小麦品种改良过程中物质积累转运特性与产量的关系

【目的】探明小麦品种改良过程中物质积累与转运特性及其与产量形成的关系,为选育高产品种、制定育种目标提供理论依据。【方法】选用32个20世纪不同年代代表性小麦品种于2007-2009年进行大田试验,分析小麦不同生育时期干物质生产与积累转运特性的演进特征及其与产量的关系。【结果】随着品种改良进程,籽粒产量和收获指数逐步提高,而20世纪60年代品种生物产量显著降低随后保持稳定;开花期叶面积、叶面积指数及旗叶光合速率逐步提高,为花后物质积累提供了物质和能量来源。品种改良显著提高了小麦拔节前和开花后物质积累量及群体生长速率,但降低了拔节至开花期积累量和生长速率;提高了花前干物质转运量、转运率及贡献率,但降低了花后干物质贡献率。小麦籽粒产量与拔节前及开花后干物质积累量、生长速率及花前干物质贡献率显著正相关,与拔节开花阶段物质积累量和生长速率及花后干物质贡献率显著负相关。【结论】品种改良提高了小麦物质生产能力和生产效率,协调了不同生育阶段物质积累,平衡了花前和花后干物质对籽粒的贡献。因此,提高拔节前营养生长、增加花后干物质积累和花前物质转运是小麦产量改良的重要物质基础,也是今后小麦高产育种的重要目标。     

滴灌春小麦水分截获量及植株氮素积累与分配特征

【目的】研究“1管6滴灌模式”下,滴灌春小麦水分截获量及不同品种远近行氮素积累与转运特征,分析其对籽粒蛋白质含量的影响。【方法】在“1管6滴灌模式”下,春小麦品种来自新疆、内蒙古、宁夏等不同地区的7个品种(系),研究距滴管带远近不同行(距滴管带最近行记为R1、中间行记为R2、最远行记为R3)在小麦发育关键时期开花期与成熟期植株各部位的氮素积累量。【结果】“1管6滴灌模式”下,小麦生长的重要阶段拔节期-孕穗期与孕穗期-开花期远行R3灌水截获量为59与56 mm,与该时段最大蒸散量62与43 mm相近;小麦品种开花期各器官氮营养指数、开花期与成熟期各器官氮素积累量、转运氮、籽粒蛋白质的行间降低幅度均小于灌水截获量的降低幅度(R2与R3相对于R1依次降低33.6%与60.3%);小麦花前氮素转运率、转运氮对籽粒的贡献率、氮收获指数R2与R3相对于R1依次升高(津强7号花前氮素转运率、转运氮对籽粒的贡献率依次降低);各器官开花期氮素积累量与再转运氮素呈正相关,相关系数为0.811,茎鞘、叶片、穗的再转运氮与对应的开花期氮营养指数呈正相关,相关系数分别为0.403、0.643、0.717,籽粒氮素积累量与再转运氮、花后氮素积累均呈正相关,相关系数分别为0.498与0.737。【结论】“1管6滴灌模式”下,小麦各行作物生长的关键时期不会受到水分胁迫;植株体内营养状况越好,花前氮素转运量越大;籽粒氮素主要来源于花前氮素的转运,“1管6滴灌模式”下,远行R2与R3的花前氮素转运率、转运氮对籽粒的贡献率、氮收获指数相对于R1会升高。     

气候变化对中国冬小麦生产的影响

气候变化会对中国冬小麦生产带来深远的影响。CO_2浓度升高和气候变暖有利于冬小麦种植区向春麦区扩展,主要表现在辽宁、河北、陕西、内蒙古等种植边界的显著北移和青海、甘肃种植边界的显著西扩;CO_2浓度升高还会促进小麦根、茎、叶的生长,提高叶片光合速率和氮素的吸收与利用,有利于产量提高。但气候变化在中国还表现为太阳辐射的下降,冬小麦主产区黄淮海麦区和长江中下游麦区下降更为显著,试验研究表明,长期弱光小麦产量降幅可达6.4%～25.8%。温度升高对小麦产量的影响目前尚无明确定论;不同生育期降雨量变化对小麦产量的影响不同,生育前期降水量增加有利于小麦产量的提高,而后期则会导致一定的减产。然而,最值得关注和警惕的是高温与低温以及降水时空分布不均导致的干旱和渍水等极端气象灾害事件,随着全球气候变化发生频率显著增加,严重影响了小麦的生产,尤其是生育中后期的逆境将导致小麦结实粒、千粒重显著下降,造成产量锐减。此外,气候变化导致的病虫草害加剧不仅导致减产,还将显著增加生产成本,不利于小麦生产。     

播期、密度和氮肥运筹对冬小麦连麦2号产量与品质的调控

为确立强筋小麦高产优质高效栽培的群体调控和氮肥管理策略,以强筋冬小麦品种连麦2号为材料,研究了播期、密度及施氮水平和基追比对小麦籽粒产量和品质的影响。结果表明,播期和密度对籽粒产量均有显著的影响,并且播期效应大于密度效应。3个播期中,适播（10月10日）处理产量显著高于早播（9月30日）和晚播（10月25日）;密度间差异达显著水平,以中密度(180万~270万·hm-2)产量最高,低密度和高密度(90万、360万·hm-2)最低。小麦籽粒产量与施氮量呈二次曲线关系,籽粒蛋白质含量随密度的增加而降低,随播期的推迟而增加。增加施氮量和后期追氮比例提高了冬小麦蛋白质含量及湿面筋含量、沉淀值,但降低了总淀粉含量。综合分析,在本试验条件下,冬小麦连麦2号在10月10日播种、密度180万·hm-2、施氮量为299～355 kg·hm-2、基追比为6∶4时可实现优质与高产的协调。     

长江中下游麦区小麦地方品种幼苗耐镉性的差异

为了明确不同小麦地方品种耐镉（Cd）性的差异,采用水培方法,测定了长江中下游麦区32个小麦地方品种的苗期生长指标、叶绿素含量、荧光参数和光合参数,并对参试品种的Cd耐性进行了比较和聚类分析。结果表明,32个小麦地方品种镉耐性指数变异系数为10.4%～49.4%,耐Cd性差异较大。根据耐性指数可将参试品种分成耐镉型（7个）、较耐镉型（4个）、中间型（6个）、镉较敏感型（8个）、镉敏感型（7个）5组。     

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。     

拔节至成熟期遮荫对小麦籽粒高分子量麦谷蛋白亚基积累及GMP含量的影响

 【目的】高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）和麦谷蛋白大聚合体（GMP）含量是反映小麦籽粒品质的重要性状,本试验研究拔节到成熟期遮荫对2个含相同HMW-GS亚基类型（7+8、2+12）小麦品种胚乳HMW-GS积累动态和GMP含量的影响。【方法】采用SDS-PAGE电泳和切胶比色的方法,对遮荫条件下小麦籽粒中HMW-GS亚基进行定量分析。【结果】遮荫使HMW-GS的起始形成时间提早,18%和25%重度遮荫处理缩短各亚基和总亚基快速积累期,并降低灌浆后期积累速度,成熟期单粒总HMW-GS积累量低于对照,但成熟期籽粒HMW-GS和GMP含量高于对照。轻度遮荫（10%）延长了籽粒HMW-GS快速积累期,亚基积累量和含量均高于对照。【结论】遮荫处理影响小麦籽粒HMW-GS积累,但其效应与遮荫强度有关。     

氮肥基追比对啤酒大麦花后叶片光合特性、干物质分配及产量的影响

在江苏南京和盐城两生态点研究总施氮量为225 kg·hm-2条件下,氮肥基追比对苏啤3和单2两个大麦品种花后叶片光合特性、干物质分配及产量的影响.结果表明:大麦花后叶片净光合速率、叶面积指数、花后干物质转运量及对籽粒贡献率均随着氮肥基追比先升高后降低,在氮肥基追比为7∶3时达到最大.大麦籽粒产量亦呈现相同的趋势,以氮肥基追比7∶3处理的产量最高.进一步分析表明,采用合理的氮肥基追比、保持花后较高的光合速率有利于提高花后干物质积累和再分配,最终提高籽粒产量.     

氮素和钾素对小麦籽粒淀粉合成关键酶活性的影响

【目的】阐明氮、钾施肥对小麦淀粉合成关键酶活性的影响。【方法】在大田栽培条件下,以两个品质类型不同的冬小麦品种‘宁麦9号’（弱筋）和‘扬麦10号’（中筋）为材料,研究氮、钾施肥对小麦籽粒中淀粉合成相关酶活性和淀粉含量的影响及其与开花期旗叶氮、钾营养的关系。【结果】与不施氮、钾肥的对照处理相比,氮、钾施肥明显提高了花后籽粒中的蔗糖含量及蔗糖合成酶（SS）、可溶性淀粉合成酶（SSS）和束缚态淀粉合成酶（GBSS）的活性,提高了淀粉产量,但降低了总淀粉和支链淀粉含量,两小麦品种的表现基本一致,其中氮肥的作用大于钾肥,施氮降低了直链淀粉含量,施钾提高了直链淀粉含量,宁麦9号高于扬麦10号。【结论】相关分析表明,氮钾肥料配合提高开花期旗叶氮、钾营养并维持适宜的氮/钾比,是氮、钾施肥提高籽粒SSS和GBSS活性,进而促进小麦籽粒淀粉合成、改善籽粒品质的主要生理因素。施钾提高两小麦品种GBSS活性是直链淀粉含量提高的酶学基础。较高的SS、SSS和GBSS活性是弱筋品种宁麦9号较高淀粉含量的酶学保障。     

遮荫对小麦旗叶光合及叶绿素荧光特性的影响

 【目的】研究长期遮荫对小麦旗叶光合作用及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以扬麦158、扬麦11、南农9918和南农02Y393等4个冬小麦（Triticum aestivum L.）品种为材料,从拔节至成熟期进行遮光22%和33%处理。【结果】灌浆前中期,遮荫对较耐荫的品种扬麦158和南农02Y393旗叶SPAD（Soil-Plant Analyses Development）值无显著影响,而降低不耐荫品种扬麦11和南农9918的旗叶SPAD值,但遮荫显著提高了灌浆后期小麦旗叶SPAD值。遮荫降低了小麦旗叶光合速率（Pn）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）和光化学荧光猝灭系数（qP）与干物质积累量,而提高了光系统Ⅱ的初始荧光强度（Fo）和最大光化学转化效率（Fv/Fm）。【结论】遮荫主要是通过降低叶片光系统Ⅱ的实际光化学效率和光化学荧光猝灭系数,引起单叶光合速率下降,最终降低小麦干物质积累。