發(fā)布時間：2017-09-12 22:32

  本文關鍵詞：冬小麥不同抗旱性品種光合、物質運轉和水分利用特征

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【摘要】：為明確不同抗旱性小麥品種花后光合生產、物質轉運和產量形成及水分利用特征及對干旱脅迫的響應,于2012-2014年在移動防雨棚下以晉麥47(抗旱性強)、偃展4110(抗旱性弱)和矮抗58(抗旱性中等)為材料,在足墑播種、安全越冬基礎上,設置拔節(jié)至成熟期持續(xù)干旱(w1)、開花至成熟期干旱(W2)、拔節(jié)至成熟期供水適宜(W3)3種水分處理,考察了葉片光合熒光日變化、干物質和碳水化合物積累與轉運特征、產量形成與水分利用特性,取得主要結果如下： (1)不同抗旱性品種在花后不同時段光合與蒸騰特性對干旱脅迫的響應存在差異,抗旱性強的品種在灌漿后期及一日中的下午表現(xiàn)出明顯的光合耐逆優(yōu)勢。干旱脅迫下各類品種葉片光合速率和蒸騰速率均下降,但光合速率的下降幅度小于蒸騰速率下降幅度,從而使葉片水分利用效率顯著提高。不同品種在不同生育階段和一日中不同時段受干旱脅迫的影響程度不同,相對于抗早性弱的品種,抗旱性強的品種生育后期葉綠素含量和平均光合速率下降幅度較小,蒸騰速率下降幅度較大,葉片水分利用效率上升幅度較高；一日中不同品種葉片光合、蒸騰和水分利用效率對水分脅迫的敏感性下午大于上午,水分脅迫下抗旱性強的品種相對于抗旱性弱的品種下午(12：00-18：00)葉片水分含量和光合速率的下降幅度明顯較小,葉片熒光參數(shù)F、Fm、Yield、ETR、NPQ和qP值相對較穩(wěn)定,各器官的體-氣溫差明顯較低。分析表明,嚴重干旱處理與適水處理下下午葉片的F比值、Fm比值以及器官體-氣溫差可以作為品種抗旱性鑒定的篩選指標。 (2)不同抗旱性品種干物質積累能力、貯藏物質運轉效率及對干旱脅迫的響應存在差異,抗旱性強的品種在于旱脅迫條件下有較強的物質積累優(yōu)勢,且其貯藏物質轉運能力明顯高于抗旱性弱的品種。干旱脅迫降低了各品種生物量,但抗旱性強的品種生物量降低幅度小于抗旱性弱的品種。與偃展4110相比,晉麥47花前和花后生物量均顯著較高,同時花前干物質轉運量及對籽粒的貢獻率也較高；矮抗58花后生物量略高,而花前干物質的轉運量及對籽粒的貢獻率顯著較高。不同水分處理下各器官花前物質轉運量均表現(xiàn)為莖鞘葉片穗部,轉運率表現(xiàn)為葉片莖鞘穗部,對籽粒的貢獻率表現(xiàn)為莖鞘葉片穗部,干旱脅迫使晉麥47和矮抗58各器官花前物質轉運量、轉運率及對籽粒的貢獻率均明顯增加,但對偃展4110各器官影響較小。 (3)灌漿過程中葉片、莖鞘和穗部糖分代謝呈現(xiàn)出相似的階段變化和日變化動態(tài)趨勢,不同抗旱性品種、不同器官在干旱脅迫下糖分含量和積累量存在較大差異,抗旱性強的品種表現(xiàn)出葉片和穗穎日糖分濃度較高、莖鞘糖分貯積和轉運量較大的特征。一日中不同器官的糖分濃度表現(xiàn)為先升高后下降,高峰值出現(xiàn)在14：00左右,水分脅迫沒有改變糖分濃度變化趨勢,但相對提高了日糖分濃度值。品種間比較,葉片和穗穎糖分濃度晉麥47大于偃展4110,莖鞘糖分濃度低于偃展4110。隨灌漿進程不同器官的糖分濃度也表現(xiàn)出先升高后下降的單峰曲線、即前期積累后期轉運的變化特征。干旱脅迫沒有改變糖分變化趨勢,但使高峰值提前,使莖鞘糖分積累量與轉運量增加。品種間比較,莖鞘糖分積累量、轉運量及對籽粒的貢獻率均表現(xiàn)為矮抗58晉麥47偃展4110。 (4)不同抗旱性品種產量形成和水分利用對干旱脅迫的響應存在明顯差異,抗旱性強的品種在干旱脅迫下表現(xiàn)出成穗率高、群體庫容量較大、粒重較穩(wěn)定,以及前期水分利用能力強、后期水分生產效率高的特征。供水適宜時3個品種的產量和水分利用效率皆無顯著差異,干旱脅迫顯著降低了各品種產量,降幅表現(xiàn)為晉麥47矮抗58偃展4110。與偃展4110相比,晉麥47干旱時生育前期耗水較多,物質積累量較大,單位面積總粒數(shù)較高；而在產量形成期(開花至成熟)葉片蒸騰速率較低,耗水量較小,水分生產效率較高,貯藏物質轉運對籽粒的貢獻率較高,最終獲得較高的產量和水分利用效率。矮抗58在花后干旱條件下具有較高的物質生產能力和花前貯藏物質貢獻率,相對產量也較高。綜合研究認為,干旱環(huán)境下早期的吸水能力和生長能力強、群體庫容量大、花前貯藏物質貢獻率和花后水分生產效率高是抗旱高產品種的重要性狀。 綜合研究認為,抗旱性強的小麥品種對干旱脅迫的適應調節(jié)能力強。在整個生育期中,前期通過增加吸水促進營養(yǎng)生長,提高群體生物量和庫容量；后期通過氣孔調節(jié)和滲透調節(jié)減少蒸騰耗水,維持下午光合穩(wěn)定,提高了水分利用效率,并通過高效利用貯藏物質促進籽粒灌漿,進而實現(xiàn)抗旱節(jié)水與高產的統(tǒng)一。
【關鍵詞】：冬小麥 抗旱性 光合生產 物質轉運 干旱
【學位授予單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S512.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• ~.略語12-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 研究目的和意義13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 小麥光合熒光特性及對水分的響應14-15
• 1.2.2 小麥干物質積累、運轉與分配及對水分的響應15-16
• 1.2.3 小麥的碳水化合物代謝及對水分的響應16-18
• 1.2.4 小麥冠層溫度及對水分的響應18-19
• 1.2.5 葉片相對含水量及對水分的響應19
• 1.2.6 小麥葉綠素及對水分的響應19-20
• 1.2.7 小麥產量和水分利用效率及對水分的響應20
• 1.3 研究內容與技術路線20-23
• 1.3.1 研究內容與方法21-22
• 1.3.2 技術路線22-23
• 第二章 材料與方法23-31
• 2.1 試驗材料與試驗設計23-26
• 2.1.1 試驗材料23
• 2.1.2 試驗區(qū)概況23-24
• 2.1.3 試驗設計24-26
• 2.2 測定指標與方法26-30
• 2.2.1 土壤水分測定26
• 2.2.2 干物質積累動態(tài)變化測定26
• 2.2.3 葉面積測定26
• 2.2.4 葉片光合參數(shù)日變化測定26-27
• 2.2.5 葉片葉綠素熒光參數(shù)日變化測定27
• 2.2.6 冠層溫度測定27
• 2.2.7 葉綠素及組分含量測定27-28
• 2.2.8 葉片含水量(LWC)測定28
• 2.2.9 可溶性糖含量測定28
• 2.2.10 淀粉含量測定28-29
• 2.2.11 群體生物量與產量測定29
• 2.2.12 耗水量及水分利用效率測定與計算29
• 2.2.13 籽粒灌漿速率測定與計算29
• 2.2.14 干物質轉運、分配及對籽粒貢獻率的計算29
• 2.2.15 可溶性總糖轉運及對籽粒貢獻率的計算29-30
• 2.3 數(shù)據(jù)分析30-31
• 第三章 不同抗旱性品種葉片光合、熒光特性及對干旱脅迫的響應31-60
• 3.1 不同抗旱性品種灌漿前期葉片光合、熒光日變化及對干旱脅迫的響應31-36
• 3.1.1 光合參數(shù)日變化31-34
• 3.1.2 熒光參數(shù)日變化34-36
• 3.2 不同抗旱性品種灌漿中期葉片光合、熒光日變化及對干旱脅迫的響應36-46
• 3.2.1 光合參數(shù)日變化36-44
• 3.2.2 熒光參數(shù)日變化44-46
• 3.3 不同抗旱性品種灌漿后期旗葉光合、熒光日變化及對干旱脅迫的響應46-50
• 3.3.1 光合參數(shù)日變化46-48
• 3.3.2 熒光參數(shù)日變化48-50
• 3.4 不同抗旱性品種旗葉葉綠素熒光快速響應曲線特征及與產量的關系50-53
• 3.4.1 葉綠素熒光快速響應曲線50-52
• 3.4.2 葉綠素熒光參數(shù)與籽粒產量的關系52-53
• 3.5 不同抗旱性品種葉片光合有關性狀及對干旱脅迫的響應53-58
• 3.5.1 葉面積53-54
• 3.5.2 葉片含水量54
• 3.5.3 葉綠素54-58
• 3.6 小結58-60
• 第四章 不同抗旱性品種干物質積累轉運特征及對干旱脅迫的響應60-75
• 4.1 不同抗旱性品種灌漿期干物質積累動態(tài)及對干旱脅迫的響應60-67
• 4.1.1 葉片干物質60-62
• 4.1.2 莖鞘干物質62-64
• 4.1.3 穗部干物質64-67
• 4.1.4 地上部總干物質67
• 4.2 不同抗旱性品種花前物質轉運特性及對干旱脅迫的響應67-73
• 4.2.1 葉片67-68
• 4.2.2 莖鞘68-71
• 4.2.3 穗器官71
• 4.2.4 地上部營養(yǎng)器官71-73
• 4.3 成熟期地上部干物質分配73-74
• 4.4 小結74-75
• 第五章 不同抗旱性品種碳水化合物積累轉運特征及對干旱脅迫的響應75-103
• 5.1 不同抗旱性品種灌漿期可溶性糖積累轉運特征及對干旱脅迫的響應76-89
• 5.1.1 莖鞘76-81
• 5.1.2 葉片81-85
• 5.1.3 穗部85-89
• 5.1.4 地上部營養(yǎng)器官89
• 5.2 不同抗旱性品種灌漿中期碳水化合物日變化特征及對干旱脅迫的響應89-102
• 5.2.1 葉片碳水化合物日變化89-95
• 5.2.2 莖鞘碳水化合物日變化95-98
• 5.2.3 穗部碳水化合物日變化98-100
• 5.2.4 籽粒碳水化合物日變化100-102
• 5.3 小結102-103
• 第六章 不同抗旱性品種產量形成和水分利用特征及對干旱脅迫的響應103-109
• 6.1 結果與分析103-105
• 6.1.1 產量數(shù)量構成分析103-104
• 6.1.2 產量物質構成分析104-105
• 6.2 耗水特性與水分生產效率105-108
• 6.2.1 耗水特性105-106
• 6.2.2 水分利用和生產效率106-107
• 6.2.3 葉片水分利用效率107-108
• 6.3 小結108-109
• 第七章 不同抗旱性品種冠層溫度特征及對干旱脅迫的反應109-117
• 7.1 測定時期大氣溫度和相對濕度日周期變化109
• 7.2 不同抗旱性品種灌漿期器官體-氣溫差日變化及對干旱脅迫的反應109-114
• 7.2.1 灌漿中期器官體-氣溫差109-112
• 7.2.2 灌漿后期器官體-氣溫差112-114
• 7.3 不同抗旱性品種體-氣溫差與大氣溫度和大氣相對濕度的關系114-115
• 7.4 不同抗旱性品種體-氣溫差與產量和水分利用效率的關系115
• 7.5 小結115-117
• 第八章 討論與結論117-125
• 8.1 不同抗旱性品種光合熒光特性差異及對干旱脅迫的響應117-120
• 8.1.1 不同抗旱性品種光合特性差異及對干旱脅迫的響應117-118
• 8.1.2 不同抗旱性品種光合特性的時段差異118-119
• 8.1.3 不同抗旱性品種光合熒光日變化葉位差異119
• 8.1.4 不同抗旱性品種冠層溫度的水分反應特征119-120
• 8.2 不同抗旱性品種物質積累轉運特性及對干旱脅迫的響應120-122
• 8.2.1 不同抗旱性品種干物質積累轉運及對籽粒的貢獻120-121
• 8.2.2 不同抗旱性品種可溶性糖積累轉運及對籽粒的貢獻121-122
• 8.2.3 不同抗旱性品種物質積累轉運及對干旱脅迫的響應122
• 8.3 不同抗旱性品種碳水化合物日變化規(guī)律初探122-123
• 8.4 不同抗旱性品種產量和水分利用特性差異及對干旱脅迫的響應123-125
• 參考文獻125-139
• 致謝139-140
• 作者簡介140
• 攻讀博士期間發(fā)表論文140

【參考文獻】

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本文編號：839908