花期高温对玉米子粒发育和产量的影响

花期高温对玉米子粒发育不利,是玉米影响稳产高产的重要因素之一。明确花期高温对子拉形成及生长发育的影响,并提出相应的预防和应对技术措施,是避免和缓解高温伤害的重要前提。综述了花期高温对玉米生殖器官发育和功能以及子粒建成充实与产量的影响,并对后续的研究方向提出了展望,以期为杭高温栽培提供可行的思路。     

不同面筋含量冬小麦品种子粒灌浆期淀粉合成关键酶活性变化

在池栽条件下，研究了3个不同面筋含量冬小麦品种子粒灌浆过程中AGPP，SSS和SBE 3个淀粉合成关键酶活性的变化。结果表明，3个品种的AGPP，SBE和强筋品种的SSS酶活性变化均呈单峰曲线，花后20d达到峰值；中筋和弱筋品种的SSS酶活性则呈双峰曲线，花后10d和20d分别有两个峰值，且第2个峰值显著高于第1个峰值。表明强筋品种子粒中淀粉合成酶底物含量丰富，淀粉合成比较活跃，而中筋和弱筋品种子粒中支链淀粉合成比较活跃。     

氮肥水平对不同棱型大麦品种子粒灌浆及产量的影响

以六棱型大麦品种驻大麦4号和二棱型大麦品种驻大麦5号为材料,设置4个氮肥水平,测定不同氮肥水平下大麦的灌浆速率和子粒蛋白质含量,分析子粒灌浆速率与粒重、子粒蛋白质含量的关系。结果表明,在灌浆高峰前,不施氮和施氮75kg/hm~2处理的灌浆速率高于施氮125、225kg/hm~2处理;灌浆高峰后,灌浆速率随着施氮量的提高而升高。在同一氮肥水平下,花后35d驻大麦5号灌浆速率高于驻大麦4号。驻大麦4号的灌浆速率与千粒重在花后7、14、21d呈显著或极显著正相关,在花后35d则呈显著负相关;驻大麦5号的灌浆速率与千粒重相关性不显著。两种棱型大麦品种在花后21d前的灌浆速率与子粒蛋白质含量均呈显著或极显著负相关,最大灌浆速率、平均灌浆速率均与子粒蛋白质含量呈极显著负相关。     

灌浆期高温对水稻产量的影响

在水稻灌浆结实期,对水稻籽粒进行高温处理后发现,灌浆期高温可能会通过影响颖花发育、柱头活性、干物质转运和花粉育性,从而导致穗粒数、千粒质量和结实率的变化。高温对干物质分配的影响在年际间的表现基本一致。经过高温后,干物质在叶片中的分配会减少,这可能与高温处理对水稻叶片造成一定的伤害有关。高温条件下,水稻叶片的光合速率显著下降,同时也降低了叶片的气孔导度和水分蒸腾速率,使胞间的CO2浓度升高。经过高温处理后,水稻叶片的叶绿素含量会下降,这是由于高温胁迫下叶片的气孔导度和蒸腾速率降低,使CO2进入气孔的速率和数量都会减少,同时由于高温对于叶绿素以及其他光合酶的影响,也降低了CO2同化的速度,从而增加了胞间的CO2浓度。     

小麦灌浆过程中子粒戊聚糖含量变化规律的初步研究

运用统计学方法对6个不同小麦品种子粒灌浆成熟过程中戊聚糖含量的变化规律进行了分析研究。结果表明，6个不同小麦品种子粒戊聚糖含量在开花后15d达到较高的数值（57.7-68.4g/kg），之后逐渐下降，至开花后30d左右降至最小值（45.0-51.3g/kg），其后又缓慢上升。6个不同小麦品种子粒戊聚糖含量的动态变化表现较为一致，但在具体数值和变化速度上，不同品种之间存在一定的差别。     

黄淮海夏玉米生理成熟期子粒含水率研究

为明确夏玉米生理成熟期子粒含水率及其影响因素,2014-2016年,以郑单958、先玉335等玉米品种为研究对象,分别在北京和河南新乡开展品种比较和播期研究。结果表明:生理成熟期玉米子粒含水率平均27.8%,在品种间存在极显著差异,变幅为21.5%~33.1%,按80%置信区间为24.2%~31.4%;环境条件对子粒达到生理成熟的时间和含水率有极显著影响,且环境和品种之间具有明显的交互作用;生理成熟期子粒含水率高低与授粉到生理成熟经历的天数之间相关度较低。夏玉米区主栽品种郑单958、先玉335、农华101、中单909、京农科728、华美1号和农华816生理成熟期子粒含水率平均值分别为28.4%、24.9%、27.9%、29.1%、28.7%、29.2%和29.9%。     

灌溉方式和氮肥用量对寒地粳稻子粒灌浆形成和产量的影响

以东农425为试验材料,采用裂区设计,设灌溉方式和氮肥用量2个因素,以灌溉方式为主区,设4个处理:常规灌溉方式、轻干湿交替灌溉方式、中干湿交替灌溉方式、重干湿交替灌溉方式。氮肥用量为副区,设5个水平:0、75、150、225、300kg/hm2。应用Richards方程对东农425强弱势子粒的灌浆过程进行拟合,研究灌溉方式和氮肥用量对寒地粳稻子粒灌浆形成及产量的影响,并探讨终极生长量与灌浆参数的相关关系。结果表明,灌溉方式和氮肥施用量对子粒灌浆形成、产量及其构成因素的影响均达显著水平,且具有显著的互作效应,轻度干湿交替灌溉方式较其他灌浆方式利于提高起始生长势、强弱势子粒最大灌浆速率、适当缩短强弱势子粒到达灌浆速率峰值的时间。灌溉方式和氮肥用量对弱势子粒灌浆参数的影响程度高于强势子粒。灌溉方式和氮肥用量对产量及其构成因素的控水效应、供氮效应及互作效应的分析表明,轻干湿交替灌溉方式与施氮量为150~225kg/hm2组合是本试验最佳的水氮互作方式,中干湿交替灌溉方式下,氮肥用量可适当降至75~150kg/hm2;同时,终极生长量与灌浆参数的相关分析表明,可依子粒起始生长势大小,判断终极生长量的高低趋势。     

冬小麦子粒充实度及灌浆模式的研究

通过对小麦子粒灌浆及发育的研究分析,提出了子粒充实度的概念及计算公式,并据此对河南省小麦子粒灌浆模式进行了研究,结果表明,品种间的子粒充实度存在着显著差异,它可以较好地反映子粒生长潜力的发挥程度。河南省的高产小麦品种可以划分为四种灌浆模式：①高灌浆速度与短灌浆持续期相结合类型;②长灌浆持续期与早开花相结合类型;③长灌浆持续期与晚开花相结合类型;④低灌浆速度与长灌浆持续期相结合类型。其中,①②模式类型比较适合河南省的生态条件,子粒充实度较高。子粒充实度与子粒灌浆持续期、子粒灌浆完成期、开花期、起始生长势等密切相关     

孕穗期高温逆境对玉米杂交种的影响分析

为了筛选和分析耐高温逆境能力强的夏玉米品种,利用智能温室在玉米孕穗期模拟高温气象,研究分析孕穗期高温逆境对10个夏玉米杂交种的植株性状、穗部性状、花期、可育率和理论产量等指标的影响。结果表明,高温逆境使孕穗期玉米的株高和穗位高变高,抽雄期、吐丝期和散粉期滞后,抽雄至散粉间隔期缩短,雌雄间隔期延长,穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、穗粒重、可育率和理论产量下降。通过对不同玉米品种在孕穗期高温逆境下的性状表现及其变化的差异分析和聚类分析,试验品种的耐高温热害能力由强到弱表现为：漯玉336>漯玉16>阳光98>郑单958>豫丰3358>先玉335>阳光99>漯青19>漯玉172>漯玉171。     

不同生育时期遮光对玉米籽粒灌浆特性及产量的影响

为探索不同时期遮光对玉米籽粒灌浆特性和产量的影响, 2012-2013年以玉米品种京科968与郑单958为试验材料, 在大田条件下用透光率50%的遮阳网分别于13叶全展期(T1)、吐丝期(T2)、吐丝后15 d (T3)遮光处理, 每期遮光7 d, 以自然光照为对照, 并利用Logistic方程y =A/(1+Be^–Cx)比较不同遮光处理玉米籽粒灌浆过程。结果表明,不同时期遮光均导致玉米穗粒数、千粒重和产量不同程度降低, 且遮光时期越晚降幅越大, 其中产量差异显著; 遮光导致灌浆高峰持续期与活跃灌浆天数(P)缩短, 最大灌浆速率(G_max)与平均灌浆速率均下降, 籽粒终极生长量(A)降低; 品种特性决定粒重、穗粒数与灌浆参数的关系, 同一品种的粒重与灌浆速率最大时的生长量(W_max)呈显著正相关, 品种间的粒重差异由活跃灌浆天数(P)决定, 同一品种的穗粒数与最大灌浆速率(Gmax)呈显著正相关, 品种间的穗粒数差异由灌浆速率最大时的生长量(W_max)决定。选择适宜品种, 提高籽粒灌浆速率最大时的生长量(W_max)与最大灌浆速率(G_max), 并延长活跃灌浆天数(P)是玉米在光胁迫环境下获得高产、稳产的重要途径。     

油菜素内酯对春玉米灌浆期叶片光合功能与产量的调控效应

以玉米品种"郑单958"为材料,在大田条件下,采用植物生长调节物质油菜素内酯(brassinolide,BR)对苞叶和穗位叶喷施处理,研究了BR对玉米穗位叶功能、籽粒灌浆及产量的调控作用。结果表明,灌浆期随生育进程,玉米穗位叶叶绿素含量、光合速率、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Ru BPCase)以及蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性均显著下降。同时,籽粒蔗糖含量显著降低,但淀粉含量和粒重均显著增加。与对照相比,BR处理显著增加玉米穗位叶叶绿素含量,提高光合速率,增强PEPCase、Ru BPCase、蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性。BR处理显著增加籽粒蔗糖和淀粉积累,提高玉米籽粒干物质积累。在产量构成上,BR显著缩短秃尖长度,增加穗粒数和千粒重,显著提高产量。本研究说明,灌浆期喷施BR可提高玉米叶源的活性,延长叶片光合功能持续期,促进籽粒灌浆和物质积累,从而实现增产。     

玉米叶片“源”的高温胁迫阈值研究

为了明确玉米叶片“源”的高温胁迫温度阈值,采用盆栽试验,利用可精准控温（模拟大气温度变化）的人工气候室,以日最高温32℃为对照,分别设置日最高温34℃、36℃和38℃ 3个处理,于玉米拔节期进行持续10d的温度控制试验,比较叶片光合作用光反应和暗反应阶段对不同高温的响应,以及叶片气孔和叶绿体超微结构的变化。光反应阶段,38℃处理下的光系统Ⅱ最大光化学量子产量（F_v/F_m）和实际光化学量子产量Y（Ⅱ）与其他处理相比均显著降低,但胁迫解除后均恢复至正常水平,而其他3个处理无显著性差异;暗反应阶段,与对照相比,36℃和38℃处理的叶片净光合速率（P_n）均显著降低,胞间CO₂浓度（C_i）均显著升高,且38℃处理在胁迫解除后P_n未能恢复。透射电镜结果显示,在36℃和38℃处理下,叶绿体结构逐渐紊乱降解,脂质球体含量增加,淀粉粒合成减少。综上可知,对于玉米叶片“源”,日最高温的胁迫阈值是36℃,阈值附近的高温胁迫主要是限制光合作用的暗反应阶段。     

灌浆期高温胁迫对冬小麦叶源、库器官生理活性的影响及调控

研究了灌浆期高温胁迫条件对冬小麦叶源、库器官某些生理指标的影响。结果表明 ,高温胁迫导致冬小麦叶源、库活性显著降低。高温胁迫能显著降低冬小麦子粒蔗糖酶的活性 ,降低子粒可溶性糖含量 ,胁迫发生初期子粒ATP酶的活性迅速降低 ;高温胁迫导致冬小麦的旗叶MDA含量、脯氨酸含量上升。适当的调节剂处理能显著改变高温胁迫条件下上述生理指标的变化动态 ,显著抑制高温胁迫条件下冬小麦旗叶光合性能的下降 ,延缓叶片衰老的进程 ,对保持叶源、库器官的生理活性有显著的作用 ,协调源库关系 ,降低高温胁迫对植株的伤害程度     

高温胁迫对水稻灌浆结实期叶绿素荧光、抗活性氧活力和稻米品质的影响

选用西农优30和富优1号两个水稻品种, 在灌浆结实期利用人工气候室进行高温处理, 测定叶绿素含量、叶绿素荧光参数、抗活性氧活力的动态及成熟稻米的营养品质。结果表明, 高温胁迫下水稻叶片叶绿素含量降低, 叶绿素荧光参数初始荧光(F_o)明显上升, PS II的潜在活性(F_v/F_o)和PS II的最大光能转化效率(F_v/F_m)均低于对照, 呈下降趋势; 灌浆结实后期F_v/F_o和F_v/F_m的下降速率最快; 灌浆结实后期抗氧化活力低于对照。同时, 高温胁迫下的成熟稻米总淀粉及直链淀粉含量降低, 蛋白质含量升高, 垩白度上升而千粒重下降。高温胁迫下光合作用的原初反应被抑制, 抗活性氧活力降低, 水稻叶片功能期缩短, 可能是稻米品质降低的重要原因。     

高温对玉米籽粒淀粉合成及产量的影响

以农大108和山农3号为试材，采用田间生长箱增温的方法，研究了不同生育时期高温对玉米淀粉合成及产量的影响。结果表明，第1期（出苗后0~28 d）高温处理对玉米的产量没有显著影响，第2期（出苗后29~57 d）和第3期（出苗后58~86 d）高温处理显著降低玉米产量，以第2期对产量的影响最大；同时高温降低1,6-二磷酸酯酶（FBPase）、磷酸蔗糖合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）的活性，且以第2期降低的幅度最大；籽粒淀粉含量，以第1期高温处理高于对照，其他2个处理显著低于对照。     

不同年代玉米品种灌浆期的光合特征对高温适应性的初步研究

为探讨随时代发展我国玉米品种在更替过程中植株光合特征对灌浆期高温胁迫的适应性,选用3个不同年代的玉米主栽品种白单4号（1960s）、中单2号（1980s）和郑单958（2000s）,设置2个播种期（2018年4月15日和4月25日）形成2个灌浆期高温胁迫处理,比较2种便携式光合分析仪（SPAD-502叶绿素仪和SunScan植物冠层分析仪）测定灌浆期穗位叶叶绿素相对含量（SPAD）、群体叶面积指数（LAI）和群体基部光合有效辐射（PAR）等光合特征的差异,对基于籽粒产量计算得到的耐热指数（STI）与SPAD、LAI和基部PAR进行相关性分析。结果表明,玉米品种随着时代的发展,遭受灌浆期高温胁迫后,产量逐渐提高、产量降幅逐渐减少、STI逐渐提高;单株玉米穗位叶的SPAD值和群体LAI的降幅逐渐减少,群体基部PAR的增幅逐渐减少;STI与SPAD值、LAI的降幅、基部PAR的增幅均达显著负相关（P<0.05）。综合研究结果可知,玉米品种随着时代的发展增强了自身对灌浆期高温的适应能力,当遭受灌浆期高温胁迫时,能够保持较高的单株叶片光合能力、群体光合有效辐射的截获和利用能力,进而提供充足的光合同化物,满足产量形成的需要。     

施氮量对玉米产量及叶片部分酶活性的影响

为了研究玉米不同生育期叶片酶活性在不同施氮水平的差异及其与产量间的关系,阐述酶活性的变化特性,探讨玉米高产节肥的适宜施氮量。选用天津市主推玉米品种中单509,设置5个施氮水平,测定不同生育期叶片的硝酸还原酶(NR)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及玉米产量。2年试验回归分析结果表明,随着施氮量的增加,玉米产量先升高后下降,呈单峰曲线变化,理论施氮量达到137.01 kg/hm~2时,产量达到最大值。玉米叶片中NR、SOD、POD和CAT活性也是随着施氮量的增加呈单峰曲线变化,施纯氮量为180.00 kg/hm~2时,玉米在拔节期叶片NR活性、开花期叶片SOD活性和CAT活性达到最大;纯氮施用量135.00kg/hm~2时,大喇叭口期叶片POD活性达到最大。不同施氮量处理对玉米叶片的酶活性及产量有一定的影响,增施适量的氮肥有利于玉米叶片的氮代谢和产量的提高。     

花后高温和水分逆境对小麦籽粒蛋白质形成及其关键酶活性的影响

以2个蛋白质含量不同的小麦品种扬麦9号和豫麦34为材料,在人工气候室条件下研究了花后高温和水分逆境对小麦籽粒蛋白质合成关键酶活性及籽粒蛋白质组分含量的影响。结果表明,籽粒蛋白质及其组分含量显著受温度、水分和温度×水分互作的影响,且温度的影响大于水分及温度×水分的影响。高温提高了籽粒蛋白质含量,但降低了谷/醇比。无论高温或适温下,干旱胁迫均提高籽粒蛋白质含量。谷/醇比在适温干旱下升高,高温干旱下降低;渍水降低籽粒蛋白质含量和谷/醇比。籽粒蛋白质含量在高温干旱下最高,适温渍水下最低。在温度和水分逆境下,籽粒醇溶蛋白和谷蛋白的变化是导致蛋白质含量和谷/醇比差异的主要原因。高温和水分逆境均降低旗叶谷胺酰氨合成酶（GS）和籽粒谷-丙转氨酶（GPT）活性,不同温度条件下酶活性均表现为对照>干旱>渍水。高温和水分逆境对蛋白质合成关键酶活性的影响在不同品种间存在差异,适温下,豫麦34旗叶GS活性易受水分的抑制;扬麦9旗叶GS活性易受高温的抑制。高温下,豫麦34旗叶氮代谢受高温影响较大,而扬麦9则更易受水分胁迫影响。