CN114051855B - 研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于小麦栽培技术领域，具体涉及一种研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法。所述田间试验方法为：在田间设置一组沿直线分布的人工光源，使每日的光照时长为18‑20小时；在人工光源的两侧分别种植不同品系的小麦，不同品系的小麦麦行在田间的分布方向为垂直于人工光源；沿着麦行的方向，小麦表现出生育进程的差异，在此基础上进行逆境处理，通过选取麦行不同位置的小麦进行比较，来实现生育期不同的小麦品系在相同生育时期抗逆性差异比较。本发明实现了在同一时间获取不同生长发育进程的小麦品系在相同生育时期的植株样品，从而进行抗逆性差异比较，提高了试验准确度。

Description

研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法

技术领域

本发明属于小麦栽培技术领域，具体涉及一种研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法。

背景技术

由于不同类型小麦生育期不同，因此，同一时间，不同小麦品系所处的生育时期不同。目前关于不同小麦品系抗逆性差异的研究，其主要取样时期均选择小麦品系生长发育的关键生育时期(如拔节期、抽穗期、开花期和灌浆期)。但是，由于不同小麦品系生长发育进程不一致，因此，在遭遇逆境危害或者进行逆境处理时，不同小麦品系往往处于不同生育时期。如果是逆境危害自然发生，由于不同小麦品系所处生育时期不一致，因此逆境对其影响的程度受小麦本身所处生育时期的影响，有的生育时期敏感，有的不敏感，因此，不能真实反映逆境对同一生育时期小麦的影响。如果是人为施加逆境处理，往往需要根据不同小麦所处的生育时期，分期或者分批进行处理，以保证所有处理均在同一小麦生育时期。这样不利于获得真实的试验效果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法，可以实现对生长发育进程不同的小麦品系，在同一时间获取相同生育时期的植株样品，从而进行抗逆性差异比较。

本发明所述的研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法，包括以下步骤：

(1)在田间设置一组沿直线分布的人工光源，人工光源日间不工作，夜间接通电源，补充光照，使每日的光照时长为18-20小时；

(2)在人工光源的两侧分别种植不同品系的小麦，不同品系的小麦麦行在田间的分布方向为垂直于人工光源；

(3)沿着麦行的方向，小麦表现出生育进程的差异，在此基础上进行逆境处理，通过选取麦行不同位置的小麦进行比较，来实现生育期不同的小麦品系在相同生育时期抗逆性差异比较。

步骤(1)中，人工光源沿东西方向设置。农业生产中，为了给小麦提供较好的生长的发育条件，小麦的播种方向一般为南北方向，这样有利于小麦麦行通风透光。因此，试验研究上，小麦一般也是南北方向播种，光源设置为垂直于麦行方向，即东西方向。光源在东西方向的长度需要根据试验中应用到的品种数量来确定。

作为一种优选方案，人工光源距离地面的竖直高度为100-120cm，优选为100cm。人工光源的高度设置取决于小麦的株高，小麦株高一般在70-90cm。

作为一种优选方案，相邻两人工光源之间的距离在50-100cm之间，同时确保每一个小麦品系对应至少一个人工光源。

作为一种优选方案，人工光源选择80-100w的白炽灯或10-20w的LED灯。既保证光源附近一定的亮度，又保证沿麦行方向产生光源亮度梯度。即在夜间光源打开的时候，靠近光源的地方是亮的，远离光源的麦行尾端是暗的。

通过增加人工光源，使每日的光照时长比正常日照时长延长，每日的光照时长并不是严格限定的，在18-20小时之间均可，优选在每日21:00到次日03:00之间选择连续的4-6个小时关闭人工电源。

作为一种优选方案，人工光源通过24小时循环定时器控制，以控制人工光源通电和断电时间，进而控制光照时长。

步骤(2)中，在淮河以北进行田间试验时，小麦播种时间在十月上旬至中旬，小麦播种密度为基本苗225-300株/平方米。

在淮河以南进行田间试验时，小麦播种时间在十月下旬至十一月上旬，小麦播种密度为基本苗300-375株/平方米。

两个地区遭遇的逆境情况有差别：淮河以北主要逆境有干旱、冻害等，淮河以南地区主要有春季低温冷害、渍水等。

作为一种优选方案，小麦麦行的平均行距设置在15-25cm之间，小麦麦行种植长度设置在5-6米范围内。小麦麦行种植长度过长，尾端大部分不受延长的光照影响；小麦麦行种植长度过短，整个麦行都处于延长的光照影响下，产生不了光照强弱的梯度，也就实现不了生育进程的差异。

作为一种优选方案，每种小麦品系以种植6行或者1米宽为宜。

作为一种优选方案，不同小麦品系之间需要留空隙做保护行或者走道，相邻两种小麦品系之间的空隙宽度设置为40-80cm，便于田间取样和试验观察。

步骤(3)中，根据试验目的和要求以及当地生产实际情况来确定逆境处理时间，试验要结合当地生产。如：南方地区的渍害试验一般在拔节期、抽穗期或者开花期都可以进行，该区域拔节期在3月10日前后，抽穗期在4月5日前后，开花期在4月15日前后。

在进行逆境处理时，关闭人工光源，使小麦在自然光照下生长。

温度高低和日照时间长短能够影响作物的生长发育进程。小麦属于低温长日照作物，低温和长日照条件能够加速小麦的生长发育。小麦生长发育过程分为两个阶段：感温阶段和感光阶段。不同类型小麦对光照时长和天数需求不一样，导致小生育进程不一样；同理，不同光照时长能够影响小麦的生长发育进程。本发明正是基于以上原理，采用人工补充光源的形式，人为调节日照时长，进而调节小麦生长发育进程。

本发明根据田间试验要求，在田间设置搭设一行人工光源，该人工光源使用定时器进行控制，人工光源日间不工作，夜间接通电源，补充光照，使每日的日照时长为20小时。不同品系的小麦的麦行在田间的分布方向为垂直于人工光源(如图1所示)。由于光照强度的变化，离人工光源越近，光照越强；离人工光源越远，光照越弱。这样，沿着麦行的方向，小麦就会表现出生育进程的差异(如图2所示)。在此基础上进行逆境处理，就可以通过选取麦行不同位置的小麦进行比较，来实现生育期不同的小麦品系在相同生育时期抗逆性差异比较。

本发明可应用于大田条件或温室条件下的非生物逆境处理(包括高温、低温和渍水)。对于大田条件下的高温和渍水逆境试验，可将不同类型的小麦品种的麦行垂直于光源方向种植，在试验要求的特定时期进行搭建增温棚或进行淹水，进行增温或渍水逆境处理，沿麦行种植方向选取处于同一时期的小麦样品进行比较。对于田间试验条件下的盆栽试验，可将多盆小麦沿垂直于光源方向进行摆放，也可产生生育时期的差异。

对于温室条件下的非生物逆境，均可按照试验要求进行光照和温度及水分管理，采用盆栽种植的方式将盆栽沿垂直于光源方向进行摆放，使其产生生育时期的差异，进而在同一天获得不同类型小麦品种同一生育时期的样品。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法，通过合理设置人工光源，使光照时间延长，可以实现对生长发育进程不同的小麦品系，在同一时间获取相同生育时期的植株样品，从而进行抗逆性差异比较，提高了试验准确度。

附图说明

图1为本发明田间试验方法的人工光源和小麦种植分布示意图；

图2为本发明小麦随光强变化的生长趋势示意图；

图3为实施例1不同处理条件下小麦旗叶净光合速率；

图4为实施例2高温逆境处理期间棚内外日均温度及差值；

图5为实施例2不同处理条件下小麦旗叶净光合速率。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述。以下内容仅为本发明的具体实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。

实施例1

以研究生育期不同的小麦品系在相同生育时期渍水逆境差异为例，对本发明的方法进行具体说明：

(1)光源设置方法：

以19W飞利浦LED节能灯作为光源，光源高度设置为离地100cm的高度。相邻两光源之间的距离设置为50cm。根据日照情况设定光源打开的时间，每日22:00至次日的02:00切断光源，保证靠近光源的小麦日照时长保持在每天20小时。

(2)小麦种植：

以扬麦18和烟农19等小麦品种为试验材料，垂直于光源方向种植，每品种种植6行，行长6米，行距20厘米，种植密度300株/平方米，不同品种之间间隔50厘米作为走道。每品种四周筑埂，畦埂高度20厘米，埂上用塑料薄膜包裹，以便于渍水处理。试验田氮肥施用量为16kg/亩，磷、钾肥施用量均为6kg/亩，70％的氮肥和全部的磷肥与钾肥作为基肥施用，30％的氮肥在小麦拔节期追施。每个品种种植6个小区。

(3)逆境处理：

于小麦开花期关闭人工光源，使小麦在自然光照下生长，开始进行渍水处理，渍水时长为9天(W9)。对照处理为不渍水处理(W0)。每个处理三次重复。在每个品种的小区内选取生育进程一致，并且都处于开花期的小麦植株进行挂牌标记，后期进行各项指标的测定及产量测定时均选取标记的小麦植株进行。渍水处理时，将整个小区畦埂封闭，通过外部沟渠往小区内灌水，保证小区内有1-2厘米水层，渍水处理9天结束后，将畦埂打开，将小区内多余的水排出。在渍水处理后测定小麦旗叶净光合速率，小麦成熟后调查穗数、穗粒数和千粒重，并收获测产。

(4)测定项目与方法：

①旗叶净光合速率：

使用美国PP Systems公司生产的CIRAS-3光合作用测定仪，于小麦渍水处理结束后测定小麦旗叶净光合速率。每处理测定生长一致且受光方向相近的旗叶，测定部位选择叶片中部避开主脉，每个处理重复5次测量。

②产量及其构成因素：

成熟期各处理分别取1平方米调查有效穗数和穗粒数，并收获计产。脱粒自然晾干，测定千粒重及含水率，折算为含水率13％的产量。

(5)研究结果：

①不同处理条件下小麦旗叶净光合速率：

不同处理条件下小麦旗叶净光合速率如图3所示。由图3可知，花后渍水9天显著降低了两品种小麦旗叶净光合速率。

②不同处理条件下小麦产量及其构成因素：

不同处理条件下的小麦产量如表1所示。

表1不同处理条件下的小麦产量

由表1可知，花后渍水对小麦穗数无显著影响，但显著降低了小麦穗粒数和千粒重，最终导致小麦籽粒产量显著降低。同一水分处理条件下，扬麦18的穗粒数和千粒重显著高于烟农19，最终产量表现为扬麦18显著高于烟农19。

实施例2

以研究生育期不同的小麦品系在相同生育时期高温逆境差异为例，对本发明的方法进行具体说明：

(1)光源设置方法：

以19W飞利浦LED节能灯作为光源，光源高度设置为离地120cm的高度。相邻两光源之间的距离设置为100cm。根据日照情况设定光源打开的时间，每日21:00至次日的03:00切断光源，保证靠近光源的小麦日照时长保持在每天18小时。

(2)小麦种植：

以扬麦18和烟农19为供试材料，采用盆栽试验方法，盆钵高28cm、直径20cm，底部带有6个排水孔。供试土壤取自试验基地田间耕作层表土。每盆播种3粒，于3叶期定苗，每盆留苗2株。

将盆栽沿垂直于光源方向摆放，每行摆放25盆，每个品种摆放6行，其中3行用于高温逆境处理，剩余3行用于对照处理。

(3)逆境处理：

当两品种均有处于开花期的植株时，关闭人工光源，使小麦在自然光照下生长，开始高温处理，高温处理持续7天(H7)。以不覆盖增温棚的处理作为对照(H0)。增温处理采用单层塑料膜大棚增温的方法进行高温，高温每天自10:00-16:00进行6h，大棚周围开有小口，以调节棚内湿度且棚内挂有全自动温度计，棚内外日均温度及差值如图4所示。处理时间天气均为晴天，棚内比棚外温度平均高5.2℃。

(4)测定项目与方法：

①旗叶净光合速率(Pn)的测定：

于处理结束后当天，使用美国PP Systems公司生产的CIRAS-3的光合作用测定仪于测定当日上午09：00-11：00测定标记小麦单茎的旗叶光合指标，每个处理分别测定3片旗叶取平均值。

②籽粒产量及其构成因素测定：

在成熟期，取标记开花期一致的小麦各3盆，调查有效穗数和穗粒数，脱粒自然晾干后，测定千粒重。

(5)研究结果：

①不同处理条件下小麦旗叶净光合速率：

不同处理条件下小麦旗叶净光合速率如图5所示。由图5可知，花后高温处理7天显著降低了两品种小麦旗叶净光合速率。

②不同处理条件下小麦产量及其构成因素：

不同处理条件下小麦产量如表2所示。

表2不同处理条件下的小麦产量

由表2可知，花后高温对小麦穗数无显著影响，但显著降低了小麦穗粒数和千粒重，最终导致小麦籽粒产量显著降低。同一温度处理条件下，扬麦18的穗粒数和千粒重显著高于烟农19，最终产量表现为扬麦18显著高于烟农19。

Claims (5)

1.一种研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在田间设置一组沿直线分布的人工光源，人工光源日间不工作，夜间接通电源，补充光照，使每日的光照时长为18-20小时；

(2)在人工光源的两侧分别种植不同品系的小麦，不同品系的小麦麦行在田间的分布方向为垂直于人工光源；

(3)沿着麦行的方向，小麦表现出生育进程的差异，在此基础上进行逆境处理，通过选取麦行不同位置的小麦进行比较，来实现生育期不同的小麦品系在相同生育时期抗逆性差异比较；

其中，人工光源沿东西方向设置；

人工光源距离地面的竖直高度为100-120cm；

相邻两人工光源之间的距离在50-100cm之间，同时确保每一个小麦品系对应至少一个人工光源；

小麦麦行的平均行距设置在15-25cm之间，小麦麦行种植长度设置在5-6米范围内；

在进行逆境处理时，关闭人工光源，使小麦在自然光照下生长。

2.根据权利要求1所述的研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法，其特征在于：人工光源选择80-100w的白炽灯或10-20w的LED灯。

3.根据权利要求1所述的研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法，其特征在于：在淮河以北进行田间试验时，小麦播种时间在十月上旬至中旬，小麦播种密度为基本苗225-300株/平方米。

4.根据权利要求1所述的研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法，其特征在于：在淮河以南进行田间试验时，小麦播种时间在十月下旬至十一月上旬，小麦播种密度为基本苗300-375株/平方米。

5.根据权利要求1所述的研究不同小麦品系在相同生育时期抗逆性的田间试验方法，其特征在于：相邻两种小麦品系之间的空隙宽度设置为40-80cm。

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