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土耳其西部小麦品种的耐涝性研究
摘要：本研究旨在确定近年来明显增加的抗涝小麦品种。为此目的，本研究于Adnan Menderes大学农学系田间作物和土壤科学部在2007-2008年的小麦生长阶段进行。该实验设计是随机化的，具有分裂图布置的完整模块设计。主要地块是温度施用（高温和正常），生长期（Zadoks等级；GS14，GS32，GS14 GS32和对照组）进行模块化的分裂图布置。利用盆栽的方式对八个不同的小麦品种进行评估。在GS14，GS32和GS14 GS32期间进行了淹水。在盆栽试验中，植物在土壤表面涝渍10天。结果表明，所有的处理和品种都降低了单株产量。与在排水良好的土壤上生长的小麦相比，渍水导致了产量减少。在这项研究中，由于涝害造成的作物损失程度取决于温度。涝害影响的严重程度取决于该地块的生长阶段。当通过产量表现将所有应用与对照比较时，Sagittario和Basribey品种受影响较小。
1 引言
谷类食品是人类营养中使用的基本产品。小麦是谷物中非常重要的组成部分。 世界年度小麦产量约为6.89亿吨，种植面积为2.23亿公顷。土耳其的小麦产量为1780万吨，种植面积为760万公顷。
在世界范围内，约10％的灌溉土地遭受内涝。地下水位升高或过度灌溉会导致农业用地的浸润。水涝会压实土壤，剥夺氧气的根源，并且加剧盐化。水稻在小麦中普遍存在渍害现象，植物因氧胁迫而变黄。在世界许多地区，水涝已被证明会限制小麦产量；发展中国家每年约有1000万公顷受涝面积。
小麦对各种气候和地区具有很强的适应性。造成氧气不足的渍水将阻止根和芽的生长，减少干物质的积累，从而使小麦的产量减少。尤其是土耳其西部二月和三月的降雨会导致耕地面积和产量的减少。小麦（Triticum aestivum L.）是土壤内涝耐受性最低的作物之一。
长时间的降雨以及较差的土壤排水常常导致土壤中的氧气浓度过低。在渍水水条件下，土壤O2含量的减少通常伴随着土壤CO2和乙烯含量的增加。这种变化对小麦的根和茎生长有不利的影响。易受水涝影响的土壤的生产力可能因排水和引入耐涝基因型而增加。高温会加剧水涝的负面影响。 根据作物在施加压力时的发育阶段，产量会受到不同的影响。
在涝渍地，植物在老叶上显示出黄化和坏死斑点。出现毒性Mn和N的缺乏可能是由于淹水土壤中产生了植物有效Mn2 并促进NO3-反硝化作用的低氧化还原电位所致。 在这些厌氧条件下，由于缺乏O2影响了植物的能量状态，从而导致根部代谢和根系生长受到抑制。
由于与冬小麦种植区域的涝渍相关的较寒冷的土壤温度降低了根呼吸所需的氧气量。 因此，寒冷地区的涝渍造成的产量减少并不像世界上温带和热带地区那样大。同样，一些研究表明，在大多数温度范围内，淹水条件下的土壤氧气下降速度很快。在小麦涝渍地区下部叶片萎，株高下降和穗轴分蘖数量减少，根和茎生长减少。我们对两种植物物种（法国豆类和玉米）摄取微量金属的情况，测定了两种受到各种涝害情况影响的土壤。由于土壤渍水，锰和铁的吸收都增加了，尽管土壤的再氧化比锰更多地受到了影响。
这些物种从土壤中吸收痕量金属提取锰，铁和钴的能力遵循选择透过性，而不是锌和铜预测的模式。在涝渍的酸性土壤中，铝（Al），锰（Mn）和铁（Fe）的枝条浓度增加了2至10倍，并且在一些品种中，与排水土壤中的植物相比，它们更高于临界浓度。在淹水中性土壤中生长的植物的枝条中这些元素则减少或保持不变。单位根生物量磷吸收量的增加是由于（1）淹水导致土壤磷素可利用性增加，（2）根系形态发生变化和/或（3）每种植物的单位根生物量的固有吸收能力增加。渍水期土壤磷含量较高，淹水植物根系吸收P的能力较强。渍水期间土壤磷素有效性较高，淹水植物根系表现出更有利于养分吸收（细根）的形态，这些根表现出了较高的吸收P的生理能力。
内涝对土耳其西部种植的冬小麦造成了严重的环境压力。在这项研究中，我们目标是确定耐涝品种的耐涝情况，温度效应和生长阶段。
2 材料和方法
本研究于2007-2008年在土耳其艾登市阿德南门德雷斯大学农业学院农田作物系进行。艾登省位于土耳其西部爱琴海地区的37°39E和27°52N，典型的地中海气候条件在艾登地区占主导地位。为了评估盆栽试验中淹水造成的损害，在没有淹水（对照）和连续10天淹水GS14，GS32和GS14 GS32的情况下，共种植了8个小麦基因型。在淹水后，通过蒸发和植物利用，但不排水，使罐子达到正常的干燥条件。通过施用超过渗透土壤的速率的水，通过表面积水指示，从上到下将有效水施加到涝。并测定土壤铁锰含量（DTPA分析）和土壤磷含量。
实验设计基于是随机化的，具有分裂图布置的完整模块设计。主要地块是温度应用，生长地块是分裂地块，品种是拆分地块。在每盆五株植物上测定植株高度，分蘖数量，根生物量，苗生物量，单株产量，土壤铁含量，土壤锰含量和土壤磷含量的数据，并进行数据分析。实验设计为每块区域进行三次重复试验。为了提高温度，使用了低通道的方法。 在地块和品种中（Golia，Gonen，Basribey，Adana 99，Cumhuriyet 75，Sagittario，Pamukova，Negev）是生长条件（低通道和正常）的主要地块，生长期（GS14，GS32和GS14 GS32）是次要地块。小麦品种于二零零七年十一月二十七日播种，并于二零零八年五月二十三日收割。在成熟时，将植物收获并手动清除。记录植株高度，分蘖数，根系生物量，苗生物量，单株产量，土壤铁含量，土壤锰含量和土壤磷含量等数据。主要影响和相互作用的重要性通过F检验以0.05和0.01概率水平确定。 显着（Ple;0.05）主要影响和相互作用的手段使用Fischer的受保护的LSD测试在P = 0.05时分离。 使用Tarist软件，通过使用标准方差分析技术对分裂区域设计数据进行统计分析。
3 结果
表1给出了土壤铁，锰和磷的含量。在干燥和正常条件下不同生长阶段土壤铁和锰的积累差异是显着的（表1）。
正常情况下的土壤铁含量相比于干燥状况有显著增高（表2）。 在涝渍期间，土壤中的O2迅速耗尽，并且土壤在几小时内可能变成缺氧或缺氧。 此外，一些淹水土壤富含Mn2 和Fe2 。 水涝胁迫导致了土壤条件的变化，这可能通过缺氧，氮的可利用率降低或锰毒性等影响植物生长。
表3显示了植物高度，分蘖数量，枝条生物量，根生物量和单株产量的方差分析结果。结果表明，除生长阶段的根系生物量因子外，阶段和品种因子及其相互作用均显着。
表4是干燥条件下的方差分析结果。结果表明，除根系生物量外，阶段和品种间的相互作用都是显着的。不同阶段的根系生物量并不显着。另外，小麦品种间的差异对高温观察到的特征具有重要影响。
渍水条件降低了GS14 GS32中所有品种的高度。表5给出了不同阶段的分蘖数。涝害减少了小麦分蘖的数量。在所有的处理中，由于冬季分蘖损失的程度，谷物损失比预期的要少得多，单次内涝事件后的损失从2％（在地下水位为5厘米的47天后）到16％（80天后地表水位）。在幼苗期，分蘖和茎伸长阶段三次淹水后的产量损失是相加的，总计为19％。冬春季短暂内涝减少了小麦产量。因涝渍影响的产量下降将关系到分蘖的生成和存活减少，肥沃的分蘖较少且较小以及粒度较小。渍水将导致短暂的N缺乏。在涝渍期间，主茎和分蘖中最年轻的膨大叶片的N浓度显着下降，但是在淹水结束后14天的恢复中在不依赖于处理的情况下，达到了3.5％的临界最低浓度。主蘖1和2的生长受到涝害的严重抑制，而新蘖的施用则延迟了9天。
图1指出了小麦不同时期的株高。渍水显着降低了植株高度和分蘖，延缓了穗的出现，并分别导致了8,17,27和39％的谷物产量下降。
图2显示了小麦不同阶段的枝条生物量。渍水条件降低了芽的质量。
涝渍影响的另一个重要方面是在图3中记录的根系生物量。在GS14中和Adana 99中发现了最低的根生物量值。另一方面，最好的栽培品种是Cumhuriyet 75。在涝渍土壤中生长49天的单倍体品系在酸性土壤中淹水结束时的生物量减少为82％。
图4给出了不同阶段的单株产量值。结果表明在产量方面有着显著的线性响应。淹水后穗数减少导致单株产量显着降低。
4 讨论
Sparrow和Uren 和Wagatsuma et al表示，土壤锰浓度在淹水中的增加可能会对植物生长产生毒害。同样，在淹水条件下，根部表皮表层矿物铁涂层也会增加。另外，Belford等人表明，温度升高时土壤氧气减少量通常较大。此外，在我们的研究中，非渍水盆（对照）的土壤铁和锰含量显着降低，而拔节和分蘖中的渍水则显着增加了土壤铁和锰的含量。在生长条件和生育期间的差异下土壤铁和锰的含量为评价小麦品种对涝害的响应情况提供了一个合适的条件。
不同生长阶段的耐涝性存在显着差异。差异主要取决于涝胁迫时间，持续时间和严重程度。
阿达纳99，Golia，Gonen，Sagittario，Basribey和Pamukova对株高GS14（高温）和GS14 GS32（正常条件）均有不利影响。淹水对Basribey和Adana 99的影响发生在GS14 GS32（正常条件），在早期生长阶段和温度升高（GS14;高温）中受到负面影响。内盖夫则受到了GS14和GS32期间发生的内涝以及热施用的影响。淹水和温度升高对所有品种都具有显着影响。要测定因涝害造成的损失，需要确定性状作为耐涝性指标的重要性。每穗和株高的籽粒淹水减少幅度较小，分别约为30％和19％。
Taebetal揭示，在涝害，分蘖产量，地上部干物质和根系渗透率下降的情况下，Tritieae物种将对耐性进行筛选。 此时，许多野生物种对涝害的耐受性比小麦好。
在实验结束时，由于分蘖数较低，与淹水处理相比，淹水处理的植物的枝条质量保持较低。对于交替淹水和持续淹水植物之间的比较表明，在交替浸水的植物中，枝重量较重。
在GS32中暴露于水淹的Adana 99中观察到了最低的产量。相应地，最高值是从GS14 GS32的Cumhuriyet 75获得的。在田间试验中，小麦（Triticum aestivum L.）在第一次灌溉（25日龄植株）时淹水1,2和4天后，显着降低了分蘖和株高，延缓了穗的出现，导致谷物产量分别减少8,17,27和39％。
在实验中不同品种的小麦对于涝害表现出了不同的反应。涝渍对品种的显着负效应在高温分蘖和拔节期（GS14 GS32）。分蘖期和拔节期淹水将使得土壤铁锰含量显着增加。因此建议将Basribey和Sagittario小麦品种作为耐涝品种。这项研究将为小麦种植者在未来发挥重要作用，以实验中不同品种的小麦对于涝害表现出的不同反应为参考，从而在遇到涝灾时能做出更好的作物管理决策。
Huang等人观察到渍水减少了枝条氮含量，枝条和根系生长。
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