黄土塬区不同栽培模式下玉米蒸腾耗水规律的研究

采用基于热平衡法的茎流计对黄土塬区两种栽培模式下(传统模式Ⅰ和改进模式Ⅱ)玉米(Zea mays L.)的茎流变化进行连续监测,并结合试验区自动气象站同步测定的太阳辐射、气温、相对湿度和风速等气象因子,分析了黄土塬区不同栽培模式下玉米蒸腾耗水规律及其与气象因子的关系。结果表明:两种模式下玉米植株的茎流速率都表现出与太阳辐射同步的昼夜变化规律,且模式Ⅰ植株茎流速率大于模式Ⅱ植株茎流速率;玉米的日茎流量在抽雄期达到最大并且均随生育期的推移逐渐变小,这与植株叶面积指数的变化基本一致;从抽雄期到蜡熟期,模式Ⅰ和模式Ⅱ玉米群体叶面蒸腾量分别为115.18 mm和119.47 mm,棵间蒸发量模式Ⅱ(39.41 mm)较模式Ⅰ(64.81 mm)减少了39.2%,表明改进模式优化了玉米群体的蒸腾蒸发比率,有利于玉米水分利用效率的提高。除风速外,两种模式下植株的日茎流速率与太阳辐射、水汽压差、空气温度和相对湿度均存在较好的相关关系,达到极显著水平。     

不同抗旱型冬小麦品种根系水力导度与解剖结构的关系

为了了解冬小麦根系水力导度(Lpr、)根系解剖结构以及品种抗旱性三者之间的关系,在人工气候室水培条件下,研究了长武134、陕253和小偃6号3个不同抗旱类型冬小麦品种根系水力导度的变化及其与解剖结构之间的关系。结果发现,水分胁迫下,冬小麦各品种的根系Lpr与木质部中央大导管直径均降低,而根系直径和皮层厚度则增加。但总体上抗旱性越强的冬小麦品种根系Lpr越低,木质部中央导管直径越小,根系直径与皮层厚度越大;冬小麦根系Lpr与木质部中央大导管直径呈显著正相关关系,与根系直径及皮层厚度均呈显著负相关关系。该结果为提高冬小麦品种水分利用效率与抗旱性的遗传育种研究提供了理论依据。     

矮秆基因Rht8和Rht13对冬小麦水分利用效率的效应比较

以含有矮秆基因Rht8的冬小麦品种晋麦47与Rht13的供体Magnif M1杂交获得的含有不同矮秆基因的重组自交系ZX_(44)(Rht8)、ZX_(34)(Rht13)、ZX_(33)(Rht8+Rht13)和ZX_(16)(rht)为材料,在田间和盆栽试验条件下主要研究了矮秆基因Rht8和Rht13对不同水分状况下冬小麦水分利用效率(WUE)和产量的影响。结果表明:含有矮秆基因的三个品系ZX_(34),ZX_(44)和ZX_(33)与高秆对照系(ZX16)在田间和盆栽同一水分条件下的耗水量差异不显著。田间与盆栽的干旱条件下四种小麦品系的产量趋势均为ZX_(44)ZX_(34)ZX_(16)ZX_(33),灌水条件下均为ZX_(34)ZX_(44)ZX_(33)ZX16。田间干旱条件下四种小麦品系的产量WUE为ZX_(44)ZX_(34)ZX_(16)ZX_(33),灌水条件下为ZX_(44)ZX_(34)ZX_(33)ZX16。盆栽两种水分条件下的产量WUE趋势均为ZX_(34)ZX_(44)ZX_(16)ZX_(33)。ZX_(34)品系与ZX_(44)品系的产量WUE在田间相同水分条件下、盆栽干旱条件下差异不显著,而在盆栽灌水条件下差异显著;两者的收获指数在田间和盆栽试验的干旱和灌水条件下均较高。田间相同水分处理下四种小麦品系的生物量WUE差异不显著,而盆栽相同水分条件下为ZX_(34)ZX_(44)ZX_(33)ZX_(16)。综上,引入Rht8基因和Rht13基因均能明显提高产量和WUE。在配合不断选育的基础上,含有Rht13基因的冬小麦是半干旱地区小麦高WUE育种中的另一材料。     

陕西省不同年代旱地冬小麦光合与产量特征变化及其相互关系研究

为明确陕西省不同年代旱地冬小麦品种光合特征变化规律及其对产量的影响,选择曾在该省推广种植的20世纪40年代至21世纪初8个不同年代旱地冬小麦品种(蚂蚱麦,1940s;碧蚂1号,1950s;丰产3号,1960s;泰山1号,1970s;小偃6号,1980s;陕229,1990s;长武134,2000s;长旱58,2010s)为材料,设置正常供水和干旱胁迫两个水分处理,进行盆栽种植试验,对小麦不同生育期光合特征进行测定,并在收获期考种测产。结果表明,无论是干旱胁迫还是正常供水处理下,现代小麦品种(长武134和长旱158)花前旗叶净光合速率和单株叶面积都表现出显著优势,并与千粒重和产量呈显著正相关;但品种间花后光合特征差异减小,这对于现代小麦产量的提升可能产生了一定的限制作用;不同生育时期和不同水分处理下,旗叶蒸腾速率与种植年代之间相关性并不一致;干旱胁迫条件下,孕穗期和花后3d的旗叶水分利用效率都随品种更替呈明显上升的趋势;现代小麦品种在干旱处理下旗叶净光合速率等光合特征、千粒重等产量因素的优势受到影响,最终导致其产量增幅下降。未来应进一步提升现代小麦的光合优势,尤其是花前叶片净光合速率及叶面积的优势,并进一步提高千粒重,这将会是陕西省小麦节水高产和抗旱稳产的重要手段。     

玉米根系活力杂种优势及其与光合特性的关系

对大田不同水分处理条件下玉米杂交种及其亲本在经济产量形成期的根系活力及其衰退的杂种优势进行了研究,并分析了根系活力与叶片光合特性之间的关系。结果表明,水分亏缺显著降低了玉米的根系活力;充分供水和水分亏缺条件下,玉米杂交种根系活力都具有显著的杂种优势;杂交玉米种根系活力衰退速率具有显著的负优势,抽雄后灌水能够显著降低玉米根系活力衰退速率。杂交玉米种在抽雄期各水分处理下的光合速率显著大于亲本;玉米根系活力与光合速率之间具有显著的正相关关系,随着根系活力的增高,玉米光合速率、气孔导度和蒸腾速率均增高。因此,杂交种较高的抗旱性是根冠共同作用的结果。在玉米育种和栽培中,要充分地考虑到根系对地上部生理活性的影响。     

不同栽培模式对旱作冬小麦根系生长 时空分布及水分利用的影响

为了研究不同栽培模式对旱作冬小麦根系生长时空分布以及水分利用的影响,利用2个旱作冬小麦品种在覆膜、覆盖有机肥、播量减半、追施氮肥等单因子或综合栽培条件下进行大田实验,测定冬小麦不同生育期的根系生长特征参数和水分消耗特征,综合最终产量及水分利用效率。结果表明,半干旱地区覆膜和有机肥由于明显的保水优势,能提高小麦花后各层根重,尤其是花期60 cm以下深层根量分布,促进水分利用;覆膜和有机肥综合应用时根系生长不一定累积增加,但是产量和水分利用效率提高4%以上;覆膜小麦根系群体调节能力强,播量减半处理后根重增加,产量受影响较低;拔节期追肥显著提高土壤深层根量,使冬小麦土壤水分消耗时间后移,同时配施有机肥使‘长旱58’产量达到7.0 t/hm2,在所有栽培模式中最具产量优势;不同小麦品种对于栽培模式的响应不同,应结合实际生产采用最佳栽培模式以提高产量和水分利用效率。综合以上,不同栽培模式的综合应用将是半干旱地区旱作农业进一步提高产量和水分利用效率可行途径。     

论苜蓿的生产力与抗旱性

苜蓿在我国栽培历史悠久,虽然经大力倡导,至今发展速度依然缓慢,其重要原因之一是对其适应能力缺乏全面认识。通过探讨我国半干旱和半湿润地区苜蓿的生产力、耗水规律及对干旱适应的特点,指出其由高耗水、低水效特性而导致的生产力变化,以及区域发展上的局限性。综合文献报道、实践经验及作者研究结果,就苜蓿今后在我国北方地区的发展问题提出了若干建议。     

压力探针技术原理及其在植物水分关系研究中的应用

现代压力探针主要分为高等植物细胞压力探针、根压力探针、木质部压力探针和取样压力探针4个变种,并形成了相关的理论体系,广泛应用于植物生理学及其相关领域的研究中。现代压力探针技术不仅可用于高等植物细胞和组织水平水分关系、水和溶质的相互作用关系的研究,还可进行根木质部负压的测定及高等植物活体单细胞内含物的取样研究等。未来更可借助取样压力探针与微量分析技术的结合,将高等植物单细胞内的水分关系和代谢过程定量联系起来;或可试图拓宽木质部压力探针测定的压力范围,进一步研究和验证内聚力-张力学说的理论和机制。     

不同灌溉制度对玉米根系生长及水分利用效率的影响

为了探讨不同灌溉制度对玉米根系生长和水分利用效率的影响及基因型间差异,在大型活动防雨棚和棚外田间条件下,利用一组玉米遗传材料杂交种户单四号、父本803和母本天四进行了研究。结果发现玉米杂交种在根系生长、分布和水分利用效率上表现出显著的杂种优势。在充分灌溉条件下,玉米杂交种在浅层的根长密度大于亲本,但在水分亏缺条件下,玉米杂交种根长密度在整个剖面上都显著大于亲本;同一玉米基因型在不同的灌溉制度下根长密度在土壤剖面的分布也不同,拔节期不灌溉条件下玉米根系在深层土壤中的分布较充分灌溉条件下大,保证了玉米对深层土壤水分的充分吸收,而后期灌水延缓了表层根系生长的衰退,产生明显的补偿效应;拔节期干旱而抽雄期和灌浆期灌水显著提高了3种基因型玉米的水分利用效率。通过合理灌溉优化玉米根系分布特性以提高玉米吸水能力和水分利用效率,是节水栽培上的可行途径。     

玉米根系剖面分布对水分亏缺的响应

在水分亏缺和正常供水(土壤含水量分别维持在田间持水量的40%～45%和75%～80%)两种水分条件下,采用土柱实验方法,研究了玉米杂交种户单四号(F1)及其父本803(♂)、母本天四(♀)根系剖面分布对水分亏缺的响应.结果表明:水分亏缺除了对父本的总根重无显著影响之外,使杂交种和母本的总根重以及3个品种的总根长和根系总表面积均显著下降.在剖面分布上,水分亏缺显著降低了杂交种和母本在表层土层中的根重和根表面积.使杂交种在表层和中层土层中的根长以及亲本在深层土层中的根长显著下降.可见,玉米杂交种响应中度干旱胁迫的形态学变化是减少上层干土中的根系生长,而增加深层土层中根系的相对生长,即其深层根系分布占总根系的比重较亲本高,这种根系剖面分布的优化导致杂交种较高的生物量积累和水分利用效率.