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。這對于闡明大豆的生長發(fā)育規(guī)律和其生理機制具有重要意義，對指導(dǎo)綠色植物的生產(chǎn)具有很高的指導(dǎo)價值。鼓粒盛期是綠豆所有生育時期中生長發(fā)育最旺盛的階段,綠豆個體的大部分干物質(zhì)積累過程都集中在該時期;綠豆植株的狂長和早衰以及氣候上的旱澇變化,對綠豆產(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)鍵時期。因此,進一步研究綠豆鼓粒期的光合作用特性,對提高綠豆產(chǎn)量具有指導(dǎo)意義。近年來,人們在綠豆種質(zhì)資源的開發(fā)利用以及優(yōu)良品種的選育、栽培等方面進行了較多研究。在綠豆光合生理研究領(lǐng)域,進行了溫度、NaC脅迫、UV-B輻射脅迫等環(huán)境因素對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、植株衰老過程中開花節(jié)位功能葉片的光合參數(shù)指標比較等方面[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]的探討,但是,在大田生長條件下,針對綠豆光合日變化特性方面的研究還較少。本試驗在大田生長條件下,對鼓粒盛期的綠豆光合指標日變化規(guī)律進行研究,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試驗材料試驗設(shè)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)試驗基地綠豆試驗田,供試品種為優(yōu)質(zhì)綠豆品種晉綠豆1號。1.2mm形葉室測定使用CB-1102型光合蒸騰作用測定系統(tǒng)進行綠豆各光合指標測量,采用25mm×25mm方形葉室于晴朗微風(fēng)的天氣,在大田條件下進行測定,測定時間為2011年7月27日8:00—18:00,每1h測定一次,重復(fù)3次(3片葉),每次測定2min左右。所有指標的測定均采用手動開路測量方式。1.3氣孔導(dǎo)度和胞間co濃度的計算測定的綠豆基本光合數(shù)據(jù)指標包括:空氣溫度、葉溫、體積流速(每分鐘進氣口的CO2流量)、進氣口的相對濕度、出氣口的相對濕度、進氣口CO2濃度、出氣口CO2濃度、大氣壓力、光合有效輻射強度、凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導(dǎo)度、細胞間隙CO2濃度。通過測量流經(jīng)葉室前后的CO2濃度的變化和濕度變化來計算植物的凈光合速率和蒸騰速率,并計算氣孔導(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、進氣口的相對濕度(%)。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)量分數(shù)及光合速率鼓粒盛期是綠豆生長最旺盛的時期,此時期綠豆的營養(yǎng)生長逐漸減弱,生殖生長逐漸加強,是綠豆一生中營養(yǎng)吸收和生長量最大的時期,也是綠豆凈光合速率的高峰期。此時期花器、豆莢、籽粒的生長超過莖葉的生長速度。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,達到12.08μmol/(m2·s);13:00—18:00為光合速率下降期,隨著時間推移,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水分和養(yǎng)分利用的一種生理過程,也是衡量水分利用效率和抗旱能力的重要指標。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開始上升,至13:00出現(xiàn)峰值,達到184.8mmol/(m2·s),此后氣孔導(dǎo)度持續(xù)下降。2.5日變化特點從圖5可以看出,鼓粒盛期綠豆葉片細胞間隙CO2濃度的日變化特點表現(xiàn)出斜“V”字型曲線。8:00—13:00細胞間隙CO2濃度快速下降,13:00達到全天最低值,為21.8μmol/mol,13:00之后開始回升。3綠水勢梯度日變化特性,主要有兩種通過利用光合蒸騰測定系統(tǒng)對鼓粒盛期綠豆的光合生理指標進行測量分析,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,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;細胞間隙CO2濃度日變化特點為斜“V”字型曲線,13:00達到全天最低值。通過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),為進一步挖掘綠豆高產(chǎn)潛力提供理論指導(dǎo)。通過對鼓粒盛期綠豆光合參數(shù)日變化曲線進行對比,發(fā)現(xiàn)其凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度日變化趨勢具有相似性?？梢愿鶕?jù)各參數(shù)之間的相似性進行推論,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,蒸騰速率也會改變,如果蒸騰作用加速,即可帶動體內(nèi)干物質(zhì)運輸速度,同時對凈光合速率產(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