不同生態(tài)類型春小麥的光合生理特性差異

樊明+楊濱齊+李紅霞+張雙喜+劉旺清+裘敏+方亮+魏亦勤

摘要：在同一環(huán)境條件下對不同生態(tài)類型春小麥品種的光合生理特性進行比較，結(jié)果表明，各品種間葉綠素含量、光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度等光合生理指標存在明顯差異，青春38旗葉的葉綠素含量相對最高、光合速率相對最大，寧春50號的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度相對最大、胞間CO2濃度值相對最高;各品種間農(nóng)藝性狀也存在一定差異。

關(guān)鍵詞：春小麥;生態(tài)類型;光合生理;葉綠素;光合速率;蒸騰速率;氣孔導(dǎo)度

中圖分類號： S512.1+20.1 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）04-0087-02

收稿日期：2014-06-05

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（編號：CARS-03）;國家科技支撐計劃（編號：2011BAD35B03）;寧夏自然科學(xué)基金（編號：NZ12260）。

作者簡介：樊 明（1979—），男，寧夏平羅人，碩士，助理研究員，從事小麥育種和栽培研究。E-mail：fm45@sina.com。

通信作者：魏亦勤，碩士，研究員，從事小麥遺傳育種研究。E-mail：yqwei@163.com。

人們栽培作物的目的之一是為獲得更多的光合產(chǎn)物。光合作用是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心，是農(nóng)作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，而光合速率是光合作用強弱的指標。有研究表明，不同生態(tài)類型小麥品種之間的光合速率差異很大[1-3]，在光合生理方面表現(xiàn)也有所不同。在一定環(huán)境條件下，選育具有較高光合效率的小麥品種，是實現(xiàn)小麥增產(chǎn)最有效的途徑[4-5]。國內(nèi)外對小麥光合特性有很多研究，但在寧夏引黃灌區(qū)有關(guān)不同生態(tài)類型小麥品種同一環(huán)境下的光合生理特性差異研究尚不多見。本試驗在寧夏引黃灌區(qū)，對不同生態(tài)類型小麥品種的光合生理特性差異進行研究，分析不同品種在產(chǎn)量因素構(gòu)成和主要光合生理特性等方面存在的差異，以期為小麥引種、高光效品種選育、育種材料選擇和栽培技術(shù)研究提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為我國不同春播麥區(qū)的主栽品種，生態(tài)區(qū)域劃分參照文獻[6]。供試材料為5個小麥品種，分別為龍麥33，適宜在東北春麥區(qū)的黑龍江北部及內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)種植;青春38，適宜在西北春麥區(qū)的青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)及柴達木灌區(qū)種植;農(nóng)麥2號，適宜在北部春麥區(qū)的內(nèi)蒙古巴彥淖爾市、呼和浩特市、鄂爾多斯市種植;寧春50號，適宜在西北春麥區(qū)的寧夏引黃灌區(qū)中上肥力水平田塊種植;寧春4號，適宜在西北春麥區(qū)的寧夏引黃灌區(qū)、內(nèi)蒙古河套灌區(qū)種植。其中，寧春4號為對照材料。

1.2 試驗方法

試驗于2012年在寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所小麥試驗地進行，緯度為38.25°N，經(jīng)度為106.24°E，海拔1 117 m。試驗材料于3月6日播種，7月12日收獲。在6月26日小麥灌漿期分別測定旗葉片中部的葉光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和葉綠素含量。旗葉光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等用英國PPSystems公司產(chǎn)CIRAS-1型便攜式光合作用系統(tǒng)儀測定，測定時間為晴天09：00—11：00，在大氣CO2濃度為330～360 mg/kg，光合有效輻射為（1 150±50） μmol/（m2·s）進行;旗葉葉綠素含量使用日本產(chǎn)SPAD-502 Plus葉綠素計測定。每個試材測定重復(fù)5次，取平均值。收獲期對每個試材進行取樣，進行室內(nèi)常規(guī)考種。

1.3 數(shù)據(jù)處理

圖表采用Excel 2003進行整理。

2 結(jié)果與分析 2.1 不同生態(tài)類型春小麥旗葉的葉綠素含量

由圖1可見，不同小麥品種在灌漿期葉綠素含量差異較大，青春38葉綠素含量相對最高，SPAD值為50.9，較對照寧春4號葉綠素含量高2.4;農(nóng)麥2號葉綠素含量相對最低，SPAD值為42.1，與青春38葉相差8.8，存在明顯差異。

2.2 不同生態(tài)類型春小麥旗葉的光合速率

周竹青等發(fā)現(xiàn)，光合速率與葉綠素含量成顯著正相關(guān)關(guān)系[7-9]。由圖2可見，在同一環(huán)境條件下，不同生態(tài)類型小麥品種旗葉的光合速率值不同，其變化規(guī)律與葉綠素含量變化規(guī)律基本趨于一致，存在明顯差異;青春38的光合速率相對最大，為14.95 μmol/（m2·s），其次是龍麥33;農(nóng)麥2號光合速率相對最小，為10.70 μmol/（m2·s）;對照寧春4號光合速率為13.39 μmol/（m2·s）。可見，葉片葉綠素含量高有利于維持葉片較高的光合效率。

2.3 不同生態(tài)類型春小麥旗葉的蒸騰速率

葉片蒸騰速率反映小麥植株體內(nèi)水分代謝狀況和對水分的利用效率[4-5]。由圖3可見，不同生態(tài)類型小麥品種旗葉的蒸騰速率差異明顯，其變化規(guī)律和光合速率有所不同：寧春50號蒸騰速率最大，為14.14 mmol/（m2·s）;其次是寧春4號、青春38和農(nóng)麥2號;龍麥33的蒸騰速率最小，為 12.05 mmol/（m2·s），比對照寧春4號低 1.53 mmol/（m2·s）。

2.4 不同生態(tài)類型春小麥旗葉的氣孔導(dǎo)度

由圖4可見，不同生態(tài)類型小麥品種的旗葉氣孔導(dǎo)度變化規(guī)律和蒸騰速率變化規(guī)律趨于一致，蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度相適應(yīng);不同小麥品種間的氣孔導(dǎo)度存在差異，寧春50號氣孔導(dǎo)度最大，其次是寧春4號、青春38和農(nóng)麥2號;龍麥33的氣孔導(dǎo)度最小，為461.1 mmol/（m2·s）。

2.5 不同生態(tài)類型春小麥旗葉的胞間CO2濃度

胞間CO2濃度高低對旗葉葉片光合物質(zhì)的轉(zhuǎn)化有著直接影響，過高或過低的胞間CO2濃度都影響葉片的氣孔開度，不利于葉片進行光合轉(zhuǎn)化[1，5]。由圖5可見，不同小麥品種旗葉胞間CO2濃度不同，寧春50號最高，胞間CO2濃度為279.50 mg/kg;其次是農(nóng)麥2號，胞間CO2濃度為 275.00 mg/kg;青春38最低，胞間CO2濃度為248.29 mg/kg，較對照寧春4號低18.38 mg/kg。

2.6 不同生態(tài)類型春小麥穗部的農(nóng)藝性狀

由表1可見，龍麥33的株高最高，為115 cm，其次是青春38;青春38的穗長最長，為10.1 cm，較對照寧春4號長 1.0 cm;青春38的穗粒數(shù)最多，為40.8粒，其次是龍麥33，為39.6粒，寧春4號最少，僅為35.2粒;寧春4號的千粒質(zhì)量最大，為43.6 g，其次是寧春50號和農(nóng)麥2號，分別為42.9、40.6 g，青春38千粒質(zhì)量相對最小，比寧春4號小 10.3 g，這可能是由于青春38較其他品種生育期偏晚，灌漿后期干熱風(fēng)對籽粒干物質(zhì)的積累有影響。

表1 不同生態(tài)類型小麥品種穗部的農(nóng)藝性狀

品種 株高

（cm） 穗長

（cm） 結(jié)實小穗

（個） 不結(jié)實小穗

（個） 穗粒數(shù)

（粒） 穗粒質(zhì)量

（g） 千粒質(zhì)量

（g） 籽粒顏色

寧春4號 89 9.1 17.0 2.4 35.2 1.9 43.6 紅

龍麥33 115 9.7 18.6 3.5 39.6 1.7 38.5 紅

農(nóng)麥2號 91 9.4 17.3 1.5 38.1 2.2 40.6 白

寧春50號 91 9.7 17.2 2.5 35.8 1.8 42.9 紅

青春38 105 10.1 19.2 3.1 40.8 1.6 33.3 紅

3 結(jié)論與討論

在同一光照環(huán)境下，不同生態(tài)類型小麥品種旗葉的葉綠素含量、光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度等光合生理特性差異明顯。葉綠素含量是小麥品種自身決定的，是反映光合能力的一個重要指標[5，7]，直接影響光合速率的大小。龍麥33和青春38葉綠素含量相對較高，其光合速率也相對較高。蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度相適應(yīng)，表現(xiàn)為同一變化

趨勢，這與王小兵等研究結(jié)論[2]相同。

本試驗僅能反映在同一生態(tài)環(huán)境條件下不同生態(tài)類型小麥品種間光合反應(yīng)的差異，不同小麥品種在寧夏引黃灌區(qū)同一生態(tài)環(huán)境條件下的光合生理特性和千粒質(zhì)量直接之間的相關(guān)性還不是很明顯，這在寧夏引黃灌區(qū)還不足以確定不同生態(tài)類型小麥品種的生態(tài)適應(yīng)性和高產(chǎn)潛力。因此，對不同生態(tài)類型小麥品種整個灌漿過程中的光合生理特性變化規(guī)律及產(chǎn)量構(gòu)成等還有待進一步研究。

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