灌浆中后期高温对小麦黏度的影响及品种耐热性研究

为了提高小麦的产量和品质,筛选耐热种质资源,对来自山东、河北、河南和安徽省的12个冬小麦品种灌浆中后期至收获期于田间每天11:00-16:00以塑料薄膜覆盖方式进行高温胁迫,以不覆膜为对照(CK),研究了灌浆中后期高温对小麦的热感指数、几何平均产量、耐热指数以及小麦黏度等的影响。结果表明,灌浆中后期高温胁迫下籽粒千粒重、容重、产量及糊化黏度等被测指标均显著下降,矮抗58、衡4399、淮麦33、良星99和周麦22的热感指数均小于1,且耐热指数和几何平均产量相对较高,说明其较耐热;安农0711、济麦22、山农20、石麦19和石麦22的热感指数大于1或大部分大于1,且耐热指数较低,为热敏感型品种;郑麦7698和周麦18热感指数或大于1或小于1,几何平均产量和耐热指数相对较高,为中性品种。品种、环境及其交互作用对峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值等黏度指标均有极显著影响;高温胁迫对耐热性强的矮抗58、淮麦33、周麦22的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值及稀懈值等指标影响较小,高温胁迫下的上述指标较CK降低幅度平均在18.0%～39.6%;对耐热性差的济麦22、山农20和石麦22的影响较大,高温胁迫下的上述指标较CK降低幅度平均在80.5%～94.1%。加强小麦耐热性鉴定,筛选耐热种质资源是提高小麦产量和品质以及应对高温胁迫的重要措施之一。     

北方冬麦区与黄淮北片优良小麦品种(系)耐热性评价

为筛选小麦耐热种质资源,在开花后15d开始覆盖塑料大棚,模拟高温胁迫,对来自我国北方冬麦区和黄淮北片主推的53个小麦品种(系)的千粒重热感指数、容重热感指数、几何平均产量进行分析,并以耐热品种TAM107为对照,结合苗期细胞膜热稳定性对参试材料的耐热性进行评价。结果表明,在三年(2008-2011)试验中,千粒重热感指数均小于1的品种(系)有9个(05CA306、京冬8号、邯6228、衡6632、农大3492、农大3432、济麦19、农大212和衡4399),容重热感指数均小于1的品种(系)有8个(衡观216、农大3492、农大413、京冬8号、山农2149、农大212、衡6632和济麦19)。依据参试品种(系)在3年的几何平均产量及热感指数的结果,农大212、农大3492、京冬8号、济麦19、衡6632、农大413、山农2149和衡观216可作为耐热高产品种(系)在生产上推广应用。利用细胞膜热稳定性筛选出44个苗期耐热性好的品种(系)。综合细胞膜热稳定性法及田间评价结果,农大212、衡6632、农大3492、济麦19、农大413、山农2149和衡观216为耐热性较好的品种(系)。     

郑麦7698加工品质及配粉特性研究

为明确郑麦7698的加工品质及配粉特性,以加西2号和美麦DNS为对照,对郑麦7698、新麦26和周麦22的粉质特性及加工品质进行了分析,并检测了郑麦7698与新麦26、周麦22以不同比例配粉所得混合粉的面包烘焙品质和面条蒸煮品质.结果表明,郑麦7698和新麦26的蛋白质含量、湿面筋含量及粉质参数均达到国家优质强筋小麦的标准,周麦22为中筋小麦品种.郑麦7698、加西2号、美麦DNS和新麦26等4个小麦品种的面包烘焙品质优良,面包评分分别为85.3、85.7、88.5和95.3.当郑麦7698与新麦26配粉比例分别为30∶70和50∶50时,其面包评分分别为95.0和93.8,显著高于郑麦7698单粉,说明对郑麦7698面粉配以适量的新麦26可显著提高郑麦7698的面包烘焙品质.郑麦7698的面条加工品质最优,其面条评分为92.4.郑麦7698与周麦22配粉比例分别为70∶30、50∶50和30∶70时,面条评分分别为89.3、83.6和79.4,说明对周麦22配以适量的郑麦7698可显著改善用麦22的面条加工品质.郑麦7698为面包面条兼用型品种,通过配粉可生产出高质量的面包粉和面条粉.     

新疆春小麦品种耐热性评价

为筛选出丰产性好的耐热性春小麦品种,在花后15d至成熟期以自然生长为对照,分析了塑料棚高温处理下19份新疆主推春小麦品种产量性状的变化,并采用产量指数、千粒重热感指数及容重热感指数相结合的方法对供试材料的耐热性进行评价。结果表明,灌浆期高温胁迫下小麦千粒重降低,进而导致减产。新春6号、新春9号、新春11号、新春17号、新春22号、新春27号、新春31号、新春33号和新春37号在高温及常温条件下的丰产性均较好,其中新春6号及新春37号丰产性突出。千粒重热感指数小于1的品种有10个,分别为新春6号、新春17号、新春22号、新春26号、新春29号、新春32号、新春34号、新春36号、新春40号和新春41号。容重热感指数小于1的品种有10个,分别为新春6号、新春11号、新春17号、新春22号、新春27号、新春32号、新春33号、新春34号、新春39号和新春40号。综合热感指数及产量指数,新春6号、新春17号、新春22号及新春37号的耐热性较好,可作为耐热高产品种在生产中推广应用。新春40号丰产性较好,千粒重及容重热感指数小于1,千粒重高,可作为小麦耐热育种的亲本。新春41号在两种温度条件下千粒重高,可作为耐热性种质资源。     

不同小麦品种对灌浆期高温的响应差异

为探究小麦对花后高温的生理响应,以黄淮海地区的16个小麦品种为材料,测定灌浆期高温对小麦旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,分析千粒重和产量的变化,并比较品种灌浆后期抗高温能力的差异。结果表明,高温处理7d后小麦旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和SOD活性均高于田间自然生长小麦(对照),而MDA含量则低于对照;高温处理15d后小麦旗叶可溶性蛋白质含量、MDA含量和SOD活性较对照明显升高,而可溶性糖含量则下降。高温处理后各品种千粒重和产量均降低,豫麦49-198和郑麦366产量显著降低。相关分析、主成分分析、隶属函数法和聚类分析结果表明,济麦22和石麦19灌浆期耐热性均较高;旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和籽粒千粒重3项指标可作为小麦耐热性评价指标。     

花后高温胁迫对小麦灌浆特性及产量的影响

为了解小麦灌浆特性对花后高温胁迫的响应,选用西农979、洛旱2号、西农2208、新麦11、郑麦366和兰考矮早8等6个品种,于2016-2018年以自然条件为对照(CK),分析了花后高温胁迫(搭棚增温)后小麦灌浆进程、千粒重和产量的变化。结果表明,小麦粒重主要由灌浆持续时间和灌浆速率决定,不同小麦品种对花后高温胁迫的响应模式不同。西农979、洛旱2号在高温胁迫下,灌浆快增期的平均灌浆速率有所提高,但灌浆持续时间显著降低,导致粒重显著下降,且两年度的千粒重热感指数和产量热感指数均大于1,属于不抗高温型品种;新麦11、郑麦366和兰考矮早8经高温胁迫后,灌浆持续时间变化幅度不大,平均灌浆速率分别降低了0.05、0.09和0.06g·d^-1,千粒重分别降低了2.00、1.45和1.56g,但高温胁迫下粒重与CK无显著差异,且郑麦366和兰考矮早8的千粒重热感指数和产量热感指数在两个年度均小于0.9,属于抗高温型品种。     

真空低温氦气等离子体对小麦和大麦种子萌发的影响

为了解低温氦气等离子体种子处理效果在作物品种间的差异以及时效性,以不同小麦和大麦品种为材料,分析了不同功率等离子体对小麦和大麦种子萌发的影响。结果表明,在80、100和120W条件下,等离子体处理对小麦各品种发芽势、发芽率以及发芽指数的影响不一致,其中对淮麦23、淮麦25、淮麦33及济麦22的处理效果较好,能够改善发芽指标;而大麦种子发芽被抑制。当降低处理功率后,大麦品种单二和港啤以30W处理效果最佳,种子萌发受到促进。在保存的63d内,淮麦28的发芽与CK相比无显著差异,而郑麦9023和淮麦30发芽指标均有不同程度的降低,说明等离子体处理效果具有一定的时效性,且与品种相关。     

水氮限量供给下两个高产小麦品种物质积累与水分利用特征

为给小麦节水高产高效栽培提供科学依据,以主栽小麦品种济麦22和石麦15为材料,在大田条件下,设置2个灌水水平[春灌一水(W1)和春灌二水(W2)],在每个灌水水平下设置2个施氮量处理[192kg.hm-2(N1)和270kg.hm-2(N2)],探讨了有限水氮供给条件下两品种的干物质生产与水分利用特征。结果表明:(1)在W1水平下,济麦22的N1与N2处理籽粒产量和水分利用效率无显著差异,石麦15的N1处理籽粒产量和水分利用效率显著高于N2处理;在W2水平下,两品种籽粒产量和水分利用效率均以N1处理较高;在相同施氮水平下,两品种籽粒产量和水分利用效率均以W2处理较高;在不同水氮处理下,济麦22籽粒产量和水分利用效率高于石麦15。(2)在相同灌溉水平下,两品种花后物质积累量和分配比例均以N1处理高于N2处理;在相同施氮水平下,两品种花后物质积累量和分配比例均以W2处理高于W1处理;2个品种比较,石麦15花后物质积累量和分配比例高于济麦22,而济麦22花前物质积累量及其对产量的贡献率高于石麦15。(3)在不同水氮处理下,济麦22总耗水量、土壤贮水消耗量及花后耗水比例均大于石麦15。综合上述结果认为,两小麦品种在W2N1水氮组合下可实现高产与水分高效利用的协调统一。     

灌浆期高温对冬小麦叶源与粒库生理特征的影响

为研究灌浆期高温对冬小麦灌浆和产量的影响,以耐热型品种淮麦33和高温敏感型品种华成3366为材料,于灌浆期（花后14~20 d）进行高温处理,以田间自然温度生长的小麦为对照,研究高温对旗叶叶绿素含量、抗氧化酶活性、丙二醛（MDA）含量和糖含量以及籽粒淀粉含量和淀粉合成关键酶活性的影响,并对小麦粒重、产量等指标进行测定。结果表明,高温处理显著降低了淮麦33和华成3366旗叶的叶绿素含量,降幅分别为5.88%和9.86%;降低了两品种旗叶的抗氧化酶活性,提高了旗叶MDA、可溶性糖和蔗糖含量;高温处理也显著降低了两品种籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、结合态淀粉合成酶（GBSS）、可溶性淀粉合成酶（SSS）和淀粉分支酶（SBE）活性,并减少了支链淀粉和总淀粉含量,其中淮麦33和华成3366的籽粒总淀粉含量分别下降了5.63%和8.77%;高温处理主要降低了淮麦33小穗第3粒位的粒重及华成3366小穗第1、2和3粒位的粒重,2018-2019、2019-2020年度淮麦33和华成3366的产量分别下降了5.07%和16.33%、6.23%和8.90%。与高温敏感型品种华成3366相比,耐热型品种淮麦33受高温影响较小。综上所述,灌浆期高温处理显著降低旗叶叶绿素含量和抗氧化酶活性,影响叶片中碳水化合物的转运,导致淀粉合成关键酶活性、淀粉含量和产量降低。     

基于盐胁迫的小麦农艺性状多样性分析及评价

为筛选耐盐性优良的小麦资源,在0、0.3%和0.5%NaCl处理下,对黄淮麦区的132个小麦品种的8个数量性状进行了遗传多样性、相关性、主成分分析和耐盐性评价。结果表明,供试材料具有丰富的遗传多样性,且随盐浓度的升高,被测指标的变异系数和遗传多样性指数逐渐增大,其中单株成穗数、穗下茎节长和单株产量的变异系数均大于10%;除株高外,其他性状的遗传多样性指数均大于2。相关分析表明,在高盐(0.5%NaCl)胁迫下,株高与单株产量极显著正相关,而在低盐(0.3%NaCl)胁迫下则相关不显著;在低盐胁迫下,千粒重与单株产量极显著正相关,而在高盐胁迫下相关性不显著。主成分分析表明,在低盐、高盐胁迫下,前4个主成分累计贡献率达到82.677%、88.897%。以综合耐盐指数为依据,发现河北省的衡4399、石麦15,山东省的青麦6号、青丰1号、青农2号和烟农5286,河南省的洛旱6号、郑麦366、周麦22号、周麦23号和周麦28号共11个品种在两种盐分条件下均表现为耐盐性强。结合田间群体表现和产量,认为周麦22号、洛旱6号、郑366、青农2号、烟5286和衡4399为高产耐盐小麦种质资源,可在耐盐育种工作中加以利用。     

小麦品种郑麦7698耐强光高温的生理机制

为了阐明小麦品种郑麦7698耐强光高温的生理机制,以黄淮南片麦区区域试验对照品种周麦18和大面积推广品种矮抗58为对照,研究了该试验材料在强光、高温、强光高温交叉胁迫下的生理特性。结果表明,3种逆境对小麦叶片光合功能的影响程度依次为强光高温强光高温,且3个品种的耐强光高温特性存在显著差异。3种逆境胁迫处理下,郑麦7698的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)的下降幅度均显著低于周麦18和矮抗58,相对电导率、丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子生成速率、过氧化氢含量的上升幅度显著小于周麦18和矮抗58,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性在逆境下的上升幅度显著高于周麦18和矮抗58,表现出较好的耐强光高温特性。综合分析表明,郑麦7698之所以较周麦18和矮抗58具有更好的耐强光高温特性,是因为其在逆境下具有较高水平的抗氧化酶活性,可有效清除活性氧类物质,降低其光合机构受损程度,从而维持较高水平的光合效率。     

不同小麦品种氮素利用效率特征差异的研究

为了给氮高效优质小麦品种的选育和栽培提供理论依据,采用盆栽试验,研究了郑麦0943、郑麦0856和郑麦7698三个中强筋小麦品种的氮素利用效率特征以及茎叶中氮组分、氮代谢酶活性的差异。结果显示,施氮可显著促进小麦氮素的吸收和累积,不同小麦品种氮素利用效率特征存在明显差异。3个小麦品种中,郑麦0943氮素吸收量最大,氮素吸收效率和氮素利用效率均较高,氮素收获指数也显著高于其他两个品种,且籽粒中氮素来源以后期根系氮素的吸收和转移为主,前期地上部营养体的氮素转移能力也明显强于其他两个品种;不施氮条件下,郑麦0943开花期茎叶中具有较高的营养性氮含量和较低的结构性氮和功能性氮含量,且施氮后功能性氮含量增幅最大,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性也最高;不施氮条件下,郑麦7698氮素干物质生产效率和氮素收获指数均最低,郑麦0856氮素干物质生产效率最高,但氮素收获指数低于郑麦0943。综合而言,郑麦0943的氮肥生产效率最高,而郑麦0856的氮素农学利用效率最高,二者的氮素吸收效率和氮素表观回收率均高于郑麦7698。     

水肥管理模式对小麦氮素吸收及转运的影响

为优化冬小麦水肥管理模式,在2013-2016三个小麦生长季,通过裂区试验,以春季5个不同水肥管理模式作为主区［M₀：不灌溉+趁墒追肥模式;M₁：拔节水+拔节肥模式;M₂：拔节和扬花或灌浆初灌溉2水+拔节肥模式;M₃：返青-拔节水（+追肥）+孕穗或扬花水+灌浆水的3水模式;M₄：起身水（+1/2追肥）+拔节水（+1/2追肥）+扬花或灌浆初浇水+灌浆水的4水模式］,以2个当地主推冬小麦品种作为裂区（衡观35和衡4399）,比较分析了不同水肥管理模式下小麦不同生育阶段生物量、氮素吸收量、氮素利用效率、花后氮素转运效率、氮素贡献率及产量的差异。结果表明,冬小麦干物质积累量在起身到拔节期平均以M₀模式最高,从扬花期开始平均以M₀模式最低,成熟期M₁、M₂、M₃和M₄模式分别较M₀模式高 15.9%、27.6%、40.0%和39.5%。随春季灌溉量和灌溉次数的增加,籽粒产量和氮素吸收量呈现增加趋势,与M₀模式相比,M₁、M₂、M₃和M₄模式的产量分别提高28.5%、36.7%、44.7%和45.7%,氮素吸收量分别提高 21.2%、36.3%、48.2%和48.1%,氮素利用效率以M₂模式最高。M₁、M₂、M₃和M₄模式的营养器官氮素花后向籽粒的转运总量较M₀模式分别高26.7%、15.2%、30.1%和20.2%,但氮素转运效率及对籽粒氮素的贡献率均随灌溉次数和灌水量的增加呈现降低的趋势。衡4399三年较衡观35平均增产3.4%,差异显著;两个品种间干物质积累量、氮素积累量及氮素的吸收和利用效率差异均不显著;衡4399的氮素转运效率和贡献率分别较衡观35高5.1和12.2个百分点。在水肥利用效率较高的M₂模式下,衡4399的水分利用效率和氮素利用效率较衡观35分别提高1.1%和5.6%。因此,在缺水的华北低平原区采用M₂模式,选用产量潜力大、水氮利用效率高、花后营养器官氮素转运效率高的衡4399,对保证小麦产量和区域农业的可持续发展意义重大。     

长期定位施氮条件下不同品质类型冬小麦适宜施氮量的研究

为了探明河北不同品质类型冬小麦的适宜施氮量，在十年定位试验的基础上，研究了不同施氮水平（0、60、120、180、240和360 kg·hm^-2）下小麦中筋品种济麦22、中强筋品种石优20、强筋品种藁优2018和超强筋品种师栾02-1的产量和品质以及农田氮素平衡和土壤氮素盈余状况。结果表明，产量和品质在不同类型小麦品种间及氮肥处理间均差异显著。不施氮和施氮60 kg·hm^-2处理的产量和品质显著低于其他处理。长期不施氮肥时各小麦品种的蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间等品质指标降至弱筋麦水平。济麦22、石优20、藁优2018和师栾02-1实现高产高效的适宜施氮范围依次是120～240、180～240、120～300和120～240 kg·hm^-2，济麦22达到品种本身品质水平的适宜施氮量范围为120～300 kg·hm^-2，其他品种为180～240 kg·hm^-2。不同品质指标对施氮量的反应有差异，强筋品种的蛋白质含量和面团稳定时间在施氮120 kg·hm^-2条件下能达到较高水平，而湿面筋含量、面团形成时间和延伸性则需要更高施氮量才能达到较高水平。济麦22、石优20、藁优2018和师栾02-1达到农田氮素表观平衡的适宜施氮量分别为197、166、199和218 kg·hm^-2，土壤氮素表观平衡的施氮量均为212 kg·hm^-2。过量施氮不能提高小麦产量和品质，降低施肥效益，会造成土壤氮素盈余。可见，施氮180 kg·hm^-2为最优施氮处理，能实现小麦高产、高效、优质和生态安全的统一。     

水氮限量供给下两个高产小麦品种氮素吸收与利用特征

为给华北地区冬小麦节水高产高效栽培提供理论依据,选用当地两个主栽冬小麦品种济麦22和石麦15为材料,在大田春灌一水(W1)和春灌二水(W2)2个灌水条件下均设置192kg.hm-2(N1)和270kg.hm-2(N2)2个施氮水平,研究了在水氮限量供给下冬小麦氮素吸收利用特征。结果表明:(1)在W1水平下,济麦22籽粒产量N1与N2处理无显著差异,石麦15籽粒产量N1处理显著高于N2处理;在W2水平下,两个小麦品种均以N1处理籽粒产量最高;在相同施氮水平下,两个小麦品种籽粒产量均以W2处理最高;在不同水氮处理下,济麦22籽粒产量高于石麦15。(2)在相同灌溉水平下,两品种氮素利用效率和氮肥生产效率均以N1处理较高;在相同施氮水平下,两个品种氮素利用效率和氮肥生产效率均以W2处理较高;在不同水氮处理下,济麦22氮素利用效率和氮肥生产效率高于石麦15。(3)在相同灌溉水平下,两小麦品种花后氮素积累量和分配比例均以N1处理最高;在相同施氮水平下,两小麦品种花后氮素积累量和分配比例均以W2处理最高。在不同水氮处理下,石麦15花后氮素积累量和分配比例高于济麦22。(4)方差分析表明,灌溉、品种、氮肥以及氮肥与品种、灌溉与氮肥的互作对籽粒产量影响均达显著水平,其中灌溉效应起主导作用。综合分析认为,两个小麦品种在限量供水(W2水平)、适量供氮(N1)处理下可以协调促进花后氮素积累、分配和有效转运,获得高产、高氮素利用效率和高氮肥生产效率。