基于高光谱反射率的糜子冠层叶片叶绿素含量估算

连续两年大田试验研究不同糜子品种叶绿素含量与冠层光谱反射率,并基于不同植被指数建立糜子叶片叶绿素含量的估测模型。结果表明,参试糜子品种叶绿素含量在整个生育期呈现"低-高-低"的抛物线变化趋势,最大值出现在抽穗期到开花期之间;不同品种各生育期内冠层光谱反射率趋势一致,在近红外波段,冠层光谱反射率与叶绿素含量呈稳定正相关,灌浆初期光谱反射率达到最大值;可见光波段,拔节期、开花期和灌浆初期冠层光谱反射率与冠层叶绿素含量呈正相关,成熟期呈负相关;糜子冠层叶绿素含量与760~900、630~690、550 nm波段组合的植被指数具有较高相关性;基于RVI、PSNDb、GNDVI750能较好地建立糜子叶绿素含量统一检测模型,决定系数分别为0.791、0.779、0.748;模型验证的相对误差分别为9.58%、8.93%、11.80%;均方根误差分别为0.045、0.140、0.196。表明利用RVI、PSNDb、GNDVI750建立的模型能较为准确地预测糜子冠层叶绿素含量。     

洛阳、吉林生态区谷子抗倒伏性的全基因组关联分析

倒伏是影响谷子产量和品质的重要因素,为揭示谷子抗倒伏性的遗传机制,在洛阳、吉林两地调查了98份谷子品种的倒伏性,基于重测序技术开展SNP标记与抗倒伏性状的全基因组关联分析。研究结果表明:98份谷子品种倒伏率在洛阳、吉林两地均表现为无倒伏品种数>轻微倒伏品种数>严重倒伏品种数。基因组重测序开发了4 482 208个SNP标记,群体结构分析将98份谷子材料划分为3个亚群,LD分析发现谷子基因组连锁不平衡衰退距离为47.5 kb。全基因组关联分析在洛阳、吉林分别检测到764个和24个与谷子抗倒伏性关联的SNP位点,在6号染色体共同检测到一个LRR受体类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因(LOC101776261),此外在6号、8号染色体还检测到位点不同但功能接近的细胞壁关联受体激酶基因(LOC105914550、LOC101786429、LOC105913474、LOC101766879),还有一些基因,如细胞色素P450蛋白、UDP糖基转移酶、驱动蛋白在两地不同染色体上检测到,推测这些基因可能与谷子的抗倒伏性相关。谷子抗倒伏性是由多基因控制的复杂数量性状,其中蛋白激酶类基因可能在谷子倒伏抗性中起到重要作用。     

不同区域对谷子农艺性状的影响

为明确两个谷子品种的高产优势区,并探讨如何通过光温获得目标性状,本研究以山西7个典型地域:山西五台县(A1)、山西定襄县(A2)、山西平定县(A3)、山西省农科院高粱所(山西晋中市,A4)、山西省农科院经济作物所(山西汾阳市,A5)、山西省农科院谷子所(山西长治市,A6)和山西高平市(A7)为试验地点,以农大8号和长农35号为材料,对农艺性状进行研究分析。结果表明,不同地域显著影响谷子生育期、主茎高、留苗密度和穗粒重以及产量。品种差异是造成千粒重与穗长的主要因素。农大8号生育期显著小于长农35。由于谷子的分蘖能力可以随环境而自我调节,使得不同地域谷子穗数差异不显著,也使得不同地域谷子穗数与留苗密度的相关性不明显。本试验中穗重与穗粒重是构成产量的主要因素。农大8号的穗粒重与主茎高对地域反应很敏感且跟纬度呈正相关关系。在产量、千粒重、穗数与穗长方面农大8号在7个地域均表现适应,且综合评价结果明显好于对照品种,而长农35号的穗长在山西五台县表现最好,长农35在主茎高方面综合评价优于农大8号。除主茎高方面外,农大8号的抗逆性高于长农35号。在栽培过程中可以通过对光温的控制与调节来协调各因素以调整谷子农艺性状。     

一定光量子通量密度下不同倍性谷子光合因子日响应拟合模型的构建

为研究不同倍性谷子光合因子日响应差异,构建光量子通量密度确定的条件(1 200μmol/(m~2·s))下各生理指标之间的互作模型。以谷子栽培种普通二倍体(2x)晋谷21号及其同源四倍体(4x)诱变株系为材料,收集2013—2015年的光合因子数据,运用spss.18.0与microsoft mathematics v4.0对不同倍性谷子光合因子的响应关系进行相关分析和通径分析,得到参数间因变关系的决策系数(R~2)及模式方程。结果表明:1)不同倍性谷子叶片净光合速率(P_n)与胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(E)和叶温(T)的关系较密切。剔除其他因子干扰,不同倍性谷子净光合速率均与叶温直接相关。叶温主要通过胞间CO_2浓度和蒸腾速率影响作物的净光合速率。空气相对湿度(RH)对净光合速率的直接影响较小,而气孔导度(G_s)对净光合速率的影响主要是通过影响胞间CO_2浓度来实现,其影响因子则主要是空气相对湿度。2)二倍体谷子光合因子间线性关系较为明显,而四倍体更多是相关因子协同作用的结果。本研究获得的模型可以准确拟合不同倍性谷子在一定光量子通量密度下光合因子的日响应。     

夏播旱地谷子渗水地膜穴播增产机理研究

为了研究渗水地膜穴播栽培技术对夏播谷子产量的影响机制,测定并分析了谷子产量构成、干物质积累、植株农艺性状以及抽穗期功能叶光合性能等生理指标对产量的影响。结果表明:在全生育期不浇水、降雨量356 mm的情况下,渗水地膜穴播栽培较对照露地条播增产48.57%。渗水地膜穴播栽培在各生育时期的各器官干物质积累量高于对照,营养生长和生殖生长旺盛,表现为株高略高于对照,茎秆粗壮,穗子较大;抽穗期净光合速率、叶面积指数和主要功能叶片的叶面积高于对照,说明在产量形成的关键时期抽穗期个体和群体叶面积较大,有效光合面积增加,光合能力增强,有利于有机物质的合成,是增产的关键;在群体亩穗数和出谷率相当的基础上,个体产量要素单穗重、穗粒重显著提高,使产量大幅提高。渗水地膜穴播栽培水分利用效率和氮肥偏生产力均显著提高了45%以上。渗水地膜保水、保肥、抑制杂草生长,穴播既保证了群体顶土出苗,又减少了多余谷苗对水肥的浪费,因此,渗水地膜穴播栽培可提高水分和肥料的利用效率,进而提高了谷子的产量。     

谷子微垄膜侧沟播轻简化栽培技术

针对旱地谷子生产完全依赖自然降水、产量低而不稳,人工间苗除草、劳动强度大、费时费工的问题,河北省农林科学院谷子研究所将微垄膜侧沟播技术、简化栽培技术和机械化生产技术进行集成,形成了谷子微垄膜侧沟播轻简化栽培技术.本文介绍了谷子微垄膜侧沟播轻简化栽培技术的技术要点,包括播前准备、播种、配套机具、田间管理、收获、残膜回收等主要环节的关键技术.     

水分胁迫后复水对糜子根冠功能的补偿效应

【目的】研究水分胁迫后复水对糜子根、冠生长和光合作用的补偿规律及补偿条件的影响,为糜子抗旱节水栽培和补偿效应研究提供理论依据。【方法】采用盆栽控水方式,以全生育期正常供水为对照,分别在糜子不同生育时期水分胁迫后复水,对复水后糜子根、冠功能的恢复以及复水前后新老叶片净光合速率等指标进行分析。【结果】(1)水分胁迫后复水,根冠功能和光合作用的补偿效应与胁迫持续时间、胁迫程度及复水时期有关。(2)三叶一心期水分胁迫复水后,重度胁迫拔节期复水处理的根冠比、根系伤流量和叶面积的恢复最快,分别高于对照和中度胁迫拔节期复水处理;同时,拔节期复水处理各指标的补偿效应高于抽穗期复水的2个处理。拔节期水分胁迫复水后,中度胁迫抽穗期复水处理的根冠比、根系伤流量和叶面积高于对照和重度胁迫复水处理。(3)与对照相比,无论是三叶一心期还是拔节期开始水分胁迫,胁迫前生长出的叶片复水后其净光合速率低,胁迫程度越重净光合速率越小;而复水后长出的新叶,三叶一心期重度水分胁迫拔节期复水处理新叶净光合速率最高,复水20d时比对照高出14.5%,中度水分胁迫拔节期复水后新叶净光合速率与对照无显著差异。【结论】三叶一心期重度水分胁迫拔节期复水有利于新生器官生理活性的提高,对糜子根冠功能和净光合速率的补偿效应最佳。     

谷子不同栽培模式对土壤水温环境及水分利用效率的影响

通过大田试验研究了山西中部地区谷子不同栽培模式(覆膜穴播、精量条播、传统穴播)对土壤水温环境、谷子叶片及群体水分利用率的影响。结果表明:覆膜穴播处理与不覆膜的精量条播和传统穴播处理相比,全生育期土壤平均含水量分别增加1.59%和1.84%,土壤平均积温增加182.3℃,为谷子生长提供了良好的土壤环境条件。覆膜穴播与2个不覆膜处理相比,显著提高了谷子各生育阶段的叶片水平水分利用效率(WUEl)和群体水平水分利用效率(WUEc),促进了谷子的生长发育,产量显著增加。精量条播处理与传统穴播处理相比,在部分生育期的WUEl、群体WUEc、部分生长指标及产量上有着更好的表现。不同栽培模式之间的水分利用差异,WUEl提高的主要原因是净光合速率的显著增加,而WUEc提高的主要原因则是产量的显著增加。综合试验研究结果,可以确定覆膜穴播是山西中部地区谷子最适宜的高产高效栽培模式,而在不使用地膜覆盖的条件下,则应当优先选择精量条播栽培模式。     

不同播期对谷子产量及主要农艺性状的影响

试验研究了不同播期对谷子产量及主要农艺性状的影响,采用裂区试验,播期为主裂区,副裂区为品种。结果表明,早播或晚播都会使谷子产量降低,综合对产量及农艺性状的影响得出试验所选几个品种的适宜播期为5月13日。     

谷子苗期对不同程度干旱胁迫的响应及抗旱性评价

以6份谷子材料为研究对象,研究了不同程度干旱胁迫（设水分充足、中度干旱、重度干旱3个处理）对谷子苗期生长及根系形态特征的影响,并进行了抗旱性鉴定。结果表明,谷子在水分充足条件下生长最好,随着干旱胁迫的加强,谷子的株高、顶三叶叶面积、根长、根表面积、根体积、根尖数均呈下降趋势。山西2010在中度干旱和重度干旱胁迫下根冠比增加的幅度均最大,分别为15.95%和25.36%,抗旱性较好。