分蘗和拔節(jié)期土壤干旱對小麥產量形成的影響及其生理機理.pdf

1、目前干旱已成為影響我國作物生產的主要自然災害，不同時期干旱均會對作物生長發(fā)育產生重要影響。小麥是越冬性作物，生育前期生長緩慢、需水量少，此時期灌溉易造成水資源的極大浪費。因此，明確生育前期土壤干旱對小麥產量的影響對高產節(jié)水栽培具有重要的指導意義。本研究采用盆栽試驗，以長江中下游主推品種揚麥13和揚麥16為材料，研究了分蘗和拔節(jié)期干旱對小麥生長發(fā)育和產量形成的影響及其生理基礎，分析了生育前期干旱鍛煉對小麥花后干旱脅迫下旗葉光合和衰老的調控

2、機理。主要研究結果如下:
　　1.小麥分蘗期和拔節(jié)期輕度干旱脅迫可以維持較高的產量。前期干旱脅迫對兩品種產量的影響趨勢一致。分蘗期輕度干旱(TM)通過提高千粒重及單莖產量來提高產量，拔節(jié)期輕度干旱(JM)處理對產量無影響，分蘗期和拔節(jié)期重度干旱(TS和JS)處理顯著降低穗數(shù)、穗粒數(shù)和產量，表明穗數(shù)和穗粒數(shù)的降低是產量降低的重要因素。TS和JS處理分別通過降低小穗數(shù)和提高不孕小穗數(shù)降低可孕小花數(shù)，最終降低穗粒數(shù)。TM處理提高拔節(jié)期和

3、開花期葉面積，有利于提高脅迫解除后的物質積累速率和干物質積累量;JM處理降低花前物質積累量，但提高花后物質積累量，這與開花期較高的單株葉面積一致;而重度干旱葉面積的降低限制物質積累。分蘗期干旱對花后物質積累對籽粒貢獻率無影響，而拔節(jié)期干旱顯著提高。分蘗期處理花前物質轉運量及其對籽粒貢獻率略低于對照，而拔節(jié)期處理顯著降低，且JS降幅更大。表明分蘗和拔節(jié)期輕度干旱提高花后物質生產能力彌補花前干物質轉運能力的降低，協(xié)調花前與花后物質積累對籽粒

4、的貢獻，從而實現(xiàn)高產。小麥籽粒產量與拔節(jié)至開花和花后的物質積累量和積累速率均呈顯著正相關。因此，分蘗和拔節(jié)期輕度土壤干旱保證小麥成穗數(shù)，增加花后物質積累，提高單莖產量有利于獲得高產。
　　2.分蘗和拔節(jié)期輕度干旱提高小麥旗葉光合能力并緩解旗葉衰老是取得高產的重要原因。分蘗期和拔節(jié)期干旱提高葉片過氧化氫(H2O2)和MDA含量，降低凈光合速率（Pn），且重度干旱降幅更大;脅迫解除后葉片Pn快速恢復，有利于緩解干旱脅迫對生長的抑制，這

5、也與抗氧化酶活性、Rubisco含量的恢復一致。分蘗期干旱對旗葉葉面積無影響，而拔節(jié)期干旱顯著降低。兩時期干旱提高旗葉比葉重，且拔節(jié)期干旱增幅更大。前期干旱處理提高花后旗葉凈光合速率(Pn)，且拔節(jié)期干旱增幅更大。最大光化學效率(Fv/Fm)、實際光化學效率(ΦPSⅡ)、最大羧化效率(Vcmax)、光合電子傳遞效率（J)和Rubisco含量的變化趨勢與Pn一致。前期干旱脅迫提高花后旗葉抗氧化酶活性，降低H2O2含量，延緩磷脂酶D、磷脂酸

6、、脂氧合酶、脂肪酸和MDA含量的上升速率，并降低旗葉ABA含量，提高IPA和IAA含量，表明前期干旱增強旗葉活性氧代謝能力，緩解膜脂氧化程度，改善激素含量變化，延緩葉片衰老，有利于維持較高的光合能力，保證花后籽粒灌漿的物質供應。
　　3.分蘗和拔節(jié)期輕度干旱脅迫解除后糖氮代謝活性增強有利于提高植株物質積累和氮素積累，是獲得高產的重要特征。分蘗期和拔節(jié)期干旱顯著降低磷酸蔗糖合成酶(SPS)、硝酸還原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)

7、的活性，降低葉片氮含量，但提高可溶性糖、蔗糖和可溶性蛋白含量;脅迫解除后，葉片SPS、NR和GS活性高于對照，糖和氮含量快速恢復，表明干旱抑制糖氮代謝活性，脅迫解除后糖含量快速降低，緩解對光合作用的抑制，并提高氮代謝酶活性，有利于提高植株生長速率和氮素積累。前期干旱處理提高旗葉SPS活性、可溶性糖和蔗糖含量，且拔節(jié)期提高幅度更大。分蘗期干旱對NR、GS酶活性和可溶性蛋白、氮含量無影響，而拔節(jié)期干旱顯著提高，表明前期干旱可以調控花后旗葉糖

8、氮代謝活性，旗葉較高的糖氮代謝活性是輕度干旱維持較高的花后物質積累和氮素積累的重要原因。成熟期氮積累量與籽粒產量呈顯著正相關，表明輕度干旱處理脅迫解除后植株氮積累能力的提高是獲得高產的重要特征。
　　4.前期輕度干旱鍛煉可以緩解小麥花后干旱脅迫引起的產量降低。前期干旱鍛煉處理對小麥花后干旱脅迫下產量的影響兩品種表現(xiàn)一致。分蘗期和拔節(jié)期輕度干旱鍛煉處理較未鍛煉處理顯著提高千粒重并提高產量，這也與較高的單株葉面積一致，而重度干旱鍛煉顯

9、著降低穗數(shù)而降低產量。兩時期輕度干旱鍛煉均顯著提高花后物質積累量及其對籽粒貢獻率，表明輕度干旱鍛煉對花后物質積累的調控是緩解產量降低的有效途徑?；ㄇ板憻捥幚砥烊~維持較高的電子傳遞速率、羧化效率并提高光能利用效率，降低非光化學淬滅，從而提高旗葉的光合能力，因此花前輕度干旱鍛煉旗葉光合能力的提高并維持較高的葉面積有利于花后物質積累?；ㄇ案珊靛憻捥幚碓鰪娖烊~SOD和CAT活性，降低H2O2和O2-的產生速率;并降低旗葉磷脂酶D、磷脂酸、脂氧合

10、酶、脂肪酸和MDA含量?；ㄇ案珊靛憻捊档推烊~ABA含量，提高IPA和IAA含量，表明前期干旱鍛煉提高旗葉活性氧代謝能力，改變激素含量，緩解膜脂氧化，延緩旗葉衰老進程，有利于維持較高的光合能力?；ㄇ案珊靛憻捥岣咂烊~磷酸蔗糖合成酶和蔗糖合酶活性，并提高旗葉蔗糖、可溶性糖、可溶性蛋白和氮含量，表現(xiàn)出較高的糖氮代謝活性。綜上，前期輕度干旱鍛煉通過延緩葉片衰老，緩解光合能力和葉面積降低，并提高糖氮代謝能力增強花后物質供應，最終緩解產量降低。