不同生态类型春小麦的光合生理特性差异

樊明+杨滨齐+李红霞+张双喜+刘旺清+裘敏+方亮+魏亦勤

摘要：在同一环境条件下对不同生态类型春小麦品种的光合生理特性进行比较，结果表明，各品种间叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度等光合生理指标存在明显差异，青春38旗叶的叶绿素含量相对最高、光合速率相对最大，宁春50号的蒸腾速率和气孔导度相对最大、胞间CO2浓度值相对最高;各品种间农艺性状也存在一定差异。

关键词：春小麦;生态类型;光合生理;叶绿素;光合速率;蒸腾速率;气孔导度

中图分类号： S512.1+20.1 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）04-0087-02

收稿日期：2014-06-05

基金项目：国家现代农业小麦产业技术体系（编号：CARS-03）;国家科技支撑计划（编号：2011BAD35B03）;宁夏自然科学基金（编号：NZ12260）。

作者简介：樊 明（1979—），男，宁夏平罗人，硕士，助理研究员，从事小麦育种和栽培研究。E-mail：fm45@sina.com。

通信作者：魏亦勤，硕士，研究员，从事小麦遗传育种研究。E-mail：yqwei@163.com。

人们栽培作物的目的之一是为获得更多的光合产物。光合作用是农业生产的核心，是农作物产量形成的基础，而光合速率是光合作用强弱的指标。有研究表明，不同生态类型小麦品种之间的光合速率差异很大[1-3]，在光合生理方面表现也有所不同。在一定环境条件下，选育具有较高光合效率的小麦品种，是实现小麦增产最有效的途径[4-5]。国内外对小麦光合特性有很多研究，但在宁夏引黄灌区有关不同生态类型小麦品种同一环境下的光合生理特性差异研究尚不多见。本试验在宁夏引黄灌区，对不同生态类型小麦品种的光合生理特性差异进行研究，分析不同品种在产量因素构成和主要光合生理特性等方面存在的差异，以期为小麦引种、高光效品种选育、育种材料选择和栽培技术研究提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试小麦品种为我国不同春播麦区的主栽品种，生态区域划分参照文献[6]。供试材料为5个小麦品种，分别为龙麦33，适宜在东北春麦区的黑龙江北部及内蒙古呼伦贝尔地区种植;青春38，适宜在西北春麦区的青海省东部农业区及柴达木灌区种植;农麦2号，适宜在北部春麦区的内蒙古巴彦淖尔市、呼和浩特市、鄂尔多斯市种植;宁春50号，适宜在西北春麦区的宁夏引黄灌区中上肥力水平田块种植;宁春4号，适宜在西北春麦区的宁夏引黄灌区、内蒙古河套灌区种植。其中，宁春4号为对照材料。

1.2 试验方法

试验于2012年在宁夏农林科学院农作物研究所小麦试验地进行，纬度为38.25°N，经度为106.24°E，海拔1 117 m。试验材料于3月6日播种，7月12日收获。在6月26日小麦灌浆期分别测定旗叶片中部的叶光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素含量。旗叶光合速率、气孔导度、蒸腾速率等用英国PPSystems公司产CIRAS-1型便携式光合作用系统仪测定，测定时间为晴天09：00—11：00，在大气CO2浓度为330～360 mg/kg，光合有效辐射为（1 150±50） μmol/（m2·s）进行;旗叶叶绿素含量使用日本产SPAD-502 Plus叶绿素计测定。每个试材测定重复5次，取平均值。收获期对每个试材进行取样，进行室内常规考种。

1.3 数据处理

图表采用Excel 2003进行整理。

2 结果与分析 2.1 不同生态类型春小麦旗叶的叶绿素含量

由图1可见，不同小麦品种在灌浆期叶绿素含量差异较大，青春38叶绿素含量相对最高，SPAD值为50.9，较对照宁春4号叶绿素含量高2.4;农麦2号叶绿素含量相对最低，SPAD值为42.1，与青春38叶相差8.8，存在明显差异。

2.2 不同生态类型春小麦旗叶的光合速率

周竹青等发现，光合速率与叶绿素含量成显著正相关关系[7-9]。由图2可见，在同一环境条件下，不同生态类型小麦品种旗叶的光合速率值不同，其变化规律与叶绿素含量变化规律基本趋于一致，存在明显差异;青春38的光合速率相对最大，为14.95 μmol/（m2·s），其次是龙麦33;农麦2号光合速率相对最小，为10.70 μmol/（m2·s）;对照宁春4号光合速率为13.39 μmol/（m2·s）。可见，叶片叶绿素含量高有利于维持叶片较高的光合效率。

2.3 不同生态类型春小麦旗叶的蒸腾速率

叶片蒸腾速率反映小麦植株体内水分代谢状况和对水分的利用效率[4-5]。由图3可见，不同生态类型小麦品种旗叶的蒸腾速率差异明显，其变化规律和光合速率有所不同：宁春50号蒸腾速率最大，为14.14 mmol/（m2·s）;其次是宁春4号、青春38和农麦2号;龙麦33的蒸腾速率最小，为 12.05 mmol/（m2·s），比对照宁春4号低 1.53 mmol/（m2·s）。

2.4 不同生态类型春小麦旗叶的气孔导度

由图4可见，不同生态类型小麦品种的旗叶气孔导度变化规律和蒸腾速率变化规律趋于一致，蒸腾速率和气孔导度相适应;不同小麦品种间的气孔导度存在差异，宁春50号气孔导度最大，其次是宁春4号、青春38和农麦2号;龙麦33的气孔导度最小，为461.1 mmol/（m2·s）。

2.5 不同生态类型春小麦旗叶的胞间CO2浓度

胞间CO2浓度高低对旗叶叶片光合物质的转化有着直接影响，过高或过低的胞间CO2浓度都影响叶片的气孔开度，不利于叶片进行光合转化[1，5]。由图5可见，不同小麦品种旗叶胞间CO2浓度不同，宁春50号最高，胞间CO2浓度为279.50 mg/kg;其次是农麦2号，胞间CO2浓度为 275.00 mg/kg;青春38最低，胞间CO2浓度为248.29 mg/kg，较对照宁春4号低18.38 mg/kg。

2.6 不同生态类型春小麦穗部的农艺性状

由表1可见，龙麦33的株高最高，为115 cm，其次是青春38;青春38的穗长最长，为10.1 cm，较对照宁春4号长 1.0 cm;青春38的穗粒数最多，为40.8粒，其次是龙麦33，为39.6粒，宁春4号最少，仅为35.2粒;宁春4号的千粒质量最大，为43.6 g，其次是宁春50号和农麦2号，分别为42.9、40.6 g，青春38千粒质量相对最小，比宁春4号小 10.3 g，这可能是由于青春38较其他品种生育期偏晚，灌浆后期干热风对籽粒干物质的积累有影响。

表1 不同生态类型小麦品种穗部的农艺性状

品种 株高

（cm） 穗长

（cm） 结实小穗

（个） 不结实小穗

（个） 穗粒数

（粒） 穗粒质量

（g） 千粒质量

（g） 籽粒颜色

宁春4号 89 9.1 17.0 2.4 35.2 1.9 43.6 红

龙麦33 115 9.7 18.6 3.5 39.6 1.7 38.5 红

农麦2号 91 9.4 17.3 1.5 38.1 2.2 40.6 白

宁春50号 91 9.7 17.2 2.5 35.8 1.8 42.9 红

青春38 105 10.1 19.2 3.1 40.8 1.6 33.3 红

3 结论与讨论

在同一光照环境下，不同生态类型小麦品种旗叶的叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度等光合生理特性差异明显。叶绿素含量是小麦品种自身决定的，是反映光合能力的一个重要指标[5，7]，直接影响光合速率的大小。龙麦33和青春38叶绿素含量相对较高，其光合速率也相对较高。蒸腾速率和气孔导度相适应，表现为同一变化

趋势，这与王小兵等研究结论[2]相同。

本试验仅能反映在同一生态环境条件下不同生态类型小麦品种间光合反应的差异，不同小麦品种在宁夏引黄灌区同一生态环境条件下的光合生理特性和千粒质量直接之间的相关性还不是很明显，这在宁夏引黄灌区还不足以确定不同生态类型小麦品种的生态适应性和高产潜力。因此，对不同生态类型小麦品种整个灌浆过程中的光合生理特性变化规律及产量构成等还有待进一步研究。

参考文献：

[1]潘瑞炽. 植物生理学[M]. 4版.北京：高等教育出版社，2001：55-99.

[2]王小兵，李元清，崔国惠，等. 不同类型小麦品种（系）光合生理特性差异研究[J]. 内蒙古农业科技，2011（2）：31-32，35.

[3]张玲丽，王 辉，冯 毅，等. 不同类型高产小麦品种产量形成特点及其生理特性分析[J]. 干旱地区农业研究，2003，21（2）：122-125.

[4]董 钻，沈秀瑛. 作物栽培学总论[M]. 北京：中国农业出版社，2000：114-128.

[5]王 忠. 植物生理学[M]. 北京：中国农业出版社，1999：65-183.

[6]赵广才. 小麦高产创建[M]. 北京：中国农业出版社，2014.

[7]周竹青，朱旭彤，王维金. 不同类型小麦品种（系）光合生理指标差异及其相互关系[J]. 麦类作物学报，2002，22（1）：39-42.

[8]惠红霞，许 兴，李树华，等. 几个春小麦新品系的光合生理特性及其和宁春4号的比较[J]. 西北农业学报，2001，10（4）：25-29.

[9]李树华，惠红霞，许 兴. 宁夏春小麦光合性能的初步研究[J]. 宁夏农林科技，2000（1）：9-13.