北方冬小麦品种(系)节水抗旱性研究

本研究选取中国北方不同生态型冬小麦品种(系)进行产量、收获指数、WUE、抗旱指数、冠层温度等指标和一些农艺性状的测定与分析,以评价参试品种的节水抗旱性。随着灌水量的增加,参试品种的产量均有不同程度的增加,由于参试品种对水分的敏感度不同,产量增加幅度也不尽相同。充分灌溉、自然降水与干旱胁迫处理洛旱6号产量均最高,分别为6 316.20 kg·hm~(-2)、2 538.75 kg·hm~(-2)、1 119.75 kg·hm~(-2)。充分灌溉处理周麦24对水分最为敏感,产量较自然降水处理增加44.12%;自然降水处理开麦20对水分最敏感,产量较干旱胁迫处理增加201.47%。通过产量、抗旱指数与灌浆期的冠层温度的相关性研究,发现产量与灌浆期的冠层温度呈极显著的负相关,与灌浆中期的冠层温度相关系数最高为-0.908。抗旱指数与灌浆后期的冠层温度呈极显著的负相关,相关系数-0.453,与灌浆前期和灌浆中期的冠层温度呈显著负相关,相关系数分别为-0.342、-0.366。     

山杏幼苗水分生理生态特性及凋萎湿度的研究

对山杏幼苗进行 3种施水量的水分培养和干旱处理。结果表明 :随施水量的减少 ,叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率等指标都随之下降 ,叶片温度提高。 40 9.2和 1 89.2 mm施水量对山杏幼苗各项指标的影响呈显著差异 ,而 40 9.2和 32 1 .2 mm之间与 32 1 .2和 1 89.2 mm之间均无差异。随土壤干旱的加剧 ,山杏幼苗叶片的蒸腾速率和水势与土壤含水量呈规律性变化 ;当干旱持续 39天时 ,1 .44%的土壤含水量可视为山杏幼苗的凋萎湿度     

冬小麦冠层温度及其生物学性状对施氮量的反映

在大田试验下研究了0 kg/hm2(N0)、120 kg/hm2(N120)、240 kg/hm2(N240)、360 kg/hm2(N360)四个氮肥处理对冷型小麦陕229、暖型小麦NR9405、不稳定型小麦小偃22三个品种拔节至成熟期间的冠层温度、产量及其构成因素、灌浆结实期蒸腾速率的影响及关系。结果表明:各个生育期N0冠层温度皆高于氮肥处理,随着生育期后延差异有上升趋势,在灌浆结实后期达最大。拔节期各施氮量间差异不显著;孕穗-开花期总体表现为N240处理冠层温度最低,N120和N360差异不显著;灌浆结实前期为:N360N120N240,差异在0.1~0.6℃之间,中、后期总体为N120N240N360,差异在0.1~1.5℃之间。三品种间差异也在灌浆结实后期达最大,但小麦冷暖型不随着施氮肥的增加而发生根本变化。灌浆结实各个时期蒸腾速率与冠层温度呈极显著负相关;拔节至灌浆结实期的冠层温度同理论产量皆呈极显著负相关,在灌浆结实后期相关性达最大;产量构成因素中,穗粒数、成穗数与各个时期的冠层温度均呈显著负相关,分别在拔节期和灌浆结实后期相关性达最大,千粒重与拔节期冠层温度呈极显著正相关,与孕穗期和开花期冠层温度呈显著正相关。灌浆结实中后期的冠层温度在评价小麦产量上具有较高的可靠性,可作为指导田间施氮肥的一个指标应用。     

干旱胁迫和钾肥对油菜苗期生物量和水分利用特征的影响

以西南地区广泛种植的8个油菜品种为材料,研究不同水分和钾肥处理对油菜苗期生长和水分利用特征的影响。结果表明,与正常水分处理(W2)相比,干旱处理(W1)严重抑制油菜苗期生长,生物量在干旱期和复水期分别降低了43.7%和36.3%;干旱胁迫下提高钾肥水平显著促进了油菜生物量的提高(P0.05),油菜生物量在干旱和复水期较低钾处理分别提高了16.1%和11.9%。与W2处理相比,W1处理的水分利用效率在干旱期和复水期分别下降了8.0%和17.8%,差异达显著水平(P0.05);与低钾水平相比,干旱胁迫下提高钾肥水平可促进水分利用效率的提高,在干旱期和复水期分别提高了14.3%和6.4%,在干旱期差异达显著水平(P0.05)。水分利用效率与蒸腾效率呈极显著正相关,与蒸发/蒸腾比呈极显著负相关(P0.01)。干旱胁迫下,油菜蒸腾效率显著提高,而蒸发蒸腾量显著降低(P0.05),其中蒸腾量在干旱期和复水期分别下降了60.9%和35.3%,蒸发/蒸腾比大幅度提高,大部分的水分通过蒸发散失而非植株利用,导致水分利用效率降低。干旱胁迫下钾肥利用效率降低,钾吸收量减少;提高钾肥的施用水平,钾肥利用效率降低,但钾吸收量提高。对W1处理的各生理指标进行主成分分析,可提取出2个主成分,油研10、油研57和油研817具有较高的综合得分,在干旱胁迫下具有较大生物量、水分利用效率、蒸腾量、钾肥利用效率和钾吸收量,表现出较强的抗旱性。     

小麦干湿交替条件下的水分利用效率与生物学性状

在防雨棚盆栽试验条件下,以“A115”、“4185”为材料,用干湿交替方法研究了3种水分组合下小麦的水分利用效率与生物学性状的相关关系。结果表明产量水平的水分利用效率与株高、穗数、单株生物量、光合速率、蒸腾速率和产量成显著正相关;与除此而外的其他被测生物学性状不相关或相关不显著。叶片水平的水分利用效率与气孔导度和蒸腾速率成极显著负相关关系,与穗粒数和分蘖数成显著负相关关系;与其他被测性状不相关或相关不显著。     

水分胁迫对不同品种春小麦的水分利用率及生理指标的影响

通过生育期充足供水(T1)、孕穗期胁迫(T2)和抽穗期胁迫(T3)3种处理,研究了旱地类型(DE)、中间类型(IE)、水地类型(WE)春小麦不同品种水分利用效率(WUE)和生态生理指标的差异.结果表明:水分胁迫明显降低籽粒产量、WUE、光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)和蒸腾速率(Tr).T2处理下3种类型的相对产量是DE(70.76%)＞IE(69.59%)＞WE(59.88%),而T3处理3种类型接近(81.00%～88.21%).相对于DE,IE,WE在各处理中均具有较高产量.各处理下,籽粒产量与WUE正相关极显著(r=0.860**～0.965**),与Pn,Cd 和Tr 负相关显著或极显著(r=-0.612*～-0.830**).复水后WE表现出较强的补偿效应.     

两种水分条件下真菌接种及氮肥施加对小麦生长、生理及氮磷吸收的影响

为探究不同水分条件下真菌接种和氮肥施加对小麦生长、水分利用效率及营养吸收的影响，以小麦品种Superb为材料，选取丛枝菌根接种（接种和不接种）和氮肥施加（0 kg·hm^-2和180 kg·hm^-2）在两个水分处理（拔节期开始，水分充足95%（WW）和水分胁迫40%田间持水量（WD））的温室条件下进行试验，分析开花期生长及叶片气体交换参数和成熟期产量及籽粒、茎秆氮磷含量的变化，最后对水分利用效率和籽粒、茎秆氮磷含量作了相关性分析。结果显示：两种水分条件下接种丛枝菌根（AMF）均显著提高旗叶的比叶面积（SLA）,其中，水分胁迫处理施氮显著降低叶片SLA，AMF接种显著增大叶片的相对含水量（RWC）;两种水分条件下，菌根接种和氮肥（N）施加均显著提高叶片净光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr）,其中，水分胁迫处理下，AMF接种对Pn的影响显著，N肥施加和AMF接种后的Pn比CK高31%;两种水分处理下，N肥施加和AMF接种后小麦WUE和瞬时水分利用效率（WUEi）值升高，其中，水分胁迫环境下，AMF接种和N肥施加下小麦WUE分别提高了13.02%和1.17%，且不同处理下叶片稳定性碳同位素分辨率（CID）也有所升高。水分胁迫处理下，施N和AMF接种均显著提高小麦茎和籽粒氮含量、株高、生物量和产量，茎秆和籽粒的磷含量也显著升高。WUE与籽粒、茎秆氮、磷含量呈显著的正相关，CID与籽粒、茎秆氮磷含量呈显著负相关关系。总的来说，N肥施加和AMF接种可显著改善小麦在干旱条件下的生长及生理变化。     

水分胁迫条件下冷暖型小麦幼苗期某些生理特性变化比较

采用溶液培养、PEG6000渗透胁迫处理等方法研究了不同温度型的小麦品种小偃6号(冷型)、陕229(冷型)和NR9405(暖型)在水分胁迫条件下,幼苗期小麦叶片中叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、细胞膜相对透性、叶片相对含水量(RWC)、水势等生理特性的变化.结果表明:水分胁迫条件下,与暖型小麦NR9405相比,冷型小麦小偃6号和映229叶片中叶绿素和可溶性蛋白质含量下降缓慢,细胞膜相对透性较低,相对含水量(RWC)、水势较高.该结果说明,冷型小麦对于干旱的适应性较暖型小麦强.     

不同年代主栽冬小麦品种蜡质含量与生理指标的关系

为明确不同水分处理下不同年代主栽冬小麦品种在生育后期蜡质含量与主要生理指标的关系,选择建国以来河南中北部麦区不同年代主栽的6个冬小麦品种为试验材料,设置三个水分处理：W0,返青后不灌水;W1,拔节期灌水;W2,拔节和灌浆期分别灌水,研究了不同灌水下灌浆期冬小麦旗叶蜡质含量、气体交换参数以及籽粒产量和水分利用效率等指标变化。结果表明：旗叶表面蜡质含量与光合速率、蒸腾速率、叶水势和籽粒产量极显著负相关,与叶片温度呈极显著正相关,与叶片WUE和产量水平WUE相关不显著。在品种更替过程中,冬小麦旗叶蜡质含量先增加后降低,20世纪70—80年代品种蜡质含量最高,比其它年代品种高14.4%～86.9%,而籽粒产量比90年代后品种降低6.6%～23.0%,叶片WUE比其它年代品种降低11.8%～17.9%,产量水平WUE比90年代后品种降低6.8%～22.0%。水分胁迫增加了旗叶表面蜡质含量,使得旗叶光合速率降低,CO₂同化作用减弱,同化产物输出减少,最终引起籽粒产量降低。     

干旱胁迫对5个种源沙柳(Salix psammophila)气体交换及水分利用效率的影响

在盆栽条件下,对5个种源沙柳进行了水分胁迫处理,在不同干旱阶段对苗木叶水势、土壤含水率、蒸腾速率、光合速率等气体交换特性及水分利用效率进行了研究.结果表明:沙柳属于亚低水势忍耐脱水耐旱树种,叶水势随土壤含水量的下降而下降,变化趋势可用双曲线方程y=a b/x(0.389 0＜a＜0.520 3,8.906 6＜b＜11.466 9)拟合,其中民勤种源沙柳的双曲线方程中b值最低,为8.91,表现出较强的耐旱特性.在正常水分供应条件下,榆林种源沙柳的光合速率为23.89 μmol/(m2·s),水分利用效率为3.44 μmol/mmol,表现出很强的光合生产能力.随着干旱胁迫的加剧,各种源沙柳苗木的水分利用效率均有不同程度增加,民勤种源沙柳的增加值最大,为0.75 μmol/mmol,表现出了较强的抵抗干旱的能力,而榆林种源沙柳对水分亏缺则非常敏感,光合速率、蒸腾速率都急剧下降.这充分表明在水分供应充足的条件下,榆林种源沙柳具有最大的光合生产潜力;而当遇到干旱胁迫时,民勤种源沙柳则表现出极强的维持体内水分平衡的能力,是5个种源中最耐旱的种源.     

缺水和灌水对冬小麦产量影响评估

比较不同时期缺水和灌水对冬小麦产量的影响,对于开展节水灌溉和干旱影响评估有重要意义.根据2008-2010两个年度冬小麦田间水分控制试验,利用盈亏指标和水分影响率分析了不同时期缺水和灌水对冬小麦最终产量及产量构成要素的影响,结果表明:缺水和灌水对作物产量构成及最终产量影响最明显的时期并不完全一致;分蘖～越冬期灌水对成穗...     

喷灌条件下冬小麦灌浆期叶水势日变化及其影响因子研究

研究了冬小麦灌浆期叶水势在喷灌和地面灌溉(对照)条件下的日变化规律, 并探讨了其与农田生态因子(冠层空气温度、冠层空气相对湿度)和生理因子(气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙 CO2浓度和光合速率)之间的关系.结果表明:与对照相比,喷灌条件下叶水势日变化曲线的变化趋势没有改变,但两种灌溉方式下叶水势的大小有显著差异,喷灌条件下冬小麦叶水势明显高于地面灌溉,在一天中8∶00～18∶00期间的不同时刻,两种灌溉方式下叶水势的差异大小表现为:在灌浆前期,喷灌和地面灌溉条件下叶水势的差异以在 8∶00时最大;在灌浆中期,差异以12∶00～16∶00期间最大;在灌浆后期,两种灌溉方式下一天中各时刻的差异微小,相对稳定.喷灌条件下冬小麦叶水势日变化的影响因子与地面灌溉条件下相比没有改变:灌浆前期,叶水势日变化均主要受生态因子冠层空气相对湿度、冠层空气温度的影响;灌浆中期,主要受生态因子冠层空气相对湿度、冠层空气温度和生理因子蒸腾速率的影响;灌浆后期,主要受生理因子光合速率的影响.但喷灌条件下各影响因子对叶水势的影响程度较地面灌溉条件下降低,表明喷灌条件下叶水势对影响因子变化的敏感性降低.     

Effect of water deficiency on relationships between metabolism,physiology,biomass,and yield of upland cotton(Gossypium hirsutum L.)

Drought is a common abiotic stress that considerably limits crop production. The objective of this study is to explore the influence of water deficiency on the yield, physiologic and metabolomic attributes in upland cotton cultivars(Gossypium hirsutum L). Cotton cultivars, 'Ishonch' and 'Tashkent-6' were selected to study the relationships among their physiologic, metabolomic and yield attributes during water deficiency. Deficit irrigation was designed by modifying the traditional watering protocol to reduce water use. Results indicate that cotton cultivars respond differently to water deficit stress. Water deficit significantly influenced plant height, the number of internodes, and sympodial branches in both cultivars. However, yield components such as the number of bolls, boll seed, lint mass, and individual plant yield were significantly reduced only in 'Tashkent-6'. The leaf area decreased and the specific leaf weight increased in 'Ishonch' under deficit irrigation conditions. However, 'Tashkent-6' demonstrated significant water loss compared to 'Ishonch', and both cultivars showed reduced transpiration rates. Untargeted metabolite profiles of leaves showed clear separation in 'Ishonch', but not in 'Tashkent-6' under deficit irrigation compared to full irrigation. The individual metabolites such as proline and galactinol showed strong association with yield under water deficit stress. Moreover, this study indicates that leaf area and transpiration intensity influence yield during water deficiency. In summary, the correlation among morpho-physiologic, metabolic, and yield components significantly varied between the two cultivars under water deficiency. The flowering stage was sensitive to water stress for both cultivars. The direct relationship between physiology, metabolism, and yield may be a useful selection criterion for determining candidate parents for cotton drought tolerance breeding.     

不同水氮处理对滴灌冬小麦生长、产量和耗水特性的影响

通过滴灌小麦大田试验,研究了不同灌水下限(灌水下限为田间持水量的45%、60%、75%)和施氮处理(45、111、146 kg·hm~(-2))对田间冬小麦生长、产量和耗水特性的影响。结果表明:灌水下限对小麦株高、叶面积指数和干物质的影响是显著的,且比施氮量影响更大。W3(灌水下限为田间持水量45%)和N3(施氮量45 kg·hm~(-2))处理不利于小麦株高、叶面积的增长。在小麦生长后期,增加灌水量和施氮量有利于小麦株高的生长。小麦的产量随着灌水下限的增大而增加;施氮量在0~111 kg·hm~(-2)时,冬小麦产量随着施氮量的增加而增加,超过111 kg·hm~(-2)时不再显著增加甚至抑制产量的增长;灌水下限和施氮量相对较小的处理有利于提高水分利用效率。不同水肥处理,小麦各生育期内耗水量和耗水模数都表现为灌浆完熟抽穗扬花期拔节孕穗期返青起身期。在此试验条件下,W2N2的处理(灌水下限为田间持水量的60%,灌溉定额为290 mm,施氮量为111 kg·hm~(-2))的干物质、产量和水分利用效率最大,是产量和效益兼优的最佳组合。     

冬小麦分蘖期复水对根、冠生长及其相互关系的影响

以冬小麦品种北农6号为材料,通过温室管栽试验,研究了苗期中度和童度缺水条件下分蘖期复水对冬小麦株高、叶面积、根、冠干物质积累、叶面积比、根冠比、产量、耗水量和水分利用效率等指标的影响.结果表明,苗期受旱程度不同的冬小麦分蘖期恢复供水后,其株高、单株叶面积、生物量及产量等都超过中度和重度缺水对照,表现出明显的激发生长效应.同时,各复水处理与对照相比,分配到冠部的干物质比饲均增加,R/S下降.在不同土壤水分条件下,冬小麦的水分利用效率随耗水量的增加而降低,中度水分亏块后分蘖期充分供水的处理,可以在少减产的情况下节约大量用水,从而达到提高水分利用效率的目的.     

北方冬小麦不同生育期干旱风险评估

基于北方6省市和61个市县1981—2012年冬小麦产量和逐日气象资料,有效分离冬小麦减产率,通过典型干旱年份冬小麦减产率与水分亏缺距平指数、降水距平百分率的相关分析筛选致灾因子;基于减产率分级,利用冬小麦不同生育期减产率与致灾因子数学模型构建干旱等级指标;综合冬小麦干旱等级的强度及其风险概率,进行冬小麦生育期干旱风险评估。结果表明:冬小麦减产率与水分亏缺距平指数的相关系数达0.355~0.656,明显大于降水距平百分率,在各生育阶段内均通过0.05的显著性检验,确定为干旱致灾因子;在冬小麦不同生育期内,通过冬小麦减产率-致灾因子线性模型得到的轻、中、重、特重干旱等级指标,以0.297、0.351、0.214、0.159、0.316、0.547、0.149分别为苗期、越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、成熟期和全生育期发生干旱的临界值;不同生育期冬小麦干旱风险分布形式存在一定地区差异,这与地区降水量对冬小麦需水的满足情况相符,其中,河北南部和山东西北部在各生育期均属于冬小麦干旱的高危险性地区。     

幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对水稻产量及功能叶性状的影响

2013年在宜良县通过田间试验,研究了水稻幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对云南大面积生产应用的6个粳稻品种产量及产量构成因素、功能叶叶面积及SPAD值的影响。结果表明:幼穗分化至齐穗期水分胁迫后6个品种实际产量比正常灌溉产量下降11.03%,达极显著水平。幼穗分化至齐穗期水分胁迫后有效穗数、总粒数、实粒数分别比正常灌水降低4.58%、7.21%、8.53%,其中对实粒数影响最大,达显著水平。水分胁迫后齐穗期功能叶高效、低效、总叶面积指数比正常灌水分别降低13.60%、10.55%、12.92%,水分胁迫后幼穗分化至齐穗期的倒1叶、倒2叶、倒3叶SPAD值比正常灌水分别降低1.26%、1.32%、2.69%。在幼穗分化至齐穗期水分胁迫条件下,抗旱性强的品种穗总粒数、实粒数、结实率降低的幅度小,抗旱性较弱的品种降低的幅度大;抗旱性强的品种功能叶SPAD受影响越小,且有增加的趋势,而抗旱性较弱的品种呈下降趋势。     

水分胁迫对抗旱性不同小麦品种叶片光合及根呼吸等生理特性的影响

以两个抗旱性不同的小麦品种西农1043、陕253为材料，采用盆栽与水培试验相结合的方式，研究水分亏缺对小麦不同生育期叶片光合及根呼吸速率等生理指标的影响。结果表明：相同水分处理下，抗旱品种西农1043与水分敏感品种陕253相比，具有较高的光合和根呼吸速率、以及相对较高的保护酶活性；水分胁迫下，两个小麦品种叶片光合和根呼吸速率及苗期叶保护酶活性均降低；两种水分处理下抗旱性强的西农1043根呼吸所占光合的比例相对高于陕253。     

Quantifying the impacts of soil water stress on the winter wheat growth in an arid region, Xinjiang

Wheat growth in response to soil water deficit play an important role in yield stability. A field experiment was conducted for winter wheat (Triticum aestivum L.) during the period of 2002-2005 to evaluate the effects of limited irrigation on winter wheat growth. 80%, 70%, 60%, 50% and 40% of field capacity was applied at different stages of crop growth. Photosynthetic characteristics of winter wheat, such as photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, photosynthetically active radiation, and soil water content, root and shoot dry mass accumulation were measured, and the root water uptake and water balance in different layer were calculated. Based on the theory of unsaturated dynamic, a one-dimensional numerical model was developed to simulate the effect of soil water movement on winter wheat growth using Hydrus-1 D. The soil water content of stratified soil in the experimental plot was calculated under deficit irrigation. The results showed that, in different growing periods, evapotranspiration, grain yield, biomass, root water up- take, water use efficiency, and photosynthetic characteristics depended on the controlled ranges of soil water content. Grain yield response to irrigation varied considerably due to differences in soil moisture contents and irrigation scheduling between seasons. Evapotranspiration was largest in the high soil moisture treatment, and so was the biomass, but this treatment did not produce the highest grain yield and root water uptake was relatively low. Maximum depth of root water uptake is from the upper 80 cm in soil profile in jointing stage and dropped rapidly upper 40 cm after heading stage, and the velocity of root water uptake in latter stage was less than that in middle stage. The effect of limited irrigation treatment on photosynthesis was complex owing to microclimate. But root water uptake increased linearly with harvest yield and improvement in the latter gave better root water uptake under limited irrigation conditions. Appropriately controlled soil wate