鼓粒生育期綠豆光合日變化特性研究

鼓粒生育期綠豆光合日變化特性研究

所有作物的干燥物質(zhì)和產(chǎn)量都是形成的重要生理基礎(chǔ)。本文深入學(xué)習(xí)了綠豆葉片的功能，闡明了綠豆葉片反應(yīng)的規(guī)律，以及時(shí)間和空間等外部因素的變化規(guī)律，并解釋了變化的原因。這對(duì)于闡明大豆的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律和其生理機(jī)制具有重要意義，對(duì)指導(dǎo)綠色植物的生產(chǎn)具有很高的指導(dǎo)價(jià)值。鼓粒盛期是綠豆所有生育時(shí)期中生長(zhǎng)發(fā)育最旺盛的階段,綠豆個(gè)體的大部分干物質(zhì)積累過(guò)程都集中在該時(shí)期;綠豆植株的狂長(zhǎng)和早衰以及氣候上的旱澇變化,對(duì)綠豆產(chǎn)量的影響很大,所以綠豆鼓粒期成為綠豆獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的最關(guān)鍵時(shí)期。因此,進(jìn)一步研究綠豆鼓粒期的光合作用特性,對(duì)提高綠豆產(chǎn)量具有指導(dǎo)意義。近年來(lái),人們?cè)诰G豆種質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用以及優(yōu)良品種的選育、栽培等方面進(jìn)行了較多研究。在綠豆光合生理研究領(lǐng)域,進(jìn)行了溫度、NaC脅迫、UV-B輻射脅迫等環(huán)境因素對(duì)綠豆光合作用的影響、生態(tài)系統(tǒng)中共生綠豆的光合生理特性、植株衰老過(guò)程中開(kāi)花節(jié)位功能葉片的光合參數(shù)指標(biāo)比較等方面[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]的探討,但是,在大田生長(zhǎng)條件下,針對(duì)綠豆光合日變化特性方面的研究還較少。本試驗(yàn)在大田生長(zhǎng)條件下,對(duì)鼓粒盛期的綠豆光合指標(biāo)日變化規(guī)律進(jìn)行研究,旨在探明綠豆在某一重要生育期內(nèi)的光合特性,對(duì)于有效提高作物干物質(zhì)積累能力、挖掘作物單產(chǎn)潛能、制定科學(xué)的田間管理措施、創(chuàng)建綠豆高產(chǎn)高效栽培技術(shù)等提供一定的理論依據(jù)。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)設(shè)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院晉中市榆次區(qū)東陽(yáng)鎮(zhèn)試驗(yàn)基地綠豆試驗(yàn)田,供試品種為優(yōu)質(zhì)綠豆品種晉綠豆1號(hào)。1.2mm形葉室測(cè)定使用CB-1102型光合蒸騰作用測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行綠豆各光合指標(biāo)測(cè)量,采用25mm×25mm方形葉室于晴朗微風(fēng)的天氣,在大田條件下進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定時(shí)間為2011年7月27日8:00—18:00,每1h測(cè)定一次,重復(fù)3次(3片葉),每次測(cè)定2min左右。所有指標(biāo)的測(cè)定均采用手動(dòng)開(kāi)路測(cè)量方式。1.3氣孔導(dǎo)度和胞間co濃度的計(jì)算測(cè)定的綠豆基本光合數(shù)據(jù)指標(biāo)包括:空氣溫度、葉溫、體積流速(每分鐘進(jìn)氣口的CO2流量)、進(jìn)氣口的相對(duì)濕度、出氣口的相對(duì)濕度、進(jìn)氣口CO2濃度、出氣口CO2濃度、大氣壓力、光合有效輻射強(qiáng)度、凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間隙CO2濃度。通過(guò)測(cè)量流經(jīng)葉室前后的CO2濃度的變化和濕度變化來(lái)計(jì)算植物的凈光合速率和蒸騰速率,并計(jì)算氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度。其中,Pn為凈光合速率(μmol/(m2·s)),V為體積流速(L/min),Ta為空氣溫度(K),P為大氣壓力(bar),A為葉面積(cm2),Co為出氣口CO2濃度(μmol/mol),Ci為進(jìn)氣口CO2濃度(μmol/mol)。其中,es為空氣溫度下的飽和水汽壓(bar),RHo,RHi分別為出、進(jìn)氣口的相對(duì)濕度(%)。其中,Cleaf為葉片氣孔導(dǎo)度(mmol/(m2·s)),eleaf為葉溫下的飽和水汽壓(bar),Tleaf為葉溫(℃),Rb為葉片邊界層阻抗((m2·s)/mmol)。Cint=Ci-1.6×Pn(Rb+Rleaf),其中,Cint為細(xì)胞間隙CO2濃度(μmol/mol),為葉片氣孔阻抗((m2·s)/mol)。2結(jié)果與分析2.1分光光度法q由圖1可知,綠豆鼓粒盛期(7月27日左右)的光合作用有效輻射日變化趨勢(shì)呈拋物線型,PAR值在13:00出現(xiàn)峰值,為1726μmol/(m2·s)。2.2質(zhì)量分?jǐn)?shù)及光合速率鼓粒盛期是綠豆生長(zhǎng)最旺盛的時(shí)期,此時(shí)期綠豆的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)逐漸減弱,生殖生長(zhǎng)逐漸加強(qiáng),是綠豆一生中營(yíng)養(yǎng)吸收和生長(zhǎng)量最大的時(shí)期,也是綠豆凈光合速率的高峰期。此時(shí)期花器、豆莢、籽粒的生長(zhǎng)超過(guò)莖葉的生長(zhǎng)速度。由圖2可知,鼓粒盛期綠豆凈光合速率日變化呈現(xiàn)單峰型曲線,與Zeiger等的研究結(jié)論一致。光合速率的峰值出現(xiàn)在13:00左右,8:00—13:00為綠豆光合速率上升期;13:00出現(xiàn)峰值,達(dá)到12.08μmol/(m2·s);13:00—18:00為光合速率下降期,隨著時(shí)間推移,凈光合速率不斷降低,未出現(xiàn)午休現(xiàn)象。2.3綠鼓粒方面的旱能力蒸騰作用是植物對(duì)水分和養(yǎng)分利用的一種生理過(guò)程,也是衡量水分利用效率和抗旱能力的重要指標(biāo)。從圖3可以看出,綠豆鼓粒盛期蒸騰速率日變化呈現(xiàn)單峰型曲線,峰值出現(xiàn)在13:00左右,其值為7.58mmol/(m2·s)。8:00—13:00為蒸騰速率上升期,13:00之后逐漸下降。2.4蒸騰速率和單峰型曲線從圖4可以看出,綠豆氣孔導(dǎo)度(Cleaf)的日變化規(guī)律與凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(E)類似,也呈現(xiàn)單峰型曲線。從8:00開(kāi)始上升,至13:00出現(xiàn)峰值,達(dá)到184.8mmol/(m2·s),此后氣孔導(dǎo)度持續(xù)下降。2.5日變化特點(diǎn)從圖5可以看出,鼓粒盛期綠豆葉片細(xì)胞間隙CO2濃度的日變化特點(diǎn)表現(xiàn)出斜“V”字型曲線。8:00—13:00細(xì)胞間隙CO2濃度快速下降,13:00達(dá)到全天最低值,為21.8μmol/mol,13:00之后開(kāi)始回升。3綠水勢(shì)梯度日變化特性,主要有兩種通過(guò)利用光合蒸騰測(cè)定系統(tǒng)對(duì)鼓粒盛期綠豆的光合生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量分析,初步探明綠豆鼓粒盛期光合作用日變化特性。本研究表明,鼓粒盛期綠豆凈光合速率的日變化特點(diǎn)為光合日變化曲線中的單峰型,凈光合速率的最高值出現(xiàn)在13:00左右,未出現(xiàn)午休現(xiàn)象;蒸騰速率的日變化規(guī)律也表現(xiàn)出單峰曲線態(tài)勢(shì),最大值也出現(xiàn)在13:00左右;氣孔導(dǎo)度的日變化曲線也是單峰型,最高值也出現(xiàn)在13:00左右;細(xì)胞間隙CO2濃度日變化特點(diǎn)為斜“V”字型曲線,13:00達(dá)到全天最低值。通過(guò)綠豆鼓粒盛期光合日變化規(guī)律研究,可以了解綠豆產(chǎn)量形成旺盛期光合指標(biāo)的日變化特性,為研究綠豆干物質(zhì)積累規(guī)律、克服光合干物質(zhì)積累限制的外因和內(nèi)因提供理論依據(jù),為進(jìn)一步挖掘綠豆高產(chǎn)潛力提供理論指導(dǎo)。通過(guò)對(duì)鼓粒盛期綠豆光合參數(shù)日變化曲線進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)其凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度日變化趨勢(shì)具有相似性?？梢愿鶕?jù)各參數(shù)之間的相似性進(jìn)行推論,氣孔導(dǎo)度發(fā)生變化,葉片與空氣間的飽和水汽壓差也隨之受到影響,蒸騰速率也會(huì)改變,如果蒸騰作用加速,即可帶動(dòng)體內(nèi)干物質(zhì)運(yùn)輸速度,同時(shí)對(duì)凈光合速率產(chǎn)生影響。凈光合速率與氣孔導(dǎo)度具有相關(guān)性,氣孔導(dǎo)度可以影響凈光合速率。氣孔導(dǎo)度可以直接影響葉片與空氣間的飽和水汽壓差,從而影響蒸騰。因此