冷型小麦研究进展

通过多年来对小麦冠层温度和生物性状观测，结果发现自然界存在小麦温度分异现象，可将不同基因型小麦按冠层温度划分为冷型小麦、暖型小麦和中间型小麦等不同类群。这些类群的生物学性状有明显的差异，尤其在叶片输出功能、根系活力、叶绿素含量、蛋白质氮含量、丙二醛含量、蒸腾速率和净光合速率等方面有明显差异。冷型小麦在上述诸方面表现较优，即使在严重干旱和连绵阴雨等灾害性天气下也是如此。通过杂交试验表明，这些性状具有遗传性。     

冷型小麦的表观特征及其和代谢功能的关联

冷型 小麦 是一 种冠 层温 度持 续偏 低的 小麦, 于８０ 年代 后期 发现 。此 种类 型小 麦的 叶片功能期 较长,时 间距较短 ,麦芒转 黄速 度 较慢 。上 述表 观特 征 和内 部代 谢 功能 有着 密 不可 分 的关系,表现 在蛋白 质氮含量 、气孔传 导、蒸腾速 率、过氧 化氢酶 活性、丙二 醛含 量和 净光 合率 等方 面均较优越 。根据冠 层温度 和表观特 征可较准 确地识 别具有良 好代谢 功能的冷 型小麦材 料。     

冷型小麦及其生物学特征

通过多年来对小麦冠层温度和生物学性状的观测,结果发现：自然界存在小麦温度分异现象,即不同基因型小麦具有各不相同的体温并被划分为若干类群,这些类群的生物学性状有明显差异,尤其在叶片输出功能期、根系、叶绿素含量、蛋白质氮含量、丙二醛含量、蒸腾速率和净光合速率等方面。冷型小麦在上述诸方面表现较优。因而,冠     

冷型小麦叶片显微结构的一些特征

冷型小麦即冠层温度持续偏低的一类小麦, 其植株根系发达, 叶片功能期长, 净光合速率和蒸腾速率高, 抗逆性较强[3, 4], 是很好的育种材料. 因此, 近几年来关于冷型小麦的研究报道逐渐增多[1～5], 但多集中在生理特性方面的研究, 形态结构方面报道极少. 冷型小麦叶片形态结构的研究, 无论在揭示冷型小麦冠层温度低的机理还是为     

几种抗旱高产小麦新品种的冷温特性

通过大田试验,着重研究了抗旱高产小麦新品种长4640、长6878和长6154灌浆结实期的冠层温度和旗叶叶绿索含量、可溶性蛋白质含量、丙二醛含量和细胞膜透性.结果表明:在小麦灌浆结实期间,抗旱高产小麦新品种长4640、长6878和长6154有着优良的冷温特性,其冠层温度持续偏低,甚至低于冷型对照品种小偃6号,它的其他性状如旗叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、丙二醛含量、细胞膜透性等指标优于暖型品种,一些指标亦优于小偃6号,在灌浆结实后期表现尤为明显,显示出长4640、长6878和长6154有着优异的冷温特性,以长6154表现更为明显.为抗旱高产小麦新品种的选育及大面积推广应用提供了理论依据.     

小麦耐热性研究

对８个小麦品种开花后的耐热性研究结果表明，耐热性在小麦品种间存在着较大的遗传差异，耐热性的高低与品种叶片的叶绿素含量、丙二醛含量、冠层温度显著相关，它直接影响到品种开花后的同化物积累量；叶片细胞膜热稳定性和冠层温度可以作为小麦抗热性育种的选择指标。     

抗旱小麦的冷温特征及其生理特性分析

选择抗旱与旱敏感两种类型的小麦品种,通过测定群体冠层温度、功能叶片净光合速率、叶片功能持续期以及超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量等参数,研究了小麦品种的冷温特性及其与各参数间的关系。结果表明,在籽粒灌浆期间,抗旱小麦品种群体冠层温度持续偏低,它的叶片功能期、净光合速率、蒸腾速率、超氧化物歧化酶活性等性     

小麦灌浆期绿叶数与冠层温度关系初探

通过对不同小麦品种灌浆期绿叶数和冠层温度的连续观测发现:小麦品种间冠层温度差异显著,可分成3种类型:即温度偏低型、中间型、温度偏高型;绿叶数和冠层温度之间关系密切,温度偏低型小麦的绿叶数无论是在乳熟前期还是在乳熟后期均多于暖温型小麦。     

基于穗层反射光谱的小麦籽粒蛋白质含量监测的研究

本试验对近地面高光谱仪监测小麦的不同测定方法进行了探讨，并比较了各方法对籽粒蛋白质含量（GPC）的预测能力。结果表明，穗全氮含量（ETNC）与穗层光谱反射率（Rel）的相关系数普遍高于与冠层光谱反射率（Rc）的相关系数。同时，基于小麦光谱反射率、穗全氮含量、籽粒蛋白质含量三者之间的相关性，选择了包括植被指数在内的20个穗层光谱特征参量，与ETNC进行相关分析，建立了最佳光谱特征参量预测ETNC以及ETNC预测籽粒蛋白质含量（GPC）的统计相关模型。通过2个模型的链接，建立了利用比值植被指数RVI[890,670]预测GPC的回归模型，可以较好地预测小麦籽粒蛋白质含量。在相同条件下，相对于以往基于冠层光谱的方法，基于穗层光谱的RVI[890,670]对GPC的预测表现出较大的优势，决定系数R2由0.662提高到0.865，总均方根差RMSE由0.851降低到0.734。本研究为实现田间条件下小麦氮素及相关品质指标的便携式监测仪的开发研制提供了初步的依据。     

小麦冷源功能叶片的显微结构和气体交换特性

小麦冷源具有明显降低小麦体温的作用,是培育冷型小麦的优质种质资源。论文通过常规石蜡切片的方法观察比较了冷源、冷型小麦小偃6号和暖型小麦9430功能叶片的显微结构,并在灌浆结实期测定了功能叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,旨在揭示冷源功能叶片的结构和生理特性。结果表明,冷源旗叶叶片厚度分别比冷型小麦和暖型小麦高出19.3%和9.0%,倒二叶分别高出19.7%和5.7%,倒三叶分别高出37.2%和2.7%;冷源旗叶叶脉横截面积分别比冷型小麦和暖型小麦高出25.2%和37.7%,倒二叶分别高出5.9%和12.6%,倒三叶分别高出13.1%和33.3%;冷源旗叶、倒二叶和倒三叶中的叶脉间距分别比冷型小麦小偃6号同叶位功能叶片高出17.7%,2.0%和9.2%,分别比暖型小麦9430同叶位功能叶片低3.7%、6.8%和8.3%。随着籽粒灌浆的进行,冷源、冷型小麦和暖型小麦功能叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈下降趋势,但冷源和冷型小麦在灌浆前、中、后期均较暖型小麦高,功能叶片衰老缓慢,功能期较长。     

基于冠层平行平面光谱特征的冬小麦籽粒蛋白质含量预测

通过2个小麦品种,4个氮素水平的大田小区试验,及光谱仪传感器在冬小麦群体侧面水平测定不同叶层反射光谱,分析不同叶层光谱特征参量与冠层氮素分布、籽粒蛋白质含量的定量关系,建立籽粒蛋白质含量预测的分层光谱模型。结果表明,2个小麦品种冠层内氮素分布特点不同,普通蛋白质含量小麦京冬8号上、下叶层对不同氮素处理反     

小麦叶片氮含量与冠层反射光谱指数的定量关系

本文以3种蛋白质类型的小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验为基础，研究了小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示，不同试验中拔节后叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势，同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高籽粒蛋白质含量的品种，叶片氮含量与冠层反射光谱的归一化植被指数NDVI (1 220, 710)和红边位置均有密切的定量关系，决定系数在0.80左右。对于不同品质类型小麦品种，均可利用统一的回归方程描述其叶片氮含量随反射光谱参数的变化，对于低蛋白类型品种，采用单独的回归系数即可提高叶片氮含量估测的准确性。本研究确立的小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平，为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

花后冠层温度对小麦产量的影响及几个关联SSR位点的效应分析

小麦生育期间的冠层温度,尤其是开花以后的冠层温度对植株衰老、粒重和品质等有很大影响。2012—2013和2013—2014年度,在河南新乡利用4个品种的选择导入系群体观测了冬小麦冠层温度与产量间的关系,并通过全基因组SSR标记检测相关主效基因位点,以解析其遗传机制。结果表明,冠层温度与千粒重和产量呈显著负相关;与有效穗数呈显著正相关,并随着时间的推移,相关性逐渐增大。在已报道的44个与千粒重或穗粒数相关联的SSR位点中,有9个与冠层温度显著关联,其中在6个位点上检测到优异等位变异,携带优异等位变异材料的冠层温度显著低于携带非优异等位变异材料的冠层温度。影响冠层温度的优异等位变异间存在明显的加性效应,这些位点同时也与千粒重和穗粒数呈现出显著关联。与冠层温度关联的SSR位点均与灌浆中后期旗叶的叶绿素含量相关联。由此表明,在灌浆后期良好的根系功能保证了水分和营养的正常供应,降低了冠层温度,而较低的冠层温度对叶绿素和光合起到了良好的保护作用,从而提高千粒重和增加籽粒产量。     

不同耕作方式对小麦叶片净光合速率的影响

为了明确少耕和翻耕对小麦产量水平发挥的影响。采用4个不同基因型小麦品种:中大穗型品种泰农18和山农24,多穗型品种济麦23和济麦44,对比研究了少耕播种(Less-tillage sowing, LT)和传统翻耕播种(Ploughing sowing, PS)对小麦群体光照强度及小麦叶片净光合速率的影响。与PS处理相比,LT处理显著改善了多穗型品种小麦群体内的光分布状况,显著增加了中下位叶片的可受光照量和叶片光合速率;比较不同穗型小麦品种冠层温度发现,LT处理下多穗型品种济麦23和济麦44群体的冠层温度较PS处理显著降低,中大穗型品种泰农18和山农24在2种耕作方式下冠层温度差距不明显,说明中大穗型小麦品种更适宜采用少耕播种技术;LT处理能够显著提高中大穗型小麦品种山农24生育中后期的植被归一化指数(NDVI),充分发挥小麦群体的后期光合生产优势;LT处理较PS处理可显著提高多穗型品种济麦23和济麦44的产量。LT处理能够显著改善多穗型小麦品种的群体光分布特性,较PS处理更易发挥该技术的增产效果;选用分蘖成穗率较高、群体相对较大的多穗型品种更容易发挥LT处理的节本增效作用。     

叶片逆向衰老小麦及其生物学特性

探讨叶片逆向衰老小麦的生物学特性,为高产小麦育种研究提供参考。2006-2011年连续5年进行了小麦叶片逆向衰老顺序和正常衰老顺序的比较试验,对冠层温度和一些重要生物学参数进行了测定。具有逆向衰老现象的小麦即叶片逆向衰老小麦的冠温、叶温、千粒质量的变化和正常衰老小麦明显不同,其冠层较冷且结实后期倒二叶的叶温低于旗叶,千粒质量大于正常衰老小麦,且增幅明显。其正置茎顶三叶叶色、叶绿素含量的变化规律与正常衰老小麦相似,倒置茎则明显不同。在接近乳熟后期时倒置茎旗叶叶色等级高于倒二叶;叶绿素含量表现为倒二叶>旗叶>倒三叶,并持续到小麦成熟。自然界存在小麦的逆向衰老现象,这类小麦倒置茎上旗叶的衰老先于倒二叶,且与此现象关联的生物学参数均发生了异常的变化。     

小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱指数的定量关系

利用不同小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验数据，研究了小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱间的定量关系。结果显示，不同试验中拔节后叶片氮积累量均随施氮水平呈上升趋势，同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高蛋白质含量的品种类型，近红外区域若干相邻波段和可见光波段组成的比值植被指数与单位土地面积上叶片氮素积累量的相关关系均表现较好，因此可用760、810、870、950和1100nm反射率的平均值与660nm组成的比值植被指数对不同蛋白质类型小麦品种的叶片氮素积累量进行定量监测，但回归方程的斜率在不同类型品种之间存在显著差异。本研究确立的小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平，为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

基于多视角反射光谱的冬小麦冠层叶片氮素营养监测研究

通过2个蛋白质含量不同的冬小麦品种和4个氮素水平的试验,研究传感器在垂直冬小麦垄平面上,冠层不同观测角度的反射光谱与叶片氮素营养的关系,改进小麦冠层氮素光谱诊断的理论与方法。结果表明,在本试验选择的7种植被指数光谱特征参量中,2个小麦品种均表现为比值植被指数（RVI[670,890]）与冠层叶片氮素含量（CLNC）相关性最高;不同视角的RVI与冠层叶片氮素含量关系中,0°、30°和90°的相关性最高;利用0°、30°和90°的RVI与CLNC进行模型拟合,其模型的决定系数是0°﹥30°﹥90°;在建立的0°模型中,京411小麦模型RMSE为0.2915,预测准确率为90.2%,中优9507模型RMSE为0.3827,预测准确率为87.2%。本研究证明改变反射光谱观测角度,能够提高冠层叶片氮素含量的光谱预测精度,不同小麦品种其光谱特征与冠层叶片氮素含量关系不同,在应用中要根据不同的小麦品种建立相应的模型。     

高产稳产小麦株型的研究

以不同株型小麦品种及其杂交后代为材料，研究了小麦株型性状与高产稳产性能的关系以及高产稳产株型的生理基础，发现，穗幅（植株生长展开度），穗数、叶片生长开度（夹角及开张角）和穗长等株型性状与小麦品种生产能力呈正相关；这几个性状对品种的产量效应具有互补性和累加性；冠层展开型品种的高产稳产性能优于冠层紧挺型；冠层展开型品种具有前期生长快，后期衰退缓慢，全生育期光合势强及生物量大等特点。提出了半矮展开型作为     

麦棉套种对棉行太阳辐射和温度的影响

对３－２式麦棉套种预留棉行的小气候效应进行研究在明，小麦对预留棉行有根强的遮荫作用；致使齐穗期预留棉行中央的光合有效辐射较冠层减少３０％，太阳总辐射削减１９％；小麦黄熟前，预留棉行内风速较一熟棉田小，午后气温也较一熟棉田低；共生前期麦套露地棉田地温较一熟棉田低，小麦黄熟后较一熟棉田高，而麦套地膜棉田的地温一直较一熟棉田高。降低小麦株高，留足预留棉行，麦套棉地膜覆盖。加强小麦生育后期的水分管理，都有利于减轻麦棉套种的不利和小气候的影响。     

利用冠层光谱监测小麦籽粒蛋白质积累动态

于2003-2006年连续3个生长季, 利用不同小麦品种在不同施氮水平下进行大田试验,在小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定植株氮素含量、生物量和籽粒蛋白质积累量(GPA)。通过定量分析小麦籽粒蛋白质积累量、冠层氮素营养指标及高光谱参数的相互关系,确立了能够准确预测小麦籽粒蛋白质积累动态的敏感光谱参数及定量模型。结果表明,在籽粒灌浆期间冠层氮素营养指标(CNNI)自开花期随时间进程的积分累积值与对应时期籽粒蛋白质积累状况存在显著的定量关系,其中植株氮积累量(PNA)表现最好。对冠层氮素营养指标的光谱估算,在不同品种、氮素水平、生育时期和年度间可以使用统一的光谱模型。根据特征光谱参数-冠层氮素营养指标-籽粒蛋白质积累量这一技术路径,以冠层氮素营养指标为交接点将两部分模型链接,建立高光谱参数与籽粒蛋白质积累量间定量方程。经不同年际独立数据的检验,基于SDr/SDb–PNA–GPA技术路径建立模型可以估算小麦籽粒生长过程中蛋白质积累动态,预测精度和相对误差分别为0.954和13.1%。因此,利用关键特征光谱参数可以实时监测小麦籽粒生长进程中蛋白质积累状况。