干旱脅迫對小麥生理指標的影響

詹海仙，暢志堅，魏愛麗，張曉軍，李 欣

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原 030032；2太原師范學(xué)院生物系，山西太原 030031）

小麥是世界上僅次于玉米的第二大糧食作物，世界上約有70%的小麥播種面積分布在干旱、半干旱農(nóng)業(yè)區(qū)[1]。其在生長過程中，經(jīng)常會受到干旱的影響，在世界范圍內(nèi)，由于水分所造成的減產(chǎn)，可能要超過其他因素所導(dǎo)致的產(chǎn)量損失總和[2]。小麥抗旱性是許多生理生化反應(yīng)在整體植株上表現(xiàn)出來的綜合性狀，是一種可遺傳的數(shù)量性狀，其中，干旱脅迫下小麥的生理生化特性差異被認為是小麥抗旱性差異的內(nèi)在原因。與葉片氣孔有關(guān)的光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度3個生理性狀，在小麥受到干旱脅迫時所受的影響最大，與抗旱指數(shù)關(guān)聯(lián)程度十分緊密[3]。因此，研究干旱脅迫下小麥相關(guān)生理生化性狀，特別是氣孔導(dǎo)度、光合速率和蒸騰速率等的變化，對于旱地農(nóng)業(yè)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

近年來，關(guān)于干旱脅迫下小麥的光合特性與產(chǎn)量變化的研究已很多，但對干旱脅迫下小麥不同生長階段生理指標的研究相對較少[4-9]。本研究采用不同程度干旱處理，分別測定了小麥生長發(fā)育4個時期的光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度3個生理指標，以期為旱地小麥抗旱生理機制及非充分灌溉提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

供試小麥品種為長6878抗旱品種，由山西省農(nóng)科院谷子研究所提供。本試驗在山西省農(nóng)科院作物科學(xué)研究所試驗地進行盆栽，所用陶盆內(nèi)徑34 cm，高24 cm，取大田0～20 cm表土，過篩，去除雜質(zhì)。每盆于播前每千克干土摻入0.3 g尿素、1.2 g磷肥、0.2 g鉀肥和適量有機肥。

水分處理設(shè)置為：處理1.輕度干旱脅迫，田間持水量的60%～65%；處理2.中度干旱脅迫，田間持水量的45%～50%；處理3.重度干旱脅迫，田間持水量的30%～35%；對照為正常水分處理，田間持水量的80%。每處理設(shè)8次重復(fù)。種子經(jīng)挑選、催芽后播種，出苗后每盆留生長基本一致的麥苗5株。開花前保持土壤含水量為80%左右，開花期用不同天數(shù)的自然干旱得到不同的水分狀況。遇雨天，將進行生育期干旱脅迫的盆搬入遮雨棚，雨停后及時搬出。

1.2 測定方法

光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的測定利用英國PP Systems公司生產(chǎn)的TPS-1便攜式光合作用測定儀，測定時選用開放式氣路，測定光強為（1 000±50）μmol/（m2·s），進氣口CO2濃度控制為（380±20）μL/L，選擇晴天 8：00—16：00 測定，每隔2 h測1次，每次每種水分處理測5株（交叉測量，以排除太陽輻射對不同水分處理的影響）。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對小麥光合速率的影響

從圖1可以看出，隨著土壤水分含量的減少，小麥4個時期的光合速率均呈現(xiàn)降低的趨勢。輕、中度干旱脅迫處理在孕穗期、抽穗期、灌漿期，表現(xiàn)為小麥旗葉光合速率與對照相比變化不大；而在嚴重干旱條件下，表現(xiàn)為小麥旗葉光合速率明顯低于對照和輕、中度干旱處理。揚花期的輕度干旱脅迫處理，使小麥旗葉光合速率高于對照，說明輕度干旱脅迫能使小麥葉片較長時間保持較高的光合速率，有利于籽粒充分灌漿而獲得高產(chǎn)。小麥旗葉光合速率變化與其他文獻報道一致[10-11]。

2.2 干旱脅迫對小麥蒸騰速率的影響

從圖2可以看出，干旱脅迫處理對小麥蒸騰作用的影響與對光合速率的影響相類似，即隨著土壤干旱脅迫程度的加劇，蒸騰速率均呈減小趨勢。輕、中度干旱脅迫處理的旗葉蒸騰速率變化趨勢與對照相近；在嚴重干旱脅迫條件下，旗葉蒸騰速率明顯低于對照和輕、中度干旱處理。本研究中，蒸騰速率隨著水分脅迫程度的加劇而下降，避免了在干旱條件下水分無效耗損，因而提高了品種的水分利用效率。

2.3 干旱脅迫對小麥氣孔導(dǎo)度的影響

土壤干旱對植物光合、蒸騰速率的影響是由氣孔的開放程度來控制的，氣孔導(dǎo)度是衡量氣孔開放程度的一個重要指標[12]。從圖3可以看出，輕度干旱對氣孔導(dǎo)度的影響不顯著，但中度和嚴重土壤干旱的氣孔導(dǎo)度顯著降低，這與前人的報道一致[13]。從而說明氣體交換參數(shù)對輕度干旱并不敏感，但中度乃至更嚴重的干旱則明顯限制了旗葉的氣體交換過程。

3 結(jié)論與討論

本試驗條件下小麥旗葉的光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的變化說明，輕、中度干旱處理對小麥旗葉的光合等生理指標影響甚微，其變化趨勢與對照相近。旱作小麥在輕、中度干旱條件下能夠保持相對較高的光合生理指標，是其產(chǎn)量相對穩(wěn)定的主要原因。

小麥受到干旱脅迫時，會發(fā)生一系列生理生化的調(diào)整與適應(yīng)過程，最終決定其農(nóng)藝性狀的形成。與葉片氣孔有關(guān)的光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度3個生理性狀在小麥受到干旱脅迫時所受的影響最大，因此，探討干旱脅迫條件下這3個生理指標在小麥不同生育期的變化，有助于從本質(zhì)上闡明高產(chǎn)旱作小麥在干旱條件下的生理響應(yīng)機制，從而為發(fā)展節(jié)水高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

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