夜间增温对小麦干物质积累、转运、分配及产量的影响

为明确夜间增温对小麦产量形成的影响,于2019—2020和2020—2021年两个小麦生长季,以苏麦188和安农0711为试验材料,采用被动式夜间增温方法,以不增温为对照,对小麦生育前期3个阶段(分蘖期至拔节期、拔节期至孕穗期、孕穗期至开花期)进行夜间增温处理,研究不同阶段夜间增温处理对小麦干物质积累、分配、转运以及产量的影响。结果表明,分蘖期至拔节期与拔节期至孕穗期夜间增温处理均能提高小麦孕穗期和开花期的旗叶叶面积,且分蘖期至拔节期夜间增温处理与对照差异显著,孕穗期至开花期夜间增温处理的旗叶叶面积较对照有所降低;在小麦拔节期和孕穗期时,分蘖期至拔节期与拔节期至孕穗期夜间增温处理较对照均提高了小麦的株高,开花期各增温处理的株高与对照无显著差异;分蘖期至拔节期与拔节期至孕穗期夜间增温处理均提高了小麦干物质的积累量和产量,在分蘖期至拔节期夜间增温处理下,苏麦188和安农0711的两年平均产量较对照分别提高了5.63%和6.77%。综上,分蘖期至拔节期夜间增温处理提高了小麦的叶面积和株高,使其获得更多的光能用于光合作用,最终增加了小麦的干物质积累量和产量。本研究结果为制定未来气候变化背景下的农业适应战略提供了理论依据。     

模拟增温和降水变化对半干旱区春小麦生长及产量的影响

为了探索和验证未来气候变化对半干旱区春小麦生产的影响,了解春小麦生长发育和产量对增温和降水变化协同响应的基本特征,利用开放式增温系统和水分控制装置,设置不同水分和温度梯度来模拟气候变化对半干旱区春小麦的影响。结果表明：正常和增加30%降水条件下,增温2.0℃使春小麦株高降低。在不增温和增温2.0℃条件下,增加30%降水使春小麦株高增加;正常和增加降水条件下,增温的叶面积指数比不增温的低。正常和增温条件下,水分对叶面积指数的影响规律性不是很明显;增温和增水协同条件下的株高、叶面积指数小于不增温和正常降水条件下的株高、叶面积指数;增温导致叶绿素含量降低,增温情况下增水会使叶绿素含量提高;正常和增加降水条件下,增温的干物质质量比不增温的低。正常和增温条件下,降水增多则有利于干物质质量的积累;营养生长阶段和生殖生长阶段,在正常和增加降水条件下,增温对叶的分配系数有负效应,增水为正效应。增温对茎的分配系数有正效应,增水为负效应。增温对穗的分配系数有负效应,增水为正效应;增加降水对春小麦的产量有正效应,而增温则不利于产量的提高,即便是在增加降水的情况下,增温还是对产量有不利的影响。研究结果为中国半干旱区春小麦对全球气候变化下的敏感性及适应性提供理论参考。     

气候变暖将显著降低引黄灌区春小麦产量和氮磷钾养分吸收

【目的】探索宁夏引黄灌区春小麦不同生育时期氮（N）、磷（P）、钾（K）养分吸收利用对气候变暖的响应机制,为预测气候变暖对干旱半干旱区春小麦生长的影响提供依据。【方法】试验于2018年3月在宁夏银北引黄灌区宁夏大学试验站进行。供试春小麦品种为‘宁春50号’,供试肥料为磷酸二铵和尿素。采用自动控制红外线辐射器进行野外增温,每个小区内分别设置一组红外灯管作为增温装置、一套自动控温电子设备与一组可移动温度传感器作为控温装置,增温装置直接连接控温装置以使增温梯度达到预设水平,增温时间为昼夜不间断增温。以春小麦冠层自然温度为对照温度 (增温0℃,CK),设置4个增温梯度 (0.5℃、1℃、1.5℃、2.0℃) 处理。于苗期、拔节、抽穗、灌浆、灌浆后10天、成熟期采集植株样品,测定叶、茎、穗的N、P、K养分含量,计算地上部各器官的养分累积吸收量、养分分配率和地上部植株养分累积量,并测定春小麦植株地上部干物重和产量。【结果】增温0.5℃,春小麦植株苗期干物重、拔节期地上部各器官N、P、K养分含量及养分累积吸收量均显著高于CK。增温1.0℃,苗期植株N、K含量和N素吸收量以及拔节期叶片的N、P、K含量显著高于CK,较对照提高3.2%～23.7%。增温1.5℃,仅苗期植株K含量显著高于CK,较对照提高22.2%。增温2.0℃,从苗期开始各项指标均显著低于CK。拔节期以后,除增温0.5℃春小麦K素含量与CK差异不显著外,其余指标均显著低于CK,春小麦成熟期小穗数、穗粒数、千粒重、产量均随温度的升高呈下降的趋势,增温2.0℃,分别较对照降低53.7%、24.1%、13.4%、21.7%。增温梯度越大,各指标下降的幅度越大。【结论】春小麦苗期温度升高0.5℃～1.0℃尚有利于拔节期前春小麦对N、P、K养分的吸收,但拔节期后增温超过1.0℃以上都会对N、P、K养分吸收产生显著负作用,导致使生育后期干物质的累积量减少,千粒重、穗粒数等降低,并最终导致产量和品质的下降。     

集雨补灌春小麦花后干物质积累分配及灌浆特性

研究了集雨补灌条件下陇中半干旱区春小麦产量水分效应、开花后干物质积累分配及籽粒灌浆特性。结果表明,集雨补灌对旱地作物具有补偿或超补偿效应,具有明显的增产效应,可提高产量水平、水分利用效率(WUE)及灌水利用效率(IWUE)。孕穗期补灌的WUE最高,而拔节期 孕穗期分期补灌的IWUE最高。经模拟,春小麦的叶、茎、鞘干物质积累动态不同于穗及全株。补灌小麦的干物质积累量、日生产量及相对生长率(RGR)均高于对照。在干物质运转分配方面,补灌小麦较之于对照表现为移动量大,转换率高。补灌延长了春小麦灌浆持续期及提高了平均灌浆速率。     

温度升高和降水减少对半干旱区春小麦生长发育及产量的协同影响

为探索和验证未来气候变化对半干旱雨养区春小麦生产的影响,了解春小麦生长发育和产量对增温和降水减少协同响应的基本特征,采用开放式红外增温系统装置和水分控制观测场,设置不同温度[增温0℃（对照）、增温1.0℃、增温2.0℃]和水分梯度（正常降水、降水减少30%）模拟气候变化对半干旱区春小麦产量、生物量、穗部性状以及株高、叶面积、叶绿素和叶片净光合速率的影响。结果表明：温度升高和降水减少在春小麦的籽粒产量和生物产量上均表现出显著的协同作用。在不增温、增温1.0℃、增温2.0℃下降水减少30%处理比正常降水处理分别减产24.41%、12.93%和27.38%,生物量分别减少19.25%、10.31%和22.11%。因为籽粒产量的降幅略大于生物产量的降幅,所以导致经济系数降低。温度升高和降水减少抑制了春小麦穗的形成,在各增温条件下,穗长、穗重、总小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重表现为降水减少30%处理低于正常降水处理,而无效小穗数和不孕率表现为降水减少30%处理高于正常降水处理。温度升高和降水减少的协同作用对春小麦叶片净光合速率有极显著影响,对叶面积和叶绿素含量有显著影响。二因子协同作用使春小麦叶片净光合速率降低,导致春小麦株高、叶面积、叶绿素含量和茎秆重降低。研究结果可为进一步开展气候变暖下春小麦的响应与适应研究和未来半干旱区春小麦的安全种植提供理论依据。     

施硅对夜间增温条件下水稻叶片生理特性的影响

通过大田试验,研究施硅对夜间增温条件下水稻分蘖期、拔节期、灌浆期、成熟期叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)及胞间CO_2浓度(C_i)的影响。夜间增温设常温对照(CK)和夜间增温(NW)2个水平;施硅量设Si0(不施硅)和Si1(钢渣硅肥,200kg SiO_2·hm~(-2))2个水平。结果表明:(1)夜间增温可使水稻冠层和5cm土层温度升高,水稻冠层和5cm土层全生育期夜间平均温度分别提高1.21℃和0.41℃;(2)夜间增温处理可使生育期内水稻叶片P_n、T_r、G_s比对照分别下降11.0%、9.0%和20.2%,C_i比对照增加1.2%;施加钢渣硅肥处理可使叶片P_n、G_s比对照分别增加16.1%和25.8%,T_r、C_i比对照分别降低11.0%和2.0%;夜间增温条件下施硅比不施硅水稻叶片P_n、G_s分别增加22.0%和33.6%,T_r、C_i分别降低7.7%和2.3%。研究认为夜间增温降低了水稻叶片P_n、T_r、G_s,增加了C_i。施硅通过显著提高水稻叶片P_n、G_s,降低T_r、C_i,缓解了夜间增温引起的抑制效应。(3)夜间增温和施硅两种处理对水稻叶片叶绿素含量(SPAD值)影响不显著。夜间增温使叶片SPAD值平均下降3.0%;施硅使叶片SPAD值增加4.7%;夜间增温下施硅比不施硅叶片SPAD值增加5.7%。     

氮肥用量对机插优质晚稻光合物质生产的影响

为探明优质晚稻物质生产、积累、分配与转运对氮肥的响应特征,以优质双季晚稻泰优398、黄华占、天优华占、美香新占4个品种为试验材料,于机插条件下设0(N0)、135(N1)、180(N2)、255 kg·hm^-2(N3)4个施氮水平,测定光合物质生产、积累、分配与转运等指标。结果表明,随着施氮量的增加,机插优质晚稻产量,拔节期叶面积指数、光合势、群体生长率,齐穗后叶面积衰减幅度,播种至拔节期及拔节期至齐穗期干物质积累量均提高;齐穗期与成熟期叶面积指数、齐穗期至成熟期的光合势、群体生长率、阶段干物质积累量先增加后减少,且均在N2水平下达到最大值,N2处理下4个品种上述各指标分别较N0增加了46.5%～115.7%、78.8%～200.0%、79.8%～143.9%、26.2%～79.1%、34.1%～98.5%。齐穗期、成熟期的单茎干物质量、各器官干物质量均表现为N2、N3>N1>N0,且多数指标在N2与N3处理间无显著差异,其中,N2处理齐穗、成熟期单茎干物质量分别较N0增加了5.8%～31.9%、6.8%～45.7%。齐穗后茎鞘输出量、输出率与转化率随...     

空气相对湿度对高温下番茄幼苗营养物质含量及干物质分配的影响

以番茄品种“金粉五号”为试材,于2016年4?9月在南京信息工程大学利用人工气候箱进行试验,设置温度为41℃（昼温）/18℃（夜温）,空气相对湿度（白天）分别设置为50%、70%和90%（正负误差控制在5个百分点）,并以28℃/18℃、45%～55%为对照处理（CK）,测定不同处理对植株各器官营养物质及干物质分配的影响。结果表明：（1）高温条件下,番茄幼苗各器官的可溶性糖和游离氨基酸含量均显著高于正常温湿度条件下（CK）,而蛋白质含量则显著低于CK（P<0.05）;从不同空气湿度处理来看,增加湿度至70%以上时幼苗各器官可溶性糖含量降低,且湿度越高其含量越低,处理间差异显著（P<0.05）;而游离氨基酸和可溶性蛋白含量表现为,随着空气相对湿度的增大,番茄幼苗各器官的游离氨基酸和可溶性蛋白含量明显上升。（2）高温条件下番茄幼苗叶片干物质分配比例增加,茎秆和根系干物质分配比例均降低,且湿度越低,其分配比例与CK差距越大,在50%湿度处理下,幼苗茎秆和根系干物质分配比例显著降低（P<0.05）,对植株生长极为不利。（3）在高温胁迫解除后,70%和90%湿度处理的幼苗有更高的恢复能力,在恢复处理的第12天植株营养物质含量和干物质分配比例基本恢复至CK水平。说明41℃高温环境中增加空气湿度至70%以上有效提高了番茄植株的耐热性和胁迫解除后的恢复能力。     

硅磷配施对低磷土壤春玉米干物质积累、 分配及产量的影响

以玉米品种‘正红2号’和‘正红115’为材料,通过2014年和2015年的田间小区定位试验,研究低磷土壤条件下,硅磷肥配施对玉米拔节期和吐丝期的净光合速率、蒸腾速率和叶面积指数,拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累和分配,产量及产量构成因素的影响,探讨施硅及硅磷配施的增产效果。结果显示,与对照(不施磷肥和硅肥)相比,施磷、施硅和硅磷配施处理均可提高玉米拔节期和吐丝期的叶面积指数和净光合速率,增加拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期各生育阶段的干物质积累量,降低灌浆期和成熟期叶片的干物质分配比例和灌浆期茎鞘的干物质分配比例,提高籽粒干物质分配比例和收获指数,降低秃尖长度,增加穗长,最终提高穗粒数、千粒重和籽粒产量;其中施用磷肥增加或降低上述指标的效应明显大于施用硅肥,硅磷配施增加或降低上述指标的效应又明显大于单施磷肥或单施硅肥,硅和磷表现出明显的协同作用和配合效应。2014年和2015年玉米籽粒产量均与拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累量呈显著正相关;与单施磷肥相比,硅磷配施处理分别增产1 288.57 kg·hm~(-2)(2014年)和1 313.61 kg·hm~(-2)(2015年),且2015年的增幅明显大于2014年,硅、磷表现出稳定的增产效应。综上所述,在四川丘陵低磷土壤条件下,合理进行硅磷肥配施,既能提高玉米生育前期物质生产能力和干物质积累量,又能改善生育后期干物质在玉米各器官中的分配,促进籽粒灌浆结实,最终提高籽粒产量。     

干旱及复水对玉米叶片光合特性的影响

盆栽条件下,以玉米品种户单4号为材料,设正常供水(CK)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)三个水分处理,研究了拔节期和孕穗期水分胁迫及复水对玉米叶片光合、叶绿素荧光的影响,以期为玉米补偿机制的阐明提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫使叶水势(ψleaf)降低,复水后拔节期重度胁迫叶水势迅速恢复并超过对照,而孕穗期则恢复缓慢;(2)拔节期和孕穗期重度胁迫降低了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光化学猝灭系数(qP),但复水5d后可基本恢复至对照;Ci最低,气孔限制值(Ls)较对照分别增加了6.85%,9.52%,Fv/Fm值分别降低了1.72%和0.61%,表明气孔限制是Pn降低的主要原因;(3)拔节期重度胁迫叶的水分利用效率(WUE)高于对照,表现出补偿效应;孕穗期干旱胁迫下WUE表现为:MS>CK>SS,在复水第一天达最大值,随后趋于降低。说明拔节期和孕穗期光合特性变化存在差异性。     

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明：1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前（P〈0.01）,1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。     

氮肥运筹对四川丘陵区机播套作小麦群体质量及产量的影响

以四川大面积推广应用的中筋小麦品种川麦42为材料,采用两因素裂区试验设计,研究了不同施氮量和施氮方式对带式机播套作小麦（播幅为净作的50%）群体质量和产量的影响。结果表明,套作小麦拔节后的叶面积指数（LAI）、干物质积累量均随施氮量的增加而提高,粒叶比则在中等偏高施氮量（N 180 kg /hm2）时最大;底肥:拔节肥=7:3的施氮方式有效地提高了花后LAI、干物质日积累速率及粒叶比。对产量影响方面,有效穗和穗粒数随施氮量的增加而提高,成穗率和千粒重则在N 180 kg /hm2时最高,底肥:拔节肥=7:3的施氮方式提高了成穗率。相关分析表明,孕穗后的LAI、孕穗期的干物质积累以及拔节至孕穗期的干物质日积累速率与产量呈显著或极显著正相关。本试验条件下,在施氮量为N 180 kg/hm2、施氮方式为底肥:拔节肥=7:3时,套作小麦产量构成因素协调好,产量最高,达4800.4 kg/hm2,与生产上大面积净作小麦产量相当。其群体质量指标为:基本苗184.5万株/hm2,成穗数225.3万穂/hm2,成穗率72.8%,孕穗期LAI 4.68,灌浆期LAI 2.11,花后干物质积累量1600.6 kg/hm2,结实粒数9652.5万粒/hm2,粒叶比11.501mg/cm2。     

氮肥后移对强筋小麦氮素积累转运及籽粒产量与品质的影响

为探索强筋小麦施用氮肥的合理基追比模式,在山西中部麦区水地小麦田,研究了氮肥基施、拔节期追施和孕穗期追施的不同比例(10∶0∶0,7∶3∶0,7∶2∶1,6∶4∶0,6∶2∶2,5∶5∶0,5∶3∶2)对强筋小麦CA0547氮素积累转运及籽粒产量与品质的影响。结果表明:(1)适当追氮对强筋小麦CA0547氮素与干物质积累转运及产量品质有显著的调节效应。(2)追氮能显著提高小麦拔节期后的含氮量,提高花前氮素转运量和花后氮素积累量,促进氮素向籽粒中的累积,同时增加花前干物质转运量和花后干物质积累量,为产量提高提供了物质基础。(3)籽粒氮素中约有68.38%~75.18%是来自花前氮素转运,籽粒产量中约有55.12%~70.04%是来自花后干物质积累。追氮通过显著增加穗数和穗粒数来提高产量,并提高氮素吸收效率和氮素生产效率。(4)追氮可提高籽粒醇溶蛋白、谷蛋白、总蛋白质和湿面筋含量,提高面筋指数和淀粉含量,改善谷醇比和直/支比,进而改善籽粒品质。相关分析亦表明,提高干物质花后积累量与花前氮素转运量可以改善小麦品质。(5)拔节期和孕穗期2次施氮效果不如拔节期1次追施。综合分析得出,在本试验条件下,施氮量150kg/hm~2时,基肥、拔节肥、孕穗肥比例为6∶4∶0能较好的协调产量品质之间的关系。     

拔节期水分胁迫-复水对冬小麦干物质积累和水分利用效率的影响

选用华北地区冬小麦的代表品种——石家庄8号为供试品种,采用盆栽试验,按亏缺程度（轻度60%FC和重度40%FC）和胁迫历时（5d和10d）在冬小麦拔节期设置4个水分胁迫处理和1个对照（全生育期充分灌水）,研究拔节期水分胁迫-复水对冬小麦干物质积累、分配以及产量和水分利用效率的影响。结果表明,拔节期不同程度的水分胁迫均会造成根、茎、叶和整株干物质量的减少,而且胁迫程度越大、历时越长,影响越大;复水可对小麦不同器官干物质积累产生不同程度补偿效应,但程度有限,各处理最终的干物质量均低于对照;轻度历时5d的水分胁迫利于根系增长,根干物质分配指数和根冠比均高于对照,但任何程度和历时的水分胁迫均对叶干物质的积累和分配造成不利影响;所有胁迫-复水处理的产量均低于对照,但轻度历时5d的水分胁迫却可显著提高水分利用效率,相比对照水分利用效率提高了9.4%。总之,本试验研究表明在冬小麦拔节期适宜的轻度胁迫可以优化调控干物质的分配,有利于提高作物植株整体的抗旱能力,对冬小麦干物质积累和产量的影响很小,同时适度水分胁迫减少了冬小麦耗水量从而明显提高了水分利用效率。     

高产冬小麦的硼素吸收、积累和分配

2005～2006年冬小麦生长期间,通过大田取样研究了高产冬小麦（9000 kg/hm2左右）硼素吸收、积累和分配特点。结果表明,小麦地上部不同器官中硼的含量为1.15～9.56 mg/kg（干重）,表现为叶片穗部叶鞘茎秆子粒。叶片和叶鞘中硼的含量从越冬期到拔节期增加,拔节到开花期下降,开花期到成熟期有较大幅度的提高,并在成熟期与其他器官同时达到高峰。各生育时期不同器官硼的积累量均以叶片最高,孕穗期前叶片中硼的积累量逐渐增加,孕穗到成熟期逐渐降低。其他器官及全株硼的积累量基本上随生育进程逐渐增加,小麦植株硼的累吸收百分率,在越冬前、起身期、拔节期、孕穗期、开花期和成熟期依次达到了全生育期的5%、10%、30%、40%、50%左右和100%,即全生育期硼的吸收强度以生育后期（开花至成熟）最高,生育中期（起身至开花）次之,生育前期（出苗至起身）最低。小麦地上部器官一生对硼的总积累量为59.72～78.83 g/hm2,从冬前到拔节期主要分布在叶片和叶鞘中,尤其是在叶片中的分配占绝对优势。孕穗期开始硼在叶片中的分配比例下降,但全生育期硼在叶片中的分配比例始终最高,这可能有利于保持生育中后期叶片的光合能力,为实现较高的子粒产量提供物质生产基础。     

施硅对夜间增温条件下水稻生长和产量的影响

通过大田试验研究了施硅对夜间增温条件下水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期植株分蘖数、叶面积指数、生物量和产量的影响。夜间增温设常温对照（CK）和夜间增温（NW）两个水平;施硅量设不施硅（Si0）和施钢渣硅肥（Si1,200kgSiO2·hm-2）两个水平。结果表明：（1）水稻冠层和5cm土层全生育期夜间增温处理平均温度分别提高1.21℃和0.41℃,夜间最低温度分别提高1.21℃和0.62℃,夜间最高温度分别提高1.20℃和0.28℃。（2）夜间增温使水稻成熟期植株分蘖数、叶面积指数、地上部生物量、地下部生物量和产量较对照分别减少10.81%、5.65%、8.20%、3.29%和4.45%;施钢渣硅肥可使各项指标较对照分别增加16.22%、11.18%、14.16%、6.51%和22.10%;夜间增温下施硅比不施硅各项指标分别增加16.67%、11.71%、12.56%、6.74%和20.90%。（3）与对照相比,夜间增温使水稻有效穗数、每穗实粒数、千粒重和结实率分别减少2.66%、12.72%、1.53%和2.06%;施用钢渣硅肥可分别较对照增加6.91%、15.49%、2.00%和4.48%;夜间增温下施硅比不施硅各项指标分别增加4.37%、22.50%、2.15%和3.31%。研究认为,施硅对夜间增温条件下水稻生长有显著影响,对产量的影响主要通过影响有效穗数和每穗实粒数实现。