低溫脅迫對不同拔節(jié)進程冬小麥光合特性的影響

付琳 厲輝 張文山 生媛 韓順英

影響冬小麥生長的因素有很多，整體類型十分復(fù)雜，例如光照時間與強度、空氣濕度、重金屬污染情況等。而在這其中影響最為顯著的部分，便是環(huán)境溫度條件。過低的溫度會嚴重損害冬小麥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生長效果受到負面影響，造成凍害減產(chǎn)的問題。因此，需要針對低溫脅迫影響冬小麥光合特性的原理進行分析，才能夠找到預(yù)防或解決措施，為糧食安全打下堅實的基礎(chǔ)。

1 試驗應(yīng)用材料以及策略構(gòu)成

1.1 設(shè)計流程

本次試驗使用河南省的主要種植品種，即鄭麥366進行種植操作。試驗將通過盆栽應(yīng)用方式進行，盡可能保證基礎(chǔ)的條件穩(wěn)定，并提高試驗可靠性。試驗應(yīng)用土壤類型為大田冬小麥、夏玉米輪種品種，主要構(gòu)成類型為沙壤土。內(nèi)部有機質(zhì)含量為14.10克/公斤，全類型氮含量為0.99克/公斤，內(nèi)部堿化氮含量為89.2毫克/公斤，高效率磷元素含量為29.90毫克/公斤，高效率鉀元素含量為90.60毫克/公斤，土壤酸堿度處在7.8范圍內(nèi)。進行種植時，內(nèi)部水含量需要維持在24.63%左右，操作人員還應(yīng)當將土壤進行風(fēng)干操作，并將其與肥料成分進行混合，裝入聚乙烯材料的試驗桶內(nèi)，達到良好的應(yīng)用效果。試驗桶需要裝入約7.0公斤的土壤材料，并在底部進行鉆孔，使內(nèi)部氣體能夠與外部進行交換。隨后，將桶體埋入試驗區(qū)域，并將其與大田持平，在11月進行播種操作，盡可能在3葉期階段完成定苗。通常情況下，每盆需要留苗30株左右，確保試驗?zāi)軌蛘＿M行。試驗時間規(guī)劃需要對應(yīng)冬小麥拔節(jié)狀態(tài)進行分配，初期5天、中期10天、后期15天。在處理過程中需要針對氣溫條件進行設(shè)定，分別為-3℃、-5℃、-7℃。完成氣溫設(shè)置后，還應(yīng)當加入自然情況模擬部分，使溫度下降曲線能夠符合相應(yīng)標準，進一步完善試驗效果。處理長度約一晚，低溫脅迫解除后，應(yīng)當進行取樣操作，并將冬小麥轉(zhuǎn)移到室外區(qū)域，促使其自然成熟，為以后的進一步觀測做準備。實驗地塊由東向西，根據(jù)冬小麥拔節(jié)期的差異階段進行了相應(yīng)的處理，包括CK、T1、T2、T3四個部分。其中T1、T2、T3分別為初期、中期、后期，對應(yīng)低溫狀態(tài)-3℃、-5℃、-7℃，每次處置應(yīng)當加入3個重復(fù)流程，盡可能提高試驗準確性。

1.2 光合作用數(shù)據(jù)測定

針對冬小麥的光合作用情況測定需要使用便攜式裝置，如LI-6400型號。在測定過程中，應(yīng)當針對葉片的光合作用效果以及內(nèi)部、外部氣體交換狀態(tài)進行分析，并根據(jù)相應(yīng)的冬小麥使其進行葉片功能測定，相關(guān)形式包括純凈光合效率、氣孔內(nèi)部導(dǎo)出速度、細胞間隙二氧化碳濃度、蒸發(fā)速度等。

1.3 基礎(chǔ)產(chǎn)量與干物質(zhì)轉(zhuǎn)運效率測定

試驗人員需要在冬小麥進入收獲階段后，再進行考種的操作。相關(guān)項目內(nèi)容包括每盆穗量、莖稈整體重量、每千粒重量、每盆總產(chǎn)量等。研究團隊需要在冬小麥的每一階段時期各取3株樣本，并使用去離子水進行清洗，達到良好的分析效果。在進行晾干階段后，將根莖、葉片、鞘進行分割，使其能夠應(yīng)用在4個方面。最后，將每一部分放入烘烤箱內(nèi)，設(shè)置105℃溫度條件進行烘烤，達到殺青1.5小時的目標。在完成殺青后，繼續(xù)應(yīng)用75℃進行烘干，時間為12小時左右。在全階段結(jié)束后，應(yīng)當每過1小時進行一次承重，當差值低于5%的情況下，停止進行烘干操作，并測定相應(yīng)的小麥結(jié)構(gòu)干質(zhì)量，得出其轉(zhuǎn)運效率。

1.4 實驗數(shù)據(jù)處理方案

本次試驗利用SPSS系列軟件進行相應(yīng)的分析操作，盡可能保證基礎(chǔ)可靠性和科學(xué)性。同時，還需要利用Duncan`s多樣化因素分析系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)檢查，分析存在的顯著性關(guān)系，最后使用Excel進行試驗作圖。

2 結(jié)果情況分析

2.1 低溫脅迫對光合效率的影響

隨著冬小麥種植時期的進一步發(fā)展，除-7℃的溫度條件以外，其他狀態(tài)下的冬小麥整體光合效率發(fā)展具有單峰現(xiàn)象，在揚花期達到了巔峰后開始出現(xiàn)下降。另外，進行低溫脅迫處理的冬小麥整體光合作用顯著低于對照組，同時下降趨勢隨著溫度的降低而逐漸加快，在-7℃的溫度條件下達到了極限。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，各時期的冬小麥光合作用衰減幅度排序為中期>后期>初期。

2.2 低溫脅迫對氣孔導(dǎo)出程度的影響

對照處理組的冬小麥在不同時期內(nèi)部氣孔導(dǎo)出程度均在揚花期達到了巔峰狀態(tài)，隨后開始在灌漿階段下降。如果在初期應(yīng)用-3℃進行處理，將會使氣孔導(dǎo)出程度上升至揚花期階段后開始下跌。應(yīng)用-5℃進行處理，將會導(dǎo)致中期階段氣孔導(dǎo)出程度出現(xiàn)最大幅度的降比。應(yīng)用-7℃進行操作時，冬小麥氣孔導(dǎo)出程度將會在中期開始直線下降。因此，冬小麥各階段氣孔導(dǎo)出程度下降幅度大小為中期>后期>初期。

2.3 低溫脅迫對冬小麥細胞間隙二氧化碳濃度的影響

在不同發(fā)展階段中，冬小麥細胞間隙的二氧化碳濃度將會在拔節(jié)期達到巔峰，隨后出現(xiàn)顯著下降。在這種情況下，雖然灌漿期內(nèi)二氧化碳濃度出現(xiàn)了回升趨勢，然而整體差異性的顯著程度仍然較低。在拔節(jié)階段中，3種低溫環(huán)境條件都會使細胞間隙的二氧化碳濃度出現(xiàn)升高現(xiàn)象，-3℃條件下，二氧化碳濃度與對照組一致。-5℃條件下，各階段濃度較上一條件出現(xiàn)了一定程度的升高。-7℃環(huán)境條件下，細胞間隙二氧化碳濃度進一步加強。因此，各階段二氧化碳上升幅度大小分別為中期>后期>初期。

2.4 低溫脅迫對蒸發(fā)效率的影響

在拔節(jié)期間遇到低溫脅迫問題后，冬小麥的葉片蒸發(fā)效率將會在揚花階段達到巔峰，并在其他時期出現(xiàn)下跌趨勢。進行-3℃環(huán)境溫度處理時，整體變化趨勢與對照組具有一致性。進行-5℃和-7℃環(huán)境溫度處理時，整體蒸發(fā)效率進一步下跌。因此，能夠發(fā)現(xiàn)溫度越低的情況下，蒸發(fā)效率便越差。根據(jù)下跌情況進行分析，整體幅度大小排列為中期>后期>初期。

3 綜合結(jié)論

根據(jù)試驗情況能夠發(fā)現(xiàn)，冬小麥的光合作用受環(huán)境溫度的影響效果較為顯著，相應(yīng)條件的變化將會直接降低光合器官的基礎(chǔ)功能，導(dǎo)致出現(xiàn)凍害減產(chǎn)的問題。本次試驗的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)冬小麥各階段遇到低溫環(huán)境條件都會導(dǎo)致光合作用效率受損，與其他研究結(jié)果具有一致性。冬小麥的光合效率下跌程度不僅僅與低溫條件的嚴重程度有關(guān)，同時還與其所處的時期階段有著較為密切的聯(lián)系。在相同的溫度條件下，拔節(jié)中期的冬小麥對于低溫條件的敏感度較高，容易產(chǎn)生凍害問題。由于光合作用的效率屬于冬小麥的生長基礎(chǔ)，因此如果出現(xiàn)低溫脅迫問題，會導(dǎo)致冬小麥的葉片氣孔出現(xiàn)收縮，進一步降低整體光合效率，嚴重阻礙內(nèi)部干物質(zhì)合成規(guī)模，引起冬小麥產(chǎn)量受損的現(xiàn)象。通過本次試驗?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)，冬小麥的蒸發(fā)效率在面臨低溫條件狀態(tài)時，拔節(jié)與灌漿階段的時間段會出現(xiàn)較為嚴重的損害現(xiàn)象。由于蒸發(fā)效率受損會導(dǎo)致冬小麥內(nèi)部的營養(yǎng)物質(zhì)運輸受到阻礙，因此光合底物的傳導(dǎo)效率也會出現(xiàn)一定程度的降低現(xiàn)象。氣孔屬于冬小麥進行水分和二氧化碳交換的重要區(qū)域，由于氣孔導(dǎo)出程度受到了蒸發(fā)效率的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)了下跌趨勢，因此內(nèi)部細胞間隙的二氧化碳濃度也出現(xiàn)了上升。但是，需要注意二氧化碳上升的基礎(chǔ)細節(jié)。如果二氧化碳濃度與氣孔導(dǎo)出程度發(fā)生了共同下降，則光合作用的降低主要原因與氣孔因素無關(guān)。如果二氧化碳的濃度出現(xiàn)了單獨上升，那么光合作用降低的原因與氣孔因素存在著一定的關(guān)聯(lián)。本次試驗中，冬小麥的細胞間隙二氧化碳濃度在拔節(jié)期出現(xiàn)了上升的趨勢，而其他階段僅僅具有波動變化，表明光合作用的下降因素主要與氣孔因素有關(guān)。低溫條件對冬小麥的產(chǎn)量影響主要表現(xiàn)在整體穗數(shù)降低、莖稈重量下降、千粒重量下降等。因此能夠發(fā)現(xiàn)，冬小麥在不同的時期階段中遇到低溫脅迫問題，均會導(dǎo)致內(nèi)部生理功能效果以及光合效率受到損傷。但不同時期階段的受損情況存在著差異性，本次研究為相關(guān)脅迫機制的分析提供了良好的參考資料。

4 結(jié)束語

通過研究低溫脅迫對冬小麥各生長時期的影響效果進行分析，能夠深入了解相應(yīng)的作用機理，并為預(yù)防凍害情況提供了可靠的參考資料，有利于整體生產(chǎn)活動的進一步進行。相關(guān)人員應(yīng)當根據(jù)低溫條件對冬小麥的影響效果，采取相應(yīng)的處理措施，提高整體產(chǎn)量和質(zhì)量。