拔节期和花后渍水对不同品种小麦产量及相关农艺性状的影响

为给小麦抗逆高产栽培提供参考,以22个小麦品种为材料,于2018—2019和2019—2020年度分别开展拔节期和花后渍水处理,以自然生长条件为对照,分析渍水对籽粒产量及其相关农艺性状的影响,筛选耐渍高产品种并明确其耐渍高产机制。结果表明,拔节期和花后渍水处理造成小麦籽粒产量分别下降29.6%~59.1%和7.9%~49.1%,均显著降低穗粒数、千粒重、花后干物质积累量和乳熟期LAI。根据两年度不同水分处理下平均籽粒产量和渍后产量的降幅,筛选出相对高产耐渍品种扬麦25及耐渍性较突出品种宁麦22和生选6号。相关性分析表明,不同水分处理下穗粒数、乳熟期LAI、旗叶RuBPCase活性以及花后和成熟期干物质积累量与籽粒产量均呈显著正相关。渍水处理下穗粒数降幅、千粒重降幅、花后干物质积累量降幅、乳熟期LAI降幅与产量降幅均呈显著正相关。花后光合面积大、光合速率高的品种,通过多生产光合物质以供应籽粒灌浆,促进产量形成;渍水导致的光合面积减少和物质生产能力降低是制约高产稳产的关键因素。因此,渍水胁迫下改善小麦生育中后期叶片光合生产能力,尤其是绿叶面积,有助于降低穗粒数和千粒重的渍后降幅;渍水条件下高叶片光合生产能力和穗产量可作为高效筛选高产耐渍品种的依据。     

开花期渍水对小麦产量及氮素分配的影响

为探究江汉平原小麦生育期间雨水过多对小麦造成的影响,于2020-2021年以耐渍品种襄麦55和主推品种郑麦9023为供试材料开展大田试验,分析了开花期连续渍水7 d小麦产量、干物质和氮素积累与转运的变化。结果表明,与无渍水的对照（CK）相比,渍水导致小麦旗叶SPAD值下降。渍水后郑麦9023旗叶比襄麦55衰老更早,旗叶功能期相对更短。开花期渍水致使成熟期营养器官干物质和氮素积累量下降,促进花前储存的干物质和氮素在花后向籽粒的转运,提高了花前储存的干物质和氮素对籽粒产量和氮素的贡献率,但依然使成熟期单茎籽粒干物质和氮素积累量分别下降10.87%~13.59%和19.32%~23.60%。襄麦55成熟期茎鞘的干物质和氮素积累量下降量较大,花前干物质和氮素转运效率高于郑麦9023。开花期渍水影响籽粒灌浆速率和灌浆时间。渍水导致襄麦55最快灌浆期由花后21~35 d缩短至花后28~35 d,但单粒重下降不显著;渍水后郑麦9023灌浆在花后35 d时基本停止,单粒重下降显著。开花期渍水显著降低小麦产量,使襄麦55和郑麦9023分别减产7.7%和15.6%,减产主因分别是穗粒数和千粒重的显著下降。总之,开花期渍水会导致小麦减产,但促进了花前储存的干物质和氮素向籽粒的转运,对襄麦55花前干物质和氮素转运的影响大于郑麦9023。     

减氮对不同氮效率小麦品种花后光合物质生产力和产量的影响

为明确不同氮效率小麦品种对减氮的响应特点,以前期筛选出的氮高效品种扬麦25、宁麦21和氮低效品种扬麦22、扬麦20为材料,研究减氮模式对产量、氮肥利用效率、光合生产能力和干物质积累量的影响。结果表明,氮高效品种扬麦25和宁麦21的籽粒产量和氮肥利用效率显著高于氮低效品种扬麦22和扬麦20,氮高效品种的平均籽粒产量和平均氮肥利用效率较氮低效品种分别高10.9%和23.9%。与常规施氮处理(CK)模式相比,减氮20%并采用基肥和拔节肥各施氮90 kg·hm~(-2)(M4)模式下,氮高效品种开花期LAI、旗叶SPAD值、净光合速率及乳熟期旗叶SPAD值和净光合速率均未显著降低,且乳熟期平均LAI提高16.0%,进而使花后干物质积累量增加,从而实现产量稳定和氮肥利用效率的提高;而氮低效品种花后光合生产能力、籽粒产量和氮肥利用效率随施氮量降低而出现不同程度的降低。这说明,氮高效品种较氮低效品种有着更多的减氮潜力,前者在适量减氮和合理施肥方式下,可通过延缓花后叶面积衰减、保持较强的花后光合能力和增加花后物质生产力,实现产量稳定和氮肥利用效率提高。     

渍前和渍后喷施外源调节物质对花期渍水小麦生长和产量减损效应的差异

为明确渍前和渍后施用外源物对长江中下游地区渍水小麦生长和产量减损效应的差异，以当地主栽品种扬辐麦4号为供试材料，对渍前和渍后喷施外源调节物质(DDTC、GA、肥料元素和复配外源物)后花期渍水胁迫下小麦光合与叶绿素荧光特性、干物质积累与转运及籽粒产量进行了比较分析。结果表明，花期渍水胁迫后小麦光合性能减弱，光能利用和电子传递受阻，花后光合同化物积累减少，籽粒灌浆速率降低，粒重和产量下降。渍前和渍后喷施外源调节物质均可提高花期渍水小麦的叶片光合性能，增强叶片光能利用和电子传递能力，促进籽粒中花后光合同化物积累，提升籽粒灌浆速率以及粒重，从而增加籽粒产量。与渍后喷施相比，渍前喷施外源物能够有效提高花期渍水小麦的叶片光合速率、光化学效率和叶绿素含量以及降低热耗散；渍前喷施外源物能够有效促进花期渍水小麦的花后光合同化物积累，降低花前营养器官贮藏物转运；渍前喷施外源物能够有效提升花期渍水小麦的籽粒灌浆速率，促进粒重和籽粒产量增加。综上所述，与渍后喷施相比，渍前喷施外源调节物质能够有效提升花期渍水小麦光合性能，促进干物质积累与转运以及降低籽粒产量损失，从而减少渍水胁迫对小麦生长和产量的不利影响，其中...     

不同产量潜力小麦品种氮素积累与转运的差异

为探明不同产量潜力小麦品种氮素积累与转运的规律,于2019-2020年度小麦生长季,以3个产量潜力不同的小麦品种烟农1212、济麦22和良星99为供试材料,分析了3个小麦品种氮素积累、转运和籽粒产量的差异。结果表明,烟农1212在小麦拔节至开花期和开花至成熟期植株氮素积累速率显著高于济麦22和良星99,开花期和成熟期植株氮素积累量也显著高于其他两个品种;在开花后0~7 d,籽粒氮素积累量和积累速率在3个品种间无显著差异,花后7~14 d,两个指标在烟农1212和济麦22间无显著差异,但均显著高于良星99,花后21~35 d,烟农1212的籽粒氮素积累量和积累速率显著高于其他两个品种。烟农1212花前氮素转运量和开花后氮素积累量均最高。相关分析表明,籽粒产量与开花期和成熟期的氮素积累量呈极显著正相关,烟农1212较济麦22和良星99分别增产9.32%和14.10%,获得最高的氮素吸收效率、氮素收获指数和氮肥偏生产力。在本试验条件下,烟农1212是开花期和成熟期氮素积累量、花前氮素转运量和产量最高的小麦品种。     

花后渍水时长对小麦根系形态和抗氧化酶活性及产量的影响

为研究花后渍水对小麦根系形态特征和衰老特性及产量的影响,以小麦品种齐民7号和淮麦44为试验材料,采用柱栽试验方法,在开花期设置0 d(W0)、3 d(W3)、6 d(W6)和9 d(W9)四个渍水时长,分析了不同渍水处理间小麦根系平均直径、总根长、根干重和根系衰老相关酶活性及产量的差异。结果表明,在整个测定时期,W3处理的小麦根系平均直径、总根长、根干重、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性与W0处理无显著差异,但成熟期千粒重和产量显著低于W0处理。花后21 d, W6和W9处理的根系平均直径、总根体积、总根长、根干重、CAT和SOD活性显著低于W0和W3处理,POD活性和MDA含量显著高于W0和W3处理。成熟期不同处理之间穗数无显著差异,W9处理的穗粒数显著低于其他处理,千粒重和产量表现为W9W6W3W0。齐民7号各处理的穗粒数和产量均显著高于淮麦44,但W3处理下,齐民7号的产量损失显著低于淮麦44。随渍水时长的增加,两品种的产量损失均显著增加,渍水9 d时最终产量损失均达到51%以上,品种之间无显著差异。这说明本试验条件下,开花期渍水胁迫会加快小麦根系衰老,进而影响籽粒灌浆,最终导致产量降低,且渍水时间越长,其影响越大。     

稻茬晚播小麦不同品种产量及群体特征和氮效应比较研究

为筛选出适合苏中地区稻茬晚播条件下种植的小麦品种，以苏中地区生产上大面积推广应用的宁麦14、宁麦19、苏麦188、扬麦16、扬麦22、扬辐麦4号、扬麦23和扬麦25为试验材料，比较了不同品种在晚播条件下生育进程、产量、群体结构特征、氮效率及抗倒性的差异。结果表明，晚播条件下，扬麦16、扬麦23、宁麦14以及宁麦19的生育进程略快于苏麦188及扬麦22，扬麦16和扬麦23较其他品种早熟1~2 d。两年度均以扬麦23产量最高(8 168.82 kg·hm^-2)，其次为扬辐麦4号(8 124.06 kg·hm^-2)，这两个品种生育前期干物质积累量高， LAI较大，花后旗叶叶绿素含量较高。扬麦16虽然越冬期有较大的生长量及分蘖发生量，熟期较早，但晚播条件下穗数不足，限制了其产量潜力的发挥。成熟期扬麦16和扬麦23的氮素积累量显著高于宁麦14和扬麦25，花后氮素积累量扬麦23最高。扬辐麦4号和扬麦23氮效率指标优于其他参试品种。扬辐麦4号抗倒伏指数最高，其次为扬麦23和扬麦25，抗倒性能均较好；扬麦22株高与重心高度低于其他品种，但茎秆质量较差。综合考虑，扬麦23和扬辐麦4号生育前期分蘖发生较快，中期群体结构协调，花后旗叶叶绿素含量较高，同时具有较好的抗倒性能，稻茬晚播条件下推荐选用。     

拔节后补灌对不同穗型冬小麦耗水和籽粒产量的影响

为探究拔节期和开花期不同补灌方案对不同穗型冬小麦耗水特性、籽粒产量和水分利用效率的影响，于2017-2019年在山东省泰安市以大穗型品种山农23和中多穗型品种山农29为试验材料，以拔节后无灌水(T1)为对照，设置拔节期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T2)、拔节期和开花期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T3)和拔节期补灌目标为0~40 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T4) 3种补灌方案。结果表明，拔节后不同补灌方案对大穗型和多穗型小麦品种影响基本一致。与T1处理相比，T4处理显著提高了0~100 cm土层土壤相对含水率，使60~100 cm土层土壤相对含水率在开花期仍保持较高水平；T3处理显著提高了拔节期0～60 cm和开花期0~40 cm土层土壤相对含水率。与T3处理相比，T4处理的拔节至开花阶段耗水量增加了28.9%，其中对上层土壤总供水的表观消耗量增加了66.4%；T4处理在开花至成熟阶段对深层土壤总供水的表观消耗量增加了68.0%，对上层土壤总供水的表观消耗量降低了37.4%。在开花至成熟期降水较多(121.2 mm)的年份，T4处理的开花至成熟阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率和籽粒产量相对于T3处理均无显著变化，但总耗水量较高，水分利用效率显著降低；在开花至成熟期降水较少(45.2 mm)的年份，T4处理的开花至成熟期的阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率、籽粒产量和水分利用效率较T3处理均显著降低。因此，在小麦全生育期降水量为111.6~220.2 mm、开花后降水量为45.2~121.2 mm的条件下，大穗型和中多穗型小麦品种均以在拔节期和开花期将0~20 cm土层补灌至100%田间持水率的补灌方案最优，可同时实现高产和高水分利用效率。     

花后渍水对小麦旗叶光合特性及产量的影响

为给小麦抗逆调优栽培提供依据,在池栽条件下,以豫麦34和扬麦9号为材料,研究了花后渍水对小麦旗叶光合特性及产量的影响.结果表明,花后渍水条件下,小麦旗叶光合速率和叶绿素含量均下降,且花后渍水对豫麦34的影响大于对扬麦9号的影响;叶绿素荧光动力学参数Fo上升,Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP均呈下降趋势.由此说明渍水逆境下,小麦叶片光合机构受损,光合功能期缩短,从而加速植株衰老,导致小麦干物质积累量和产量显著下降.     

拔节期渍水后施用尿素对小麦产量和光合物质生产的影响

为给小麦渍害发生后降损措施的制定提供参考,以扬麦23为供试材料,在拔节期进行连续10 d渍水,研究渍水结束当天叶面喷施尿素(WAP1)、渍水结束当天和7 d后叶面喷施尿素(WAP2)、土壤落干后撒施低量和高量尿素(WAS1和WAS2)对小麦植株光合特性、干物质积累和产量及其构成因素的影响。结果表明,渍水后小麦籽粒产量和氮肥偏生产力均下降11%。渍水后施用尿素可恢复籽粒产量6%～24%,增加氮肥偏生产力3%～17%。产量恢复效果不因尿素施用方式而变化,WAP2和WAS2处理优于WAP1和WAS1处理。渍水后施用尿素增加了小穗结实率、每小穗粒数和穗粒数,提高了叶绿素含量,保持了植株花后高光合面积和净光合速率,促进了光合物质的生产。相比WAP1和WAS1处理,WAP2和WAS2处理可较好地延缓旗叶、倒二叶和倒三叶绿色面积比例衰减并恢复其SPAD值,其中叶面喷施尿素可维持更久的光合面积,而撒施尿素可保持较高的叶绿素含量。综合来看,小麦拔节期前后渍水时可及时施用尿素,且具有显著的补救效果。     

拔节期和花后渍水对小麦产量、干物质及氮素积累和转运的影响

为给长江中下游小麦大面积高产稳产栽培提供理论与实践依据,以扬辐麦4号为材料,研究拔节期和花后连续渍水5d、10d和15d对小麦产量及其构成因素、干物质和氮素积累与转运的影响。结果表明,拔节期和花后渍水处理均显著降低了小麦产量、穗粒数、千粒重,并显著降低了成熟期根和地上部、花后地上部干物质和氮素积累量及根冠比。随渍水时间的延长,渍水对产量及其构成因素、干物质和氮素积累及转运量的影响总体呈增大趋势;籽粒产量、穗粒数、花后地上部干物质与氮素积累量、根冠比在渍水5d和10d间差异不显著,渍水5d和15d间差异显著。拔节期与花后短期渍水处理间产量差异不显著,但花后渍水15d产量显著低于拔节期渍水。花后渍水对千粒重、花后地上部干物质和氮素积累量、花前地上部干物质转运量的影响较大。     

不同栽培措施集成对稻茬小麦产量、农艺及光合特性的影响

为探究不同栽培措施集成对稻茬小麦产量及农艺和光合特性的影响,以小麦品种扬麦16和扬麦20为材料,设置氮空白、当地常规(对照)、减氮、减密减氮、施有机肥、施蚓粪6种栽培措施处理,对不同栽培措施下稻茬小麦产量、干物质积累与转运、冠层光合特性等进行了分析。结果表明,两个品种的产量在不同栽培措施下均表现为施有机肥>施蚓粪>减密减氮>当地常规>减氮>氮空白。与对照相比,两个品种的平均产量在减密减氮、施有机肥和施蚓粪栽培处理下分别提高了7.45%、22.33%和11.02%,而这主要得益于穗数、穗粒数与千粒重的同步提高。各栽培措施处理均显著增加了小麦茎蘖成穗率、拔节期至成熟期的干物质积累量、干物质向籽粒中的分配量及其对籽粒产量的贡献率,提高了开花期的叶面积、比叶重、叶片氮含量和拔节期至成熟期旗叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度,降低了开花期的株高、叶角、透光率以及拔节期至成熟期的冠层温度。综合来看,在江苏稻茬麦区,扬麦16和扬麦20均在基本苗192×10株·hm^-2、施氮量216 kg·hm^-2和有机肥施用量1 800 kg·hm^-2条件下可以获得较好的群体质量和冠层光合特性,进而实现高产。     

土壤干旱对小麦生理性状和产量的影响

为探讨土壤干旱对小麦产量的影响及其生理基础,以高产小麦品种扬麦16和宁麦13为材料进行盆栽,自分蘖末期至成熟设置正常供水(WW)、土壤轻度干旱(MD)和土壤重度干旱(SD)3种处理,研究其对小麦根系和地上部分生理性状的影响。结果表明,与WW相比,MD处理显著提高了各生育期的根系氧化力、根系及籽粒中玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)的含量、花后干物质积累量及茎鞘中非结构性碳水化合物(NSC)的运转量;根冠比、叶片光合速率及叶片中Z+ZR的含量在WW和MD处理间无显著差异;SD处理则降低了产量和植株生理活性。MD处理显著提高了穗粒数、粒重和产量,SD处理的结果则相反;穗数随土壤干旱程度的加重而降低。两个品种的结果趋势相同。相关分析表明,根系氧化力、根系和籽粒中Z+ZR含量、花后干物质积累量及NSC运转量与籽粒灌浆速率、千粒重和产量呈极显著正相关。表明土壤轻度干旱可提高小麦根系生理活性并促进光合同化物向籽粒的转运,进而增加产量。     

春季不同时期低温对小麦光合特性和粒重形成的影响

为探讨春季低温导致小麦粒重下降的生理机制,以春性品种扬麦16和半冬性品种徐麦30为材料,分别于倒二叶出生期、孕穗期和开花期对小麦进行人工气候室低温处理,研究不同时期低温对小麦光合生理特性、干物质积累和转运及强、弱势粒粒重形成的影响。结果表明,不同时期低温对叶片SPAD值的影响均表现为低温处理开始至结束后3 d持续下降,结束后6～9 d逐渐回升,两品种在低温处理结束当天和处理后3 d均以孕穗期低温处理下SPAD值降幅最大。不同时期低温处理显著降低叶片净光合速率和气孔导度,并影响花前干物质转运和花后干物质积累。与孕穗期、开花期低温处理相比,倒二叶出生期低温处理显著降低小麦花前干物质转运量,但提高花后干物质积累及其对籽粒产量的贡献率,千粒重降幅最小,扬麦16和徐麦30分别仅为4.49%和4.20%。不同时期低温处理下小麦强势粒粒重的降幅均小于弱势粒,倒二叶出生期低温处理下弱势粒粒重降幅显著低于孕穗期和开花期低温处理。相关性分析表明,低温胁迫下小麦平均千粒重和强势粒粒重相关性不显著(r=0.319,P>0.05),但与弱势粒粒重显著相关(r=0.691,P<0.05)。综上,春季低温胁迫主要通过影响小麦开花前后的光合作用和同化物向籽粒的转运,限制弱势粒的灌浆充实,最终导致粒重下降。     

小麦氮素高效利用基因型的农艺性状及生理特性

为给小麦氮高效型品种选育和栽培调控提供理论依据,采用大田试验,以14份小麦品种为材料,研究了不同氮效率品种的农艺性状及生理特性的差异。结果表明,不同小麦品种间产量和氮素利用效率具有显著差异。基于氮肥吸收效率和氮肥农学效率将参试材料分为氮高效型、中效型和低效型。与氮中效型和低效型品种相比,氮高效型品种具有较高的产量、干物质和氮素积累量;在农艺性状上,氮高效型品种具有较高的粒重、收获指数(HI)、叶面积指数(LAI)和开花期旗叶面积;在生理上,氮高效型品种开花期旗叶的叶绿素含量、氮含量、净光合速率、硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性较高,而成熟期旗叶氮含量较低。聚类分析表明,淮麦30、徐麦32、矮抗58和扬麦16为氮高效型品种。经相关分析,小麦粒重、HI、LAI和开花期旗叶的面积、叶绿素含量、氮含量与氮效率呈显著正相关,小麦成熟期旗叶氮含量与氮效率呈显著负相关,这些指标可作为氮高效型小麦品种筛选的依据。     

遮光和渍水对小麦幼苗形态和生长的影响

为了解遮光、渍水及其互作对小麦幼苗形态及生长性状的影响,以长江中下游不同年代小麦品种扬麦1号(20世纪70年代)、扬麦158(20世纪90年代)和扬辐麦4号(21世纪正在应用)为材料,通过盆栽试验研究了遮光、渍水后小麦幼苗主茎叶龄、单株茎蘖数、单株次生根数、苗高、叶面积、干物重、比叶重和根冠比的变化。结果表明,遮光处理显著延缓幼苗叶龄,抑制分蘖的发生,而渍水处理影响不显著;遮光和渍水处理均显著降低单株次生根数、叶面积、比叶重及地上部和根干重,遮光影响程度重于渍水,遮光和渍水同时处理仅对比叶重、地上部和根干重、根冠比表现出一定的累加效应。处理结束后经20d恢复,仅不遮光+渍水处理下叶龄、苗高和比叶重基本恢复到正常生长水平;不遮光+渍水处理下单株次生根数及各处理下根干重表现出恢复趋势。不同品种间幼苗形态和生长性状表现出显著的差异。扬辐麦4号和扬麦158单株次生根数和比叶重均显著高于扬麦1号。不同处理下扬辐麦4号幼苗形态和生长性状相比正常生长幼苗的变化幅度总体上小于其他品种,表现出较好的苗期抗渍及抗弱光能力。     

Physio-morphological Studies of F1 Hybrids in Rice (Oryza sativa L.): Photosynthetic ability and yield

Summary

Photosynthetic ability in terms of CO₂ exchange rate and leaf area, dry matter accumulation (dry weight) and other important growth components along with yield and yield contributing characters in two F₁ hybrids of Akebono × Chiyonishiki (A × C) and Zenith × Akebono (Z × A) were studied. The photosynthetic rate at the flowering stage was lower than that at the panicle initiation stage in all the inbred parent cultivars and F₁ hybrids. Heterosis in photosynthetic rate was higher at the panicle initiation stage than that at the flowering stage. Pre-anthesis leaf area in the F₁ hybrid was significantly larger than that in the parent cultivars. However, the post- anthesis decline in leaf area was more rapid in the F₁ hybrids than in the parent cultivars and its magnitude was the highest in the F₁ hybrid of Z × A which was tall having long and curved panicles. Pre-anthesis dry matter accumulation in both hybrids was significantly higher in the F₁ plants than the parental cultivars, but post-anthesis dry matter accumulation in the F₁ hybrid was lower than the mid-parental value in Z × A. The degree of heterosis in grain yield varied with the hybrid combination, an average heterosis being 1.03. Heterosis in grain yield was closely associated with heterosis in harvest index.