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。     

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。     

旱涝交替胁迫下水稻茎节发育及其抗倒伏能力

采用盆栽试验,设置4个旱涝交替胁迫处理[旱-涝-旱连续胁迫,涝后水分自然落干,待达到水分控制下限后开始旱胁迫;分蘖期:涝为保持水深10 cm,包括轻旱(T-LD)和重旱(T-HD)2个处理;拔节期:涝为保持水深15cm,包括轻旱(S-LD)和重旱(S-HD)2个处理],并以常规灌溉(CK)为对照,研究了不同生育期(分蘖期和拔节期)旱涝交替胁迫条件下水稻茎节发育状况和茎秆抗倒伏能力,并分析了茎节、株高、倒伏指数、抗折力之间的相关关系。结果表明,旱涝交替胁迫后,拔节后期和黄熟期水稻第一、二、三茎节生长发育均受到抑制。拔节后期各处理株高显著低于CK,且第一茎节S_内较CK降低了20.84%~39.07%;而黄熟期T-LD、T-HD处理株高却超过CK,且TLD和T-HD处理第一茎节S_外、S_内均较CK显著降低,而S-HD处理第一茎节S_内较CK显著降低了69.70%,S_截较CK显著增加了34.78%。拔节后期和黄熟期水稻各茎节长度相互之间呈显著正相关(p0.01),且第二茎节长度与第三茎节相关系数最高,但各茎节长度与株高相关性较弱;另外,株高的增加不利于水稻抗倒伏。黄熟期水稻第一茎节S_外与倒伏指数显著正相关,而与抗折力负相关,第四茎节S_截与倒伏指数显著负相关,与抗折力显著正相关。第一、二茎节S_外和S_截的增加不利于水稻抗倒伏,第三、四茎节截面积的增加有利于水稻抗倒伏。     

旱涝交替胁迫条件下粳稻株高生长模拟与分析

揭示水稻株高在不同旱涝交替胁迫下的生长规律,寻求理想的水稻株高生长模型,可为进一步利用灌溉调控方式协调群体光合效率和抗风倒伏性能以及产量结构提供参考。运用Logistic,Gompertz和von Bertalanffy 3种非线性生长模型,分别对分蘖期旱涝交替胁迫处理(T-LD和T-HD)、拔节期旱涝交替胁迫处理(J-LD和J-HD)以及浅水勤灌的对照处理(CK)的水稻株高数据进行曲线拟合和分析。经分析得出,不同时期的旱涝交替胁迫处理对于株高生长有着显著影响;通过模型评价指标可知,Logistic,Gompertz和von Bertalanffy 3种非线性生长模型对CK,T-LD和T-HD的模拟效果均显著优于J-LD和J-HD处理;Logistic,Gompertz和von Bertalanffy 3种非线性生长模型均可模拟旱涝交替胁迫下粳稻的生长曲线,但Logistic模型拟合优度更高,与实测值更接近。通过对Logistic方程求导,得出株高增长速率随时间的变化方程,可知T-LD和T-HD在生育阶段后期的生长速率显著大于J-LD、J-HD和CK处理,这表明分蘖期旱涝交替胁迫能够引起生育后期株高的补偿生长。与Gompertz和von Bertalanffy模型相比,Logistics模型更适合分蘖期旱涝交替胁迫处理下株高生长规律。     

旱涝交替胁迫对拔节期水稻生长和土壤氧化还原电位的影响

【目的】系统研究不同胁迫组合对水稻生长和土壤氧化还原状况的影响。【方法】通过盆栽试验,设置了2个旱涝交替胁迫处理(T1:轻旱-轻涝-轻旱,T2:重旱-轻涝-重旱)和1个对照处理(CK:常规灌溉),测定了拔节期水稻株高、干物质量、叶片叶绿素和土壤氧化还原电位值(Eh)。【结果】拔节期旱涝交替胁迫处理抑制水稻株高的生长,直至成熟期,T1和T2处理株高仍较CK显著降低了8.54%和13.16%(p0.05);旱涝交替胁迫可以降低水稻叶片叶绿素量,但复水后旱涝交替胁迫处理的水稻叶片叶绿素量逐渐增加,到生育后期,T1和T2处理的水稻叶片中叶绿素量较CK显著增加了26.65%和34.41%(p0.05);收获时,T1和T2处理根质量显著高于CK,T2处理总干质量显著低于T1处理和CK,T1和T2处理的水稻根冠比分别达到了CK的1.40倍和1.67倍(p0.05);拔节期旱涝交替胁迫可以增加Eh,胁迫结束时,T1和T2处理的Eh分别达到了CK的3.31倍和3.23倍(p0.05)。【结论】拔节期旱涝交替胁迫可以降低水稻株高,复水后可以延缓水稻叶片衰老,增加水稻根冠比以及可以改善水稻土的氧化还原状况,但T1和T2处理降低了水稻产量。     

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。     

水稻分蘖期旱涝交替胁迫对干物质累积及氮素吸收的影响

通过盆栽试验,研究了水稻分蘖期旱涝交替胁迫对各器官氮素的吸收、分配与转化效率以及光合同化物累积的影响。结果表明,旱涝交替胁迫结束后,HD和LD处理根、茎、叶干物质累积量与氮素累积量均极显着低于CK(P0.01)。分蘖期末(旱涝交替胁迫结束)—拔节抽穗期,HD和LD处理根、茎干物质累积速率较CK显著增大(P0.01),而HD处理和CK的叶干物质累积速率却极显著高于LD处理(P0.01)。拔节抽穗期—黄熟期,CK穗干物质量、氮素质量分数、粗蛋白以及氮素利用效率显著高于LD和HD处理(P0.05),但HD和LD处理叶片氮素表观转移率较CK却分别提高了15.47%和12.31%,且HD和LD处理穗质量占冠质量的比例较CK分别提高了10.74%和10.28%。     

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%。     

水稻旱涝胁迫条件下的Morgan模型研究

为了构建旱涝胁迫条件下水稻Morgan模型,以稻田水位作为水稻灌排调控指标,以测坑试验为基础,分析了旱涝交替胁迫对水稻干物质积累的影响,构建了以田间水位超过田间适宜水深上限的累积值和地下水位低于适宜埋深下限的累积值为自变量的修正系数,建立了水稻旱涝胁迫条件下的Morgan模型。结果表明,先涝后旱条件下受涝敏感指数中由大到小为:抽穗开花期分蘖期乳熟期拔节孕穗期;受旱敏感指数由大到小为:拔节孕穗期抽穗开花期分蘖期乳熟期,该结论与静态模型分析结果一致。     

分蘖期和幼穗分化期旱涝急转对超级杂交早稻产量和品质的影响

为了探明"旱涝急转"对水稻稻米品质和产量形成的影响,以超级杂交早稻品种(淦鑫203)为材料,采用桶栽方式,分别于分蘖期和幼穗分化初期设置"不旱不涝"(CK)、"干旱不涝"(F1,T1)、"不旱淹涝"(F2,T2)及"旱涝急转"(F3,T3)等处理,分析了稻米品质和产量指标。结果表明,分蘖期"旱涝急转"对稻米品质影响总体较小,仅稻米垩白度较CK下降较为明显,其余稻米品质指标与CK间差异不显著;与CK相比,幼穗分化期"旱涝急转"则显著降低整精米率、粒长和胶稠度,降幅分别达20.05%、9.70%、29.35%,各处理间直链淀粉质量分数无显著差异;"旱涝急转"处理垩白粒率和垩白度较CK分别增加5.64%和20.39%,而稻米外观品质、加工品质和蒸煮品质均不同程度下降;分蘖期和幼穗分化期不同水分胁迫下超级杂交早稻单株产量均不同程度下降,其中分蘖期和幼穗分化期"旱涝急转"处理较CK单株产量分别下降30.27%和43.37%,分蘖期处理主要为每穗总粒数和单株有效穗数下降,幼穗分化期处理主要为每穗总粒数和结实率下降。总体上,幼穗分化期"旱涝急转"较分蘖期"旱涝急转"对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质及产量形成的不利影响更大。     

花前干旱胁迫对冬小麦生长指标的影响

【目的】研究干旱胁迫对冬小麦生长指标的影响。【方法】选用周麦22为试验材料,在拔节期和抽穗期分别设置轻度干旱(土壤含水率控制在田间持水率的60%~70%)、中度干旱(土壤含水率控制在田间持水率的50%~60%)和重度干旱(土壤含水率控制在田间持水率的40%~50%),对比分析了冬小麦根系形态、根系分布、株高及叶面积的变化过程。【结果】干旱胁迫处理根长相比CK均降低,T1、T2、T3处理总根长随干旱程度的加深而增长;经过连续处理的各根系特征在轻旱、中旱条件下均大于单阶段处理,重旱条件下各根系特征则明显降低;但复水后拔节期处理的根系补偿恢复能力高于抽穗期。随着干旱胁迫程度及时间增加,根系向下伸展生长,使各根系指标向深层转移,但根系总体绝对量明显减少,T9处理根干质量相比CK降低64.79%,并且株高、叶面积所受的抑制增大。其中拔节期对株高影响更大,T1、T2、T3处理株高相比CK降低3.78%、7.59%、16.09%;抽穗期对叶面积影响更大,T4、T5、T6处理叶面积相比CK降低8.11%、23.45%、29.43%;而经连续干旱处理后的株高和叶面积都明显低于各单阶段处理;抽穗期经干旱胁迫处理的株高、叶面积在干旱胁迫1周后就表现出较强补偿效应,而拔节期表现则相对迟缓;在经历连续干旱胁迫后均无明显补偿。【结论】在冬小麦实际生产中应避免连续干旱,花前若需控水,应尽量满足拔节期供水,控水在抽穗期保持轻旱水平。     

胁迫后复水对水稻叶面积的补偿效应

对不同生育期、不同程度、不同历时的水分胁迫及胁迫后复水条件下水稻叶面积变化规律和机理进行了研究,结果表明:土壤水分变化并未改变水稻叶面积在整个生育期间的单峰变化;水分胁迫对水稻叶面积的扩展生长存在抑制效应,抑制程度与胁迫程度、胁迫历时正相关;胁迫后复水对叶面积有补偿效应。重度胁迫大于轻度胁迫后复水的补偿效应。分蘖期轻度胁迫下胁迫时间越长补偿越明显,拔节期胁迫时间延长补偿效应降低。复水后加肥有助于叶面积补偿效应的提高,促进叶面积相对扩展速率增加并使响应时间提前。     

水分胁迫对寒地水稻光合速率、气孔限制值及WUE的影响

【目的】研究不同生育阶段水分胁迫对水稻叶片光合速率的影响以及水分胁迫条件下水稻叶片光合速率变化对气孔限制值的响应规律,明确不同生育阶段水分胁迫对水稻光合特性和水分利用的综合影响,探寻水稻不同生育阶段适宜的水分管理模式。【方法】采用盆栽实验,以常规淹水灌溉模式土壤水分条件作为对照,在水稻分蘖、拔节、抽穗和乳熟期分别设置轻旱、中旱、重旱3种水平的水分胁迫,共12种处理,每个生育阶段设置正常供水作为对照,并对水稻叶片光合参数进行了测定。【结果】正常供水的水稻由于光合"午睡"现象的影响,光合速率日变化曲线为"M"型。处于低谷时间段的轻度、中度水分胁迫会减轻"午睡",使该时间段的光合速率高于CK,其余时间段随着水分胁迫程度增加,水稻叶片的光合速率逐渐降低;重度水分胁迫使光合速率在各个生育阶段处于较低水平。分蘖期、抽穗期、乳熟期进行轻度水分胁迫显著增加了气孔限制值和水分利用效率;而重度水分胁迫使抽穗、乳熟期的气孔限制值显著降低,对水分利用效率影响不显著。【结论】水稻单生育阶段轻度的水分胁迫可以有效减轻"午睡"现象,从而使"午睡"时的叶片光合速率高于正常供水,并保证了水分的高效利用。     

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。     

基于熵权TOPSIS模型评价不同施氮水平下水稻灌排模式

为了选取实现高效、节水、控污3个目标的水稻灌排模式,以农田水位为调控指标,在3个施氮水平下设置了不同的灌排模式,研究水稻在不同模式下的产量及其构成因素,利用基于熵权法的TOPSIS模型对这些灌排模式进行评价.结果表明:分蘖期旱涝交替胁迫对水稻的产量、控污指标的抑制作用最明显;乳熟期旱涝交替胁迫的处理对节水指标的负面影响最大.在旱涝交替胁迫下氮肥施用量低时,对水稻发育有较明显的抑制作用;高氮肥施用量处理的水稻产量并没有显著增长,高氮肥处理氮素的淋溶量比低氮肥处理高.利用TOPSIS模型得到施氮量300 kg/hm²下的控制灌排模式的相对贴合度为0.694 5.分蘖期旱涝交替不仅对于水稻的生长发育的不利影响最大,其控污效果也最差.通过模型计算,最优的灌排方案是施氮水平为300 kg/hm²的控制灌排模式.     

孕穗期高温与涝对水稻光合特性和产量的影响

【目的】探究孕穗期高温与涝胁迫对水稻光合特性和产量的影响。【方法】采用盆栽试验,设置3个胁迫处理,分别为涝胁迫(T1,15 cm),高温胁迫(T2),高温×涝胁迫(T3,15 cm),以浅水勤灌为对照(CK),分析了孕穗期高温与涝胁迫条件下水稻光合特性和产量变化。【结果】孕穗期胁迫结束后,T2处理相比CK降低了水稻的光合速率,较降低了30.77%,T3处理会增加水稻叶片的SPAD值和光合速率以及气孔导度,尤其是气孔导度较CK显著增加了51.90%;所有胁迫处理的地上部干物质量都低于CK,直至成熟期,T1、T2和T3处理的地上部干物质量分别较CK显著降低了6.65%、32.40%和12.98%;T2和T3处理均会降低水稻产量,且分别较CK显著减产80.09%和12.33%,千粒质量分别较CK下降了16.31%和11.86%;且T3处理千粒质量和产量分别较T2处理显著增加了5.32%和3.40倍。【结论】水稻孕穗期若遭遇极端高温天气时,可以将田间水层保持在15 cm左右,以缓解高温对水稻造成的热害。     

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。