免费文献传递   相关文献

Regulation Effects of Optimal High-yield and Super-high-yield Cultivation Modes on Photosynthetic Characteristics of Source Leaf and Yield in Winter Wheat

小麦高产及超高产优化管理模式对源叶光合特性及产量的调控效应


为优化华北地区小麦高产及超高产管理模式,在大田条件下,以传统高产管理模式(G)及传统超高产管理模式(CG)为对照,研究了优化高产管理模式(YG)及优化超高产管理模式(YCG)对生育后期叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、碳代谢酶活性及产量的影响。结果表明:优化管理模式对小麦生育后期源叶生理特性及产量有较大的调节作用,优化管理模式源叶叶绿素含量高且光合功能期长、碳代谢酶活性强;能降低非气孔限制使净光合速率下降的程度,使光合速率提高,穗粒数和千粒重增加,收获指数提高,YG比G籽粒产量增加8.3%,达显著水平,YCG产量低于CG,但差异不显著。研究提出了一种小麦省肥、节水、高产、高效统一的高产及超高产管理模式。


全 文 :核 农 学 报  2014,28(12):2254 ~ 2260
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2014⁃04⁃16  接受日期:2014⁃11⁃10
基金项目:中国科学院重点部署项目(KSZD⁃EW⁃Z⁃002⁃001⁃2)
作者简介:曹雯梅,女,副教授,主要从事作物育种及栽培研究。 E⁃mail:hnnxcwm@ 163. com
通讯作者:杨青华,男,教授,主要从事作物栽培研究。 E⁃mail:yangqh2000@ 163. com
文章编号:1000⁃8551(2014)12⁃2254⁃00
小麦高产及超高产优化管理模式对源叶光合特性
及产量的调控效应
曹雯梅1   刘松涛1   赵  威1   李  莉2   王艳霞1   杨青华3
( 1河南农业职业学院,河南 郑州  451450; 2河南豫研种子科技有限公司,河南 郑州  450002;
3 河南农业大学农学院,河南 郑州  450002)
摘  要:为优化华北地区小麦高产及超高产管理模式,在大田条件下,以传统高产管理模式(G)及传统超
高产管理模式(CG)为对照,研究了优化高产管理模式(YG)及优化超高产管理模式(YCG)对生育后期
叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)、碳代谢酶活性及产量的影响。 结果
表明:优化管理模式对小麦生育后期源叶生理特性及产量有较大的调节作用,优化管理模式源叶叶绿素
含量高且光合功能期长、碳代谢酶活性强;能降低非气孔限制使净光合速率下降的程度,使光合速率提
高,穗粒数和千粒重增加,收获指数提高,YG 比 G 籽粒产量增加 8􀆰 3% ,达显著水平,YCG 产量低于
CG,但差异不显著。 研究提出了一种小麦省肥、节水、高产、高效统一的高产及超高产管理模式。
关键词:小麦;优化管理模式;光合特性;产量
DOI:10􀆰 11869 / j. issn. 100⁃8551􀆰 2014􀆰 12. 2254
    华北地区是我国小麦主产区,不断提高该地区小
麦产量及品质对我国粮食安全具有重要意义,因此小
麦高产及超高产栽培是目前及今后一段时间内研究的
重要课题。
小麦(Triticum aestivum L. )籽粒产量是生育后期
功能器官光合作用的产物,产量的高低取决于光合效
率和经济系数的高低,源叶的大小和活性影响光合效
率。 很多学者已从育种和栽培技术方面研究了高产及
超高产小麦的光合特性,这些研究对指导小麦高产及
超高产栽培具有一定的指导意义,但多是在单一栽培
措施。 如品种[1 - 3]、施氮量[4 - 7]、种植密度[8]、播期[9]、
灌水 (或干旱) [10 - 11] 或少数栽培措施如水肥耦
合[11 - 12]等条件下研究小麦的光合特性,因各栽培措施
间互作的影响,其结果较难直接应用于小麦生产。 同
时,传统的小麦高产管理体系又存在过分追求高投入、
高产出、资源浪费的严重弊端。 如仅把水肥作为高产
的手段,在水分管理上,常以满足小麦各生育时期的生
理需水为基础,高产麦区播种后通常浇水 3 ~ 4 次,灌
水量 200mm以上;在肥料施用上,偏重氮肥效应,且多
采用一炮轰,氮肥的利用率仅为 30% ~ 40% 或更
低[6 - 7,10]。 为此,本文在选用高产品种的前提下,以传
统常规管理模式为基础,以节本、增效、环保为出发点,
设计了高产及超高产优化管理模式的田间试验,研究
高产及超高产优化管理模式下小麦生育后期生理特性
及其对产量的影响,以期通过栽培调控,实现高产品种
高光效利用,为资源严重紧缺的华北地区小麦生产实
现省肥、节水、高产、高效、环保相统一提供一定指导意
义。
1  材料与方法
1􀆰 1  试验地概况
试验于 2011 年 10 月 - 2013 年 6 月在河南通许县
大岗理乡高产区进行。 该区无霜期 221d,年降水量
780mm,土壤多为潮土,耕层土壤有机质含量 16􀆰 0
mg·kg - 1,全氮 1􀆰 1 mg·kg - 1,速效氮 80􀆰 1 mg·kg - 1,速
效磷 23􀆰 9 mg·kg - 1,速效钾 159􀆰 9 mg·kg - 1,为华北地
区小麦高产区。
4522
  12 期 小麦高产及超高产优化管理模式对源叶光合特性及产量的调控效应
1􀆰 2  试验处理及设计
试验设计以高产区当地农民传统高产 (7 500
kg·hm - 2及以上)种植模式和超高产(9 000kg·hm - 2及
以上)种植模式为基础,以优化施肥技术和灌水技术、
群体走“小壮高”为策略进行优化管理模式的设计。
共设 4 个试验处理,处理 1 为传统高产管理模式(G):
播量 195kg·hm - 2,氮、磷(P2O5)、钾(K2O)施用量分别
为 225、75、60kg·hm - 2,肥料全部基施,灌蒙头水、返青
水和灌浆水,土壤耕作为旋耕;处理 2 为优化高产管理
模式 ( YG):播量 150 kg·hm - 2,氮、磷 ( P2O5 )、钾
(K2O)施用量分别为 180、75、60kg·hm - 2,50%氮肥拔
节期施用,其余肥料基施,生育期灌拔节水和灌浆水,
土壤耕作为深耕;处理 3 为传统超高产管理模式
(CG):播量 135 kg·hm - 2,氮、磷(P2O5)、钾(K2O)施
用量分别为 300、150、150kg·hm - 2,施肥、灌水技术及
土壤耕作同处理 2;处理 4 为优化超高产管理模式
(YCG):播量 120kg·hm - 2,氮、磷(P2O5)、钾(K2O)施
用量分别为 240、120、150kg·hm - 2,施肥、灌水技术及
土壤耕作同处理 2。 供试品种为豫麦 49,小区面积
60m2,随机区组设计,重复 3 次,单次灌水量 600
m3·hm - 2。2 年资料趋势一致,主要以 2012 年 - 2013
年资料进行分析。
1􀆰 3  测定项目和方法
1􀆰 3􀆰 1  气体交换参数的测定   净光合速率(Pn)、气
孔导度(Gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)的测定采用美国 LI⁃
COR生产的 LI - 6 400 型便携式光合作用测量仪测
定。 在光合有效辐射(PAR)为 1 000μmol·m - 2·s - 1
photons 的条件下,测定旗叶的 Pn、Gs、Ci,每处理 5 株,
在小麦开花期,选取生长一致的植株进行挂牌标记。
取 5 株测定结果的平均值。
1􀆰 3􀆰 2  叶绿素含量的测定  顶三叶叶绿素含量用分
光光度法测定[22]。 样本选取同“1􀆰 3􀆰 1”,分别测定顶
三叶的叶绿素含量,测定方法见参考文献。
1􀆰 3􀆰 3   蔗糖含量及磷酸蔗糖合成酶活性 ( sucrose
phosphate synthase,SPS)的测定  蔗糖含量的测定:在
小麦开花期选择生长一致且同日开花的单茎标记,每
处理自开花当日起每 5d 取标记单茎的旗叶 10 片,
105℃下杀青 20min,80℃烘至恒重,粉碎后测定。 测
定方法参照张宪政[22]的方法。
蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的测定[12]:自开花当
日起每 5d取标记单茎的旗叶,用冰盒带回实验室,用
纱布包裹,液氮速冻,置于 - 40℃冰箱内保存。
粗酶液制备[22]:将旗叶洗净,称取旗叶中段 0􀆰 5g,
剪碎,置于预冷的研钵中,加 5mL 100mmol·L - 1Heper⁃
NaOH缓冲液,冰浴研磨,离心 10min(10 000r·min - 1,
4℃),取上清液置于冰浴,备用。
SPS 活性测定:在 0􀆰 14mL 的反应介质 [ 50μL
Hepes⁃NaOH(pH值 7􀆰 4),50μL 50mmol·L - 1的 MgCl2,
20μL l00mmol·L - 1的 UDPG,20μL 100 mmol·L - 1 6⁃磷
酸果糖]中加入 50μL 酶液,30℃水浴中反应 30min
后,加入 200μL 2 mol·L - 1的 NaOH,沸水煮 10min,流
水冷却。 再加入 1􀆰 5mL 浓 HCl和 0􀆰 5ml 0􀆰 1%的间苯
二酚,置于 80℃水浴保温 10min,冷却后用分光光度计
在 480nm处比色(缓冲液为对照),记录 OD 值,换算
成蔗糖数量。
1􀆰 3􀆰 4  产量因素及产量的测定  收获期在每小区中
间选取没有被采样破坏、面积为 1m × 1m 长势一致的
植株测定单位面积有效穗数及籽粒产量、生物产量,并
另外选择长势一致的 20 个单穗进行室内考种,测定穗
粒数及千粒重。
1􀆰 4  数据统计分析
数据采用Microsoft excel软件进行绘图,用 SAS统
计软件进行统计分析。
2  结果与分析
2􀆰 1  优化管理模式对小麦顶三叶叶绿素含量的影响
不同管理模式、不同部位叶片叶绿素含量的差异
见图 1。 G模式旗叶叶绿素含量在开花始期最高,花
后 5d明显下降,花后 10d 至成熟含量最低,花后 25d
及以后均显著低于其它 3 种模式;倒二叶在花后 5d为
最低,花后 15d及以后均显著低于其它 3 种模式;倒三
叶整个开花期均显著低于其它模式,成熟期 G 模式的
倒三叶叶绿素含量已低至 4􀆰 1;YCG 模式顶三叶的叶
绿素含量从始花至花后 10d 呈上升趋势,花后 10d 最
高,之后保持相对稳定水平,25d 以后才表现快速下
降; CG、YG模式旗叶在花后 10d 最高,倒二叶在花后
5 后最高,倒三叶整个灌浆期呈下降趋势。 YCG 的叶
绿素含量在整个灌浆期均较高,且后期下降最为缓慢,
持绿时间最长;其次是 CG、YG,G 的持绿时间最短。
在灌浆中后期优化管理模式叶绿素含量下降幅度均显
著小于传统管理模式。
顶三叶间土壤与作物分析开发 ( Soil and plant
analyzer development, SPAD)相比,以倒三叶各模式间
相差最大,其差异显著性见图 1。 在花后 25d 各模式
间差异最大,4 种模式间均达显著水平,其中 YCG 较
其对照 CG高 12% ,YG较其对照 G 高 43% ;花后 30d
时,优化管理模式也均显著高于传统管理模式。 同时
5522
核  农  学  报 28 卷
图 1  不同栽培管理模式对顶三叶 SPAD值的影响
Fig. 1  Effect of different cultivation management models on SPAD in the top three leaves of winter wheat
还可看出,超高产管理模式的倒三叶在花后 25d 之前
能保持较高的 SPAD,而高产管理模式 SPAD高值持续
期仅在花后 20d之前,并以 G模式的 SPAD含量最低,
后期下降最快。
2􀆰 2  优化管理模式对小麦花后旗叶光合特性的影响
各处理旗叶光合特性及其差异显著性见表 1。 处
理间旗叶 Pn的变化趋势基本一致,在开花始期光合速
率最高,随着灌浆进程的推进光合速率逐渐下降。 整
个灌浆期各模式间光合速率大小表现为 YCG > CG >
YG > G,即 YCG 处理一直保持较高的光合速率,且高
值持续时间长,模式 G 光合速率最低,在灌浆末期下
降最快。 各模式间在花后 15d 光合速率相差最大,
YCG较其对照 CG高 13􀆰 1% ,达显著水平;YG 较其对
照 G高 19􀆰 7% ,达显著水平;YCG比 G高 29􀆰 2% 。 优
化管理模式这种较高的光合速率是形成较高生物产量
和经济产量的物质基础。 而 G 因氮肥全部底施,且播
量大,致使开花期群体过大,田间冠层郁闭,叶片对光
能的截获率低,导致 Pn最低。
较高的 Gs有利于外界 H2O、CO2 进入叶片,使叶
片保持较高的光合速率。 G 和 YG 2 种高产管理模式
的 Gs在灌浆始期最高,而 YCG、CG 2 种优化管理模式
均在花后 5d最高。 整个灌浆期各处理气孔导度基本
表现为 YCG > CG > YG > G,在花后 5d 和 15d 相差较
大,在花后 15d时,各模式间差异均达显著水平。 上述
分析表明,优化管理模式的气孔导度高于传统管理模
式的气孔导度,能为光合作用原料进入细胞提供畅通
的通道,有利于光合作用原料的供应。
在气孔导度随生育进程推进而降低的同时,模式
G胞间 CO2 浓度(Ci)呈先下降再上升趋势,其它 3 种
模式在整个灌浆期呈上升趋势。 在开花始期模式间相
差均达显著水平,在花后 15d后优化管理模式 Ci均低
于传统管理模式,表现为 G > CG > YG > YCG,说明优
化管理模式对胞间 CO2 的利用能力高于传统管理模
式。 随着生育进程的推进,胞间 CO2 浓度逐渐增大,
花后 30d 时模式 G 的 Ci 最高,接近 340mol·mol - 1
CO2;YCG的最小,但也高于 300mol·mol - 1 CO2。 灌浆
后期胞间 CO2 浓度的增大,说明在灌浆后期小麦的光
合原料充足,也表明光合细胞对胞间 CO2 的利用能力
的下降,即光合速率的降低,但优化管理模式光合速率
下降的程度小于传统管理模式。
2􀆰 3  优化管理模式对小麦花后旗叶蔗糖含量及磷酸
蔗糖合成酶( SPS )活性的影响
蔗糖是小麦碳水化合物运输的主要形式。 在小麦
籽粒灌浆过程中,旗叶蔗糖含量的多少反映了光合源
器官供应同化物的能力。 试验结果表明(图 2 - A),
模式 G 旗叶蔗糖含量呈单峰曲线,花后 15d 为高峰
期,其峰值为 109 mg·g - 1。 其它 3 种模式为双峰曲线,
分别在花后 10 和 20d 达到峰值,其中模式 YCG 在花
后 20d的峰值最高,为 128 mg·g - 1,这可能与此期蔗糖
合成酶活性高有关;花后 10 ~ 15d蔗糖含量下降,可能
是因合成其他物质引起可运输的蔗糖减少,也可能是
蔗糖转化为淀粉或其它物质的速度加快的结果[13]。
不同管理模式间相比,除花后 15d外,整个灌浆期间均
以 YCG最大,其次是 CG、YG,G 最小。 表明优化管理
模式 YCG、YG能促进蔗糖的合成,使整个灌浆期(花
后 15d除外)蔗糖含量高于传统管理模式,且高值持
续期长,有利于物质外运、籽粒灌浆。
SPS 是调节蔗糖合成的关键酶,调节着源叶中可
6522
  12 期 小麦高产及超高产优化管理模式对源叶光合特性及产量的调控效应
        表 1  不同栽培管理模式对旗叶 Pn、Gs和 Ci影响的显著性分析
Table 1  Effect of different cultivation management models on Pn,Gs and Ci in flag leaves of winter wheat
光合特性
Photosynthetic
characteristics
管理模式
Management
models
花后天数 Days after anthesis / d
0 5 10 15 20 25 30
光合速率 Pn G 17. 50a 16. 90a 16. 18a 14. 00a 13. 00a 10. 50a 7. 00a
Photosynthesis rate / YG 18. 88b 17. 50a 17. 50b 16. 80b 14. 30b 12. 00b 8. 10b
(μmol·m - 2·s - 1) CG 20. 70c 19. 18b 18. 00b 16. 00b 15. 33c 12. 60b 8. 54b
YCG 21. 70c 19. 90b 19. 70c 18. 10c 15. 90c 13. 20b 8. 92b
气孔导度 GS G 0. 45a 0. 43a 0. 40a 0. 35a 0. 32a 0. 24a 0. 21a
Stomatal conductance / YG 0. 51b 0. 50b 0. 44a 0. 38b 0. 36b 0. 30b 0. 24b
(mmol·m - 2·s - 1) CG 0. 52b 0. 53bc 0. 43a 0. 42c 0. 37b 0. 32b 0. 25b
YCG 0. 56c 0. 57c 0. 50b 0. 47d 0. 39b 0. 34b 0. 27b
胞间 CO2 浓度 Ci G 234. 03d 231. 01b 247. 25b 278. 49c 297. 02c 314. 04b 336. 04c
Intercellular CO2 concentration / YG 207. 25c 245. 25c 252. 52b 264. 25b 285. 48b 294. 02a 317. 25b
(μL·L - 1) CG 173. 05a 207. 01a 233. 49a 248. 25a 280. 65b 302. 09a 322. 02b
YCG 190. 75b 216. 01a 227. 50a 237. 51a 270. 20a 291. 31a 308. 71a
    注: 同列数值不同字母表示差异达 5%显著水平。 下同。
Note:Different letters within the same column indicate significant difference at 5% level. The same as following.
图 2  不同栽培模式对花后旗叶蔗糖含量及 SPS活性的影响
Fig. 2  Effect of different cultivation management models on sucrose content and SPS activities in flag leaves after anthesis
溶性糖含量及库端的供应能力。 分析结果表明(图 2
- B),高产及超高产管理模式花后旗叶 SPS 活性的变
化均呈单峰曲线,其中模式 G 在花后 10d 达到高峰,
其余三种模式花后 15d达高峰期。 对比蔗糖含量,SPS
峰值出现的时间早于蔗糖含量峰值出现的时间。 G的
SPS 峰值出现的早,峰值低且后期下降快。 表明优化
管理模式能使 SPS 维持在较高水平,且后劲足,有利
于籽粒充料,提高粒重。
2􀆰 4  管理模式对小麦产量及产量构成因素的影响
由表 2 可知,超高产管理模式的籽粒产量均超过
了 9 500 kg·hm - 2,优化高产模式的籽粒产量也达到了
8 500 kg·hm - 2,而传统管理模式的产量低于 8 000 kg·
hm - 2。 差异显著性检验结果表明,籽粒产量除 YCG
与 CG差异不显著外,其它模式间差异均达显著水平;
收获指数表现为优化模式均显著高于传统模式;蛋白
质产量表现为超高产模式显著高于高产模式。 从产量
构成因素分析, G 的成穗数最高,并与其它模式间差
异显著,但其穗粒数及千粒重却最低,且与其它模式间
差异达显著水平;YCG 与 CG 相比较,YCG 的千粒重
及穗粒数高于 CG,成穗数低于 CG,但差异均不显著。
表明优化管理模式不仅有利于同化物生产,而且更促
进了光合产物向经济器官的转运分配,使库容(穗粒
数)和充实度(粒重)增加,这是提高群体结实期光合
产量的形态指标。
7522
核  农  学  报 28 卷
表 2  不同栽培模式对产量及产量构成因素的影响
Table 2  Effects of different cultivation management models on yield and its components of winter wheat
处理
Treatment
穗数
Spike Number /
( × 104·hm - 2)
穗粒数
Grain Number
per spike
千粒重
1 000⁃kernel
Weight / g
籽粒产量
Grain yeild /
(kg·hm - 2)
收获指数
harvest index / %
G 642􀆰 7a 33􀆰 9c 42􀆰 7b 7 915c 39􀆰 3c
YG 622􀆰 5b 35􀆰 9b 44􀆰 3a 8 572b 41􀆰 1b
CG 609􀆰 7c 38􀆰 1a 44􀆰 9a 9 657a 42􀆰 2b
YCG 601􀆰 6c 38􀆰 2a 45􀆰 4a 9 527a 43􀆰 9a
3  讨论
3􀆰 1  优化管理模式对小麦光合特性的影响
叶绿素是叶片光合功能的重要性状之一[13],其含
量高低直接影响叶片的光合能力。 小麦顶三叶对产量
影响最大,所以本试验分析了不同管理模式对小麦旗
叶、倒二叶和倒三叶开花到成熟期叶绿素含量的影响。
结果表明:传统管理模式的高密度及拔节期未施氮肥,
使生育后期叶绿体发育不良或数量不足,灌浆后期叶
绿体的分解加快;优化管理模式能延缓生育后期叶片
衰老,使光合功能期延长,有利于籽粒的充实饱满。 因
此栽培管理上应采取适当稀植等壮苗强株措施,尽可
能保持源叶尤其是倒三叶的功能期,以提高产量潜力。
小麦籽粒产量的 80% ~ 90% 来自于抽穗后的光合产
物,而小麦开花后的光合产物主要取决于冠层叶片的
光合性能[14],叶片大小及其活性强弱制约着光合性能
的高低,特别是旗叶对籽粒干物质累积的贡献最大,是
最重要的光合源[12]。 本研究中,优化管理模式源叶面
积大,叶绿素含量高,后期降解缓慢,叶片功能期长,蔗
糖合成酶活性高,后劲足,使光合速率高值持续期长,
且下降缓慢,能延缓叶片衰老,有利于提高籽粒灌浆期
碳同化物的供应,为其产量和收获指数的提高奠定了
生理基础和物质基础。
Farqhar等[15]研究表明,当胞间 CO2 浓度降低,而
气孔导度也降低时,光合速率的降低主要是因气孔导
度降低引起的;如果叶片光合速率降低,而胞间 CO2
浓度升高,光合速率降低的限制因素主要是非气孔因
素,即植物叶肉细胞光合活性的下降[16]。 本研究结果
表明,传统管理模式,在净光合速率和气孔导度降低
时,胞间 CO2 浓度表现为先降低后升高,表明灌浆前
期光合速率的降低是气孔导度的降低引起;灌浆中后
期光合速率的降低主要是非气孔因素引起。 其它 3 种
管理模式在光合速率和气孔导度降低的同时,胞间
CO2 浓度均呈上升趋势,说明 Pn 的降低主要是非气孔
因素引起,表明 YCG、YG优化管理模式钾肥施用比例
的增加提高了气孔导度,减小了气孔阻力。 同时,优化
管理模式能降低非气孔因素对光合速率的影响,即减
轻光合系统损伤程度,延缓灌浆后期光合速率的下降。
优化管理模式气孔导度增大的原因,可能是优化管理
模式施用钾肥比例增加,使肥料间配比更有利于植株
钾素营养的改善;也可能是优化管理模式群体小,田间
温度高,蒸腾作用大造成的[17]。 说明超高产或高产管
理上应更加关注钾肥[20 - 21]的施用和适宜的群体,这与
王绍中等[18]的观点相一致。
3􀆰 2  优化管理模式对小麦产量的影响
作物产量形成是源库共同作用的结果,源是库形
成与充实的物质基础,库容的大小(穗粒数)与充实度
(粒重)是源经济价值的实现。 本试验结果表明,G 与
YG相比,YG的穗粒数和粒重显著提高,使籽粒产量
显著高于 G;YCG与 CG相比,籽粒产量及产量因素间
差异不显著,而收获指数显著提高。 一些学者将近些
年来 小 麦 产 量 的 提 高 归 结 于 收 获 指 数 的 提
高[4,11 - 12,23],本试验也证明了这一观点。 对于密度最
大、施 N量较多且比例最大、灌水次数最多的 G模式,
虽获得了较高的单位面积穗数,但穗粒数和粒重显著
低于其它管理模式,最终导致籽粒产量及收获指数最
低。 表明过多的肥水施用,并不能有效提高小麦的经
济产量,而是被淋移至土体深层[24 - 25],不仅降低肥料
利用率,而且污染地下水。
4  结论
本试验条件下,优化高产(YG)及超高产(YCG)
管理模式与其对照模式的光合特性存在差异或显著性
差异。 优化管理模式灌浆期源叶面积大,SPAD 含量
高,SPS活性强,且因非气孔因素对光合速率的限制作
用小,表现出光合速率高,且高值持续期长等特性,而
8522
  12 期 小麦高产及超高产优化管理模式对源叶光合特性及产量的调控效应
传统高产管理模式(G)净光合速率最低,且灌浆后期
下降最快。
不同管理模式间产量及收获指数差异显著。 优化
高产管理模式(YG)的产量及收获指数均显著高于传
统高产管理模式(G);优化超高产管理模式(YCG)的
收获指数显著高于传统超高产管理模式(CG),其子粒
产量差异不显著;同时,超高产管理模式的子粒产量显
著高于高产管理模式。 这为华北地区小麦高产及超高
产管理提供了依据。
参考文献:
[ 1 ]  高海涛,王育红,孟战赢,吴少辉,张园,超高产小麦产量及旗叶
生理特性的研究[J] .麦类作物学报,2010,30(6):1080 - 1084
[ 2 ]  隋娜,李萌,田纪春,孟庆伟,赵世杰.超高产小麦品种(系)生育
后期光合特性的研究[J] .作物学报,2005,31(6):808 - 814
[ 3 ]  张玲丽,王辉,孙道杰,冯毅.不同类型高产小麦品种的光合特性
研究[J] .西北农林科技大学学报:自然科学版,2005,33(3):53
- 56
[ 4 ]  孙旭生,林琪,李玲燕,姜雯,翟延举. 氮素对超高产小麦生育后
期光合特性及产量的影响[ J] . 植物营养与肥料学报,2008,14
(5):840 - 844
[ 5 ]  王东,于振文,李延奇,史桂萍. 施氮量对济麦 20 旗叶光合特性
和蔗糖合成及籽粒产量的影响[ J] . 作物学报,2007,33(6):903
- 908
[ 6 ]  蔡瑞国,王振林,李文阳,张敏,财筑南. 氮素水平对不同基因型
小麦旗叶光合特性和子粒灌浆进程的影响[ J] . 华北农学报,
2004,19(4):36 - 41
[ 7 ]  郭天财,宋晓,马冬云,王永华,谢迎新,查菲娜,岳艳军,岳彩凤.
施氮水平对冬小麦旗叶光合特性的调控效应[ J] . 作物学报,
2007,33(12):1977 - 1981
[ 8 ]  王之杰,郭天财,王化岑,王永华.种植密度对超高产小麦生育后
期光合特性及产量的影响[ J] . 麦类作物学报,2001,21(3):64
- 67
[ 9 ]  裴雪霞,王姣爱,党建友,张定一.播期对优质小麦籽粒灌浆特性
及旗叶光合特性的影响[ J] . 中国生态农业学报,2008,16(1):
121 - 128
[10]  惠海滨,林琪,刘义国,刘家斌,张洪生,翟延举.灌水量和灌水期
对超高产小麦灌浆期光合特性及产量的影响[ J] . 西北农业学
报,2012,21(8):77 - 83
[11]  Shao R X,Wang K B,Shangguan Z P. Cytokinin⁃induced photosyn⁃
thetic adaptability of Zea mays L. to drought stress associated with ni⁃
tric oxide signal: Probed by ESR spectroscopy and fast OJIP fluores⁃
cence rise[J] . Journal of Plant Physiology,2010,167(6):472 - 479
[12]  张志良,戳伟菁.植物生理学实验指导(第三版) [M]. 北京:高
等教育出版社,2003:137 - 138
[13]  龚月桦,高俊凤,杜伟莉. K 型杂交小麦 901 及其亲本源叶灌浆
期的生理特性[J] .作物学报,2003,29(1):138 - 144
[14]  李萌,隋娜,王鹏,赵世杰,孟庆伟,田纪春.生育后期冠层结构对
超高产小麦品种(系)光能利用及产量的影响[ J] . 麦类作物学
报,2009,29(2):279 - 282
[15]  Farquhar G D,Sharkey T D. Stomatal conductance and photosynthe⁃
sis [J] . Annual Review of Plant Physiology,1982,33:317 - 345
[16]  Richards R A. Selectable traits to increase crop photosynthesis and
yield of grain crops [ J] . Journal of Experimental Botany,2000,51
(1):447 - 458
[17]  袁国富,庄伟,罗毅.冬小麦叶片气孔导度模型水分响应函数的
参数化[J] .植物生态学报,2012,36(5):463 - 470
[18]  王绍中,田云峰,郭天才,王志和.河南小麦栽培学(新编)[M].
北京:中国农业科学技术出版社,2010:136 - 143
[19]  Pal M,Rao L S,Jain V,Srivastava A C,Pandey R,Raj A,Singh K
P. Effect s of elevated CO2 and nitrogen on wheat growth and
photosynthesis [J] . Biologia Plantarum,2005,49(3):467 - 470
[20]  张余良,王正祥,王艳,廉晓娟,贺宏达. 土壤改良剂对灌溉咸水
冬小麦光合和蒸腾的影响 [ J] . 中国生态农业学报,2012,20
(5):542 - 549
[21]  孙骏威,李素芳,付贤树,奚辉,王腾浩. 低钾对水稻不同叶位叶
片光合特性及抗氧化系统的影响[ J] . 核农学报,2006,21(4):
404 - 408
[22]  张宪政.作物生理研究法[M].北京:中国农业出版社,1992
[23]   赵广才,常旭虹,杨玉双,丰明,马少康,杨桂霞,徐凤娇. 不同追
施氮肥处理对冬小麦产量和品质的影响[J] .核农学报,2011,25
(3) : 559 - 562,569
[24]   曹雯梅,刘松涛,郑贝贝,路凤银,杨青华. 小麦高产及超高产优
化管理模式对氮素吸收分配、土壤硝态氮累积及产量的影响
[J] .核农学报,2013,27(10):1567 - 1574
[25]   张许,王宜伦,韩燕来,谭金芳.氮肥基追比对高产冬小麦产量及
氮素吸收利用的影响[J] .华北农学报,2010,25(5):193 - 197
9522
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2014,28(12):2254 ~ 2260
Regulation Effects of Optimal High⁃yield and Super⁃high⁃yield
Cultivation Modes on Photosynthetic Characteristics of
Source Leaf and Yield in Winter Wheat
CAO Wen⁃mei1   LIU Song⁃tao1   ZHAO Wei1   LI Li2   WANG Yan⁃xia1   Yang Qing⁃hua3
( 1 Henan Vocational College of Agriculture, Zhengzhou Henan  451450; 2 Henan Yuyan Seed Limited Company,
Zhengzhou, Henan  450002; 3 Agronomy College Henan Agricultural University,Zhengzhou, Henan    450002)
Abstract:In order to optimal the management mode of High⁃yield and Super⁃high⁃yield. Taking traditional high yield
(G) and super⁃high⁃yield (CG) cultivation modes as controls, we studied the effects of optimal high yield (YG) and
optimal super high yield (YCG) cultivation modes on the chlorophyll content, net photosynthetic rate (Pn), stomatal
conductance (Gs), intercellular CO2 concentration (Ci),activities of the enzyme in carbon metabolism during later
development stage and the final yield in winter wheat. The results demonstrated that optimal cultivation modes had a
greater regulatory role on physiological characteristic of source leaf during the late growth stage and yield of wheat. There
were higher chlorophyll contents, longer duration of photosynthesis and stronger enzymatic activities of carbon metabolism
under optimal cultivation modes. The optimal cultivation modes could also reduce the effect of non⁃stomatal limit on Pn,
improve photosynthetic rate, increase grain number per spike ,1000⁃kernel weight and harvest index. Grain yield of YG
was significantly increased by 8􀆰 3% compare to G mode. Whilet there was no significant difference between YCG and
CG. In conclusion, we proposed the optimal high yield and super⁃high⁃yield cultivation modes which is fertilizer and
water saving, high yield and high efficiency.
Key words:Wheat; Optimal cultivation mode; Photosynthetic characteristics; Yield
0622