干旱对冬小麦旗叶光合参数、产量和水分利用效率的影响

为了探讨干旱对不同抗旱性冬小麦旗叶光合特性、产量和水分利用效率的影响,2013-2015年,在防雨棚池栽条件下,以强抗旱性冬小麦品种晋麦47(JM47)和弱抗旱性冬小麦品种偃展4110(YZ4110)为材料,设置拔节后持续干旱处理(W1处理,0～140 cm土层的相对含水量为田间最大持水量的50％±5％)、花后干旱处理(W2处理,拔节期-孕穗期0～140 cm土层的相对含水量为田间最大持水量的70％±5％,花后0～140 cm土层的相对含水量为田间最大持水量的50％±5％)、拔节后适墒处理(W3处理,0～140 cm土层的相对含水量为田间最大持水量的75％±5％)3个水分处理,分析上午(6:00-12:00)、下午(12:00-18:00)及白天(6:00-18:00)冬小麦旗叶光合参数的均值、籽粒产量和水分利用效率.结果表明,与W3处理相比,W1、W2处理降低了旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)的均值,且下午的降幅大于上午,灌浆中期的降幅大于灌浆前期.与YZ4110相比,在相同土壤水分条件下JM47旗叶Pn均值在灌浆前期下午及灌浆中期上午、下午、白天都显著高于YZ4110;旗叶Gs均值表现为在W3处理下灌浆前期下午、白天及2013-2014生长季灌浆中期白天显著高于YZ4110;在灌浆中期旗叶Tr均值表现为在W3、W2、W1处理的上午、下午、白天显著高于YZ4110;旗叶Ci均值表现为在W2处理下灌浆前期上午显著低于YZ4110.与W3处理相比,W1处理下JM47、YZ4110的产量分别降低了12.5％、24.2％,水分利用效率分别提高了23.3％、18.2％,W2处理下水分利用效率分别提高了13.2％、13.7％,而产量仅YZ4110显著降低了9.4％.除瞬时水分利用效率(IWUE)和灌浆中期胞间二氧化碳浓度外,旗叶光合参数与籽粒产量呈正相关,与水分利用效率呈负相关,且相关系数的绝对值总体表现为下午大于上午、灌浆中期大于灌浆前期.总体看出,种植强抗旱性冬小麦品种有利于改善旗叶光合特性,特别是下午时段和灌浆中期的旗叶光合特性,从而提高冬小麦产量.     

秸秆还田配施磷肥对旱地小麦籽粒灌浆特性及 磷素吸收利用的影响

探讨秸秆还田后不同施磷量对旱地小麦籽粒灌浆特性及磷素吸收利用的影响,以期为科学施用磷肥助力 旱地小麦高产提供理论依据。试验选用小麦品种‘洛旱 22’为材料,采用裂区试验设计,主区为玉米秸秆还田处 理,分别为秸秆不还田(S0)、秸秆全量还田(S1),副区为施磷量处理,分别为 0 kg/hm²(P0)、75 kg/hm²(P1)、 112.5 kg/hm²(P2)、150 kg/hm²(P3)、187.5 kg/hm²(P4),分析了不同处理的小麦籽粒灌浆特性、干物质积累转 运、磷素吸收利用率及产量形成的差异。结果表明:(1)花后干物质和磷对籽粒的贡献率在秸秆还田下差异显著, 而在不同施磷量下表现不显著。秸秆还田和增施磷量均能提高小麦各器官干物质和磷积累量、花后干物质和磷同 化量,增加小麦穗数、穗粒数和千粒重,从而提高小麦产量,除千粒重外,以上各指标均随施磷水平的提高呈 先升高后下降的趋势,在 P3 处理达到最大值;P3 处理的小麦穗数、穗粒数和产量在 S1 处理下分别比 P0 提高了 23.14%、9.81% 和 26.87%,在 S0 处理下分别比 P0 提高了 20.82%、14.11% 和 26.48%。S1 处理小麦产量、穗数 在 P3 水平下较 S0 处理分别提高了 3.78%、4.74%;两者互作对小麦产量有显著影响,在 S1P3 处理达到最大,为 6928.66 kg/hm²。(2)通过 logistic 灌浆方程得,小麦籽粒最大灌浆速率、最大灌浆速率出现的时间、灌浆速率达到 最大时的籽粒生长量、灌浆持续时间、平均灌浆速率、灌浆渐增期持续时间以及快增期持续时间均是 S1 处理优于 S0 处理,且随施磷水平的提高呈先升高后下降的趋势,在 P3 处理达到最大值,秸秆还田与施磷均能提高籽粒最 大灌浆速率、达到最大灌浆速率的时间以及平均灌浆速率,延长籽粒灌浆期,其中 S1P3 处理更有利于冬小麦籽 粒灌浆进程的优化,进而提高千粒重。(3)秸秆还田处理促进了磷的吸收利用,磷肥农学效率、磷肥偏生产力及 磷肥吸收利用率平均分别提高了 1.26 kg/kg、2.7 kg/kg 及 1.74%;随着施磷量的增加,磷吸收利用效率下降;两者 互作有显著影响。综上所述,秸秆还田配施 150 kg/hm² 磷肥(S1P3)可在保证小麦正常生长和产量的同时,实现 磷素高效利用。     

玉米秸秆还田配施氮肥对豫西旱地小麦土壤酶活性和氮肥利用效率的影响

为阐明玉米秸秆还田配施氮肥条件下土壤酶活性、氮肥利用效率及产量的变化规律，本试验选用洛旱22为材料，采用裂区试验设计，主区为玉米秸秆还田处理，分别为秸秆不还田(S₀)、秸秆全量还田(S₁)，副区为施氮量处理，分别为0 (N₀)、120 (N₁)、180 (N₂)、240(N₃)和300 kg·hm^-2(N₄)，测定了小麦各生育期0～20 cm和20～40 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶及蛋白酶活性，并分析计算小麦产量、氮肥农学利用率、氮肥表观回收率、氮肥偏生产力和氮素吸收效率。结果表明：1)秸秆还田配施氮肥处理较单施氮肥处理提高了土壤酶活性、氮肥利用效率和小麦产量，小麦产量以秸秆还田配施氮肥240 kg·hm^-2处理最高，较无秸秆还田不施氮处理增产36.92%。2)土壤酶活性均随施氮量的增加呈先上升后下降的趋势，除拔节期脲酶和蔗糖酶以施氮量180 kg·hm^-2时...     

水分胁迫对水稻结实期一些生理性状的影响

选用抗旱性不同的3个杂交水稻品种，在干旱棚内分别在正常供水和水分胁迫条件下，研究了水稻结实期丙二醛（MDA）含量、光合速率、气孔导度、渗透调节物质及保护性酶活性等生理性状变化。结果表明，结实期随土壤水分胁迫加剧和时间延长细胞膜脂过氧化加剧，抗旱性弱的品种膜脂过氧化更为严重；剑叶光合速率、气孔导度和叶绿素含量迅速下降，抗旱性弱的品种比抗旱性强的品种降速快、幅度大。抽穗后0～14 d随胁迫时间的延长叶片内可溶性糖、氨基酸含量增加，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）3种酶活性升高，抗旱性强的品种增加或升高的幅度大。抽穗14 d后叶片内可溶性糖、氨基酸含量下降，SOD、CAT和POD酶活性降低。试验表明，水稻叶片MDA含量、光合作用、渗透调节物质及保护性酶活性的变化幅度与品种的抗旱性密切相关。     

水稻开花期高温胁迫条件下生理生化特性的变化及其与品种耐热性的关系

以5个杂交水稻组合为材料,研究了开花期人工高温胁迫处理对剑叶部分生理生化特性的影响。结果表明,水稻开花期高温胁迫处理降低了剑叶光合速率、叶绿素含量,增加了可溶性糖、游离脯氨酸、MDA含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性。相关分析表明,开花期高温胁迫处理后叶绿素含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和SOD活性的变化幅度与品种的热敏感指数呈显著或极显著相关关系,此4项指标的变化幅度可作为水稻开花期耐热性鉴定的生理指标。耐热性强的水稻品种,在开花期高温胁迫处理后剑叶叶绿素含量下降幅度小,游离脯氨酸含量和SOD活性增加幅度大,MDA含量增加小。建立了热敏感指数与MDA含量、游离脯氨酸含量和SOD活性变化幅度的逐步回归方程,可用于对水稻开花期的耐热性进行定量分析。     

水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响

选用抗旱性不同的3个杂交水稻品种,分别在正常供水和水分胁迫条件下,研究水稻产量构成因素及株高、穗长、叶面积、干物质积累等生育特性的变化。结果表明:水分胁迫下,水稻株高降低,叶面积及叶面积指数减小;各器官干物重、总干重均明显降低;前期干物质积累缓慢,后期植株衰老加速。水分胁迫引起各品种穗长、一次枝梗数、二次枝梗数、有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重均下降,最终引起产量降低。品种的抗旱性不同,其产量及其构成对水分胁迫的反应存在一定差异,表现为抗旱性强的品种下降幅度相对较小。     

水稻苗期生理生化特性与品种抗旱性的关系

利用抗旱性不同的15个水稻品种,在干旱棚内通过苗期水分胁迫,研究了可溶性糖、脯氨酸、氨基酸(AA)、谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)等物质含量及超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性等生理生化特性的变化.结果表明,苗期水分胁迫下水稻体内可溶性糖、脯氨酸、AA、GSH、AsA、可溶性蛋白、MDA含量增加,SOD、POD和CAT活性增强.相关分析表明,可溶性蛋白、AA、GSH、AsA和MDA含量及SOD、POD和CAT活性的相对值与稻苗反复干旱存活率呈显著或极显著的相关性.因此,水、旱条件下可溶性蛋白、AA、GSH、AsA和MDA含量及SOD、POD和CAT活性的相对值可作为水稻苗期抗旱性鉴定指标.通过逐步回归分析,建立了AsA、MDA和GSH 3项指标的相对值与稻苗反复干旱存活率的最优回归方程,利用最优回归方程对所选用的15个水稻品种进行了抗旱性预测,效果较好.     

不同年代小麦品种干物质运转和产量的差异

选用不同年代育成和推广的碧码6号、丰产3号、阿勃33、豫麦49、洛旱2号、矮抗58和洛旱11号等7个适宜旱作区小麦品种为材料,研究了各品种干物质运转和产量的变化规律。结果表明,早期品种的穗粒数较高,但产量较低;近现代品种的有效穗数、千粒质量较高,产量较高。不同年代小麦品种不同器官对籽粒的贡献率无明显规律,近现代品种总干物质运转对籽粒的贡献率表现为降低趋势,但营养器官的干物质积累较多,表明近现代品种主要靠提高花后干物质积累量来实现产量的提高。     

旱地不同产量水平小麦的产量构成及氮素吸收利用的差异

为明确不同产量水平旱地小麦的氮素吸收利用特征,于2015-2016年和2016-2017年,在位于河南西部雨养旱地小麦主产区且种植洛旱6号的36个农户田块取样调查,按照籽粒产量分成低产、中产、高产3组,比较其产量构成、氮素积累转运特性以及氮素利用效率。结果表明,高产组的籽粒产量分别较低产、中产组高75%～93%和17%～37%,高产组的穗粒重和生物量均显著高于中产、低产组,千粒重显著高于中产组,穗数、穗粒数均显著高于低产组。高产组小麦主要生育时期以及各生育阶段的氮素积累量、花后茎叶氮素转运量和花后氮素积累贡献率均较高,但出苗至拔节期的氮素积累比例较低。2个调查年度,高产组小麦成熟期氮素积累量分别较低产、中产组高57%和17%,氮素籽粒生产效率分别高17%和12%,生产百公斤籽粒需氮量则分别低15%和6%;高产组的氮素干物质生产效率和氮肥偏生产力分别较低产组高9%和20%。由此可见,拔节期、拔节至开花期与开花至成熟期较高的氮素积累量、茎叶氮素转运量、花后氮素积累贡献率是旱地小麦高产的重要氮素特征,提高旱地中产、低产田的小麦产量,应在增加穗数、穗粒数、穗粒重和生物量的同时提高氮素利用效率。     

不同秸秆覆盖量对旱地小麦生理生化特性的影响

为了阐明秸秆覆盖对小麦生理生化特性的影响,筛选出适宜豫西旱地小麦高产栽培的秸秆覆盖量,以豫麦49-198为材料,采用大田试验,设置5个秸秆覆盖量水平(不覆盖为对照(Ⅰ)、2 000 kg·hm-2(Ⅱ)、4 000 kg·hm-2(Ⅲ)、6 000 kg·hm-2(Ⅳ)、8 000 kg·hm-2(Ⅴ)),研究了小麦抽穗期后旗叶SPAD值和光合速率,可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性等生理生化特性和产量特征。结果表明:小麦抽穗后,在一定秸秆覆盖量范围内随覆盖量的增加,各处理总体表现为小麦旗叶SPAD值升高,净光合速率增强,可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量升高,MDA含量降低,SOD、CAT和POD活性增强,小麦产量增加;且秸秆覆盖处理,除MDA含量减少外,其余各指标均较对照有所增加,但覆盖量超过一定水平后,各指标增幅(降幅)不明显。处理Ⅳ的各指标均优于其它覆盖处理并与对照有显著差异。综合分析可知,在豫西旱地生态条件下,6 000 kg·hm-2为最佳秸秆覆盖量。