干旱胁迫下半干旱雨养区春小麦光响应曲线的拟合

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190800546

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (29): 15-24.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190800546

所属专题：小麦；农业气象

干旱胁迫下半干旱雨养区春小麦光响应曲线的拟合

杨阳¹(), 马绎皓², 王润元¹, 齐月¹, 张凯¹

¹中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,兰州 730020
²皋兰县气象局,甘肃皋兰 730200

收稿日期:2019-08-16 修回日期:2020-03-19 出版日期:2020-10-15 发布日期:2020-10-16
作者简介:杨阳,女,1992年出生,内蒙古锡林郭勒人,硕士,研究方向：农业气象。通信地址：730020 甘肃省兰州市城关区东岗东路2070号中国气象局兰州干旱气象研究所,E-mail：yangyy120300@163.com,1251530512@qq.com
基金资助:
公益性行业(气象)科研专项(重大专项)“我国北方关键区域干旱致灾过程特征和机理的研究”(GYHY201506001-2);自然科学基金面上项目“半干旱区作物干旱致灾过程特征及其若干阈值研究”(41275118)

Simulation of Light Response Curve of Spring Wheat in Semi-arid Rainfed Area Under Drought Stress

Yang Yang¹(), Ma Yihao², Wang Runyuan¹, Qi Yue¹, Zhang Kai¹

¹Lanzhou Institute of Arid Meteorological, China Meteorological Administration, Key Laboratory of Arid Climate Change and Reducing Disaster of Gansu Province, Key Open Laboratory of Arid Climate Change and Disaster Reduction of CMA, Lanzhou 730020
² Gaolan County Meteorological Bureau, Gaolan Gansu 730200

Received:2019-08-16 Revised:2020-03-19 Online:2020-10-15 Published:2020-10-16

摘要/Abstract

摘要：

为揭示半干旱雨养区干旱胁迫对春小麦光响应模型的适应性,通过对4种光响应曲线模型的分析比较,探讨干旱胁迫对春小麦光响应模型的适用性。结果表明：持续干旱胁迫明显降低春小麦叶片的净光合速率,而生育后期的复水使得T₁、T₂处理出现了超补偿效应。各模型下的光响应参数拟合结果显示,最大净光合速率在指数模型的模拟效果最好,光补偿点在直角双曲线修正模型中拟合效果最好,暗呼吸速率在指数模型的拟合效果最好。4种模型中直角双曲线修正模型模拟效果最好。综上所述,干旱胁迫明显降低春小麦叶片的光合能力,降低小麦叶肉细胞的光合活性,而胁迫后期的复水使得T₁、T₂处理小麦叶片的光合能力得以恢复,出现了超补偿效应。

关键词: 春小麦, 光响应曲线, 光响应模型, 干旱胁迫, 半干旱雨养区

Abstract:

To reveal the adaptability of drought stress in semi-arid rainfed areas to spring wheat light response model, through the analysis and comparison of four kinds of light response curve models, the applicability of drought stress to the spring wheat light response model was discussed. The results showed that continuous drought stress significantly reduced the net photosynthetic rate of spring wheat leaves, and the rehydration in the late stage of reproductive growth caused the over-compensation effect of T1 and T2 treatment. The fitting results of the light response parameters under each model showed that the maximum net photosynthetic rate had the best simulation effect in the exponential model, the light compensation point had the best fitting effect in the right angle hyperbolic correction model, and the dark breathing rate had the best fitting effect in the exponential model. The right angle hyperbolic correction model in the four models had the best simulation results. In summary, drought stress significantly reduced the photosynthetic capacity of spring wheat leaves and decreased the photosynthetic activity of wheat mesophyll cells, however, the hydration in the late stage of stress caused the photosynthetic capacity of T₁ and T₂treated wheat leaves to recover, and the overcompensation effect appeared.

Key words: spring wheat, light response curve, light response model, drought stress, semi-arid rainfed area

中图分类号:

杨阳, 马绎皓, 王润元, 齐月, 张凯. 干旱胁迫下半干旱雨养区春小麦光响应曲线的拟合[J]. 中国农学通报, 2020, 36(29): 15-24.

Yang Yang, Ma Yihao, Wang Runyuan, Qi Yue, Zhang Kai. Simulation of Light Response Curve of Spring Wheat in Semi-arid Rainfed Area Under Drought Stress[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(29): 15-24.

图/表 5

参考文献 35

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光响应模型	处理	初始量子效率	最大净光合速	光饱和点	光补偿点	暗呼吸速率
实测值	CK	—	≈13.82	≈1900	≈27	≈1.34
	T1	—	≈16.92	≈2100	≈19	≈0.95
	T2	—	≈18.00	≈2100	≈20	≈1.01
	T3	—	≈5.93	≈1500	≈31	≈1.11
直角双曲线模型	CK	0.0466	17.3251	647.27	25.3003	1.103
	T1	0.0581	21.8965	636.84	21.4302	1.1772
	T2	0.0659	22.9871	667.6	21.2007	1.317
	T3	0.0689	10	487.39	57.0902	2.8217
非直角双曲线模型	CK	0.0465	17.3239	674.187	25.278	1.1017
	T1	0.0452	20.0765	582.635	18.7252	0.8289
	T2	0.053	21.397	619.96	19.4075	1.0015
	T3	0.0301	7.3137	472.76	33.7707	0.9415
指数模型	CK	0.0305	13.2997	1011.53	35.4721	1.0392
	T1	0.0402	16.8747	960.71	26.5826	1.0366
	T2	0.0449	17.794	912.08	23.8026	1.0384
	T3	0.0227	5.7391	612.24	55.9197	1.1377
直角双曲线修正模型	CK	0.0466	16.2217	2143.4297	25.2988	1.1029
	T1	0.0505	16.9527	2278.7092	19.311	0.9384
	T2	0.0591	18.0902	2485.6595	19.7813	1.1173
	T3	0.0328	5.7968	1552.8482	32.7074	0.9578

光响应模型	处理	初始量子效率	最大净光合速	光饱和点	光补偿点	暗呼吸速率
实测值	CK	—	≈13.82	≈1900	≈27	≈1.34
	T1	—	≈16.92	≈2100	≈19	≈0.95
	T2	—	≈18.00	≈2100	≈20	≈1.01
	T3	—	≈5.93	≈1500	≈31	≈1.11
直角双曲线模型	CK	0.0466	17.3251	647.27	25.3003	1.103
	T1	0.0581	21.8965	636.84	21.4302	1.1772
	T2	0.0659	22.9871	667.6	21.2007	1.317
	T3	0.0689	10	487.39	57.0902	2.8217
非直角双曲线模型	CK	0.0465	17.3239	674.187	25.278	1.1017
	T1	0.0452	20.0765	582.635	18.7252	0.8289
	T2	0.053	21.397	619.96	19.4075	1.0015
	T3	0.0301	7.3137	472.76	33.7707	0.9415
指数模型	CK	0.0305	13.2997	1011.53	35.4721	1.0392
	T1	0.0402	16.8747	960.71	26.5826	1.0366
	T2	0.0449	17.794	912.08	23.8026	1.0384
	T3	0.0227	5.7391	612.24	55.9197	1.1377
直角双曲线修正模型	CK	0.0466	16.2217	2143.4297	25.2988	1.1029
	T1	0.0505	16.9527	2278.7092	19.311	0.9384
	T2	0.0591	18.0902	2485.6595	19.7813	1.1173
	T3	0.0328	5.7968	1552.8482	32.7074	0.9578

光响应模型	处理	相对误差				平均值
光响应模型	处理	最大净光合速	光饱和点	光补偿点	暗呼吸速率	平均值
直角双曲线模型	CK	0.254	0.645	0.063	0.177	0.293
	T1	0.294	0.697	0.128	0.239	0.347
	T2	0.277	0.682	0.06	0.304	0.388
	T3	0.686	0.675	0.842	0.542	0.946
	平均值	0.378	0.675	0.273	0.566	0.473
非直角双曲线模型	CK	0.254	0.645	0.064	0.178	0.293
	T1	0.187	0.723	0.014	0.127	0.27
	T2	0.189	0.705	0.03	0.008	0.24
	T3	0.233	0.685	0.089	0.152	0.3
	平均值	0.216	0.689	0.049	0.116	0.268
指数模型	CK	0.038	0.468	0.314	0.224	0.259
	T1	0.003	0.543	0.399	0.091	0.256
	T2	0.011	0.566	0.19	0.028	0.196
	T3	0.032	0.592	0.804	0.025	0.361
	平均值	0.021	0.542	0.427	0.092	0.271
直角双曲线修正模型	CK	0.174	0.128	0.063	0.177	0.136
	T1	0.002	0.085	0.016	0.012	0.029
	T2	0.005	0.184	0.011	0.106	0.077
	T3	0.022	0.035	0.055	0.137	0.062
	平均值	0.051	0.108	0.036	0.108	0.074

光响应模型	处理	相对误差				平均值
光响应模型	处理	最大净光合速	光饱和点	光补偿点	暗呼吸速率	平均值
直角双曲线模型	CK	0.254	0.645	0.063	0.177	0.293
	T1	0.294	0.697	0.128	0.239	0.347
	T2	0.277	0.682	0.06	0.304	0.388
	T3	0.686	0.675	0.842	0.542	0.946
	平均值	0.378	0.675	0.273	0.566	0.473
非直角双曲线模型	CK	0.254	0.645	0.064	0.178	0.293
	T1	0.187	0.723	0.014	0.127	0.27
	T2	0.189	0.705	0.03	0.008	0.24
	T3	0.233	0.685	0.089	0.152	0.3
	平均值	0.216	0.689	0.049	0.116	0.268
指数模型	CK	0.038	0.468	0.314	0.224	0.259
	T1	0.003	0.543	0.399	0.091	0.256
	T2	0.011	0.566	0.19	0.028	0.196
	T3	0.032	0.592	0.804	0.025	0.361
	平均值	0.021	0.542	0.427	0.092	0.271
直角双曲线修正模型	CK	0.174	0.128	0.063	0.177	0.136
	T1	0.002	0.085	0.016	0.012	0.029
	T2	0.005	0.184	0.011	0.106	0.077
	T3	0.022	0.035	0.055	0.137	0.062
	平均值	0.051	0.108	0.036	0.108	0.074

标准误差	CK	T1	T2	T3
直角双曲线模型	0.1774	0.5750	0.1970	0.6980
非直角双曲线模型	0.1774	0.4556	0.0613	0.1654
指数模型	0.4534	0.4265	0.2568	0.1597
直角双曲线修正模型	0.1774	0.4757	0.0632	0.1080

干旱胁迫下半干旱雨养区春小麦光响应曲线的拟合

Simulation of Light Response Curve of Spring Wheat in Semi-arid Rainfed Area Under Drought Stress

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