水分胁迫下玉米杂交种光合抗旱指数与抗旱性评价研究

通过筛选抗旱玉米品种和抗旱评价指标,进而对其进行生理生化研究,最终实现干旱半干旱地区玉米抗旱节水,是研究玉米高产高效的重要课题。采用盆栽试验方法,选用辽宁省近几年最新选育的12个玉米杂交种,在水分胁迫条件下,对苗期、抽雄吐丝期和灌浆期玉米形态和光合生理等性状特征进行了研究和分析,找出了不同时期水分胁迫下光合抗旱指数与产量抗旱指数的相关性,筛选出了抗旱性较强的玉米品种。结果如下：苗期水分胁迫缩短了58％供试品种抽雄至散粉期时间,延长了83％供试品种的ASI,而铁研120在水分胁迫处理后ASI比对照短,且和其他品种相比,该品种苗期叶片叶绿素含量较高。相关分析表明,灌浆期水分胁迫处理,光合抗旱指数与产量均呈正相关关系,其中,蒸腾速率抗旱指数与产量抗旱指数相关性较强。不同水分胁迫时期的产量抗旱等级划分结果显示,铁研120和铁研58综合抗旱性较强,在苗期、抽雄吐丝期和灌浆期受到水分胁迫,在籽粒成熟期均能获得较高产量。     

限制灌水对玉米品种叶片、根系等的影响

干旱会易导致植株生长不良,植株矮小。自身株高越矮的品种,受干旱影响的程度越小。一般情况下限制性灌水导致玉米单株叶面积急剧下降。抽雄吐丝期和成熟期的根冠比变化强度小于叶面积的变化。多数情况下限制灌水有助于根冠比的加大,但根冠比大的品种不一定就是抗旱的品种。成熟期限制灌水处理较抽雄吐丝期限制灌水根冠比减低幅度可能对鉴定品种抗旱性有较大意义。     

不同抗旱性甘薯品种叶片生理性状差异及抗旱指标筛选

在人工控水条件下,以15个甘薯品种为试验材料,设置正常灌水和干旱胁迫2个土壤水分处理,研究了干旱胁迫条件下不同甘薯品种叶片生理特性的差异。结果表明,干旱胁迫条件下,叶面积系数均不同程度下降,反映了品种抗旱性的差异。通过抗旱系数聚类分析,将15个甘薯品种分为3个抗旱类型,抗旱品种:济薯21、济薯25、济徐23、济薯15、烟薯25;中等抗旱品种:徐薯18、济薯26、北京553、济紫薯2号、济薯18;不抗旱品种:郑薯20、济紫薯3号、济薯22、济紫薯1号、凌紫。叶面积系数与抗旱系数的相关性分析表明,干旱胁迫条件下抗旱性强的甘薯品种可维持较高的叶面积系数;而正常灌水条件下的叶面积系数不能反映甘薯品种抗旱性。干旱胁迫导致功能叶叶绿素含量和相对含水量下降,叶片相对电导率升高。干旱胁迫条件下,功能叶叶绿素含量和相对含水量与甘薯品种的抗旱性呈显著正相关关系,而功能叶相对电导率则与甘薯品种抗旱性呈显著的负相关关系。因此,叶面积系数以及功能叶叶绿素含量、相对含水量和相对电导率等指标可作为甘薯品种抗旱性鉴定的评价指标。     

玉米各生育时期抗旱性鉴定指标的研究

试验从玉米抗旱性的系统性和整体性出发,在玉米四个比较重要的生育时期,即：萌发期（播种-出苗）、苗期（出苗—拔节）、开花期（抽雄—吐丝）、灌浆期（授粉—收获）采用分阶段人工模拟干旱胁迫的方法,利用综合性状比较优良的超级玉米品种为试验材料,通过比较形态学、发育学、生理学等方面的抗旱性鉴定指标与玉米抗旱能力的关系,通过一些简便易测指标的分析筛选,建立一套可靠、迅速的指标体系。通过玉米抗旱性与各指标的相关分析、灰色关联度分析、聚类分析,明确了各指标与玉米抗旱性关系及抗旱性鉴定的指标体系,为综合评价不同玉米品种抗旱性奠定了基础。     

玉米不同时期抗旱性鉴定指标的灰色关联度与聚类分析

试验从玉米抗旱性的系统性和整体性出发,在玉米4个比较重要的生育时期,即:萌发期(播种-出苗)、苗期(出苗-拔节)、开花期(抽雄-吐丝)、灌浆期(授粉-收获)采用分阶段人工模拟干旱胁迫的方法,利用综合性状比较优良的超级玉米品种为试验材料,通过比较形态学、发育学、生理学等方面的抗旱性鉴定指标与玉米抗旱能力的关系,通过一些简便易测指标的分析筛选,建立一套可靠、迅速的指标体系。通过玉米抗旱性与各指标的相关分析、灰色关联度分析、聚类分析,明确了各指标与玉米抗旱性关系及抗旱性鉴定的指标体系,为综合评价不同玉米品种抗旱性奠定了基础。     

干旱胁迫对不同玉米品种生长性状及产量的影响

旨在探究不同干旱胁迫程度对东北半干旱地区玉米生长性状及产量的影响,为深入研究玉米抗旱的生理机制奠定理论基础.采用抗旱棚微区试验,选用3种不同耐旱程度的玉米品种,于玉米拔节期、抽雄期及灌浆期分别设置正常供水(CK)、轻旱(LS)、中旱(MS)、重旱(SS)及持续干旱处理(S)5个水分梯度,综合性分析不同干旱胁迫程度对3个玉米品种生长性状及产量相关指标的影响.随干旱程度的不断加重,玉米株高、穗位及干物质量逐渐降低,茎粗随干旱程度的增加无明显差异,其中金庆707玉米品种株高、穗位及干物质积累量最高,嫩单19及富单16次之.玉米于抽雄期干旱胁迫时果穗性状变化最明显,且重旱下玉米产量最低,持续干旱无产量.同一干旱程度下玉米品种耐旱性越差,减产越大,玉米品种产量大小具体表现为金庆707>嫩单19>富单16.采用多个指标进行综合性分析得出,玉米抽雄期为玉米需水关键期,较易受到干旱胁迫的影响,同时指出抽雄期干旱胁迫亦或干旱胁迫程度严重是最终导致玉米产量降低的主要因素.     

基于D值法的烟草苗期抗旱评价方法研究及抗旱材料筛选

为了探究苗期抗旱性快速评价方法，筛选烟草苗期抗旱材料，开展苗期抗旱种质鉴定和抗旱品种选育。本试验以21个品种(系)5叶1心的烟苗为材料，采用15%PEG-6000模拟干旱胁迫处理，于处理48 h测定参试材料的叶绿素a等10项生理指标，通过主成分分析、隶属函数分析和通径分析构建了烟草苗期抗旱性评价方法。结果显示，主成分分析从10项指标中筛选出叶绿素a、H₂O₂、MDA、SOD、POD等5项典型的抗旱指标；通过筛选出的5项指标与各材料D值的通径分析构建出了烟草苗期抗旱性预测模型，模型表明叶绿素a对烟草苗期抗旱性直接通径系数最大；分别以构建出的抗旱性预测模型和叶绿素a的抗旱系数对各材料进行聚类分析，均将供试材料分为高抗型、中抗型、低抗型、不抗型和敏感型等5类，同时筛选出4份苗期抗旱性较强材料。研究表明，采用15%PEG-6000模拟干旱胁迫处理，利用叶绿素a等5项指标构建的抗旱性度量值及回归预测模型可用于烟草苗期抗旱性评价，干旱胁迫后叶绿素a含量变化可用于快速鉴定烟草苗期抗旱性。     

吐丝期干旱胁迫对玉米生理特性和物质生产的影响

以玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用抗旱池栽控水试验,研究了叶片光合特性、保护酶活性以及干物质转运对吐丝期干旱胁迫的响应。结果表明,在吐丝期干旱胁迫下2个品种产量分别降低39.10%和44.87%;叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)先升后降。PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、实际量子产额(Φ_PSII)、光化学猝灭(q_P)降低,非光化学猝灭(q_N)升高;抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高。说明吐丝期干旱胁迫增加了花前营养器官贮藏同化物转运量(率)及其对籽粒转运的贡献率;但郑单958受干旱影响程度小于陕单902。说明抗旱品种郑单958具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,维持较高的光化学效率,延长叶片光合功能期,促进花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒的贡献率。这可能是其在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一。     

不同生育时期玉米洪涝胁迫遥感监测与评估

为建立玉米洪涝灾害遥感监测和评估技术,本研究开展不同生育期不同程度的模拟试验,持续活体监测叶片叶绿素、冠层光谱和覆盖度并测产。结果表明,拔节期洪涝胁迫可显著降低叶绿素含量,最大程度相对变化值达-56.30%,吐丝期胁迫对叶绿素无影响,灌浆期胁迫促使叶绿素下降但并不明显。洪涝胁迫能降低覆盖度,拔节期影响最大,胁迫严重的覆盖度仅46.33%,吐丝期次之,灌浆期较小。洪涝胁迫造成的减产,生育前期影响比后期严重。拔节期和吐丝期各波段反射率与洪涝胁迫程度呈负相关关系,近红外平台波段达到极显著水平,绿峰波段次之,达到显著水平。灌浆期各波段反射率与洪涝胁迫程度呈正相关关系,相关性未达到显著水平。与胁迫程度呈极显著相关的光谱反射率和植被指数可以用于监测玉米洪涝灾害。最终基于胁迫之后与胁迫前的结构不敏感色素指数SIPI的差值DSIPI,建立拔节期和吐丝期洪涝胁迫产量损失率评估模型。     

PEG模拟干旱胁迫对不同抗旱性玉米品种苗期形态与生理特性的影响

为探讨玉米（Zea mays L.）苗期对水分亏缺的响应机制,以抗旱性具有显著差异的2个玉米品种为材料,使用PEG-6000溶液模拟不同强度的干旱胁迫,对逆境中玉米苗期的形态及生理生化特性进行分析。结果表明：干旱胁迫后抗旱性强的成单30的株高、叶面积、根长及根重呈上升趋势,抗旱性弱的金玉306呈下降趋势;干旱胁迫使成单30的地上部干重、根重和干物重等生物产量增加,而金玉306的各生物产量逐渐下降;干旱胁迫导致玉米的丙二醛含量升高,细胞膜稳定性下降,成单30的变化幅度比金玉306小;干旱胁迫使玉米的叶绿素a/b比值及叶绿素含量下降,类胡萝卜素含量增加;成单30的可溶性糖及可溶性蛋白含量在干旱胁迫后变化不显著,而金玉306在后期才出现显著变化;干旱胁迫后,成单30与金玉306的脯氨酸含量均极显著增加;干旱胁迫使玉米的超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性提高。这些结果说明不同抗旱性玉米品种的抗旱机制存在一定差异。     

陆稻抗旱性主要指标的研究

在大田栽培水分子缺条件下，对３个陆稻品种的部分抗旱指标进行了测定，分析在正常供水与水分胁迫两种条件下的生理反应差异，从而对其抗旱性鉴定进行了探讨。结果表明，水分胁迫下的叶片游离脯氮酸含量，可溶性糖含量，叶细胞膜透性，组织相对含水量，离体叶片失水百分率，根冠比等都可作为陆稻抗旱性鉴定指标，并应用以上指标采取模糊隶属法对３个品种的抗旱性进行了综合评价，合江５号属全期弱抗品种，东陆１号全期中抗品种，推广     

干旱胁迫对土壤水分动态及玉米水分利用效率影响研究

为研究干旱胁迫效应下土壤的水分动态及玉米水分利用效率,设置干旱胁迫处理和正常灌水处理2种模式,比较不同处理下土壤的水分特征、耗水规律和水分利用效率。结果表明：作物进入拔节期以后,干旱胁迫效应明显,土壤水分开始显著低于正常灌水处理;灌溉后的作物耗水量显著高于干旱胁迫处理,灌溉是影响研究区域玉米生长水分条件的主要因素,玉米进入生殖生长阶段后灌水较不灌水处理的日耗水量增长幅度达到了1.4~7.0倍;干旱胁迫对玉米产量造成严重影响,产量下降54.6%,但是水分利用效率较正常灌水处理高27.3%。     

富氢水对干旱胁迫下大麦种子萌发及幼苗生物量分配的影响

为探讨富氢水对干旱胁迫下大麦种子萌发期抗旱性与幼苗生物量分配的影响,以大麦品种“新啤6号”为试材,采用20%聚乙二醇（PEG）-6000模拟干旱胁迫,比较不同浓度富氢水浸种处理后大麦种子的发芽率和幼苗根冠比等16个指标的差异。结果表明,适宜浓度的富氢水处理能显著提高干旱胁迫下大麦种子的发芽率、干物质转移量、转移率及转化效率,并减少呼吸消耗干物质量,还可以降低干旱胁迫下大麦幼苗根冠比,增加幼苗根和芽的干重,促进幼苗可溶性糖、可溶性蛋白及叶绿素累积。由此可知,一定浓度的富氢水能通过调控种子干物质转运的途径提升干旱胁迫下大麦种子的萌发率,并可通过调节可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量降低干旱胁迫对大麦幼苗根和芽生物量分配的不利影响。     

城市绿地植物萱草和结缕草的抗旱性研究

盆栽条件下对萱草（Hemerocallis fulva）和结缕草（Zoysia japonica）2种城市绿地植物采取控水方式进行水分胁迫处理,测定了土壤自然干旱胁迫过程中影响其抗旱性的主要生理生化指标,采用隶属函数法对这2种草本植物进行综合评定。结果表明：随土壤水分胁迫的加重,土壤水势和叶片水势、叶绿素含量、叶片光合及蒸腾强度均呈下降趋势,细胞膜透性增大。萱草SOD活性先升高后下降再升高,结缕草则一直呈上升趋势;两种植物的可溶性蛋白含量先下降后升高;脯氨酸含量萱草呈先升高后下降,结缕草则是先下降再升高的过程。综合评价结果表明,萱草的抗旱性大于结缕草。     

不同基因型玉米种子萌发特性与芽、苗期抗旱性的关系

利用PEG高渗溶液法研究了不同基因型玉米种子的萌发特性；同时采用盆栽控水法测定了其干旱后幼苗存活率。研究结果表明：在水分亏缺条件下，不同基因型玉米在各性状上表现受抑程度不同，具有较强根、芽生长能力的玉米基因型，芽、苗期的抗旱性较强。玉米在高渗溶液中的种子萌发耐旱指数是评价其芽期抗旱性的综合指标，而苗期抗旱性评价应以干旱后幼苗存活率为标准。     

Vergleichende Streßphysiologie von Tepary-Bohnen (Phaseolus acutifolius A. Gray) als "Minor Crop" und Mwezi Moja-Bohnen (Phaseolus vulgaris, GLP 1004) als Hochleistungsleguminose im tropischen Landbau

Comparative stress physiology of tepary beans ( Phaseolus acutifolius ) as "minor crop" and mwezi moja beans ( Phaseolus vulgaris ) as high-yielding variety in tropical agriculture
The study deals with the ecophysiological demands of the "minor pulse" tepary beans ( Phaseolus acutifolius ) – possessing a high nutritional value – as well as of the high-yielding kenyan bean variety mwezi moja ( Phaseolus vulgaris, GLP 1004 ).
Special reference is dedicated on the drought resistance of the crops in order to make recommendations for potential cultivation in the semi-arid and arid drylands of South and Southeast Kenya.
Newly constructed growth containers gave possibilities to simulate different durations and intensities of water stress under controlled environmental conditions in climatic chamber experiments.
It was observed and recorded that teparies possess different mechanisms of morphological and physiological adaptation to high temperature and water stress, apparently including the ability of osmotic adjustment. The patterns of adaptation to water stress are combined with defined hydrature periods closely connected with the reduction of soil moisture.
There was no evidence of morphological adaptation of mwezi moja leaves to water stress. It was observed and recorded that there is a partial drought resistance within the upper leaf unit, apparently caused by osmotic adjustment.
The crop seems to be less adapted than tepary beans to marginal cropping areas (e.g. in agroecological zone, AE2, L 6 or LM 6; ace. to: J ätzold and S chmidt 1982/83) of the drylands due to high crop water requirements (about 30 % more than the "minor pulse"), low drought resistance and a high relative yield decrease under water stress – in spite of a short vegetation cycle (about 60–65 days).     

水分胁迫对水稻结实期一些生理性状的影响

选用抗旱性不同的3个杂交水稻品种，在干旱棚内分别在正常供水和水分胁迫条件下，研究了水稻结实期丙二醛（MDA）含量、光合速率、气孔导度、渗透调节物质及保护性酶活性等生理性状变化。结果表明，结实期随土壤水分胁迫加剧和时间延长细胞膜脂过氧化加剧，抗旱性弱的品种膜脂过氧化更为严重；剑叶光合速率、气孔导度和叶绿素含量迅速下降，抗旱性弱的品种比抗旱性强的品种降速快、幅度大。抽穗后0～14 d随胁迫时间的延长叶片内可溶性糖、氨基酸含量增加，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）3种酶活性升高，抗旱性强的品种增加或升高的幅度大。抽穗14 d后叶片内可溶性糖、氨基酸含量下降，SOD、CAT和POD酶活性降低。试验表明，水稻叶片MDA含量、光合作用、渗透调节物质及保护性酶活性的变化幅度与品种的抗旱性密切相关。     

广东甜玉米不同品种耐旱性鉴定试验

采用塑料大棚遮挡自然降水的方法研究了不同水分胁迫下8个甜玉米品种散粉至吐丝间隔期（ASI）、营养器官和产量构成因素性状指标的变化。结果表明，在干旱胁迫下，各品种的散粉至吐丝间隔期（ASI）受到不同程度的延迟，营养器官和产量构成因素性状指标呈下降趋势。轻度干旱对各甜玉米品种上述性状的影响较小，中度干旱对其影响比较大，与正常水分条件相比部分品种受到的影响达到显著或极显著的差异。以散粉至吐丝间隔期（ASI）、产量及产量的耐旱系数为主并结合营养器官形态性状和产量构成因素进行耐旱性综合评价较为可行。粤甜13号和正甜38号耐旱性相对较好，在生产中可作为耐旱节水型的品种加以应用。     

水分胁迫对甜玉米主要农艺性状及产量的影响

在大棚内采用人工供水的方法,研究不同水分胁迫下甜玉米品种主要农艺性状与产量的关系。结果表明,轻度干旱胁迫下可用株高、茎粗、散粉至吐丝间隔期(ASI)、穗粗、每穗粒数、千粒重等6个性状耐旱系数作为品种耐旱性鉴定的指标,而中度干旱胁迫下可用穗位叶面积、散粉至吐丝间隔期(ASI)、穗粗、每穗粒数、出籽率、千粒重这6个性状耐旱系数预测品种产量的耐旱系数。在不同程度水分胁迫下,散粉至吐丝间隔期(ASI)、穗粗、每穗粒数、千粒重等4个性状耐旱系数是不同品种耐旱性鉴定的重要指标,除此之外,株高、茎粗、穗位叶面积等决定植株形态的性状指标也对甜玉米耐旱性起一定作用。     

水分胁迫下ABT生根粉对玉米耐旱性的影响

在水分胁迫条件下，经ＡＢＴ生根粉浸种的玉米植株，推迟出出现暂时萎蔫和永久萎蔫的时间，并且对株高、叶片的根的生长、根吸收活性表面积、伤流量及伤流强度、叶片水势等有显著影响，对降低脯氨酸含量也有显著作用。证明ＡＢＴ生根粉参与了玉米的代谢活动，具有提高植株吸水耐旱能力的作用。