不同抗寒性冬小麦品种各生育期的光合生理特性研究

摘要

随着人口的不断增加，粮食短缺已经成为我国当前亟待解决的重要问题。在黑龙江省东农冬麦1号的育成填补了北方地区不能种植冬小麦的空白，它是首例可在黑龙江省安全越冬的小麦品种，目前正在省内实验推广，推广面积已达15万余亩。该品种冬小麦与大豆套种，对于解决大豆的重迎茬问题，促进粮食增产具有重要的意义。但由于研究的起步相对较晚，且多数试验集中于越冬期抗寒性的研究，所以对冬小麦生长发育前期光合特性与碳水化合物的积累、返青后期碳水化合物的积累与生长发育及代谢规律的整体研究略显不足。因此，本论文以强抗寒性冬小麦品种东农冬麦1号为试验材料，以弱抗寒冬小麦品种济麦22为对照，对大田种植不同生育期小麦的光合参数、叶绿素、可溶性糖和蔗糖含量及籽粒可溶性糖、蔗糖和淀粉含量等生理指标进行了测定分析。探讨了东农冬麦1号生长发育的不同阶段的光合作用、碳水化合物含量等变化规律及其相互关系，为高寒地区冬小麦的高产品种选育和高产栽培管理提供理论依据。研究结果如下：
　　 ⑴越冬前小麦幼苗的生理生化变化。越冬前时间段为2010年9月16日～10月15日，每间隔7～10天取样一次。越冬前可溶性糖含量、蔗糖含量呈先减小后增大的趋势，最大值出现在9月30日。东农冬麦1号中可溶性糖、蔗糖含量在整体上高于济麦22，且叶片含量高于分蘖节。淀粉在两品种叶片及分蘖节中所占比例较小，随生育期进程在9月23日达到最大值，然后下降，9月30日降到初始测定值，然后继续上升。越冬前小麦叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量均呈逐渐上升趋势，且东农冬麦1号含量高于济麦22。东农冬麦1号与济麦22叶片光合速率、蒸腾速率先上升后下降，分别在10月8日、9月30日达到最大值。两个小麦品种在9月30日之前、10月8日至10月15日期间，这两个时间段内光合速率主要受气孔限制，9月30日至10月8日光合作用的主要限制因素属非气孔因素。
　　 ⑵越冬期小麦的生理生化变化。越冬期时间段为2010年10月15日～2011年1月8日，分别在4℃、-10℃、-20℃与-25℃时取样。在越冬期，东农冬麦1号与济麦22的叶片与分蘖节相对电导率均随着温度的降低而呈上升趋势，并且低温对叶片的伤害程度远大于分蘖节。东农冬麦1号与济麦22叶片与分蘖节内可溶性糖含量、蔗糖含量呈先增大后减小的趋势，最高值出现在-10℃(11月30日)。东农冬麦1号的可溶性糖含量在整体上高于济麦22，且两冬麦品种分蘖中含量高于叶片，这使得东农冬麦1号更耐低温。淀粉在两品种小麦叶片及分蘖节中的含量相对于可溶性糖较低。随着温度的降低和生育期的延长，两个小麦品种叶片的叶绿素含量明显降低。越冬期总体表现为分蘖节的碳水化合物的积累能力较强，抗寒性强，是小麦安全越冬的重要器官，对其第二年的顺利返青具有重要作用。
　　 ⑶返青后小麦的生理生化变化。返青后测定时间段为2011年4月8日～7月22日，每间隔7～10天取样一次。第二年东农冬麦1号的返青率达到85％以上，济麦22返青率小于1％。测定东农冬麦1号返青后叶片光合速率和蒸腾速率，呈规律性变化，即两个指标都表现为先上升后下降，开花期(第二年6月19日)达到最大值。开花期之前，光合速率主要受气孔因素的影响，开花期后光合速率降低主要受非气孔因素调控。叶绿素a+b含量先上升后下降，与光合速率呈显著正相关。叶片可溶性糖、蔗糖含量呈下降-上升-下降趋势，籽粒中淀粉含量随可溶性糖、蔗糖含量的下降而上升。因此，在生产实践中，为了提高农业的生产，可选用光合性能、叶绿素含量和碳水化合物含量较高的小麦品种，对于作物的生长、高产具有重要意义。