青菜豆2號不同生育期光合生理指標對產量的影響

宋繼昌　巨霞　趙宏彬

摘要：為明確矮秧菜豆不同生育期光合生理指標對產量的影響，以矮秧菜豆新品種青菜豆2號為試驗材料，對其不同生育期光合生理指標進行了測定。結果表明，3個生育期中，凈光合速率（Pn）與蒸騰速率（Tr）在青熟期達到最大，從苗期至花莢期，胞間二氧化碳濃度（Ci）與氣孔導度（Gs）同步減小，表明此階段光合速率主要受氣孔限制，而從花莢期到青熟期，Ci隨著Gs的增大而減小，此階段光合作用的主要限制因素屬非氣孔因素，即葉肉細胞光合活性增加，CO2同化能力降低，也是葉片羧化活性不同的反映。通過對青菜豆2號不同生育期光合生理指標與產量的關聯性分析得出，苗期各光合生理指標對產量的關聯性均表現為最高，而青熟期各光合生理指標的關聯性表現較低。

關鍵詞：矮秧菜豆；不同生育期；光合生理指標；產量

中圖分類號：S643.1；Q945.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）01-0105-03

菜豆是做加工用的主要豆類蔬菜，也是世界上補充植物蛋白質的重要蔬菜作物之一。目前，各種提高作物產量的措施都已在生產中發揮了作用，只有光合作用的增產潛力尚待進一步挖掘，開展矮秧菜豆的光合機理研究，進行高光效育種，也應當是菜豆超高產育種的重要研究內容和方向[1-3]。

為此，以新選育的矮秧菜豆青菜豆2號為材料，對其苗期、花莢期、青熟期的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）進行測定，以探討青菜豆2號光合生理指標的變化規律，通過研究其產量與凈光合速率（Pn）的相關性，闡明其光合作用與產量的關系，同時從光合性能探討其生理變化規律。

1 材料與方法

試驗于2013年在青海大學試驗地進行，供試材料為新選育的矮秧菜豆青菜豆2號，露地栽培。植株長到4片真葉時定為苗期，最大果莢長度達到7～8 cm時定為花莢期，最大果莢長度達到20 cm左右時定為青熟期。選擇晴朗、無風并且無云的天氣，在自然光照條件下用LI-6400XT光合儀在田間進行光合生理指標測定，每小區重復5次，取平均值。測定完成后整株帶回實驗室，取部分新鮮樣品用于葉綠素含量的測定。在豆莢大部分（80%）發黃時，隨機選取植株10株，統計單株產量，以單株豆莢數作為產量指標進行數據分析。

采用Excel 2003、DPS 12.5軟件進行數據處理與分析。

2 結果與分析

2.1 青菜豆2號不同生育期葉片凈光合速率和蒸騰速率的變化

由圖1可知，隨著青菜豆2號的生長，凈光合速率逐步上升，尤其從苗期到花莢期上升幅度最為明顯，而莢期到青熟期上升幅度較小，在青熟期達到最高值，為34.186 μmolCO2/（m2·s）；苗期最低，為15.163 μmolCO2/（m2·s）。由圖2可知，青菜豆2號整個生育期的蒸騰速率變化趨勢與光合速率變化趨勢基本一致，從苗期到青熟期，隨著光合能力的增強，蒸騰速率也有不同程度的增大，在青熟期達到最大值，為11.144 mmolH2O/（m2·s），在苗期最低，為6.155 mmolH2O/（m2·s）。

由于苗期到花莢期是營養生長，故葉片生長快，光合速率和蒸騰速率上升趨勢明顯；花莢期到青熟期是生殖生長，故大部分養分被豆莢吸收，葉片生長較慢，光合速率和蒸騰速率上升趨勢減緩。

2.2 青菜豆2號不同生育期葉片氣孔導度和胞間CO2濃度的變化

氣孔是CO2進入植物體、水蒸氣逸出植物體的通道，氣孔的閉合程度直接影響菜豆的光合作用和蒸騰作用，還關系到菜豆的水分消耗[4]。由圖3可知，氣孔導度隨著青菜豆2號生育期的推進，變化趨勢較為明顯，苗期到花莢期呈下降趨勢，并達到最低值0.306 molH2O/（m2·s），花莢期到青熟期呈上升趨勢，并達到最高值0.322 molH2O/（m2·s）。

由圖4可知，在整個生育期內，從苗期開始胞間CO2濃度逐漸降低，到青熟期達到最低值，為110.800 μmolCO2/mol，在苗期達最高值，為284.089 μmolCO2/mol。足夠的CO2供應使得光合作用有充足的原料供給，提高了光合作用，為子粒提供了足夠的營養物質。

從苗期至花莢期，胞間CO2濃度與氣孔導度同步減小，表明此階段光合速率主要受氣孔限制，而從花莢期到青熟期，胞間CO2濃度隨著氣孔導度的增大而減小，此時光合作用的主要限制因素屬非氣孔因素，即葉肉細胞光合活性增加，CO2同化能力降低，也是葉片羧化活性不同的反映。

2.3 青菜豆2號不同生育期葉片、莖葉綠素含量的變化

矮秧菜豆的葉片是主要的同化器官，在特定的時期內，葉片的光合生產對豆莢的生長發育具有極其重要的作用，因此，經過測定后菜豆葉片中葉綠素總含量高于莖中的。由圖5和圖6可知，青菜豆2號葉片中葉綠素的總含量在苗期達最高值，為0.725 mg/g，之后呈逐漸下降的趨勢，青熟期最低，為0.520 mg/g；而莖中的葉綠素含量呈上升趨勢，青熟期達到最高值，為0.099 mg/g，苗期最低，為0.085 mg/g。說明隨著青菜豆2號生育期的推進，到生育后期植株葉片逐漸黃化脫落，光合器官逐步轉移至莖。

2.4 不同生育期光合生理指標與產量的關聯性分析

根據灰色系統理論，灰色關聯度是描述事物間在發展過程中，因素間相對變化的大小、方向和速度等，如果兩因素在發展過程中，相對變化基本一致，則認為兩者關聯程度大[5]。因此灰色關聯分析的基本思想是反映構成該系統的各性狀組成的比較數列和參考數列間的密切程度。關聯度越大，說明該數列和參考數列間變化的勢態越接近，相互關系越密切[6-11]。

將青菜豆2號單株豆莢數及苗期、花莢期和青熟期三個生育時期的光合生理指標凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導度看成是一個灰色系統，以單株豆莢數為參考數列，4個光合生理指標為比較數列，分析菜豆各生育期光合生理指標與單株豆莢數的灰色關聯度，以此判斷光合生理指標對單株產量的影響程度。結果表明，各光合生理指標與單株豆莢數的關聯系數和關聯序為：苗期胞間CO2濃度（r3=0.512 8）>苗期氣孔導度（r2=0.460 8）>苗期凈光合速率（r1=0.458 3）>苗期蒸騰速率（r4=0.441 1）>花莢期蒸騰速率（r8=0.432 7）>花莢期凈光合速率（r5=0.429 5）>花莢期氣孔導度（r6=0.401 8）>青熟期凈光合速率（r9=0.361 1）>花莢期胞間CO2濃度（r7=0.347 0）>青熟期氣孔導度（r10=0.320 5）>青熟期蒸騰速率（r12=0.317 5）>青熟期胞間CO2濃度（r11=0.314 8）。由此可見，苗期各光合生理指標對產量的影響較為明顯，苗期胞間CO2濃度是單株豆莢數提升的主導因子，其次為苗期氣孔導度、凈光合速率及蒸騰速率。而青熟期各光合生理指標的關聯性表現為最低。endprint

3 小結

通過對青菜豆2號苗期、花莢期和青熟期三個生育期光合生理指標的測定，結果表明，凈光合速率與蒸騰速率隨著生育期的推進均表現為上升趨勢，在青熟期達到最大，說明從花莢期開始光合產物的積累對于莢果形成至關重要。

氣孔對光合和蒸騰具有調節作用，氣孔導度可反映氣孔開度的大小。通常，氣孔導度與蒸騰速率呈正相關[12，13]，本研究表明，從苗期至花莢期，胞間CO2濃度與氣孔導度同步減小，表明此階段光合速率主要受氣孔限制，而從花莢期到青熟期，胞間CO2濃度隨著氣孔導度的增大而減小，此時光合作用的主要限制因素屬非氣孔因素，即葉肉細胞光合活性增加，CO2同化能力降低，也是葉片羧化活性不同的反映。

通過對不同生育期光合生理指標與產量的關聯性分析得出，苗期各光合生理指標對產量的影響較為明顯，苗期胞間CO2濃度是單株豆莢數提升的主導因子（r3=0.512 8），其次為苗期氣孔導度（r2=0.460 8）、凈光合速率（r1=0.458 3）及蒸騰速率（r4=0.441 1），而青熟期各光合生理指標的關聯性表現較低。因此采取合理的栽培措施，協調個體與群體的關系，盡量延長菜豆葉片的功能期將有利于光合產物的積累，可達到增加產量的目的。

參考文獻：

[1] 聶楚楚，韓玉珠.中國菜豆育種研究進展[J].長江蔬菜，2011（2）：1-5.

[2] 馮國軍.黑龍江優質菜豆種質資源研究與育種策略[D].哈爾濱：東北林業大學，2008.

[3] 杜維廣，郝乃斌，滿為群.大豆高光效育種[M].北京：中國農業出版社，2007.

[4] 王小兵，李元清，崔國惠，等.不同類型小麥品種（系）光合生理特性差異研究[J].內蒙古農業科技，2011（2）：31-32，35.

[5] 鄧聚龍.灰色系統的基本方法[M].武漢：華中理工大學出版社，1987.

[6] 韓俊梅，衛保國，張海平.雜交大豆光合特性與產量的關系[J].山西農業科學，2013，41（2）：126-129.

[7] 周曉果，張正斌，徐 萍.冬小麥主要育種目標的灰色系統方法探討[J].農業系統科學與綜合研究，2005，21（2）：81-84.

[8] 朱桂杰.大豆生理生態特性及其與產量的關系[D].北京：中國科學院研究生院，2006.

[9] 杜維廣，王育民，譚克輝.大豆品種（系）間光合活性的差異及其與產量的關系[J].作物學報，1982，8（2）：131-134.

[10] 許大全，沈允鋼.光合作用與作物產量[M].北京：科學出版社，1992.

[11] 胡昌浩，董樹亭，岳壽松，等.高產夏玉米群體光合速率與產量關系的研究[J].作物學報，1993，19（1）：63-69.

[12] 王雄健，薛文多，侯海鵬，等.不同密度春小麥群體的光合作用特性研究[J].天津農業科學，2008，14（6）：28-31.

[13] 徐新娟，王 偉，黃中文.大豆品種主要光合指標日變化的研究[J].河南農業科學，2011，40（11）：49-52，56.endprint