不同小麦品种生长发育及产量对光伏板遮荫的响应

陈 凤,郭明明,樊继伟,仝彩霞,李 亮,李 强,任立凯,浦汉春,孙中伟,王康君,张广旭,赵雪君,张 峰

(1.徐淮地区连云港农业科学研究所/连云港市农业科学院,江苏连云港 222000； 2.连云港职业技术学院,江苏连云港 222000；3.连云港市囯土资源局海州分局,江苏连云港 222000； 4.江苏省灌云县植保站,江苏灌云 222200；5.中广核新能源控股有限公司江苏分公司，江苏南京 210000)

不同小麦品种生长发育及产量对光伏板遮荫的响应

陈 凤1,郭明明1,樊继伟1,仝彩霞2,李 亮3,李 强1,任立凯1,浦汉春1,孙中伟1,王康君1,张广旭1,赵雪君4,张 峰5

(1.徐淮地区连云港农业科学研究所/连云港市农业科学院,江苏连云港 222000； 2.连云港职业技术学院,江苏连云港 222000；3.连云港市囯土资源局海州分局,江苏连云港 222000； 4.江苏省灌云县植保站,江苏灌云 222200；5.中广核新能源控股有限公司江苏分公司，江苏南京 210000)

为给生态光伏区小麦高产栽培提供参考，以黄淮麦区南片主栽品种连麦2号、连麦6号、连麦7号、连麦8号、淮麦33、淮麦39、徐麦30、徐麦33、徐麦35、保麦2号、保麦5号和保麦6号为试验材料，在连云港生态光伏区以自然环境为对照(CK)，设置光伏板下小区全遮荫、半遮荫和未遮荫三个处理(分别用Z1、Z2和Z3表示)，研究光伏板遮荫对小麦生长发育及产量的影响。结果表明，12个品种中，连麦6号、连麦7号、连麦8号和徐麦33籽粒产量均比较高，其中以连麦7号产量最高。与CK相比，光伏板下12个小麦品种的籽粒产量均降低，且产量表现为CK>Z3>Z2>Z1。在Z3条件下，连麦7号、连麦8号、徐麦30和徐麦33干物质积累量较高。不同品种株高对遮荫的反应不一，如在三个遮荫处理下徐麦35的株高在三个遮荫处理下均较CK降低，且以Z2处理降幅最大；徐麦33的株高在三个遮荫处理下均显著增加；连麦2号、连麦6号和连麦8号的株高在三个遮荫处理下有增有减。在花后35 d，连麦2号、连麦6号、连麦7号、连麦8号和徐麦33旗叶SPAD值能够保持较高水平。不同遮荫处理下小麦生育后期旗叶SPAD值表现为CK>Z3>Z2>Z1，其中Z3和CK处理间无明显差异。综合分析生态光伏区小麦产量、生长发育和旗叶光合特性，12个小麦品种在Z3处理下达到最优。12个品种中以连麦7号、连麦8号和徐麦33产量较高，更能适应弱光条件。

小麦；光伏板遮荫；产量；干物质积累量；光合特性

小麦是我国最重要的粮食作物之一，其产量的高低和品质的优劣对保证我国粮食安全和人民生活水平的提高具有重要作用。随着小麦生产条件的改善和产量水平的提高，气候生态因素，尤其是光照条件，对小麦生产的作用越来越大。光照强度是影响小麦光合作用、生长发育和籽粒产量的重要环境因子之一[1]。尤其是在灌浆期，较低的光照强度不利于小麦光合物质的生产和分配[2]。如果光照不足，小麦光合物质的生产将会受到严重抑制，从而影响产量[3-5]。夏镇澳等[6]研究表明，花后11～22 d 遮荫对小麦粒重的影响最大。余松烈[7]的研究结果也显示，生育后期特别是灌浆期阴雨寡照(弱光)是影响小麦稳产性的重要环境因素之一，当灌浆中期出现3～4 d连阴雨天时，灌浆中后期的灌浆速率比常年低35%。史忠良等[8]认为，当灌浆期光照强度减少1/2时，小麦结实率和千粒重普遍下降，结实率下降19.13%，千粒重损失27.13%。灌浆期弱光使开花前贮藏在营养器官中的非结构性碳水化合物对粒重的贡献率变大。综合来看，前人关于遮荫对小麦生长发育及产量的影响研究多采用不同强度的短期处理[6-8]。光伏发电是目前的朝阳产业，许多地区将光伏发电与生态治理、农业种植和养殖结合起来规划成生态光伏园，通过资源优化配置实现多产业协同发展。本研究在生态光伏区进行遮荫试验，综合分析了小麦全生育时期光伏板遮荫对不同品种产量、生长发育及光合特性的影响，以期为光伏区小麦高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2015-2016年在连云港生态光伏区试验地进行。试验采用两因素裂区设计，供试品种分别为连麦2号、连麦6号、连麦7号、连麦8号、淮麦33、淮麦39、徐麦30、徐麦33、徐麦35、保麦2号、保麦5号和保麦6号均为黄淮麦区南片主栽品种。试验地光伏板呈东西方向排布，一共4排，每排光伏板东西长度为40 m，两排光伏板间距为7 m，并在该间距内设光伏板下全遮荫(Z1)、光伏板下半遮荫(Z2)、未遮荫(Z3)及CK四个处理，每个处理宽度为2 m，光伏板呈60°向下倾斜，斜面向南。其中Z2处理小区一半遮光，一半不遮光；Z3处理在光伏板环境中未遮荫；而CK是无光伏板的自然环境。小麦基本苗为375万株·hm-2，各处理纯氮和P2O5施氮量分别为225和60 kg·hm-2，氮肥的50%及全部磷肥均底施，剩余氮肥拔节期追施。试验小区面积为6 m2(3 m×2 m)，3次重复。小麦11月2日播种，播深2～3 cm。出苗后，每小区标记2个固定样点，供生长期间的调查和收获后考种。试验统一灌冻水、拔节水和开花水，其余管理措施同高产大田。

1.2 测定项目和方法

分别于越冬期、拔节期、开花期和成熟期每小区连续取样20株，105 ℃杀青15 min，然后80 ℃烘至恒重后称干重。待旗叶完全展开时，每处理选朝向和长势基本一致的旗叶10片标记，采用SPAD-502叶绿素计(日本美能达公司)测定旗叶中部叶绿素相对含量(SPAD值)，开花期及花后每7 d测1次，花后35 d结束，共测6次，每处理重复10次。成熟期每小区测定株高，调查穗数、穗粒数和粒重，并实收测产。

1.3 数据分析方法

采用Excel 2003、SPSS18.0、DPS 6.55等软件进行数据计算、绘图及统计分析，运用Tukey法进行处理间多重比较。

2 结果与分析

2.1 光伏板遮荫对不同小麦品种产量的影响

遮荫对各小麦品种籽粒产量及其构成影响均显著(表1)。相比CK，3个光伏板遮荫处理下12个小麦品种的籽粒产量均下降，且减产幅度均表现为Z1>Z2>Z3，其中Z1和Z2处理与CK差异均显著，Z3处理与CK差异在部分品种上显著。综合来看，遮荫处理下连麦6号、连麦7号、连麦8号和徐麦33籽粒产量相对较高，其中连麦7号籽粒产量在Z2、Z3和CK条件下均表现为最高，而淮麦33籽粒产量在四个处理下均较低。

表1 光伏板遮荫对不同小麦品种籽粒产量的影响Table 1 Effects of shading conditions of photovoltaic panels on grain yield of different wheat varieties

同一列数字后的不同字母表示同一品种不同处理间差异显著性达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 遮荫对不同小麦品种干物质积累的影响

不同处理下12个小麦品种干物质积累量均随着生育进程的推进而不断升高，并在成熟期达到最高(图1)。光伏板遮荫对小麦各生育时期干物质积累量均有显著影响(P<0.05)。随遮荫面积的增大，12个小麦品种各生育时期干物质积累量均呈降低趋势，且在随生育时期的不断推进，下降幅度不断增大，但品种间存在差异，其中以连麦7号拔节期以后下降幅度最大，徐麦30下降幅度最小。随着生育时期的推进，Z1处理下小麦干物质积累量在生育后期增加幅度较小。在Z3处理下，连麦7号、连麦8号、徐麦30和徐麦33的花后干物质积累量较高，这与四个品种籽粒实际产量表现一致，说明较高的花后干物质积累量有助于高产的形成。

DMAA：干物质积累量；WS：越冬期； ES：拔节期； AS：开花期； MS：成熟期。

2.3 遮荫对不同小麦品种株高的影响

遮荫处理对小麦株高影响显著(F值为6.03*)，而品种效应及品种与遮荫互作效应均极显著(F值分别为11.50**和90.29**)。不同品种株高对遮荫的反应不一(表2)，如徐麦35的株高在三个遮荫处理下均较CK降低，且以Z2处理降幅最大；徐麦33的株高在三个遮荫处理下均显著增加；连麦2号、连麦6号和连麦8号的株高在三个遮荫处理下有增有减。除淮麦33外，其他11个小麦品种在Z3处理和CK间均存在显著性差异，说明光伏板形成的小生态环境对小麦生长发育造成了一定影响。

2.4 遮荫对不同小麦品种旗叶SPAD值的影响

由图2可以看出，12个小麦品种不同处理的旗叶叶绿素含量均随着生育进程的进行呈现先升后降的趋势，且在花后28 d后急剧下降，但在花后各时期SPAD值的变化因品种而有所差异，其中连麦7号、淮麦39、徐麦35、保麦2号和保麦5号旗叶SPAD值在花后14 d达到最大值，之后随生育进程的推进而不断下降，并在花后35 d达到最低；而连麦2号、连麦6号、连麦8号、淮麦33、徐麦30、徐麦33和保麦6号旗叶SPAD值在花后7 d达到最高，随后显著下降。在花后35 d，连麦2号、连麦6号、连麦7号、连麦8号和徐麦33旗叶SPAD值能够保持较高水平，这与产量表现相一致。不同遮荫处理对小麦旗叶SPAD值也存在一定的影响。与CK相比，三个遮荫处理均会降低小麦旗叶SPAD值，其中降低幅度因品种而有所差异。连麦2号和连麦6号旗叶SPAD值在花后21 d之前表现为Z1处理下最高，但在花后35 d Z1处理的下降幅度最大，其中淮麦30和保麦2号旗叶SPAD值均表现为CK>Z3>Z2>Z1。

表2 光伏板遮荫对不同小麦品种株高的影响Table 2 Effects of shading conditions of photovoltaic panels on plant height of different wheat varieties

图2 光伏板遮荫对不同小麦品种旗叶SPAD值的影响

3 讨 论

遮荫改变了小麦体内同化物转化的方向,进而影响产量。有研究认为，弱光对小麦粒重的影响因品种而异。从花后12 d开始对小麦遮光(50%)后，不同小麦品种的粒重对花后弱光的适应能力差别很大，对灌浆期弱光适应能力强的品种(鲁淄92-1和鲁麦22)的粒重不受影响，而弱光适应能力较弱的品种(淄农D32和J-34)的粒重显著下降[9]。大部分研究都表明，弱光降低了小麦的光合效率，使干物质积累和籽粒产量减少[10-11]。本试验中，与CK相比，遮荫处理均会降低12个小麦品种籽粒产量，其中以Z3处理下产量下降幅度最小，而 Z1处理下产量下降幅度最大，说明遮荫强度对小麦籽粒产量有一定影响，且随着遮荫强度的不断增大，小麦籽粒产量减产更加明显。相比于其他品种，遮荫条件下连麦6号、连麦7号、连麦8号和徐麦33籽粒产量相对较高，说明这些小麦品种适应弱光能力较强，更适合在光伏板条件下生长。小麦籽粒干物质积累的大部分来自开花后的光合产物。有研究表明，不同强度的遮光可显著减弱作物的光合作用，从而导致干物质积累量和产量的下降[12-14]。弱光同样可抑制单叶净光合速率[15-16]，而叶绿素含量及其功能的变化是净光合速率变化的主要原因[17]。试验中，各生育时期小麦干物质积累量在不同遮荫处理间表现为Z1>Z3>Z2，说明光伏板全遮荫下更有利于小麦干物质量的积累，而12个小麦品种旗叶SPAD值在Z1处理下最低，说明光伏区全遮荫虽然有利于小麦植株干物质的积累，但其旗叶的光合性能较弱，不能更好地进行光合物质生产，从而不利于产量的形成；而在光伏板未遮荫条件下，小麦旗叶光合性能较好，能够更好地光合同化作用，有利于产量的形成。在不同遮荫条件下，连麦7号、连麦8号和徐麦33干物质积累量和旗叶SPAD值均比其他小麦品种高，这与其实际产量表现一致。说明在生育后期较好的旗叶光合性能及较高的干物质积累量更有利于高产的形成。由于本试验中光伏板的位置相对固定，不同遮荫处理水平间小麦全生育期受到的水分、温度等有所差异，产量的高低是由多种因素决定的，所以这些外界因素对小麦产量形成的影响程度还有待于进一步研究。

本研究探讨了光伏板遮荫对12个不同小麦品种产量及生长发育的影响。综合分析生态光伏区小麦产量、农艺性状和旗叶光合特性，12个小麦品种在Z3(光伏板下未遮荫)处理下达到最优。12个品种中在光伏板条件下以连麦7号、连麦8号和徐麦33产量较高，其更能适应弱光条件。

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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

时间：2017-12-11

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171211.1106.016.html

2017-04-10

2017-05-27

江苏省农业三新工程项目[SXGC(2016)120]；中央财政农业技术推广项目[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

《植物遗传资源学报》2018年征订启事

《植物遗传资源学报》是中国农业科学院作物科学研究所和中国农学会主办的学术期刊，中国科技核心期刊、全国中文核心期刊、中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊，被国内多家数据库收录,被CA化学文摘(美)(2014)收录，荣获2015年度中国自然资源学会高影响力十佳期刊。据《中国科技期刊引证报告》(核心版)统计：2016年影响因子1.181，在农艺学类期刊中排名第3。据CNKI《中国学术期刊影响因子年报》统计：2016年复合影响因子1.495，在48种农艺学类期刊排名第4，期刊综合影响因子1.256。

报道内容为有关植物遗传资源基础理论研究、应用研究方面的研究成果、创新性学术论文和高水平综述或评论。如种质资源的考察、收集、保存、评价、利用、创新，信息学、管理学等；起源、演化、分类等系统学；基因发掘、鉴定、克隆、基因文库建立、遗传多样性研究。

双月刊，A4开本，216页，彩色铜版纸印刷。定价68元，全年408元。各地邮局发行。邮发代号：82-643。国内连续出版物号CN11-4996/S，国际连续出版物号 ISSN1672-1810。本刊编辑部常年办理订阅手续，如需邮挂每期另加3元。

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