水分胁迫对小麦旗叶叶绿素a荧光参数和光合速率的影响

利用OS－30型叶绿素荧光分析研究水分胁迫对小麦旗叶叶绿素a荧光动力学参数的影响，结果表明，水分胁迫下旗叶的T1／2值减少，旗叶光系统II（PSII）原初光能转化效率（Fv/Fm)和潜在活性（Fv/F0)降低，光合作用的潜在活力降低，影响了光合电子的传递和CO2同化的正常进行，表现在可变荧淬 灭速率（ΔFv/Fo)减慢，可变荧光下降比值（Rfd=ΔFv/Ft)减小，进而影响冬小麦旗叶的光合速率，同时还讨论了水分胁迫对叶水势的影响。     

不同畦长灌溉对冬小麦产量及水分利用特性的影响

为探讨畦长对冬小麦耗水及产量和水分利用特性的影响,本试验以冬小麦品种‘科农2011’为试验材料,在2014—2015年中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦生长季,畦宽为5 m条件下,设置4 m、5 m、10 m(农民习惯畦长)、50 m、100 m共5个畦田长度,各处理均在拔节期和灌浆期用塑料软管从机井口引水到畦首灌水,塑料软管出水口安装水表计量灌水量,用秒表计量灌溉用时,研究不同畦长处理对冬小麦耗水特性、灌溉定额及灌溉用时、畦田内不同部位土壤含水量差异、籽粒产量以及产量和灌溉水利用效率的影响。结果表明:随着畦长增加,灌水量和总耗水量逐渐增加,灌水量占总耗水量的比例逐渐增加;籽粒产量虽逐渐增加,但未达到显著水平。土壤储水消耗量、产量水分利用效率和灌溉水利用效率随着畦长增加逐渐降低。与农民习惯的畦长10 m相比,4 m畦长处理的灌水量减少34.50%,多消耗深层土壤贮水58.92 mm,总耗水量降低1.61%,产量水分利用效率提高1.15%,灌溉水利用效率提高51.96%,次灌溉用时减少42.75%。100 m畦长处理在产量没有显著提高的基础上,总耗水量增加9.58%,灌溉水增加38.08%,产量水分利用效率降低9.88%,灌溉水利用效率降低26.20%,次灌溉用时增加65.61%。综合考虑籽粒产量、灌水量和水分利用效率,4 m畦长是本试验条件下兼顾高产与节水的最优畦长处理。     

作物高效用水生理生态调控机制研究

提高作物对水分的高效利用是解决我国农业水资源短缺的根本出路。本文从作物高效用水的品种差异、作物不同生育时期对水分的响应差异、气孔导度对作物叶片奢侈蒸腾的调控、不同抗旱类型作物在应对水分胁迫的生理生态策略差异等4个方面,主要对国内研究进展及发展趋势进行了综述。根据本研究组多年研究结果,提出了3项作物高效用水的配套栽培技术,主要包括:1)调整种植结构,提高作物周年用水效率技术。利用作物及品种的用水特性、产量差、效率差,根据地下水压采目标,构建合理的作物种植结构与轮作方式,提高作物周年对水资源的利用效率。以太行山前高产区为例,冬小麦-夏谷子/春甘薯两年3熟制是一种产量、水分经济利用效率均较高的种植结构。2)活化播期,拓宽播种阈值,提高作物雨水利用效率技术。通过选用合适品种拓宽播期、等墒、找墒、保墒拓展利用土壤水分的时空范围、播量变量调节等,提高作物雨水利用效率。通过技术组装与配套,冬小麦只要在11月底之前播种,产量与常规种植没有显著差异。3)覆盖保墒,提高旱地作物高效用水技术。其中,小麦-玉米土下覆膜一膜两用丰产节水模式通过调节土壤温度、水分、盐分、抑制杂草等多项调控,显著提高了雨养农田作物产量与水分利用效率。在环渤海低平原沧州地区,该技术模式在没有任何灌溉条件下的周年产量达15 910.20~16 965.90 kg·hm-2,比对照增产10.52%~41.44%。深入探讨作物高效用水的生理生态基础、进一步研发提高作物水分利用的新技术、统一作物高效用水的量化标准和充分利用非常规水将是今后相当长一段时期的重点研究方向。     

水分胁迫条件下不同抗旱类型小麦灌浆初期内源激素的变化

为了阐明不同抗旱类型小麦在水分胁迫条件下内源激素的变化规律,在防雨棚内的盆栽条件下,以两个不同抗旱类型的冬小麦品种为材料,采用干旱(V1,田间持水量SRWC=40%～45%)、干湿交替(V2,SRWC=40%～45%或80%～85%)和湿润(V3,SRWC=80%～85%)三种不同的水分处理,用ELISA方法测定了小麦在灌浆初期不同部位ABA、IAA、GA1 3、ZR等内源激素的含量.结果表明,在干旱条件下,旱地品种A115叶片ABA含量明显较高,但水地品种石4185根系和穗部ABA含量明显较高,水地和旱地品种对ABA反应部位明显不同;两品种IAA、ZR含量在根部和穗部有显著增加,且IAA和ZR含量增加的比例显著高于ABA.在干湿交替条件下,IAA、GA1 3和ZR含量增加,ABA含量降低.高秆旱地品种在茎秆和叶片中GA1 3的超补偿效应使株高和生物学产量明显增加.而矮秆水地品种石4185在各部位较高的GA1 3含量和积累,尤其是穗部较高的ZR含量显著提高了经济学产量.无论旱地品种A115还是水地品种石4185,在干旱条件下穗部的IAA含量都极显著高于干湿交替处理和湿润处理,说明水分胁迫使两种不同类型的品种穗部IAA含量都增加,而并非降低.在不同的水分条件下,旱地品种对IAA和GA1 3的反应要大于水地品种,而水地品种对ABA和ZR的响应要显著大于旱地品种.由此可见,在干旱条件下,促进细胞延长生长的IAA和促进细胞分裂的ZR和GA1 3对小麦生长发育起主要作用,根部产生大量的1AA促进根系下扎,吸收深层水分而缓解缺水压力.特别是穗部IAA、ZR和GA1 3的积累,有利于光合产物向籽粒的运转.说明促进生长的生长素类激素对抗旱和水分高效利用起着重要作用.     

高pH对拟南芥萌发和主根伸长的影响

土壤盐碱化严重影响作物的产量。近年来用模式植物拟南芥研究植物对盐响应分子机理的研究已经取得突破性进展。然而,植物对碱胁迫响应的生理、生化研究相对比较落后,对pH信号及胁迫响应分子机理的研究还比较少。试验以模式植物拟南芥为材料,研究了不同pH值对拟南芥种子萌发及幼苗生长发育的影响。结果表明:pH值过高会抑制种子萌发;随着pH值的逐渐增加,根的相对生长量和幼苗叶绿素含量均呈现先增加后减少的趋势;同时,根尖生长素含量随着pH值升高呈现先增加后减少的趋势,表明生长素含量变化可能在植物对碱胁迫的响应中,尤其是在根伸长过程中起着重要作用。因此,工作将加深人们对植物在碱条件下的生理和生化反应的理解,为揭示碱信号转导途径,筛选培育耐碱品种等提供依据。     

抗盐碱、耐旱冬小麦新品系A115

为了满足黄淮海平原中低产地区对优质小麦生产的需求,我们自１９９１年三次从国外引进小麦材料１８１６个,在海河流域盐碱旱薄的生态环境条件下,采用混合稀播筛选法,经过多年的系统选择、测试和鉴定,选育出了抗盐碱、耐旱小麦品系Ａ１１５１　主要特征特性１．１　抗盐碱、耐旱经山东省德州市农科所室内和田间鉴定,Ａ１１５抗盐性为二级。种植在０．３％的含盐量土壤中,可获得较好的收成。１９９７年南皮县张拔贡村林运栋在０．２５ｈｍ２的中度盐碱地上试种,仅浇一水,产量就达到６３１５ｋｇ／ｈｍ２;１９９８年南皮县白坊子村一…     

苜蓿改良的盐碱土壤施肥对小麦的效应研究——I.对小麦生长及产量？…

盆栽试验和大田试验结果表明,苜蓿改良的盐碱土壤仍以施Ｎ肥对小麦的增产作用最明显,盆栽小麦可增产６１．２％,相对叶重增加１６．２％,穗粒数增加３７．３６％,穗粒重增加１０．３％;施Ｐ肥小麦增产１６．７８％,穗粒重增加８．３９％,但对穗粒数影响较小;施Ｋ肥效果不明显;ＮＰ结合施用小麦增产７４．７６％,大田试验施Ｎ肥小麦可增产６０％;ＮＰ结合施用小麦增产７３．５％,施Ｎ补Ｐ是苜蓿改良的盐碱土壤作物增产的     

苜蓿改良的盐碱土壤施肥对小麦的效应研究—I．对小麦生长及产量的影响

盆栽试验和大田试验结果表明,苜蓿改良的盐碱土壤仍以施N肥对小麦的增产作用最明显,盆栽小麦可增产61．2%,相对叶重增加16．2％,穗粒教增加37．36%,穗粒重增加10．3 %;施P肥小麦增产l6．78%,穗粒重增加8．39%,怛对穗粒教影响较小;施K肥效果不明显;NP结台施用小麦增产74．76%．大田试验拖N肥小麦可增产60%;NP结合施用小麦增产73．5%．施N补P是苜蓿改良的盐碱土壤作物增产的关键,也是该类地区的共性问题。     

不同水分条件下作物蒸腾效率的比较研究

通过盆栽试验,研究了三种土壤水分下(高水、中水、低水,分别占田间持水量的80%~85%、70%~75%、60%~65%)小麦、高粱、玉米、谷子的生物量、耗水量、蒸腾效率(TE)及干物质分配的特点。结果表明,随土壤含水量的降低,作物的生物量、耗水量降低,单株蒸腾效率(TE单株)升高,其中高粱的TE单株升高幅度最大为53.6%。随土壤水分的降低,作物的净光合速率、蒸腾速率降低,作物通过大幅度降低蒸腾速率来维持较高的叶片蒸腾效率(TE叶片)。作物全生育期的TE叶片呈单峰趋势,小麦、玉米的TE叶片在开花期均达到最大值,谷子和高粱的分别在灌浆期和抽穗期达到最大值。相关分析表明,作物的TE产量与收获指数显著正相关(小麦:R2=0.632,玉米:R2=0.994,高粱:R2=0.920,谷子:R2=0.949)。谷子在低水环境中具有更合理的干物质分配机制,小麦在中、低水环境中能够保持较高的收获指数和TE产量,它对水分的变动不敏感,适宜生长的水分条件较广泛。