增温对冬小麦产量的影响因土壤类型而不同

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200300181

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在揭示不同土壤类型条件下,小麦产量对增温的响应规律及特征。试验采用开放式增温系统对冬小麦全生育期进行全天增温,供试土壤为黑土、棕壤、风沙土、潮土、红壤和砖红壤。与常温处理相比,增温处理冬小麦株高、地上干重、穗粒数和产量分别增加了11.5%、17.7%、12.3%和12.8%;增温对生长在不同类型土壤上的小麦株高的影响不同,生长在潮土上的小麦株高增幅最大,而生长在风沙土上的小麦株高增幅最小;增温使生长在黑土上的小麦产量降低了33.3%,而风沙土和红壤上的小麦产量分别增加了44.7%和43.2%。研究表明生长在各地域的冬小麦适应气候变化的潜力存在差异,该结果可为不同气候区小麦生产适应未来气候变化提供理论指导。

关键词: 冬小麦, 增温, 土壤类型, 产量

Abstract:

The research aimed to reveal the characteristics of winter wheat yield in response to elevated temperature in different soil types. The Free Air Temperature Increased (FATI) was used to mimic elevated temperature during the whole growing season. The soil samples were Phaeozem, Burozem, Aeolian sand soil, Fluvo-aquic soil, Krasnozem and Latosol zone. Results showed that plant height, above-ground biomass, grain number per spike and yield of winter wheat increased by 11.5%, 17.7%, 12.3% and 12.8%, respectively, compared with those of the control treatment. There were different variations in plant height in response to soil types under elevated temperature. The maximal increase of plant height was found in Fluvo-aquic soil, while the minimum was in Aeolian sand soil. Elevated temperature decreased the wheat yield in Phaeozem by 33.3%, while increased that in Aeolian soil and Krasnozem by 44.7% and 43.2% compared with those of the control treatment. This study indicates that the productive potential of wheat differs in different cultivated regions, and the results could provide certain reference for wheat production adaption in different climate regions to future climate change.

Key words: winter wheat, warming, soil type, yield

中图分类号:

S512.1

赵红飞, 潘仕球, 乔云发, 高雅晓玲, 苗淑杰. 增温对冬小麦产量的影响因土壤类型而不同[J]. 中国农学通报, 2021, 37(2): 74-79.

Zhao Hongfei, Pan Shiqiu, Qiao Yunfa, Gao Yaxiaoling, Miao Shujie. The Responses of Winter-wheat Yield to Elevated Temperature Varied with Soil Types[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(2): 74-79.

图/表 3

参考文献 30

[1]	IPCC. Climate Change 2013: The physical science basis. Contribution of Working Group to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge & New York: Cambridge University Press, 2013.
[2]	丁一汇, 任国玉, 石广玉, 等. 气候变化国家评估报告(Ⅰ):中国气候变化的历史和未来趋势[J]. 气候变化研究进展, 2006(1):3-8.
[3]	权畅, 景元书, 谭凯炎. 气候变化对三大粮食作物产量影响研究进展[J]. 中国农学通报, 2013,29(32):361-367.
[4]	谭凯炎, 房世波, 任三学. 增温对华北冬小麦生产影响的试验研究[J]. 气象学报, 2012,70(4):902-908. doi: 10.11676/qxxb2012.076 URL
[5]	王鹤龄, 张强, 王润元, 等. 增温和降水变化对西北半干旱区春小麦产量和品质的影响[J]. 应用生态学报, 2015,26(1):67-75.
[6]	田云录, 陈金, 邓艾兴, 等. 开放式增温下非对称性增温对冬小麦生长特征及产量构成的影响[J]. 应用生态学报, 2011,22(3):681-686.
[7]	李娜, 张峰举, 许兴, 等. 增温对宁夏北部春小麦叶片光合作用的影响[J]. 生态学报, 2019(24):1-10.
[8]	张艳华, 常旭虹, 王德梅, 等. 不同土壤条件下追施锌肥对小麦产量及品质的影响[J]. 作物杂志, 2019(5):109-113.
[9]	姬景红, 李玉影, 刘双全, 等. 平衡施肥对玉米产量、效益及土壤-作物系统养分收支的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2010,4:37-41.
[10]	车京玉. 不同土壤类型的土壤肥力及含水量对春小麦产量的影响[J]. 黑龙江农业科学, 2011(3):41-44.
[11]	郭丹丹, 刘亮, 常旭虹, 等. 剪叶对不同土壤类型及不同品种小麦产量和品质的影响[J]. 核农学报, 2019,33(7):1432-1439.
[12]	Ludwig F, Asseng S. Climate change impacts on wheat production in a Mediterranean environment in Western Australia[J]. Agricultural Systems, 2006,90(1-3):159-179. doi: 10.1016/j.agsy.2005.12.002 URL
[13]	Chami D E, Daccache A. Assessing sustainability of winter wheat production under climate change scenarios in a humid climate -An integrated modelling framework[J]. Agricultural Systems, 2015,140:19-25. doi: 10.1016/j.agsy.2015.08.008 URL
[14]	Nouri M, Homaee M, Bannayan M, et al. Towards modeling soil texture-specific sensitivity of wheat yield and water balance to climatic changes[J]. Agricultural Water Management, 2016,177:248-263. doi: 10.1016/j.agwat.2016.07.025 URL
[15]	孙波, 郑宪清, 胡锋, 等. 水热条件与土壤性质对农田土壤硝化作用的影响[J]. 环境科学, 2009,30(1):206-213.
[16]	苏海报. 不对称增温对冬小麦产量和品质的影响研究[D]. 南京:南京信息工程大学, 2016.
[17]	张凯, 王润元, 冯起, 等. 模拟增温和降水变化对半干旱区春小麦生长及产量的影响[J]. 农业工程学报, 2015,31(S1):161-170.
[18]	汪峰, 蒋瑀霁, 李昌明, 等. 不同气候条件下潮土微生物群落的变化[J]. 土壤, 2014,46(2):290-296.
[19]	胡正华, 周迎平, 崔海羚, 等. 昼夜增温对大豆田土壤N₂O排放的影响[J]. 环境科学, 2013,34(8):2961-2967.
[20]	孔瑞, 胡正华, 陈书涛, 等. 增温和降水量减少对冬小麦和大豆生物量和酶活性的影响[J]. 江苏农业科学, 2019,47(23):110-115.
[21]	耿婷, 陈金, 张卫建, 等. 全天增温对不同年代冬小麦品种生长发育及产量的影响[J]. 应用生态学报, 2014,25(5):1357-1365.
[22]	杨卫君, 吴高明, 高文翠, 等. 增温对北疆灌区冬小麦生长、光合和产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2018,38(12):1512-1518.
[23]	刘丹, 张佳华, 孟凡超, 等. 不同水分和增温处理对东北玉米生长和产量的影响[J]. 生态学杂志, 2013,32(11):2904-2910.
[24]	高美玲, 张旭博, 孙志刚, 等. 中国不同气候区小麦产量及发育期持续时间对田间增温的响应[J]. 中国农业科学, 2018,51(2):386-400. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.02.017 URL
[25]	卞晓波, 陈丹丹, 王强盛, 等. 花后开放式增温对小麦产量及品质的影响[J]. 中国农业科学, 2012,45(8):1489-1498. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.08.004 URL
[26]	Qian B D, Zhang X B, Smith W, et al. Climate change impacts on Canadian yields of spring wheat, canola and maize for global warming levels of 1.5℃, 2.0℃, 2.5℃ and 3.0℃[J]. Environmental Research Letters, 2019,14(7):074005. doi: 10.1088/1748-9326/ab17fb URL
[27]	Zhao C, Piao S L, Huang Y, et al. Field warming experiments shed light on the wheat yield response to temperature in China[J]. Nature Communications, 2016,7:1-8.
[28]	高丽莉, 李凤丹. 模拟增温对小麦生长、土壤酶活性和呼吸的影响[J]. 水土保持研究, 2019,26(6):359-363,371.
[29]	石姣姣, 江晓东, 史宏斌, 等. 冬季增温对田间小麦光合作用及产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2015,35(3):352-356.
[30]	高涛, 陈彦才, 于晓. 气候变暖对内蒙古三种主要粮食作物单产影响的初步分析[J]. 中国农业气象, 2011,32(3):407-416.

土壤类型	增温	有效穗数/（个/株）	穗粒数/（个/株）	千粒重/g	产量/（g/盆）
黑土	CK	5.3±0.2	42.2±0.5	46.47±1.88	31.42±1.95
黑土	eT	4.4±0.4	43.3±0.4	37.15±4.63	20.97±1.94
棕壤	CK	5.1±0.4	44.5±1.0	40.92±0.77	27.82±2.59
棕壤	eT	5.2±0.4	49.3±2.1	38.74±2.00	29.81±1.70
风沙土	CK	3.4±0.4	38.2±5.0	40.41±2.69	15.47±1.13
风沙土	eT	4.2±0.4	39.3±2.9	45.54±2.00	22.39±1.24
潮土	CK	3.9±0.4	34.6±1.2	36.37±3.96	14.80±2.53
潮土	eT	4.0±0.3	43.0±1.0	38.12±2.70	19.52±1.35
红壤	CK	3.4±0.4	41.0±2.0	39.41±2.59	16.56±1.74
红壤	eT	4.2±0.5	47.2±5.0	40.70±4.23	23.72±2.42
砖红壤	CK eT	4.2±0.3	41.1±0.5	36.17±2.05	18.63±1.48
砖红壤	CK eT	3.8±0.5	49.1±2.0	43.36±2.60	24.24±3.05
LSD(0.05)		1.1	7.5	8.59	6.01
土壤类型		0.004^**	0.016^*	0.476	0.000^**
增温		0.691	0.002^**	0.703	0.031^*
土壤类型×增温		0.232	0.541	0.244	0.002^**

土壤类型	增温	有效穗数/（个/株）	穗粒数/（个/株）	千粒重/g	产量/（g/盆）
黑土	CK	5.3±0.2	42.2±0.5	46.47±1.88	31.42±1.95
黑土	eT	4.4±0.4	43.3±0.4	37.15±4.63	20.97±1.94
棕壤	CK	5.1±0.4	44.5±1.0	40.92±0.77	27.82±2.59
棕壤	eT	5.2±0.4	49.3±2.1	38.74±2.00	29.81±1.70
风沙土	CK	3.4±0.4	38.2±5.0	40.41±2.69	15.47±1.13
风沙土	eT	4.2±0.4	39.3±2.9	45.54±2.00	22.39±1.24
潮土	CK	3.9±0.4	34.6±1.2	36.37±3.96	14.80±2.53
潮土	eT	4.0±0.3	43.0±1.0	38.12±2.70	19.52±1.35
红壤	CK	3.4±0.4	41.0±2.0	39.41±2.59	16.56±1.74
红壤	eT	4.2±0.5	47.2±5.0	40.70±4.23	23.72±2.42
砖红壤	CK eT	4.2±0.3	41.1±0.5	36.17±2.05	18.63±1.48
砖红壤	CK eT	3.8±0.5	49.1±2.0	43.36±2.60	24.24±3.05
LSD(0.05)		1.1	7.5	8.59	6.01
土壤类型		0.004^**	0.016^*	0.476	0.000^**
增温		0.691	0.002^**	0.703	0.031^*
土壤类型×增温		0.232	0.541	0.244	0.002^**