高粱籽粒灌浆动态及产量品质变化的研究

为了研究高粱籽粒灌浆动态规律,采用方差分析和回归分析法,对3份高粱品系dk81、a8203、sh18在开花期测定开花速率;在灌浆期对穗部上、中、下3层定期取样,测定百粒重、籽粒含水量、总淀粉含量等性状。经回归分析发现高粱穗部灌浆上、中、下层不完全同步;中部百粒重干重与开花后天数符合三次方曲线;中部淀粉含量随着灌浆出现多峰曲线;百粒重干重与籽粒含水量也符合三次方曲线。因此,可以用籽粒含水量与百粒重干重建模结合淀粉含量预测最适收获期。     

不同小麦品种粒重和蛋白质含量的穗粒位效应分析

小麦籽粒的发育存在时空差异,不同穗粒位的粒重和蛋白质产量也存在差异,剖析粒重和籽粒蛋白质含量的穗粒位效应,有助于深入了解小麦产量和品质的形成机制。于2009—2010和2010—2011小麦生长季进行大田试验,选用3种类型4个品种,分析了不同穗粒位的粒重、蛋白质积累和蛋白质含量的动态变化。结果表明,粒重和蛋白质积累量的穗粒位间变异大于年份(环境)间变异和基因型间变异;蛋白质含量的年份间变异大于基因型间变异和穗粒位间变异,而成熟期穗粒位间变异最大。大粒品种易受环境影响,小粒品种比较稳定。优质面包小麦品种开花后各时期的籽粒蛋白质含量普遍高于中筋小麦,但不同时期、不同年份差异较大。开花后各时期,强势粒的粒重、蛋白质积累量和蛋白质含量显著大于弱势粒,中部籽粒显著大于上部和下部籽粒;随着灌浆进程穗中部与下部籽粒的差异变小,至开花后36 d时,中部和下部籽粒的蛋白质含量无显著差异。随籽粒灌浆进程,不同品种各穗粒位的粒重和蛋白质积累均呈"慢–快–慢"的"S"型曲线变化,蛋白质含量均呈"高–低–高"的"V"型曲线变化,灌浆后期,中部和下部强势粒以及下部弱势粒的蛋白质含量增长速度明显快于其他穗粒位籽粒。粒重最大生长速率出现在开花后18~21 d,快速增重时期为开花后12~26 d;籽粒蛋白质最大积累速率出现在开花后21~24 d,快速积累时期为开花后13~32 d。根据本研究结果,我们认为高产优质小麦品种的特征是籽粒不宜过大,小花位粒数不宜过多,且中、下部籽粒较多,开花后13~26 d灌浆速率快。     

高蛋白和低蛋白小麦品种的氮素吸收和运转分配差异的研究

本研究用4个籽粒产量相近而蛋白质含量差别较大的小麦品种进行试验，发现小麦一生吸收的氮素总量，高蛋白品种多于低蛋白品种，其中开花前的吸氮量差异不显著，而开花后的吸氮量高蛋白品种显著高于低蛋白品种。籽粒形成期间，高蛋白品种各营养器官中的氮素输出多于低蛋白品种，输出量与输出率与籽粒蛋白含量呈正相关。     

干旱胁迫下不同类型小麦灌浆期营养物质积累动态

为了解干旱对不同类型小麦籽粒灌浆期糖类、淀粉、蛋白质和微量元素的动态规律,明确干旱对营养物质在高产小麦、优质小麦和节水小麦灌浆过程中的差异,以黄淮北片麦区的小麦品种冀麦325、冀麦418、冀麦323为试验材料。选取同一天抽穗、开花的植株进行标记,于花后7～31 d每6 d取各品种籽粒样本,研究了灌浆期间干旱对籽粒中可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、蛋白质、Fe、Zn、Mn、Cu含量、直链和支链淀粉积累量、淀粉积累速率及淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明,在灌浆过程中,干旱胁迫显著降低了小麦籽粒蔗糖和葡萄糖的含量,对果糖含量的影响相对较小,高产品种冀麦325的蔗糖和果糖受干旱影响较小。干旱胁迫降低了小麦籽粒支链淀粉和总淀粉含量,对直链淀粉含量的影响相对较小。干旱胁迫对高产品种和优质品种淀粉含量的影响明显大于耐旱品种冀麦418。干旱胁迫在灌浆初期和中期提高了淀粉合成酶的活性,中后期活性较灌溉对照迅速下降。随籽粒灌浆的进行,4种微量矿质元素的含量呈下降趋势,在小麦籽粒中的表现为MgFeZnMn。冀麦325籽粒的Fe、Zn和Mg积累量较高。研究干旱条件下不同类型小麦籽粒灌浆过程中营养物质积累差异,为优化栽培措施,实现专用小麦优质、高产、节水提供理论数据和参考依据。     

春小麦籽粒灌浆期沉淀值动态的定量研究

以3个不同品质类型春小麦品种为材料,在设定不 同肥力和气象条件等环境因子基础上,通过建立灌浆期籽粒沉淀值动态曲线拟合方程,定量揭示籽粒沉淀值的动态与规律。结果表明,灌浆期籽粒沉淀值随时间的变化符合一元三次多项式凸性曲线,即自开花始先增后降的单峰曲线。灌浆期籽粒沉淀值的动态,不同基因型具有不同特点。高蛋白强筋、高蛋白中筋和低蛋白弱筋品种曲线峰值分别出现在开花后28 d、23 d和30 d前后。各品种沉淀值积累速度的动态特点是成熟时沉淀值高蛋白强筋品种最高,高蛋白中筋品种次之,低蛋白弱筋品种最低的主要原因。     

小麦品种籽粒灌浆研究

通过两年对小麦品种籽粒灌浆的研究,揭示了因灌浆期籽粒充实速率大小和持续期长短决定了品种间千粒重的差异。由粒草干重最大值与粒重和饱满度间的显著正相关,初步探明营养生长与籽粒发育间的数量关系。提出用充实指数计量小麦品种的灌浆能力和用饱满指数度量源库的平衡程度。     

春小麦籽粒灌浆过程淀粉和蛋白质积累规律的初步研究

利用蛋白质含量和产量各异的３个春小麦品种，Ｒｏｂｌｉｎ、东农７７４２和新克旱９号，研究了灌浆过程中可溶性性糖、淀粉和蛋白质积累规律，结果表明：籽粒灌浆过程中可溶性糖含量由开花１４天开始逐渐减少，成熟期达最低值，品种间的差异仅表现以１４天和２０天两个时期：淀粉积累动态与可溶性糖变化规律相反，随灌浆成熟而逐渐增加，品种间差异达显著水平；蛋白质积累动态年际间稍有差异，总的趋势是随灌浆成熟而逐渐增加，开花     

不同小麦品种千粒重对灌浆期弱光的适应性分析

选用粒重对籽粒灌浆期弱光适应能力不同的4个典型小麦品种(系),分析研究了籽粒灌浆期弱光和人为阶段性遮荫对各品种(系)千粒重、阶段灌浆速率、旗叶光合速率、花后14C同化物分配及开花前积累的干物质再分配状况的影响.结果表明,灌浆期弱光不敏感品种(系)的突出特点是,解除遮荫后的籽粒平均灌浆速率具有较强的补偿性增长效应.     

硝酸还原酶活性与小麦叶片衰老及粒重的关系

研究了3个品种小麦开花后，旗叶硝酸还原酶（NR）活性变化、旗叶衰老及其与籽粒增生的关系。结果表明，小麦开花后，NR活性首先升高然后再下降；NR的活性与籽粒粒重之间相关不显著。但NR活性变化与籽粒灌浆速率间显著相关；旗叶衰老，旗叶叶绿素,含量、可溶性蛋白质含量和绿叶面积一粒增重显著负相关。皖18、蒲麦8441开花后植株早衰明显，千粒重低，矮旱781植株衰老畔慢，千粒重高。     

不同小麦品种籽粒灌浆特性及产量研究

为了给区域性小麦高产栽培及品种选育提供依据,在大田条件下,选择河南省6个主栽小麦品种,用三次多项式方程对籽粒灌浆特性进行拟合,通过相关性分析探讨籽粒灌浆特征参数与粒质量的关系,并探究不同小麦品种产量及产量构成因素的差异。结果显示:籽粒干物质最终积累量以郑麦0943最高,千粒质量达50.64 g,许科316千粒质量最低,仅为45.02 g;各个品种之间灌浆速率存在差异。不同小麦品种籽粒灌浆过程均呈"S"型变化,但模型参数因品种不同而存在差异。相关分析表明,千粒质量与最大灌浆速率(Vmax)、理论最大粒质量(W)呈显著正相关关系,与平均灌浆速率(V)、有效灌浆持续期(Se)、有效灌浆持续期平均灌浆速率(Vs)间的相关系数亦较高,这表明优化Vmax、W、V、Se、Vs等灌浆特征参数值有利于提高小麦籽粒质量。籽粒产量以豫麦49-198最高,显著高于其他5个小麦品种。提高籽粒产量除有效增加籽粒质量外,还应与穗数、穗粒数相互协调,以实现小麦高产高效。     

春小麦不同品质类型氮的吸收、转化利用及与籽粒产量和蛋白质含量的关系

以不同品质类型春小麦为材料,研究产量和蛋白质形成过程中营养体各器官氮的水平动态以及氮的转化和利用效率。结果表明,植株营养体各器官干物质总的积累趋势为开花期开始增加,达高峰后逐渐下降至成熟;氮的含量变化为开花期最高,随籽粒灌浆逐渐下降,成熟时降至最低。籽粒氮含量变化呈“V”型曲线,籽粒氮素积累呈“S”型     

冬小麦灌浆期光合参数及产量对土壤高湿和干旱变化的响应

为研究土壤湿度变化对冬小麦光合参数和产量变化的影响机制,在防雨棚人工控制灌水,设置土壤高湿、中度干旱、重旱、对照4个处理的田间冬小麦试验,研究土壤水分变化对灌浆期冬小麦光合参数及产量的影响。结果表明：冬小麦灌浆期叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度随土壤水分降低而降低。重旱处理冬小麦叶片胞间CO₂浓度与对照相近,引起光合作用下降的主要原因是非气孔因素限制。土壤高湿冬小麦叶片有效利用光强区间拉大,而土壤干旱胁迫叶片有效利用光强的区间缩小,土壤高湿和干旱胁迫叶片夜间呼吸作用都提高,干旱逆境胁迫白天光合作用受限减弱,夜间呼吸作用增强,消耗营养增多,“一减一增”是其籽粒瘪秕,产量低的生理原因。土壤高湿和干旱影响冬小麦灌浆期籽粒干物质输送、积累的源库匹配。高湿处理叶片的绿色器官光合产物输送籽粒占主导,开花前营养器官干物质转运、贡献率变小;干旱逆境胁迫下,叶片等绿色器官光合产物少,输送籽粒干物质减少,但花前营养器官干物质转运、贡献率相对增大;收获指数土壤高湿和对照基本相近,干旱处理较对照明显偏小。     

滴灌带布置模式对冬小麦干物质积累、分配和运转的影响

为了研究滴灌带布置模式对冬小麦籽粒灌浆,干物质积累、分配和运转的影响,以‘青麦7号’为材料,采用4种滴管带布置模式（T3：一管三行、T4：一管四行、T5：一管五行、T6：一管六行,对照CK为无灌水处理）分别对冬小麦进行大田栽培处理,对冬小麦籽粒灌浆、干物质积累和运转等指标的测定和分析。结果表明,与CK相比,滴灌冬小麦收获期籽粒干重以及灌浆后期灌浆速率显著提高;成熟期干物质在籽粒中的分配率显著提高;花后干物质对籽粒的贡献率显著提高。不同滴灌带配置模式对冬小麦籽粒灌浆,干物质积累及运转的影响不同。T5处理在灌浆末期保持较高的灌浆速率和籽粒干重。地上部总干物重呈现近似“S”型生长曲线,成熟期干物质在籽粒的分配率表现为T4>T5>T6>T3>CK,且差异显著。花后转移干物质对籽粒的贡献率表现为T5>T4>T6>T3>CK,其中T5处理为58.86%,显著高于其他处理。说明T5处理最利于冬小麦籽粒灌浆,显著提高花后光合器官同化物的积累,获得较高的籽粒产量。     

稻茬小麦氮高效品种产量构成和群体质量特征

在稻麦两熟条件下,将2016—2017和2017—2018年江苏扬州参试的24个和江苏睢宁参试的23个小麦品种按氮肥表观利用率(NUR)划分为高效(NUR≥50%)、中效(NUR 40%～50%)和低效(NUR≤40%)品种类型,比较其产量、产量构成因素和群体质量指标的差异,为稻茬小麦品种选用和大面积高产高效生产提供参考。结果表明,两年度在扬州均表现出高效的品种为扬麦25和宁麦21,在睢宁为淮麦35。扬州和睢宁氮高效品种产量分别高于6500 kg hm~(-2)和7000 kg hm~(-2),均显著高于其他类型。与氮中效和氮低效品种相比,氮高效品种具有较高的穗数,穗粒数和千粒重品种类型间差异不显著。不同品种间产量和穗数与NUR均呈线性正相关。氮高效品种具有较高的孕穗期和开花期茎蘖数,分蘖成穗率,乳熟期叶面积指数,孕穗期、开花期和成熟期干物质积累量,花后干物质积累量和成熟期各营养器官干物质积累量。不同氮效率品种类型间花前干物质转运量和收获指数差异不显著。相关性分析表明,两地不同品种类型间孕穗期和开花期茎蘖数、乳熟期LAI、主要生育时期干物质积累量、花后和成熟期各营养器官干物质积累量均与氮肥表观利用率呈极显著线性正相关。表明稻茬小麦氮高效品种生育早期表现出较强分蘖能力,且生育后期具有较高叶面积指数和光合生产能力,可用于灌浆的花后同化物质较多。本研究初步提出成熟期干物质积累量16,000～20,000 kg hm~(-2)和花后干物质积量4100～6700 kg hm~(-2)可作为稻茬小麦高产高效品种的筛选指标。     

Selection for grain yield of oats via vegetative growth rates measured at anthesis and maturity

Summary Grain yield of oats can be improved by increasing either vegetative growth rate or harvest index, but these two traits are negatively associated. Currently, harvest index of oats is near an optimum at 45%, so further improvement in grain yield must come from increased vegetative growth rate. In this study, vegetative growth rate was measured at anthesis and at maturity by dividing vegetative dry weight at anthesis and straw yield, respectively, by days to heading. Genotypic correlations between the two estimates of vegetative growth rate ranged from 0.53 to 0.66. When the highest 10% of the lines were selected for the two growth rate measurements, the actual genetic gain in grain yield was 3.5% when vegetative growth at anthesis was used, and a slight decrease occurred when vegetative growth rate at maturity was used. Selection for either growth rate measurement caused associated increases in biological and straw yields and dry weight at anthesis.Journal Paper No. J-12129 of the Iowa and Home Econ. Exp. Stn., Ames, Iowa 50011. Project 2447. Part of a study conducted by the senior author while a visiting scientist at Iowa State University.     

冬小麦济麦22和春小麦津强8号的产量形成差异分析

为探明冬小麦和春小麦产量形成差异,2016年10月-2017年6月以冬小麦品种济麦22和春小麦品种津强8号为材料,在大田条件下研究了冬小麦和春小麦生育期、叶面积指数、干物质积累及产量构成。结果表明,春小麦出苗比冬小麦延长8d,营养生长期缩短77~78d,灌浆期延长1~2d,全生育期缩短143~144d。拔节期和开花期,春小麦和冬小麦的叶面积指数无显著差异,但灌浆期春小麦叶面积指数比冬小麦叶面积指数增加6.34%~7.67%,不同生育时期春小麦和冬小麦干物质积累量无差异。春小麦收获穗数和千粒重比冬小麦分别增加2.35%~5.29%和4.28%~5.13%,但穗粒数比冬小麦少1.4~2.3,春小麦与冬小麦理论产量和实际产量均无显著差异。综上所述,春小麦可通过增加播量,增加穗数,保持稳定的叶面积指数和干物质积累量,实现小麦稳产,可为区域变革麦-玉种植制度,实现麦-玉周年双机收子粒提供理论支撑。     

黄淮麦区高产小麦品种的产量结构及其生理基础的研究

研究了黄淮麦区具有不同产量潜力水平的小麦品种的产量结构及其相关生理基础。结果表明,随着小麦品种由低产型向高产型转变,每穗粒重,每穗粒数,千粒重,收获指数,生物产量均有所增加,其中以收获指数和每穗粒重所起的作用最大;在生理特征上,干物重呈现出拔节期递增、开花期递减、成熟期又表现递增的“Ｎ”型变化曲线,相对生长率的变化也呈同一趋势。旗叶净光合强度及叶绿素含量均呈递增趋势。开花期叶面积指数（ＬＡＩ）则呈     

小麦收获指数与主要农艺性状的相关性探析?

小麦收获指数是指籽粒产量占地上部生物产量的百分率。研究小麦品种主要农艺性状和经济性状间与其产量的相互关系,采用相关性分析与回归方法,对影响收获指数的10个主要农艺性状及因素进行了研究分析。结果表明：供试小麦HI具有较大的改良空间;HI与穗颈长、株高、穗长、小穗数、主茎生物产量有显著负相关,与单穗质量、产量呈正相关,与生物产量没有显著相关性;主成分分析结果显示,3个主成分累积贡献率达 87.427%,表明 3 个主成分已覆盖所有性状的主要信息;通过回归分析,小麦HI与单穗籽粒产量、生物产量、千粒质量有显著回归关系。结论: 通过对10份小麦材料农艺性状的统计分析,得出如下结论。HI受单穗质量、生物产量、千粒重影响较为明显有显著回归关系,与单穗质量、产量和穗粒数有明显正效应,生物产量对其有负效应。小麦HI提高可通过选育生物产量不宜过大,而穗粒数较高、单穗重较大的小麦品种。     

Photosynthesis and Remobilization of Dry Matter in Wheat as Affected by Progressive Drought Stress at Stem Elongation Stage

With increasingly erratic rainfall patterns particularly in drought‐prone production systems, the capacity of plants to recover productively from drought spells becomes an important feature for yield stability in rainfed agriculture. Consequently, effects of water management at the stem elongation stage on partitioning and remobilization of dry matter, alteration in photosynthesis and water‐use efficiency (WUE), and yield components of wheat plants were studied in a glasshouse pot experiment. The plants were subjected to three soil moisture regimes: well watered during all phenological stages (WW), drought affected during stem elongation and post‐anthesis stages (DD) and drought affected during stem elongation and rewatered at post‐anthesis stage (DW). Total dry weight substantially decreased by both drought treatments. However, DD plants allocated relatively higher assimilates to roots whereas DW plants remobilized them to the grains. Drought applications resulted in a decrease of grain yield and thousand grain weight while reduction was more pronounced in DD treatment. Relative contribution of post‐anthesis photosynthesis to dry matter formation in grain was higher in WW treatment (72.6 %) than DD (68.5 %) and DW (68.2 %) treatments. Photosynthetic rate, gas exchange and transpiration decreased whereas leaf (photosynthetic) and plant level WUE increased with drought applications. However, all these parameters were rapidly and completely reversed by rewatering. Our findings showed that partitioning of dry weight to grain increases with rewatering of wheat plants subjected to drought during stem elongation phase, but the relative contributions of remobilization of stem reserves and post‐anthesis photosynthesis to grain did not change. Moreover, rewatering of plants at booting stage after a drought period lead to full recovery in photosynthesis and WUE, and a significant although partial recovery of yield components, such as grain yield, TGW and harvest index.     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水(T0)、一水(T1)和二水灌溉(T2)处理(每次灌水量60mm),研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率(WUE)的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数(HI)和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的Pn和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。