全 文 ：第 12卷 第 4期
2 0 0 4年 1 0月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
V01．12 NO．4
0ct．． 2004
黄淮海平原优质专用小麦“8901-1 1-14”
拔 节 期 光 合 特 性 及 多 元 数 值 模 拟
张志诚 欧阳华
(中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101)
陈 阜 许 强
(中国农业大学 北京 100089)(宁夏农学院 永宁 750105)
摘 要 对优质专用小麦“8901—11—14”拔节期光合生理特性的观测分析结果表明，该小麦品种拔节期光合速率、蒸
腾速率与CO2吸收值有极显著相关性，而与光合有效辐射、CO 初始浓度、气孔阻力等相关性相对较小。并建立 了
优质小麦“8901—11—14’光合速率数值模型，经检验证明该模型可较好地表现拔节期优质专用小麦“8901—11—14”光合
速率 日变化动态。
关键词 优质小麦 光合速率 蒸腾速率 气孔阻力 数值模拟
Photosynthetic characteristic and quantitative simulation of high quality wheat“8901‘11‘14’at the jointing stage in
Huang-Huai·Hai Plain．ZHANG Zhi—Cheng，OUYANG Hua(Institute of Geographical Sciences and Natural Resources
Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101)，CHEN Fu(China Agricultural University，Beijing 100089)，
XU Qiang(Ningxia Agricultural Colege，Yongning 750105)，CJEA，2004，12(4)：53～56
Abstract The photosynthetic and physiological characteristics of high quality wheat“8901—11—14”at the jointing stage
were studied in Huang—Huai—Hai Plain．The results show that the correlated efficiency of the photosynthetic rate and the
transpiration rate．as wel as that of the photosynthetic rate and the amount of absorbed carbon dioxide，are significantly
eorrelated，while the other concerned factors，such as physiological active radiation(PAR)，the initial concentration of car—
bo n dioxide。and the stomatal conductance，only have a limited influence upon the photosyn thetic rate in this time．The
quantitative model of photosyn thetic rate of high quality wheat“8901—11—14”is constructed ．which can be proved suitable
in expressing the dynamic day—change of photosynthesis rate at the jointing time．
Key words High quality wheat，Photosyn thetic rate，Transpiration rate，Stomatal conductance，Quantitative simulation
国外较早进行了优质小麦光合生理特性的研究，Campbel C．A．等 ，Partridge J．R．D．等 研究了光强
及施 N肥对优质小麦蛋白质含量的影响。而国内有关优质小麦光合生理特性的研究 目前尚少见报道。本
试验研究建立了优质专用小麦“8901—11—14”光合速率数值模型，探讨了优质专用小麦“8901—11—14”拔节期光
合生理特性 ，为华北平原大面积推广应用优质专用小麦“8901—11．14”提供科学依据。
1 试验材料与方法
试验在河北省藁城市邱头镇靳庄大田内进行 ，该地年均气温 12．3℃，年均降水量494mm，土壤类型为轻
壤质石灰性褐土，土壤有机质含量 10．8g／kg，全 N 0．71glkg，碱解氮 60mg／kg，速效磷 8．8mg／kg，速效钾
100mg／kg，微量元素 Zn 0．45mg／kg，Mn4．5mg／kg，Cu1．2mg／kg，0～200cm 土层平均土壤容重 1．43g／cm 。
供试小麦品种(系)为河北省农林科学院选育的优质专用小麦“8901—11-14”，于小麦拔节中期选择天气晴朗
的4月 11日、12日和 14日进行重复性测定，每次测定在试验小区随机抽取长势均匀一致植株(顶部)5～6
片展开叶／重复，自7：30～18：00每隔 1．5h利用美国 CID公司生产的 CI一301光合系统测定仪测定 1次，测定
指标为光合速率(P，~mol／m ·s)、蒸腾速率(TR，／lmol／m ·s)、气孔阻力(STR，s／cm)、光合有效辐射(PAR，
mol／m ·S)、CO：初始浓度[CO：(I)]、CO2终 了浓度[CO：(O)]、CO2吸收浓度值(ATC02，mg／kg)和叶面积
* 中国科学院知识创新工程项目(KZCX2—405)和。九五”国家科技攻关项 目(98-015-01—04)共同资助
收稿日期：2003-06-01 改回日期 ：2003-07-15
中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
(S，cm )等。
方差分析的 Pearson相关系数为：
(z 一 )( 一 )
‘
i。。=。——1
xy === ===============亍========一
／^∑(z 一 ) ∑( 一 )
式中， 、 分别为变量z、 的均值，z 、 分别为变量z、 的第i个观测值。
回归分析回归方程的 F检验为：
回归均方 ∑( 一 )
一残差均方一∑( 一 ) ／( 一P一1)
2 结果与分析
2．1 光合速率与蒸腾速率日变化
图 1 优质专用小麦“8901-11-14”光合
速率与蒸腾 速率 日变 化
Fig．1 Daily changes of photosynthetic rate
and transpiration rate of high quality
wheat“8901—11—14”
_啊
n吕
暑
静
馏
罄
德
咖 lQ0o uD0 L0O 40．00
光合速率／ tool·m。
图 2 优质专用小麦“8901-11-14”蒸腾
速率与光合速率的线性相关性
Fig．2 Correlation between photosynthetic
rate and ranspiration rate of high
quality wheat“8901—1 1_14”
(2)
图 1表明优质专
用小麦 “8901—11—14”
光合速 率 日变化 有 2
个峰值，分别 出现在
上午 11：00和 下 午
15：00左 右，而 中午
12：00光合速率有下
降趋势，此 时小麦 光
合有效辐射值最 大，
即出现光合速率“午
休”现象，符合一般小
麦光合作用规律。随
光合有效辐射强度的
增大，优质专用小麦“8901—1卜14”蒸腾速率也随之增大，12：30左右光合有效辐射强度达最大值时其蒸腾速
率也达最大值。植物通过蒸腾作用散失的水分量很大，可提供传导水分和营养的动力，并通过水分流动和传
导使植株保持一定温度，避免温度过高造成的伤害。植物白天蒸腾速率较高，这与白天有较强的光合有效辐
射和植物有较强的光合速率等有关。优质专用小麦“8901—11—14”蒸腾速率和光合速率简单线性关系见图 2，
方程线性相关性检验值 R =0．67，相关系数 R=0．819 ，经检验达极显著水平。
2．2 气孔阻力与 CO2日变化
由图 3可 知 ，小
麦“890卜1卜14”叶片
气孔阻力 日变化随蒸
腾速 率 的增 大而 减
小，午间左右小麦叶
片气 孔 阻力 有所 增
大，该 特点与前人试
验结果 相似 。有
关晴朗天气早晨植物
叶片气 孔 开 张程 度
大，中午则较小 的现
象已为许多试验所证
实n工 。 目前关于植
7m
650
6／10 _吕
5．50
5／10盘
4．50
枷
7：30 9：00 10：30 12：00 13：30 15．00 16：30 18．-110
时 间
图 3 优质专用小麦“8901-11-14”C02吸
收值与气孔阻力日变化
Fig．3 Daily changes of amount of absorbed
carbon dioxide and stomatal resistence of
high quality wheat“8901—1 1—14’
目
-二
目
i
静
馏
警
樵
2 4 6 lO
气孔阻力／mol,m一 一1
图 4 优质专用小麦“8901-11-14”蒸腾
速率与气孔阻力的线性相关性
Fig．4 Correlation between transpiration
rate and stomatal resistence of high
quality wheat“8901—1 1—14”
物气孔开张程度的机理解释仍在探索中，但从表观上分析午间气孔阻力升高可能与气孔具有抑制过多水分
第 4期 张志诚等：黄淮海平原优质专用小麦“8901—11—14”拔节期光合特性及多元数值模拟 55
散失到大气中的调节功能有关。晴朗天气中午光合有效辐射、空气温度和水汽压亏损均达 1天内最高值，此
时若气孔充分开放则无法避免植物体内水分因蒸腾加速而过分散失，在无充足水分供给下叶片保卫细胞则
因失水而体积缩小，导致气孔部分关闭，随阻力增大而呈气孔阻力午间增大的现象。气孔阻力与光合速率相
关系数 R ：0．23，二者均呈显著相关性。小麦 c02吸收值与光合速率 日变化趋势相似，植株随CO 的吸收
分别于 11：00和 15：00左右出现 2个峰值，这与光合速率的变化基本一致。小麦蒸腾速率与气孔阻力简单
线性关系见图4，方程线性相关性检验值 R =0．39，经检验达极显著水平。
2．3 各影响因素相关性
由表 1可知小麦拔节期光合速率与 cO2吸收值呈较强相关性，蒸腾速率与 CO2吸收量显著相关，相关
系数 R=0．650 ，而蒸腾速率与光合有效辐射相关性也很明显，相关系数 R=0．698“，经检验达极显著水
平，二者呈明显线性关系，方程为 TR=0．94+0．005×PAR，方程相关性检验值 R =0．49，但其蒸腾速率与
气孔阻力具极显著负相关，相关系数为一0．628”，光合速率与气孔阻力也呈较明显关系。c()2吸收值、蒸腾
速率 、光合有效辐射、气孔阻力等与光合速率相关性依次为 cO2吸收值 >蒸腾速率>光合有效辐射且为正
相关，C02吸收量的大小与光合速率高度相关，相关系数 ，一=0．881 ，经检验达显著水平。而光合速率与气
孔阻力为负相关且达极显著水平。
表 1 各影响因素相关性
Tab．1 Correlation analysis of the factors concerned
*表不相关 系数 口=0 05水平显 著 ，**表不 相关 系数 口=0．O1水 平极显著 。
2．4 优质专用小麦“8901-11-14”光合速率数值模型及检验
基于光合速率与各环境因子的响应模型，特别是涉及气孔阻力的模型较多 ⋯，国内主要围绕气孔导
度 日变化特征及环境因素对气孔导度的影响进行研究 。 。优质小麦“8901—11—14”模型拟和为：
P ：一3．416十0．858×ATCO2+2．765×TR (3)
由模型方程参数分析可得，常数项 t检验值(假设各 自变量回归系数为 0，常数项为 0)的显著水平为
0．022，2个自变量 cO2吸收值、蒸腾速率 t检验值均达显著水平(0．000)。再从零阶相关系数值分析，经逐
步筛选 2个 自变量蒸腾速率和 CO，吸收值分别为0．819和 0．
881，相关性很高，且经检验均达显著水平。偏相关值显示也表
明 cO2吸收值对光合速率有较大影响，而蒸腾速率的影响也较
高，二者分别为 0．779和 0．684。由回归方程的方差分析及统
计检验可知 ，模型残差(349．738)相对于回归残差(2577．858)较
小，且其回归的 F检验(假设总体回归系数均为 0或部分为 0)
均达极 显著水平，故模型 P= 一3．416+0．858×△TC +
2．765×TR为较好的数值模拟方式。模型 R值(复相关系数)
为0．938，表明光合速率与 自变量因子 cO2吸收值和蒸腾速率
的线性相关很密切。模型 R (判定系数)和校正系数分别为
0．881和 0．875，表明自变量 C02吸收值、蒸腾速率的变异在应
变量变异中所占比例较大，进一步表明模型拟合较可靠。把观
鲁
静
7：30 9：00 10：30 12：00 13：30 l5：0o 16：30 l8：0o
时 间
图5 模型预测值与实际观测值间比较(04-14)
Fig．5 Comparsion between the predicted photosynthesis
rate and obverved photosynthetic rate in April 14
测数值(4月 14日)带入方程 P=一3．416+0．858×ATCO +2．765×TR，经数值分析和计算可得小麦光合
速率预测值与实测值及5％误差标记值图(见图5)，通过模拟方程得出的模拟值基本可表达拔节期优质专用
小麦“8901—11—14”光合速率 日变化规律。
中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
3 小 结
优质专用小麦“8901—11—14”光合速率 日变化与 CO2吸收值和蒸腾速率呈高度相关性 ，其相关系数分别
为 0．881 和 0．819“，经检验达显著和极显著水平。小麦拔节期应保证水、肥充足供应 ，尽可能多产生有效
分蘖，为后期小麦高产奠定基础。气孑L阻力日变化随光合有效辐射的增强而逐渐减小，但在光合速率午休期
间气孔阻力有所增大。对光合速率各影响因子分析及筛选和逐步回归可得光合速率二元线性模型方程为 P
= 一 3．416十0．858×ATCO2十2．765×TR。经检验该模型可较好地表现拔节期光合速率 日变化动态。
参 考 文 献
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5 杨宗贵，杜占池．不同生长时期羊草、大针茅光合速率与光照关系的比较研究．植物研究，1991，11(3)：113～l20
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