干旱胁迫对甘蔗光合日变化及相关特性的影响

干旱胁迫对甘蔗光合日变化及相关特性的影响
作者：刘硕樊仙杨绍林邓军全怡吉李如丹张跃彬
来源：《南方农业学报》2022年第02期
摘要：【目的】探究干旱脅迫对甘蔗CO2交换和H2O交换的日变化规律、光合作用能力及其他生理特性的影响，为甘蔗抗旱品种选育及探明其耐旱机制提供科学参考。

【方法】以云蔗05-51和粤糖93-159为供试材料，采用盆栽试验，设干旱1 d、干旱5 d、干旱9 d和干旱9 d后复水10 d共4个干旱处理，各处理均设正常浇水为对照。

使用PTM-48A植物光合生理及环境监测系统监测甘蔗+1叶的水气交换规律，测定与干旱相关的光合指标（光合作用、叶绿素荧光、SPAD值）及生理指标（质膜透性和叶片相对含水率等），并分析各指标间的相关性。

【结果】环境变化影响甘蔗叶片的CO2和水分交换能力，在高温低湿及高蒸气压差的正常浇水生长环境下，云蔗05-51和粤糖93-159的CO2交换率和H2O交换率较高，甘蔗叶片具有更高的气孔导度和净光合速率。

干旱胁迫导致云蔗05-51和粤糖93-159的CO2和水分交换受
到抑制。

干旱5 d时，2个参试品种的CO2交换率和H2O交换率大幅度降低，干旱9 d导致CO2和水分交换过程接近停滞。

与对照相比，干旱胁迫时云蔗05-51和粤糖93-159的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著降低（P<0.05，下同），云蔗05-51的降幅低于粤糖93-159;干旱5 d和干旱9 d处理的甘蔗叶绿素荧光、SPAD值、土壤含水率、叶片相对含水率显著下降，质膜透性显著提升，干旱时云蔗05-51的SPAD值显著高于粤糖93-159，复水后质膜透性低于粤糖93-159。

干旱胁迫下光合系统、叶绿素荧光系统及土壤含水率与叶片相对含水率、SPAD值和质膜透性间有显著或极显著（P<0.01）相关性。

复水后，2个品种的光合及生理作用较干旱胁迫显著回升，CO2交换和水分交换恢复程度较差，云蔗05-51的各指标恢复程度高于粤糖
93-159。

【结论】高温低湿及高蒸汽压差的环境有利于促进云蔗05-51和粤糖93-159的光合及水气交换作用;干旱胁迫导致云蔗05-51和粤糖93-159的CO2交换率、H2O交换率、光合作用能力、叶绿素荧光系统及叶片水分等相关生理活动受到抑制;云蔗05-51在干旱胁迫下具有相对更高的气孔导度和蒸腾速率，其抗旱性和复水后的恢复能力均优于粤糖93-159。

关键词：甘蔗;干旱胁迫;CO2交换率;H2O交换率;光合作用
中图分类号： S566.1 文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2022）02-0430-11
Effects of drought stress on diurnal changes and related characteristics of sugarcane photosynthesis
LIU Shuo FAN Xian YANG Shao-lin DENG Jun QUAN Yi-ji LI Ru-dan ZHANG Yue-bin
（1Sugarcane Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kaiyuan，Yunnan 661699， China;
2Institute of Resource Plants，Yunnan University， Kunming 650000， China）
Abstract：【Objective】To investigate the effects of drought stress on the daily trends of CO2 exchange and H2O exchange， photosynthetic capacity and physiological characteristics of sugarcane. This study would provide a scientific referen-ce for the selection and breeding of drought-resistant varieties of sugarcane and the investigation of their drought tolerance mechanisms. 【Method】Yunzhe 05-51 and Yuetang 93-159 were used as the test materials. A pot experiment was conducted with four drought treatments of 1， 5， 9 and 10 d with re-watering after 9 d of drought，pot plants watered normally served as the control. The CO2 and water exchange patterns of sugarcane leaves were monitored using PTM-48A plant photosynthetic physiological and environmental monitoring system. Photosynthetic（photosynthesis， chlorophyll fluorescence， SPAD value） and physiological （osmotic permeability， relative water content of leaves， etc.） indicators associated with drought were measured and correlations between the indicators were analyzed. 【Result】Environmental changes affec-ted the CO2 and water exchange capacity of sugarcane leaves. Under normal watering growth conditions with high temperature and low humidity as well as high vapor
pressure difference， the CO2 exchange rate and H2O exchange rate of Yunzhe 05-51 and Yuetang 93-159 performed better， and sugarcane leaves had higher stomatal conductance and net rate of photosynthesis. Drought stress led to the inhibition of CO2 exchange and H2O exchange in Yunzhe
05-51 and Yuetang 93-159. At 5 d of drought， the CO2 exchange rate and transpiration of both varieties were significantly reduced， and 9 d of drought resulted in near stagnation of CO2 exchange and H2O exchange. Compared with the control， the net photosynthetic rate （Pn）， stomatal conductance （Gs） and transpiration rate （Tr） of Yunzhe 05-51 and Yuetang 93-159 were significantly reduced during drought stress （P<0.05，the same below）， but the reduction observed in Yunzhe 05-51 was less severe than that of Yuetang 93-159. The treatments of 5 and 9 d of drought affected the chlorophyll fluorescence， SPAD value， soil water content and the relative leaf transpiration of sugarcane. There were significant correlations between photosynthetic systems，chlorophyll fluorescence systems， soil water content and leaf relative water content， SPAD value and plasma membrane permeability under drought stress. After rehydration， the photosynthetic and physiological effects of both varie-ties recovered significantly from drought stress， while CO2 exchange and transpiration recovered to a lesser extent， with the recovery of all indicators being higher in Yunzhe 05-51 than in Yuetang 93-159. 【Conclusion】High temperature and low humidity as well as high vapour pressure differentials are conducive to promoting photosynthesis and water-air exchange in Yunzhe 05-51 and Yuetang 93-159. Drought stress leads to the inhibition of CO2 exchange rate and H2O exchange， photosynthetic capacity， chlorophyll fluorescence system and leaf water related physiological activities of Yunzhe 05-51 and Yuetang 93-159. Yunzhe 05-51 has relatively higher stomatal conductance and transpiration under drought stress， and its drought resistance and recovery ability after rehydration are better than those of Yuetang 93-159.
Key words： sugarcane; drought stress; CO2exchange rate; H2O exchange rate; photosynthesis
Foundation items： Ministry of Finance and Ministry of Agriculture and Rural Affairs：National Sugar Industry Technology System Project （No.CARS-170205）; Yunnan Province Major Science and Technology Special Program Fundation （202102AE090028）
0 引言
【研究意义】甘蔗是我国最主要的糖料作物，作为一种C4草本植物，对光照、温度及水分有较高要求。

甘蔗在我国西南地区种植广泛，伴随着西南地区持续增温及降水减少的气候变化，干旱胁迫已成为目前影响甘蔗生长最严重的非生物胁迫（李海碧等，2019;徐海亮，2020）。

甘蔗响应干旱胁迫的过程中光合作用过程会最先遭受影响，光合作用能力的强弱可直接影响甘蔗的生长发育过程及品质。

甘蔗叶片上下部分均分布气孔有利于气体交换，使甘蔗具有较高的光合效率（Boyce and Leslie，2012）。

因此，研究干旱胁迫下甘蔗气体交换规律、光合作用及生理生化响应，对探究甘蔗生长环境需求及耐旱品种选育均具有重要意义。

【前人研究进展】干旱胁迫影响作物的生长发育，在遭受干旱胁迫时作物会表现出一系列的生理响应以
减轻干旱带来的伤害（罗俊等，2004;韦丽君，2014;徐澜等，2020;吴金芝等，2021）。

目前对甘蔗抗旱性的研究主要集中在生理生化作用（杨建波等，2012）、根际及叶片的形态变化（韦丽君，2014）、转基因育种（徐超华等，2017）和栽培耕作模式（安东升等，2021）等方面。

甘蔗是一种具有高效光合作用代谢的热带作物，光合作用是甘蔗适应环境的重要特征及物质代谢的主要途径，也是生长发育的基础和生产力高低的决定性因素，对甘蔗抗旱性起主导作用（余兴华等，2014）。

光合作用的强弱主要体现在净光合速率（P n）、气孔导度（G s）、蒸腾速率（T r）和胞间CO2浓度（C i）4个方面，其中G s、T r和叶绿素含量（SPAD值）对光合作用具有较大影响（da Silva et al.，2012）。

在轻度和中度水分胁迫下，由于气孔限制导致P n、G s、T r和Ci降低（Basnayake et al.，2015），在重度胁迫或长期缺水条件下，有研究表明非气孔限制也是甘蔗光合作用抑制的原因（Ribeiro et al.，2013）。

抗旱性强的甘蔗基因型在干旱胁迫下其光合作用所受影响较小，在干旱胁迫初期能维持正常生长（Zhang et al.，2020）。

对于强抗旱性甘蔗基因型的研究表明：较高的Gs通过降低叶温维持光合作用速率以保证其耐热性;较高的维管束鞘面积比率，提高了叶片CO2浓缩能力以获得更高的光合速率;也会通过降低气体交换速率、比叶面积等措施，使生物量下降幅度减小，以保持其正常生理活动（Cominelli et al.，2013;秦茜等，2017）。

陈义强等（2007）对38个中国常用甘蔗亲本及其衍生品种进行抗旱性评价，其中表现为高抗和中高抗的甘蔗品种，其P n降低幅度均低于抗旱性差的甘蔗品种。

殷世航等（2020）研究表明，在干旱5 d时，中蔗9号的气孔特性表现较好，抗旱性综合评价最优。

光合作用的变化会导致叶绿素荧光参数发生改变，作为评价甘蔗抗旱性的重要指标（高三基等，2002），干旱胁迫导致甘蔗潜在光化学效率（F v/F o）和最大光化学效率
（F v/F m）降低及光合电子传递过程受阻（俞华先等，2019）。

光合作用与叶片水气交换的日变化相关，段娜等（2019）研究发现水分含量低于40%时白刺的净光合速率日变化均存在下降趋势;张玉豪等（2020）研究发现不同土壤含水率能显著影响红豆杉幼苗的叶片气体交换参数和叶绿素荧光特性;赵小琪等（2020）研究表明干旱胁迫可对苹果树的光合日变化产生显著影响。

【本研究切入点】光合日变化曲线可更直观地分析植物光合作用的变化规律，在粮食作物（翁曉燕等，1998;白岚方等，2020）、水果（杨育苗等，2018）、花卉（唐红等，2021）等方面已有大量研究，但目前针对干旱胁迫下甘蔗光合日变化的研究较少。

【拟解决的关键问题】采用人工控水盆栽试验，通过PTM-48A植物光合生理及环境监测系统对不同抗旱性甘蔗基因型进行昼夜气体交换测定，同时测定并分析光合作用指标和生理指标，以探究干旱胁迫对甘蔗CO2交换和蒸腾作用的日变化趋势、光合作用能力及其他相关特性的影响，为甘蔗抗旱品种选育及探明其耐旱机制提供科学参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试材料为甘蔗品种云蔗05-51和粤糖93-159，由云南省农业科学院甘蔗研究所提供。

1. 2 试验方法
试验地位于云南省开远市云南省农业科学院甘蔗研究所干旱温室大棚（东经103°26′、北纬23°70′，海拔1054 m）。

砍收上一年成熟甘蔗材料后，于2021年2月将其砍成大小一致的种苗进行桶植。

土壤为赤壤土，出芽后定植3颗，进行常规水肥管理。

待甘蔗生长至苗期（5月）进行人工控水干旱胁迫，试验在大棚中进行，在不受雨水影响下可保持与外界环境相同的气候条件。

Key words： sugarcane; drought stress; CO2exchange rate; H2O exchange rate; photosynthesis
Foundation items： Ministry of Finance and Ministry of Agriculture and Rural Affairs：National Sugar Industry Technology System Project （No.CARS-170205）; Yunnan Province Major Science and Technology Special Program Fundation （202102AE090028）
0 引言
【研究意义】甘蔗是我国最主要的糖料作物，作为一种C4草本植物，对光照、温度及水分有较高要求。

甘蔗在我国西南地区种植广泛，伴随着西南地区持续增温及降水减少的气候变化，干旱胁迫已成为目前影响甘蔗生长最严重的非生物胁迫（李海碧等，2019;徐海亮，2020）。

甘蔗响应干旱胁迫的过程中光合作用过程会最先遭受影响，光合作用能力的强弱可直接影响甘蔗的生长发育过程及品质。

甘蔗叶片上下部分均分布气孔有利于气体交换，使甘蔗具有较高的光合效率（Boyce and Leslie，2012）。

因此，研究干旱胁迫下甘蔗气体交换规律、光合作用及生理生化响应，对探究甘蔗生长环境需求及耐旱品种选育均具有重要意义。

【前人研究进展】干旱胁迫影响作物的生长发育，在遭受干旱胁迫时作物会表现出一系列的生理响应以减轻干旱带来的伤害（罗俊等，2004;韦丽君，2014;徐澜等，2020;吴金芝等，2021）。

目前对甘蔗抗旱性的研究主要集中在生理生化作用（杨建波等，2012）、根际及叶片的形态变化（韦丽君，2014）、转基因育种（徐超华等，2017）和栽培耕作模式（安东升等，2021）等方面。

甘蔗是一种具有高效光合作用代谢的热带作物，光合作用是甘蔗适应环境的重要特征及物质代谢的主要途径，也是生长发育的基础和生产力高低的决定性因素，对甘蔗抗旱性起主导作用（余兴华等，2014）。

光合作用的强弱主要体现在净光合速率（P n）、气孔导度（G s）、蒸腾速率（T r）和胞間CO2浓度（C i）4个方面，其中G s、T r和叶绿素含量（SPAD值）对光合作用具有较大影响（da Silva et al.，2012）。

在轻度和中度水分胁迫下，由于气孔限制导致P n、G s、T r和Ci降低（Basnayake et al.，2015），在重度胁迫或长期缺水条件下，有研究表明非气孔限制也是甘蔗光合作用抑制的原因（Ribeiro et al.，2013）。

抗旱性强的甘蔗基因型在干旱胁迫下其光合作用所受影响较小，在干旱胁迫初期能维持正常生长（Zhang et al.，2020）。

对于强抗旱性甘蔗基因型的研究表明：较高的Gs通过降低叶温维持光合作用速率以保证其耐热性;较高的维管束鞘面积比率，提高了叶片CO2浓缩能力以获得更高的光合速率;也会通过降低气体交换速率、比叶面积等措施，使生物量下降幅度减小，以保持其正常生理活动（Cominelli et al.，2013;秦茜等，2017）。

陈义强等（2007）对38个中国常用甘蔗亲本及其衍生品种进行抗旱性评价，其中表现为高抗和中高抗的甘蔗品种，其P n降低幅度均低于抗旱性差的甘蔗品
种。

殷世航等（2020）研究表明，在干旱5 d时，中蔗9号的气孔特性表现较好，抗旱性综合评价最优。

光合作用的变化会导致叶绿素荧光参数发生改变，作为评价甘蔗抗旱性的重要指标（高三基等，2002），干旱胁迫导致甘蔗潜在光化学效率（F v/F o）和最大光化学效率
（F v/F m）降低及光合电子传递过程受阻（俞华先等，2019）。

光合作用与叶片水气交换的日变化相关，段娜等（2019）研究发现水分含量低于40%时白刺的净光合速率日变化均存在下降趋势;张玉豪等（2020）研究发现不同土壤含水率能显著影响红豆杉幼苗的叶片气体交换参数和叶绿素荧光特性;赵小琪等（2020）研究表明干旱胁迫可对苹果树的光合日变化产生显著影响。

【本研究切入点】光合日变化曲线可更直观地分析植物光合作用的变化规律，在粮食作物（翁晓燕等，1998;白岚方等，2020）、水果（杨育苗等，2018）、花卉（唐红等，2021）等方面已有大量研究，但目前针对干旱胁迫下甘蔗光合日变化的研究较少。

【拟解决的关键问题】采用人工控水盆栽试验，通过PTM-48A植物光合生理及环境监测系统对不同抗旱性甘蔗基因型进行昼夜气体交换测定，同时测定并分析光合作用指标和生理指标，以探究干旱胁迫对甘蔗CO2交换和蒸腾作用的日变化趋势、光合作用能力及其他相关特性的影响，为甘蔗抗旱品种选育及探明其耐旱机制提供科学参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试材料为甘蔗品种云蔗05-51和粤糖93-159，由云南省农业科学院甘蔗研究所提供。

1. 2 试验方法
试验地位于云南省开远市云南省农业科学院甘蔗研究所干旱温室大棚（东经103°26′、北纬23°70′，海拔1054 m）。

砍收上一年成熟甘蔗材料后，于2021年2月将其砍成大小一致的种苗进行桶植。

土壤为赤壤土，出芽后定植3颗，进行常规水肥管理。

待甘蔗生长至苗期（5月）进行人工控水干旱胁迫，试验在大棚中进行，在不受雨水影响下可保持与外界环境相同的气候条件。

Key words： sugarcane; drought stress; CO2exchange rate; H2O exchange rate; photosynthesis
Foundation items： Ministry of Finance and Ministry of Agriculture and Rural Affairs：National Sugar Industry Technology System Project （No.CARS-170205）; Yunnan Province Major Science and Technology Special Program Fundation （202102AE090028）
0 引言
【研究意义】甘蔗是我国最主要的糖料作物，作为一种C4草本植物，对光照、温度及水分有较高要求。

甘蔗在我国西南地区种植广泛，伴随着西南地区持续增温及降水减少的气候变
化，干旱胁迫已成为目前影响甘蔗生长最严重的非生物胁迫（李海碧等，2019;徐海亮，2020）。

甘蔗响应干旱胁迫的过程中光合作用过程会最先遭受影响，光合作用能力的强弱可直接影响甘蔗的生长发育过程及品质。

甘蔗叶片上下部分均分布气孔有利于气体交换，使甘蔗具有较高的光合效率（Boyce and Leslie，2012）。

因此，研究干旱胁迫下甘蔗气体交换规律、光合作用及生理生化响应，对探究甘蔗生长环境需求及耐旱品种选育均具有重要意义。

【前人研究进展】干旱胁迫影响作物的生长发育，在遭受干旱胁迫时作物会表现出一系列的生理响应以减轻干旱带来的伤害（罗俊等，2004;韦丽君，2014;徐澜等，2020;吴金芝等，2021）。

目前对甘蔗抗旱性的研究主要集中在生理生化作用（杨建波等，2012）、根际及叶片的形态变化（韦丽君，2014）、转基因育种（徐超华等，2017）和栽培耕作模式（安东升等，2021）等方面。

甘蔗是一种具有高效光合作用代谢的热带作物，光合作用是甘蔗适应环境的重要特征及物质代谢的主要途径，也是生长发育的基础和生产力高低的决定性因素，对甘蔗抗旱性起主导作用（余兴华等，2014）。

光合作用的强弱主要体现在净光合速率（P n）、气孔导度（G s）、蒸腾速率（T r）和胞间CO2浓度（C i）4个方面，其中G s、T r和叶绿素含量（SPAD值）对光合作用具有较大影响（da Silva et al.，2012）。

在轻度和中度水分胁迫下，由于气孔限制导致P n、G s、T r和Ci降低（Basnayake et al.，2015），在重度胁迫或长期缺水条件下，有研究表明非气孔限制也是甘蔗光合作用抑制的原因（Ribeiro et al.，2013）。

抗旱性强的甘蔗基因型在干旱胁迫下其光合作用所受影响较小，在干旱胁迫初期能维持正常生长（Zhang et al.，2020）。

对于强抗旱性甘蔗基因型的研究表明：较高的Gs通过降低叶温维持光合作用速率以保证其耐热性;较高的维管束鞘面积比率，提高了叶片CO2浓缩能力以获得更高的光合速率;也会通过降低气体交换速率、比叶面积等措施，使生物量下降幅度减小，以保持其正常生理活动（Cominelli et al.，2013;秦茜等，2017）。

陈义强等（2007）对38个中国常用甘蔗亲本及其衍生品种进行抗旱性评价，其中表现为高抗和中高抗的甘蔗品种，其P n降低幅度均低于抗旱性差的甘蔗品种。

殷世航等（2020）研究表明，在干旱5 d时，中蔗9号的气孔特性表现较好，抗旱性综合评价最优。

光合作用的变化会导致叶绿素荧光参数发生改变，作为评价甘蔗抗旱性的重要指标（高三基等，2002），干旱胁迫导致甘蔗潜在光化学效率（F v/F o）和最大光化学效率
（F v/F m）降低及光合电子传递过程受阻（俞华先等，2019）。

光合作用与叶片水气交换的日变化相关，段娜等（2019）研究发现水分含量低于40%时白刺的净光合速率日变化均存在下降趋势;张玉豪等（2020）研究發现不同土壤含水率能显著影响红豆杉幼苗的叶片气体交换参数和叶绿素荧光特性;赵小琪等（2020）研究表明干旱胁迫可对苹果树的光合日变化产生显著影响。

【本研究切入点】光合日变化曲线可更直观地分析植物光合作用的变化规律，在粮食作物（翁晓燕等，1998;白岚方等，2020）、水果（杨育苗等，2018）、花卉（唐红等，2021）等方面已有大量研究，但目前针对干旱胁迫下甘蔗光合日变化的研究较少。

【拟解决的关键问题】采用人工控水盆栽试验，通过PTM-48A植物光合生理及环境监测系统对不同抗旱性甘蔗基因型进行昼夜气体交换测定，同时测定并分析光合作用指标和生理指标，以探究干旱胁迫对甘蔗CO2交换和蒸腾作用的日变化趋势、光合作用能力及其他相关特性的影响，为甘蔗抗旱品种选育及探明其耐旱机制提供科学参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试材料为甘蔗品种云蔗05-51和粤糖93-159，由云南省农业科学院甘蔗研究所提供。

1. 2 试验方法
试验地位于云南省开远市云南省农业科学院甘蔗研究所干旱温室大棚（东经103°26′、北纬23°70′，海拔1054 m）。

砍收上一年成熟甘蔗材料后，于2021年2月将其砍成大小一致的种苗进行桶植。

土壤为赤壤土，出芽后定植3颗，进行常规水肥管理。

待甘蔗生长至苗期（5月）进行人工控水干旱胁迫，试验在大棚中进行，在不受雨水影响下可保持与外界环境相同的气候条件。

Key words： sugarcane; drought stress; CO2exchange rate; H2O exchange rate; photosynthesis
Foundation items： Ministry of Finance and Ministry of Agriculture and Rural Affairs：National Sugar Industry Technology System Project （No.CARS-170205）; Yunnan Province Major Science and Technology Special Program Fundation （202102AE090028）
0 引言
【研究意义】甘蔗是我国最主要的糖料作物，作为一种C4草本植物，对光照、温度及水分有较高要求。

甘蔗在我国西南地区种植广泛，伴随着西南地区持续增温及降水减少的气候变化，干旱胁迫已成为目前影响甘蔗生长最严重的非生物胁迫（李海碧等，2019;徐海亮，2020）。

甘蔗响应干旱胁迫的过程中光合作用过程会最先遭受影響，光合作用能力的强弱可直接影响甘蔗的生长发育过程及品质。

甘蔗叶片上下部分均分布气孔有利于气体交换，使甘蔗具有较高的光合效率（Boyce and Leslie，2012）。

因此，研究干旱胁迫下甘蔗气体交换规律、光合作用及生理生化响应，对探究甘蔗生长环境需求及耐旱品种选育均具有重要意义。

【前人研究进展】干旱胁迫影响作物的生长发育，在遭受干旱胁迫时作物会表现出一系列的生理响应以减轻干旱带来的伤害（罗俊等，2004;韦丽君，2014;徐澜等，2020;吴金芝等，2021）。

目前对甘蔗抗旱性的研究主要集中在生理生化作用（杨建波等，2012）、根际及叶片的形态变化（韦丽君，2014）、转基因育种（徐超华等，2017）和栽培耕作模式（安东升等，2021）等方面。

甘蔗是一种具有高效光合作用代谢的热带作物，光合作用是甘蔗适应环境的重要特征及物质代谢的主要途径，也是生长发育的基础和生产力高低的决定性因素，对甘蔗抗旱性起主导作用（余兴华等，2014）。

光合作用的强弱主要体现在净光合速率（P n）、气孔导度（G s）、蒸腾速率（T r）和胞间CO2浓度（C i）4个方面，其中G s、T r和叶绿素含量（SPAD值）对光合作用具有较大影响（da Silva et al.，2012）。

在轻度和中度水分胁迫下，由于气孔限制导致P n、G s、T r和Ci降低（Basnayake et al.，2015），在重度胁迫或长期缺水条件下，有研究表明非气孔限制也是甘蔗光合作用抑制的原因（Ribeiro et al.，2013）。

抗旱性强的甘蔗基因型在干旱胁迫下其光合作用所受影响较小，在干旱胁迫初期能维持正常生长（Zhang et al.，2020）。

对
于强抗旱性甘蔗基因型的研究表明：较高的Gs通过降低叶温维持光合作用速率以保证其耐热性;较高的维管束鞘面积比率，提高了叶片CO2浓缩能力以获得更高的光合速率;也会通过降低气体交换速率、比叶面积等措施，使生物量下降幅度减小，以保持其正常生理活动（Cominelli et al.，2013;秦茜等，2017）。

陈义强等（2007）对38个中国常用甘蔗亲本及其衍生品种进行抗旱性评价，其中表现为高抗和中高抗的甘蔗品种，其P n降低幅度均低于抗旱性差的甘蔗品种。

殷世航等（2020）研究表明，在干旱5 d时，中蔗9号的气孔特性表现较好，抗旱性综合评价最优。

光合作用的变化会导致叶绿素荧光参数发生改变，作为评价甘蔗抗旱性的重要指标（高三基等，2002），干旱胁迫导致甘蔗潜在光化学效率（F v/F o）和最大光化学效率
（F v/F m）降低及光合电子传递过程受阻（俞华先等，2019）。

光合作用与叶片水气交换的日变化相关，段娜等（2019）研究发现水分含量低于40%时白刺的净光合速率日变化均存在下降趋势;张玉豪等（2020）研究发现不同土壤含水率能显著影响红豆杉幼苗的叶片气体交换参数和叶绿素荧光特性;赵小琪等（2020）研究表明干旱胁迫可对苹果树的光合日变化产生显著影响。

【本研究切入点】光合日变化曲线可更直观地分析植物光合作用的变化规律，在粮食作物（翁晓燕等，1998;白岚方等，2020）、水果（杨育苗等，2018）、花卉（唐红等，2021）等方面已有大量研究，但目前针对干旱胁迫下甘蔗光合日变化的研究较少。

【拟解决的关键问题】采用人工控水盆栽试验，通过PTM-48A植物光合生理及环境监测系统对不同抗旱性甘蔗基因型进行昼夜气体交换测定，同时测定并分析光合作用指标和生理指标，以探究干旱胁迫对甘蔗CO2交换和蒸腾作用的日变化趋势、光合作用能力及其他相关特性的影响，为甘蔗抗旱品种选育及探明其耐旱机制提供科学参考。

1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试材料为甘蔗品种云蔗05-51和粤糖93-159，由云南省农业科学院甘蔗研究所提供。

1. 2 试验方法
试验地位于云南省开远市云南省农业科学院甘蔗研究所干旱温室大棚（东经103°26′、北纬23°70′，海拔1054 m）。

砍收上一年成熟甘蔗材料后，于2021年2月将其砍成大小一致的种苗进行桶植。

土壤为赤壤土，出芽后定植3颗，进行常规水肥管理。

待甘蔗生长至苗期（5月）进行人工控水干旱胁迫，试验在大棚中进行，在不受雨水影响下可保持与外界环境相同的气候条件。

Key words： sugarcane; drought stress; CO2exchange rate; H2O exchange rate; photosynthesis
Foundation items： Ministry of Finance and Ministry of Agriculture and Rural Affairs：National Sugar Industry Technology System Project （No.CARS-170205）; Yunnan Province Major Science and Technology Special Program Fundation （202102AE090028）。