阶段高温对不同小麦品种产量的影响及其耐热性差异研究

为应对小麦高温灾害,筛选耐热丰产种质资源,通过裂区试验,以阶段高温为主区(在开花期、花后5～10 d、11～15 d、16～20 d和21～25 d进行高温胁迫,分别用H_1、H_2、H_3、H_4和H_5表示,以自然生长条件为对照),以品种为副区(选用济麦22、矮抗58、衡4399、淮麦33、石麦22、山农20、郑麦7698和邯6172耐热性不同的8个冬小麦品种),于2016-2017和2017-2018两个小麦生长季,研究了不同阶段高温对小麦产量及穗粒数、粒重等的影响,并分析了不同品种的耐热性。结果表明, H_1、H_2、H_3、H_4和H_5处理的两年平均产量分别较对照下降59.7%、49.5%、26.2%、36.4%和34.5%,穗粒数分别减少17.9、14.8、5.9、1.2和4.0粒,千粒重分别降低0.3、1.8、7.3、13.8和12.6 g。从品种看,自然生长条件下郑麦7698、淮麦33和衡4399的产量较高,石麦22的产量最低;高温条件下郑麦7698、山农20和衡4399的产量较高,淮麦33为受高温影响最大的品种,两年减产幅度均最高;两种条件下郑麦7698、衡4399和山农20的综合产量均较高,淮麦33最低。阶段高温对不同品种的影响不同,且存在年际间差异。2016-2017年度山农20、衡4399和石麦22的H_2处理均较对照增产,但其他阶段高温处理均减产。高温胁迫后郑麦7698的减产幅度在2016-2017年度最小,而在2017-2018年度仅次于减产幅度最大的淮麦33。郑麦7698、衡4399和山农20的两年几何平均产量均较高,淮麦33最低。从热感指数看,衡4399、山农20和郑麦7698的热感指数指标大部分小于1,淮麦33、济麦22、石麦22热感指数指标大部分大于1;其他品种的热感指数指标有的时段高温大于1,有的小于1。综合产量和热感指数指标,衡4399、山农20和郑麦7698的耐热性好,淮麦33、济麦22和石麦22的耐热性较差。     

小麦提前造墒灌水对玉米后期光合与产量的影响

于2011—2012年玉米生长后期,进行小麦分期提前造墒灌溉(设置9月20日、9月25日、9月30日灌溉3个水平,不灌水为对照,分别用I9.20、I9.25、I9.30和CK表示)单因素试验,研究小麦提前造墒灌溉对夏玉米后期光合与产量的影响。结果表明:玉米后期穗位叶净光合速率(Pn)日变化,CK为"双峰"曲线,其他处理为"单峰"曲线。Pn日变化均值以I9.20与I9.25处理较高,2年同品种处理间棒3叶叶源量(LSC)也以I9.20与I9.25处理较高。与光合特性不同,茎秆糖分含量以CK较高,其他处理较低。不同灌水模式还对玉米灌浆有一定影响,I9.20、I9.25处理的最大灌浆速率及灌浆平均速率较大,灌浆活跃期较长,快增期百粒质量积累量较多,百粒质量与籽粒产量较高。另外,水分处理还对干物质再分配有一定影响,吐丝后同化物输入籽粒量表现为I9.25I9.20I9.30≥CK。可见,河北平原小麦适期提前造墒灌溉,改善了玉米群体光合性能,促进了吐丝后同化物向籽粒运转,提高了籽粒产量。综上所述,本研究条件下小麦造墒灌水建议提前于9月20—25日。     

肥沙混施对盐碱地冬小麦耗水特性与生长的影响

为解析春限一水条件下盐碱地改良措施对小麦耗水和产量调控作用,于2015—2018年连续3个冬小麦生长季,设置耕层掺黄河泥沙(SS)、配施生物有机肥(FF)和掺黄河泥沙配施生物有机肥(SF) 3个处理,以不作处理为对照(CK),研究不同处理下农田土壤水分变化和冬小麦干物质积累规律。结果表明:连续3年产量水平为3 317. 77～5 449. 52 kg/hm~2,各处理间以SF处理的籽粒产量最高,该处理与CK相比,籽粒产量提高35%～51%;总耗水量变幅为352. 85～394. 89 mm,不同处理间总耗水量均以CK最低,以SF处理最高(361. 81～394. 89 mm);农田水分利用效率变幅为9. 01～13. 96 kg/(hm~2·mm),以SF处理最高(12. 02～13. 96 kg/(hm~2·mm)),比CK高33%～48%,其次为FF处理和SS处理,分别比CK高9%～32%、9%～18%。SS或FF处理可增加冬小麦拔节前0～200 cm土层贮水量,增大拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进冬小麦对土壤贮水和深层土壤水分的利用,最终提高冬小麦的生物量和籽粒产量。冬小麦籽粒产量与干物质积累量、总穗粒数呈显著正相关;水分利用效率与冬小麦耗水量、产量呈二次曲线关系。在本研究条件下,随着籽粒产量提高,水分利用效率快速增加;而随耗水量增加,各处理间水分利用效率增减表现不同。综合考虑产量、收获指数和水分利用效率,确定掺黄河泥沙配施生物有机肥处理(SF)是本研究条件下的最佳处理。     

冬季抗旱措施对小麦耗水特征与生育性状的影响

在2010—2011年小麦生长季节降水量为47.7 mm条件下,采用冬季抗旱处理时期(1月28日、2月12日、2月27日)、冬季抗旱措施与春一水灌水量组合(冬季喷灌+春一水灌水量75 mm、漫灌措施+春一水灌水量75 mm,冬季覆盖牛粪措施+春一水灌水量90 mm)2因素设计,研究了河北低平原区高产条件下冬小麦耗水特征和生育性状。结果表明:各处理的小麦全生育期总耗水量为384.93~464.24 mm,产量水分利用效率为15.23~20.87 kg·hm-2·mm-1。播种到越冬期和起身到灌浆期是小麦耗水量较大的时期。同一处理时期不同水肥措施下,随灌水量的增加,耗水量有增加趋势,水分利用效率与灌溉水利用效率有降低趋势;其中以牛粪覆盖措施小麦产量和灌水利用效率最高,喷灌措施小麦产量水分利用效率高于漫灌。同期不同水肥措施对小麦干物质再分配的影响表现为:牛粪覆盖措施和对照促进了小麦开花前营养器官贮存的同化物向籽粒再分配,喷灌和漫灌提高了小麦开花后干物质积累量和籽粒中来自花后积累干物质的比例。不同处理时期同一水肥措施比较,随处理时期推迟籽粒产量有增加趋势。以上结论可为指导小麦冬季田间旱情补救措施提供理论依据。     

超高产冬小麦对钾的吸收、积累和分配

为明确超高产（9000 kg/hm2左右）冬小麦的钾营养特点和为确定施钾技术提供理论依据, 20042005年、 20052006年通过田间试验在2个小麦生长季分别种植4个品种,在小麦生长的各生育时期取植株样品,分析不同器官钾的浓度。结果表明,小麦全生育期地上部不同器官中钾（K2O）浓度为0.21%~3.84%（干重）。各器官均是在形成初期或早期含钾量最高,之后直到成熟期都在不同程度地下降。各生育时期钾浓度最高的器官随生长中心转移而更替。在所有器官中,开花前叶片中钾的积累量和分配率最高,其中拔节前钾在叶片中的分配率达50%或以上; 开花后茎秆中钾的积累量和分配率最高,成熟期钾在茎秆中的分配率达35.6%~45.3%。同一年份不同品种各器官的钾浓度及全生育期钾的总积累量有一定差异,但差异不显著,表明产量在9000 kg/hm2左右的不同品种具有相似的钾素营养特性。小麦植株对钾的总积累量在开花期达到最高值为181.7~230.7 kg/hm2,每生产100 kg籽粒需吸收钾2.0~2.6 kg,钾生产效率为35.36~55.58 kg/kg。小麦对钾的吸收以生育中期（起身至开花）最高,前期（出苗至起身）次之,后期（开花至成熟）为负积累。根据本研究小麦钾素的营养特点,在小麦秸秆还田基础上,9000 kg/hm2左右超高产小麦的钾肥施用量应不低于K2O 90 kg/hm2。     

冬小麦叶片显微结构和光合特性与产量的关系

为了解冬小麦叶片显微结构和光合特性与产量的关系,采用大田跟踪对比调查方法,对8个高产冬小麦品种的叶片显微结构、光合特征及产量性状进行分析。结果表明,小麦不同叶位叶片主要由规则环状细胞组成,各叶位叶片规则细胞的平均环数为1.7~4.5环。随叶位升高,叶肉细胞平均环数及上表皮和下表皮气孔密度均有增加的趋势。各品种旗叶叶绿素含量最大峰值出现在5月10日前后;旗叶可溶性蛋白含量变化与叶绿素含量变化相似,最大值陆续出现在5月7-20日。各品种叶片叶肉细胞平均环数和平均光合速率均以旗叶最高。但品种间光合势、叶源量的差异与叶肉细胞和叶绿素含量并不完全一致。品种间产量性状的差异主要表现在生物产量与经济系数上。生物产量与倒2叶光合势呈显著正相关,与倒3叶光合势呈极显著正相关。综上可见,光合性能好且光合产物能够有效转运进入籽粒,是小麦品种获取高产的必要特征。     

咸水灌溉对麦—玉两熟制农田土壤水稳性团聚体的影响

为探明咸水灌溉对麦—玉两熟轮作农田土壤团聚体的影响效应,在长期定位咸水灌溉试验(始于2006年)的基础上,研究了不同矿化度咸水连续灌溉第13~14年农田土壤盐分(EC e)及水稳性团聚体分布和稳定性指标的变化规律。试验设置5个灌溉水矿化度处理,分别为1,2,4,6,8 g/L。结果表明,0—40 cm土层土壤EC e随灌溉水矿化度增加而增大,4,6,8 g/L灌水处理与1 g/L处理间差异达显著水平。咸水灌溉改变土壤水稳性团聚体的粒级分布,灌溉水矿化度≤4 g/L时,0—40 cm土壤水稳性团聚体以大团聚体(>0.25 mm)为优势粒级,随灌溉水矿化度增加,大团聚体质量分数降低,微团聚体(0.053~0.25 mm)和粉+黏团聚体(<0.053 mm)质量分数增大,当灌溉水矿化度达到6 g/L时,粉+黏团聚体占比最大。咸水灌溉降低土壤水稳性团聚体的稳定性,随灌溉水矿化度的增加,土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径减小,分形维数增大,但2 g/L与1 g/L灌水处理间无显著差异。在该研究灌溉制度下,≥4 g/L咸水灌溉显著增加土壤盐分,破坏土壤团粒结构,应谨慎使用。     

咸水沟灌对土壤水盐变化与棉花生长及产量的影响

为持续高效利用咸水资源,在棉花长期定位咸水沟灌试验(始于2006年)的基础上,研究了不同矿化度(1、2、4、6、8、10 g/L)咸水连续灌溉第10年土壤水盐分布与棉花生长响应以及历年土壤盐分和籽棉产量的变化特征。结果表明:1)年际间,各处理0～100 cm土层土壤盐分受灌溉和降水影响而波动,但未随灌溉年限的增加而逐渐累积,灌溉水矿化度≤4 g/L处理可基本维持土壤盐分周年补排平衡。单个棉花生长季(2015年),各处理沟底部位的土壤含水率大于垄上,灌溉水矿化度≥6 g/L时主根层土壤含水率高于1 g/L处理;土壤盐分随灌溉水矿化度增加而增大,随棉花生育期的推进先增大后降低,灌水沟剖面土壤盐分呈向垄上和深层运移的趋势;与播种时比,棉花收获后各处理主根层土壤盐分均未出现累积。2)低矿化度咸水沟灌对棉花成苗率、株高和叶面积指数影响不明显,超过一定限值后3项指标显著下降,与1 g/L处理相比,当灌溉水矿化度达到6 g/L时棉花成苗率和叶面积指数显著降低,当灌溉水矿化度达到8 g/L时株高显著降低;咸水沟灌对棉花纤维品质影响较小,5项品质指标在处理间差异均不显著。3)适量浓度的咸水灌溉对籽棉产量影响较小,与1 g/L灌水处理相比,2和4 g/L处理对历年籽棉产量(2006-2015年)无显著影响,大于6 g/L时历年籽棉产量显著降低。在该研究灌溉制度下,推荐试验区咸水沟灌棉花的灌溉水矿化度阈值为4 g/L。     

低平原区一季玉米种植产量和水分利用效率对播期的响应研究

为探讨低平原区一季玉米种植适宜播期和品种搭配高效种植模式,本研究以播期为主处理[2015和2016年4个播期(4月20日、5月5日、5月20日和6月5日),2017和2018年采用5个播期(5月5日、5月20日、6月5日、6月20日和6月30日],‘登海605’‘先玉335’和‘郑单958’3个当地生产推广玉米品种作为副处理,研究了不同品种不同播期下的产量、产量性状及不同播期耗水组成及水分利用效率等的影响。结果表明:2015和2016年随播期的延后产量均呈现增加趋势以6月5日播种平均产量最高。2017和2018年产量随播期延后呈现先增加后降低的趋势,平均以6月20日播种产量最高,且较其他播期产量差异达显著水平。从产量性状看,播期主要影响玉米百粒重的提高,播期过早(4月20日、5月5日)或过晚(6月30日)不利于粒重提高,是产量降低的主要原因。从不同品种的产量对播期的响应来看,不同品种受年型影响较大,6月5日到6月20日播种综合产量较高,综合表现较好的品种为‘登海605’和‘先玉335’。从水分利用效率看,过早或过晚播种均不利于水分利用效率的提高。综合4年的研究结果,‘登海605’适播期在5月20日—6月20日,‘先玉335’在5月5日—6月20日播种均可获得较高产量,‘郑单958’在6月5日—6月20日播种较好。