不同时期灌溉对华北平原春玉米穗粒数的影响

干旱胁迫是限制华北地区春玉米穗粒数形成的关键因子,探究不同时期灌溉对穗粒数的影响,对提高该地区春玉米产量和水分利用效率具有重要意义。在2014—2016年进行3年大田试验,设置拔节期、大口期、抽雄期、吐丝后15 d灌水和不灌水对照(CK),明确不同时期灌水对土壤水分变化、吐丝期穗位叶光合速率、穗粒数的影响及其相互关系。结果表明,在干旱和关键生育时期缺水的年份,灌水处理可以提高春玉米穗粒数,其中花期灌水较其他处理提高了1.4%~97.0%(2014年和2015年);而在多雨的2016年,各个灌水处理间穗粒数差异不显著。拔节期和大口期灌水促进了春玉米营养生长,提高了叶面积指数和生物量,但春玉米花期遭遇干旱胁迫仍会降低穗粒数。花期灌水处理在营养生长阶段受干旱胁迫影响,叶面积指数和生物量都降低,但保证了吐丝—授粉—籽粒建成关键阶段有充足的水分供应,其吐丝期光合速率较其他处理提高5.2%~32.8%。回归分析结果表明,吐丝期充足的土壤水含量可以显著提高春玉米光合速率(P=0.0034)和穗粒数(P=0.0137),但过多降水(降低光辐射)会影响光合作用及籽粒结实。因此,花期灌水是干旱年份保证春玉米穗粒数的重要措施。     

晚播增密对棉花群体光合及干物质积累与分配的影响

【目的】研究晚播条件下不同高密度棉花群体光合速率、叶面积指数和干物质积累与分配特点,旨在探索黄河流域冀中植棉区棉花晚播适宜的密度。【方法】于2017年和2018年进行大田试验,设置2个密度处理:9.0万株·hm~(-2)(D1)和12.0万株·hm~(-2)(D2)。2017年以农大601和国欣棉9号为材料,2018年供试品种为农大601。研究不同高密度对棉花群体光合特性及产量构成的影响。【结果】在棉花快速生长时期,D2密度的叶面积指数显著高于D1,可见较高密度在棉花旺盛生长阶段易创建较大的冠层结构,但过高的叶面积指数导致群体郁闭,不利于群体光合性能提高,尽管D2群体总干物质及营养器官干物质积累较多,但较强营养生长势制约了生殖生长,导致生殖器官养分分配比例降低;增加密度对铃重及衣分没有影响,可能因为年际间气候因素影响,其他产量构成因素2年结果不尽一致。【结论】在该地区适宜晚播条件下,D1更有利于构建合理的棉花群体结构,易达到稳产;而D2有获得高产的潜力,在提高群体干物质总量的基础上,进一步通过化控技术改善群体器官间养分分配,提高经济系数可获得更好产量。     

基于耐低氮综合指数的棉花苗期耐低氮品种筛选

在棉花生产中,氮肥的过量施用,不仅增加了生产成本,还造成了氮肥的大量流失,对环境造成了破坏。筛选耐低氮棉花品种是解决该问题的有效途径之一。本研究以21个在我国各大棉区主栽的棉花品种为试验材料,采用苗期土培的方式,设置正常氮(138 mg kg^–1)和低氮(0 mg N kg^–1) 2个处理,测定了23个农艺性状,采用主成分分析、模糊隶属函数、聚类分析、相关性分析评价各品种的耐低氮能力。结果表明,所测定的大部分性状的变异系数均大于10%,说明所选择品种具有很好的代表性。根据主成分分析和相关性分析得出作为棉花低氮耐受性评价的7个性状,分别为根长、根表面积、根体积、地上部干重、总干重、实际光化学效率、最大光化学效率。根据耐低氮综合指数,筛选出鲁无403、新海12号、中棉所64号、新陆早23号4个耐低氮品种,丰抗棉1号、TM-1、农大棉601、中棉所35、新陆早53号5个低氮敏感型品种。4个耐低氮品种的耐低氮综合指数介于0.5723～0.6818,而5个低氮敏感型品种的耐低氮综合指数介于0.2914～0.3962。本研究提出的基于耐低氮综合指数的筛选...     

黑龙港流域夏玉米生育期降水、需水和干旱时空分布特征

黑龙港流域地下水超采导致水分极度匮乏,提高降水利用效率成为该区夏玉米生产的关键。该文利用黑龙港流域18个地面气象观测站1966—2015年逐日气象数据,对玉米全生育期及各生育阶段的有效降水量、需水量、作物水分亏缺指数、干旱发生频率的时空分布特征等进行了分析。结果表明,夏玉米全生育期有效降水量292.89～361.56 mm,呈"东北高、西南低"的趋势;需水量362.82～444.04 mm,呈"南部高,北部低"的趋势;近50年总有效降水量和需水量均呈下降趋势,且需水量的变化与平均日照时数、平均风速呈高度正相关;全区干旱发生频率为48.30%,其中南部超33.3%,中部及北部超66.6%;黑龙港中部和北部在成粒和灌浆阶段出现干旱的几率较大,南部在成粒阶段出现干旱的几率较大。该研究为黑龙港夏玉米降水资源的高效利用提供了理论依据。     

柴胡种子质量与生理指标的相关性

测定柴胡不同分枝种子的千粒质量、发芽率及简化活力指数等质量指标;利用考马斯亮蓝G-250染色法测定种子可溶性蛋白的含量;蒽酮比色法测定种子可溶性糖、淀粉的含量;紫外吸收法测定种子SOD、POD、CAT酶活性;高效液相色谱法测定种子ABA、IAA、GA₃、ZR内源激素含量。结果表明,不同分枝种子的千粒质量、发芽势、发芽率及简化活力指数均差异显著,千粒质量以主茎顶端种子的最高,为1.21 g;发芽势、发芽率及简化活力指数均以一级分枝的最高,分别为34.3%、60.5%、2.01。不同分枝种子的可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉含量均差异显著,种子的可溶性蛋白、可溶性糖含量均以主茎顶端的最高,分别为2.21、2.28 mg/g;一级分枝种子的淀粉含量最高,为0.72%。不同分枝种子的SOD、POD、CAT活性均差异显著,均以一级分枝的最高,分别为20.45、55.31、100.02 U/g。不同分枝种子的ABA、GA₃、IAA、ZR含量均差异显著,三级分枝种子的ABA含量最高,为192.55 ng/g,一级分枝种子的GA₃含量（8.9...     

不同施氮水平下棉花叶片最大羧化速率的高光谱估测

植物叶片最大羧化速率(Maximum Carboxylation Rate,V_(cmax))是表征植被光合能力的重要参数之一,研究叶片V_(cmax)对氮素的响应对预测植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。该研究以国欣棉9号为试验材料,设置4个施氮水平,测定棉花不同生育时期叶片生理参数和叶片反射光谱,探究V_(cmax)与生理参数及光谱指数的关系,建立叶片V_(cmax)最优反演模型。结果显示,棉花叶片V_(cmax)在苗期至蕾期不受施氮水平的影响,随着生育进程的推进,氮素逐渐成为影响叶片V_(cmax)高低的主要因素之一。此外,叶片V_(cmax)与含氮量的相关程度最高,远高于叶片V_(cmax)与叶绿素、比叶重的关系。对叶片V_(cmax)与光谱指数进行回归分析发现,由蓝光和红边波段组合的光谱指数能较好的预测叶片V_(cmax),其中表现最好的为归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI697,445)和比值植被指数(Ratio Vegetation Index,RVI445,694),决定系数(R~2)均大于0.75。最后,以生理参数和光谱指数为基础,采用一般线性回归和多元逐步回归构建棉花叶片V_(cmax)估算模型,结果表明,由RVI445,694、光化学植被指数(Photochemical Vegetation Index,PRI)、修正型归一化差值植被指数(Modified Normalized Difference Vegetation Index,m ND705)所构建的多元逐步回归模型精度最高(R~2=0.809, RMSE=16.93μmol/(m~2·s)),叶片含氮量和叶绿素所构建的多元逐步回归模型次之(R~2=0.801,RMSE=17.01μmol/(m~2·s)),高于其他单变量线性回归模型。研究表明,利用高光谱指数可以有效地估测棉花叶片最大羧化速率,结果可为叶片V_(cmax)准确反演和评估光合能力提供支撑。     

作物对干旱胁迫的响应机制及提高作物抗旱能力的调控措施研究进展

干旱是影响作物生长发育和产量的最主要非生物胁迫之一,在气候变化背景下,作物遭受干旱胁迫的风险越来越大。为了应对干旱,作物表现出一系列的抵御机制,包括形态特征和生理生化（抗氧化酶、渗透调节物质、内源激素）特性改变。本研究从上述2个方面总结了作物对干旱胁迫的响应机制,并对提高作物抗旱能力的调控措施进行了论述,主要包括：（1）筛选抗旱性品种,促进对深层土壤贮水的吸收利用;（2）地面覆盖,有利于降低土壤蒸发,增加土壤含水量;（3）节水灌溉技术,如微喷灌、滴灌等灌溉方式能实现少量多次灌溉,根区局部灌溉有利于调节气孔关闭,减少奢侈蒸腾,降低土壤蒸发;（4）抗蒸腾剂,在作物枝干及叶面表层形成超薄透光的保护膜,抑制作物水分过度蒸腾;（5）植物生长调节剂,调控植物生理代谢,增强抗旱性;（6）纳米肥料,改变作物生理生化反应,促进植株生长发育;（7）生物炭,有利于土壤通气保水,改善土壤的物理性质和土壤的持水能力。本研究系统地对以上7种措施提高作物抗旱能力的作用机理、应用前景及存在问题进行了论述,以期为应对干旱胁迫提供理论依据和技术参考。     

小麦、玉米两熟区小麦纹枯病菌群体组成及其农田分布特征

【目的】小麦纹枯病在河北、山东、河南冬小麦、夏玉米一年两熟秸秆还田种植区发生严重。本研究通过广泛调查,明确河北、山东、河南麦区小麦纹枯病发生程度、病原菌群体结构与优势病原菌的农田分布特征,为小麦纹枯病的防治提供依据。【方法】采用随机5点取样法调查河北、山东、河南小麦、玉米两熟区小麦纹枯病的发生程度,通过细胞核染色、菌丝融合反应和rDNA-ITS序列分析鉴定病原菌群体特征,利用盆栽试验测定120株禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）的致病力,采用实时荧光定量PCR技术测定禾谷丝核菌在小麦、玉米两熟秸秆还田种植体系中的分布特征。【结果】河北、山东、河南麦区纹枯病发生程度由重到轻依次为河南麦区、山东麦区和河北麦区。采自3省11个不同生态类型区72个采样点的小麦纹枯病病原菌包括421株双核禾谷丝核菌、24株多核立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）,可划分为AG-D、AG-B(0)、AG-2和AG-5 4类融合群,分别占供试菌株总数的91.91%、2.70%、3.82%和1.57%。根据石新828、济麦22和周麦22病情指数,120个供试禾谷丝核菌菌株可分为VT1、VT2、VT3、VT4和VT5 5个致病类型,各类型病情指数依次为44.0、39.4、34.2、29.6和27.2。其中,采自河南麦区菌株整体致病力最强,河北麦区最弱。在小麦全生育期,禾谷丝核菌含量在地上部和根系中均呈先升后降趋势。三叶期地上部菌量最低,起身期含量最高,为3 774.60 ng DNA/g鲜组织;而根系中菌量在拔节期达到最高峰。三叶期至分蘖期菌量增速最快,小麦地上部和根系中菌量增幅分别高达28.17倍和17.26倍。禾谷丝核菌菌量在小麦根际土壤中和玉米地上部均呈逐渐上升趋势。在玉米根际土壤中禾谷丝核菌含量呈先降后升趋势,抽雄期最低,为170.6 ng DNA/g干土。【结论】河南麦区纹枯病发生程度最重,山东麦区次之,河北麦区最轻。强致病力双核禾谷丝核菌为3省优势病原菌,菌量在小麦三叶期至分蘖期增速最快,在小麦秸秆中相对含量最高、玉米秸秆中最低。生产中可有针对性的在还田秸秆粉碎过程中与冬前小麦幼苗期加强纹枯病的监测与防控。