低温胁迫对不同拔节进程冬小麦光合特性的影响

时间：2024-05-30

付琳厉辉张文山生媛韩顺英

影响冬小麦生长的因素有很多，整体类型十分复杂，例如光照时间与强度、空气湿度、重金属污染情况等。而在这其中影响最为显著的部分，便是环境温度条件。过低的温度会严重损害冬小麦的内部结构，导致生长效果受到负面影响，造成冻害减产的问题。因此，需要针对低温胁迫影响冬小麦光合特性的原理进行分析，才能够找到预防或解决措施，为粮食安全打下坚实的基础。

1 试验应用材料以及策略构成

1.1 设计流程

本次试验使用河南省的主要种植品种，即郑麦366进行种植操作。试验将通过盆栽应用方式进行，尽可能保证基础的条件稳定，并提高试验可靠性。试验应用土壤类型为大田冬小麦、夏玉米轮种品种，主要构成类型为沙壤土。内部有机质含量为14.10克/公斤，全类型氮含量为0.99克/公斤，内部碱化氮含量为89.2毫克/公斤，高效率磷元素含量为29.90毫克/公斤，高效率钾元素含量为90.60毫克/公斤，土壤酸碱度处在7.8范围内。进行种植时，内部水含量需要维持在24.63%左右，操作人员还应当将土壤进行风干操作，并将其与肥料成分进行混合，装入聚乙烯材料的试验桶内，达到良好的应用效果。试验桶需要装入约7.0公斤的土壤材料，并在底部进行钻孔，使内部气体能够与外部进行交换。随后，将桶体埋入试验区域，并将其与大田持平，在11月进行播种操作，尽可能在3叶期阶段完成定苗。通常情况下，每盆需要留苗30株左右，确保试验能够正常进行。试验时间规划需要对应冬小麦拔节状态进行分配，初期5天、中期10天、后期15天。在处理过程中需要针对气温条件进行设定，分别为-3℃、-5℃、-7℃。完成气温设置后，还应当加入自然情况模拟部分，使温度下降曲线能够符合相应标准，进一步完善试验效果。处理长度约一晚，低温胁迫解除后，应当进行取样操作，并将冬小麦转移到室外区域，促使其自然成熟，为以后的进一步观测做准备。实验地块由东向西，根据冬小麦拔节期的差异阶段进行了相应的处理，包括CK、T1、T2、T3四个部分。其中T1、T2、T3分别为初期、中期、后期，对应低温状态-3℃、-5℃、-7℃，每次处置应当加入3个重复流程，尽可能提高试验准确性。

1.2 光合作用数据测定

针对冬小麦的光合作用情况测定需要使用便携式装置，如LI-6400型号。在测定过程中，应当针对叶片的光合作用效果以及内部、外部气体交换状态进行分析，并根据相应的冬小麦使其进行叶片功能测定，相关形式包括纯净光合效率、气孔内部导出速度、细胞间隙二氧化碳浓度、蒸发速度等。

1.3 基础产量与干物质转运效率测定

试验人员需要在冬小麦进入收获阶段后，再进行考种的操作。相关项目内容包括每盆穗量、茎秆整体重量、每千粒重量、每盆总产量等。研究团队需要在冬小麦的每一阶段时期各取3株样本，并使用去离子水进行清洗，达到良好的分析效果。在进行晾干阶段后，将根茎、叶片、鞘进行分割，使其能够应用在4个方面。最后，将每一部分放入烘烤箱内，设置105℃温度条件进行烘烤，达到杀青1.5小时的目标。在完成杀青后，继续应用75℃进行烘干，时间为12小时左右。在全阶段结束后，应当每过1小时进行一次承重，当差值低于5%的情况下，停止进行烘干操作，并测定相应的小麦结构干质量，得出其转运效率。

1.4 实验数据处理方案

本次试验利用SPSS系列软件进行相应的分析操作，尽可能保证基础可靠性和科学性。同时，还需要利用Duncan`s多样化因素分析系统进行数据检查，分析存在的显著性关系，最后使用Excel进行试验作图。

2 结果情况分析

2.1 低温胁迫对光合效率的影响

随着冬小麦种植时期的进一步发展，除-7℃的温度条件以外，其他状态下的冬小麦整体光合效率发展具有单峰现象，在扬花期达到了巅峰后开始出现下降。另外，进行低温胁迫处理的冬小麦整体光合作用显著低于对照组，同时下降趋势随着温度的降低而逐渐加快，在-7℃的温度条件下达到了极限。根据数据显示，各时期的冬小麦光合作用衰减幅度排序为中期>后期>初期。

2.2 低温胁迫对气孔导出程度的影响

对照处理组的冬小麦在不同时期内部气孔导出程度均在扬花期达到了巅峰状态，随后开始在灌浆阶段下降。如果在初期应用-3℃进行处理，将会使气孔导出程度上升至扬花期阶段后开始下跌。应用-5℃进行处理，将会导致中期阶段气孔导出程度出现最大幅度的降比。应用-7℃进行操作时，冬小麦气孔导出程度将会在中期开始直线下降。因此，冬小麦各阶段气孔导出程度下降幅度大小为中期>后期>初期。

2.3 低温胁迫对冬小麦细胞间隙二氧化碳浓度的影响

在不同发展阶段中，冬小麦细胞间隙的二氧化碳浓度将会在拔节期达到巅峰，随后出现显著下降。在这种情况下，虽然灌浆期内二氧化碳浓度出现了回升趋势，然而整体差异性的显著程度仍然较低。在拔节阶段中，3种低温环境条件都会使细胞间隙的二氧化碳浓度出现升高现象，-3℃条件下，二氧化碳浓度与对照组一致。-5℃条件下，各阶段浓度较上一条件出现了一定程度的升高。-7℃环境条件下，细胞间隙二氧化碳浓度进一步加强。因此，各阶段二氧化碳上升幅度大小分别为中期>后期>初期。

2.4 低温胁迫对蒸发效率的影响

在拔节期间遇到低温胁迫问题后，冬小麦的叶片蒸发效率将会在扬花阶段达到巅峰，并在其他时期出现下跌趋势。进行-3℃环境温度处理时，整体变化趋势与对照组具有一致性。进行-5℃和-7℃环境温度处理时，整体蒸发效率进一步下跌。因此，能够发现温度越低的情况下，蒸发效率便越差。根据下跌情况进行分析，整体幅度大小排列为中期>后期>初期。

3 综合结论

根据试验情况能够发现，冬小麦的光合作用受环境温度的影响效果较为显著，相应条件的变化将会直接降低光合器官的基础功能，导致出现冻害减产的问题。本次试验的过程中，能够发现冬小麦各阶段遇到低温环境条件都会导致光合作用效率受损，与其他研究结果具有一致性。冬小麦的光合效率下跌程度不仅仅与低温条件的严重程度有关，同时还与其所处的时期阶段有着较为密切的联系。在相同的温度条件下，拔节中期的冬小麦对于低温条件的敏感度较高，容易产生冻害问题。由于光合作用的效率属于冬小麦的生长基础，因此如果出现低温胁迫问题，会导致冬小麦的叶片气孔出现收缩，进一步降低整体光合效率，严重阻碍内部干物质合成规模，引起冬小麦产量受损的现象。通过本次试验能够发现，冬小麦的蒸发效率在面临低温条件状态时，拔节与灌浆阶段的时间段会出现较为严重的损害现象。由于蒸发效率受损会导致冬小麦内部的营养物质运输受到阻碍，因此光合底物的传导效率也会出现一定程度的降低现象。气孔属于冬小麦进行水分和二氧化碳交换的重要区域，由于气孔导出程度受到了蒸发效率的影响，导致出现了下跌趋势，因此内部细胞间隙的二氧化碳浓度也出现了上升。但是，需要注意二氧化碳上升的基础细节。如果二氧化碳浓度与气孔导出程度发生了共同下降，则光合作用的降低主要原因与气孔因素无关。如果二氧化碳的浓度出现了单独上升，那么光合作用降低的原因与气孔因素存在着一定的关联。本次试验中，冬小麦的细胞间隙二氧化碳浓度在拔节期出现了上升的趋势，而其他阶段仅仅具有波动变化，表明光合作用的下降因素主要与气孔因素有关。低温条件对冬小麦的产量影响主要表现在整体穗数降低、茎秆重量下降、千粒重量下降等。因此能够发现，冬小麦在不同的时期阶段中遇到低温胁迫问题，均会导致内部生理功能效果以及光合效率受到损伤。但不同时期阶段的受损情况存在着差异性，本次研究为相关胁迫机制的分析提供了良好的参考资料。