不同品種谷子生長發(fā)育及光合水分特性研究

張麗娜，李 陽，郭志利，盧成達，孫 迪

（山西省農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所，山西太原030032）

谷子具有耐寒耐瘠的特點，也是我國傳統(tǒng)種植的糧食作物[1-3]。目前，我國谷子種植面積約占世界的80%，主要集中分布在干旱和半干旱地區(qū)。谷子營養(yǎng)豐富且容易吸收，近年來雜糧熱的興起，使谷子越來越受到人們的親睞，其已成為干旱地區(qū)農(nóng)民重要的經(jīng)濟來源[4-7]。

本試驗在前人研究的基礎上，重點對近年來山西普遍種植的谷子品種生長發(fā)育及光合水分特性進行研究，旨在為當?shù)毓茸痈弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論指導。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2011年5月10日至10月5日，在晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)山西省農(nóng)業(yè)科學院試驗基地進行。東陽鎮(zhèn)位于榆次西南，海拔799.4～804.6 m，是榆次、太谷、清徐三市縣的交界處。地貌屬于平川，四季分明，年平均氣溫9.7℃，平均降水量440.7mm。試驗區(qū)地勢平坦，肥力均勻，前茬作物為大豆。

1.2 試驗材料

供試谷子品種為晉谷系列（29號，34號，36號，41號，42號，51號）；對照品種為張雜谷5號。施用肥料為硝酸磷復合肥，總養(yǎng)分含量≥38%，其中，含N 26.5%、含P2O511.5%、含K2O 8%。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，7個處理，3次重復，共21個小區(qū)，小區(qū)面積25m2（5m×5m），行距33cm，株距8 cm，區(qū)間距40 cm，四周設1 m保護行。種植方式采取傳統(tǒng)種植，留苗數(shù)37.5萬株/hm2。試驗施硝酸磷復合肥600 kg/hm2，即鉀肥（K2O）48 kg/hm2，N肥159 kg/hm2，磷肥（P2O5）69 kg/hm2。硝酸磷全部作基肥一次性施入，結(jié)合中耕除草，不再追肥。

1.4 測定指標及方法

出苗時期、出苗率、出苗整齊情況統(tǒng)計；灌漿期選取10株（測量后做標記），采用CB-1102便攜式光合蒸騰測定儀對凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導度、細胞間CO2濃度光合指標進行測量；對應測量已標記植株的水分利用效率；成熟期選取已標記10株測量株高；稱量10株的整株質(zhì)量、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel軟件和SPSS16.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同谷子品種對出苗率、株高、整株質(zhì)量、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量的影響

由表1可知，在出苗率上，晉谷系列處理均高于對照張雜谷5號處理，其中，以晉谷36號最高，達87.1%；顯著性檢驗顯示，各處理間出苗率差異不顯著。當?shù)仄贩N出苗率好于對照，但差異不大。

表1 不同品種處理對生理指標的影響

表1株高顯示，晉谷36號最高，達194.4 cm；對照最低，為157.7 cm；晉谷系列處理株高比對照高2.4～36.7 cm；顯著性檢驗顯示，除晉谷29號與對照間差異顯著外，其他處理與對照間差異均達極顯著水平，晉谷系列各處理間差異也分別呈極顯著水平。說明各品種處理間株高差異性明顯，晉谷系列較對照株高優(yōu)勢性強。整株質(zhì)量上，最高的處理晉谷51號比對照高65.7 g；顯著性檢驗顯示，各處理間差異均達顯著水平?？梢缘贸?，不同品種間整株質(zhì)量差異性較大，這與品種自身特性有密切的關系。

穗質(zhì)量最大的處理為晉谷51號，達29.6 g；顯著性檢驗顯示，晉谷29號、晉谷34號、晉谷36號與對照間差異顯著，其余各處理與對照間差異達極顯著水平?？梢钥闯?，晉谷系列穗質(zhì)量與對照間差異性較大。

穗粒質(zhì)量與穗質(zhì)量間有密切的聯(lián)系，由表1可知，二者成正比例關系。穗粒質(zhì)量最高處理為晉谷51號，與穗質(zhì)量處理相同；顯著性檢驗顯示，晉谷51號除與晉谷42號間差異不顯著外，與其余處理間差異均達極顯著水平。說明不同品種間穗粒質(zhì)量存在差異，穗質(zhì)量越大，穗粒質(zhì)量也越大。

2.2 不同谷子品種對光合特性及水分利用效率的影響

光合作用是反映作物群體生長能力和適應能力的重要指標[8-9]。谷子光合能力受光照、CO2濃度、氣溫、相對濕度等多個環(huán)境因子的影響，同時這些環(huán)境因子又可導致體內(nèi)生理生化指標發(fā)生變化，因此，研究和比較不同品種谷子光合特性及水分利用率對于生長能力、適應能力有重要的意義[10-15]。

不同品種對谷子光合特性的影響如表2所示。

表2 不同品種處理對谷子光合指標的影響

從表2可以看出，凈光合速率以晉谷51號最高，達到21.93μmol/（m2·s）；晉谷34號最低，為14.13μmol/（m2·s）；蒸騰速率以晉谷51號最高，對照最低，除晉谷51號與對照間差異極顯著外，其余各處理間差異均不顯著。葉片氣孔導度晉谷51號最高，最低的為晉谷36號。不同品種細胞間CO2濃度以對照最高，晉谷41號最低，晉谷系列品種與對照間差異均達極顯著水平。

作物水分利用效率以每消耗1 kg水分生產(chǎn)的作物產(chǎn)量（g）來表示，是評定不同品種差異性的一個重要指標。從表2可以看出，水分利用效率以晉谷41號最高，達到7.6μmol/mmol，分別比較低的晉谷42號、對照高43.4%，26.7%。一方面證明各處理間水分利用效率存在差異性，且差異性較大；另一方面也說明各個處理對水分需求不同，本身生理特性也不一致。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，不同品系間的谷子生理指標有所不同。通過對生理指標測定結(jié)果得出，在相同條件下，晉谷系列的出苗率高于張雜谷5號，這與當?shù)嘏嘤贩N能更好適應當?shù)貧夂驐l件有一定關聯(lián)。在株高、整株質(zhì)量、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量等生理指標上，各品種間差異也不盡相同。其中，晉谷51號在整株質(zhì)量、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量生理指標上相對其他品種有明顯的優(yōu)勢。

光合特性測定結(jié)果與生理指標結(jié)果有一定相關性。一般情況下，作物凈光合速率和蒸騰速率越高，說明光合作用和蒸騰作用越強，促進了呼吸作用，提高了植株對光能和水分的利用效率，增加了體內(nèi)干物質(zhì)積累量，更容易獲得高產(chǎn)。本試驗結(jié)果表明，晉谷51號的凈光合速率、蒸騰速率及葉片氣孔導度均高于其他品種，與實際生產(chǎn)情況相符合。

通過對不同品種谷子的生長發(fā)育及光合水分特性的測量分析，對各品系間谷子的生長特性有了更深層次的認識。山西是谷子的主產(chǎn)區(qū)，在漫長的農(nóng)耕歷史中形成了極其豐富的品種資源[16]。本研究對以后種植的環(huán)境及種植方式上提供了參考，對進一步集成谷子高產(chǎn)高效種植技術有重要的意義，也可為篩選出適宜山西不同自然類型區(qū)栽培的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)谷子品種，實現(xiàn)良種引進和更新?lián)Q代提供理論依據(jù)[17]。

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