野外农耕碱性土条件下涝渍对不同小麦品种元素浓度、生长、产量的影响外文翻译资料

 2022-12-03 14:36:46

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野外农耕碱性土条件下涝渍对不同小麦品种元素浓度、生长、产量的影响

摘要：试验在碱性水田（pH值8.9）排水和淹水条件下，评估了6个防涝品种和2个地方品种。从播种后第25天开始，淹水12天。淹水12天后，土壤的氧化还原电位（Eh）值降低到90mV，除去地表水后第16天达到土壤缺氧极限（le; 350mV）以上。淹水显著降低了所有品种的干重，但对耐受品种KRL3-4，Kharchia65和KRL99的影响程度较低。与排水处理相比，涝渍导致叶片Fe，Al，Na和Na / K增加，叶片K，P和S减少；这些元素的增加或减少高于或低于其临界毒性或缺乏水平。防涝性品种的茎的干重与叶片Na和Na / K比成负相关。与排水条件相比，水淹处理中谷物产量的下降幅度为11％〜27％。 KRL3-4和NW1014表现出较低的产量损失，并且在淹水下显著高于当地品种的粮食产量。因此，这两个品种可以推荐在研究区域种植。这些结果表明，在特定的土壤和涝渍环境中选择适合品种可以提高小麦产量。

关键词：淹水；小麦；碱土；氧化还原电位；铁；铝；钠

1 引言

全球许多小麦生长地区都会发生涝灾。据估计，每年世界小麦种植面积约10-15万公顷都受到涝灾的影响 占全年播种小麦70万公顷的15-20％。小麦生产的涝灾问题尤其严重，特别是在印度的酸碱土壤中。长期调查表明，印度每次灌溉土壤时，通常都会淹水；即这些土壤变得缺氧，氧化还原电位le;350mV。在印度，种植小麦的印度恒河平原的250万公顷碱性土壤因为田间的雨水过多或排水管理不善，每年都可能会遭受到饱和或暂时的水淹条件。

涝渍易发的环境具有丰富的多样性和复杂性。多样性包括淹水胁迫的时间，持续时间和严重程度以及与淹水土壤相关的物理和化学变化。还有与涝渍易发生环境相关的非生物因素的其他多样性。在淹水的土壤中，通常情况下根际和大气之间的自由气体交换的孔隙被水填充，这严重地减少了氧气进入土壤的扩散。覆盖土壤的水减缓了大气中的氧气扩散10-4倍。由于受到气体交换和氧气消耗的限制，一些土壤微生物利用氧气以外的电子受体进行呼吸氧化，导致土壤中发生一系列化学和微生物变化。这些变化导致NO3-N，Fe，Mn，硫酸盐的还原和土壤的pH和氧化还原电位的变化。Fe，Mn和Al等元素在土壤中含量增加。这些元素浓度增加提高了小麦生长的土壤的毒性水平。这表明耐涝性通常是对厌氧症和对元素毒性，例如对Mn，Fe，Na，Al和B在不同的土壤中的耐受性。

涝灾导致小麦籽粒产量严重下降。即使在播种后进行2-6天的短时间影响，也可能导致粮食产量下降17-47％。通过培育耐涝基因型，可以改善小麦在淹水土壤中得生长。然而，在碱土状况下下很少有关于养分吸收及产量的研究，而淹水环境又非常复杂多样。本次调查的目的是评估碱性土条件下渍水耐受性良好的小麦品种元素浓度变化，并对其生长和籽粒产量进行评估。

2 材料与方法

2.1 实验场地

目前的实验是在位于印度北方邦苏丹布尔地区Narsinghpur村的农民田间进行的（N2829.2820，E8152.0440），2011-2012年的作物生长季节（11月至4月）期间。选定的地点是位于Sharda Shahayak运河指挥区的涝灾目标环境的良好代表，由于运河渗漏，排水不畅，冬季暴雨和不平坦场地，大面积小麦每年自然淹水。实验区土壤（0-15cm）的一些物理化学性质已经在表1中给出。实验土壤的土壤具有过量的可交换的钠和高pH，由于它们的渗透性差，无论灌溉或下雨，水位在表面时间更长。 土壤含有机碳少，然而N，P，K等微量元素浓度相当多。

2.2 作物建成

在随机区块中排水（非淹水）和淹水条件下评估8个小麦品种，包括6个有期望的耐涝小麦（Kharchia65，KRL3-4，KRL99，KRL210，NW1014，NW1067）和两个当地小麦品种（LOK1，Kundan）设计（RBD），三次重复。根据其在其他正在进行的防涝种质评估试验的性能以及以前的报告，选择了有期望的耐涝小麦品种和当地品种LOK 1和Kundan在研究区域广泛种植。每种品种以5times;4米的面积以23厘米的间距播种。化肥对作物的施用分三次进行；播种第一剂，为尿素(N)60 kg·ha-1，单磷酸二酯（SSP）为60 kg·ha-1和25 kg·ha-1 的ZnSO4；在第一次灌溉的第二剂量，播种后25天，为尿素(N)30 kg·ha-1；在第二次灌溉的施用第三剂量，即播种后55天，为尿素（N）30kg·ha-1。该作物接受了五次灌溉水（EC，0.3 dSm-1）。在第一次灌溉时施用涝渍处理，即播种后25天，在土壤表面上沉积5厘米水，持续12天。之后，积水被完全清除，并且在这个情节中不允许停水。此时，非涝（排水）地区正常灌溉。在非涝（排水）和涝渍处理中，在播种55、50、105和135天仍然进行四次灌溉

2.3 氧化还原电位的测量

在淹水处理期间，以4天的间隔，在非淹水（排水）和涝渍地块进行氧化还原电位（Eh）测量，并持续淹水区的氧化还原电位降低。使用（1）毫伏计在土壤中测定Eh，（2）由铂丝（0.75mm直径，10mm长）制成的铂氧化还原电极和（3）银/氯化银（Ag / AgCl）制成参比电极。 在pH 4和7下使用醌氢醌氧化还原/ pH标准品检查和校准所有电极。在排水和涝渍地块中，三到五个电极永久地垂直插入土壤5厘米，以获得平均的氧化还原值。 测量的Eh值被标准化为pH 7。

2.4 叶采样和元素分析

在涝灾后12天（排水时）收集用于元素分析的叶片样品。从排水和水淹的处理中收集每份重复四十个叶子（顶部第二和第三个除外），用蒸馏水冲洗三次，以避免任何土壤污染，然后除去多余的水分。 将样品放在纸袋中，在70℃烘箱干燥48小时，称重，然后送到阿德莱德大学的Waite Analytical Services，通过ICPAES进行元素分析。样品用硝酸和过氧化氢在有盖的50ml聚丙烯离心管中消化，以防止可编程消化系统上的污染。这种消化方法可以很好的恢复元素。

2.5 茎干重和谷物产量

在淹水后12天，即在叶采样时立即测量干重。从排水和水淹的处理中收集每份重复的三十株植物（不包括根）（总共三份重复）。洗涤植物后，除去多余的水分后放入纸袋中。将样品在70℃下烘箱干燥48小时，称量每株植物的干重。从每个地块的中央4times;3米区域获得谷物产量。收获后，干燥后手动脱水，然后分离成秸秆和谷物。谷物产量以t·ha-1表示。

2.6 统计分析

使用基于因子实验的随机区块设计分析所有测量参数，并根据最小显着性差异检验进行平均比较。表2给出了干重，叶片Fe，Al，Na，K，P，S和籽粒产量差异分析的总结。

3 结果与讨论

3.1 氧化还原电位（Eh）

在淹水下土壤Eh大大降低（图1）。排水与淹水的土壤中的Eh值开始范围为400〜430mV，淹水12天时，淹水地块的Eh值降至 90mV。12天淹水后土壤表面的积水被去除，之后观察到Eh值逐渐增加，土壤达到高于缺氧极限（Ble; 350mV）需要16天左右。因此，淹水严重（lt; 200 mV）约12-14天。在非水淹的地块（排水）中，Eh值总是高于缺氧极限。淹水前Eh值的快速下降显然是由于在Fe和Mn的氧化物水合物可以调节其缓冲能力之前，除去氧气和伴随氧耗尽的还原物质的释放。淹水土壤的后续还原过程是土壤细菌氧化还原的结果，土壤细菌的能量来源是有机物质，Fe和Mn在缺氧环境中被用作电子受体。

3.2 茎干重和叶片元素含量（淹水后）

相对于排水处理，土壤淹水显着降低了所有品种的茎干重（图2）。显着的涝渍times;品种相互作用表明，品种在涝害反应方面有所不同。与排水处理相比，小麦品种淹水的苗干重减少范围为24％-56％。与排水处理相比，涝渍下的平均干重（平均8个品种）降低了42％。在排水和淹水条件下，两个品种KRL3-4和Kharchia65的干重显着高于平均干重（平均8个品种），并且相对于排水条件，这些品种在淹水条件下的茎干重减少最少。根据相对苗干重（淹水/排水％），品种的耐涝性顺序为：KRL3-4＞KRL99＞Kharchia65＞NW1014＞KRL210＞LOK1＞NW1067＞Kundan（表3）。这些结果证实了KRL3-4，Kharchia65和KRL99的防涝耐受性，在其他正在进行的防涝种质评估试验中被鉴定为耐涝品种。以前还报道了这些品种的涝渍耐受性。

相对于排水条件，淹水引起叶片的Fe和Al浓度的大幅增加。与排水条件相比，平均叶片Fe（八个品种）在淹水下增加了约两倍（表4；图3a）。这是Fe的临界毒性水平的两倍（Reuter等引用的100 ppm）。在淹水耐受性（淹水/排干茎干重量）和淹水时叶片Fe浓度之间存在边缘正相关（r = 0.24，从表3中的数据计算）。排水条件下的平均叶片Al浓度为18 ppm（表4；图3b），在淹水下增加了八倍（146 ppm），这是Al的临界毒性水平的三倍（50 ppm，Reuter et al）。淹水下叶片铝含量与品种涝渍耐受性几乎没有相关性（-0.02，表3中数据计算）。由于淹水条件下土壤的Eh值降低，土壤中Fe和Al 的可利用性增加与淹水时叶片Fe和Al浓度的增加有关图1。中性，酸性和钠土显示了小麦叶片组织中淹水过程中临界毒性的Fe和Al浓度的发现。

相对于排水条件，淹水时叶片Na浓度显着增加。排水条件下的平均叶Na浓度远低于（1432ppm）Na（8000ppm，Reuter等人）的临界毒性水平，其中在淹水下其增加到临界毒性水平以上（表4；图4. 3c）。在淹水下的叶片Na浓度和品种的耐涝性之间，发现5％概率水平（r = -0.81，从表3中的数据计算）显着负相关。淹水耐性相对较高的品种KRL3-4，Kharchia65，KRL99和KRL210在淹水下的叶片Na浓度较其他品种降低，这些品种叶片Na值低于临界毒性水平，而在其他品种上，高于临界毒性水平。以前已经有报道，盐度和厌氧菌的相互作用增加了小麦芽中的Na浓度；相对于排水的培养条件，发现水淹植物中Na浓度高两倍。与目前的结果相似，Khabaz-Saberi等发现在酸性土壤中生长的小麦的芽Na的数量增加了五倍。

在淹水条件下发现平均叶片钾浓度大约减少了七倍（表4；图3d），比K（1.8％）的临界失效水平低三倍。淹水品种叶片K的变异不显着。在涝渍条件下，淹水耐受性与淹水叶片K浓度之间存在边缘正相关（r = 0.33，表3中数据计算）。淹水时K浓度的下降与缺氧和Na浓度升高有关。认为K的吸收是非常活跃的，这可能在缺氧期间在能量缺失下受损。这两种离子竞争进入植物根细胞。这一竞争对植物生长有显着的负面影响，其中Na的浓度通常超过K。Na可以代替K进行摄取，据类似的摄取机制可能对两种离子进行影响。以前也报道了淹水小麦的K效率。

相对于排水条件，叶片Na的高度增加和叶K浓度的严重下降导致了淹水时平均叶片Na / K比（1.57）增加约40倍。这种增加是小麦Na / K比的临界毒性水平的三倍（0.5ppm，Reuter等人）。在淹水下叶片Na / K比值在品种之间存在显着差异；与KRL3-4和KRL99相当的Kharchia65与其他品种显着降低叶Na / K比，而在当地品种Kundan发现最高叶Na / K比（图4a）。

在涝渍条件下，品种涝害耐受性和叶片Na / K比值在5％概率水平（r = -0.87，从表3中的数据计算）之间发现显着的负相关。因此，淹水下低叶的Na / K比值可作为筛选品种抗涝耐性的好参数。在淹水土壤中钠多的小麦的高Na / K比和籽粒产量之间的负相关性已经在以前有报道。

与排水条件相比，淹水时叶片P和S浓度显着下降（表4；图4b.c）。在排水条件下（0.24％），平均叶片P浓度下降约4倍（0.06％）。类似地，相对于排水条件（0.41％），平均叶S浓度在淹水下降约三倍（0.16％）。然而，叶片P和S浓度相关性为负数（r = -0.47，从表3中的数据计算）或与品种的耐涝性无关。以前也报道了淹水小麦植物磷浓度的下降。淹水植物磷浓度的下降可能表明，由于根系功能受损和离子吸收缺乏能量，淹水条件下的P吸收和运输显着受到O2缺乏的抑制。在酸性土壤中淹水小麦植物中，S浓度也有类似的下降。与排水处理相比，涝渍也导致叶片Mg，Cu和Mo（跨越品种）减少，叶片Ca和B增加，叶片Mn和Zn没有变化（表4）。在其他已发表的作品中已经报道了淹水下小麦Mg浓度的下降。

3.3 谷物产量

涝灾导致小麦品种谷物产量显着下降。与排水条件相比，不同小麦品种在涝渍下产量下降幅度在11％〜27％之间。涝渍下的平均粮食产量（八个品种）在排水处理中下降了19％。发现NW1014在涝渍下谷物产量下降最低，其次是KRL3-4和KRL99，而当地品种Kundan降幅最大。在淹水后的相对茎干重与相对谷物产量之间发现有95％概率水平（r = 0.72，从表3和图5中的数据计算）显着相关。在有潜力的防涝品种中，KRL3-4和NW1014在排水和淹水条件下，比当地品种Kundan上的粮食产量显着的高。在涝灾下，KRL3-4和NW1014的产量优势当地品种Kundan相比分别为71％和45％。结果与报道一致，小麦淹水显着降低芽生长，这转化为谷物产量减少。在早期的工作中，现场涝灾的产量损失从8％到55％。

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