不同品種谷子生長發育及光合水分特性研究

張麗娜，李 陽，郭志利，盧成達，孫 迪

（山西省農業科學院作物科學研究所，山西太原030032）

谷子具有耐寒耐瘠的特點，也是我國傳統種植的糧食作物[1-3]。目前，我國谷子種植面積約占世界的80%，主要集中分布在干旱和半干旱地區。谷子營養豐富且容易吸收，近年來雜糧熱的興起，使谷子越來越受到人們的親睞，其已成為干旱地區農民重要的經濟來源[4-7]。

本試驗在前人研究的基礎上，重點對近年來山西普遍種植的谷子品種生長發育及光合水分特性進行研究，旨在為當地谷子高產優質栽培提供理論指導。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

試驗于2011年5月10日至10月5日，在晉中市榆次區東陽鎮山西省農業科學院試驗基地進行。東陽鎮位于榆次西南，海拔799.4～804.6 m，是榆次、太谷、清徐三市縣的交界處。地貌屬于平川，四季分明，年平均氣溫9.7℃，平均降水量440.7mm。試驗區地勢平坦，肥力均勻，前茬作物為大豆。

1.2 試驗材料

供試谷子品種為晉谷系列（29號，34號，36號，41號，42號，51號）；對照品種為張雜谷5號。施用肥料為硝酸磷復合肥，總養分含量≥38%，其中，含N 26.5%、含P2O511.5%、含K2O 8%。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，7個處理，3次重復，共21個小區，小區面積25m2（5m×5m），行距33cm，株距8 cm，區間距40 cm，四周設1 m保護行。種植方式采取傳統種植，留苗數37.5萬株/hm2。試驗施硝酸磷復合肥600 kg/hm2，即鉀肥（K2O）48 kg/hm2，N肥159 kg/hm2，磷肥（P2O5）69 kg/hm2。硝酸磷全部作基肥一次性施入，結合中耕除草，不再追肥。

1.4 測定指標及方法

出苗時期、出苗率、出苗整齊情況統計；灌漿期選取10株（測量后做標記），采用CB-1102便攜式光合蒸騰測定儀對凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導度、細胞間CO2濃度光合指標進行測量；對應測量已標記植株的水分利用效率；成熟期選取已標記10株測量株高；稱量10株的整株質量、穗質量、穗粒質量。

1.5 數據分析

數據采用Excel軟件和SPSS16.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同谷子品種對出苗率、株高、整株質量、穗質量、穗粒質量的影響

由表1可知，在出苗率上，晉谷系列處理均高于對照張雜谷5號處理，其中，以晉谷36號最高，達87.1%；顯著性檢驗顯示，各處理間出苗率差異不顯著。當地品種出苗率好于對照，但差異不大。

表1 不同品種處理對生理指標的影響

表1株高顯示，晉谷36號最高，達194.4 cm；對照最低，為157.7 cm；晉谷系列處理株高比對照高2.4～36.7 cm；顯著性檢驗顯示，除晉谷29號與對照間差異顯著外，其他處理與對照間差異均達極顯著水平，晉谷系列各處理間差異也分別呈極顯著水平。說明各品種處理間株高差異性明顯，晉谷系列較對照株高優勢性強。整株質量上，最高的處理晉谷51號比對照高65.7 g；顯著性檢驗顯示，各處理間差異均達顯著水平。可以得出，不同品種間整株質量差異性較大，這與品種自身特性有密切的關系。

穗質量最大的處理為晉谷51號，達29.6 g；顯著性檢驗顯示，晉谷29號、晉谷34號、晉谷36號與對照間差異顯著，其余各處理與對照間差異達極顯著水平。可以看出，晉谷系列穗質量與對照間差異性較大。

穗粒質量與穗質量間有密切的聯系，由表1可知，二者成正比例關系。穗粒質量最高處理為晉谷51號，與穗質量處理相同；顯著性檢驗顯示，晉谷51號除與晉谷42號間差異不顯著外，與其余處理間差異均達極顯著水平。說明不同品種間穗粒質量存在差異，穗質量越大，穗粒質量也越大。

2.2 不同谷子品種對光合特性及水分利用效率的影響

光合作用是反映作物群體生長能力和適應能力的重要指標[8-9]。谷子光合能力受光照、CO2濃度、氣溫、相對濕度等多個環境因子的影響，同時這些環境因子又可導致體內生理生化指標發生變化，因此，研究和比較不同品種谷子光合特性及水分利用率對于生長能力、適應能力有重要的意義[10-15]。

不同品種對谷子光合特性的影響如表2所示。

表2 不同品種處理對谷子光合指標的影響

從表2可以看出，凈光合速率以晉谷51號最高，達到21.93μmol/（m2·s）；晉谷34號最低，為14.13μmol/（m2·s）；蒸騰速率以晉谷51號最高，對照最低，除晉谷51號與對照間差異極顯著外，其余各處理間差異均不顯著。葉片氣孔導度晉谷51號最高，最低的為晉谷36號。不同品種細胞間CO2濃度以對照最高，晉谷41號最低，晉谷系列品種與對照間差異均達極顯著水平。

作物水分利用效率以每消耗1 kg水分生產的作物產量（g）來表示，是評定不同品種差異性的一個重要指標。從表2可以看出，水分利用效率以晉谷41號最高，達到7.6μmol/mmol，分別比較低的晉谷42號、對照高43.4%，26.7%。一方面證明各處理間水分利用效率存在差異性，且差異性較大；另一方面也說明各個處理對水分需求不同，本身生理特性也不一致。

3 結論與討論

本研究結果表明，不同品系間的谷子生理指標有所不同。通過對生理指標測定結果得出，在相同條件下，晉谷系列的出苗率高于張雜谷5號，這與當地培育品種能更好適應當地氣候條件有一定關聯。在株高、整株質量、穗質量、穗粒質量等生理指標上，各品種間差異也不盡相同。其中，晉谷51號在整株質量、穗質量、穗粒質量生理指標上相對其他品種有明顯的優勢。

光合特性測定結果與生理指標結果有一定相關性。一般情況下，作物凈光合速率和蒸騰速率越高，說明光合作用和蒸騰作用越強，促進了呼吸作用，提高了植株對光能和水分的利用效率，增加了體內干物質積累量，更容易獲得高產。本試驗結果表明，晉谷51號的凈光合速率、蒸騰速率及葉片氣孔導度均高于其他品種，與實際生產情況相符合。

通過對不同品種谷子的生長發育及光合水分特性的測量分析，對各品系間谷子的生長特性有了更深層次的認識。山西是谷子的主產區，在漫長的農耕歷史中形成了極其豐富的品種資源[16]。本研究對以后種植的環境及種植方式上提供了參考，對進一步集成谷子高產高效種植技術有重要的意義，也可為篩選出適宜山西不同自然類型區栽培的高產、優質谷子品種，實現良種引進和更新換代提供理論依據[17]。

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