水分胁迫下不同年代冬小麦品种干物质积累与转运特性

为了明确河南中部地区冬小麦品种改良过程中物质积累与转运特性及对水分亏缺响应的差异, 选取新中国成立以来6个不同年代主栽冬小麦品种, 采用测坑试验研究了冬小麦品种在不同水分胁迫(CK: 充分供水田间持水量的75%~85%; MD: 轻度干旱, 田间持水量的60%~70%; SD: 重度干旱, 田间持水量的45%~55%)下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。结果表明, 品种改良协调了干物质在各生育阶段的分配, 使花前和花后干物质积累与转运对籽粒的贡献更加平衡。在品种更替过程中, 株高和穗下节降低, 千粒重、籽粒产量和收获指数增加, 干物质积累总量无显著差异, 千粒重和收获指数的提高对产量增加起重要作用。在CK、MD和SD处理下, 20世纪90年代和2002年品种比20世纪50年代品种平均株高降低35.2%、36.2%和38.2%, 平均千粒重比增加31.7%、17.4%和56.3%, 平均籽粒产量增加40.4%、43.0%和52.4%; 20世纪90年代和2002年品种的收获指数比20世纪80年代及以前品种增加31.4%、22.3%和24.6%。CK处理早期品种干物质积累在抽穗至开花阶段超过现代品种。MD和SD处理的20世纪90年代及以后的品种花前干物质转运能力高, 茎秆干物质输出率增加, 花后贮藏物质积累降幅小, 干物质贮藏转运分配比例适宜, 对籽粒贡献率高, 是水分胁迫条件下现代品种高产的基础。     

水分对不同年代冬小麦品种干物质积累和转移的影响

选择河南中北部地区20世纪50年代以来的7个不同年代主栽冬小麦品种,在田间研究了水分对冬小麦品种干物质积累和转运、产量和水分利用效率的影响。结果表明,在冬小麦拔节和灌浆初期灌水可以明显增加干物质总量以及向营养器官的分配比例,可以增加花前营养器官贮藏的同化物向籽粒的转运量,为获得高产奠定了生理基础。在品种更替过程中,冬小麦的穗数与穗粒数无明显变化趋势,但千粒质量、收获指数、籽粒产量和WUE总体呈增加趋势。20世纪90年代以后的冬小麦品种花期前后贮藏的干物质总量大,对籽粒贡献率高,是现代品种高产的重要基础。     

不同年代主栽冬小麦品种蜡质含量与生理指标的关系

为明确不同水分处理下不同年代主栽冬小麦品种在生育后期蜡质含量与主要生理指标的关系,选择建国以来河南中北部麦区不同年代主栽的6个冬小麦品种为试验材料,设置三个水分处理：W0,返青后不灌水;W1,拔节期灌水;W2,拔节和灌浆期分别灌水,研究了不同灌水下灌浆期冬小麦旗叶蜡质含量、气体交换参数以及籽粒产量和水分利用效率等指标变化。结果表明：旗叶表面蜡质含量与光合速率、蒸腾速率、叶水势和籽粒产量极显著负相关,与叶片温度呈极显著正相关,与叶片WUE和产量水平WUE相关不显著。在品种更替过程中,冬小麦旗叶蜡质含量先增加后降低,20世纪70—80年代品种蜡质含量最高,比其它年代品种高14.4%～86.9%,而籽粒产量比90年代后品种降低6.6%～23.0%,叶片WUE比其它年代品种降低11.8%～17.9%,产量水平WUE比90年代后品种降低6.8%～22.0%。水分胁迫增加了旗叶表面蜡质含量,使得旗叶光合速率降低,CO₂同化作用减弱,同化产物输出减少,最终引起籽粒产量降低。     

不同年代主栽冬小麦品种蜡质含量与生理指标的关系

为明确不同水分处理下不同年代主栽冬小麦品种在生育后期蜡质含量与主要生理指标的关系,选择建国以来河南中北部麦区不同年代主栽的6个冬小麦品种为试验材料,设置三个水分处理：W0,返青后不灌水;W1,拔节期灌水;W2,拔节和灌浆期分别灌水,研究了不同灌水下灌浆期冬小麦旗叶蜡质含量、气体交换参数以及籽粒产量和水分利用效率等指标变化。结果表明：旗叶表面蜡质含量与光合速率、蒸腾速率、叶水势和籽粒产量极显著负相关,与叶片温度呈极显著正相关,与叶片WUE和产量水平WUE相关不显著。在品种更替过程中,冬小麦旗叶蜡质含量先增加后降低,20世纪70—80年代品种蜡质含量最高,比其它年代品种高14.4%～86.9%,而籽粒产量比90年代后品种降低6.6%～23.0%,叶片WUE比其它年代品种降低11.8%～17.9%,产量水平WUE比90年代后品种降低6.8%～22.0%。水分胁迫增加了旗叶表面蜡质含量,使得旗叶光合速率降低,CO₂同化作用减弱,同化产物输出减少,最终引起籽粒产量降低。     

不同沟灌方式及沟向条件下地面光温分布规律

探讨不同沟灌方式及沟向下地面光温分布规律,通过地面不同点位处的太阳辐射和温度测定,研究南北沟向和东西沟向垄作玉米田在交替隔沟灌溉(AFI)和常规沟灌(CFI)方式下的光温变化.结果表明,东西沟向时地面太阳辐射量高于南北沟向23.05~122.48 W/m2;同一沟向条件下,AFI的地面平均太阳辐射量高于CFI约80.23 W/m2.地表温度的变化规律与地面太阳辐射一致,东西沟向时日平均地表温度比南北沟向提高了0.60~3.46℃;同一沟向条件下,交替隔沟灌溉的地表温度比常规沟灌提高了2.23℃左右.东西沟向和交替隔沟灌溉增加了地面光热资源,因此,可以通过栽培方式或灌溉方式的改变调节田间光热环境以适应不同作物的生长需求.     

不均匀下垫面的地面光温模拟研究

为了量化不均匀下垫面的地面光温分布,在作物生长条件下研究交替隔沟灌溉和常规沟灌在不同近地面环境下的地面光温分布规律,根据地表结构与太阳入射光线的物理几何关系,建立了地面光温传输模型,模拟地面不同点位处的太阳辐射和温度变化。结果表明,交替隔沟灌溉在非湿润点的地面太阳辐射量和地表温度高于湿润点,这种差异随玉米不同生长阶段而改变;在同一时间,交替隔沟灌溉的地面平均辐射量高于常规沟灌18.64~30.60W/m2,地表温度高于常规沟灌0.38~3.00℃。不同沟灌方式下地面不同点位处的太阳辐射模拟结果与实测值间绝对偏差为0.23~24.89 W/m2,模拟偏差(MAE)为3.36~13.79, 标准差(RMSE)为4.90~13.51,拟合度di为0.93~0.99;地表温度模拟结果与实测值间绝对偏差为0.1~1.7℃,MAE为0.07~1.11、RMSE为0.16~0.93、拟合度di在0.94以上。所建光温传输模型较好地模拟了沟垄表面的太阳辐射和温度变化。