摘要
小麦是我国三大粮食作物之一，在小麦高产更高产栽培实践中，增加种植密度是提高小麦单产的重要措施之一。但是，群体的不断增大又严重加剧小麦群体与个体之间的矛盾，群体结构劣化，个体茎秆发育质量变差而引发倒伏，造成减产。同时，随着工业的迅速发展，环境污染加剧，使到达地球表面的太阳辐射量显著降低，光照资源不足，成为我国农作物生产的另外一个重要限制因素。因此，研究遮荫和密度对冬小麦茎秆抗倒伏性能的影响，为应对全球气候变化背景下的小麦的合理群体构建与抗倒耐荫品种选育及筛选提供相关理论依据。 试验选用抗倒伏性能不同的两个冬小麦品种山农16(倒伏敏感型)和山农23(抗倒伏型)为材料，设置3个遮荫时段：不遮荫(S0)、拔节期遮荫(S1)、拔节期至成熟期遮荫(S2)，遮光度为50%，并设置3个种植密度：150万株/hm2(D1)、225万株/hm2(D2)、300万株/hm2(D3)。分析比较了拔节期遮荫环境下小麦叶片光合效率，以及遮荫环境下不同群体小麦开花期和成熟期地上部不同器官干物质积累和茎鞘干物质输出率、植株表观性状株高、节长、重心高度、茎粗、壁厚、茎秆充实度、抗折力、木质素含量、木质素单体组成和产量的影响。同时进一步测定了遮荫对木质素合成途径中关键酶基因表达量的影响。主要研究结果如下： (1)拔节期遮荫对冬小麦功能叶的光合性能和干物质积累影响显著。遮荫处理下，冬小麦群体光截获量降低，冬小麦功能叶叶绿素含量升高，净光合速率(Pn)较正常光照显著降低，在去除拔节期处理后第0天，SN16和SN23遮荫处理的Pn较S0分别降低20.84%和24.51%，胞间CO2浓度(Ci)则较正常光照有所升高，气孔导度(Gs)则降低。光合能力的降低导致冬小麦干物质积累量减少，并显著降低茎鞘同化物贮藏量，后期花前茎鞘同化物向籽粒中的转运率和茎鞘物质的输出率增大，显著降低基部第二节间茎秆充实度。 (2)增加种植密度和拔节期遮荫导致冬小麦株高、基部节间长度显著升高，基部第二节间直径、壁厚显著降低，抗折力显著降低。不同遮荫处理下，基部第二节间抗折力的表现，两品种总体变化趋势一致，表现均为S0＞S1＞S2；不同密度处理下，除了乳熟期倒伏敏感型品种SN16的S1、S2处理下，表现为D2＞D1＞D3，其他处理在不同时期下均随着种植密度的增加，抗折力呈递减规律，表现为D1＞D2＞D3。 (3)遮荫和密度处理显著影响冬小麦基部节间茎秆木质素合成。随着种植密度和遮荫时间的增加，木质素积累量逐渐降低。同时，木质素单体S(紫丁香基木质素)和G(愈创木基木质素)型单体含量和占比逐渐降低，H型单体(对羟基苯基木质素)增加。遮荫处理显著降低了小麦基部第二节间木质素合成途径关键酶基因TaPAL(苯丙氨酸解氨酶)、TaCCR(肉桂酰辅酶A还原酶)、TaCAD(肉桂醇脱氢酶)及TaCOMT(咖啡酸3氧甲基转移酶)的表达量。 (4)冬小麦产量构成因素对密度的响应表现为，随着种植密度的增加，冬小麦单位面积内穗数升高，穗粒数和千粒重降低。对遮荫的响应表现为，随着遮荫时间的延长，冬小麦单位面积内穗数、穗粒和千粒重显著降低，相同遮荫处理下D3的减产率最高，减产高达58.05%，相同密度处理下拔节期至成熟期遮荫对产量影响最大。
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