拔节期和孕穗期双重低温对小麦生长发育及产量形成影响的研究

摘要

全球气候不断变化导致温度波动增加，北半球区域性极端低温事件频繁发生，我国黄淮麦区春季低温常发生在2月中下旬至4月中上旬近2个月的时间内，该时期正对应着小麦拔节到孕穗的阶段，冬小麦在该阶段多次遭遇低温的可能性极高。低温是影响小麦生长发育的主要气象灾害之一。因此，深入分析多次低温胁迫对小麦产量形成的影响，可以为未来气候条件下我国小麦的安全生产及适应性对策的制定提供理论依据。本研究以扬麦16（低温敏感型）和徐麦30（耐低温型）两个品种为研究对象，在全自动人工气候室中进行了拔节孕穗双时期（双重低温，S3）和拔节孕穗单时期(S1，S2)不同低温水平的小麦盆栽低温胁迫试验，以比较单时期低温处理与两个时期双重低温下小麦光合生产、干物质积累与分配、产量及产量构成的差异，并明确拔节孕穗期双重低温对小麦生长发育及产量形成的影响。具体研究结果如下: 在拔节期、孕穗期以及拔节孕穗双重低温处理期间，在一定低温胁迫范围内(扬麦16低温累计度日(ACDD)范围5.4-28.29℃.d;徐麦30ACDD范围:5.4-33.42℃.d），扬麦16和徐麦30的光合生产指标（净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci、蒸腾速率Tr、SPAD）均随低温水平下降而下降，超过一定范围（扬麦16ACDD小于19.44℃.d;徐麦30ACDD小于29.32℃.d），Ci可能会高于对照。所有光合指标在拔节期低温处理结束7天内均可恢复。而在双重低温和孕穗期低温处理后不能全恢复，T2温度下，两品种所有光合指标均可恢复，T4温度下，两品种所有光合指标均不可恢复。两品种Pn双重低温处理仅在T2温度下存在锻炼效应，徐麦30的Tr和Gs双重低温T2、T3存在锻炼效应，扬麦16双重低温三个低温均无锻炼效应，两品种Ci和SPAD双重低温无锻炼效应。 拔节孕穗期双重低温和单期处理下两品种叶面积和器官总干物重在孕穗到成熟各阶段均随低温处理水平的降低而降低。双重低温和孕穗T3、T4低温处理后有再生分蘖的形成，且胁迫程度越高，小麦再生能力越强。再生分蘖的产生对总干重有一定程度的补偿作用。对成熟期总干重来说，扬麦16双重低温T2下存在锻炼效应，可减少干物重的降低，徐麦30双重低温T2、T3、T4均存在锻炼效应。花前茎分配指数随温度的降低而降低，绿叶分配指数随温度降低而升高，花后茎分配指数随温度的降低而升高，穗分配指数随温度降低而降低，绿叶分配指数随温度的降低减少速度变缓。双重低温T3、T4、孕穗T4由于再生分蘖的产生延长了群体绿叶面积持续时间，使得后期茎、绿叶分配指数上升。 小麦产量及其构成因素随低温水平的降低显著下降，且双重低温和单期低温处理对小麦产量的影响程度为双重低温＞孕穗＞拔节。双重低温和孕穗T3、T4处理形成的再生穗的产量会对其下降的原生穗产量起到不同程度的补偿作用，双重低温和孕穗T3、T4再生产量的补偿作用分别为52.82％、89.15％和8.30％、84.85％(扬麦16)，27.57％、66.51％和14.65％、83.16％（徐麦30）。扬麦16双重低温处理的T2低温和徐麦双重低温处理T2、T3和T4低温下存在锻炼效应，可减少产量的降低。双重低温、孕穗期和拔节期处理下的扬麦16和徐麦30的单株穗数、每穗粒数和千粒重均随低温水平的降低呈下降趋势。不同低温水平下原生穗产量有效穗数和穗粒数对产量的贡献率均大于千粒重，说明在低温条件下，单株产量的下降主要是由于单株粒数的降低引起的。与千粒重和穗粒数相比，穗数对低温的反应更为敏感。小麦穗子不同穗位的结实粒数和粒重对低温的敏感程度和锻炼效应均是下部和上部大于中部。双重低温和单期产量及其构成因素与ACDD呈显著负相关，且在一定ACDD范围内，双重低温处理下产量和产量构成因素存在锻炼效应。 本研究在拔节期和孕穗期单期低温胁迫研究的基础上进行了拔节孕穗期双重低温的研究，丰富了对拔节期和孕穗期小麦遭受低温胁迫情况的认识，证实了通过拔节期的低温锻炼来减轻孕穗期低温胁迫对产量影响的可能性。该研究结果对制定应对低温胁迫栽培管理措施和构建模拟量化低温胁迫下小麦生长模型具有重要意义。

目录

声明

摘要

第一章文献综述与研究目的

1拔节期和孕穗期双重低温对小麦生长发育及产量形成影响的研究进展

1．1低温胁迫对小麦光合生产的影响

1．2低温胁迫对小麦干物质积累和分配的影响

1．3低温胁迫对小麦产量及产量形成的影响

1．4低温锻炼对提高小麦抗性的生理机制

2本研究的目的与意义

参考文献

第二章研究思路与材料方法

1研究思路与技术路线

1．1 研究思路

1．2技术路线

2数据来源

2．1 人工气候室控温试验

3数据分析方法

参考文献

第三章拔节孕穗期双重低温对小麦光合作用和干物质积累与分配的影响

1材料与方法

1．1试验设计

1．2数据处理与分析

2结果与分析

2．1 拔节期和孕穗期双重低温对小麦光合生产的影响

2．2拔节期和孕穗期双重低温对小麦叶面积的影响

2．3拔节期和孕穗期双重低温对小麦干物质积累和分配的影响

3讨论与小结

参考文献

第四章拔节孕穗期双重低温对小麦产量及其构成因素的影响

1材料与方法

1．1试验设计

1．2数据处理与分析

2结果与分析

2．1 拔节期和孕穗期双重低温对小麦产量及其构成因素的影响

2．2拔节期和孕穗期双重低温下小麦产量与其构成因素的关系

2．3 基于ACDD定量分析拔节期和孕穗期双重低温对小麦产量及其构成因素的影响

3讨论与小结

3．1 拔节期和孕穗期双重低温对小麦产量及其构成因素的影响

3．2拔节期和孕穗期双重低温对小麦产量的定量分析

参考文献

第五章讨论与结论

1．1 拔节孕穗期双重低温对小麦叶片光合特性的影响

1．2拔节孕穗期双重低温对小麦干物质积累和分配的影响

1．3拔节期和孕穗期双重低温对小麦产量及其构成因素的影响

2本研究的创新及今后的研究设想

2．1本研究的创新与特色

2．2今后的研究设想

3 结论

参考文献

致谢