冬小麦碳同位素分辨率与产量、旗叶光合性状的关系

为了明确不同水分环境下冬小麦碳同位素分辨率(Δ13C)与产量、光合相关性状之间的关系,研究以12份不同时期育成的主栽冬小麦品种为材料,在水(WW)、旱(WS)两种条件下研究碳同位素分辨率、籽粒产量、光合性状及旗叶气孔密度之间的相互关系。结果发现:光合速率、Δ13C、气孔导度、旗叶叶绿素含量、籽粒产量5个性状在干旱胁迫下表现为下降趋势,且与正常灌溉差异极显著;在两种水分条件下,气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率和Ci/Ca间均呈现极显著的正相关,籽粒Δ13C与籽粒产量均呈正相关,且正常灌溉条件下Δ13C与籽粒产量具有更高的相关性(0.27 WS;0.51 WW);干旱胁迫条件下,Δ13C与光合速率、气孔导度、E、胞间CO2浓度和Ci/Ca均呈正相关,其中与Ci/Ca显著相关;灌溉条件下,Δ13C与光合速率呈负相关(-0.42),与其它4个光合性状无显著相关性;Δ13C与旗叶表皮气孔密度均呈负相关(-0.49,-0.21 WS;-0.56,-0.61WW),其中在灌溉条件下与旗叶下表皮气孔密度呈显著负相关,旗叶表皮气孔密度受开花、灌浆期干旱胁迫影响小,稳定性好。研究表明,灌浆初期的旗叶气孔密度可以作为Δ13C的潜在替代指标。     

干旱对高产小麦宁麦9号旗叶光合特性的影响

通过土壤自然干旱法,以共有一亲本但产量较低的宁麦8号为对照,研究了高产小麦宁麦9号旗叶光合特性。结果表明,土壤相对含水量RWCS、叶片相对含水量RWCL、净光合速率Pn、气孔导度gs、蒸腾速率E以及叶肉导度gm在整个自然干旱过程中不断降低;在干旱前8d,胞间CO2浓度Ci降低,水分利用效率WUE增加,而在干旱的8～12d,Ci增加,WUE降低。Pn与gm的变化呈显著的正相关(R2=0.938,P<0.0001),而与gs无明显的相关性。因此,在土壤干旱胁迫下,叶肉导度gm是抑制Pn的主导因素,而gs的影响较小。和宁麦8号相比,宁麦9号具有较高的Pn、gs、gm、WUE和较低的E。因此,较高的光合能力、水分利用效率以及较强的抗旱性可能是宁麦9号高产的生理基础,而其抗旱性强可归结为水分利用效率较高。     

小麦光合特性对二氧化碳浓度升高的响应

通过采用美国便携式光合作用测定系统实地设置不同CO2浓度,分析了CO2浓度升高对小麦产量贡献较强的两个时期(扬花期和灌浆期)净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度等光合特性的影响,预测了未来高二氧化碳浓度条件下小麦水分利用率的变化趋势.结果表明:小麦不同生育期(扬花期和灌浆期)随着CO2浓度增加,净光合速率,叶片胞间CO2浓度,叶片水分利用率总体呈现逐渐上升的趋势,叶片气孔导度和蒸腾速率都呈现先降后升再降的趋势,气孔限制值则呈现逐渐降低的趋势;小麦不同生育期(扬花和灌浆期)CO2浓度与净光合速率,叶片胞间CO2浓度,叶片水分利用率均呈现极显著的正相关,其中与叶片胞间CO2浓度的相关系数最高;与气孔导度和蒸腾速率在扬花期阶段呈现显著正相关,在灌浆期呈现负相关;而与气孔限制值在两个时期均呈现极显著负相关.     

叶片气孔分布及生理特征对环境胁迫的响应

从干旱、遮荫、盐胁迫、重金属以及CO2浓度5个方面综述了植物叶片的气孔分布及其特性在不同胁迫环境下出现的形态和生理差异。结果表明:(1)干旱胁迫导致大多数植物叶片的气孔密度增大,气孔开度减少,而气孔的分布则随物种和胁迫程度不同而出现差异。(2)遮荫环境导致多数植物的气孔数量和气孔密度减小,气孔的形状发生改变,植物的气孔导度和净光合速率均明显降低。(3)盐胁迫将减少植物的叶片面积,改变叶片的组织结构,增加叶片的气孔密度,降低植物的气孔导度和净光合速率。(4)重金属胁迫则导致植物的气孔导度和胞间CO2浓度均呈现降低趋势。(5)大多数研究都表明叶片的外部形态及其气体交换等特征在提升CO2浓度后将受到显著影响。     

南疆地区棉花叶片水分利用效率的影响因素分析

在新疆巴音郭楞蒙古自治州水利管理处国家重点灌溉试验站,利用LCpro+全自动便携式光合仪对覆膜沟灌条件下的棉花光合作用进行系统监测,来分析南疆地区棉花叶片水分利用效率的影响因素,为提高棉花叶片水分利用效率提供科学依据.分析结果显示:棉花叶片水分利用效率的影响因素主要有棉叶温度、气孔导度及胞间CO2浓度,其中气孔导度与棉叶水分利用效率呈显著正相关,而棉叶温度和胞间CO2浓度与其呈显著负相关.因此,可通过降低棉叶温度,提高气孔导度,减小胞间CO2浓度等措施来提高棉叶水分利用效率.     

干旱对小麦灌浆期旗叶光合等生理特性的影响

对盆栽小麦开花灌浆期进行正常供水(CK)、中度干旱胁迫(MS)和严重干旱胁迫(SS)3种水分处理,测定旗叶各生理指标变化。结果表明:花后0～28d,中度干旱胁迫的旗叶中可溶性蛋白含量变化与对照接近,严重干旱胁迫下可溶性蛋白含量较低;开花8天以后,两种干旱处理旗叶中可溶性糖含量均高于对照,在开花第28天,分别高出对照2.8％和3.7％;两种干旱处理,开花16d以前,旗叶中脯氨酸(Pro)含量急增,尔后又降低;整个开花灌浆期间,中度干旱胁迫旗叶中叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和单叶WUE与对照接近,严重干旱胁迫处理下,则明显较低,但单叶WUE增加;随着干旱程度增加旗叶水势降低;花后23d时,严重干旱处理水势低于对照1.3MPa。     

干旱胁迫对不同小麦品种花后旗叶生理特性的影响

在防雨旱棚池栽条件下研究了干旱胁迫对不同小麦品种旗叶某些生理特性的影响。结果表明,干旱胁迫条件下,小麦开花后旗叶的相对含水量、可溶性蛋白质含量和保护酶系统SOD、CAT和POD活性均降低,膜脂过氧化产物MDA含量升高,产量也随之下降。与水浇地品种相比,旱地品种青麦6号和鲁麦21旗叶的相对含水量、可溶性蛋白质含量相对较高且下降缓慢,SOD、CAT和POD活性降低的幅度比较缓和,随着干旱胁迫MDA含量继续积累的速度缓慢,产量及产量构成因素降低的幅度小。青麦6号与鲁麦21相比,旗叶的相对含水量、可溶性蛋白质含量和SOD、CAT、POD活性较高,MDA含量较低并且最终产量较高,说明青麦6号在干旱胁迫条件下能保持一个相对较优的生理状态,其代谢功能和抗旱能力较强。     

干旱胁迫对沙地云杉光合、叶绿素荧光特性的影响

以田间8年生沙地云杉为试验材料,研究干旱胁迫对沙地云杉的光合、叶绿素荧光参数的影响,为沙地云杉在干旱荒漠区的推广应用等方面提供理论依据.结果表明:(1)随着干旱胁迫加剧,沙地云杉的光合参数净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)也随之降低,当土壤含水量为17％时,净光合速率(Pn)最大.胞间CO2浓度(Ci)和气孔导度(Gs)同时降低,说明气孔因素是导致沙地云杉叶片净光合速率下降的主要因素.(2)干旱胁迫对沙地云杉叶绿素荧光参数均产生显著影响,其中最大光化学效率PSII(Fv/Fm)、实际光化学效率(ФPSⅡ)、表观光合电子传递速率(ETR)对干旱胁迫的反应较为敏感,可作为评价沙地云杉抗旱能力的参考指标.综合分析各项指标表明,干旱胁迫对沙地云杉的光合荧光特性影响显著,气孔因素是导致沙地云杉叶片净光合速率下降的主要因素.     

水分与氮素营养对辽春10号小麦旗叶光合作用的影响

在盆栽条件下,研究不同水分条件下氮素营养对辽春10号春小麦籽粒灌浆期旗叶光合特性的影响.结果表明,随着土壤水分状况的改善,春小麦的光合作用不断增强.土壤相对合水量低于45%时,施氮处理春小麦旗叶气孔导度、蒸腾速率和WUEleaf降低,胞间二氧化碳浓度升高,光合速率受非气孔因素制约而降低.当土壤相对含水量在45%～75%时,随着氮肥施用量的增加和土壤相对含水量的提高,春小麦旗叶的光合效率、气孔导度、蒸腾速率和WUEleaf不断增加,胞间二氧化碳浓度逐渐减小,气孔因素制约了光合效率的提高.当土壤相对含水量高于75%时,氮素营养对春小麦旗叶光合的促进作用减弱.     

干旱胁迫和风沙吹袭对白刺光合作用的影响

以民勤荒漠绿洲过渡带分布的天然白刺灌丛为实验材料,采用两因素实验设计,分别设置两个土壤水分条件(补水和干旱)和两个风沙吹袭水平(沙障遮挡的无风沙和自然风沙吹袭),用LI-6400XT型光合作用测量系统测定白刺叶片的气体代谢参数,从叶片水平上研究干旱胁迫和风沙吹袭对白刺光合作用的影响。结果表明:单一的干旱胁迫使白刺叶片的气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度和净光合速率下降,水分利用效率升高;土壤水分和风沙吹袭的交互效应对白刺光合作用具有显著影响,风沙吹袭加剧了干旱胁迫条件下白刺叶片气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度和净光合速率的下降,增强了其水分利用效率的升高;单一干旱胁迫和干旱风沙复合胁迫导致的白刺净光合速率的降低均是由气孔因素引起的。研究结果可为揭示荒漠区白刺退化原因,并开展相应的更新复壮技术研究提供理论依据。     

不同氮水平下化学调控对旱地冬小麦生长及产量的影响

通过田间试验研究了不同氮水平下分阶段采用多效唑及其与6-BA配合对小偃6号和小偃22两小麦品种生长及产量的影响.结果表明,多效唑浸种显著增加了小麦的单株分蘖,拔节初期喷施多效唑明显降低了两品种的株高.不同生长阶段使用生长调节物质均增加了两品种的叶面积和叶片叶绿素SPAD值,尤其以灌浆初期喷施6-BA后对成熟期叶片SPAD值的增加幅度最为突出,表明其具有延缓叶片衰老,延长叶片功能期的效果.采用多效唑及其与6-BA配合进行分阶段化学调控具有明显增产作用,其中多效唑与6-BA相结合处理较清水处理小麦产量提高了601.2 kg/hm2,增产幅度达显著水平;小麦穗粒数和千粒重的增加是其籽粒增产的主要原因.由此可见,在小麦生长的不同阶段采取不同的化控措施,可以有效地调节小麦生长发育,达到提高作物产量的目的.     

干旱胁迫下不同基因型小麦干物质转运对产量形成的影响

为了探讨干旱胁迫下不同基因型小麦干物质转运特性及其对产量形成的影响,以二倍体野生一粒小麦(T. boeoticum)、栽培一粒小麦(T. monococcum)、四倍体野生二粒小麦(T. dicoccoides)、栽培二粒小麦(T. dicoccon)和2个六倍体小麦品种为材料。在充分供水（田间持水量的75%~80%）和干旱（田间持水量的50%~55%）两种水分处理下,测定分析了不同基因型小麦花前干物质转运、花后干物质积累、运输能力、抗氧化防御能力及籽粒产量和产量构成等性状的变化,探究不同基因型小麦干物质转运对小麦产量形成的影响及其调控机理。结果表明,干旱胁迫显著降低了小麦籽粒产量。相比于充分供水条件,在干旱胁迫下,二倍体小麦野生一粒、栽培一粒,四倍体小麦野生二粒、栽培二粒,六倍体小麦小偃22、长旱58籽粒产量分别为降低了48.00%、37.93%、40.19%、38.77%、19.58%、16.11%,相比于二倍体和四倍体小麦,六倍体小麦籽粒产量具有较高稳定性,且六倍体小麦籽粒产量显著高于二倍体和四倍体小麦。干旱胁迫显著降低了不同基因型小麦干物质转运量和积累量,相比于充分供水条件,二倍体小麦野生一粒、栽培一粒,四倍体小麦野生二粒、栽培二粒,六倍体小麦小偃22、长旱58花前干物质转运量分别降低了29%、27%、30%、14%、3%、8%,花后干物质积累量分别降低59%、42%、44%、45%、23%、17%。干旱胁迫对不同基因型小麦干物质转运率和贡献率的影响存在差异,与充分供水条件相比,二倍体小麦野生一粒、栽培一粒,四倍体小麦野生二粒、栽培二粒,六倍体小麦小偃22、长旱58花前干物质转运率分别降低了40%、38%、36%、6%、-16%、-17%,贡献率分别降低了43%、37%、15%、26%、20%、11%,花后干物质贡献率分别提高了5%、-3%、13%、6%、2%、2%。同时发现,干旱胁迫下不同基因型小麦相比,六倍体小麦叶绿素含量、干物质运输能力和抗氧化防御能力均显著高于二倍体和四倍体小麦。以上结果说明,干物质转运和积累是小麦产量形成的关键因素。小麦花后持绿时间、抗氧化防御能力和运输能力影响小麦花后干物质的积累和转运,进而影响小麦籽粒产量的形成。     

小麦转TaEBP基因株系抗旱特性分析

以2个转TaEBP基因新春9号小麦株系(G9-X1129,G9-X1139)、受体品种新春9号和当地推广品种小偃22为材料,通过PEG-6000人工模拟干旱胁迫处理,调查小麦种子萌发期胚芽鞘、胚根长度和胚根数;采用大田不同水分处理试验,测定转基因小麦不同生育时期的生理生化、形态指标与抗旱指数,以明确其抗旱性。结果表明:(1)在种子萌发期20%(W/V)PEG干旱胁迫条件下,参试材料的胚芽鞘长度、胚根长度和胚根数均比非胁迫时降低,G9-X1129和G9-X1139的降幅较小且均显著高于受体对照新春9号;(2)与受体对照新春9号相比,G9-X1129和G9-X1139具有较高的可溶性蛋白含量和脯氨酸含量;(3)随着干旱胁迫程度的增强参试材料的株高、穗叶距和穗长均有不同程度的降低,但转基因株系株高、穗叶距和穗长降幅显著小于受体对照;(4)G9-X1129和G9-X1139分别比受体对照新春9号增产11.67%和10.19%,其抗旱指数分别为1.18和1.17,两者都属较强抗旱等级,表现出比新春9号更强的抗旱、节水性能;整体上G9-X1129和G9-X1139与小偃22具相对一致的抗旱能力。     

干旱胁迫对不同株型玉米光合特性及产量性状的影响

在大田干旱胁迫条件下,对3种株型玉米品种即平展型豫玉22号、中间型沈单16号和紧凑型先玉335的形态、光合特性和产量要素进行了分析研究.研究结果表明:(1)干旱胁迫导致3个不同株型玉米叶片叶绿素含量显著降低,先玉335的叶绿素含量受干旱胁迫的影响最小,豫玉22号影响最大.(2)3个品种的Pn、Tr、Gs、Ci随干旱胁迫...     

三个小麦新品种萌发期和幼苗期抗旱性的综合评价

为了鉴定西农538、西农556和西农558三个小麦新品种的抗旱特性,以抗旱性不同的三个生产上大面积推广的小麦品种晋麦47、小偃22和西农979为对照,通过在不同梯度的渗透胁迫(5%,10%,15%,20%PEG-6000)处理下,测定这6个品种在萌发期和幼苗期的发芽率、发芽势、胚芽鞘长、超氧化物歧化酶活性(SOD)、过氧化物酶(CAT)等指标,运用相关分析、主成分分析、模拟隶属函数等方法对这6个品种的抗旱性进行综合评价。结果表明:(1)在不同梯度的渗透胁迫处理下,各单项指标对不同品种抗旱性的影响不同,各指标间存在不同程度的相关性。(2)通过主成分分析,5%和10%PEG胁迫下将12个单项指标转化为4个相互独立的综合指标,15%和20%PEG胁迫下将12个单项指标转化为3个相互独立的综合指标,4种胁迫梯度下其累计贡献率依次达到了92.61%、92.96%、88.74%和93.12%。(3)通过抗旱性综合评价值(D值),将这6个小麦品种分为三类:西农538与对照品种晋麦47为强抗旱型;西农558与对照品种小偃22为中等抗旱型;西农556与对照品种西农979为弱抗旱型。     

生物炭对不同水氮条件下小麦产量的影响

研究生物炭与氮肥互作在不同水分条件下对小麦关键生育期旗叶光合参数、产量与主要农艺性状的影响,探讨生物炭改良不同水肥条件土壤并提高其作物产量的效果与内在机理,可为农田有机物资源合理利用提供理论支撑。本研究采用盆栽试验,生物炭用量设置五个水平(0,1%,2%,4%和6%),氮肥设置N0,N1和N2(0,0.2 g·kg~(-1)和0.4 g·kg~(-1))三个水平,小麦拔节期控制土壤田间持水量的80%和50%模拟正常水分和干旱胁迫两种水分环境。于小麦拔节期和抽穗期测定旗叶光合参数和SPAD值,成熟后对小麦籽粒产量及主要农艺性状进行统计。结果显示:(1)与不施生物炭处理相比,1%和2%生物炭用量平均增产6.62%和11.01%,4%和6%生物炭用量平均减产6.88%和10.1%,同时会导致千粒重、穗粒数和株高的降低;(2)正常水分条件下,1%和2%生物炭用量与N1和N2之间存在协同增产作用,而4%和6%生物炭用量表现出负面效应;(3)干旱胁迫条件下,仅1%和2%生物炭用量与N1存在协同增产作用,生物炭处理削弱N2增产潜力;(4)N0水平下,生物炭处理均表现出促进小麦旗叶光合速率,增加产量的作用;(5)N1条件下,生物炭促进小麦旗叶光合速率且在干旱胁迫条件下效果更明显。总体上生物炭对小麦旗叶光合参数和产量的影响受生物炭用量、氮素水平和水分条件共同制约且存在复杂的交互作用,干旱会限制生物炭与氮肥的协同增产作用;在低肥力土壤上应用生物炭的增产效果较好,而在质地较细且肥力中等的土壤应用时推荐48 t·hm~(-2)(2%)生物炭用量。     

不同类型高产小麦品种产量形成特点及其生理特性分析

在高产栽培条件下,以多穗型、中穗型、大穗型3种类型9个小麦品种为材料,研究了高产小麦的产量性状及其光合生理特性。结果表明,在关中灌区生产条件下3种类型品种都能获得高产,但中德型和大穗型具有更大的产量潜力;与丰产品种相比,高产品种籽粒灌浆期的叶面积系数(LAI)、旗叶净光合速率(Pn)、叶绿素(Chl)含量及丙二醛(MDA)含量等几个重要生理指标均表现出明显优势,叶功能期持续期长、净光合速率高而衰减速率慢是高产品种籽粒产量高的重要生理原因。     

干旱条件下冬小麦籽粒灌浆期冠层叶片衰老特性研究

以冬小麦品种西农961、小偃6号、陕229为供试材料,研究了干旱条件下冬小麦不同品种冠层叶片衰老特性。试验结果表明,籽粒灌浆期冬小麦不同品种叶片衰老特性存在差异。与西农961和小偃6号相比较,陕229的叶绿素含量较高且降低趋势最缓慢;3个品种在开花后可溶性蛋白含量均呈现先升高后降低的趋势,在开花后第12 d达到最大值,其中陕229的可溶性蛋白质含量在灌浆中期降低速率较为缓慢;陕229的过氧化氢酶(CAT)活性在灌浆后期较高,降低速度慢,持续时间长;整个灌浆期间陕229的丙二醛含量最少,膜质过氧化程度最低,叶片衰老程度最慢。