港生態(tài)光伏區(qū)以自然環(huán)境為對照(CK)，設(shè)置光伏板下小區(qū)全遮蔭、半遮蔭和未遮蔭三個處理(分別用Z1、Z2和Z3表示)，研究光伏板遮蔭對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，12個品種中，連麥6號、連麥7號、連麥8號和徐麥33籽粒產(chǎn)量均比較高，其中以連麥7號產(chǎn)量最高。與CK相比，光伏板下12個小麥品種的籽粒產(chǎn)量均降低，且產(chǎn)量表現(xiàn)為CK>Z3>Z2>Z1。在Z3條件下，連麥7號、連麥8號、徐麥30和徐麥33干物質(zhì)積累量較高。不同品種株高對遮蔭的反應(yīng)不一，如在三個遮蔭處理下徐麥35的株高在三個遮蔭處理下均較CK降低，且以Z2處理降幅最大；徐麥33的株高在三個遮蔭處理下均顯著增加；連麥2號、連麥6號和連麥8號的株高在三個遮蔭處理下有增有減。在花后35 d，連麥2號、連麥6號、連麥7號、連麥8號和徐麥33旗葉SPAD值能夠保持較高水平。不同遮蔭處理下小麥生育后期旗葉SPAD值表現(xiàn)為CK>Z3>Z2>Z1，其中Z3和CK處理間無明顯差異。綜合分析生態(tài)光伏區(qū)小麥產(chǎn)量、生長發(fā)育和旗葉光合特性，12個小麥品種在Z3處理下達到最優(yōu)。12個品種中以連麥7號、連麥8號和徐麥33產(chǎn)量較高，更能適應(yīng)弱光條件。

小麥；光伏板遮蔭；產(chǎn)量；干物質(zhì)積累量；光合特性

小麥是我國最重要的糧食作物之一，其產(chǎn)量的高低和品質(zhì)的優(yōu)劣對保證我國糧食安全和人民生活水平的提高具有重要作用。隨著小麥生產(chǎn)條件的改善和產(chǎn)量水平的提高，氣候生態(tài)因素，尤其是光照條件，對小麥生產(chǎn)的作用越來越大。光照強度是影響小麥光合作用、生長發(fā)育和籽粒產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一[1]。尤其是在灌漿期，較低的光照強度不利于小麥光合物質(zhì)的生產(chǎn)和分配[2]。如果光照不足，小麥光合物質(zhì)的生產(chǎn)將會受到嚴重抑制，從而影響產(chǎn)量[3-5]。夏鎮(zhèn)澳等[6]研究表明，花后11～22 d 遮蔭對小麥粒重的影響最大。余松烈[7]的研究結(jié)果也顯示，生育后期特別是灌漿期陰雨寡照(弱光)是影響小麥穩(wěn)產(chǎn)性的重要環(huán)境因素之一，當灌漿中期出現(xiàn)3～4 d連陰雨天時，灌漿中后期的灌漿速率比常年低35%。史忠良等[8]認為，當灌漿期光照強度減少1/2時，小麥結(jié)實率和千粒重普遍下降，結(jié)實率下降19.13%，千粒重損失27.13%。灌漿期弱光使開花前貯藏在營養(yǎng)器官中的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物對粒重的貢獻率變大。綜合來看，前人關(guān)于遮蔭對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響研究多采用不同強度的短期處理[6-8]。光伏發(fā)電是目前的朝陽產(chǎn)業(yè)，許多地區(qū)將光伏發(fā)電與生態(tài)治理、農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖結(jié)合起來規(guī)劃成生態(tài)光伏園，通過資源優(yōu)化配置實現(xiàn)多產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。本研究在生態(tài)光伏區(qū)進行遮蔭試驗，綜合分析了小麥全生育時期光伏板遮蔭對不同品種產(chǎn)量、生長發(fā)育及光合特性的影響，以期為光伏區(qū)小麥高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

試驗于2015-2016年在連云港生態(tài)光伏區(qū)試驗地進行。試驗采用兩因素裂區(qū)設(shè)計，供試品種分別為連麥2號、連麥6號、連麥7號、連麥8號、淮麥33、淮麥39、徐麥30、徐麥33、徐麥35、保麥2號、保麥5號和保麥6號均為黃淮麥區(qū)南片主栽品種。試驗地光伏板呈東西方向排布，一共4排，每排光伏板東西長度為40 m，兩排光伏板間距為7 m，并在該間距內(nèi)設(shè)光伏板下全遮蔭(Z1)、光伏板下半遮蔭(Z2)、未遮蔭(Z3)及CK四個處理，每個處理寬度為2 m，光伏板呈60°向下傾斜，斜面向南。其中Z2處理小區(qū)一半遮光，一半不遮光；Z3處理在光伏板環(huán)境中未遮蔭；而CK是無光伏板的自然環(huán)境。小麥基本苗為375萬株·hm-2，各處理純氮和P2O5施氮量分別為225和60 kg·hm-2，氮肥的50%及全部磷肥均底施，剩余氮肥拔節(jié)期追施。試驗小區(qū)面積為6 m2(3 m×2 m)，3次重復(fù)。小麥11月2日播種，播深2～3 cm。出苗后，每小區(qū)標記2個固定樣點，供生長期間的調(diào)查和收獲后考種。試驗統(tǒng)一灌凍水、拔節(jié)水和開花水，其余管理措施同高產(chǎn)大田。

1.2 測定項目和方法

分別于越冬期、拔節(jié)期、開花期和成熟期每小區(qū)連續(xù)取樣20株，105 ℃殺青15 min，然后80 ℃烘至恒重后稱干重。待旗葉完全展開時，每處理選朝向和長勢基本一致的旗葉10片標記，采用SPAD-502葉綠素計(日本美能達公司)測定旗葉中部葉綠素相對含量(SPAD值)，開花期及花后每7 d測1次，花后35 d結(jié)束，共測6次，每處理重復(fù)10次。成熟期每小區(qū)測定株高，調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重，并實收測產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

采用Excel 2003、SPSS18.0、DPS 6.55等軟件進行數(shù)據(jù)計算、繪圖及統(tǒng)計分析，運用Tukey法進行處理間多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 光伏板遮蔭對不同小麥品種產(chǎn)量的影響

遮蔭對各小麥品種籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成影響均顯著(表1)。相比CK，3個光伏板遮蔭處理下12個小麥品種的籽粒產(chǎn)量均下降，且減產(chǎn)幅度均表現(xiàn)為Z1>Z2>Z3，其中Z1和Z2處理與CK差異均顯著，Z3處理與CK差異在部分品種上顯著。綜合來看，遮蔭處理下連麥6號、連麥7號、連麥8號和徐麥33籽粒產(chǎn)量相對較高，其中連麥7號籽粒產(chǎn)量在Z2、Z3和CK條件下均表現(xiàn)為最高，而淮麥33籽粒產(chǎn)量在四個處理下均較低。

表1 光伏板遮蔭對不同小麥品種籽粒產(chǎn)量的影響Table 1 Effects of shading conditions of photovoltaic panels on grain yield of different wheat varieties

同一列數(shù)字后的不同字母表示同一品種不同處理間差異顯著性達0.05水平。下同。

Values followed by a different letter within the same column are significantly different at 0.05 probability level. The same in table 2.

2.2 遮蔭對不同小麥品種干物質(zhì)積累的影響

不同處理下12個小麥品種干物質(zhì)積累量均隨著生育進程的推進而不斷升高，并在成熟期達到最高(圖1)。光伏板遮蔭對小麥各生育時期干物質(zhì)積累量均有顯著影響(P<0.05)。隨遮蔭面積的增大，12個小麥品種各生育時期干物質(zhì)積累量均呈降低趨勢，且在隨生育時期的不斷推進，下降幅度不斷增大，但品種間存在差異，其中以連麥7號拔節(jié)期以后下降幅度最大，徐麥30下降幅度最小。隨著生育時期的推進，Z1處理下小麥干物質(zhì)積累量在生育后期增加幅度較小。在Z3處理下，連麥7號、連麥8號、徐麥30和徐麥33的花后干物質(zhì)積累量較高，這與四個品種籽粒實際產(chǎn)量表現(xiàn)一致，說明較高的花后干物質(zhì)積累量有助于高產(chǎn)的形成。

DMAA：干物質(zhì)積累量；WS：越冬期； ES：拔節(jié)期； AS：開花期； MS：成熟期。

2.3 遮蔭對不同小麥品種株高的影響

遮蔭處理對小麥株高影響顯著(F值為6.03*)，而品種效應(yīng)及品種與遮蔭互作效應(yīng)均極顯著(F值分別為11.50**和90.29**)。不同品種株高對遮蔭的反應(yīng)不一(表2)，如徐麥35的株高在三個遮蔭處理下均較CK降低，且以Z2處理降幅最大；徐麥33的株高在三個遮蔭處理下均顯著增加；連麥2號、連麥6號和連麥8號的株高在三個遮蔭處理下有增有減。除淮麥33外，其他11個小麥品種在Z3處理和CK間均存在顯著性差異，說明光伏板形成的小生態(tài)環(huán)境對小麥生長發(fā)育造成了一定影響。

2.4 遮蔭對不同小麥品種旗葉SPAD值的影響

由圖2可以看出，12個小麥品種不同處理的旗葉葉綠素含量均隨著生育進程的進行呈現(xiàn)先升后降的趨勢，且在花后28 d后急劇下降，但在花后各時期SPAD值的變化因品種而有所差異，其中連麥7號、淮麥39、徐麥35、保麥2號和保麥5號旗葉SPAD值在花后14 d達到最大值，之后隨生育進程的推進而不斷下降，并在花后35 d達到最低；而連麥2號、連麥6號、連麥8號、淮麥33、徐麥30、徐麥33和保麥6號旗葉SPAD值在花后7 d達到最高，隨后顯著下降。在花后35 d，連麥2號、連麥6號、連麥7號、連麥8號和徐麥33旗葉SPAD值能夠保持較高水平，這與產(chǎn)量表現(xiàn)相一致。不同遮蔭處理對小麥旗葉SPAD值也存在一定的影響。與CK相比，三個遮蔭處理均會降低小麥旗葉SPAD值，其中降低幅度因品種而有所差異。連麥2號和連麥6號旗葉SPAD值在花后21 d之前表現(xiàn)為Z1處理下最高，但在花后35 d Z1處理的下降幅度最大，其中淮麥30和保麥2號旗葉SPAD值均表現(xiàn)為CK>Z3>Z2>Z1。

表2 光伏板遮蔭對不同小麥品種株高的影響Table 2 Effects of shading conditions of photovoltaic panels on plant height of different wheat varieties

圖2 光伏板遮蔭對不同小麥品種旗葉SPAD值的影響

3 討 論

遮蔭改變了小麥體內(nèi)同化物轉(zhuǎn)化的方向,進而影響產(chǎn)量。有研究認為，弱光對小麥粒重的影響因品種而異。從花后12 d開始對小麥遮光(50%)后，不同小麥品種的粒重對花后弱光的適應(yīng)能力差別很大，對灌漿期弱光適應(yīng)能力強的品種(魯淄92-1和魯麥22)的粒重不受影響，而弱光適應(yīng)能力較弱的品種(淄農(nóng)D32和J-34)的粒重顯著下降[9]。大部分研究都表明，弱光降低了小麥的光合效率，使干物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量減少[10-11]。本試驗中，與CK相比，遮蔭處理均會降低12個小麥品種籽粒產(chǎn)量，其中以Z3處理下產(chǎn)量下降幅度最小，而 Z1處理下產(chǎn)量下降幅度最大，說明遮蔭強度對小麥籽粒產(chǎn)量有一定影響，且隨著遮蔭強度的不斷增大，小麥籽粒產(chǎn)量減產(chǎn)更加明顯。相比于其他品種，遮蔭條件下連麥6號、連麥7號、連麥8號和徐麥33籽粒產(chǎn)量相對較高，說明這些小麥品種適應(yīng)弱光能力較強，更適合在光伏板條件下生長。小麥籽粒干物質(zhì)積累的大部分來自開花后的光合產(chǎn)物。有研究表明，不同強度的遮光可顯著減弱作物的光合作用，從而導(dǎo)致干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量的下降[12-14]。弱光同樣可抑制單葉凈光合速率[15-16]，而葉綠素含量及其功能的變化是凈光合速率變化的主要原因[17]。試驗中，各生育時期小麥干物質(zhì)積累量在不同遮蔭處理間表現(xiàn)為Z1>Z3>Z2，說明光伏板全遮蔭下更有利于小麥干物質(zhì)量的積累，而12個小麥品種旗葉SPAD值在Z1處理下最低，說明光伏區(qū)全遮蔭雖然有利于小麥植株干物質(zhì)的積累，但其旗葉的光合性能較弱，不能更好地進行光合物質(zhì)生產(chǎn)，從而不利于產(chǎn)量的形成；而在光伏板未遮蔭條件下，小麥旗葉光合性能較好，能夠更好地光合同化作用，有利于產(chǎn)量的形成。在不同遮蔭條件下，連麥7號、連麥8號和徐麥33干物質(zhì)積累量和旗葉SPAD值均比其他小麥品種高，這與其實際產(chǎn)量表現(xiàn)一致。說明在生育后期較好的旗葉光合性能及較高的干物質(zhì)積累量更有利于高產(chǎn)的形成。由于本試驗中光伏板的位置相對固定，不同遮蔭處理水平間小麥全生育期受到的水分、溫度等有所差異，產(chǎn)量的高低是由多種因素決定的，所以這些外界因素對小麥產(chǎn)量形成的影響程度還有待于進一步研究。

本研究探討了光伏板遮蔭對12個不同小麥品種產(chǎn)量及生長發(fā)育的影響。綜合分析生態(tài)光伏區(qū)小麥產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和旗葉光合特性，12個小麥品種在Z3(光伏板下未遮蔭)處理下達到最優(yōu)。12個品種中在光伏板條件下以連麥7號、連麥8號和徐麥33產(chǎn)量較高，其更能適應(yīng)弱光條件。

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ResponseofGrowthandGrainYieldofDifferentWheatVarietiestoShadingofPhotovoltaicPanels

CHENFeng1,GUOMingming1,FANJiwei1,TONGCaixia2,LILiang3,LIQiang1,RENLikai1,PUHanchun1,SUNZhongwei1,WANGKangjun1,ZHANGGuangxu1,ZHAOXuejun4,ZHANGFeng5
(1.Institute of Lianyungang Agricultural Science of Xuhuai Area/Lianyungang Academy of Agricultural Sciences,Lianyungang,Jiangsu 222000,China; 2.Lianyungang Technical College,Lianyungang,Jiangsu 222000,China; 3.Lianyungang Land and Resources Bureau Haizhou Branch,Lianyungang,Jiangsu 222000,China; 4.Guanyun County Plant Protection Station,Guanyun,Jiangsu 222200,China; 5.China General Nuclear New Energy Holdings Co.,Ltd. Jiangsu Branch,Nanjing,Jiangsu 210000,China)

In order to study the effect of growth and grain yield of wheat on different shading of photovoltaic panels,the experiment was conducted through setting different shading treatments in ecological photovoltaic region of Lianyungang. The main cultivars,including Lianmai 2,Lianmai 6,Lianmai 7,Lianmai 8,Huaimai 33,Huaimai 39,Xumai 30,Xumai 33,Xumai 35,Baomai 2,Baomai 5 and Baomai 6 of South huang-hai region were used as materials. The main results indicated that the grain yield of Lianmai 6,Lianmai 7,Lianmai 8 and Xumai 33 were relatively higher than that of others varieties. Compared with CK,shading treatments could reduce grain yield of twelve wheat varieties,which mainly manifested as CK>Z3>Z2>Z1. The dry matter accumulation of Lianmai 7,Lianmai 8,Xumai 30 and Xumai 33 were relatively higher than that of other varieties under Z3 treatment. The results showed that the different shading treatments had significant effect on plant height of different wheat varieties.Such as the plant height of Xumai 35 under three shading treatments was lower than CK, and the largest decline was Z2.The plant height of Xumai 33 was increasing significantly under three shading treatments, which sometimes increased and sometimes decreased of Lianmai 2, Lianmai 6 and Lianmai 8.In addition,the SPAD value of flag leaves could maintain high level for Lianmai 2,Lianmai 6,Lianmai 7,Lianmai 8 and Xumai 33 at 35d after anthesis stage. The effect of shading treatments on SPAD value of flag leaves was manifested as CK>Z3>Z2>Z1,but there were no significant differences between Z3 and CK among them. The suitable shading treatment with different wheat varieties can achieve the coordination and improvement among grain yield,growth and characteristics of flag leaf photosynthesis. The appropriate shading treatment of twelve wheat varieties was Z3. Comparatively,grain yields of Lianmai 7,Lianmai 8 and Xumai 33 were higher than that of other varieties and could easily adapt the conditions of weak light.

Wheat; Shading of photovoltaic panels; Yield; Dry matter accumulation amounts; Characteristics of leaf photosynthesis

時間：2017-12-11

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171211.1106.016.html

2017-04-10

2017-05-27

江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項目[SXGC(2016)120]；中央財政農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣項目[TG(15)063]

E-mail：tulips1973@126.com

郭明明(E-mail：gmm30277@163.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)12-1581-08

《植物遺傳資源學報》2018年征訂啟事

《植物遺傳資源學報》是中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所和中國農(nóng)學會主辦的學術(shù)期刊，中國科技核心期刊、全國中文核心期刊、中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD)核心期刊，被國內(nèi)多家數(shù)據(jù)庫收錄,被CA化學文摘(美)(2014)收錄，榮獲2015年度中國自然資源學會高影響力十佳期刊。據(jù)《中國科技期刊引證報告》(核心版)統(tǒng)計：2016年影響因子1.181，在農(nóng)藝學類期刊中排名第3。據(jù)CNKI《中國學術(shù)期刊影響因子年報》統(tǒng)計：2016年復(fù)合影響因子1.495，在48種農(nóng)藝學類期刊排名第4，期刊綜合影響因子1.256。

報道內(nèi)容為有關(guān)植物遺傳資源基礎(chǔ)理論研究、應(yīng)用研究方面的研究成果、創(chuàng)新性學術(shù)論文和高水平綜述或評論。如種質(zhì)資源的考察、收集、保存、評價、利用、創(chuàng)新，信息學、管理學等；起源、演化、分類等系統(tǒng)學；基因發(fā)掘、鑒定、克隆、基因文庫建立、遺傳多樣性研究。

雙月刊，A4開本，216頁，彩色銅版紙印刷。定價68元，全年408元。各地郵局發(fā)行。郵發(fā)代號：82-643。國內(nèi)連續(xù)出版物號CN11-4996/S，國際連續(xù)出版物號 ISSN1672-1810。本刊編輯部常年辦理訂閱手續(xù)，如需郵掛每期另加3元。

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