(新疆農業(yè)大學農學院，烏魯木齊市，830052)陳明

新疆春小麥光合生理特性及產量形成規(guī)律研究

(新疆農業(yè)大學農學院，烏魯木齊市，830052)陳明

通過田間試驗研究適于新疆北部種植的不同品質類型的春小麥品種花后旗葉光合特性，探討不同品質類型春小麥品種產量形成特點，以期為新疆專用優(yōu)質小麥栽培以及品質生態(tài)區(qū)域的劃分提供一定的理論基礎。采用單因子隨機區(qū)組設計，設8個品種處理，進行田間小區(qū)試驗。從開花至成熟，三種品質類型春小麥葉面積指數由大到小依次為中筋＞強筋＞中強筋，雖然中強筋品種花后葉面積指數最低，但在灌漿后期光合速率、蒸騰速率以及氣孔導度均大于中筋和強筋品種，并且從衰減速率上看，中強筋品種葉片衰老速度最慢，從而使其獲得高產。中強筋品種穗粒數、千粒重和產量均大于強筋和中筋品種，而穗數卻為最低。通過灰色關聯度分析，產量構成因素與產量的關聯序為穗粒數（r=0.3 190）＞千粒重（r=0.3 156）＞穗數（r=0.3 037）。中強筋品種在灌漿后期保持較高的光合速率，葉面積持續(xù)期較長，最終獲得最高產量。此外，本試驗得出增加穗粒數和千粒重可以有效地促進產量的提高。

北疆；春小麥；光合生理特性；產量

小麥是世界三大糧食作物之一，在全世界擁有最大的種植面積和分布范圍，并且其總產量和貿易額均為最高。小麥不僅為人類提供了豐富的營養(yǎng)物質，而且小麥作為國家重要的的儲備糧食，對滿足人們的糧食需求，提高城鄉(xiāng)居民物質生活水平，保證社會安定，促進國民經濟發(fā)展，都有著十分重要的意義[1,2]。小麥品種高產的形成是一系列生理生化過程相互作用的結果[3]，其中光合作用及其碳氮代謝是小麥產量形成的主要生理基礎。已有大量研究證明了葉片光合速率與小麥籽粒產量的呈顯著正相關，在小麥生育后期，由于經常受到高溫、干熱風等不利因素的影響，容易造成小麥功能葉片的提前衰老，降低葉片光合速率，進而影響小麥產量[4]。薛香等認為[5]，小麥旗葉寬度與光合速率呈正相關，而它的著生角度和長度對冠層光合特性沒有明顯影響。我國小麥優(yōu)質生產還是一個十分薄弱的環(huán)節(jié)，新疆由于其特殊的地理位置和氣候條件，使其具備了生產優(yōu)質小麥的良好的資源條件，成為西北地區(qū)重要的小麥優(yōu)勢產區(qū)[6,7]，但在小麥生產上仍存在一些問題，比如品種布局不合理、缺乏系統(tǒng)的高產栽培技術理論等等[8]。因此，研究新疆不同類型春小麥品種花后干物質、可溶性糖及氮素積累動態(tài)、光合特性變化以及品質特性，探討其產量形成及品質特點，對不同類型春小麥合理栽培措施的選擇以及品質生態(tài)區(qū)域的劃分具有重大的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)基本概況

試驗于2010～2011年在昌吉州奇臺縣進行。奇臺縣位于新疆維吾爾自治區(qū)東北部，昌吉回族自治州東部，地理坐標為東經89°13′～91°22′，北緯42°25′～45°29′，地勢南北高、中間低，呈條狀馬鞍形，地貌類型可分為南部山區(qū)（丘陵）、中部平原、北部沙漠、東北部山地丘陵四大部分。屬中溫帶大陸性干旱半干旱氣候，冬季長而嚴寒，夏季短而炎熱，春秋季節(jié)不明顯，氣候干燥。中部為沖積平原和沙漠戈壁區(qū)，宜農耕地有200萬畝，實際耕地面積為150萬畝。年平均氣溫4.7℃，年平均降水量176mm，蒸發(fā)量2 141mm，無霜期約為156d，年總日照時數2 280～3 230h。

1.2 試驗設計

試驗于2010～2011年在昌吉州奇臺縣進行，土壤地力均勻一致，前茬作物為保護性耕作小麥，試驗采用單因素隨機區(qū)組試驗設計，供試春小麥為新疆主栽品種“新春15號（中筋）、新春12號（中筋）、Y-20（強筋）、新春21號（強筋）、新春17號（中強筋）、新春26號（中強筋）、新春27號（中強筋）、新春6號（中強筋）”，每個品種設3次重復，共計24個小區(qū)，小區(qū)面積3×4=12m2，播種量525萬粒/hm2；春小麥行距20cm，播深3～4cm，播種期為4月中旬。試驗區(qū)邊行設置保護行。大田常規(guī)管理。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 試驗測定指標

1.3.1.1 春小麥主要光合特性測定

自開花期開始，對標記的小麥植株測定其旗葉的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度，每個小區(qū)測定3株；同時測定旗葉SPAD值以及植株葉面積，每個小區(qū)測定10株。

1.3.1.2 春小麥產量以及經濟性狀測定

在每個小區(qū)的樣點外隨機選取植株10株，在室內進行考種。測定株高、穗長、每穗小穗數、小穗粒數、穗粒數、結實小穗數和千粒重。小區(qū)產量實打實收。

1.3.2 春小麥主要光合特性測定方法

旗葉凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)和氣孔導度(Gs)等指標，使用CIRAS-2型便攜式光合儀(英國PPSystems公司)測定，測定過程中光強為自然光，測定時間為上午10∶00～13∶30。旗葉SPAD值的測定采用日本產SPAD-502葉綠素儀；采用長寬系數法進行單株葉面積測定。

1.4 數據處理

采用Excel2003，DPS6.50對試驗數據進行處理分析，并用Origin8.5作圖。

2 結果與分析

2.1 不同品質類型春小麥品種光合生理特性差異

2.1.1 花后葉面積指數變化動態(tài)

由圖1可知，不同品質類型春小麥品種花后單株葉面積和葉面積指數變化趨勢基本一致。不同類型春小麥品種之間進行比較，從開花至成熟，三種品質類型春小麥葉面積指數由大到小依次為中筋＞強筋＞中強筋，從葉片衰減速率來看，強筋＞中筋＞中強筋。各品種之間比較，隨著花后時間的推移，新春21號、新春12號、新春17號、新春26號和新春27號單株葉面積和葉面積指數均呈不斷下降的趨勢，而Y-20、新春15號和新春6號的葉面積高峰值出現時間略有推遲，大約出現在花后12d左右，其原因可能是這三個品種對氮肥反應較為敏感，生育后期追施氮肥促進了其葉面積的增長。各品種從開花至花后24d，葉面積指數最大值由大到小依次為新春21號＞新春12號＞新春26號＞新春17號＞新春6號＞新春27號＞新春15號＞Y-20；從葉片衰減速率來看，新春17號葉片衰老最慢，Y-20葉片衰老最快。

圖1 花后單株葉面積及葉面積指數變化動態(tài)

2.1.2 花后旗葉SPAD值變化動態(tài)

三種品質類型春小麥品種花后SPAD值均呈“低-高-低”的變化趨勢（圖2），除新春17號之外，其余品種均在花后12d達到最大值，新春17號則在花后18d左右達到最大值，幾乎所有品種在花后24dSPAD值開始迅速下降，其中新春6號下降幅度最大；從開花至成熟，三種品質類型春小麥品種SPAD值大體表現為中筋＞中強筋＞強筋。

圖2 花后旗葉SPAD值變化動態(tài)

2.1.3 花后旗葉凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（Tr）動態(tài)變化

由圖3可知，不同類型春小麥品種花后凈光合速率（Pn）花后變化動態(tài)存在一定程度的差異，并且同一類型不同品種間變化趨勢也不同，在花后12d之前，不同類型春小麥品種間凈光合速率從大到小依次為中筋＞中強筋＞強筋，花后12d之后，則表現為中強筋＞中筋＞強筋，但總體呈下降的趨勢。強筋各品種自花后6d開始凈光合速率（Pn）持續(xù)下降；中強筋品種除新春6號之外，其余各品種花后凈光合速率（Pn）均呈單峰曲線變化，其中新春17號、新春26號在花后18d凈光合速率（Pn）達到最大值，之后開始下降，但新春17號下降相對緩慢，新春27號則在花后12d達到最大值；中筋品種新春12號花后凈光合速率（Pn）變化規(guī)律同強筋品種，新春15號在花后12d達到最大值。

不同類型春小麥品種蒸騰速率（Tr）變化動態(tài)與凈光合速率（Pn）基本一致。新春15號，Y-20和新春21號花后蒸騰速率（Tr）自花后6d開始持續(xù)下降；新春6號，新春12號和新春26號在花后12d蒸騰速率（Tr）達到最大值，而新春17號和新春27號在花后18d蒸騰速率（Tr）達到最大值。不同品質類型品種之間比較，在灌漿后期中強筋品種（Tr）最高，其次為中筋品種，強筋品種最低。

圖3 花后旗葉凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)動態(tài)變化

2.1.4 花后旗葉胞間CO2濃度（Ci）和氣孔導度（Gs）動態(tài)變化

從圖4可以看出，三種品質類型春小麥品種花后氣孔導度（Gs）隨時間推移逐漸下降，而胞間CO2濃度（Ci）卻呈“高-低-高”的變化趨勢，不同類型春小麥品種進行比較，花后12d，氣孔導度（Gs）基本表現為中強筋＞中筋＞強筋，而胞間CO2濃度（Ci）在不同類型品種間則未呈現出明顯規(guī)律。由以上分析可以說明，生育后期光合速率下降的原因并非氣孔因素造成，可能是因為葉肉細胞自身光合能力下降，灌漿后期SPAD值降低，Gs也降低，必然導致光合能力下降，進入氣孔的CO2并不能被完全利用，這可能也是胞間CO2濃度（Ci）后期升高的原因。

通過對旗葉花后光合特性的分析可以看出，在灌漿后期中強筋小麥之所以能保持較高的凈光合速率（Pn），可能是因為在花后12d后中強筋小麥氣孔導度（Gs）較高，促進了蒸騰速率（Tr）的加快，而蒸騰速率（Tr）提高有利于葉片表面溫度降低，進而促進了凈光合速率（Pn）的提高。

圖4 花后旗葉氣孔導度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）動態(tài)變化

2.2 不同品質類型春小麥品種產量及產量構成因素

由表1可知，強筋、中筋、中強筋三種品質類型穗粒數均值分別為41.43、41.37、45.53，千粒重均值分別為36.77g、40.77g、43.37g，穗數均值分別為480.5、492.0、413.0，產量均值分別為4 403.55kg/ hm2、5 483.61kg/hm2、5 548.61kg/hm2，由以上數據可以看出，中強筋品種穗粒數、千粒重和產量均大于強筋和中筋品種，而穗數卻為最低。僅從表1并不能直觀的看出產量構成因素間的差異以及與產量的關系大小，因此，可將原始數據進行均值化，使各因素的單位統(tǒng)一以方便進行關聯度分析，從關聯矩陣（表2）可以看出，產量構成因素與產量的關聯序為穗粒數（r=0.3 190）＞千粒重（r=0.3 156）＞穗數（r=0.3 037），通過以上分析表明，增加穗粒數和千粒重可以有效地促進產量的提高。

3 討論與小結

小麥產量提高的先決條件是具有良好功能的源，即以葉面積動態(tài)變化為主要性狀指標。在小麥品種改良過程中，旗葉光合能力和光合面積的同步協(xié)調改良是小麥產量持續(xù)增加的主要原因，而非光合能力的簡單提高[10]。本研究表明，從開花至成熟，三種品質類型春小麥葉面積指數由大到小依次為中筋＞強筋＞中強筋，雖然中強筋品種花后葉面積指數最低，但最后卻獲得最高產量，說明不能單一地根據葉面積動態(tài)變化來判斷小麥產量的高低。

表1 不同類型春小麥品種產量及構成因素

表2 不同類型春小麥品種產量及構成因素關聯矩陣

保持較長的光合速率高值持續(xù)期，是提高小麥產量的重要途徑[11]。本試驗結果表明，中強筋品種在灌漿后期光合速率、蒸騰速率以及氣孔導度均大于中筋和強筋品種，并且從衰減速率上看，中強筋品種葉片衰老速度最慢，從而使其獲得高產。這與前人的研究結果基本一致。

戴明宏等研究表明[12]，穗粒數和單位面積穗數是決定產量高低的主要因素，而粒重不能反應出產量的高低。而本研究結果表明，中強筋品種穗粒數、千粒重和產量均大于強筋和中筋品種，而穗數卻為最低。進一步進行灰色關聯度分析，產量構成因素與產量的關聯序為穗粒數（r=0.3 190）＞千粒重（r=0.3 156）＞穗數（r=0.3 037），由以上分析表明，增加穗粒數和千粒重可以有效地促進產量的提高。

通過以上分析可知，中強筋品種在灌漿后期保持較高的光合速率，葉面積持續(xù)期較長，最終獲得最高產量。此外，本試驗得出增加穗粒數和千粒重可以有效地促進產量的提高。

[1]崔金梅，郭天財等.小麥的穗[M].北京：中國農業(yè)出版社，2008：1-15.

[2]于振文.小麥產量與品質生理及栽培技術[M].北京：中國農業(yè)出版社，2006：1-12.

[3]高海濤，王育紅，孟戰(zhàn)贏等.超高產小麥產量及旗葉生理特性的研究[J].麥類作物學報，2010，30（6）：1080-1084.

[4]李宏偉，王淑霞，李濱等.早衰和正常小麥近等基因系旗葉光合特性與產量比較研究[J].作物學報，2006，32（11）：1649-1655.

[5]薛香，吳玉娥，楊中強等.小麥旗葉性狀與光合特性的相關性分析[J].陜西農業(yè)科學，2007（4）：22-23，44.

[6]葉玉香，何建軍，史豐疆.新疆小麥生產發(fā)展的限制因素及對策[J].新疆農業(yè)科技，2009（2）：5.

[7]鐘永玲.2011年新疆小麥生產形勢及展望[J].農業(yè)展望，2011（7）：39-41.

[8]李壽山，趙奇，陳興武等.新疆小麥生產存在的問題及其解決的途徑與措施[J].新疆農業(yè)科學，2007，44（S1）：1-4.

[9]高鳳梅，姜東峰，邵立剛.不同品質類型春小麥品種產量形成的動態(tài)分析[J].河南科技學院學報（自然科學版），2008，36（1）：4-6，21.

[10]王士紅，荊奇，戴廷波等.不同年代冬小麥品種旗葉光合特性和產量的演變特征[J].應用生態(tài)學報，2008，19（6）：1255-1260.

[11]隋娜，李萌，韓偉等.超高產小麥生育后期旗葉生理特性的研究[J].麥類作物學報，2009，29（6）：1039-1042.

[12]戴明宏，趙久然，楊國航等.不同生態(tài)區(qū)和不同品種玉米的源庫關系及碳氮代謝[J].中國農業(yè)科學，2011，44（8）：1585-1595.

S512.1+2

B

1008-0899（2015）12-0013-04