干旱胁迫对小麦生理指标的影响

詹海仙，畅志坚，魏爱丽，张晓军，李 欣

（1.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原 030032；2太原师范学院生物系，山西太原 030031）

小麦是世界上仅次于玉米的第二大粮食作物，世界上约有70%的小麦播种面积分布在干旱、半干旱农业区[1]。其在生长过程中，经常会受到干旱的影响，在世界范围内，由于水分所造成的减产，可能要超过其他因素所导致的产量损失总和[2]。小麦抗旱性是许多生理生化反应在整体植株上表现出来的综合性状，是一种可遗传的数量性状，其中，干旱胁迫下小麦的生理生化特性差异被认为是小麦抗旱性差异的内在原因。与叶片气孔有关的光合速率、蒸腾速率和气孔导度3个生理性状，在小麦受到干旱胁迫时所受的影响最大，与抗旱指数关联程度十分紧密[3]。因此，研究干旱胁迫下小麦相关生理生化性状，特别是气孔导度、光合速率和蒸腾速率等的变化，对于旱地农业具有十分重要的现实意义。

近年来，关于干旱胁迫下小麦的光合特性与产量变化的研究已很多，但对干旱胁迫下小麦不同生长阶段生理指标的研究相对较少[4-9]。本研究采用不同程度干旱处理，分别测定了小麦生长发育4个时期的光合速率、蒸腾速率和气孔导度3个生理指标，以期为旱地小麦抗旱生理机制及非充分灌溉提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料与设计

供试小麦品种为长6878抗旱品种，由山西省农科院谷子研究所提供。本试验在山西省农科院作物科学研究所试验地进行盆栽，所用陶盆内径34 cm，高24 cm，取大田0～20 cm表土，过筛，去除杂质。每盆于播前每千克干土掺入0.3 g尿素、1.2 g磷肥、0.2 g钾肥和适量有机肥。

水分处理设置为：处理1.轻度干旱胁迫，田间持水量的60%～65%；处理2.中度干旱胁迫，田间持水量的45%～50%；处理3.重度干旱胁迫，田间持水量的30%～35%；对照为正常水分处理，田间持水量的80%。每处理设8次重复。种子经挑选、催芽后播种，出苗后每盆留生长基本一致的麦苗5株。开花前保持土壤含水量为80%左右，开花期用不同天数的自然干旱得到不同的水分状况。遇雨天，将进行生育期干旱胁迫的盆搬入遮雨棚，雨停后及时搬出。

1.2 测定方法

光合速率、蒸腾速率和气孔导度的测定利用英国PP Systems公司生产的TPS-1便携式光合作用测定仪，测定时选用开放式气路，测定光强为（1 000±50）μmol/（m2·s），进气口CO2浓度控制为（380±20）μL/L，选择晴天 8：00—16：00 测定，每隔2 h测1次，每次每种水分处理测5株（交叉测量，以排除太阳辐射对不同水分处理的影响）。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对小麦光合速率的影响

从图1可以看出，随着土壤水分含量的减少，小麦4个时期的光合速率均呈现降低的趋势。轻、中度干旱胁迫处理在孕穗期、抽穗期、灌浆期，表现为小麦旗叶光合速率与对照相比变化不大；而在严重干旱条件下，表现为小麦旗叶光合速率明显低于对照和轻、中度干旱处理。扬花期的轻度干旱胁迫处理，使小麦旗叶光合速率高于对照，说明轻度干旱胁迫能使小麦叶片较长时间保持较高的光合速率，有利于籽粒充分灌浆而获得高产。小麦旗叶光合速率变化与其他文献报道一致[10-11]。

2.2 干旱胁迫对小麦蒸腾速率的影响

从图2可以看出，干旱胁迫处理对小麦蒸腾作用的影响与对光合速率的影响相类似，即随着土壤干旱胁迫程度的加剧，蒸腾速率均呈减小趋势。轻、中度干旱胁迫处理的旗叶蒸腾速率变化趋势与对照相近；在严重干旱胁迫条件下，旗叶蒸腾速率明显低于对照和轻、中度干旱处理。本研究中，蒸腾速率随着水分胁迫程度的加剧而下降，避免了在干旱条件下水分无效耗损，因而提高了品种的水分利用效率。

2.3 干旱胁迫对小麦气孔导度的影响

土壤干旱对植物光合、蒸腾速率的影响是由气孔的开放程度来控制的，气孔导度是衡量气孔开放程度的一个重要指标[12]。从图3可以看出，轻度干旱对气孔导度的影响不显著，但中度和严重土壤干旱的气孔导度显著降低，这与前人的报道一致[13]。从而说明气体交换参数对轻度干旱并不敏感，但中度乃至更严重的干旱则明显限制了旗叶的气体交换过程。

3 结论与讨论

本试验条件下小麦旗叶的光合速率、蒸腾速率和气孔导度的变化说明，轻、中度干旱处理对小麦旗叶的光合等生理指标影响甚微，其变化趋势与对照相近。旱作小麦在轻、中度干旱条件下能够保持相对较高的光合生理指标，是其产量相对稳定的主要原因。

小麦受到干旱胁迫时，会发生一系列生理生化的调整与适应过程，最终决定其农艺性状的形成。与叶片气孔有关的光合速率、蒸腾速率和气孔导度3个生理性状在小麦受到干旱胁迫时所受的影响最大，因此，探讨干旱胁迫条件下这3个生理指标在小麦不同生育期的变化，有助于从本质上阐明高产旱作小麦在干旱条件下的生理响应机制，从而为发展节水高产栽培提供理论依据。

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