以‘济麦20’为供试材料,通过田间试验,在拔节期和开花期设置土壤相对含水量为65%(W65)、70%(W70)和75%(W75)的测墒补灌处理,以全生育期不灌溉为对照(CK),研究不同测墒补灌水平对旗叶光合特性及酶活性的影响.结果表明: W70处理小麦旗叶净光合速率、蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性在花后14~21 d均显著高于其他处理.成熟期W70处理干物质量与W75处理无显著差异,但显著高于W65处理和CK;W70处理单茎质量显著高于其他处理.W70处理超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性及可溶性蛋白含量在花后14~28 d显著高于其他处理,丙二醛含量在花后14~28 d显著低于CK和W65处理,与W75处理无显著差异.2012—2013年和2013—2014年W70处理小麦籽粒产量分别为8941.4和9125.4 kg·hm-2,与W75处理无显著差异,显著高于W65处理和CK;W70处理水分利用效率显著高于其他处理.在本试验条件下,拔节期和开花期0 ~140 cm土层平均土壤相对含水量均以70%为节水高产高效的最佳灌溉处理.
A field experiment was conducted to study the effects of supplemental irrigation based on soil moisture on the photosynthesis characteristics and enzyme activity of flag leaf using the wheat cultivar Jimai 20. Three irrigation treatments were designed with target soil moisture of 65% (W65), 70% (W70) and 75% (W75) both at jointing and anthesis stages. Zeroirrigation (CK) was used as the control. The results showed that the net photosynthetic rate (Pn) of flag leaf in treatment W70 was dramatically higher than in other treatments from 14 to 21 days after anthesis, as well as sucrose content and sucrose phosphate synthase (SPS) activity. The dry matter mass per area of W70 was higher than that of W65 and CK, and was not significantly different from that of W75. The single stem mass of W70 was higher than that of the other treatments. The activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) and the soluble protein concentration in flag leaf of W70 were significantly higher than in other treatments from 14 to 28 days after anthesis. The malondialdehyde (MDA) content of W70 was lower than that of W65 and CK, and was not significantly different from that of W75 from 14 to 21 days after anthesis. Grain yields of W70 were 8941.4 and 9125.4 kg·hm-2 in the 2012-2013 and 2013-2014 wheat growing seasons, showing no significant difference with those of W75, but obviously higher than those of W65 and CK. And the water use efficiency (WUE) of W70 was the highest. Considering grain yield and WUE, maintaining the relative soil water content at 70% by supplemental irrigation both at jointing and anthesis stages was the best treatment.
全 文 :测墒补灌对小麦旗叶光合特性及酶活性的影响∗
何建宁1 石 玉1∗∗ 赵俊晔2 张永丽1 于振文1
( 1山东农业大学农业部作物生理生态与耕作重点实验室, 山东泰安 271018; 2中国农业科学院农业信息研究所, 北京
100081)
摘 要 以‘济麦 20’为供试材料,通过田间试验,在拔节期和开花期设置土壤相对含水量为
65%(W65)、70%(W70)和 75%(W75)的测墒补灌处理,以全生育期不灌溉为对照(CK),研究
不同测墒补灌水平对旗叶光合特性及酶活性的影响.结果表明: W70处理小麦旗叶净光合速
率、蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性在花后 14~21 d 均显著高于其他处理.成熟期 W70
处理干物质量与 W75处理无显著差异,但显著高于 W65处理和 CK;W70处理单茎质量显著高于
其他处理.W70处理超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性及可溶性蛋白含量在花后 14 ~ 28 d 显
著高于其他处理,丙二醛含量在花后 14~28 d显著低于 CK和 W65处理,与 W75处理无显著差
异.2012—2013年和 2013—2014年 W70处理小麦籽粒产量分别为 8941.4和 9125.4 kg·hm
-2,
与 W75处理无显著差异,显著高于 W65处理和 CK;W70处理水分利用效率显著高于其他处理.
在本试验条件下,拔节期和开花期 0~140 cm土层平均土壤相对含水量均以 70%为节水高产
高效的最佳灌溉处理.
关键词 小麦; 测墒补灌; 光合特性; 旗叶酶活性; 籽粒产量
∗国家自然科学基金项目(31401334)、农业部现代小麦产业技术体系项目(CARS⁃3⁃1⁃19)和山东省科技发展计划项目(2014GNC111017)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: shiyu@ sdau.edu.cn
2015⁃04⁃13收稿,2015⁃10⁃06接受.
文章编号 1001-9332(2015)12-3693-07 中图分类号 S152.7, S512.1 文献标识码 A
Effects of supplemental irrigation based on soil moisture on photosynthetic characteristics
and enzyme activity of flag leaf in wheat. HE Jian⁃ning1, SHI Yu1, ZHAO Jun⁃ye2, ZHANG
Yong⁃li1, YU Zhen⁃wen1 ( 1Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Far⁃
ming System, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong, China; 2Agricultural
Information Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China) . ⁃Chin. J.
Appl. Ecol., 2015, 26(12): 3693-3699.
Abstract: A field experiment was conducted to study the effects of supplemental irrigation based on
soil moisture on the photosynthesis characteristics and enzyme activity of flag leaf using the wheat
cultivar Jimai 20. Three irrigation treatments were designed with target soil moisture of 65% (W65),
70% (W70) and 75% (W75) both at jointing and anthesis stages. Zero⁃irrigation (CK) was used as
the control. The results showed that the net photosynthetic rate (Pn) of flag leaf in treatment W70
was dramatically higher than in other treatments from 14 to 21 days after anthesis, as well as sucrose
content and sucrose phosphate synthase (SPS) activity. The dry matter mass per area of W70 was
higher than that of W65 and CK, and was not significantly different from that of W75 . The single stem
mass of W70 was higher than that of the other treatments. The activities of superoxide dismutase
(SOD) and catalase (CAT) and the soluble protein concentration in flag leaf of W70 were signifi⁃
cantly higher than in other treatments from 14 to 28 days after anthesis. The malondialdehyde
(MDA) content of W70 was lower than that of W65 and CK, and was not significantly different from
that of W75 from 14 to 21 days after anthesis. Grain yields of W70 were 8941.4 and 9125.4 kg·hm
-2
in the 2012-2013 and 2013-2014 wheat growing seasons, showing no significant difference with
those of W75, but obviously higher than those of W65 and CK. And the water use efficiency (WUE)
of W70 was the highest. Considering grain yield and WUE, maintaining the relative soil water con⁃
tent at 70% by supplemental irrigation both at jointing and anthesis stages was the best treatment.
Key words: wheat; supplemental irrigation based on soil moisture; photosynthetic characteristics;
enzyme activity of flag leaf; grain yield.
应 用 生 态 学 报 2015年 12月 第 26卷 第 12期
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2015, 26(12): 3693-3699
黄淮海地区小麦播种面积占全国小麦总播种面
积的 62%[1-2],是我国小麦主产区.然而,人均水资
源占有量仅为 519 m3,占全国的 1 / 5,水资源严重不
足[3] .在冬小麦生长季节,水分蒸散量为 400 ~ 500
mm,而降水量为 100 ~ 180 mm,仅满足小麦需水量
的 25%~40%[4-5] .水资源短缺且降水量分配不均是
制约该地区小麦生产可持续发展的主要限制因
子[6] .因此,依据小麦生长季降水量和降水时期以及
土壤贮水量,测定土壤墒情进行补充灌溉,可以减少
灌溉量的蒸腾与下渗,提高水分利用效率[7-8] .
土壤水分状况显著影响小麦干物质积累、花后
旗叶光合特性及旗叶衰老进程,进而影响光合产物
向籽粒的供应能力和籽粒产量[9-10] .开花后土壤含
水量过高或过低均使小麦旗叶的光合速率降低[11],
缩短光合功能期,降低干物质积累量,并使各器官间
的干物质分配比例发生变化,导致籽粒产量降
低[12] .有研究表明,于越冬期、拔节期和灌浆期各灌
水 60 mm,小麦籽粒灌浆期旗叶过氧化物酶(POD)、
超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性较
高,丙二醛(MDA)含量降低,在保证较高水分利用
率的同时显著增加了籽粒产量[13] .在池栽条件下,
开花后土壤含水量维持在 60% ~ 70%,小麦叶片光
合速率及 POD、SOD 和 CAT 活性较高,而土壤含水
量过高(80%~ 90%)或过低(40% ~ 50%)均导致小
麦旗叶早衰,影响籽粒灌浆,降低粒重[14] .目前,关
于小麦关键生育时期测墒补灌对小麦叶片光合速率
和有关酶活性,以及旗叶衰老特性的研究较少.本文
在大田条件下,根据 0 ~ 140 cm 土层土壤墒情进行
补充灌溉,研究补充灌溉对小麦叶片光合特性及旗
叶酶活性的影响,旨在为小麦节水高产栽培提供科
学依据.
表 1 2012—2013年播种前各土层田间持水量和土壤容重
Table 1 Field capacity and soil bulk density of each soil
layer in experimental field before sowing in 2012-2013
土层
Soil layer
(cm)
田间持水量
Field capacity
(%)
土壤容重
Soil bulk density
(g·cm-3)
0~20 28.49 1.44
20~40 27.08 1.51
40~60 26.41 1.54
60~80 23.4 1.56
80~100 23.24 1.58
100~120 24.4 1.58
120~140 25.79 1.58
表 2 小麦不同生育阶段的降水量
Table 2 Precipitation at different growing stages of wheat
(mm)
生长季
Growing
season
播种至拔节期
Sowing to
jointing
拔节至开花期
Jointing to
anthesis
开花至成熟期
Anthesis to
maturity
总量
Total
2012—2013 90.1 42.4 63.3 195.8
2013—2014 47.6 9.1 108.8 165.5
1 材料与方法
1 1 试验田概况
试验于 2012—2013年和 2013—2014 年在山东
农业大学试验农场(36°10′12″ N,117°9′0″ E)进行,
供试品种为高产小麦‘济麦 20’.2012—2013 年小麦
播种前试验田 0 ~ 20 cm 土层土壤含有机质 13 7
g·kg-1、全氮 1.1 g·kg-1、碱解氮 112.1 mg·kg-1、
速效磷 39.5 mg·kg-1、速效钾 96.3 mg·kg-1 .播种
前 0~140 cm各土层田间持水量和土壤容重见表 1,
2个生长季小麦生育期降水量见表 2.
1 2 试验设计
试验设 4 个处理,小麦拔节期和开花期测墒补
灌水平及灌溉量见表3,两年度处理相同.采用测墒
表 3 不同处理目标土壤的相对含水量和灌水量
Table 3 Target soil relative water content and irrigation water amount under different treatments
生长季
Growing
season
处理
Treatment
拔节水 Irrigation water at jointing
目标土壤相对含水量
Target and actual soil
relative water content (%)
灌水量
Irrigation
(mm)
开花水 Irrigation water at anthesis
目标土壤相对含水量
Target and actual soil
relative water content (%)
灌水量
Irrigation
(mm)
总灌水量
Total
irrigation
(mm)
2012—2013 CK - - - - -
W65 65 23.42 65 38.11 61.53
W70 70 50.21 70 53.40 103.61
W75 75 77.01 75 59.07 136.08
2013—2014 CK - - - - -
W65 65 42.70 65 20.01 62.71
W70 70 70.07 70 46.22 116.29
W75 75 86.12 75 54.87 140.99
4963 应 用 生 态 学 报 26卷
补灌确定灌水量(mm) [15],公式为:
m= 10 ρb·H (βi-β j)
式中:H为该时段土壤计划湿润层的深度( cm),本
试验中为 140 cm; ρb 为计划湿润层内土壤容重
(g·cm-3);βi为设计含水量,即田间持水量乘以设
计相对含水量;β j为自然含水量,即灌溉前土壤含水
量.用水表计量实际灌水量.
小区大小为 2 m×6 m,小区间设置 1.0 m 隔离
区,随机区组排列,3 次重复.小麦播种前,前茬玉米
的秸秆全部粉碎翻压还田.两个年度的基肥均为
120 kg N·hm-2、 112 5 kg P 2O5 · hm
-2、 112 5
kg K2O·hm
-2,拔节期均追施 120 kg N·hm-2 .2012
和 2013年均为 10月 7日播种,分别于 2013 年 6 月
8日和 2014年 6月 4日收获,4叶期定苗,留苗密度
为 180株·m-2,其他管理措施同一般高产田.
1 3 测定项目与方法
1 3 1干物质测定 于小麦开花期和成熟期进行群
体调查和取样,每处理取 20 个单茎,3 次重复.成熟
期植株样品分为籽粒和营养器官两部分.样品于 70
℃烘至恒量,测定干物质量.
1 3 2旗叶光合速率的测定 旗叶净光合速率(Pn)
采用英国产 CIRAS⁃2 型光合作用测定系统在自然
光照下测定,于开花后第 0、 7、 14、 21 和 28 天
9:00—11:00测定.
1 3 3旗叶生化指标的测定 于小麦开花期标记同
一天开花的单茎,开花至成熟期每 7 d 取标记旗叶,
用液氮速冻后置于-40 ℃冰箱中保存.旗叶磷酸蔗
糖合成酶(SPS)活性和蔗糖含量参照张翠翠等[16]
的方法测定.称取 0.5 g 剪碎的旗叶样品放入研钵
中,加入 5 mL磷酸缓冲液(pH 7.8),冰浴研磨,匀浆
倒入离心管中,冷冻离心 20 min(10000 r·min-1),
上清液(酶液)倒入试管中,置于 0 ~ 4 ℃下保存
待用.
超氧化物歧化酶(SOD)活性用氮蓝四唑(NBT)
光还原法[3]测定,过氧化氢酶(CAT)活性参照 Tan
等[17]的方法测定,丙二醛(MDA)含量参照 Quan
等[18]的方法测定.可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝
法测定.
1 3 4籽粒产量 于小麦成熟期按小区收获后脱
粒,待籽粒自然风干至含水量为 12.5%后测产.
1 3 5 水分利用效率的计算 水分利用效率
(kg·hm-2·mm-1)=籽粒产量 /生育期耗水量[19] .
1 4 数据处理
采用 Excel 2003 和 SigmaPlot 12.5 软件进行数
据统计分析和作图,采用 DPS 7.05软件利用 LSD法
进行差异显著性检验(α= 0.05).图表中数据为平均
值±标准差.
2 结果与分析
2 1 测墒补灌对开花后旗叶光合速率的影响
由图 1 可知,两年度小麦旗叶净光合速率均随
籽粒灌浆而下降.花后 0 ~ 7 d 测墒补灌处理间差异
均不显著,但显著高于 CK;花后 14 ~ 21 d 各处理在
2012—2013年度生长季表现为 W70 >W75、W65 >CK,
在 2013—2014年度表现为 W70>W75>W65>CK;花后
28 d各处理在 2012—2013年度生长季表现为 W70、
W75>W65>CK,在 2013—2014年度表现为 W70>W75>
W65>CK.这表明拔节期和开花期目标土壤相对含水
量为 70%的 W2处理提高了小麦开花后 14 ~ 21 d 旗
叶净光合速率,有利于灌浆中后期碳水化合物的合
成,提高粒质量.
2 2 测墒补灌对开花后旗叶蔗糖含量和 SPS 活性
的影响
由图2可知,2012—2013年生长季,小麦旗叶
图 1 测墒补灌对小麦开花后旗叶光合速率的影响
Fig.1 Effects of supplemental irrigation based on soil moisture
on net photosynthetic rate of flag leaves of wheat after anthesis.
CK: 拔节期和开花期不灌水 Zero⁃irrigation at jointing and anthesis;
W65: 拔节期和开花期目标土壤相对含水量为 65% Relative soil water
content treated to 65% both at jointing and anthesis; W70: 拔节期和开
花期目标土壤相对含水量 70%Relative soil water content treated to
70% both at jointing and anthesis; W75: 拔节期和开花期目标土壤相
对含水量为 75% Relative soil water content treated to 75% both at joint⁃
ing and anthesis. 下同 The same below.
596312期 何建宁等: 测墒补灌对小麦旗叶光合特性及酶活性的影响
图 2 测墒补灌对小麦开花后旗叶蔗糖含量和 SPS活性的影响
Fig.2 Effects of supplemental irrigation based on soil moisture on sucrose concentration and sucrose phosphate synthase (SPS) activity
of flag leaves of wheat after anthesis.
的蔗糖含量在花后 0 d为灌溉处理显著高于 CK,各
处理花后 7和 28 d表现为 W70、W75>W65>CK,花后
14~21 d 表现为 W70 >W75 >W65 >CK.旗叶 SPS 活性
在开花期各处理间差异不显著,花后 7 ~ 28 d 表现
为 W70>W75>W65>CK.
2013—2014年生长季,小麦旗叶的蔗糖含量在
开花期各处理间差异不显著,各处理花后 7 ~ 21 d
表现为 W70>W75 >W65 >CK,花后 28 d 表现为 W70、
W75>W65>CK.旗叶 SPS 活性在开花期表现为 W70 >
W75、W65、CK,花后 7 d表现为 W70、W75>W65、CK,花
后 14~21 d表现为 W70>W75>W65>CK,花后 28 d 为
灌溉处理显著高于 CK.这表明 W70处理提高了小麦
灌浆中后期磷酸蔗糖合成酶的活性,促进了蔗糖的
合成,灌溉量较多的 W75处理对旗叶蔗糖合成不利.
2 3 测墒补灌对开花期和成熟期干物质量的影响
由表 4 可知,两年度各处理小麦开花期干物质
量均表现为 W75>W70>W65>CK,单茎质量均表现为
W70>W65>CK、W75,W75与 CK处理差异不显著;成熟
期干物质量均表现为W70、W75>W65>CK,W70与W75处
理差异不显著,单茎质量均表现为 W70 >W75、W65 >
CK,W75与 W65处理差异不显著.这表明拔节期和开
花期目标土壤相对含水量均为70%时(W70处理),
表 4 测墒补灌对小麦开花期和成熟期干物质量的影响
Table 4 Effects of supplemental irrigation based on soil moisture on dry matter mass in wheat at anthesis and maturity stages
生长季
Growing
season
处理
Treatment
开花期 Anthesis
干物质量
Dry matter mass
(kg·hm-2)
单茎质量
Single stem mass
(g·stem-1)
成熟期 Maturity
干物质量
Dry matter mass
(kg·hm-2)
单茎质量
Single stem mass
(g·stem-1)
2012—2013 CK 11567±228d 1.79±0.08c 14862±272c 2.34±0.09c
W65 12832±236c 1.83±0.11b 18792±319b 2.75±0.10b
W70 13469±239b 1.92±0.13a 19824±338a 2.91±0.12a
W75 14021±256a 1.79±0.09c 19620±326a 2.73±0.11b
2013—2014 CK 11010±173d 1.84±0.09c 14730±258c 2.51±0.10c
W65 12923±178c 1.96±0.09b 18596±297b 2.91±0.10b
W70 13782±182b 2.08±0.11a 19823±308a 3.08±0.11a
W75 14589±186a 1.90±0.08c 19857±313a 2.89±0.10b
同列不同字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different letters in the same column meant significant difference among different treatment at 0.05 level.
下同 The same below.
6963 应 用 生 态 学 报 26卷
较好地协调了群体与个体间的矛盾,单茎生产力强,
获得了较高的干物质量,为获得高产奠定物质基础.
2 4 测墒补灌对开花后旗叶 SOD 和 CAT 活性的
影响
由图 3可知,开花后,各处理小麦叶片 SOD 活
性均随叶片的衰老呈下降趋势,各处理间差异显著.
花后 0 ~ 7 d,各灌水处理显著高于 CK,各处理间无
显著差异;各处理花后 14 ~ 28 d 表现为 W70 >W75 >
W65>CK,处理间差异显著.花后各处理 CAT 活性均
随叶片的衰老呈先上升后下降的趋势,但各处理活
性指标值及其变幅存在显著差异.花后 0 ~ 7 d,W70
和 W75处理无显著差异,但均显著高于 W65处理和
CK;花后 14 ~ 28 d 表现为 W70 >W75 >W65 >CK,处理
间差异显著.这表明拔节期和开花期目标土壤相对
含水量为 70%时(W70处理),提高了小麦旗叶灌浆
中后期 SOD 和 CAT 活性,增强了超氧自由基的清
除能力,减轻了对细胞原生质的损害,从而延缓了小
麦的旗叶衰老.
2 5 测墒补灌对开花后旗叶MDA和可溶性蛋白含
量的影响
由表 4 可知,随灌浆中后期小麦叶片的逐渐衰
老,旗叶 MDA含量逐渐增加,各处理间差异显著.各
处理花后 0~7 d差异不显著,花后 14 ~ 28 d 表现为
CK>W65>W70、W75,W70与W75处理差异不显著.开花
图 3 测墒补灌对小麦开花后旗叶 SOD和 CAT活性的影响
Fig.3 Effects of supplemental irrigation based on soil moisture
on SOD and CAT activities in flag leaves of wheat after anthesis
(2012-2013).
图 4 测墒补灌对小麦开花后旗叶 MDA和可溶性蛋白含量
的影响
Fig.4 Effects of supplemental irrigation based on soil moisture
on changes of MDA and soluble protein contents in flag leaves of
wheat after anthesis (2012-2013).
后随小麦旗叶的衰老,旗叶中可溶性蛋白含量逐渐
降低,各处理间差异显著.花后 0 ~ 7 d 表现为 W70和
W75差异不显著,但均显著高于 W65处理和 CK;各处
理花后 14~28 d 表现为 W70>W75>W65>CK,处理间
差异显著.这表明拔节期和开花期土壤相对含水量
为 70%时(W70处理),小麦可以在灌浆中后期保持
较低的 MDA 含量和较高的可溶性蛋白含量,有利
于减少细胞损伤和提高代谢水平,提高碳水化合物
的合成能力.
2 6 测墒补灌对小麦产量及水分利用效率的影响
由表 5可知,2个生长季每公顷穗数均为 W75最
高,显著高于 W70和 W65处理,CK 最低;各灌水处理
间穗粒数差异不显著,但显著高于 CK;千粒重均为
W70处理显著高于 W65和 W75处理,CK 最低.两年度
各处理籽粒产量均表现为 W70、W75>W65>CK,W70与
W75处理差异不显著;总耗水量表现为 W75 >W70 >
W65>CK;2012—2013年生长季 W70与 W65处理的水
分利用效率差异不显著,但均显著高于 W75处理,而
CK最低;2013—2014年生长季 W70与 W65处理的水
分利用效率差异不显著,但均显著高于 W75处理和
CK.这表明与 W75处理相比,W70处理的总耗水量降
低,而千粒重较高,从而获得了较高的产量和水分利
用效率,为本试验条件下节水高产的最佳灌溉处理.
796312期 何建宁等: 测墒补灌对小麦旗叶光合特性及酶活性的影响
表 5 测墒补灌对小麦籽粒产量及水分利用效率的影响
Table 5 Effects of supplemental irrigation based on soil moisture on grain yield and water use efficiency in wheat
生长季
Growing
season
处理
Treatment
公顷穗数
Spikes number
per hm2
(×104 hm-2)
穗粒数
Kernels
per spike
千粒重
1000⁃grain
mass
(g)
籽粒产量
Grain yield
(kg·hm-2)
总耗水量
Water
consumption
amount
(mm)
水分利用效率
Water use
efficiency
(kg·hm-2·mm-1)
2012—2013 CK 636.0±9.1c 29.3±0.4b 35.5±0.5c 6541.0±48.3c 380.1±3.6d 17.2±0.1c
W65 682.5±9.6b 32.9±0.5a 37.0±0.6b 8512.2±61.9b 441.2±4.5c 19.3±0.1a
W70 681.0±9.7b 33.4±0.5a 40.0±0.6a 8941.4±62.9a 468.1±4.6b 19.1±0.1a
W75 718.5±10.1a 33.1±0.5a 37.4±0.6b 8887.1±62.5a 482.2±4.7a 18.4±0.1b
2013—2014 CK 586.5±8.6c 30.0±0.4b 40.1±0.5c 6773.2±47.4c 349.4±4.0d 19.4±0.1b
W65 639.0±9.2b 32.0±0.5a 42.0±0.6b 8617.4±62.4b 412.8±4.2c 20.9±0.2a
W70 643.5±9.2b 32.1±0.5a 44.5±0.6a 9125.4±63.9a 438.2±4.5b 20.8±0.2a
W75 687.0±9.7a 32.1±0.5a 42.6±0.6b 9076.4±63.9a 460.5±4.6a 19.7±0.1b
3 讨 论
Gupta等[20]研究认为,土壤水分含量显著影响
小麦旗叶蔗糖的合成.在水分不足的条件下,SPS 活
性降低导致旗叶蔗糖含量降低,从而影响粒重和产
量[21] .有研究表明,在防雨池栽培条件下,与花后土
壤相对含水量为 70% ~75%的适宜水分处理相比,
土壤含水量为田间持水量 50% ~55%的干旱处理降
低了小麦灌浆中后期旗叶的净光合速率, 缩短了光
合高值持续期,提高了小麦灌浆初期旗叶的 SPS 活
性,且在灌浆中后期蔗糖含量较高[22] .本研究中,在
大田条件下,水分不足(拔节期和开花期土壤相对
含水量均为 65%)显著降低了小麦灌浆中后期旗叶
光合速率、SPS 活性和蔗糖含量.这与前人研究一
致[21-22] .水分适宜(拔节期和开花期土壤相对含水
量为 70%)提高了小麦灌浆中后期旗叶净光合速
率、SPS活性和蔗糖含量,能够保持较高的蔗糖供应
能力,并且利于其向籽粒中转移,提高粒质量.
细胞内活性氧产生速率和积累数量、细胞膜脂
过氧化产物 MDA含量增多是细胞膜脂过氧化程度
的重要标志[23-25] .细胞保护酶 SOD 和 POD 在清除
逆境和植株衰老期间产生的活性氧,可以减轻细胞
膜脂过氧化程度,在维持植物细胞和器官较强的生
理功能中起重要作用[26] .灌浆期水分亏缺,降低了
净光合速率,加速功能叶片的衰老[27] .有研究表明,
在大田条件下,设置拔节期灌水 1次,拔节期和孕穗
期各灌水 1 次,拔节期、孕穗期和灌浆期各灌水 1
次,每次灌水 75 mm的 3个处理,结果表明,随灌水
次数的增加,小麦旗叶 SOD 活性和净光合速率增
加,产量提高[28] .开花后维持土壤相对含水量为
60%~70%,小麦旗叶的光合速率以及 POD、 SOD 和
CAT活性较高,粒质量和产量较高.土壤含水量过高
或过低均导致小麦旗叶早衰,降低粒质量[14] .本研
究表明,拔节期和开花期适宜的土壤含水量调节了
小麦干物质量,使个体发育健壮,提高了灌浆中后期
旗叶 SOD、CAT活性及可溶性蛋白含量,延缓衰老,
获得了较高的粒质量和产量.
有研究发现,在小麦拔节前适度水分亏缺,有利
于协调小麦群体与个体的关系,促使个体发育健壮、
抗倒伏,提高光能利用率,最终实现节水高产高
效[29] .Ercoli 等[30]研究表明,干旱胁迫可使小麦植
株的干物质积累量减少,开花前干物质向籽粒转移
的比例提高.本研究表明,拔节期和开花期不同测墒
补灌处理显著影响小麦干物质量及单茎质量,进而
影响了产量构成三因素及籽粒产量;土壤含水量适
宜的 W70处理小麦成熟期干物质量及单茎质量较
高,通过获得较高的千粒重而获得最高产,土壤含水
量较高的 W75处理通过获得较多的公顷穗数获得高
产,但其灌溉量高,耗水量多,水分利用率低.在本试
验条件下,小麦拔节期和开花期土壤相对含水量为
70%是节水高产高效的最优处理.
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作者简介 何建宁,男,1990年生,硕士研究生. 主要从事小
麦节水高产高效研究. E⁃mail: 281579232@ qq.com
责任编辑 孙 菊
996312期 何建宁等: 测墒补灌对小麦旗叶光合特性及酶活性的影响