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冬小麦不同抗旱性品种光合、物质运转和水分利用特征

吴金芝  
【摘要】:为明确不同抗旱性小麦品种花后光合生产、物质转运和产量形成及水分利用特征及对干旱胁迫的响应,于2012-2014年在移动防雨棚下以晋麦47(抗旱性强)、偃展4110(抗旱性弱)和矮抗58(抗旱性中等)为材料,在足墒播种、安全越冬基础上,设置拔节至成熟期持续干旱(w1)、开花至成熟期干旱(W2)、拔节至成熟期供水适宜(W3)3种水分处理,考察了叶片光合荧光日变化、干物质和碳水化合物积累与转运特征、产量形成与水分利用特性,取得主要结果如下: (1)不同抗旱性品种在花后不同时段光合与蒸腾特性对干旱胁迫的响应存在差异,抗旱性强的品种在灌浆后期及一日中的下午表现出明显的光合耐逆优势。干旱胁迫下各类品种叶片光合速率和蒸腾速率均下降,但光合速率的下降幅度小于蒸腾速率下降幅度,从而使叶片水分利用效率显著提高。不同品种在不同生育阶段和一日中不同时段受干旱胁迫的影响程度不同,相对于抗早性弱的品种,抗旱性强的品种生育后期叶绿素含量和平均光合速率下降幅度较小,蒸腾速率下降幅度较大,叶片水分利用效率上升幅度较高;一日中不同品种叶片光合、蒸腾和水分利用效率对水分胁迫的敏感性下午大于上午,水分胁迫下抗旱性强的品种相对于抗旱性弱的品种下午(12:00-18:00)叶片水分含量和光合速率的下降幅度明显较小,叶片荧光参数F、Fm、Yield、ETR、NPQ和qP值相对较稳定,各器官的体-气温差明显较低。分析表明,严重干旱处理与适水处理下下午叶片的F比值、Fm比值以及器官体-气温差可以作为品种抗旱性鉴定的筛选指标。 (2)不同抗旱性品种干物质积累能力、贮藏物质运转效率及对干旱胁迫的响应存在差异,抗旱性强的品种在于旱胁迫条件下有较强的物质积累优势,且其贮藏物质转运能力明显高于抗旱性弱的品种。干旱胁迫降低了各品种生物量,但抗旱性强的品种生物量降低幅度小于抗旱性弱的品种。与偃展4110相比,晋麦47花前和花后生物量均显著较高,同时花前干物质转运量及对籽粒的贡献率也较高;矮抗58花后生物量略高,而花前干物质的转运量及对籽粒的贡献率显著较高。不同水分处理下各器官花前物质转运量均表现为茎鞘叶片穗部,转运率表现为叶片茎鞘穗部,对籽粒的贡献率表现为茎鞘叶片穗部,干旱胁迫使晋麦47和矮抗58各器官花前物质转运量、转运率及对籽粒的贡献率均明显增加,但对偃展4110各器官影响较小。 (3)灌浆过程中叶片、茎鞘和穗部糖分代谢呈现出相似的阶段变化和日变化动态趋势,不同抗旱性品种、不同器官在干旱胁迫下糖分含量和积累量存在较大差异,抗旱性强的品种表现出叶片和穗颖日糖分浓度较高、茎鞘糖分贮积和转运量较大的特征。一日中不同器官的糖分浓度表现为先升高后下降,高峰值出现在14:00左右,水分胁迫没有改变糖分浓度变化趋势,但相对提高了日糖分浓度值。品种间比较,叶片和穗颖糖分浓度晋麦47大于偃展4110,茎鞘糖分浓度低于偃展4110。随灌浆进程不同器官的糖分浓度也表现出先升高后下降的单峰曲线、即前期积累后期转运的变化特征。干旱胁迫没有改变糖分变化趋势,但使高峰值提前,使茎鞘糖分积累量与转运量增加。品种间比较,茎鞘糖分积累量、转运量及对籽粒的贡献率均表现为矮抗58晋麦47偃展4110。 (4)不同抗旱性品种产量形成和水分利用对干旱胁迫的响应存在明显差异,抗旱性强的品种在干旱胁迫下表现出成穗率高、群体库容量较大、粒重较稳定,以及前期水分利用能力强、后期水分生产效率高的特征。供水适宜时3个品种的产量和水分利用效率皆无显著差异,干旱胁迫显著降低了各品种产量,降幅表现为晋麦47矮抗58偃展4110。与偃展4110相比,晋麦47干旱时生育前期耗水较多,物质积累量较大,单位面积总粒数较高;而在产量形成期(开花至成熟)叶片蒸腾速率较低,耗水量较小,水分生产效率较高,贮藏物质转运对籽粒的贡献率较高,最终获得较高的产量和水分利用效率。矮抗58在花后干旱条件下具有较高的物质生产能力和花前贮藏物质贡献率,相对产量也较高。综合研究认为,干旱环境下早期的吸水能力和生长能力强、群体库容量大、花前贮藏物质贡献率和花后水分生产效率高是抗旱高产品种的重要性状。 综合研究认为,抗旱性强的小麦品种对干旱胁迫的适应调节能力强。在整个生育期中,前期通过增加吸水促进营养生长,提高群体生物量和库容量;后期通过气孔调节和渗透调节减少蒸腾耗水,维持下午光合稳定,提高了水分利用效率,并通过高效利用贮藏物质促进籽粒灌浆,进而实现抗旱节水与高产的统一。


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