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江汉平原小麦湿害分析及其防控措施

作者: | 发布时间:2022-11-01 17:06:02 | 浏览次数:

摘要:探讨了小麦(Triticum aestivum L.)湿害的含义和基本类型,归纳总结了小麦湿害发生的特征特性及敏感时期、发生规律及生理机制,分析了江汉平原小麦湿害发生的生态环境,提出了小麦湿害防控的农田排水措施、农业技术措施以及综合配套措施。

关键词:小麦(Triticum aestivum L.);湿害;防控措施;江汉平原

中图分类号:S512.1;S422 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2011)19-3916-04

Wet Injury of Wheat and Its Prevention in Jianghan Plain

ZHANG Shu-zhen,ZHU Jian-qiang,YANG Wei,OUYANG Da

(Engineering Research Center of Wetland Agriculture in the Middle Reaches of the Yangtze River, Ministry of Education,

Yangtze University, Jingzhou 434025, Hubei, China)

Abstract: The meaning of wet injury of wheat and its basic types was discussed; the law and mechanism of wet injury that took place in growth stage of wheat, characteristics of the wet injury and the sensitive period of wheat to wet injury was summerized; the ecological environment that wheat was prone to wet injury in Jianghan plain was analyzed; preventive measures for wet injury such as suitable farm drainage in time, agro-technical measures and comprehensive supporting measures was putforward.

Key words: wheat(Triticum aestivum L.); wet injury; prevention and control measure; Jianghan plain

江汉平原地处湖北省中南部,跨北亚热带和中亚热带,属长江和汉江合力冲积沉积而成的平原。该区域有优越的水、热、光等自然资源,且气候上雨热同季,对农业生产十分有利,因此已经成为我国内陆地区重要的亚热带经济作物带。但江汉平原又是涝渍灾害频发且比较严重的地区,农田“四水”(降水、地表水、潜层水和地下水)矛盾日益突出[1,2]。小麦是在江汉平原种植比较普遍的作物,春季多雨季节常受涝渍危害以及由湿害引起的次生灾害(如小麦赤霉病、纹枯病等)[2,3],严重影响小麦的产量和品质[4-7]。因此,积极进行小麦湿害防控,对于保证粮食安全、确保农民收入具有重要意义。

1小麦湿害的含义和基本类型

湿害是指土壤水分处于饱和状态,土壤含水量超过田间最大持水量,造成嫌气环境,植株因氧气亏缺代谢发生改变,从而对植株正常生长发育所产生的危害。小麦湿害是小麦生产中的“五害”(湿害、冻害、干热害、草害、病虫害)之一。近年来,湖北、淮北、江苏丘陵等麦区比较常见,每年都有不同程度的发生[8-10]。受湿害的小麦根系长期处于缺氧环境中,根的吸收功能减弱,造成植株体内水分反而亏缺,严重时造成脱水凋萎或死亡,因此湿害又称为生理性旱害。

根据湿害发生的动力条件,可将小麦湿害分为洪灾、涝灾和渍灾3种。洪灾是指河流、湖泊、水库等因水失控泛滥淹没或浸泡农田对作物造成的危害。涝灾(涝害)是指当地降雨量过大,涝水无法及时排出,导致地面积水,淹没了作物的一部分或全部而造成的伤害。渍灾(渍害)则是土壤滞水或地下水位过高、排泄不畅,引起作物根系土壤水分含量过高,造成根系层土壤肥力因素失调,进而造成作物不能正常生长发育的灾害。

习惯上将以涝渍灾害为主要限制因素的一类土地资源称为涝渍地,它是易受涝渍影响的土地资源的总称[11]。江河两岸高地因地势较高,土壤质地较粗,透水性良好而形成了结构及耕性均良好的灰潮土,而河间洼地和碟形堤坝则由于地势低洼,地下水位高且由于长期接受湖相沉积的缘故形成了质地黏重、排水不良、耕性较差的渍害型土壤。江汉平原现有涝渍地76.40万hm2,占总耕地面积40.6%,使得以典型涝渍灾害为主的湿害成为阻碍该地区农业持续稳定发展的主要因子[11,12]。

2小麦湿害发生的特征特性及生理机制

2.1小麦湿害的规律性

湿害的发生往往具有一定的区域性、季节性以及特定水文周期性,因此它是有规律可循的,其主导因子是典型的气候特征。9月下旬进入秋季后,干冷的蒙古高压渐强,并由低层向南延伸,插入副热带高压之下,两股高压的叠加使得整个平原秋高气爽;12月至翌年2月受北方强大的冷空气影响,雨日较少,以干冷气候为主,少有湿害发生;3~5月间,小麦处于拔节后的春季,太阳直射点北移,昼长夜短,冷空气因向北撤退而削弱,南方暖湿气流北上,两股冷暖空气交锋,锋面滞留该地区上空,导致连阴雨形成。而在小麦越冬返青期过后,开始进入拔节、抽穗、开花与结实阶段。经研究发现[2-4,13],这期间阴雨长短与小麦赤霉病的流行密切相关,也是决定小麦品质的一个至关重要的因素。

2.2小麦湿害的生理机制

1)根系吸收水分和营养的能力降低、组织受损,叶片组织缺水衰老。过高的地下水位,水分置换土壤孔隙中的空气,导致土壤中溶解氧含量下降,根系蒸腾和呼吸作用减弱,对养分的吸收减少,部分根系会出现机械组织和表皮脱落甚至腐烂,表现出明显的受害症状。而随着土壤水分胁迫的加剧,加重了膜脂过氧化程度,降低了清除自由基的能力,加速了植株衰老。根部呼吸作用受阻,导致植株形态、生理以及细胞机能发生变化。随着氧化还原电位的降低,根部组织坏死或木质化,妨碍养分吸收,地上部生长也受到抑制,这是冬季湿害的机制。春季地温上升后,土壤微生物开始活动,小麦根量增加,根系呼吸作用旺盛,土壤氧化还原电位降低,形成有毒物质,使根系发生坏死、木质化或产生根腐病,植株生活力减退,严重时凋萎枯死,所以湿害的影响更为严重[5,7,14]。

2)根系活力下降,导致植株蛋白质、糖类等物质运输受到阻碍。随着土壤水分胁迫的加剧,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量增加,小麦上位次生根数量有所增加,根系过氧化物酶(POD)活性升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性降低,根系活力受损,蛋白质与氨基酸、糖类运输效率降低[2,7]。

3)代谢紊乱,植物体内营养失调,大量还原性物质积累[5,15,16]。小麦遭遇湿害后,有氧呼吸受到抑制,大量可溶性糖被消耗,导致酒精大量产生;光合作用大大下降,甚至完全停止。由于“库”的减少和“流”的增加,导致植株生长缓慢,产量下降。又因为嫌气性微生物的作用,造成土壤溶液酸碱度异常,生成大量有害的还原性物质(如H2S、Fe2+、Mn2+等),导致必需元素缺乏。小麦根际CO2剧增会使黄叶数增加,功能叶叶绿素含量减少,铁中毒,根系活力降低,硫化氢增加,发育器官受到抑制[4,6,17]。根系在缺氧条件下氧化磷酸化受到阻碍,大大降低了矿质营养的吸收能力。据研究证明,渍水不仅影响NH4+的吸收与转移,同时因反硝化作用增强导致土壤氮素流失,进而导致植株体内营养失调。

4)涝渍发生后,小麦体内代谢紊乱与体内各种酶类及激素发生变化有关。据研究[5,7,18],湿害发生后小麦植株体内保护酶类,如SOD、POD、硝酸还原酶(NR)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)等活性下降;随着SOD活性下降,小麦根系膜脂过氧化加剧,质膜透性增大;POD活性下降,小麦根系膜脂结构严重损害,生理功能衰退;NR是N代谢中最重要的限速酶,其活性强弱影响N代谢水平。就涝渍对植株体激素的影响来看,渍水“综合症”几乎都与逆境乙烯含量升高有关[19],另一方面,渍水后脱落酸(ABA)和吲哚-3-乙酸(IAA)含量也随之升高,赤霉素(GA)和细胞分裂素(CTK)含量下降。

5)涝后生成不定根,形成一定通气组织。作物受涝后经过长期适应,会形成一定的耐涝性。观察发现[2],小麦受渍情况下,根内会形成类似水稻根的通气组织,有利于根系中O2运输扩散,从而保护根系;另一方面,在酶的作用下,根尖皮层组织中细胞分离或部分皮层细胞崩溃,形成通气组织,其生理生态意义在于提供根系呼吸代谢所需的氧气,调节根际氧化势,排泄废气等。

2.3小麦湿害发生的特征特性及敏感期

小麦不同生育期受害具有不同的表现特征[2,5,7]。苗期受湿害影响,叶尖黄化或呈淡褐色,初生根呈褐色稍硬化,根系伸展受阻发育不良,分蘖力很弱,苗瘦小纤细,叶黄,成穗率低,易形成僵苗;孕穗期受湿害影响,茎叶黄化枯死,初生根颜色暗淡,生长不良,次生根可能出现黑色污斑,根毛少,根的伸长停止,茎秆细弱,无效分蘖和退化小穗数增加,穗小粒少;灌浆至成熟期受湿害后,剑叶枯黄或枯死,根茎早衰,根呈锈黄色或褐黄色,植株早枯,灌浆期缩短,千粒重下降;收获期受湿害将引起小麦减产,导致穗发芽和霉变。需要注意的是在孕穗与灌浆期,田间湿度大会导致赤霉病、锈病、白粉病的发生与蔓延,因此出现“渍病相连”的现象。麦田受害后,根系在泥浆中无法深入下扎,而地上部分生长繁茂,因此极易倒伏。

湿害敏感期是指在作物生长过程中短期逆境对作物生长影响最大、造成产量锐减的时期。我国农民的经验是“尺麦怕寸水”,认为渍害敏感期为节间伸长至灌浆成熟期,这些结论均较广泛而笼统。有研究指出,湿害敏感期相当于个体发育过程的孕穗期,即始于拔节后15 d,终于抽穗期。从产量因素看出,孕穗期土壤过湿引起大量小花、小穗败育,使每穗粒数下降最多,不仅造成“库”的减小,而且粒重也随之降低,说明“源”也受到了限制[2]。

3江汉平原小麦湿害的生态环境分析

江汉平原位于亚热带季风气候区,具有发展农业生产的优越条件,同时也面临着水土资源不利作物生产的严峻挑战,现就产生该区小麦湿害的生态环境分析如下。

3.1土壤潜育化、养分有效性降低、湖泊沼泽化趋势严重

土壤黏重、孔隙小、透气性差,春季低温阴雨时,氧化还原电位降低,还原性物质及有机质积累,形成潜育型土壤。这种土壤耕性差、有效养分失衡、热容量和导热率大,这种土质被称为“下雨一包糟,天晴一把刀”。由于地下水位高,使土壤面临沼泽化、潜育化的潜在威胁增加。据调查发现[11],江汉平原四湖流域受沼泽化潜在威胁的土地3.80万hm2,受潜育化潜在威胁的土地25.20万hm2,重潜育化土地10.79万hm2,中潜育化土地9.99万hm2,轻潜育化土地4.45万hm2,渍害潜在威胁的土地18.66万hm2。

3.2气候资源丰富,但变率较大,分布不均匀

从气候上来看,江汉平原雨热同季,属北亚热带大陆性湿润季风气候区,降水多且强度大,但降水时空分布不均匀,季风气候年际间变率较大,异常气候频发。江汉平原涝渍地的地表水、大气降水和地下水都很丰富,年降水量在1 100 mm以上,而且集中在5~9月份,与作物生长同季。区内河流纵横,大小湖泊星罗棋布,湖泊面积近3 000 km2,可调蓄8.29亿m3的地表径流,涝渍地的保灌面积在90%以上。水资源在时空的分布上除季节性的变率较大外,年际间的变率也较大,丰水年份与枯水年份水资源相差可达10倍,部分地方甚至相差15倍[20,21]。

3.3雨涝成灾,旱涝并存

在汛期和“梅雨”季节会出现局部和季节性的水分过剩现象。这些来水多在汛期,很难有效利用,有时还加重了本地区的洪涝灾害。涝渍相随、旱涝并存是江汉平原涝渍生态环境的典型特征,且旱涝灾害有加重的趋势。江汉平原特殊的地理位置和地质构造,使得这一地区的部分农田长期处于高水位甚至淹水的运行状态,加上“大平小不平”的微地域地貌分异特点和降水在时间分布上的不均匀性成为江汉平原76.40万hm2涝渍地涝渍相随发生发展的外部客观原因;而盲目的湖泊围垦、调蓄能力弱、排灌系统不完善等引起水资源失衡的脆弱环境则是涝渍相随、旱涝并存的人为原因[2,20-22]。

3.4外洪内涝,农田涝渍将长期存在

由于降雨集中、水高田低、过境水量大等综合影响,使得江汉平原及四湖流域长期处于外洪内涝的胁迫之中。这主要是由地质构造运动形成的基本地貌与特殊气候条件引起的[11,23]。

4小麦湿害的防控措施

小麦因其营养价值高、适应性强和用途广,已成为江汉平原主要粮食作物之一,然而,由于小麦在奢水胁迫下,产量与品质均会急剧下降。因此,积极进行小麦涝渍灾害的防控具有重要的现实意义。通常针对涝渍灾害防控主要采取以下措施:一是农田排水措施,包括工程排水与农艺排水;二是农业措施,包括选择耐涝渍性强的品种,合理安排种植制度及栽培管理,合理调节水肥等。根据区域水土环境特点,将江汉平原小麦湿害防控的技术措施概括如下。

4.1农田排水措施

以农田涝渍治理为中心,进一步完善现有流域性骨干排灌和工程体系,建立切实有效的农田排涝体系。对于湖垸涝渍治理,需要借鉴国内外经验,建立以湖垸为单元的内涝防御工程体系与田间涝渍防御工程体系及其最佳组合方式[11,23]。针对麦田湿害的形成,最根本的措施是改良土壤质地、降低地下水位,将排水系统建设好,在此基础上实行深沟高厢,使厢沟、腰沟和围沟配套,使之既能排除地面水和潜层水,又能降低地下水位。关于厢面宽度,应因地制宜,过窄费时费工,土地利用率不高,过宽则排水不良,不能有效改善土壤通气状况。

4.2农业技术措施

1)选择耐湿性品种。应选用根系发达、根粗、秆矮、有利于由茎叶供氧,早熟且可避免后期梅雨危害等的品种。冬小麦为越冬作物,在寒冷高湿的条件下易感染赤霉病和锈病等,应适当选用根系发达、根部易木质化、发根力强、灌浆快、抗病性强、种子休眠期长、不易穗上发芽的品种。如湖北省历年主要推广的品种鄂麦8号、荆州63、鄂麦14、华麦8号抗湿、耐寒、抗病性均较强[3],各地应根据具体情况选用最合适的品种。

2)注意水肥耦合性,加强各阶段的营养调控。冬小麦的栽培应注意增施有机肥,既能保温、抗寒、保水,也能维持一定的营养平衡。张永清等[24]指出,有机肥在水胁迫条件下能促进小麦根系的生长,改善根系生理特性,增加根系吸收面积和活力,具有以肥促根、以肥调水、延缓根系衰老的作用,施肥应注意早施分蘖肥、巧施拔节孕穗肥、适施追肥。

3)进行作物统一布局,采取适宜的高效栽培措施。水旱分开连片种植,避免人为渍害。建立合理的群体结构,疏密适当。采取合理的轮作制度,按照各自优势达到共生互补、趋利避害,取得最佳效益。如稻田高效种植模式有:小麦-杂交中稻、小麦/西瓜-杂交晚稻,小麦/花生-杂交晚稻,小麦-早稻-晚稻等。据小麦生产实践表明,江汉平原湿地小麦单产3 000~3 750 kg/hm2的产量结构为:每公顷基本苗满幅播种的应达到270万~300万苗,麦棉套作半幅播种的应达180万苗;确保年前分蘖数,满幅播种的应达600万~750万苗,半幅播种的应达450万~600万苗;关于有效穗数,满幅播种的应达345万~405万穗,半幅播种的应达225万~270万穗[2,11]。

4)采取有效合理的耕作措施,加大保护性耕作的实施:例如条播、穴播有利于中耕松土,增强土壤通透性,改善土壤理化性状。保护性耕作制度是以保护农田水土资源和环境健康为核心,以建立土壤轮耕技术体系和多元化覆盖技术体系为关键,减少养分流失,维持土地生产力,改善农田生态系统功能的可持续耕作制度[25]。

4.3综合防控措施

针对小麦湿害的发生特点进行综合防控。在排水改良农田土壤、选用抗逆性强的品种和适宜栽培管理措施的基础上,适度施用氮肥以及植物生长调节剂,综合进行营养调控和化学调控可以减轻小麦涝渍灾害[18,19,26]。已有研究表明,使用生长调节剂如PP333、BR-120、复合醇等及外源活性氧清除剂能有效缓解涝害[27,28],通过氮营养调控(适当增施硝态氮)能促进受涝植物的生存和恢复[26,29]。今后,通过各种措施的配合使用和协调,必将成为防控小麦涝渍灾害最有效的手段。

参考文献:

[1] 刘章勇,雷慰慈,陈阜. 江汉平原涝渍生态环境的演替及其驱动力分析[J]. 科技进步与对策,2004(8):158-159.

[2] 余松烈.中国小麦栽培与实践[M]. 上海:上海科学技术出版社,2006.

[3] 敖立万,朱旭彤,高广金. 湖北小麦[M].武汉:湖北科学技术出版社,2002.

[4] 张秋英,李发东,高克昌,等. 水分胁迫对冬小麦光合特性及产量的影响[J]. 西北植物学报, 2005,25(6):1184-1190.

[5] 吕军. 渍水对冬小麦生长的危害及其生理效应[J]. 植物生理学报,1994,20(3):221-226.

[6] 李金才,魏凤珍,余松烈,等. 孕穗期湿害对小麦灌浆特性及产量的影响[J]. 安徽农业大学学报,1999,26(1):89-94.

[7] 张永清,苗果园,李慧明.冬小麦根系对不同生育时期渍水胁迫的生物学响应[J].麦类作物学报,2005,25(4):59-63.

[8] 盛绍学,石磊. 江淮地区小麦春季涝渍灾害脆弱性成因及空间格局分析[J]. 中国农业气象,2010,31(1):140-143.

[9] 李红艳,刘庆华,魏永霞. 三江平原涝渍灾害成因及治理过程的思考[J]. 水利科技与经济, 2003,9(3):218-219.

[10] 宋汉义,陈金君,付传鹏, 等. 三江平原除涝排渍节灌综合治理[J]. 东北水利水电,2004,22(11):65-66.

[11] 朱建强. 易涝易渍农田排水应用基础研究[M]. 北京:科学出版社,2007.

[12] 艾天成,李方敏,原雄人. 江汉平原湖积型涝渍地土壤物理环境质量评价[J]. 湖北农学院学报,2004,24(4):245-247.

[13] 段若溪, 姜会飞. 农业气象学[M]. 北京:气象出版社,2009.

[14] 周广生,朱旭彤.湿害后小麦生理变化与品种耐湿性的关系[J]. 中国农业科学,2002,35(7):777-783.

[15] 孙元敏,郭绍铮,张继林. 小麦湿害与根际还原物质积累关系研究[J]. 江苏农业学报, 1997,13(4):202-205.

[16] 石岩,于振文,位东斌,等.土壤水分胁迫对小麦根系与旗叶衰老的影响[J]. 西北植物学报,1998,18(2):196-201.

[17] TROUGHT M C T, DREWM C. The development of waterlogging damage in wheat seedings[J]. Plant and Soil,1980,54(1):77-94.

[18] 赵玉庭,罗晞. 小麦化控技术研究[J]. 耕作与栽培,1995(6):26-29.

[19] 董建国,俞子文,余叔文.在渍水前后的不同时期增加体内乙烯产生对小麦抗渍性的影响[J]. 植物生理学报,1983,9(4):383-389.

[20] 刘章勇,刘百韬,谢磊,等. 江汉平原涝渍地域农业生态环境特征与评价指标体系[J]. 长江流域资源与环境,2003,12(1):83-87.

[21] 刘章勇,方守国,刘百韬. 江汉平原涝渍地域农业生态环境评价与综合治理对策[J].农业现代化研究,2002,23(2):85-88.

[22] 向万胜,李卫红,童成立. 江汉平原农田渍害与土壤潜育化发展现状及治理对策[J]. 土壤与环境,2000,9(3):214-217.

[23] 朱建强,李靖. 江汉平原水灾害综合防治研究[J]. 长江大学学报(自然科学版),2005,2(8):8-15.

[24] 张永清,苗果园. 水分胁迫条件下有机肥对小麦根苗生长的影响[J]. 作物学报,2006,32(6):811-816.

[25] 李春霞,王俊忠,李友军,等. 保护性耕作对冬小麦生长及产量效益影响的研究[J]. 安徽农业科学,2007,35(22):6739-6740,6742.

[26] ZHOU W,ZHAO D,LIN X. Effects of waterlogging on nitrogen accumulation and alleviation of waterlogging damage by application of nitrogen fertilizer and mixtalol in winter rape (Brassica napus L.)[J]. Plant Growth Regul,1997,16(1):47-53.

[27] 董登峰,骆炳山,陈大清. 涝渍逆境下化学调节对孕穗期小麦生理特征和产量性状的影响[J]. 广西农业生物科学,1999,18(4):258-260.

[28] JARVIS B C,YASMIN S. Plant growth regulators and adventitious root development in relation to auxin [J]. Biologia Plantarum,1987,29(3):189-198.

[29] PRIOUS J L, GUYOT C. Role of oxygen transport and nitrate metabolism in the adaptation of wheat plants to root anaerobiosis[J]. Physiol Veg,1985,23(2):175-185.

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