冬小麦干物质增长分配规律分析

冬小麦干物质增长分配规律分析
马青荣,崔智慧,黄跃青
(郑州市气象局,河南 郑州 450005)
摘 要:分析了1995~2005年郑州农业气象试验站冬小麦叶、鞘、茎、穗不同生育期的干物质比率和增长分配规律:冬前干物质增长分配率,叶、鞘增长分配率呈波浪状变化;茎呈弧线状变化;穗呈线性增长。

关键词:冬小麦;干物质;增长分配率
中图分类号:S512.1+1
文献标识码:A
文章编号:1004-6372(2006)04-0050-02
研究干物质的积累、输送与转移,是冬小麦产量动态生长
模拟的一个重要环节[1,2]。

冬小麦各器官的增长并不是同时、等量的,而是按照一定次序,在不同发育期有不同的增长分配中心,即不同时期各个器官的增长速率不同,各器官占全株(茎)总干重的比例也不同[3,
4]。

1 资料来源及处理
1.1 资料来源
采用郑州农业气象试验站1995~2005年冬小麦生长量(叶面积、干物质)观测资料。

所观测小麦为冬性或半冬性。

栽培方法为条播、平作。

干物质测定按照《农业气象观测规范》和有关技术规定进行。

1.2 资料处理
利用10年来冬小麦生长量的观测资料建立数据库,利用EXCEL 等数据处理软件对资料进行处理,利用10年资料平均值进行冬小麦增长分配规律分析。

2 冬小麦干物质积累与分配
2.1 干物质变化
冬小麦各器官的变化过程(见图1)中,叶片比率(比率是
指各器官干物质重占全株干物质重的比值)从三叶到越冬开始呈平稳趋势,比率较大,返青后占全茎比例呈下降趋势。

叶鞘在小麦全生育期内所占比例一直不大,且比较平稳。

拔节后生长中心转移到茎秆和幼穗,茎秆从拔节至抽穗呈直线性上升,至抽穗期达峰值,然后缓慢下降。

抽穗后,麦穗直线上升,
直至成熟。

图1 各器官干物质变化过程
收稿日期:2006-05-18
2.2 各器官干物质积累与变化
小麦各个生育时期积累的净光合产物,其分配输送结果可用各器官干物质重占全株(茎)重的比率( i j )来表示:
i
j
=w i j
w
j (1)
式中,w j 为全株(茎)某观测时期的总干物重(地上部分),j 为发育日期;w i j 表示某器官某时期的干物重,i 表示叶、鞘、茎、穗,i =1,2,3,4。

显然(1)式满足
0 i j
1
i i j =1
(2)
i j
反映了小麦各器官重量在全株(茎)总重量中的比例,即干物质积累的动态。

图2 各器官干物质积累变化过程
由图2可以看出,叶片干重占全株(茎)干重的比率从三叶到越冬开始呈平稳趋势,占89%左右;返青后叶片干物质占全茎比例呈下降趋势,从78%比率一直下滑到成熟的8%。

叶鞘在小麦全生育期内所占比例一直不大,且比较平稳,占全株(茎)比重的9%~29%,最高出现在拔节期(占29%),拔节前呈上升态势,拔节后叶与鞘比例开始同步下降,直至全生育期结束。

拔节后的生长中心转移到茎秆和幼穗,茎从拔节至抽穗呈直线性上升,至抽穗期达峰值(占31%),然后开始下降,但速度平缓。

抽穗后,茎、叶、鞘所贮藏的有机物质开始向穗部输送、运转,使麦穗直线上升,直至成熟。

成熟后,穗干重占全茎干重的63%,茎占20%,叶占8%,鞘占9%。

2.3 干物质的增长分配率
在小麦生育过程中,各器官的增重(两次观测的重量差)与全株(茎)增重之比,可认为是一定时间内净同化物对各器官分配的比例,反映了不同时期各器官的生长、累积、分配动
态,称这一比率为增长分配率(f i j
),则
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f j i
=(w i j +1-w i j )(w i j +1-w j
)
(w j +1 w j )(3)
不难理解,由于各器官间也有物质的转移,所以f i j 可能为正,也可能为负。

绝对值也可能大于1。

当0<f i j <1时,表示在某阶段干物质转移,分配平衡后,该器官输入大于输出,
但输入量不超过全株增量,亦即不超过这一段内植株的净同化物量,当f i j =1时,表示某阶段干物质转移、分配平衡后,该器官干物质输入相当于全株增量,换言之,从转移结果这一表面现象看,这一阶段的净同化物都分配给了该器官;当f j i >1时,表示某器官增重超过了全株(茎)增重,其他器官对该器官有净干物质输入;当f i j =0时,表示某阶段该器官干物质输入与输出(含自身的呼吸消耗)平衡,即干物质对该器官的输入恰好等于该器官自身呼吸的消耗,该器官保持动态平衡;当f i j <0时,表示该器官某阶段输送转移平衡后,输出大于输入,器官干物质自身的呼吸消耗和向其他器官物质转移总量,大于植株对该器官的分配量和植株本身的净同化物增量,该器官干物重下降。

这里w j +1 w j 表示植株随着时间的推移,总的光合作用合成量大于呼吸作用总耗量,既适用于植株不断增重的情况,这在小麦整个生育期都是适用的。

总之,参数f i j 反映了小麦各器官重量变化与全株(茎)重量变化的比例,反映了干物质分配的动
态。

图3 各器官干物质增长分配率曲线
由图3可以看出,叶片的增长分配率从越冬开始后呈下降趋势;鞘开始时增长分配率保持稳定,越冬后开始上升,返青期达到峰值,而后开始下降;茎产生后,增长分配率迅速上升,到抽穗时达到峰值,以后转为下降。

抽穗后,叶、鞘、茎增长分配率同步下降,且下降较快,穗的干物质增长分配率迅速
上升,在乳熟和成熟之间,穗的增长分配率超过了1,叶、鞘、茎的增长分配率降为负值,穗的增重超过了整株增重,这是叶、茎、鞘干物质向穗总输送的结果。

不难看出,(2)式反映了干物质积累的动态,(3)式反映了干物质分配的动态。

两者既有区别,又有联系。

初始时刻j =0,w i j 、w j 也约等于0,则f i 0=r i 0,即初始增长分配率等于初始阶段各器官占总干重的比率[5]。

3 结 语
①冬小麦各器官的变化过程不尽相同,叶片、叶鞘干重在抽穗时达最大值,抽穗后呈负增长状态;茎秆和整株从乳熟后开始呈下降趋势;抽穗前叶片、叶鞘、茎等器官制造和贮藏营养物质,抽穗后主要进行有机物质的合成、运转,使麦穗几乎呈直线状增长。

②冬前干物质增长分配率叶大于鞘,返青后叶的增长分配率一直下降。

鞘开始时期增长分配率上升,到拔节期达到极大值,而后几乎与叶同步下降。

茎产生后,增长分配率迅速上升,到抽穗时达到峰值以后转为下降。

小麦抽穗之后,叶、鞘的增长分配率下降为负值,而叶、鞘是冬小麦光合作用的主要器官,说明叶和鞘在抽穗后干物质停止增长,并开始向穗部输送,这时穗的干物质增长分配率迅速上升,在乳熟到成熟之间,穗的增长分配率大于1,穗的增重超过了全茎增重,这是叶、鞘干物质向穗部输送的结果。

在这个过程中,茎虽仍增重,但其增重速度在前一段缓慢下降后转为急骤下降,乳熟时降为负值。

参考文献:
[1]河南省小麦高稳低研究推广协作组.小麦生态与生产技术[M ].河南科学技术出版社,1986.
[2]梁金成,高尔明主编.栽培与耕作[M ].郑州:中原农民出版社,
1993.
[3]乔玉辉,宇振荣.冬小麦叶面积动态变化规律及其定量化研究
[J].中国生态农业学报,2002,10(2):83-85.
[4]乔玉辉,宇振荣.冬小麦干物质在各器官中的累积和分配规律研究[J].应用生态学报,2005,13(5):543-546.
[5]夏国军,崔金梅,郭天财,等.小麦灌浆期间温度与千粒重关系的研究[J].河南农业大学学报,2003,37(3):241-216.
St udy on t he DryM atter Increase A ll ocation Ratio ofW i nterW heat
MA Q i n g-rong ,C U I Zhi-hu,i HUANG Yue-q i n g
(Zhengzhou M eteorolog i ca l Bureau ,Zheng z hou 450005,Ch i na)
Abst ract :Basi n g on the lea,f sheathe ,ste m and spike i n different per i o ds of w i n ter w heat observati o na l data duri n g 1974~2003of Zhengzhou agro m eteorolog ical stati o n ,t h e dr y m atter rati o and i n crease allocati o n rati o are stud ied in t h e paper .The results i n dicate that dry m atter i n crease allocati o n ratios of leaf and sheathe present fl u ctu
ations ,and ste m curve ,and sp i k e li n e .
K ey W ords :W inter w hea;t Dry m atter ;I ncrease a ll o cation ratio
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