苗前補(bǔ)灌對(duì)內(nèi)蒙古黃土高原旱作區(qū)谷子生長(zhǎng)及光合特性的影響

吳 遙，高日平，蔡琳琳，黃哲帆，陳 翛，門(mén)靖宇，趙沛義，潘志華

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100091；2.中國(guó)氣象局-中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031）

在干旱半干旱地區(qū)，水分在作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著決定性作用，持續(xù)水分虧缺將導(dǎo)致作物水分損耗增加，影響作物水分供需平衡[1-2]。內(nèi)蒙古黃土高原地區(qū)是我國(guó)北方典型的干旱半干旱區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)，該區(qū)域土地資源豐富，光熱條件優(yōu)越。當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式主要為旱作農(nóng)業(yè)，作物生產(chǎn)主要受到水和土兩個(gè)關(guān)鍵因素的制約[3]。首先，水資源供需矛盾突出，水資源短缺在很大程度上限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的種植規(guī)模和產(chǎn)量水平。此外，土壤貧瘠、結(jié)構(gòu)性差，導(dǎo)致作物水分利用率偏低，嚴(yán)重制約了該區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)管理[4]。

谷子是內(nèi)蒙古黃土高原的主要糧食作物之一，具有根系發(fā)達(dá)、葉片細(xì)窄、水分利用率高、蒸騰系數(shù)小、對(duì)水分脅迫較敏感等形態(tài)和生理特性，是適于北方干旱半干旱區(qū)種植的主要糧食作物之一[5]。然而，近年來(lái)該區(qū)域水分虧缺的頻率和程度不斷增加，缺水對(duì)作物正常生長(zhǎng)的負(fù)效應(yīng)更加嚴(yán)重，不僅影響著作物生長(zhǎng)發(fā)育，還直接影響了作物產(chǎn)量[6]。苗期是作物水分需求最為重要和敏感的時(shí)期[7]，“七分苗，三分長(zhǎng)”，作物苗期水分短缺直接導(dǎo)致谷子的發(fā)芽速率降低、出苗不齊、根系生長(zhǎng)緩慢、幼苗纖弱、光合作用受到抑制[8]，嚴(yán)重影響作物后期的生長(zhǎng)發(fā)育和光形態(tài)建成[9]。張文英等[10]研究表明，苗期水分虧缺將導(dǎo)致谷子地上部干物質(zhì)積累量大幅減少，而作物主要通過(guò)調(diào)整其形態(tài)發(fā)育和生理生化過(guò)程來(lái)減緩和適應(yīng)水分虧缺。不同的谷子品種對(duì)水分虧缺的反應(yīng)不同，選擇適宜的品種對(duì)抵御干旱脅迫、合理用水、提高糧食產(chǎn)量具有重要意義。

本試驗(yàn)以?xún)?nèi)蒙古黃土高原旱作區(qū)當(dāng)?shù)毓茸悠贩N及區(qū)外引進(jìn)品種為研究對(duì)象，開(kāi)展苗前補(bǔ)灌與水分虧缺試驗(yàn)，重點(diǎn)分析不同水分處理下谷子品種的出苗率、株高、莖粗、葉面積指數(shù)和地上部干物質(zhì)積累量及光合特性，旨在明確苗前補(bǔ)灌對(duì)谷子苗期農(nóng)藝性狀及葉片光合性能的影響，以期篩選出適宜內(nèi)蒙古黃土高原旱作區(qū)種植的優(yōu)良谷子品種。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022 年4 月25 日—9 月30 日在內(nèi)蒙古清水河縣農(nóng)牧和科技局良種場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)旱坡地占90%以上，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱，冬季寒冷；年降水量365 mm，主要集中在7、8、9 月；年蒸發(fā)量2 577 mm，無(wú)霜期140 d，年平均氣溫7.1 ℃。試驗(yàn)前測(cè)定土壤肥力指標(biāo)，有機(jī)質(zhì)含量9.30 g/kg、全氮含量0.58 g/kg、堿解氮含量35.10 mg/kg、有效磷含量5.39 mg/kg、速效鉀含量102.60 mg/kg。試驗(yàn)地2022 年和長(zhǎng)期（1981—2020 年）谷子苗期降水量和平均氣溫變化見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)地2022 年谷子苗期降水量和氣溫變化（a）和1981—2020 年谷子生育期內(nèi)降水量和氣溫變化（b）Figure 1 Precipitation and temperature changes in millet seedling stage in 2022 at the experiment site（a）and precipitatioan and temperature changes in millet growth period from 1981 to 2020（b）

1.2 供試品種

供試品種包括3 個(gè)當(dāng)?shù)刂髟怨茸悠贩N，分別為金苗K1、蒙谷5 號(hào)和蒙紅谷2 號(hào)；5 個(gè)區(qū)外引進(jìn)品種，分別為中谷9 號(hào)、張雜谷13 號(hào)、冀谷45、晉谷21和冀谷168（表1）。

表1 供試谷子品種Table 1 Test millet varieties

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為不同水分處理，分別為苗前補(bǔ)灌和水分虧缺2 個(gè)處理，副區(qū)為8 個(gè)谷子品種，共16 個(gè)處理，每個(gè)處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積96 m2（12 m×8 m）。試驗(yàn)于2022 年4 月25 日采用谷子精量播種機(jī)進(jìn)行播種、滴灌、施肥一體化作業(yè)，播種方式為機(jī)械穴播，每穴8～10 粒，播種深度為5～6 cm，等行距種植，行距30 cm，穴距20 cm。施肥采用復(fù)合肥料（N∶P2O5∶K2O=15∶10∶10），全部作基肥一次性施入。播后及時(shí)進(jìn)行水表安裝，記錄灌溉量，苗前補(bǔ)灌處理在谷子播種3 d 后進(jìn)行滴灌，灌溉量為45 mm，水分虧缺處理苗前不進(jìn)行灌溉。其他田間管理方式一致，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)事習(xí)慣相符。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

出苗率：出苗10 d 后測(cè)定各小區(qū)最終出苗率。以幼苗出土0.5 cm 左右為出苗標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)3 d 出苗株數(shù)不增加,視為出苗結(jié)束。公式為

農(nóng)藝性狀：苗期每小區(qū)隨機(jī)選取9 株進(jìn)行定點(diǎn)定株標(biāo)記，測(cè)定植株高度；用游標(biāo)卡尺測(cè)定植株莖粗；每小區(qū)取3 株測(cè)定鮮重后裝袋，帶回實(shí)驗(yàn)室于105 ℃殺青30 min，再將溫度調(diào)至80 ℃下烘干至恒重后測(cè)定干物質(zhì)量；用直尺測(cè)量葉長(zhǎng)和葉寬并計(jì)算葉面積指數(shù)。

光合特性：在苗期選擇晴朗無(wú)云的天氣，于每小區(qū)中間位置選取長(zhǎng)勢(shì)一致的3 株植株，使用SPAD-520 便攜式光合儀、CIRAS-3 便攜式光合儀（美國(guó)PP Systems 公司生產(chǎn)），于9：00—11：00 測(cè)定葉綠素含量、凈光合速率Pn［μmol/（m2·s）］、氣孔導(dǎo)度Gs［mmol/（m2·s）］、蒸騰速率Tr［mmol/（m2·s）］、水分利用效率WUE（mmol/mol），結(jié)果取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2021、Origin 2018 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并使用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗前補(bǔ)灌對(duì)谷子品種出苗率的影響

由圖2 可知，苗前補(bǔ)灌對(duì)谷子的出苗率影響顯著。苗前補(bǔ)灌處理下，除蒙紅谷2 號(hào)外，其他品種出苗率均在70%以上，均較水分虧缺處理有所上升，但不同品種提高程度不同。其中金苗K1 提高較多，為6.56%；其次是張雜谷13 號(hào)，為4.44%。水分虧缺處理下，各品種出苗率為63%～77%，其順序依次為張雜谷13 號(hào)＞冀谷45＞金苗K1＞冀谷168 號(hào)＞蒙谷5 號(hào)＞中谷9 號(hào)＞晉谷21＞蒙紅谷2 號(hào)。苗前補(bǔ)灌增加了農(nóng)田土壤含水量，為種子萌發(fā)出苗提供了適宜的水分條件，從而提高了谷子的出苗率。

圖2 苗前補(bǔ)灌和水分虧缺處理下谷子品種的出苗率Figure 2 Germination rates of millet varieties under pre-seedling supplementary irrigation and water deficit treatments

2.2 苗前補(bǔ)灌對(duì)谷子品種農(nóng)藝性狀的影響

苗期水分條件的差異顯著影響了不同品種苗期的植株形態(tài)。苗前補(bǔ)灌提高了谷子株高、莖粗、地上部干物質(zhì)積累量以及葉面積指數(shù)，但不同品種提高程度不同。

由表2 可知，苗前補(bǔ)灌處理下，金苗K1 和張雜谷13 號(hào)株高表現(xiàn)較好，分別為30.5、30.3 cm，較水分虧缺處理提高了15.21%、6.27%，均與其他品種差異顯著（P＜0.05）；張雜谷13 號(hào)的莖粗和干物質(zhì)積累量表現(xiàn)較好，分別為5.45 mm、0.598 g，較水分虧缺處理提高了12.69%、5.65%，與其他品種相比差異顯著（P＜0.05）；中谷9 號(hào)葉面積指數(shù)較大，為1.11，與其他品種相比差異顯著（P＜0.05），張雜谷13 號(hào)為1.09，與中谷9 號(hào)相比差異不顯著（P＞0.05）。

表2 苗前補(bǔ)灌和水分虧缺處理下不同谷子品種農(nóng)藝性狀Table 2 Agronomic traits of different millet varieties under pre-seedling supplementary irrigation and water deficit treatments

水分虧缺處理下，金苗K1 的株高仍表現(xiàn)較好，為28.7 cm，與其他品種相比差異顯著（P＜0.05）；其次是張雜谷13 號(hào)，為26.3 cm。張雜谷13 號(hào)的莖粗為4.84 mm、干物質(zhì)積累量為0.566 g，這可能與品種自身抗旱性有關(guān)；干物質(zhì)積累量的順序依次為張雜谷13 號(hào)＞金苗K1＞冀谷168＞中谷9 號(hào)＞蒙谷5 號(hào)＞晉谷21＞冀谷45＞蒙紅谷2 號(hào)，可以看出，張雜谷13 號(hào)與金苗K1 表現(xiàn)較好。張雜谷13 號(hào)的葉面積指數(shù)受干旱影響較小，為0.94，較苗前補(bǔ)灌降低了13.76%；其次是金苗K1，為0.83，降低了19.41%。

2.3 苗前補(bǔ)灌對(duì)谷子品種光合特性的影響

研究表明，水分虧缺將顯著影響谷子的光合性能，使光合色素發(fā)生變化、葉綠素降解等。一般來(lái)說(shuō)，在水分虧缺條件下谷子體內(nèi)葉綠素含量的變化能反映谷子的受害程度。由圖3 可知，苗前補(bǔ)灌處理下，由于給予了作物較充足水分，各品種的相對(duì)葉綠素含量較水分虧缺處理均有所提高，其中張雜谷13 號(hào)較高，為51.18；其次為冀谷168，為50.84。水分虧缺處理下，各品種相對(duì)葉綠素含量均較低，表現(xiàn)最好的張雜谷13 號(hào)僅為48.36；其次為蒙谷5 號(hào)，為44.96。2 個(gè)處理下，蒙紅谷2 號(hào)的相對(duì)葉綠素含量均顯著低于其他品種（P＜0.05），抵抗水分虧缺的能力較差。

由圖4A 可知，苗前補(bǔ)灌處理下，各品種的氣孔導(dǎo)度變化范圍為418.75～663.75 mmol/（m2·s），順序依次為金苗K1＞張雜谷13 號(hào)＞冀谷168＞冀谷45＞蒙谷5 號(hào)＞晉谷21＞中谷9 號(hào)＞蒙紅谷2 號(hào)，即金苗K1 與張雜谷13 號(hào)表現(xiàn)較好；水分虧缺處理下，各品種氣孔導(dǎo)度變化范圍為416.00～656.00 mmol/（m2·s），順序依次為張雜谷13 號(hào)＞金苗K1＞冀谷45＞冀谷168＞蒙谷5 號(hào)＞晉谷21＞中谷9 號(hào)＞蒙紅谷2 號(hào)。苗前補(bǔ)灌顯著提高了谷子品種葉片氣孔導(dǎo)度。張雜谷13 號(hào)和金苗K1 在2 個(gè)處理下均表現(xiàn)較好，顯著高于其他品種（P＜0.05），且苗前補(bǔ)灌較水分虧缺處理提高了4.45%和4.36%，尤其在水分虧缺處理下仍能保持較高的氣孔導(dǎo)度，受干旱影響較?。幻杉t谷2 號(hào)在2 個(gè)處理下均表現(xiàn)較差，受水分影響較大，在虧缺時(shí)氣孔導(dǎo)度僅為416.00 mmol/（m2·s）。

圖4 苗前補(bǔ)灌和水分虧缺處理下谷子品種氣孔導(dǎo)度（A）、凈光合速率（B）、蒸騰速率（C）、水分利用效率（D）Figure 4 Stomatal conductance（A），net photosynthetic rate（B），transpiration rate（C）and water use efficiency（D）of millet varieties under pre-seedling supplementary irrigation and water deficit treatments

由圖4B 可知，苗前補(bǔ)灌顯著提高了谷子品種苗期的葉片凈光合速率。各品種的凈光合速率Pn變化范圍為26.45～36.45 μmol/（m2·s），順序依次為冀谷168＞金苗K1＞張雜谷13 號(hào)＞中谷9 號(hào)＞冀谷45＞蒙谷5 號(hào)＞蒙紅谷2 號(hào)＞晉谷21 號(hào)，冀谷168 和金苗K1 顯著高于其他品種（P＜0.05），張雜谷13 號(hào)位列第3，而晉谷21 號(hào)顯著低于其他品種（P＜0.05）。水分顯著影響了谷子不同品種的凈光合速率，在水分虧缺處理下，張雜谷13 號(hào)表現(xiàn)最好，為33.18 μmol（/m·2s），較苗前補(bǔ)灌處理僅降低了1.99%；其次是金苗K1，為33.13 μmol（/m·2s），降低了5.55%；2 個(gè)品種顯著高于其他品種（P＜0.05），但2 個(gè)品種間差異不顯著（P＞0.05）；蒙紅谷2 號(hào)受水分虧缺的影響較大，導(dǎo)致凈光合速率較低，為23.55 μmol（/m·2s）。

葉片蒸騰作用是作物耗水的主要形式，不同處理對(duì)谷子品種的蒸騰速率有顯著影響。由圖4C可知，水分虧缺導(dǎo)致各品種的蒸騰速率顯著下降（P＜0.05），但下降程度不同。在苗期補(bǔ)灌處理下，各品種蒸騰速率順序依次為張雜谷13 號(hào)＞金苗K1＞蒙谷5 號(hào)＞冀谷168＞冀谷45＞中谷9 號(hào)＞蒙紅谷2 號(hào)≈晉谷21，變化范圍為13.78～17.11 mmol（/m2·s）；在水分虧缺處理下，各品種蒸騰速率順序依次為張雜谷13 號(hào)＞金苗K1＞蒙谷5 號(hào)＞冀谷168＞冀谷45≈中谷9 號(hào)＞晉谷21＞蒙紅谷2 號(hào)；2 個(gè)處理下，張雜谷13 號(hào)和金苗K1 均表現(xiàn)較好，顯著高于其他品種（P＜0.05），苗前補(bǔ)灌較水分虧缺處理分別提高了4.39%和3.79%；蒙紅谷2 號(hào)和晉谷21 號(hào)在2 個(gè)處理下均顯著低于其他品種（P＜0.05），抗旱性較弱。

水分利用效率（WUE）是評(píng)價(jià)谷子耐旱能力的重要指標(biāo)之一，反映了作物生產(chǎn)過(guò)程中單位水分的能量轉(zhuǎn)化效率，受蒸騰速率和光合速率共同影響。由圖4D 可知，水分虧缺導(dǎo)致各品種的水分利用效率在一定程度上有所增加。苗前補(bǔ)灌處理下，各品種的變化范圍為1.71～2.19 mmol/mol，其中張雜谷13 號(hào)與金苗K1 表現(xiàn)較好；水分虧缺條件下，各品種的順序依次為張雜谷13 號(hào)＞金苗K1＞冀谷168＞冀谷45＞中谷9 號(hào)＞蒙谷5 號(hào)＞晉谷21＞蒙紅谷2 號(hào)，變化范圍為1.77～2.43 mmol/mol?？梢钥闯觯瑥堧s谷13 號(hào)和金苗K1 在2 個(gè)處理下均表現(xiàn)較好，能夠在水分虧缺時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)水分利用效率抵御干旱；蒙紅谷2 號(hào)表現(xiàn)最差，較苗前補(bǔ)灌處理雖有所提高，但提高幅度較小。適度的水分脅迫能提高谷子的水分利用效率，從而增強(qiáng)葉片對(duì)水分的利用能力，抵御干旱逆境。

2.4 谷子農(nóng)藝性狀與光合特性的相關(guān)關(guān)系

由表3 可知，谷子地上部干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)與相對(duì)葉綠素含量呈顯著正相關(guān)，植株葉片的增大一定程度上提高了葉片的葉綠素含量。葉片氣孔導(dǎo)度、凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率與地上部干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)均表現(xiàn)出顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，這表明谷子形態(tài)特征和干物質(zhì)積累反映了谷子苗期的生長(zhǎng)狀況，直接影響谷子的光能利用和光形態(tài)建成。

為進(jìn)一步分析苗前補(bǔ)灌和水分虧缺處理下谷子品種生長(zhǎng)指標(biāo)對(duì)光合特性的影響，進(jìn)行了主成分分析（PCA），結(jié)果表明，苗前補(bǔ)灌明顯促進(jìn)了各谷子品種的生長(zhǎng)，不同品種間的各指標(biāo)分布分離相對(duì)不明顯。而在水分虧缺處理下，不同谷子品種間的分布分離明顯，張雜谷13 號(hào)與其他品種明顯分離（圖5）。各生長(zhǎng)指標(biāo)與光合指標(biāo)間呈顯著的相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明水分脅迫顯著改變和影響了作物的形態(tài)特征與光合性能。

根據(jù)累計(jì)方差貢獻(xiàn)率大于80%的原則，各生長(zhǎng)因子共提取到2 個(gè)主成分F1和F2，根據(jù)主成分得分系數(shù)矩陣，指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后代入計(jì)算主成分F1和主成分F2得分，最后以各主成分的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，根據(jù)評(píng)價(jià)函數(shù)：F=0.711 6 F1+0.141 7 F2和F=0.750 9 F1+0.097 5 F2，計(jì)算各處理綜合得分并排序。由表4 可知，苗前補(bǔ)灌處理下，各品種綜合得分排序?yàn)閺堧s谷13 號(hào)＞冀谷168＞金苗K1＞蒙谷5 號(hào)＞冀谷45＞晉谷21＞中谷9 號(hào)＞蒙紅谷2 號(hào)；水分虧缺處理下，各品種綜合得分排序?yàn)閺堧s谷13 號(hào)＞金苗K1＞冀谷168＞冀谷45＞晉谷21＞蒙谷5 號(hào)＞中谷9 號(hào)＞蒙紅谷2 號(hào)。在2 個(gè)處理下，張雜谷13 號(hào)與金苗K1 均表現(xiàn)較好；而蒙紅谷2 號(hào)表現(xiàn)最差，抵抗水分虧缺的能力較弱。

表4 不同谷子品種主成分分析及綜合得分Table 4 Principal component analysis and comprehensive score of different millet varieties

3 討論

3.1 苗前補(bǔ)灌對(duì)谷子農(nóng)藝性狀的影響

苗前補(bǔ)灌通過(guò)改善作物播種后的水、肥、氣、熱等生長(zhǎng)要素，影響谷子的生長(zhǎng)環(huán)境，提升谷子的萌發(fā)和抗旱水平。與水分虧缺相比，苗前補(bǔ)灌能夠使作物生長(zhǎng)更加旺盛，促進(jìn)根、莖、葉的生長(zhǎng)，并有利于干物質(zhì)的積累[11-12]。趙歡等[13]研究表明，灌溉能夠顯著提高雜交谷子的株高和生物量，株高提高了21.1～34.1 cm，生物量提高了267 5～410 4 kg/hm2。補(bǔ)灌措施可以促進(jìn)谷子的生長(zhǎng)發(fā)育，尤其在苗期，其中一個(gè)關(guān)鍵原因是補(bǔ)灌措施降低了土壤溫度，改善了谷子的生長(zhǎng)環(huán)境，從而加快了谷子的生育周期。特別是在半干旱地區(qū)，補(bǔ)灌措施能夠減少水分蒸騰和保持土壤水分，對(duì)于改善土壤環(huán)境具有重要意義[14]。在本試驗(yàn)中，首先，苗前補(bǔ)灌顯著提高了谷子各品種的出苗率，且各品種間提高幅度不同，其原因可能是與各品種的需水程度不同有關(guān)。其次，苗前補(bǔ)灌顯著提高了谷子各品種株高、莖粗、地上部干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù)，這主要得益于谷子獲得了充足的水分，從而促進(jìn)了生長(zhǎng)的加速，但品種間提高幅度也存在差異。水分脅迫對(duì)干物質(zhì)的分配有直接影響，從而影響了作物的株高和葉面積指數(shù)。作物的生長(zhǎng)狀態(tài)和干物質(zhì)分配能夠反映其對(duì)水分脅迫的適應(yīng)能力，這將在一定程度上直接影響作物的生長(zhǎng)速率和生長(zhǎng)模式[15]，而不同品種表現(xiàn)不同，這主要是由于不同品種對(duì)水分脅迫的反應(yīng)能力不同。本試驗(yàn)中，谷子在苗期水分不足的情況下生長(zhǎng)會(huì)減緩，干物質(zhì)積累量也較低，進(jìn)而導(dǎo)致出苗率、株高、莖粗等指標(biāo)的水平降低，這與劉琴[14]的研究結(jié)果相一致。苗前補(bǔ)灌能夠顯著提升谷子的生長(zhǎng)水平，補(bǔ)灌能夠改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)干物質(zhì)積累，尤其是在半干旱地區(qū)具有重要作用。通過(guò)本試驗(yàn)可以得出，苗前補(bǔ)灌處理下，張雜谷13 號(hào)的株高、莖粗、地上部干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù)表現(xiàn)較好；水分虧缺處理下，張雜谷13 號(hào)與金苗K1均表現(xiàn)較好。

3.2 苗前補(bǔ)灌對(duì)谷子光合特性的影響

作物的光合特性可以通過(guò)凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率等指標(biāo)來(lái)反映，在作物需水較為關(guān)鍵的苗期，相對(duì)葉綠素含量也是常用指標(biāo)之一[16]。在這個(gè)階段，水分虧缺會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉、CO2反應(yīng)受阻，進(jìn)而降低葉片的光合能力。為適應(yīng)這種逆境，作物可以通過(guò)提高葉片的水分利用效率來(lái)應(yīng)對(duì)。水分不足會(huì)引起葉片的氣孔關(guān)閉，從而導(dǎo)致光合作用下降[17]；水分充足時(shí)，氣孔的開(kāi)閉通常受到光照和CO2濃度的影響，但是在水分虧缺的情況下，水分會(huì)成為主要影響氣孔導(dǎo)度的因素[18]。大量的研究表明，作物在遭受水分脅迫后，其凈光合速率明顯減弱，同時(shí)水分利用效率卻會(huì)提高，這與本試驗(yàn)的結(jié)果相符[17]。本試驗(yàn)進(jìn)一步表明，苗前補(bǔ)灌和水分虧缺對(duì)谷子的光合特性產(chǎn)生顯著影響。在苗前補(bǔ)灌處理下，谷子的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度顯著提高，而在水分虧缺處理下水分利用效率顯著提高，谷子通過(guò)提高自身的水分利用效率來(lái)對(duì)抗水分脅迫，以延緩光合能力的下降，這與姜卓群[19]的研究結(jié)果一致。

3.3 不同谷子品種苗期綜合評(píng)價(jià)

當(dāng)外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，不同品種的穩(wěn)定性、適應(yīng)性會(huì)表現(xiàn)出明顯差異，優(yōu)良的谷子品種通常能夠在各種外部環(huán)境條件下保持較高的產(chǎn)量，顯示出優(yōu)良的適應(yīng)能力。通過(guò)主成分分析的綜合得分可知，在苗前補(bǔ)灌處理下，張雜谷13 號(hào)和金苗K1 的生長(zhǎng)表現(xiàn)較好；在水分虧缺時(shí)，仍然能夠通過(guò)適時(shí)調(diào)節(jié)自身物質(zhì)，提高水分利用效率，從而減少水分虧缺帶來(lái)的損害。蒙紅谷2 號(hào)的生長(zhǎng)表現(xiàn)最差，其抵抗水分虧缺的能力較弱，即使在補(bǔ)灌處理下，其各項(xiàng)指標(biāo)也較低。綜上所述，不同品種的苗期生長(zhǎng)對(duì)苗前補(bǔ)灌下的響應(yīng)存在差異，張雜谷13 號(hào)和金苗K1 表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性和耐水分虧缺能力，而蒙紅谷2 號(hào)的適應(yīng)性較弱。

4 結(jié)論

苗前補(bǔ)灌顯著提高了參試谷子品種的出苗率和苗期株高、莖粗、地上部干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)等，也顯著提高了苗期相對(duì)葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和蒸騰速率，但水分利用效率有所降低。而且，不同品種2 個(gè)處理下的生長(zhǎng)狀況、光合特性及對(duì)水分虧缺響應(yīng)存在顯著差異。從苗期生長(zhǎng)狀況和光合特性看，張雜谷13 號(hào)、金苗K1 在內(nèi)蒙古黃土高原旱作區(qū)具有良好的適應(yīng)性和豐產(chǎn)潛力，可作為抗旱保苗優(yōu)勢(shì)谷子品種推廣種植。