水稻光合特性与产量的关系

水稻光合特性与产量的关系

近年来，分子特征、特性和产量之间的关系引起了许多科学家的兴趣。为了更有效地进行作物丰产栽培及高光效育种,我们研究了水稻各种光合特性之间的关系,以及它们与产量之间的关系。现将研究结果报道如下:叶面积、叶绿素含量的测定1979年以6个水稻品种为试验材料;1980年以21个水稻品种为试验材料,其中早熟种6个,中熟种10个,晚熟种5个(见表1及表2)。于不同生育期内测定了净光合速率、叶绿素含量、叶面积、叶质重及净同化率。1.净光合速率的测定:在田间试验区内,每个品种选取6株,自每株上取1片叶,分蘖期取活动中心叶,抽穗后取剑叶。随,即在室内采用EQw型红外线气体分析仪,用气封式叶室测定离体叶的净光合速率。每次测得3片叶的平均光合速率,每个品种测定2次。测定时的温度为26—30℃,照度为2.5万勒克斯及5万勒克斯。测定完毕,用自动叶面积测定仪测定叶面积。2.叶绿素含量的测定:每个品种测定净光合速率后的样品,立即用来测定叶绿素含量,重复2次,每次测3个叶片。采用Arnon法测定及计算叶绿素a及叶绿素b含量,用751型分光光度计测定光密度。3.叶面积、叶质重及净同化率的测定:于水稻不同生育期,在田间试验区内,每个品种苗期取5丛,以后各生育期取4丛,测定植株鲜重、干重及每片叶的叶面积,按照下面公式进行计算:上式中W1及W2为第一次及第二次取样的稻株总干重;L1及L2为第一次及第二次取样的稻株总叶面积,t2-t1为两次取样的间隔天数。结果与分析一、水稻品种经济系数的变化(一)叶面积及干重的变化:不同成熟期水稻品种在生育期内的叶面积及干重的变化如图一所示。图一表明,苗期一分蘖期一抽穗期不同成熟期品种的叶面积变化动态与干重变化动态基本上是一致的。叶面积与干重均是由苗期至分蘖期增长很慢,由分蘖期至抽穗期是增长最快时期。这时,不同成熟期品种的叶面积差异最大,干重的差异亦最大,且晚熟品种叶面积及干重的增长速度最快,中熟品种次之,早熟品种最慢。抽穗以后,叶面积的变化与干重的变化不同。抽穗期一乳熟期一成熟期,不同熟期品种的干重都在继续增长,早熟品种的干重增长得少些,中、晚熟品种增长得多些。由于不同成熟期品种在生育期内干重增长动态不同,致使早熟品种的最后干重远远低于中、晚熟品种。(二)叶面积与产量的关系:根据21个水稻品种抽穗期的叶面积与生物产量,经相关分析得出,二者之间呈极显著的正相关关系,它们的直线回归方程及相关系数为:式中X代表叶面积(dm2/株),y1代表生物产量(g/株)。不同品种间抽穗期的叶面积与生物产量之间的直线回归关系及相关系数均达到极显著标准(见图二)。水稻品种抽穗期的叶面积在本试验范围内与经济产量之间的关系,经相关分析得出,二者之间亦呈极显著的正相关关系,它们的直线回归方程及相关系数为:式中X代表叶面积(dm2/株),y2代表经济产量(g/株)。不同品种间抽穗期的叶面积与经济产量之间的直线回归关系及相关系数均达到极显著标准(见图二)。比较上面两个相关系数可以看出,叶面积与生物产量的相关系数要大些,而叶面积与经济产量的相关系数稍小。根据上述二方程可以算出,水稻品种经济系数的大小与叶面积之间有如下关系:上式表明,随着叶面积的增大,经济系数逐渐减小,当叶面积系数由1增至7时,经济系数由0.527降至0.418。当然,不同水稻品种的经济系数是不同的。经通径分析,叶面积(x)为生物产量(y1)与经济产量(y2)的共同原因,它们之何的关系可表示如下:通过叶面积,生物产量与经济产量之间的相关系数γy1y2为:式中Py1x为叶面积(x)到生物产量(y1)的通径系数,Py2x为叶面积(x)到经济产量的通径系数。二、不同生育期叶中叶绿素a/b比的变化(一)叶绿素含量与叶绿素a/b比值的变化:水稻生育期内叶绿素含量与叶绿素a/b比值的变化见表3。表3表明,由苗期至分蘖期各品种叶绿素a及叶绿素b的含量均迅速升高,分蘖期以后,各品种活动中心叶或剑叶的叶绿素含量变化要小些。由抽穗期至乳熟期叶绿素含量的变化似与品种成熟期有关。本试验中所有6个早熟品种由抽穗期至乳熟期叶绿素a及叶绿素b的含量均增加,这可能是早熟品种的特征。本试验中所有15个中、晚熟品种由抽穗期至乳熟期叶绿素a及叶绿素b的含量均下降,这可能是中、晚熟品种的特征。试验还表明,各生育期内叶绿素(a+b)含量的变化是由叶绿素a与叶绿素b含量的共同变化所引起的。叶绿素a、叶绿素b及叶绿素(a+b)含量在苗期、分蘖期及抽穗期在各品种间的变异系数为10—17%,在乳熟期为18—23%。在生育期内各品种间叶绿素a/b比值的变化范围要小得多,其变异系数只有5—8%。(二)净光合速率的变化:水稻净光合速率的品种间差异十分显著。于水稻不同生育期内,分别在低光强(2.5万勒克斯)及高光强(5万勒克斯)下,对21个品种的净光合速率进行了测定,结果见表4。比较不同光照强度下的净光合速率表明,在各生育期内所有品种的活动中心叶或剑叶,都是在低光强下净光合速率低,在高光强下净光合速率高。比较不同生育期内的净光合速率,无论在低光强或高光强下,一般情况是:分蘖期净光合速率较低,抽穗期升高,乳熟期下降。比较早熟种与中、晚熟种的净光合速率,在分蘖期,无论在低光强或高光强下,它们都没有显著差异,在抽穗期及乳熟期,在低光强及高光强下,早熟品种的净光合速率皆高于中、晚熟品种,并且在高光强下更为显著。从表4还可看出,品种间净光合速率的变异系数是比较大的,品种间净光合速率的差异是显著的。因此,在高光效育种工作中,选择净光合速率高的品种是有可能的。(三)叶绿素含量及叶绿素a/b比值与净光合速率的关系:于分蘖期对21个品种分别在低光强(2.5万勒克斯)与高光强(5万勒克斯)下测定净光合速率。在低光强下,根据41次测定,经相关分析,得出下面结果。在低光强下,活动中心叶的净光合速率与叶绿素(a+b)含量呈正相关,而与叶绿素a/b比值呈负相关,净回归方程为:上述方程中,y为净光合速率(CO2mg/dm2.hr),xl为叶绿素(a+b)含量(mg/dm2),x2为叶绿素a/b比值,对tl及t2进行检验,二者均达到显著标准。在高光强下,根据对21个品种进行28次测定,经相关分析得出,在高光强下,活动中心叶的净光合速率只与叶绿素(a+b)含量呈正相关。在高光强下,净光合速率与叶绿素(a+b)含量的相关性达到极显著水平。比较在低光强下与高光强下叶绿素的回归系数(在低光强下b=1.28;在高光强下b=1.58),可以看出,单位叶绿素(a+b)含量对净光合速率的贡献,在低光强下要小些,在高光强下要大些。上述结果表明,在水稻育种工作中,特别是在高光效育种工作中,筛选叶绿素含量高、叶绿素a/b比值低的个体是有一定意义的,特别是对于辐射能量低的地区尤为重要。三、对叶质重的关系水稻品种叶质重在生育期内的变化见图三。从图三可以看出,水稻各类型品种的叶质重在生育期内是有规律地变化:移栽后各品种的叶质重逐渐增加,孕穗期至抽穗期达到最大值,抽穗以后略下降。图三还表明,宽叶品种在整个生育期内的叶质重始终比窄叶品种为低。叶质重与挣光合速率之间的关系,根据分蘖期对21个品种进行29次测定结果,表明二者之间呈正相关关系,其直线回归方程及相关系数为:叶质重与净光合速率之间的正相关关系及相关系数均达到显著水平。叶质重与净同化率之间的关系,在苗期与分蘖期对21个品种进行测定结果表明,二者之间均呈正相关关系,它们的直线回归方程及相关系数为:叶质重与净同化之