高温与涝交互胁迫对水稻孕穗期生理指标的影响

我国黄淮以南地区水稻易遭受高温与涝交互胁迫影响。【目的】充分利用雨水资源,降低面源污染,为暴雨后稻田恰遇高温时排水管理方式提供理论依据。【方法】通过盆栽试验,设置5个高温与涝交互胁迫处理(T1:高温,T2:高温与轻涝,T3:高温与重涝,T4:轻涝,T5:重涝)和1个对照(CK:常规灌溉),观测了孕穗期水稻剑叶叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和抗氧化酶系统,研究了孕穗期高温与涝交互胁迫对水稻剑叶生理指标的影响。【结果】①孕穗期高温与涝交互胁迫处理降低水稻叶片叶绿素量,T2处理和T3处理分别较CK降低17.27%和19.54%,但恢复自然生长条件20 d后,T2处理表现出一定的超补偿效应,叶绿素量超过CK,且较CK增加12.22%;②孕穗期高温与涝交互胁迫后,水稻叶片中可溶性糖量先增加后降低,尤其是T2处理,胁迫结束时,较CK增加12.36%,恢复自然生长条件20 d后,较CK降低33.33%(P<0.05);③孕穗期高温与涝交互胁迫会提高水稻剑叶中SOD、POD、CAT活性,胁迫结束时,T2处理(高温与轻涝交互)的SOD、POD和CAT活性分别较CK提高102.08%、43.42%和39.80%(P<0.05)。【结论】孕穗期高温与涝交互胁迫可以降低水稻叶片的叶绿素量,可以增强水稻叶片中抗氧化酶的活性;与单一的高温相比,高温与涝交互胁迫可以降低高温对水稻的伤害,但与单一的淹涝相比,高温与涝交互胁迫起到一定的加剧作用。     

蕾期涝渍胁迫对盆栽棉花生长和产量特性的影响

涝渍灾害是棉花生产中面临的重要自然灾害之一,长江流域棉花蕾期常遭遇多雨天气而产生涝渍灾害。在盆栽条件下,以华棉3109为试验材料,研究了不同涝害胁迫7 d(T1处理)和14 d(T2处理)对棉花生长和产量特性的影响,正常灌水管理作为对照(CK)。结果表明,在涝渍胁迫处理期间,棉花叶片SPAD值、株高、绿叶数、倒四叶功能叶叶面积、开花数、蕾数、结铃数、果枝数和果节数均表现为:CKT1处理T2处理。在处理结束之后(花铃期),受涝渍胁迫棉株株高、茎粗、蕾数、开花数、结铃数、果枝数和果节数等指标都相继出现快速补偿性生长现象。但是随着涝渍胁迫时间的增加,棉花蕾铃脱落率升高,成铃率下降,最终产量构成因素和单株籽棉产量呈下降趋势。     

旱涝交替胁迫对水稻荧光参数与光合特性的影响

为探明控制灌排条件下旱涝交替胁迫对水稻不同生育阶段荧光参数和光合特性的影响,以农田水位为调控技术指标,采用蒸渗测坑进行水稻栽培试验,在分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期分别设置先旱后涝胁迫（HZL）、先涝后旱胁迫（LZH）2种旱涝交替胁迫模式,测定叶片相对叶绿素含量（SPAD）、主要荧光参数及光合指标的变化。结果表明,旱涝交替胁迫会减少SPAD,其中HZL处理产生的抑制作用更强;分蘖期、拔节孕穗期旱涝交替胁迫光能转化效率、光化学淬灭系数、最大潜在电子传输速率、光饱和点、净光合速率、潜在水分利用效率等荧光参数和光合指标可以恢复甚至超过对照水平,而在抽穗开花期、乳熟期产生不可逆的影响;旱涝交替胁迫下蒸腾速率、气孔导度分别在分蘖期、乳熟期受到抑制,拔节孕穗期得到促进;HZL处理提高了非光化学淬灭系数,其他主要荧光参数和光合指标HZL低于LZH处理。水稻分蘖期、拔节孕穗期LZH处理对光合作用的补偿作用更大,抽穗开花期、乳熟期HZL处理对光合作用的抑制作用较LZH处理更明显,因此,在水稻生育后期应尽量避免重度的旱涝交替胁迫,尤其要避免发生旱涝急转。     

多过程连续涝渍胁迫对棉花产量的

在长江中下游平原湖区，棉花生长期间适逢雨季，常受多过程涝渍胁迫。通过测坑试验发现棉花受多过程涝渍胁迫后减产严重，涝渍程度可用涝渍因子(SFW、SEW50、SFEW50)来描述，棉花相对产量(Ry)与涝渍因子(SFW、SEW50、SFEW50) 之间存在着显著的线性关系。     

多次涝渍胁迫间歇作用对棉花产量的影响

在多雨湿润地区,夏秋作物在生长季节多次遭遇涝渍综合胁迫比较常见,研究这一问题对农业涝渍灾害评价和减灾有重要意义。采用测坑试验研究了棉花遭遇多次涝渍胁迫问题,分析表明,从蕾期—吐絮初期,棉花遭遇间歇性、多次涝渍综合胁迫显著影响产量,其中以7月中旬至8月中下旬的胁迫影响最大;作物相对产量与各阶段受涝时间之间有极显著的相关关系;7月中下旬大气温度与湿度对产量的影响大于其他时段,该阶段气温日较差和大气相对湿度与产量之间的关系比较密切;在棉花主要生长阶段天气无剧烈变化时,涝、渍对作物的影响居于首位;当5 d内温度变幅>9℃或空气饱和差>8 hPa的天气过程频繁发生时,涝、渍对作物的影响居于次要位置。     

节水灌溉下复合微生物有机肥对水稻光合与产量的影响

为研究寒地黑土区节水灌溉配施复合微生物有机肥对水稻光合特性及产量的影响,在节水灌溉条件下设置了4个复合微生物有机肥施用水平:OF20(20 kg/hm~2)、OF40(40 kg/hm~2)、OF60(60 kg/hm~2)和OF80(80 kg/hm~2),同时以单施无机肥为对照(CK)处理,研究水稻光合特性及其产量的变化趋势。结果表明:随着复合微生物有机肥施用量的增加,水稻各生育时期的叶片净光合速率(P_n)、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、反应中心的潜在活性(F_v/F_o)以及光化学系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心激发能捕获效率(F_(v')/F_(m'))均呈先升、后降的趋势;在抽穗期和乳熟期,实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))和光化学荧光淬灭系数(q_P)均随复合微生物有机肥施入量的增加先增大、后减小,在OF60处理时达到最大值,且均高于CK处理;气孔限制值(L_s)随着复合微生物有机肥施用量的增加,先减小后增大,且低于CK处理;非光化学荧光淬灭系数(q_N)在不同复合微生物有机肥施用量处理下并无显著差异;施加复合微生物有机肥处理的水稻产量高于CK处理,其中OF60处理产量最高,且米质优于CK处理。综合分析,施用60 kg/hm~2复合微生物有机肥处理效果最佳,研究结果可为寒地黑土区节水灌溉条件下合理配施复合微生物有机肥提供理论依据和参考。     

涝渍胁迫对棉花形态与产量的影响

为揭示棉花对涝渍胁迫的响应规律,于2008—2011年在武汉大学校园灌溉排水试验场开展了测坑试验研究,分析了涝渍胁迫不同形式(涝渍单一和涝渍综合)及不同生育期(蕾期、花铃期和吐絮期)对棉花形态(叶面积指数、茎粗和株高)和产量(籽棉和干物质)的影响,建立了涝渍胁迫-形态特征-产量水平结构方程模型,比较分析了各因子间的作用效果。结果表明:在形态响应方面,单渍胁迫即使历时更长,对棉花形态生长的影响仍小于单涝胁迫,而涝渍综合胁迫的抑制作用最大;蕾期和花铃期内遭遇涝渍综合胁迫均会显著(p0.05)抑制棉花形态生长,而吐絮期内抑制作用很小;叶面积生长受涝渍胁迫的抑制作用最大,其余依次是茎粗和株高。在产量响应方面,单涝胁迫的减产作用大于单渍胁迫,与涝渍综合胁迫基本相同;花铃期内棉花遭受涝渍综合胁迫会导致显著减产,蕾期次之,而吐絮期内减产作用较小;籽棉产量受涝渍胁迫的减产作用比干物质产量大。涝渍胁迫对棉花产量的作用效果大于形态;在所选的涝渍胁迫单一和综合指标中,以涝渍时间单一指标(受涝期间累积地表受淹深度和累积超标地下水位SWFDH、受渍期间地下累积超标地下水位SEW30)最适合描述涝渍胁迫对棉花形态及产量的影响。     

不同水氮处理对马铃薯光合特性和产量的影响

在滴灌施肥条件下,开展大田小区试验,研究不同灌水量与不同施氮量对马铃薯光合特性及产量的影响。试验采用二因素三水平随机区组设计。结果表明:在灌水量为1 800 m~3/hm~2时,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均随施氮量的增加呈先增后减的趋势,日照充足时最小值和最大值出现的时间点分别为当天下午18∶00和上午10∶00;在灌水量为900 m~3/hm~2时,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度的日变化趋势基本一致,且两次峰值都出现在上午10∶00和下午16∶00。在灌水量为900 m~3/hm~2和1 350 m~3/hm~2时,产量随施氮量的增加总体呈增加趋势;在施氮量为120 kg/hm~2和180 kg/hm~2时,产量随灌水量的增加总体呈增加趋势;不同水氮处理的产量均显著高于CK(不灌水不施氮),高出9%～43%。试验条件下处理T6(中水高氮)最有利于马铃薯光合能力和产量的提高。     

水分胁迫对寒区水稻生长特性及产量的影响

采用人工桶栽控水方法,研究了不同时期不同程度水分胁迫对水稻生长特性及产量的影响。由于2007年试验区气候异常,分蘖时期和灌浆乳熟期达到下限的次数比往年多,拔节孕穗期和抽穗开花期并未达到重度水分胁迫,从而导致分蘖时期水分胁迫对穗数、产量影响较大;而水稻比较敏感的拔节孕穗期和抽穗开花期由于生育期较往年短,没有达到水分胁迫所要求的下限,对水稻产量、株高、千粒重的影响并不是很大,在某些方面反而产生了有利的影响;灌浆乳熟期轻度水分胁迫,其产量和千粒重明显高于其它处理。     

不同灌溉定额对枸杞光合特性及产量的影响

针对宁夏灌溉水资源紧缺的生产实际,以覆膜滴灌枸杞为研究对象,设置不同灌溉定额进行田间试验,研究了不同灌溉定额对枸杞光合特性及产量的影响。结果表明:1净光合速率日变化,低水分呈双峰型,高水分呈抛物线型;蒸腾速率日变化呈单峰型,不同水分处理的蒸腾速率峰值出现时间点不同;胞间CO_2浓度随着灌水量的增加而降低;2灌溉定额2 700m~3/hm~2时叶绿素相对含量最大,为67.2,灌溉定额3 600m~3/hm~2时最小,为64;3灌溉定额2 700m~3/hm~2时产量最高,为10 440kg/hm~2,灌溉定额3 600m~3/hm~2时产量最低,为7 126.2kg/hm~2,灌水量在一定范围内可增产,但超出2 700m~3/hm~2,产量与灌溉定额不呈正相关关系。     

分蘖期旱涝交替胁迫对水稻生理指标的影响

采用盆栽试验,以常规灌溉为对照(CK),研究了水稻在分蘖期轻度旱涝交替胁迫(T-LD)和重度旱涝交替胁迫(T-HD)前、后及复水后各个生育期的部分生理指标变化,以探讨旱涝交替胁迫对水稻生长影响的机理。结果表明,T-LD处理的水稻叶片硝酸还原酶(NR)活性显著高于T-HD处理和CK;与CK相比,旱涝交替胁迫处理显著降低了水稻叶片中丙二醛(MDA)的质量摩尔浓度和谷氨酰胺合成酶(GS)活性,显著增加了水稻叶片中叶绿素总量;复水后(黄熟期)GS活性均明显提高并高于CK。说明分蘖期旱涝交替胁迫可以增强水稻叶片的生理活性,延缓叶片衰老,不会降低水稻后期的耐淹能力。     

旱涝交替胁迫对水稻产量和品质的影响

以"南粳44"为试材,采用温室盆栽试验,研究了分蘖期和拔节期旱涝交替胁迫对水稻产量和品质的影响。结果表明,分蘖期旱涝交替胁迫导致水稻的有效穗数较对照显著降低了20.0%和26.3%,拔节期旱涝交替胁迫导致水稻每穗粒数较对照显著降低了28.2%和41.1%,水稻产量均显著降低。分蘖期旱涝交替胁迫使稻米的出糙率、精米率和整精米率均下降,拔节期旱涝交替胁迫提高了稻米的整精米率,分别提高3.0%和2.4%,并显著降低了垩白率和垩白度。各胁迫处理均提高了稻米直链淀粉量,分蘖期重旱轻涝胁迫使得稻米的粗蛋白量较对照显著降低了7.6%。     

农田水位与施氮对拔节孕穗期受涝后冬小麦的调控效应

为探明拔节孕穗期受涝后农田水位与施氮对冬小麦生长、产量、籽粒品质、水氮利用及氮磷负荷的调控效应,于2020—2021年在南京市江宁区开展测坑种植试验。以冬小麦品种“扬麦25”为试验材料,在冬小麦拔节孕穗期受涝后设置高、中、低3个农田水位（即受涝1d后农田水位3d内降至-40、-60、-80cm）和低、中、高3个施氮量（160、190、220kg/hm2）,以不受涝且常规施氮190kg/hm2处理作为对照。结果表明,涝渍条件下,冬小麦株高、干物质量、产量、水分利用效率、籽粒粗蛋白含量、籽粒赖氨酸含量均随农田水位的降低和施氮量的增加而逐渐增大,氮肥偏生产力随农田水位的降低和施氮量的减小而逐渐增大,总氮、总磷等污染物负荷随着农田水位的降低而逐渐增大。与对照处理相比,试验设计农田水位下,增施氮肥（220kg/hm2）可以缓解涝渍对冬小麦植株的不良影响,促进冬小麦干物质量和产量分别增加4.76%~23.81%、2.75%~9.19%;中、高农田水位下氮肥减施（160kg/hm2）导致冬小麦分别减产2.20%和14.00%,水分利用效率分别下降4.55%和9.74%;低农田水位可以降低因氮肥减施导致的减产效应,使得冬小麦产量和氮肥偏生产力分别提高3.98%、23.49%。农田水位越高,其控水期间综合涝渍程度越大,对应产量越低。此外,短期内涝对提高籽粒粗蛋白含量具有积极效应,与对照处理相比,各处理对应粗蛋白含量提高11.50%~20.21%。综上,以高产、高效、减污、提质为目标,建议冬小麦拔节孕穗期5cm水层受涝1d后,农田水位3d内降至-80cm,施氮量为220kg/hm2。研究结果可为中国南方以及类似易涝易渍农业区冬小麦种植及涝渍灾害修复提供理论依据。     

拔节期淹水与施氮量互作对春玉米生长和产量的影响

【目的】研究拔节期淹水与不同施氮量对春玉米生长和产量的影响。【方法】通过田间试验,选用春玉米宜单9号为试验材料,两因素裂区试验设计,主处理为土壤水分状况,包括正常供水和拔节期淹水6 d(保持水层3～5cm),副处理为5个氮肥水平,施氮量(以纯N计)分别为0、90、180、270和360 kg/hm~2。测定春玉米株高、叶面积和成熟期籽粒产量及其构成。【结果】施纯氮在0～270 kg/hm~2,拔节期淹水条件下施氮量增加时春玉米大喇叭口至乳熟期叶面积指数(LAI)、株高、穗长、穗行数、行粒数、千粒质量和籽粒产量均增加,施氮量进一步增加时上述指标增加不明显。而秃尖长随施氮量的增加而减小。与不施氮相比,拔节期淹水下施氮量90、180、270和360 kg/hm~2的春玉米产量分别增加20.21%、31.86%、52.55%和57.03%;增幅高于正常供水的相应值。【结论】施氮量为0～270kg/hm~2,拔节期淹水胁迫下施氮有利于促进春玉米生长并提高产量。     

不同灌水量对滴灌猕猴桃光合、产量与水分利用效率的影响

【目的】揭示不同灌水量对滴灌猕猴桃生长、产量及水分利用效率的调控效应。【方法】以7 a生金艳猕猴桃为试材,在果实膨大期(Ⅲ期)、果实成熟期(Ⅳ期)各设置1个对照(CK)和4个灌水处理,即高水(HW)、中水(MW-1)、偏低水(MW-2)和低水处理(LW),灌水量分别为CK的55%、65%、75%和85%。【结果】猕猴桃叶片光合特性因生育期和灌水量的不同而呈现明显差异,其光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(gs)均随灌水量的减小而减小,但Ⅲ-HW、Ⅳ-HW处理的Pn与CK差异不显著(P>0.05),Ⅲ-HW和Ⅳ-MW-2处理的瞬时水分利用效率较CK分别显著提高了2.70%、5.41%(P<0.05);各处理猕猴桃产量较CK仅下降0.09%～6.24%,产量水分利用效率(WUEy)则提高了2.82%～23.16%,其中Ⅲ-HW、Ⅳ-MW-1处理产量仅下降了0.09%、2.45%,而WUEy提高了2.82%、10.73%。【结论】滴灌猕猴桃果实膨大期高水处理、果实成熟期中水处理保持产量无明显下降,有效提高WUEy,并节水2.50%、11.62%(分别节水156、726 m3/hm~2),具有较好的节水稳产效果。     

旱涝交替胁迫条件下水稻叶绿素荧光特性

采用盆栽试验,设置4个旱涝交替胁迫处理(旱-轻涝-旱连续胁迫,其中分蘖期轻涝为保持水深10 cm,拔节期轻涝为保持水深15 cm):分蘖期轻旱(T-LD)、分蘖期重旱(T-HD)、拔节期轻旱(S-LD)和拔节期重旱(S-HD),并以常规灌溉(CK)为对照,研究了旱涝交替胁迫条件下水稻分蘖期和拔节期荧光特性。结果表明,分蘖期和拔节期旱涝交替胁迫均对叶绿素荧光参数产生显著影响。分蘖期第一次旱后,T-HD处理最大荧光值(Fm)比T-LD处理高16.29%(p0.05),而T-LD处理Fm则比CK降低3.44%;旱涝急转后,旱胁迫处理初始荧光值(Fo)略微低于CK,T-LD处理Fm比CK高1.98%,而T-HD处理则比CK低4.73%;第二次旱后,T-LD、T-HD处理Fo均低于CK,但PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)比CK高。拔节期第一次旱后,S-LD和S-HD处理Fo高于CK,但Fm和Fv/Fm均比CK低;旱涝急转后,S-HD处理Fv/Fm最低;第二次旱后,S-LD和S-HD处理Fo分别比CK低4.40%和3.30%,而Fm则分别比CK高出17.02%和23.87%,且Fv/Fm显著高于CK(p0.01),荧光反应得到增强。复水至拔节期,分蘖期处理叶绿素Fo呈现先降低后升高的趋势,而Fm则上下波动,随后逐渐超过CK,且Fv/Fm低于CK(除9月6日外),说明PSⅡ反应中心的活性受到持续抑制;而在灌浆期后,各处理荧光参数差异较小。     

花荚期涝渍胁迫对大豆生长和产量的影响

为探索汛期易涝易渍情况下大豆种植的排水管理措施,通过测坑试验研究了大豆花荚期涝渍对其生理特征和产量的影响。结果表明,涝渍胁迫引起大豆单株实荚数、百粒质量的减少和减产。大豆相对产量和涝渍综合累积水深SFEW_(30)显著负相关(R=0.948 9),随着涝渍时间的延长,减产幅度增大。在供试土壤为砂姜黑土情况下,为保证大豆正常生长发育并高产,花荚期涝渍时必须将农田地下水位在5 d内降至地面以下30 cm。