冬小麦拔节期低温对叶片光合和衰老特性及产量的影响

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以郑麦366、豫麦34;偃展4110、郑麦9023为供试材料,于2014-2015年在河南省郑州市农业气象试验站,进行不同拔节阶段的人工低温控制实验,设置拔节初期(5d)、拔节中期(10d)、拔节后期(15d)三个拔节阶段,低温胁迫设置-3℃、-5℃、-7℃三个水平,研究了不同低温胁迫水平下,不同类型冬小麦品种随拔节进程中低温敏感期抵抗低温的能力,并以郑麦366为例,系统研究了低温对不同拔节时期小麦植株全生育期的光合参数及干物质积累和分配的影响。研究结果可为冬小麦拔节期低温的防御与预警提供科学依据和技术支持。主要结论如下:本试验条件下,冬小麦进入拔节期后对低温抵抗力下降,其中弱冬性小麦品种在拔节中期(10d)对于低温反应最为敏感,而弱春性小麦在拔节后期(15d)对于低温反应敏感。-3℃处理下,各品种冬小麦SOD、POD、CAT酶活性均高于对照,表现出一定的抗寒性:随胁迫温度的降低,各品种受冻程度加重,胁迫温度降至-5℃时,各品种小麦抗氧化酶活性较对照差异显著(p<0.05)。半冬性品种抗寒性表现为郑麦366抗氧化酶活性高于豫麦34,;弱春性品种抗寒性表现为郑麦9023抗氧化酶活性高于偃展4110;MDA含量则恰好相反。-7℃时,各品种冬小麦抗氧化酶活性均降至同一生育期最低水平,MDA含量则升至最高水平。拔节期低温胁迫后的冬小麦叶绿素、类胡萝卜素含量均降低,叶绿素变化幅度不仅取决于受低温胁迫的程度,还取决于胁迫发生的时期。拔节初期(5d)较轻程度低温胁迫时(-3℃),叶绿素含量在拔节、抽穗阶段阶段均高于对照水平,类胡萝卜素在全生育阶段均高于对照水平,而随着叶片的老化和胁迫期温度的降低,叶绿素、类胡萝卜素的合成受阻,降解加剧,导致含量下降。绿素a/叶绿素b均随着胁迫温度的降低而升高,是植物调节自身适应逆境的一种表现,但叶绿素a/叶绿素b的增加会降低叶片光合活性。冬小麦净光合速率降低的程度不仅取决于低温胁迫程度,也取决与低温发生时所处的拔节进程。相同温度处理下,各拔节期叶片净光合速率下降幅度拔节10d>拔节15d>拔节5d,说明拔节中期(10d)发生低温灾害更易受灾。低温胁迫下,冬小麦叶片蒸腾速率在拔节与灌浆期降幅最大,蒸腾拉力降低,导致植株内矿物质营养和水分的运输受阻,从而降低了光合底物的传导能力。而胞间CO2浓度除在拔节期明显升高,其他生育期呈现出波动的变化趋势,说明光合作用的主要限制因素在气孔因素和非气孔因素之间来回转变。冬小麦受低温胁迫,穗数减少;茎秆整重下降;千粒重下降。低温胁迫下冬小麦光合速率降低导致总生物量下降,冬小麦的产量主要从茎鞘中储存的光合产物中获取,茎秆以可溶性糖含量、干物质积累为基础,配合茎秆“流”的大小,共同影响了冬小麦产量要素的变化情况,决定了最终的产量。弱冬性小麦品种拔节中期(10d)低温对产量影响最大,而弱春性小麦在拔节后期(15d)低温减产更为严重。低温胁迫下冬小麦产量结构因子及可溶性糖含量随拔节时期有所差异。冬小麦各营养器官可溶性糖含量在受胁迫较轻的逆境初期升高,随生育期的持续,含量降低。低温胁迫下,冬小麦光合产物转运量及转运速率下降,随胁迫程度的增加,冬小麦干物质运输的阻力变大,可溶性糖在各营养器官之间的转运受阻,在本试验中表现为转运量及转运效率不同程度的受到抑制,最终导致干物质积累减少,产量下降。
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