不同水分处理对冬小麦光合生理的影响

（杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100）

摘要

[目的]为提出适宜生态环境的农田水分灌溉制度提供理论依据。[方法] 在盆栽试验条件下，在冬小麦的拔节期、扬花期、灌浆期进行不同的水分处理，研究不同水分处理对小麦光合生理的影响。[结果] 不同水分处理对小麦的蒸腾效率、光合效率、水分利用效率等均有影响；相比之下，低水处理对蒸腾速率的影响比对光合速率更为明显，不同的水分处理对冬小麦的光合生理的各项指标包括蒸腾速率、气孔导度、光合速率、胞间CO2浓度、水分利用效率等均有较大的影响，只对叶片温度的影响较小。[结论] 该研究有助于实现水分的有效利用，达到节约用水和实现农业高产的目的。

关键词 水分；冬小麦；光合生理

中图分类号 S512文献标识码 A文章编号 0517-6611（2014）19-06143-02

Effects of Different Water Treatment on Winter Wheat Photosynthetic Physiology

ZHENG Aiquan

（Yangling Vocational and Technical College， Yangling， Shannxi 712100）

Abstract [Objective] The research aimed to provide the theoretical basis for the proposal of the cropland water irrigation program suitable for the environment.[Method]Under pot experiment conditions， in jointing stage， flowering stage， filling stage of winter wheat in all the different water treatments， the effects of different water treatment on photosynthesis of wheatwere studied. [Result] The different water treatments had impacts on wheat transpiration rate， photosynthetic rate， water use efficiency and so on. Compared with low water treatment， the transpiration rate and photosynthetic rate were more obvious， different water treatments of winter wheat in the optical and physiological indexes including the transpiration rate， stomatal conductance， photosynthetic rate， intercellular CO2 concentration and water use efficiency had great influence， and only minor effects on the blade temperature. [Conclusion] The research was conductive to realize the effective utilization of the water， and achieve the goal of saving water and the achievement of the high yield.

Key wordsWater； Winter wheat； Photosynthetic physiology

作者简介

郑爱泉（1980-），男，甘肃靖远人，讲师，在读博士，从事生物技术的教学与科研工作。

收稿日期 20140603

小麦作为我国最重要的农业作物之一，其高产、优质生产对于保证人们的正常生活水平至关重要。旱地农业是全世界范围内的学术问题。就耕地面积而言，其中有灌溉条件不足的耕地不足13%左右，其余的农业生产主要靠天然降水[1]。水分是限制作物生长发育的主要因素。若不能解决水分短缺的问题，则养分亦不能充分发挥其作用[2]。中国作为发展中的农业大国，农业用水占总用水量的比例为60%～80%，但由于不合理的水分利用而导致作物用水效率低下[3-4] 。山东省处于季节性半干旱地区，气候偏旱，绝大部分的降水量集中在7～9月。小麦相当于生长在一年之中降水量最少的季节，生长期间的降水量约占小麦生长发育总需水量的30%，尤其在小麦的返青期到拔节期之间，自然降雨量稀少，严重影响冬小麦前期的生长状况和营养器官的形成。

农业生产主要就是通过光合作用积累更多的产物，达到优质、高产，而水分是影响光合作用的主要因素[5-6]。土壤水分短缺能够直接影响土壤养分的有效利用及小麦的生长发育[7]。合理的灌水量和灌溉时期可以使得小麦在整个生育期内对各种自然资源的利用率增加，并且可以使得产量提高，品质得到显著改善[8-9]。因此，通过研究不同水分处理对冬小麦光合生理各项指标的影响，提出适宜本区生态环境的农田水分灌溉制度，以期实现水分的有效利用，达到节约用水和实现农业高产的目的。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验设计

供试小麦种子为济南17。试验于2012年10月至2013年5月在菏泽学院农场进行，采用花盆种植后移至大田培育生长的种植方式。盆内土质为沙土，沙子与土的配比为1∶1。冬小麦种植密度为平均每6 cm2种植3粒种子。试验设4个灌水水平：田间饱和持水量、3/4田间饱和持水量、2/4田间饱和持水量、1/4田间饱和持水量。每个处理组合4个重复。分别在小麦的拔节期、扬花期、灌浆期初期进行水分处理。

1.2测定项目与方法

在冬小麦的拔节期、扬花期、灌浆期水分处理后，分别选定有代表性的天气，在早上9：00～11：00用TPS2光合仪测定最上部完全展开的冬小麦旗叶的光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、叶片温度、蒸腾速率等光合指标，计算各处理的瞬时水分利用率。

2 结果与分析

2.1 光合速率

从图1可以看出，冬小麦各个时期的光合速率在水分处理为田间饱和持水量时最高，而施水量为1/4田间饱和持水量最低。这充分说明水分在小麦光合作用中的重要作用。小麦拔节期处于返青之后，随着气温的升高，小麦生长发育加快，所以在水分较高时光合速率也同时期最高；到了扬花期，小麦的各项生理活动较旺盛，因此不同的水分处理对小麦的光合速率产生比较显著的影响；灌浆期是决定小麦粒种的重要时期，小麦的茎叶绿色面积达到最大，此时要充分进行光合作用，所以灌浆期的需水量很大，在水分处理达到最大时光合速率明显地升高。

2.2 蒸腾速率

从图2可以看出，拔节期蒸腾速率的变化较大，扬花期蒸腾效率在水分为田间饱和持水量时较高，而在其他水分处理下蒸腾效率无明显变化，灌浆期蒸腾速率随水分的减少而降低。由于中水处理和高水处理为作物生长提供良好的土壤水分环境，作物生长旺盛，农田耗水量较大。但是，低水处理由于较差的土壤水分条件限制了作物的旺盛蒸腾，且由于限制了作物营养器官的扩展，叶片表面气孔总量较少，蒸腾耗水量相对较少。

图1 不同水分处理对光合生理的影响

图2 不同水分处理对蒸腾速率的影响

2.3 胞间CO2浓度

从图3可以看出，自始至终拔节期的胞间CO2浓度普遍都要高于灌浆期和扬花期。产生这一结果的主要原因可能在于，冬小麦拔节期以营养生殖为主，且小麦处于苗期，光合速率相对于要低于处于小麦成熟期的扬花期和灌浆期，所以拔节期的胞间CO2 浓度相对较高。在拔节期，由于作物叶片中叶绿素含量相对较低，光合作用相对较弱，胞间CO2浓度高；在灌浆期和扬花期，由于增大了库容，光合作用强烈，作物对CO2的需求增加，高水处理由于较高的土壤含水量有利于作物气孔的开闭和水汽交换，因而胞间CO2浓度在各时期相对较高。

图3 不同水分处理对胞间CO2浓度的影响

2.4 气孔导度

气孔导度表示气孔张开的程度，影响光合作用、呼吸作用及蒸腾作用。从图4可以看出，拔节期施水量与气孔导度呈不相关变化，但拔节期的气孔导度相对要高于扬花期和灌浆期，扬花期和灌浆期的气孔导度随着施水量的减少均呈下降状态。

图4 不同水分处理对气孔导度的影响

2.5 叶片瞬时水分利用效率

叶片瞬时水分利用效率是某时刻光合速率与蒸腾速率之比。从图5可以看出，随着施水量的降低，灌浆期的水分利用效率逐步增加，扬花期分别在3/4田间持水量和1/4田间持水量时达到最高和最低的水分利用效率，拔节期的水分利用效率在2/4田间持水量时达到最高。

图5 不同水分处理对瞬时水分利用效率的影响

2.6 叶片温度

从图6可以看出，同一生育期不同水分处理对叶片温度的影响不大，随着水分的变化叶片温度基本不变，不同生育期扬花期的叶片温度一直处于最高，灌浆期的温度也一直高于拔节期。这可能与外界大气温度的影响有关。

图6 不同水分处理对叶片温度的影响

3 结论

研究表明，小麦拔节期光合速率变化不大，扬花期和灌浆期的光合速率随着水分的减少而呈降低趋势。小麦扬花期和

灌浆期降水量相对较少，所以灌水对土壤水分的影响显著，此时的小麦需要充分的光合作用生产来满足生殖生长。水分是光合作用的重要原料。水分的减少会对小麦的光合速率产生明显的影响，对光合作用产生胁迫作用。

小麦的蒸腾速率除了拔节期的变化较大之外，其他生理时期的蒸腾速率都随着水分的减少而降低。随着作物生育进程的不断推进，作物营养器官不断扩张，作物地上部分对地表的遮阴程度不断加大。随着水分的增加，作物体内含水量增加，在相同条件下作物叶片气孔开度增大，作物蒸腾作用增强。由于光合作用较强时消耗的胞间CO2 较多，而胞间CO2通过气孔与外界大气交换相对较慢，因此呈负相关关系。

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