陕西省不同年代旱地冬小麦光合与产量特征变化及其相互关系研究

为明确陕西省不同年代旱地冬小麦品种光合特征变化规律及其对产量的影响,选择曾在该省推广种植的20世纪40年代至21世纪初8个不同年代旱地冬小麦品种(蚂蚱麦,1940s;碧蚂1号,1950s;丰产3号,1960s;泰山1号,1970s;小偃6号,1980s;陕229,1990s;长武134,2000s;长旱58,2010s)为材料,设置正常供水和干旱胁迫两个水分处理,进行盆栽种植试验,对小麦不同生育期光合特征进行测定,并在收获期考种测产。结果表明,无论是干旱胁迫还是正常供水处理下,现代小麦品种(长武134和长旱158)花前旗叶净光合速率和单株叶面积都表现出显著优势,并与千粒重和产量呈显著正相关;但品种间花后光合特征差异减小,这对于现代小麦产量的提升可能产生了一定的限制作用;不同生育时期和不同水分处理下,旗叶蒸腾速率与种植年代之间相关性并不一致;干旱胁迫条件下,孕穗期和花后3d的旗叶水分利用效率都随品种更替呈明显上升的趋势;现代小麦品种在干旱处理下旗叶净光合速率等光合特征、千粒重等产量因素的优势受到影响,最终导致其产量增幅下降。未来应进一步提升现代小麦的光合优势,尤其是花前叶片净光合速率及叶面积的优势,并进一步提高千粒重,这将会是陕西省小麦节水高产和抗旱稳产的重要手段。     

不同产量潜力小麦品种冠层光截获特性及产量的差异

为探讨超高产条件下不同产量潜力小麦品种冠层光截获特性及产量差异,于2016-2017年小麦生长季,以烟农1212、济麦22和良星99三个产量潜力不同的小麦品种为材料,在山东省兖州市小孟镇史家王子村超高产田进行试验,研究三个小麦品种群体动态、叶面积指数、冠层光截获特性、花后旗叶光合速率及产量的差异。结果表明:(1)烟农1212的分蘖成穗率及开花后28d和35d的叶面积指数、冠层PAR(光合有效辐射)截获率均显著高于济麦22和良星99,而花后14～35d,PAR透射率表现为良星99济麦22烟农1212。(2)开花后0d和7d,烟农1212和济麦22的旗叶光合速率无显著差异,均显著高于良星99;花后14～35d烟农1212的旗叶光合速率显著高于济麦22和良星99。(3)品种间单位面积穗数无显著差异,烟农1212的穗粒数和籽粒产量均显著高于济麦22和良星99,千粒重显著高于良星99。在本试验条件下,烟农1212是冠层光截获特性最优、籽粒产量最高的小麦品种。     

旱地不同产量水平小麦的产量构成及氮素吸收利用的差异

为明确不同产量水平旱地小麦的氮素吸收利用特征,于2015-2016年和2016-2017年,在位于河南西部雨养旱地小麦主产区且种植洛旱6号的36个农户田块取样调查,按照籽粒产量分成低产、中产、高产3组,比较其产量构成、氮素积累转运特性以及氮素利用效率。结果表明,高产组的籽粒产量分别较低产、中产组高75%～93%和17%～37%,高产组的穗粒重和生物量均显著高于中产、低产组,千粒重显著高于中产组,穗数、穗粒数均显著高于低产组。高产组小麦主要生育时期以及各生育阶段的氮素积累量、花后茎叶氮素转运量和花后氮素积累贡献率均较高,但出苗至拔节期的氮素积累比例较低。2个调查年度,高产组小麦成熟期氮素积累量分别较低产、中产组高57%和17%,氮素籽粒生产效率分别高17%和12%,生产百公斤籽粒需氮量则分别低15%和6%;高产组的氮素干物质生产效率和氮肥偏生产力分别较低产组高9%和20%。由此可见,拔节期、拔节至开花期与开花至成熟期较高的氮素积累量、茎叶氮素转运量、花后氮素积累贡献率是旱地小麦高产的重要氮素特征,提高旱地中产、低产田的小麦产量,应在增加穗数、穗粒数、穗粒重和生物量的同时提高氮素利用效率。     

减少追氮量对弱筋小麦品种农艺性状和生理特性的影响

为给小麦绿色高效生产提供参考,以弱筋小麦品种扬麦24为材料,在常规施氮量225kg·hm~(-2)、基施氮肥占50%的基础上,于分蘖期、拔节期和孕穗期分别减少追氮量,共设M5122、M5050、M5040、M5030、M3230和M5000六个施氮模式(M后面的4个数字分别代表基施氮肥以及分蘖期、拔节期、孕穗期追施氮肥的比例),以M5122和M5050模式为对照,研究减少追氮量对弱筋小麦品种农艺性状和生理特性的影响。结果表明,常规施氮量下,施氮模式M5122的产量比M5050高,但差异未达到显著水平。相比施氮模式M5050,追氮量减少10%时,施氮模式M5040对穗数、千粒重、花后群体干物质积累量、LAI、绿叶氮含量、单茎叶面积和旗叶净光合速率没有显著影响,可实现与不减氮处理相同的产量水平;但追氮量减少20%以上时,施氮模式M5030、M3230和M5000则显著降低单茎叶面积和旗叶光合速率,导致穗数和茎蘖成穗率减少,最终产量显著下降。综上,追肥减氮潜力有限,过多减少不利光合生产。     

放线菌剂使用方法对晚播冬小麦生长及光合性状的影响

为探究放线菌剂使用方法对晚播冬小麦生长及光合性状的影响，以长6990为供试小麦品种、娄彻氏链霉菌（D74）为供试菌剂，在大田设置T1（种子包衣+拔节期、灌浆期喷施D74菌剂）、T2（种子包衣+拔节期喷施D74菌剂，灌浆期喷施清水）、T3（种子包衣+拔节期、灌浆期喷施清水）、T4（种子不包衣+拔节期、灌浆期喷施D74菌剂）和CK（种子不包衣+拔节期、灌浆期喷施清水）5个处理（包衣中含有菌剂D74），比较分析了不同处理间小麦产量及其构成要素、表型性状、光合特性及干物质积累的差异。结果表明，放线菌剂处理下晚播小麦的产量较CK均不同程度提高，增产幅度为7.35%~25.00%，且不同处理的产量表现为T4>T1>T2>T3>CK，其中T1、T4处理与CK差异显著(P＜0.05)；不同处理间株高无显著差异(P>0.05)， T1和T4处理的穗长、穗粒数和千粒重显著高于CK，T2处理穗粒数和千粒重也较高。在光合性状中，放线菌剂处理主要影响晚播小麦灌浆后期的光合效率。花后28~35 d，T1、T4处理的旗叶净光合速率，T1~T4处理的旗叶叶绿素相对含量（SPAD）和氮含量，T1、T2和T4处理的叶面积指数均显著高于CK。放线菌剂使用后晚播小麦的花前干物质转运量及其对籽粒产量贡献率有所降低，但不同处理间差异不显著。T1、T2和T4处理的花后干物质的积累量较CK增加了37.93%、29.42%和50.92%；花后干物质积累对籽粒产量贡献率也有所提高，但不同处理间差异不显著。综合来看，放线菌剂能够有效增加晚播小麦的光合持续能力，延缓叶片衰老，促进花后干物质积累、穗部发育和籽粒灌浆，增加穗粒数和千粒重，进而提高产量，其中放线菌剂种子包衣效果不明显，叶面喷施放线菌剂效果较突出，拔节期和灌浆期叶面喷施放线菌剂的效果最佳。     

新疆冬小麦不同产量水平群体特性分析

为探明新疆冬小麦不同产量层次群体特性与产量之间的关系,以冬小麦品种新冬41号为材料,采用不同施肥和栽培管理措施,使其形成超高产(≥9000 kg·hm~(-2))、高产(7500～9000 kg·hm~(-2))、农户(6 000～7 500 kg·hm~(-2))三个产量水平群体,比较分析了不同产量水平间小麦群体的特征、产量及其结构差异。结果表明,超高产、高产和农户小麦间穗数差异不显著;随着产量水平的提高,穗粒数增加,不同产量水平间均差异显著;超高产、高产小麦间千粒重差异不显著,但显著高于农户小麦。随产量水平的提升,孕穗期、开花期、灌浆期的LAI及群体叶面积持续时间、光合势、LAI增长率和生长率均逐渐增加,群体净同化率在不同产量水平间差异不显著。小麦超高产、高产栽培的关键为在获得适宜收获穗数的基础上,主攻穗粒数与千粒重的协调增加。提高穗粒数是实现超高产、缩小产量差的关键。超高产、高产小麦应在孕穗期适宜光合面积的基础上,花后维持较高的光合面积,提高生物重和籽粒重。     

开花期土壤水分含量对不同穗型小麦品种光合特性及产量的影响

为明确开花期土壤含水量对不同穗型小麦品种花后光合特性及籽粒产量的调控效应,在大田条件下,以中穗型品种济麦229和大穗型品种泰山27为材料,设置3个水分处理[开花期不灌水(W0)、开花期0～40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%(W1)和85%(W2)],研究不同土壤水分含量对小麦光合特性和籽粒产量的影响。结果表明:(1)两个小麦品种W1处理的旗叶叶绿素相对含量和净光合速率在开花后7～35 d均显著高于W2处理,W0处理最低。(2)两品种开花后21～35 d的籽粒灌浆速率均表现为W1W2W0。(3)两品种的单位面积穗数在不同处理间均无显著差异,千粒重均表现为W1W2W0;济麦229的穗粒数表现为W2W1W0,籽粒产量表现为W1、W2W0;泰山27穗粒数表现为W1、W2W0,籽粒产量表现为W1W2W0;两品种的水分生产效率均表现为W1W0、W2。(4)开花后旗叶的叶绿素相对含量、净光合速率、开花后14～21 d的籽粒灌浆速率及千粒重均表现为泰山27显著高于济麦229;在W1条件下,泰山27开花后21 d的叶绿素相对含量和净光合速率比济麦229分别高9.25%和12.80%,千粒重和产量显著高于济麦229。因此,综合考虑籽粒产量和水分生产效率,泰山27为高产节水品种,且在小麦开花期将0～40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%可同步实现小麦高产和节水。     

春性和半冬性小麦氮效率差异的群体特征比较

为了解小麦群体结构特征与氮利用效率的相关性,以江苏省推介使用的6个半冬性小麦品种和9个春性小麦品种为材料,研究两类型小麦间群体特征及氮利用效率的差异。结果表明,在施氮量相同时,半冬性小麦群体植株平均干物质积累量、叶面积指数在生育前期低于春性小麦,生育后期高于春性小麦,茎蘖数在全生育期均高于春性小麦,平均花后干物质积累量、总结实粒数、粒叶比均高于春性小麦。同一类型小麦中不同品种间群体干物质积累量、总结实粒数也存在显著差异;同一类型小麦各品种花后干物质积累量、茎蘖成穗率、总结实粒数、粒叶比与产量均呈显著或极显著线性正相关,叶面积指数下降速率与产量呈线性负相关。半冬性和春性小麦花后干物质积累量、总结实粒数与氮肥生产效率(NGPE)呈显著或极显著正相关;春性小麦的粒叶比与NGPE呈显著或极显著正相关,叶面积指数下降速率与NGPE呈显著或极显著负相关,茎蘖成穗率与氮肥吸收效率(NUEa)呈显著或极显著正相关;半冬性小麦粒叶比与氮肥农学效率(NAE)呈显著正相关。花后干物质积累量、总结实粒数是两种类型小麦群体NGPE的共性调控特征表现,粒叶比可作为春性小麦NGPE、半冬性小麦NAE差异的评价指标,茎蘖成穗率可作为春性小麦NUEa的调控指标。     

不同阶段夜间增温对小麦生长特性及产量的影响

全球变暖表现出夜间增温幅度大于白天的非对称性增温特性,为明确不同阶段夜间增温对小麦生长发育特征及产量的影响,以扬麦18为试验材料,采用被动式增温装置分别对小麦分蘖期至拔节期(NW_(T-J))、拔节期至孕穗期(NW_(J-B))、孕穗期至开花期(NW_(B-A))三个不同阶段进行夜间增温处理,以不增温为对照(NN),研究不同阶段夜间增温对小麦生长发育特性、旗叶衰老特性及产量的影响。结果表明,不同阶段夜间增温均能提高小麦花后0～15 d旗叶面积和叶绿素含量;显著提高灌浆前期小麦旗叶的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低花后0～15 d小麦旗叶丙二醛(MDA)含量;显著增加成熟期小麦干物质的积累量,提高小麦产量,其中,NW_(J-B)处理下小麦产量增加幅度最大,较NN(对照)提高了8.75%。本试验条件下,拔节期至孕穗期夜间增温提高了花后0～15 d小麦旗叶面积、叶绿素含量和抗氧化酶活性,降低了灌浆前期小麦旗叶膜脂过氧化程度,最终增加了小麦的干物质积累量和产量。     

强筋小麦群体结构、光能利用及籽粒产量对种植密度与追氮模式的响应

为探索强筋小麦高产高效的种植密度及追氮模式,以强筋小麦品种师栾02-1为供试材料,采用裂区试验,种植密度为主区(设置180万、240万、300万、360万和420万株·hm^-2五个密度水平),追氮模式为副区(设置拔节期单追、拔节期+开花期分追两种模式),分析了氮密互作对强筋小麦群体大小、光能利用及产量的影响。结果表明,随种植密度的增加,小麦拔节期植被指数和总茎数逐渐提高,花后21 d各层次光合有效辐射透射率则不断降低;在300万～360万株·hm^-2密度基础上增加或降低种植密度对开花期总茎数、花后28 d植被指数、灌浆中后期旗叶净光合速率以及籽粒产量均无显著提升效果。与拔节期+开花期分追相比,拔节期单追氮肥有利于提高小麦拔节期植被指数、开花期总茎数、花后21～28 d的旗叶净光合速率、穗数和籽粒产量。与追氮模式和氮密互作相比,种植密度是调控强筋小麦师栾02-1群体结构、光能利用及籽粒产量的最主要栽培因素。合理密植配合拔节期单追氮肥具有协同提高强筋小麦籽粒产量和光能利用的潜力。本试验条件下,种植密度为300万～360万株·hm^-2     

淮北地区氮高效高产型粳稻品种群体生长特征研究

【目的】本研究旨在阐明淮北地区氮高效高产型粳稻品种的群体生长特征。【方法】在各自最适施氮水平下,选用淮北地区氮高效高产型、氮中效高产型和氮高效中产型3类代表性常规粳稻品种,研究不同类型水稻品种产量、茎蘖动态、叶面积及物质生产与积累特征。【结果】拔节前氮高效高产型群体茎蘖数最少,拔节后平缓下降,最终成穗率最高;氮高效高产型水稻品种抽穗期叶面积指数最大,氮低效低产型最小,氮高效高产型水稻品种最大叶面积指数分别比氮中效高产型、氮高效中产型高2.53%、5.58%;有效叶面积率表现为氮高效高产型氮高效中产型氮中效高产型,高效叶面积率表现为氮中效高产型氮高效高产型氮高效中产型;抽穗至成熟阶段,氮中效高产型和氮高效高产型群体光合势差异不显著,但均显著高于氮高效中产型,分别高10.58%和9.86%;氮高效高产型水稻成熟期干物质积累总量略低于氮中效高产型,抽穗至成熟阶段,随着籽粒产量的提高,干物质积累呈递增趋势,干物质积累比例以氮高效高产型最高;收获指数表现为氮高效型品种大于氮中效品种;氮高效高产型品种群体生长率在抽穗前低于氮中效高产型品种,而在抽穗至成熟阶段则显著高于氮中效高产型与氮高效中产型,分别高8.79%、17.46%。【结论】氮高效高产型水稻品种拔节前叶面积指数、干物质积累量和群体生长率均低于氮高效中产型和氮中效高产型;抽穗到成熟期光合势、收获指数、群体生长率、成穗率和干物质积累量及比例最高。     

水肥效应对夏玉米产量及氮代谢相关指标的影响

在自然降水和补充灌水(拔节期+灌浆中期)条件下,进行了拔节期不同施氮量对夏玉米产量及氮代谢相关指标的影响研究。结果表明：与自然降水相比,补充灌水有利于提高百粒重,平均提高1.55 g,产量提高5.56%。在相同的水分条件下,拔节期追施氮肥有利于产量提高,但追肥量高于180 kg/km²时增产效果不明显。追肥和灌水有利于花后穗位叶片硝酸还原酶活性(NR)的增加。随着追肥量增加,谷氨酰胺合成酶活性(GS)反而降低。补充灌水和自然降水对GS活性影响差异较小。     

小麦产量和品质对不同类型土壤和施氮处理的响应

为了解小麦产量和品质对不同类型土壤和施氮处理的响应,以津强11号为试验材料,研究不同类型土壤（黑土、潮土）和施氮处理（不施肥、底施、三叶期施、拔节期施、抽穗期施）对春小麦产量和品质的调控效应。结果表明,土壤养分含量较高的黑土更有利于小麦穗部性状及产量和品质的提高,黑土处理小麦的总小穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量较潮土分别提高5.76%、28.07%、18.37%和38.4%,蛋白质含量及其产量提高14.35%和38.37%,差异均极显著（P<0.01)。不同施氮处理间比较,穗部性状与籽粒产量均以拔节期施氮最高;各施氮处理较不施氮处理籽粒谷蛋白含量均大幅度提高,以抽穗期施氮的籽粒蛋白质含量最高。黑土和潮土中,在拔节期或抽穗期追肥均可以有效提高小麦籽粒产量和品质。籽粒圆度表现为潮土>黑土,其他籽粒性状在各处理间均无显著差异。     

减少灌水次数对河北冬性强筋小麦产量和品质的影响

为明确不同生态环境下减少灌水次数对冬性强筋小麦产量和品质的影响,以冬性强筋小麦品种农优3号和中麦998为材料,分别在冀中北生态区的徐水区和冀东生态区的昌黎县进行大田试验,设3个灌水次数处理(CK:越冬水+拔节水+开花水;W_2:越冬水+拔节水;W_1:越冬水),研究了不同灌水次数对冬性强筋小麦叶面积系数、干物质积累、籽粒产量和品质的影响。结果表明,随灌水次数减少,两个供试小麦品种孕穗期叶面积系数呈下降趋势,W_1处理显著低于其他处理;减少灌水次数导致2个冬性强筋小麦地上部的干物质积累量显著降低,而对收获指数的影响因品种而异,其中农优3号收获指数呈上升趋势,而中麦998以W_2处理最大。减少灌水次数使冬性强筋小麦有效穗数、穗粒数和千粒重显著降低,导致产量显著降低。灌水次数减少造成冬性强筋小麦籽粒容重和蛋白质含量提高,稳定时间延长,但湿面筋含量和沉降值下降。本研究条件下,徐水点农优3号的产量较高,而昌黎点中麦998的产量较高;相同灌水处理下,同一品种在昌黎点的品质指标优于徐水试验点。综上,在河北冬性强筋小麦种植区可以选用灌越冬水和拔节水协调其籽粒产量和品质。     

限水减氮对高产麦田群体动态和产量形成的影响

为解决河北省水资源匮乏和麦田施氮量偏多问题,于2013~(-2)014和2014~(-2)015年度,在河北省石家庄市藁城区分别设置限水灌溉的单因素试验和限水减氮的二因素裂区试验,研究了限水减氮对河北省高产麦田群体动态和产量的影响。结果表明,在2013~(-2)014年度,限水灌溉处理(拔节期45mm、开花期30mm、灌浆期30mm,春季总灌水量105mm)与节水灌溉对照(拔节期60mm、开花期60mm,春季总灌水量120mm)间小麦叶面积指数、光能截获率、生物产量、穗数和穗粒数差异均不显著;限水灌溉的千粒重显著增加,籽粒产量为10 081.08kg·hm~(-2),水分利用效率为27.98kg·hm~(-2)·mm-1。在2014~(-2)015年度,限水灌溉处理中W3处理(拔节期37.5mm、开花期15mm、灌浆期15mm,春季总灌水量67.5mm)的叶面积指数、光能截获率与节水灌溉对照(拔节期67.5mm、开花期67.5mm,春季总灌水量135mm)无显著差异,穗数和穗粒数有所降低,但千粒重显著增加,籽粒产量8 903.70kg·hm~(-2),比节水灌溉对照减产7.95%,生物产量降低7.15%,但水分利用效率和灌水利用效率分别提高9.28%和84.10%,且未显著增加0~140cm和0~200cm土层贮水的消耗,是本试验条件下保证高产高效的最佳限水灌溉模式。120、180和240kg·hm~(-2)的3个施氮水平间各指标差异均不显著。综合节水高产和减氮增效的现状,以小麦拔节期灌水37.5mm、开花期15mm、灌浆期15mm的灌溉模式结合生育期施N 120kg·hm~(-2)为本试验条件下的最优限水减氮组合。     

密度对四川丘陵旱地带状种植小麦群体质量、产量及边际效应的影响

为了解四川丘陵旱地“双三零小麦/玉米”带状种植条件下小麦群体发展与产量构成的变化规律,以当地主推品种川麦42为材料,探讨了60×10⁴、120×10⁴、180×10⁴、240×10⁴和300×10⁴·hm^-2种植密度对带状种植小麦不同行间个体、群体发展的影响及其边际效应。结果表明,套作小麦的边行优势主要发生在生育后期;小麦苗期单株分蘖力及拔节期单茎干物质积累量在不同行间差异不显著;孕穗以后,边行优势明显;各种植密度下均以边行小麦的成穗率、单株成穗数、单茎干物质积累量最高,其有效穗数、穗粒数、千粒重和产量也较高,边行产量对群体产量的贡献最大;边行较内行增产的主要原因为有效穗数增加,其次是穗粒数增加,千粒重在行间差异不显著。180×10⁴·hm^-2密度下边行有效穗数基本达到饱和,穗粒数较大,边行和次边行的产量最高,为四川丘陵旱地”双三零”带状种植小麦最适宜种植密度。     

不同栽培措施集成对稻茬小麦产量、农艺及光合特性的影响

为探究不同栽培措施集成对稻茬小麦产量及农艺和光合特性的影响,以小麦品种扬麦16和扬麦20为材料,设置氮空白、当地常规(对照)、减氮、减密减氮、施有机肥、施蚓粪6种栽培措施处理,对不同栽培措施下稻茬小麦产量、干物质积累与转运、冠层光合特性等进行了分析。结果表明,两个品种的产量在不同栽培措施下均表现为施有机肥>施蚓粪>减密减氮>当地常规>减氮>氮空白。与对照相比,两个品种的平均产量在减密减氮、施有机肥和施蚓粪栽培处理下分别提高了7.45%、22.33%和11.02%,而这主要得益于穗数、穗粒数与千粒重的同步提高。各栽培措施处理均显著增加了小麦茎蘖成穗率、拔节期至成熟期的干物质积累量、干物质向籽粒中的分配量及其对籽粒产量的贡献率,提高了开花期的叶面积、比叶重、叶片氮含量和拔节期至成熟期旗叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度,降低了开花期的株高、叶角、透光率以及拔节期至成熟期的冠层温度。综合来看,在江苏稻茬麦区,扬麦16和扬麦20均在基本苗192×10株·hm^-2、施氮量216 kg·hm^-2和有机肥施用量1 800 kg·hm^-2条件下可以获得较好的群体质量和冠层光合特性,进而实现高产。