水分胁迫对冬小麦的生长发育、生理特征及其养分运输的影响

【摘要】： 为揭示小麦在水分胁迫下的生理适应机制，及其在抗逆条件下的养分运输机制，在中国农业科学院东门气象站进行了管栽试验。试验材料选用冬麦CA0045，共设置三个水分水平的处理：处理Ⅰ，水分含量占田间最大持水量的70％-75％；处理Ⅱ，水分含量占田间最大持水量的50％-55％；处理Ⅲ，水分含量占田间最大持水量的30％-35％。在每个生育期结合测定株高、叶面积、水分利用效率，干物质重，各部分含水量，叶绿素含量，叶绿素荧光动力学参数，净光合速率，蒸腾速率，气孔导度及各部分K、N、P、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe和可溶性糖含量，并对小麦的产量构成、生物量分配、养份分配进行分析，探讨不同水分胁迫对小麦的生理形态及养份运移影响。主要结论如下： 1水分胁迫对作物形态指标的直观影响表现在株高和叶面积上。水分胁迫下株高随着胁迫程度的加重而降低；叶面积随着胁迫程度的加重而减小。 2成熟期之前，水分胁迫下干物质较多的分配到鞘部，成熟期时较多的分配到鞘部和叶部，影响了籽粒中干物质的积累，这可能是重度水分胁迫下小麦穗数、穗粒数、千粒重建少的主要原因。而水分胁迫下地下部干物质分配率的增大则是水分匮缺对根系找水功能的激发作用，并且，从增长的程度和大小来看，中度水分胁迫条件对根部的生长期到更好的促进作用。 3叶绿素相对含量一方面反映了作物抗逆性的大小，另一方面可以作为PSⅡ的最大光能转化效率的表征指标，从而可以据此判断PSⅡ的受水分胁迫的破坏程度。 4水分胁迫增加了倒三叶从拔节期到开花期的抗逆能力，这种对胁迫环境的适应、抵御能力随着胁迫程度的加强而增强。 5气孔因素是限制光合作和能力的主要因素，水分亏缺引起了气孔关闭，气孔导度下降，蒸腾速率的降低，最终导致了光合能力的下降。 6小麦从抽穗期开始进入强耗水阶段，而对于处理Ⅱ来说，在某些时期仍有节水的潜力和空间。处理Ⅲ的潜在水分利用效率和处理Ⅱ之间虽然没有明显差异，但产量过低，没有在实际生产中推广的可能性。 7中度水分胁迫提高了N素向生殖器官中的分配，提高了N素的利用效率；P素的分配规律和趋势和N素基本一致，但水分胁迫对秆+鞘部P的截留作用较为明显，同时，从灌浆期到成熟期中度水分胁迫促进了叶部P素向穗中的运输；K素的分配遵循了水分胁迫下营养元素分配的一般规律：水分胁迫抑制了秆、鞘、叶中K素向籽粒的运输；Ca、Mg的吸收主要在根部，水分胁迫下叶部的Mg含量直到成熟期才开始下降，这可能是此时期叶绿素下降的主要原因。开花期，中度胁迫水分水平增加了根部对Mg的吸收能力。 8 Cu、Fe、Zn主要分布在小麦的根部，重度水分胁迫使根部含Fe量先增加后减小，中度水分胁迫使根部含Fe量始终高于或等于对照；水分胁迫前期抑制了根部对Cu的吸收，后期则促进了对Cu的吸收；抽穗期是小麦对Zn吸收能力较强的时期，水分胁迫前期对根、鞘部Zn的吸收有抑制作用，后期则促进了重度水分胁迫下根、鞘部的吸收。 9水分胁迫下可溶性糖的变化可以反映出不同器官的抗旱型大小。由此可以看出，秆部、生育期后期的叶部重度胁迫的处理抗旱性较高，而穗部，则以中度水分胁迫处理下的抗旱性较高，这可能是因为，重度水分胁迫阻碍了干物质向生殖器官的运输，使得重度水分胁迫下体内碳水化合物相对亏缺，此时蛋白质水解加强，合成受阻。