不同生態類型春小麥的光合生理特性差異

樊明+楊濱齊+李紅霞+張雙喜+劉旺清+裘敏+方亮+魏亦勤

摘要：在同一環境條件下對不同生態類型春小麥品種的光合生理特性進行比較，結果表明，各品種間葉綠素含量、光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度等光合生理指標存在明顯差異，青春38旗葉的葉綠素含量相對最高、光合速率相對最大，寧春50號的蒸騰速率和氣孔導度相對最大、胞間CO2濃度值相對最高;各品種間農藝性狀也存在一定差異。

關鍵詞：春小麥;生態類型;光合生理;葉綠素;光合速率;蒸騰速率;氣孔導度

中圖分類號： S512.1+20.1 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）04-0087-02

收稿日期：2014-06-05

基金項目：國家現代農業小麥產業技術體系（編號：CARS-03）;國家科技支撐計劃（編號：2011BAD35B03）;寧夏自然科學基金（編號：NZ12260）。

作者簡介：樊 明（1979—），男，寧夏平羅人，碩士，助理研究員，從事小麥育種和栽培研究。E-mail：fm45@sina.com。

通信作者：魏亦勤，碩士，研究員，從事小麥遺傳育種研究。E-mail：yqwei@163.com。

人們栽培作物的目的之一是為獲得更多的光合產物。光合作用是農業生產的核心，是農作物產量形成的基礎，而光合速率是光合作用強弱的指標。有研究表明，不同生態類型小麥品種之間的光合速率差異很大[1-3]，在光合生理方面表現也有所不同。在一定環境條件下，選育具有較高光合效率的小麥品種，是實現小麥增產最有效的途徑[4-5]。國內外對小麥光合特性有很多研究，但在寧夏引黃灌區有關不同生態類型小麥品種同一環境下的光合生理特性差異研究尚不多見。本試驗在寧夏引黃灌區，對不同生態類型小麥品種的光合生理特性差異進行研究，分析不同品種在產量因素構成和主要光合生理特性等方面存在的差異，以期為小麥引種、高光效品種選育、育種材料選擇和栽培技術研究提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為我國不同春播麥區的主栽品種，生態區域劃分參照文獻[6]。供試材料為5個小麥品種，分別為龍麥33，適宜在東北春麥區的黑龍江北部及內蒙古呼倫貝爾地區種植;青春38，適宜在西北春麥區的青海省東部農業區及柴達木灌區種植;農麥2號，適宜在北部春麥區的內蒙古巴彥淖爾市、呼和浩特市、鄂爾多斯市種植;寧春50號，適宜在西北春麥區的寧夏引黃灌區中上肥力水平田塊種植;寧春4號，適宜在西北春麥區的寧夏引黃灌區、內蒙古河套灌區種植。其中，寧春4號為對照材料。

1.2 試驗方法

試驗于2012年在寧夏農林科學院農作物研究所小麥試驗地進行，緯度為38.25°N，經度為106.24°E，海拔1 117 m。試驗材料于3月6日播種，7月12日收獲。在6月26日小麥灌漿期分別測定旗葉片中部的葉光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和葉綠素含量。旗葉光合速率、氣孔導度、蒸騰速率等用英國PPSystems公司產CIRAS-1型便攜式光合作用系統儀測定，測定時間為晴天09：00—11：00，在大氣CO2濃度為330～360 mg/kg，光合有效輻射為（1 150±50） μmol/（m2·s）進行;旗葉葉綠素含量使用日本產SPAD-502 Plus葉綠素計測定。每個試材測定重復5次，取平均值。收獲期對每個試材進行取樣，進行室內常規考種。

1.3 數據處理

圖表采用Excel 2003進行整理。

2 結果與分析 2.1 不同生態類型春小麥旗葉的葉綠素含量

由圖1可見，不同小麥品種在灌漿期葉綠素含量差異較大，青春38葉綠素含量相對最高，SPAD值為50.9，較對照寧春4號葉綠素含量高2.4;農麥2號葉綠素含量相對最低，SPAD值為42.1，與青春38葉相差8.8，存在明顯差異。

2.2 不同生態類型春小麥旗葉的光合速率

周竹青等發現，光合速率與葉綠素含量成顯著正相關關系[7-9]。由圖2可見，在同一環境條件下，不同生態類型小麥品種旗葉的光合速率值不同，其變化規律與葉綠素含量變化規律基本趨于一致，存在明顯差異;青春38的光合速率相對最大，為14.95 μmol/（m2·s），其次是龍麥33;農麥2號光合速率相對最小，為10.70 μmol/（m2·s）;對照寧春4號光合速率為13.39 μmol/（m2·s）。可見，葉片葉綠素含量高有利于維持葉片較高的光合效率。

2.3 不同生態類型春小麥旗葉的蒸騰速率

葉片蒸騰速率反映小麥植株體內水分代謝狀況和對水分的利用效率[4-5]。由圖3可見，不同生態類型小麥品種旗葉的蒸騰速率差異明顯，其變化規律和光合速率有所不同：寧春50號蒸騰速率最大，為14.14 mmol/（m2·s）;其次是寧春4號、青春38和農麥2號;龍麥33的蒸騰速率最小，為 12.05 mmol/（m2·s），比對照寧春4號低 1.53 mmol/（m2·s）。

2.4 不同生態類型春小麥旗葉的氣孔導度

由圖4可見，不同生態類型小麥品種的旗葉氣孔導度變化規律和蒸騰速率變化規律趨于一致，蒸騰速率和氣孔導度相適應;不同小麥品種間的氣孔導度存在差異，寧春50號氣孔導度最大，其次是寧春4號、青春38和農麥2號;龍麥33的氣孔導度最小，為461.1 mmol/（m2·s）。

2.5 不同生態類型春小麥旗葉的胞間CO2濃度

胞間CO2濃度高低對旗葉葉片光合物質的轉化有著直接影響，過高或過低的胞間CO2濃度都影響葉片的氣孔開度，不利于葉片進行光合轉化[1，5]。由圖5可見，不同小麥品種旗葉胞間CO2濃度不同，寧春50號最高，胞間CO2濃度為279.50 mg/kg;其次是農麥2號，胞間CO2濃度為 275.00 mg/kg;青春38最低，胞間CO2濃度為248.29 mg/kg，較對照寧春4號低18.38 mg/kg。

2.6 不同生態類型春小麥穗部的農藝性狀

由表1可見，龍麥33的株高最高，為115 cm，其次是青春38;青春38的穗長最長，為10.1 cm，較對照寧春4號長 1.0 cm;青春38的穗粒數最多，為40.8粒，其次是龍麥33，為39.6粒，寧春4號最少，僅為35.2粒;寧春4號的千粒質量最大，為43.6 g，其次是寧春50號和農麥2號，分別為42.9、40.6 g，青春38千粒質量相對最小，比寧春4號小 10.3 g，這可能是由于青春38較其他品種生育期偏晚，灌漿后期干熱風對籽粒干物質的積累有影響。

表1 不同生態類型小麥品種穗部的農藝性狀

品種 株高

（cm） 穗長

（cm） 結實小穗

（個） 不結實小穗

（個） 穗粒數

（粒） 穗粒質量

（g） 千粒質量

（g） 籽粒顏色

寧春4號 89 9.1 17.0 2.4 35.2 1.9 43.6 紅

龍麥33 115 9.7 18.6 3.5 39.6 1.7 38.5 紅

農麥2號 91 9.4 17.3 1.5 38.1 2.2 40.6 白

寧春50號 91 9.7 17.2 2.5 35.8 1.8 42.9 紅

青春38 105 10.1 19.2 3.1 40.8 1.6 33.3 紅

3 結論與討論

在同一光照環境下，不同生態類型小麥品種旗葉的葉綠素含量、光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度等光合生理特性差異明顯。葉綠素含量是小麥品種自身決定的，是反映光合能力的一個重要指標[5，7]，直接影響光合速率的大小。龍麥33和青春38葉綠素含量相對較高，其光合速率也相對較高。蒸騰速率和氣孔導度相適應，表現為同一變化

趨勢，這與王小兵等研究結論[2]相同。

本試驗僅能反映在同一生態環境條件下不同生態類型小麥品種間光合反應的差異，不同小麥品種在寧夏引黃灌區同一生態環境條件下的光合生理特性和千粒質量直接之間的相關性還不是很明顯，這在寧夏引黃灌區還不足以確定不同生態類型小麥品種的生態適應性和高產潛力。因此，對不同生態類型小麥品種整個灌漿過程中的光合生理特性變化規律及產量構成等還有待進一步研究。

參考文獻：

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[3]張玲麗，王 輝，馮 毅，等. 不同類型高產小麥品種產量形成特點及其生理特性分析[J]. 干旱地區農業研究，2003，21（2）：122-125.

[4]董 鉆，沈秀瑛. 作物栽培學總論[M]. 北京：中國農業出版社，2000：114-128.

[5]王 忠. 植物生理學[M]. 北京：中國農業出版社，1999：65-183.

[6]趙廣才. 小麥高產創建[M]. 北京：中國農業出版社，2014.

[7]周竹青，朱旭彤，王維金. 不同類型小麥品種（系）光合生理指標差異及其相互關系[J]. 麥類作物學報，2002，22（1）：39-42.

[8]惠紅霞，許 興，李樹華，等. 幾個春小麥新品系的光合生理特性及其和寧春4號的比較[J]. 西北農業學報，2001，10（4）：25-29.

[9]李樹華，惠紅霞，許 興. 寧夏春小麥光合性能的初步研究[J]. 寧夏農林科技，2000（1）：9-13.