付琳 厲輝 張文山 生媛 韓順英

影響冬小麥生長(zhǎng)的因素有很多，整體類型十分復(fù)雜，例如光照時(shí)間與強(qiáng)度、空氣濕度、重金屬污染情況等。而在這其中影響最為顯著的部分，便是環(huán)境溫度條件。過(guò)低的溫度會(huì)嚴(yán)重?fù)p害冬小麥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生長(zhǎng)效果受到負(fù)面影響，造成凍害減產(chǎn)的問(wèn)題。因此，需要針對(duì)低溫脅迫影響冬小麥光合特性的原理進(jìn)行分析，才能夠找到預(yù)防或解決措施，為糧食安全打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)應(yīng)用材料以及策略構(gòu)成

1.1 設(shè)計(jì)流程

本次試驗(yàn)使用河南省的主要種植品種，即鄭麥366進(jìn)行種植操作。試驗(yàn)將通過(guò)盆栽應(yīng)用方式進(jìn)行，盡可能保證基礎(chǔ)的條件穩(wěn)定，并提高試驗(yàn)可靠性。試驗(yàn)應(yīng)用土壤類型為大田冬小麥、夏玉米輪種品種，主要構(gòu)成類型為沙壤土。內(nèi)部有機(jī)質(zhì)含量為14.10克/公斤，全類型氮含量為0.99克/公斤，內(nèi)部堿化氮含量為89.2毫克/公斤，高效率磷元素含量為29.90毫克/公斤，高效率鉀元素含量為90.60毫克/公斤，土壤酸堿度處在7.8范圍內(nèi)。進(jìn)行種植時(shí)，內(nèi)部水含量需要維持在24.63%左右，操作人員還應(yīng)當(dāng)將土壤進(jìn)行風(fēng)干操作，并將其與肥料成分進(jìn)行混合，裝入聚乙烯材料的試驗(yàn)桶內(nèi)，達(dá)到良好的應(yīng)用效果。試驗(yàn)桶需要裝入約7.0公斤的土壤材料，并在底部進(jìn)行鉆孔，使內(nèi)部氣體能夠與外部進(jìn)行交換。隨后，將桶體埋入試驗(yàn)區(qū)域，并將其與大田持平，在11月進(jìn)行播種操作，盡可能在3葉期階段完成定苗。通常情況下，每盆需要留苗30株左右，確保試驗(yàn)?zāi)軌蛘＿M(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)間規(guī)劃需要對(duì)應(yīng)冬小麥拔節(jié)狀態(tài)進(jìn)行分配，初期5天、中期10天、后期15天。在處理過(guò)程中需要針對(duì)氣溫條件進(jìn)行設(shè)定，分別為-3℃、-5℃、-7℃。完成氣溫設(shè)置后，還應(yīng)當(dāng)加入自然情況模擬部分，使溫度下降曲線能夠符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步完善試驗(yàn)效果。處理長(zhǎng)度約一晚，低溫脅迫解除后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行取樣操作，并將冬小麥轉(zhuǎn)移到室外區(qū)域，促使其自然成熟，為以后的進(jìn)一步觀測(cè)做準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)地塊由東向西，根據(jù)冬小麥拔節(jié)期的差異階段進(jìn)行了相應(yīng)的處理，包括CK、T1、T2、T3四個(gè)部分。其中T1、T2、T3分別為初期、中期、后期，對(duì)應(yīng)低溫狀態(tài)-3℃、-5℃、-7℃，每次處置應(yīng)當(dāng)加入3個(gè)重復(fù)流程，盡可能提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性。

1.2 光合作用數(shù)據(jù)測(cè)定

針對(duì)冬小麥的光合作用情況測(cè)定需要使用便攜式裝置，如LI-6400型號(hào)。在測(cè)定過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)葉片的光合作用效果以及內(nèi)部、外部氣體交換狀態(tài)進(jìn)行分析，并根據(jù)相應(yīng)的冬小麥?zhǔn)蛊溥M(jìn)行葉片功能測(cè)定，相關(guān)形式包括純凈光合效率、氣孔內(nèi)部導(dǎo)出速度、細(xì)胞間隙二氧化碳濃度、蒸發(fā)速度等。

1.3 基礎(chǔ)產(chǎn)量與干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率測(cè)定

試驗(yàn)人員需要在冬小麥進(jìn)入收獲階段后，再進(jìn)行考種的操作。相關(guān)項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括每盆穗量、莖稈整體重量、每千粒重量、每盆總產(chǎn)量等。研究團(tuán)隊(duì)需要在冬小麥的每一階段時(shí)期各取3株樣本，并使用去離子水進(jìn)行清洗，達(dá)到良好的分析效果。在進(jìn)行晾干階段后，將根莖、葉片、鞘進(jìn)行分割，使其能夠應(yīng)用在4個(gè)方面。最后，將每一部分放入烘烤箱內(nèi)，設(shè)置105℃溫度條件進(jìn)行烘烤，達(dá)到殺青1.5小時(shí)的目標(biāo)。在完成殺青后，繼續(xù)應(yīng)用75℃進(jìn)行烘干，時(shí)間為12小時(shí)左右。在全階段結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)每過(guò)1小時(shí)進(jìn)行一次承重，當(dāng)差值低于5%的情況下，停止進(jìn)行烘干操作，并測(cè)定相應(yīng)的小麥結(jié)構(gòu)干質(zhì)量，得出其轉(zhuǎn)運(yùn)效率。

1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方案

本次試驗(yàn)利用SPSS系列軟件進(jìn)行相應(yīng)的分析操作，盡可能保證基礎(chǔ)可靠性和科學(xué)性。同時(shí)，還需要利用Duncan`s多樣化因素分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，分析存在的顯著性關(guān)系，最后使用Excel進(jìn)行試驗(yàn)作圖。

2 結(jié)果情況分析

2.1 低溫脅迫對(duì)光合效率的影響

隨著冬小麥種植時(shí)期的進(jìn)一步發(fā)展，除-7℃的溫度條件以外，其他狀態(tài)下的冬小麥整體光合效率發(fā)展具有單峰現(xiàn)象，在揚(yáng)花期達(dá)到了巔峰后開(kāi)始出現(xiàn)下降。另外，進(jìn)行低溫脅迫處理的冬小麥整體光合作用顯著低于對(duì)照組，同時(shí)下降趨勢(shì)隨著溫度的降低而逐漸加快，在-7℃的溫度條件下達(dá)到了極限。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，各時(shí)期的冬小麥光合作用衰減幅度排序?yàn)橹衅?后期>初期。

2.2 低溫脅迫對(duì)氣孔導(dǎo)出程度的影響

對(duì)照處理組的冬小麥在不同時(shí)期內(nèi)部氣孔導(dǎo)出程度均在揚(yáng)花期達(dá)到了巔峰狀態(tài)，隨后開(kāi)始在灌漿階段下降。如果在初期應(yīng)用-3℃進(jìn)行處理，將會(huì)使氣孔導(dǎo)出程度上升至揚(yáng)花期階段后開(kāi)始下跌。應(yīng)用-5℃進(jìn)行處理，將會(huì)導(dǎo)致中期階段氣孔導(dǎo)出程度出現(xiàn)最大幅度的降比。應(yīng)用-7℃進(jìn)行操作時(shí)，冬小麥氣孔導(dǎo)出程度將會(huì)在中期開(kāi)始直線下降。因此，冬小麥各階段氣孔導(dǎo)出程度下降幅度大小為中期>后期>初期。

2.3 低溫脅迫對(duì)冬小麥細(xì)胞間隙二氧化碳濃度的影響

在不同發(fā)展階段中，冬小麥細(xì)胞間隙的二氧化碳濃度將會(huì)在拔節(jié)期達(dá)到巔峰，隨后出現(xiàn)顯著下降。在這種情況下，雖然灌漿期內(nèi)二氧化碳濃度出現(xiàn)了回升趨勢(shì)，然而整體差異性的顯著程度仍然較低。在拔節(jié)階段中，3種低溫環(huán)境條件都會(huì)使細(xì)胞間隙的二氧化碳濃度出現(xiàn)升高現(xiàn)象，-3℃條件下，二氧化碳濃度與對(duì)照組一致。-5℃條件下，各階段濃度較上一條件出現(xiàn)了一定程度的升高。-7℃環(huán)境條件下，細(xì)胞間隙二氧化碳濃度進(jìn)一步加強(qiáng)。因此，各階段二氧化碳上升幅度大小分別為中期>后期>初期。

2.4 低溫脅迫對(duì)蒸發(fā)效率的影響

在拔節(jié)期間遇到低溫脅迫問(wèn)題后，冬小麥的葉片蒸發(fā)效率將會(huì)在揚(yáng)花階段達(dá)到巔峰，并在其他時(shí)期出現(xiàn)下跌趨勢(shì)。進(jìn)行-3℃環(huán)境溫度處理時(shí)，整體變化趨勢(shì)與對(duì)照組具有一致性。進(jìn)行-5℃和-7℃環(huán)境溫度處理時(shí)，整體蒸發(fā)效率進(jìn)一步下跌。因此，能夠發(fā)現(xiàn)溫度越低的情況下，蒸發(fā)效率便越差。根據(jù)下跌情況進(jìn)行分析，整體幅度大小排列為中期>后期>初期。

3 綜合結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)情況能夠發(fā)現(xiàn)，冬小麥的光合作用受環(huán)境溫度的影響效果較為顯著，相應(yīng)條件的變化將會(huì)直接降低光合器官的基礎(chǔ)功能，導(dǎo)致出現(xiàn)凍害減產(chǎn)的問(wèn)題。本次試驗(yàn)的過(guò)程中，能夠發(fā)現(xiàn)冬小麥各階段遇到低溫環(huán)境條件都會(huì)導(dǎo)致光合作用效率受損，與其他研究結(jié)果具有一致性。冬小麥的光合效率下跌程度不僅僅與低溫條件的嚴(yán)重程度有關(guān)，同時(shí)還與其所處的時(shí)期階段有著較為密切的聯(lián)系。在相同的溫度條件下，拔節(jié)中期的冬小麥對(duì)于低溫條件的敏感度較高，容易產(chǎn)生凍害問(wèn)題。由于光合作用的效率屬于冬小麥的生長(zhǎng)基礎(chǔ)，因此如果出現(xiàn)低溫脅迫問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致冬小麥的葉片氣孔出現(xiàn)收縮，進(jìn)一步降低整體光合效率，嚴(yán)重阻礙內(nèi)部干物質(zhì)合成規(guī)模，引起冬小麥產(chǎn)量受損的現(xiàn)象。通過(guò)本次試驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)，冬小麥的蒸發(fā)效率在面臨低溫條件狀態(tài)時(shí)，拔節(jié)與灌漿階段的時(shí)間段會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的損害現(xiàn)象。由于蒸發(fā)效率受損會(huì)導(dǎo)致冬小麥內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸受到阻礙，因此光合底物的傳導(dǎo)效率也會(huì)出現(xiàn)一定程度的降低現(xiàn)象。氣孔屬于冬小麥進(jìn)行水分和二氧化碳交換的重要區(qū)域，由于氣孔導(dǎo)出程度受到了蒸發(fā)效率的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)了下跌趨勢(shì)，因此內(nèi)部細(xì)胞間隙的二氧化碳濃度也出現(xiàn)了上升。但是，需要注意二氧化碳上升的基礎(chǔ)細(xì)節(jié)。如果二氧化碳濃度與氣孔導(dǎo)出程度發(fā)生了共同下降，則光合作用的降低主要原因與氣孔因素?zé)o關(guān)。如果二氧化碳的濃度出現(xiàn)了單獨(dú)上升，那么光合作用降低的原因與氣孔因素存在著一定的關(guān)聯(lián)。本次試驗(yàn)中，冬小麥的細(xì)胞間隙二氧化碳濃度在拔節(jié)期出現(xiàn)了上升的趨勢(shì)，而其他階段僅僅具有波動(dòng)變化，表明光合作用的下降因素主要與氣孔因素有關(guān)。低溫條件對(duì)冬小麥的產(chǎn)量影響主要表現(xiàn)在整體穗數(shù)降低、莖稈重量下降、千粒重量下降等。因此能夠發(fā)現(xiàn)，冬小麥在不同的時(shí)期階段中遇到低溫脅迫問(wèn)題，均會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部生理功能效果以及光合效率受到損傷。但不同時(shí)期階段的受損情況存在著差異性，本次研究為相關(guān)脅迫機(jī)制的分析提供了良好的參考資料。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)研究低溫脅迫對(duì)冬小麥各生長(zhǎng)時(shí)期的影響效果進(jìn)行分析，能夠深入了解相應(yīng)的作用機(jī)理，并為預(yù)防凍害情況提供了可靠的參考資料，有利于整體生產(chǎn)活動(dòng)的進(jìn)一步進(jìn)行。相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)低溫條件對(duì)冬小麥的影響效果，采取相應(yīng)的處理措施，提高整體產(chǎn)量和質(zhì)量。