干旱脅迫對不同品種玉米苗期葉片光合特性的影響

莫延萍

（海南州農(nóng)牧業(yè)綜合服務中心，青海 海南 813099）

“國以農(nóng)為本，農(nóng)以種為先”，說明種子在糧食生產(chǎn)中的重要作用。玉米是當今世界重要的糧食作物之一，世界玉米生產(chǎn)面積在不斷擴大，在農(nóng)產(chǎn)品流通中玉米的市場相對而言是十分活躍的。但是世界上有1/ 3 的可耕地處于供水不足狀態(tài)，干旱是世界范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要的非生物限制因素。干旱缺水是造成玉米減產(chǎn)的主要因素之一，是世界上很多國家和地區(qū)玉米生產(chǎn)中的主要限制因素。而且玉米需水量高，根系發(fā)達，是對水分虧缺敏感的一種作物。光合作用是決定玉米產(chǎn)量的另一個重要因素。目前有關玉米光合特性的研究大多集中在其光合作用與產(chǎn)量的關系上面，對玉米抗旱性的研究多集中在夏玉米生長形態(tài)和生理生化的抗旱性鑒定上，而對水分脅迫條件下玉米光合生理、生態(tài)研究甚少。

1.材料和方法

1.1 試驗材料

玉米品種：迪卡667、浚單20、津北288

1.2 干旱脅迫種群構(gòu)建

1.2.1 試驗儀器

1000 mL白瓷缸45個、10mL 和1000mL的量筒、移液管、滴管、棉花、研缽、漏斗、試管與試管架、錐形瓶、水浴鍋、掃描分光光度計、光合儀、pH試紙、冷凍離心機，分光光度計，天平（感量 0.1mg），冰箱，恒溫水浴鍋，研缽，剪刀，離心管，具塞試管，洗耳球、遮光布、厘米尺、剪刀、紗布、Li-6400便攜式光合測定系統(tǒng)，Chlorolab-2氧電極，針筒，0.1mL微量進樣器。

1.2.2 試驗試劑

測定介質(zhì)（pH7.5 的0.1mol/L NaHCO3的水溶液）、半飽和的氯化鉀溶液、5mmol/L DCMU[稱23.2mg DCMU 溶于20mL 甲醇中]、無水亞硫酸鈉（除氧劑）。

1.2.2.1 營養(yǎng)貯備液的配制（采用改進過的Hoagland營養(yǎng)液配方）

（1）大量元素均配制成1mol/L的母液，分別是KH2PO4、MgSO4·7H2O、KCl、CaCl2、 (NH4)2SO4、KNO3。

EDTA-Fe的配制：將2.68 gNa2C10H14O3N2溶解在1000ml蒸餾水中，加熱加入1.980g FeSO4·7H2O，并攪拌均勻。

（2）微量元素配置：分別稱取H3BO32.86g、ZnSO4·7H2O 0.222g、NaMoO40.025g、MnSO4·4H2O 2.11g、CuSO4·5H2O 0.079g，共溶于800 mL蒸餾水中并加水至1000 mL。

1.2.2.2 其他試劑

0.1 mol/L HCl、0.1mol/L NaOH

1.2.3 實驗前處理

1.2.3.1 幼苗的移栽和無土栽培

（1）1/2Hoagland培養(yǎng)液配制。先用帶刻度的燒杯量取約1000mL蒸餾水，置入干凈帶蓋白瓷缸中，按表2分別加貯備液（mL），并做好標注，后用0.1mol/L HCl或0.1mol/L NaOH調(diào)pH為5.6 ～ 6.0后，加水至水培缸刻度線。

表2 迪卡667不同PEG濃度下玉米苗期生物量變化

（2）幼苗移栽。選擇長勢一致的幼苗，記錄株高。用水浸泡幾分鐘，洗凈根部蛭石，棉花輕裹莖基部，固定在白瓷缸孔內(nèi)，使根部浸于營養(yǎng)液中，移栽后放置于培養(yǎng)室。

1.3 干旱脅迫處理

7天后，分別向1～45號編號的培養(yǎng)缸中，加入0、40g、80g PEG 6000，混勻后用蒸餾水給培養(yǎng)缸補充水分，使得PEG濃度為0%，4%，8%。在培養(yǎng)缸放置30天之后進行測定。

1.4 干旱脅迫對生理指標的影響

1.4.1 Li-6400對葉片光合速率的測定

選擇晴天早晨，用便攜式光合作用系統(tǒng)（Li-6400 USA）測定不同光合參數(shù)。

1.4.2 測定植株生物量

水培缸取出植株，去掉棉花，在105℃下殺青15 min， 后80℃下烘干至恒重稱量。地上部分與地下部分開，測其質(zhì)量，再測總體干重，每一植株重復此法。

1.5 數(shù)據(jù)記載與性狀測定

有效葉面積：測量玉米葉片有效寬度并記錄，（光合儀葉室大小固定），故測葉片寬度，LA＝長×寬。

1.6 數(shù)據(jù)處理及分析將所得數(shù)據(jù)在Excel進行分類整理分析，并用Excel作圖比較。

利用SPSS15.0軟件進行單因素方差分析和曲線之間差異性的分析；利用EXCEL軟件進行常規(guī)圖表的制作。

2.結(jié)果與分析

2.1 不同的PEG濃度種植下玉米苗期生物量的變化

圖1 迪卡667不同PEG濃度的柱狀圖

迪卡667在不同PEG濃度下生物量比較，與對照相比地上部植株沒有明顯差異，濃度為4%的植株減小了0.02g，濃度為8%的植株減小了0.027g；地下部與對照相比較無明顯差異，干重濃度為4%的增加了0.04g，濃度為8%的增加了0.04g（p＜0.05）。

圖2 浚單20不同濃度的柱狀圖

表3 浚單20不同PEG濃度下玉米苗期生物量變化

浚單20在不同PEG濃度下進行觀測，濃度為0的植株地上部漲勢比其他濃度植株漲勢強，但無顯著差異；地下部分PEG濃度為8%的植株平均質(zhì)量0.07g，與對照相比增加40%，PEG濃度為4%平均質(zhì)量0.06g，與對照相比顯著增加20%（P＜0.05）；綜上所測數(shù)據(jù)可得，在不同濃度的PEG干旱脅迫下，PEG濃度較大的植株根系通過擴大自身根系吸收足夠的水分來維持地上部分植株的正常運行。

圖3 津北288不同PEG濃度的柱狀圖

在不同PEG濃度脅迫下，濃度較大時，植株根系吸收的水分較多，濃度為8%，地下部平均質(zhì)量為0.07g，與對照相比增加40%，濃度為4%時，平均質(zhì)量為0.06g，與對照相比增加20%；濃度為0時，地上部植株的平均質(zhì)量為0.14g，濃度為4%時，平均質(zhì)量為0.13g，與對照相比減少0.01g；濃度為8%時，平均質(zhì)量0.13g，減少0.01g，無顯著差異。

2.2 不同PEG濃度，玉米葉片的光合參數(shù)

表5 不同PEG濃度，迪卡667的光合參數(shù)

在不同PEG濃度脅迫下，植株氣孔導度與對照相比顯著增加，濃度為4%的植株，與對照相比增加56%，PEG濃度為8%的植株與對照相比增加33%；植株光合速率與對照相比，PEG濃度為4%的植株增加9%，濃度為8%的植株沒有顯著差異；植株胞間CO2濃度與對照相比有顯著差異，濃度為4%的植株增加96%，濃度為8%的植株增加84%；植株蒸騰率，與對照相比植株蒸騰速率增加顯著，濃度為4%植株與對照相比增加74%，濃度為8%的植株增加52%；植株瞬時水分利用率與對照相比有顯著差異，濃度為4%的植株與對照相比顯著減少63%，濃度為8%的植株與對照相比減少55%（p＜0.05)。

表6 不同PEG濃度下浚單20的光合參數(shù)

不同PEG濃度下，植株氣孔導度與對照相比，濃度為4%的植株與對照相比增加22.4%，濃度為8%的植株與對照相比無明顯差異；光合速率，與對照相比PEG濃度為8%的植株減小21%，濃度為4%的植株與對照相比無顯著差異；胞間CO2濃度，與對照相比顯著增加，濃度為4%植株增加69%，濃度為8%的植株增加37%；蒸騰速率，與對照相比濃度為4%植株有明顯差異，濃度為4%的植株增加28%，濃度為8%的植株無明顯差異；瞬時水分利用率，與對照相比有顯著減小差異，濃度為4%的植株減少36%，濃度為8%的植株減少17%（P＜0.05)。

表7 不同PEG濃度下津北288光合參數(shù)

不同PEG濃度下，氣孔導度與對照相比顯著增加，濃度為4%增加20%（P＜0.05），濃度為8%增加29%；光合速率，與對照相比顯著增加，濃度為4%的植株增加18%，濃度為8%的增加16%；胞間CO2濃度，與對照相比無顯著差異；蒸騰速率，與對照相比顯著增加，濃度為4%植株增加27%，濃度為8%植株增加32%；瞬時水分利用率，與對照相比有顯著減小，濃度為4%的植株減小6%，濃度為8%的植株減小11%。

3.結(jié)論

通過研究不同濃度PEG處理下，不同品種玉米苗期葉片相關生物量和光合參數(shù)試驗對比。表明濃度小葉片長勢茂盛，PEG濃度大受影響較大，差異明顯；PEG濃度較小或PEG濃度為0%植株生長比較旺盛。PEG濃度較大時，地上部光合功能受到抑制，蒸騰系數(shù)增大，植株體的新生同化產(chǎn)物數(shù)量減少，分配在根系和冠層間干物質(zhì)量下降，植株整體表現(xiàn)為根系和地上部生物量同時減小，導致植株體總抑制量增大。同時，光合產(chǎn)物會優(yōu)先分配給根系，用來恢復根系結(jié)構(gòu)，維持最低限度各個生物功能正常發(fā)揮，保持生命力。但這種增加是受地上部約束的，根系增加不能使地上部過分受到抑制，地上部生長受到抑制，會降低物質(zhì)生產(chǎn)能力，以致使植株整體受到損害。因此，在三個品種中，測得迪卡667的生物量及光合參數(shù)都比較適合在干旱地區(qū)引種。不同濃度梯度下生物量都有顯著變化，與對照的地下部相比不同濃度梯度植株地下部有明顯的增加趨勢；以適應在不同的干旱環(huán)境下生存。所以綜合考慮迪卡667比較適合在天津地區(qū)引種。