1、本研究于2010、2011年西南大學試驗田進行,以苗期長勢旺、耐蔭性較強東單60和苗期長勢弱、不耐蔭品種潞玉13兩個玉米單交種作為試驗材料,運用大田和盆栽控制的方法,研究兩種玉米品種在冬小麥/玉米下生長發(fā)育過程中光合特性、根、葉、花絲以及產(chǎn)量等的變化。主要研究結果如下:
　　 1.套作對苗期玉米根系特征的影響:在小麥收割時玉米苗期(可見葉6-7葉),取玉米幼苗根系掃描及測定其根系活力發(fā)現(xiàn),套作玉米根系比凈作玉米根系總長、直徑、總

2、表面積以及總體積均要小,根系活力套作比凈作低:小麥收獲后自然光照下恢復,測定其3天時根長、根表面積反而變小,根系活力降低,光恢復6天、9天根系根長、根表面積等形態(tài)性狀得到改善,根系活力(即功能)也同步得到改善,說明在光恢復初期存在光抑制和水分代謝失調的現(xiàn)象。
　　 2.套作對與葉片光合特性有關的性狀影響:
　　 (1)在玉米苗期(可見葉6-7葉)時,取玉米5葉(功能葉)測定玉米凈光合速率(Pn)、量子效率(QE)和羧化效

3、率(CE)、葉綠素含量變化以及干物質變化,結果表明:套作下玉米葉片光飽和點降低,最大光合速率、量子效率和羧化效率光補償點、呼吸強度均低于凈作,比葉面積、葉面積比率(LAR)增大,小麥收割后葉綠素含量升高,葉綠素a/b增大,表明玉米葉片有陰葉化的趨勢。
　　 (2)在玉米光恢復30天后(小麥收獲后30天)喇叭口期(可見葉16-17葉),測定玉米7葉和11(全展)葉凈光合速率(Pn),結果表明,與凈作比較套作玉米葉片光合速率8:30

4、～10:30上升慢,10:30～3:00下降快,全天平均光合速率(三個時間點所測光合速率平均值)有凈作大于套作的趨勢,由于凈作葉面積遠大于套作,全天光合同化量(全天平均光合速率×全天光合時間×葉面積),凈作則遠大于套作,說明苗期對玉米遮陰影響并沒有隨著光照的恢復而完全恢復,同時表明凈作處理的光合生產(chǎn)和物質積累的優(yōu)勢特點。
　　 (3)套作對玉米葉片氣孔特征的影響:在玉米抽雄開花時,取兩個玉米品種7葉(低位)、12葉(穗位)、16

5、葉(上位葉)進行氣孔觀察,對氣孔特征進行定量分析,測定其密度和大小,結果表明,凈作下的氣孔密度、氣孔大小均比套作情況下的同種玉米高,特別是7葉、12葉差異較大,達顯著或極顯著的水平(P＜0.05或P＜0.01),套作玉米16葉(上位葉)有明顯的恢復作用,因而差異較小;玉米氣孔特性對套作陰蔽的光環(huán)境情況比較敏感,按本試驗玉米苗期(可見葉6-7葉)玉米莖生長錐解剖結構觀察,第一可見葉與葉原基n+6的關系,7葉的葉原基、幼葉、可見葉和展開葉都

6、是在套作陰蔽下分化、生長和發(fā)育,而12葉的葉原基也是在套作陰蔽下分化形成,所以與凈作比較差異大;16葉整個的分化、生長和發(fā)育都是在小麥收獲后的正常光照下進行,所以差異較小,引起此較小差異的原因可能與套作陰蔽下莖端生長點較小,受莖節(jié)物理空間限制分化出的葉原基較小有關。
　　 (4)套作對苗期玉米葉肉細胞的影響:在套作、凈作玉米苗期(可見葉6-7葉)時,取玉米5葉(功能葉)葉片進行葉肉細胞形態(tài)離析,結果表明:玉米葉片葉肉環(huán)狀細胞環(huán)的

7、分化不如小麥的明顯,細胞多為三環(huán)四環(huán)細胞。套作和凈作多環(huán)細胞單環(huán)的寬度差異不明顯,說明可見葉6-7葉期的葉肉細胞環(huán)的生長受光照影響較小。但是,葉肉細胞的環(huán)的高度和葉片的厚度有差異,套作的葉片薄于凈作,而且環(huán)的高度小于凈作。
　　 (5)套作對葉片出葉、展開、衰老的影響:套作的玉米的出葉時間和展開時間平均比凈作晚3天,但是隨著葉位的提高,影響越來越小;套作葉片有一定的補償作用,出葉至全展持續(xù)時間縮短,有利于縮短葉片建成期,提早進人

8、葉片的功能期,補償出葉時間遲、出葉速度慢和葉面積小的特點;套作的衰老時間要比凈作的提早,隨著葉位的升高,越發(fā)明顯,葉位越高的葉片套作的衰老時間越早,這與套作玉米高葉位出葉時間遲,較早受高溫逼熟有關。
　　 (6)套作對玉米葉面積的影響:套作各葉片(3～19)葉面積大小明顯小于單作各葉片的葉面積,葉面積指數(shù)(LAI)小于單作,當可見葉6～7葉時恢復自然光照(麥子成熟收割后)后,套作玉米的葉片生長仍然落后于單作的玉米,造成這種結果的

9、原因可能與套作陰蔽下莖端生長點較小,受莖節(jié)物理空間限制分化出的葉原基較小有關。
　　 套作玉米苗期受光不足和(或)光質較差(紅光/遠紅光低),對與葉片光合特性有關性狀的不利影響似乎是終生的、不可逆影響,恢復自然光照后這種影響并未消失,這是套作玉米一生最終干物質積累量較低的主要原因之一。
　　 3.套作對玉米莖生長錐解剖結構的影響:可見葉7葉(當7葉處位于最上一片可見葉狀態(tài)時),石蠟橫、縱切片都顯示,12葉(穗位葉)、13

10、葉的葉原基已經(jīng)存在,大致存在著n+6的關系;套作玉米莖生長錐直徑小于凈作玉米,兩品種套作處理莖生長點直徑平均240μm,而凈作處理莖生長點直徑平均350μm。
　　 4.套作對玉米源/庫的影響:本實驗用半量授粉、花絲數(shù)統(tǒng)計等方法測得,套作條件下群體源容量、潛在庫容量、實際庫容量和經(jīng)濟產(chǎn)量都極顯著地小于單作條件;群體潛在庫源比和實際庫源比因品種而異,只有在適宜源容量,即高產(chǎn)條件下開花期LAI在適宜水平范圍內,并大致相等前提下,比較