分蘗和拔節(jié)期土壤干旱對(duì)小麥產(chǎn)量形成的影響及其生理機(jī)理.pdf

1、目前干旱已成為影響我國(guó)作物生產(chǎn)的主要自然災(zāi)害，不同時(shí)期干旱均會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生重要影響。小麥?zhǔn)窃蕉宰魑铮捌谏L(zhǎng)緩慢、需水量少，此時(shí)期灌溉易造成水資源的極大浪費(fèi)。因此，明確生育前期土壤干旱對(duì)小麥產(chǎn)量的影響對(duì)高產(chǎn)節(jié)水栽培具有重要的指導(dǎo)意義。本研究采用盆栽試驗(yàn)，以長(zhǎng)江中下游主推品種揚(yáng)麥13和揚(yáng)麥16為材料，研究了分蘗和拔節(jié)期干旱對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響及其生理基礎(chǔ)，分析了生育前期干旱鍛煉對(duì)小麥花后干旱脅迫下旗葉光合和衰老的調(diào)控

2、機(jī)理。主要研究結(jié)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(chǎn)量。前期干旱脅迫對(duì)兩品種產(chǎn)量的影響趨勢(shì)一致。分蘗期輕度干旱(TM)通過提高千粒重及單莖產(chǎn)量來提高產(chǎn)量，拔節(jié)期輕度干旱(JM)處理對(duì)產(chǎn)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(chǎn)量，表明穗數(shù)和穗粒數(shù)的降低是產(chǎn)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(zhì)積累速率和干物質(zhì)積累量;JM處理降低花前物質(zhì)積累量，但提高花后物質(zhì)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(zhì)積累。分蘗期干旱對(duì)花后物質(zhì)積累對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率無影響，而拔節(jié)期干旱顯著提高。分蘗期處理花前物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率略低于對(duì)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(zhì)生產(chǎn)能力彌補(bǔ)花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)能力的降低，協(xié)調(diào)花前與花后物質(zhì)積累對(duì)籽粒

4、的貢獻(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。小麥籽粒產(chǎn)量與拔節(jié)至開花和花后的物質(zhì)積累量和積累速率均呈顯著正相關(guān)。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(zhì)積累，提高單莖產(chǎn)量有利于獲得高產(chǎn)。
　　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(chǎn)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(fù)，有利于緩解干旱脅迫對(duì)生長(zhǎng)的抑制，這

5、也與抗氧化酶活性、Rubisco含量的恢復(fù)一致。分蘗期干旱對(duì)旗葉葉面積無影響，而拔節(jié)期干旱顯著降低。兩時(shí)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(xué)效率(Fv/Fm)、實(shí)際光化學(xué)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(shì)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(qiáng)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(zhì)供應(yīng)。
　　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(qiáng)有利于提高植株物質(zhì)積累和氮素積累，是獲得高產(chǎn)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(duì)照，糖和氮含量快速恢復(fù)，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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(diào)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(zhì)積累和氮素積累的重要原因。成熟期氮積累量與籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，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(chǎn)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(chǎn)量降低。前期干旱鍛煉處理對(duì)小麥花后干旱脅迫下產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量。兩時(shí)期輕度干旱鍛煉均顯著提高花后物質(zhì)積累量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率，表明輕度干旱鍛煉對(duì)花后物質(zhì)積累的調(diào)控是緩解產(chǎn)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(xué)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(zhì)積累。花前干旱鍛煉處理增強(qiáng)旗葉SOD和CAT活性，降低H2O2和O2-的產(chǎn)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。花前干旱鍛煉降低旗葉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(jìn)程，有利于維持較高的光合能力。花前干旱鍛煉提高旗葉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(qiáng)花后物質(zhì)供應(yīng)，最終緩解產(chǎn)量降低。