全 文 ：第 13卷第 3期
2 0 0 5年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VoI．13 NO．3
July， 2005
冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率变化规律的研究*
张秋 英
(中国科学院成都山地灾害与环境研究所 成都 610041)
李发 东 刘孟雨
(中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050021)
摘 要 试验研究不 同水分条件下冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率的变化结果表明，随水分胁迫的加剧冬小麦
叶片叶绿素含量降低，且叶绿素b比叶绿素a含量下降速度快，不同水分条件下冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率
季节变化趋势基本一致，拔节～抽穗期迅速上升，灌浆期后迅速下降，且叶绿素含量与光合速率呈显著正相关。随
水分胁迫 的加重冬小麦产量和经济系数均有所降低。
关键词 冬小麦 叶绿素含量 光合速率
Changing laws of chlorophyl content and photosynthetic rate in winter wheat leaves．ZHANG Qiu—Ying(Institute of
Moun~in Hazards and Environment，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041，China)，LI Fa-Dong，LIU Meng-Yu
(Center for Agricultural Resources Research，Institute of Genetics and Developmental Biology，Chinese Academy of Sci—
enees，Shijiazhuang 050021，China)，CJEA，2005，13(3)：95～98
Abstract The changes of chlorophyl content and photosynthetic rate in wheat leaves from different water treatments
were studied．The results show that the chlorophyl content of winter wheat leaves has a decreasing tendency under water
stress and chlorophyl b content declines obviously．The changing trends of chlorophyl content and photosynthetic rate un—
der different water stresses and seasons aye identical basically．They increase from jointing stage to booting stage and de—
crease at milking stage，moreover the correlation between chlorophyl content and photosyn thetic rate is positive．Yield and
economical coefficient of winter wheat decline with a strong water stress．
Key words W inter wheat，Chlorophyl content，Photosyn thetie rate
(Received July 19，2003；revised Aug．26，2003)
小麦叶片叶绿素含量高低是反映其光合能力的重要指标之一 ，研究表明小麦旗叶叶绿素含量与其净光
合强度呈显著正相关_l J。目前国内外对作物光合作用的研究报道较多_2，3 J，但对小麦生育期不同水分处理
叶片叶绿素含量的变化 ，特别是小麦生育前、中期叶片叶绿素含量对光合作用的影响研究 尚少见报道[4 3。
本试验研究了冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率的变化规律 ，为提高冬小麦水分利用效率 ，培育高产、高光
效小麦品种提供理论依据。
1 试验材料与方法
试验于 2000～2001年在太行山山前平原 中国科学 院栾城农业生态系统试验站进行 ，该站位于东经
114。40 ，北纬 37。50 ，海拔高度 50．1m，为暖温带半湿润半干旱气候。供试冬小麦品种为“高优 503”，在防雨
棚内采用瓷盆(25．5cm×28．5cm)盆栽。取大田 0～20cm表土并过筛装盆，土壤有机质含量为12．9g／kg，速
效氮 59mg／kg，速效磷 31．1mg／kg，速效钾 76mg／kg，土壤容重 1．4g／cm。，每盆装干土 14．2kg，基肥和尿素一
次性施入 ，全生育期不再追肥 ，水分控制处理设 田间持水量的 30％～35％(I)、田间持水量的 40％～45％
(Ⅱ)、田间持水量的 50％～55％(Ⅲ)、田间持水量的60％～70％(Iv)和田间持水量的 70％～80％(对照 ，CK)共
5个处理 ，每处理设 8次重复。种子经挑选、催芽后于 2000年 10月 14日植入盆中，保持充足水分，返青后
用称重法控制并每天补充 1次水分。选择典型晴天用美 国 CID公司产 CI一301型光合系统测定仪测定不同
水分处理冬小麦旗叶净光合速率(P)，每次每水分处理测 5株，交叉测量以排除太阳辐射对不同水分处理的
* 中国科学院知识创新工程重要方向性项 目(KZCX3一SW一323，KXCX—SW一317—02)资助
**该文系作者在中国科学院研究生院学习期间完成
收稿 日期 ：2003-07—19 改回日期：2003-08—26
中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
影响。根据 Arnon法用上海第三分析仪器厂生产的 721型分光光度计测定冬小麦叶片叶绿素 a、叶绿素 b
和总叶绿素含量。每次取植株上部 10片新鲜叶并剪碎、混匀称取 1g，捣碎后用 80％丙酮提取定量提取液，
稀释 10倍进行 比色，分别在 645nm、652nm、663nm处测其吸光值，每样品测 3次取其平均值 ，每生育期测定
1次，冬小麦收获时考种并测产。
2 结果与分析
2．1 冬小麦叶片叶绿素含量变化
由图 1可知，冬小麦生育期叶片叶绿素含量总体呈递增趋势，返青～抽穗期迅速上升 ，抽穗～灌浆期平
喜
娄
吉
毫．
姜
誓
蝾
吉
图 1 不 同水 分 处理 冬小 麦 叶片 总叶绿 黍 (a J、叶 绿黍 a(b J与叶 绿黍 b(c J含 ■变 化
Fig．1 V~uen of content 0ftotal chlorophyl{a)_chlorophyl alb】and dI10t0p}Iyu bIc】ofwinterwheatlea under diferent s0iI raoisturetream哪ls
顶 ，灌浆～蜡熟期迅速下降，这与已报道小麦叶绿素变化规律基本一致 J。返青期后气温逐渐 回升 ，植株根
系活力旺盛，酶活力增加，植株光合能力增强，叶绿素含量急剧上升；拔节～抽穗期冬小麦叶绿素含量继续
增加 ，但增幅较小，至扬花期达最大值 ，灌浆～蜡熟期冬小麦生殖生长占优势 ，叶片等营养器官逐渐停止生
长并衰老，叶绿素含量迅速减少。返青后冬小麦叶片叶绿素含量上升速度反映了小麦前期生长速率随环境
温度上升而恢复的快慢，其灌浆 ～蜡熟期下降速率则反映叶片后期衰老速度的快慢。随土壤干旱程度加
剧 ，冬小麦旗叶叶绿素含量降低 ，并随生育进程该作用更加明显(见表 1)。拔节期中度和严重干旱处理冬小
麦叶片叶绿素含量分别比对照降低 15．2％和 17．2％，抽穗期分别降低 7．4％和 22．3％。随冬小麦发育进程
及干旱胁迫的增强，叶片叶绿素 a与叶绿素 b含量变化规律与总叶绿素含量变化一致。叶绿素 a与叶绿素 b
之比(a／1))随小麦生育进程而逐渐下降，此结论与有关研究结果相一致 J。冬小麦生育前期较高的 a／b值有
利于吸收低温季节的长波光，而生育后期较低的 a／b值有利于吸收夏季的短波光。蜡熟期叶片叶绿素 a／b
值降幅较大 ，表明叶绿素 a比叶绿素 b降解速率大。不同水分处理间干旱程度越大，其叶绿素 a／b值越大 ，
表明随土壤干旱程度加剧 ，冬小麦旗叶叶绿素含量随水分胁迫加剧而降低 ，叶绿素 b减幅较大，使叶绿素a／b
值增加，说明土壤水分不足影响植株的 N代谢，加速旗叶衰老(见图 2)。
表 1 水分胁迫对冬小麦旗叶叶绿素含量与光合速率的影响
Tab．1 Effects of water stress on the content of chlorophyll and
photosynthetic rate of winter wheat flag leaves
*表中括号内为抽穗期测定数据，其余为拔节后期测定数据。
2．2 冬小麦叶片净光合速率季节变化
号
誓
骠
吉
图2 不同水分处理冬小麦叶片叶绿素a／b值变化
Fig．2 The changes of chlorophyl a／b of winter wheat
lPaves under diferent soil moisture treatments
由图3可知不同水分处理冬小麦净光合速率的季节变化趋势基本一致，由返青 、拔节至抽穗 、开花 ，其净
光合速率逐渐升高，至灌浆期达最大值，成熟期迅速下降，且随水分胁迫的加剧，其光合速率随之降低，表
明冬小麦叶片净光合速率随生育期呈规律性变化。由表2可知 ，冬小麦各生育期旗叶光合速率均随土壤含
第 3期 张秋英等：冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率变化规律的研究
表2 不同水分胁迫处理冬小麦旗叶光合速率动态变化．{2OO1)
Tab．2 The changes of the photosynthetic rate of winter wheat
flag leaves under different water stress treatments in 2001
生育期 光合速率 mo卜rfl-2．s— Photosynthetic rate
Growth periods I Ⅱ 11 Ⅳ CK
图3 不同水分处理冬小麦叶片净光合速率变化
． 3 Variation of photosynthetic rate of winter wheat
leaves under diferent soilmoisturetreatments
水量的减少而呈降低趋势，且不同处理间差异显著。开花后 15d由正常供水到轻度干旱处理，冬小麦叶片光
合速率从100％(对照)降至86％，重度胁迫时降至56％左右；而花后25d重度胁迫处理冬小麦叶片光合速率
仅为对照的21．8％。与对照相 比处理 I降幅最大，处理 Ⅱ次之 ，而处理 Ⅲ和处理Ⅳ差异不显著，且开花后能
较长时间保持较高的光合速率。这表明轻度水分胁迫冬小麦叶片光合速率受影响较小，而中度水分胁迫处
理冬小麦虽开花前保持较高的光合速率 ，但开花后迅速下降。
2．3 冬小麦叶片净光合速率与叶绿素含量的关系
冬小麦叶片叶绿素含量越高，其光合能力越强。小麦生育后期叶片叶绿素含量急速下降直至降为最小
值 ，其降低速率越大则表明该处理冬小麦叶片功能期越短，其光合作用
保持时间短 ，越早熟 ；反之叶片功能期越长，能较长时间进行光合作用，
保持充分的灌浆时间，冬小麦越晚熟。研究表明冬小麦同一生育期不
同水分处理叶片叶绿素含量与净光合速率间均呈显著正相关，这与刘
贞奇等(1984)对 作物的研究结果类似。图4则表明冬小麦不同生
育期叶片叶绿素含量与净光合速率问的相关关系 ，随冬小麦叶绿素含
量的增加 ，叶绿体对光能的吸收和转化增强，增加了光合作用强度 。由
表 3可知随土壤水分胁迫的加剧 ，冬小麦穗长、穗粒数均减少但减幅不 净光合速率， ．m～·s
同，穗粒数以重度胁迫处理降幅最大，从而降低其产量。但水分胁迫加 图4 冬小麦叶绿素含量与光合速率的关系
重导致冬小麦千粒重下降，但中度胁迫与重度胁迫处理间差异不显著 ， Fig．4 Corelation between chlorophyl
与对照间差异显著。轻度水分胁迫与对照间产量差异不显著 ，而中度 and photosynthetic rate of winter wheat
与重度胁迫处理与对照间产量差异显著。各处理经济产量和生物产量均随水分胁迫的加重而降低 ，但经济
系数却以中度水分胁迫处理最高，轻度胁迫次之 ，对照高于重度胁迫处理 ，说明适度控制水分可提高冬小麦
经济系数和水分利用效率。干旱条件下小麦吸收的养分更多滞留在小麦秸秆中，运往籽粒的数量减少，造
成籽粒产量降低。
表 3 不同水分处理对小麦产量构成的影响
Tab．3 Effect of different water stress treatments on the composition of wheat yield
3 小 结
不同水分胁迫下冬小麦叶片叶绿素含量不同，但其变化规律基本一致，即叶绿素含量拔节 ～抽穗期迅
速上升、抽穗～灌浆期平顶、灌浆～蜡熟期迅速下降。随水分胁迫的加剧冬小麦旗叶叶绿素含量降低 ，拔节
期中度和重度水分胁迫处理冬小麦叶片叶绿素含量分别比对照降低 7．2％和 26．6％，抽穗期分别降低9．6％
：2 5 O
．
-|． 骶占
中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
和 29．6％。随土壤干旱程度加剧 ，冬小麦叶片叶绿素 a／b值增大 ，叶绿素总含量减少 ，且叶绿素 b含量减幅
较大 ，冬小麦生育前期较高的a／b值有利于吸收低温季节的长波光，而生育后期较低的 a／b值有利于吸收夏
季的短波光。不同水分条件下冬小麦旗叶净光合速率和叶绿素含量变化总趋势类似 ，植物叶片叶绿素含量
与光合速率间呈密切正相关。拔节～灌浆期冬小麦叶绿素含量最高 ，此期光合作用最强，叶绿素含量绝对
值的高低可反映其产量潜力，水分胁迫越大则其产量潜力越小。但适宜水分处理小麦净光合速率和叶绿素
含量均明显高于干旱处理，前者光合速率高值持续期和叶绿素含量相对稳定期也长于后者。各水分胁迫处
理冬小麦产量构成因素均随胁迫的加重而降低 ，导致小麦经济产量和生物产量降低 ，但经济系数以中度胁
迫处理最高，轻度胁迫次之，对照高于重度胁迫处理。
参 考 文 献
雷振生 ，林作揖．黄淮麦区高产小麦品种产量结构及其生理基础的研究．华北农学报 ，1996。11(1)：70～75
薛青武，陈培元．不同干旱胁迫方式对小麦水分关系和光合作用的影响．华北农学报 ，199o，5(2)：26～32
石 岩，于振文，位东斌．土壤水分胁迫对小麦根系与旗叶衰老的影响．西北植物学报 ，1998，18(2)：196～2Ol
吴诗光，罗志良，王红星等．小麦叶片叶绿素含量的变化及寒害影响．周El师范高等专科学校学报 ，1999，16(5)：36～39
牛立元，茹振刚，赵花周等．小麦叶片叶绿素含量系统变化规律研究．麦类作物，1999，19(2)：36～38
潘瑞炽，董愚得 ．植物生理学(上册)．北京：高等教育出版社，1994．105
欢 迎 订 阅 2005年 《国 土 资 源 科 技 管 理 》
<国土资源科技管理)是 由国土资源部国际合作与科技司和成都 理工大学主办的学术期 刊，主要报道国土资源 的方针政
策，可持续发展战略研究 ；土地 、矿产、海洋、农业 、旅游 等资源 的规划，优化配置 ；资源开发 的生态效益、经济效益 以及环境保
护；矿产 、海洋和水资源的调查与勘查；环境与地质灾害 ；国土资源的研究与国际合作 ；高新技术应用 ；科技体制与管理体制改
革与探索；资源经济学 的研究与企业发展策划 ；信息网络与管理知识；国土资源管理动态 与经验交流等方面内容。设有国土
资源管理 、可持续发展 、地学与资源研究、科技管理、信息与网络管理 、资源勘探 和保护 、环境和地质灾 害研究与管理、西部大
开发论坛等栏 目，适于土地 、地矿 、海洋 、水利、测绘、农业 、旅游等部门的科技、管理人员及大专 院校科技工作者阅读 。本刊为
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