浅析渍害对小麦产量的影响及防控技术

2023-06-07 05:34:16车阳文廷刚杨文飞杜小凤顾大路徐永刚杨威
南方农业·下旬 2023年2期
关键词:小麦产量

车阳 文廷刚 杨文飞 杜小凤 顾大路 徐永刚 杨威

摘 要 随着全球气候变化,地区性自然灾害呈频发趋势,受区域环境、气候特点及种植制度等因素影响,渍害已成为小麦主要的非生物胁迫因素之一。渍害影响了小麦正常的生长发育过程,使小麦根系生长发育受阻、叶片光合能力降低、植株光合同化物质积累减少,导致小麦产量降低。为给集成创新小麦抗逆减灾栽培技术提供一定的参考,基于国内外相关研究,从渍害对小麦生长发育的影响出发,结合现有预防与缓解技术措施,综述了渍害对小麦根系生长、小麦地上部生长、小麦产量的影响,以及合理施肥与田间沟系配套、化学调控技术、逆境锻炼等渍害防控技术,并进行了小麦抗逆减灾技术研究的展望。

关键词 小麦;渍害;产量;调控技术

中图分类号:S512.1 文献标志码:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.04.003

小麦作为全球重要的粮食作物,在我国粮食生产中也占据着重要地位[1]。近年来,随着全球气候变化,强降水频发,同时由于部分农田低洼,排灌基础设施较差,以及不合理灌溉等原因,农作物受到不同程度的淹水胁迫,影响了植株的正常生长发育,导致渍害发生。小麦作为禾本科旱作植物,对土壤水分变化较敏感,渍害已成为仅次于干旱的全球第二大非生物胁迫因素,每年约有15%以上的小麦受到渍水胁迫影响[2-3]。在全球气候变化大背景下,这一趋势仍会呈加速演变趋势[4]。特别是在我国南方稻麦轮作地区,渍水胁迫是稳产的主要制约因素之一,对小麦产量影响较大。目前,生产中主要依靠增施肥料、外源生长调节剂调控、逆境锻炼等措施进行渍害调控,且均取得了较好的应用效果[5-6]。因此,全面客观了解渍害对小麦生长发育特别是对产量的影响,在保障国家粮食安全及重要农作物稳产保供等方面具有重要意义。为此,本文從渍害对小麦生长发育的影响出发,结合目前生产中常用的预防缓解调控技术,综述渍害对小麦产量的影响及其栽培调控措施,以期为小麦抗逆减灾栽培技术提供参考。

1 渍害对小麦生长发育及产量的影响

1.1 渍害对小麦根系生长的影响

渍水使土壤含水量提高,溶氧量下降,使根系的呼吸作用因缺氧受到抑制,在厌氧环境下,土壤中产生大量乙酸、丁酸等有机酸类,恶化了根系的生长环境,使根尖细胞及根系伸长功能受损,抑制了根系对氮磷钾等营养元素的吸收[7]。此外,由于长期淹水,土壤产生NH3、H2S、Fe2+等大量还原性物质,对根系产生毒害作用,不利于小麦植株正常的生长发育。

1.2 渍害对小麦地上部生长的影响

渍水会导致小麦叶片黄化,抑制叶片伸展,降低叶片长度、叶面积指数和光能吸收系数。同时,渍水会导致小麦叶片中的氮磷钾等营养元素含量降低,相对含水量减少,使其发生早衰和脱落,影响叶片的光合作用,造成植株光合物质生产能力降低,使植株成熟期干物质积累量和株高显著下降15%和9%以上,进而影响小麦产量[8-9]。渍水还会影响植株的分蘖能力,相关研究表明,在小麦四叶期发生渍水,到分蘖结束时,植株分蘖数显著降低了30%以上[10]。

1.3 渍害对小麦产量的影响

南方稻茬麦区作为我国重要的小麦产区,渍水是其高产稳产的主要制约因素之一,渍水对小麦产量的影响在不同生育时期具有不同特点。李金才等研究表明,小麦在孕穗期渍水减产效应最大,其次为灌浆期、拔节期和返青期,以苗期渍水处理对产量影响最低,相对受害率(RIR)分别为64.56%>55.90%>49.26%>32.78%>18.73%[11]。吴元奇等研究表明,苗期渍水对稻茬麦的产量影响最大,降低了小麦产量10%~15%,其次为拔节期和孕穗期,而开花期渍水对产量影响最小[12]。吴进东等研究认为,花后渍水显著降低了每穗粒数及粒重,对有效穗数影响不明显[13]。梁鹏等研究认为,渍水显著降低了小麦穗粒数(6.4粒)和小穗结实率(16%),但未显著降低千粒重[14]。吴建国等研究认为,在各生育期淹水均会导致穗数、穗粒数、千粒重降低,但抽穗后主要影响穗粒数和千粒重,灌浆期主要影响粒重[15]。由此可见,小麦的抗渍能力与生育时期等因素密切相关,需因地制宜地根据不同小麦生长发育特点有针对性地开展抗渍

研究。

2 小麦渍害的防控技术

2.1 合理施肥与田间沟系配套

合理配施N、P、K等大量元素及B等微量元素有利于减轻渍水对小麦产量的不利影响。研究表明,在渍后补肥10 kg/667 m2有利于减轻渍害对小麦生长发育的不利影响;在施用时期方面,由于渍害发生后植株养分吸收能力转弱,增施氮肥效果较差且会增加淋洗损失,所以一般认为渍害前施用氮肥效果最佳[16-17]。

此外,在播种整地阶段应健全田间沟系,做好厢沟、腰沟、围沟三沟相联配套;在渍害来临前,应及时疏通田间沟系,保证排水通畅,以提高农田整体的排水降渍能力。

2.2 化学调控技术

多种植物生长调节剂均能显著预防或缓解小麦渍害。研究表明,在小麦渍后喷施ABA(0.05 μmol·L-1)、6-BA(10 mg·L-1)、γ-氨基丁酸(5 mg·L-1)等物质均可提高植株的光合能力与抗氧化能力,进而提高小麦产量[18-20]。在渍前外源喷施乙烯利(0.1 mmol·L-1)

和过氧化氢(0.1 mmol·L-1)也可调节植株内源激素含量,有利于减缓氧化胁迫带来的不利影响[21]。由此可见,通过深入探究外源植物生长调节剂对小麦抗渍能力的影响,对构建小麦抗逆减灾体系具有重要意义。

2.3 逆境锻炼

对处于营养生长阶段的小麦进行适度渍水锻炼也可提高植株旗叶光化学效率与电子传递速率,从而提高叶片光合生产能力,增加花后光合物质的积累量,有利于缓解渍害造成的产量损失。此外,在花前对小麦进行渍水锻炼可提高小麦花后旗叶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等关键抗氧化酶活性,显著降低超氧阴离子和丙二醛含量,以减轻对叶片衰老及细胞膜脂质过氧化的损害,从而提高渍水小麦的产量[22]。

3 总结与展望

渍害显著影响了小麦正常的生长发育过程,其危害性主要体现在产量损失上。不同区域环境、不同生长发育特点对小麦渍害的影响不尽相同,这要求在小麦抗渍研究中结合地区小麦生长发育特点与产业实际需求,以产量品质协同提升为目标,有针对性地开展主要作物抗逆减灾研究。

在预防缓解小麦渍害的研究中,目前大多是以增施肥料和喷施植物生长调节剂为主,如何根据不同小麦品种不同的抗逆性特点和不同的生育时期胁迫进行分类研究,对深入探明小麦主要农艺性状、生理性状,小麦对渍水等逆境环境的响应机制,不同物化产品对小麦渍害的预防缓解效果及其调控机理具有重要意义,后续应针对不同产区渍害特点开展多种类型调节剂单剂及配方筛选,进而发挥不同调节剂间的协同增效作用。此外,目前渍水通常伴随着高温、弱光等现象,形成更为复杂的复合胁迫现象,对于单一胁迫下预防缓解技术措施能否适用于复合胁迫,目前相关报道仍较少,因此,后续应加大对复合胁迫下调节剂的应用效果研究。从技术措施角度来说,增施肥料与外源物化产品配合施用能达到的协同增效作用,还需进一步深入探究;如何面向大面积生产,对提高小麦抗渍能力进行系统梳理与深入研究,以集成创新主要农作物抗逆减灾技术应用体系,对主要农产品稳产保供及粮食安全具有重要意义。

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(责任编辑:张春雨)

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