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.山西省農業科學院作物科學研究所，山西太原 030032；2太原師范學院生物系，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、半干旱農業區[1]。其在生長過程中，經常會受到干旱的影響，在世界范圍內，由于水分所造成的減產，可能要超過其他因素所導致的產量損失總和[2]。小麥抗旱性是許多生理生化反應在整體植株上表現出來的綜合性狀，是一種可遺傳的數量性狀，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在原因。與葉片氣孔有關的光合速率、蒸騰速率和氣孔導度3個生理性狀，在小麥受到干旱脅迫時所受的影響最大，與抗旱指數關聯程度十分緊密[3]。因此，研究干旱脅迫下小麥相關生理生化性狀，特別是氣孔導度、光合速率和蒸騰速率等的變化，對于旱地農業具有十分重要的現實意義。

近年來，關于干旱脅迫下小麥的光合特性與產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育4個時期的光合速率、蒸騰速率和氣孔導度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。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與設計

供試小麥品種為長6878抗旱品種，由山西省農科院谷子研究所提供。本試驗在山西省農科院作物科學研究所試驗地進行盆栽，所用陶盆內徑34 cm，高24 cm，取大田0～20 cm表土，過篩，去除雜質。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8次重復。種子經挑選、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、蒸騰速率和氣孔導度的測定利用英國PP Systems公司生產的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。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，輕度干旱對氣孔導度的影響不顯著，但中度和嚴重土壤干旱的氣孔導度顯著降低，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，是其產量相對穩定的主要原因。

小麥受到干旱脅迫時，會發生一系列生理生化的調整與適應過程，最終決定其農藝性狀的形成。與葉片氣孔有關的光合速率、蒸騰速率和氣孔導度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，有助于從本質上闡明高產旱作小麥在干旱條件下的生理響應機制，從而為發展節水高產栽培提供理論依據。

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