半干旱地区补充灌溉对冬小麦根系及耗水特征的影响

通过田间定位试验分析了不同生育期补充灌溉对冬小麦根系及土壤水分耗损特征的影响。试验共设4个处理,分别为雨养不灌溉(W0)、拔节期灌水30 mm(W1)、孕穗期灌水30 mm(W2)及拔节期灌水30 mm+孕穗期灌水30 mm(W3)。试验结果表明:在平水年,拔节期—开花期冬小麦耗水量占整个生育期耗水量的42%,在丰水年下降到29%。而补充灌溉仅在平水年型下提高了拔节—开花期的耗水比例,减弱了分蘖的两极分化,增加了开花期冬小麦群体数量,实现了增产,其中又以W1及W3效果最为显著。综合2 a数据,灌水实现了增产但并未有效提高产量水分利用效率(WUE)。究其原因可能是,在半干旱地区,冬小麦增产增效的关键在于生育后期对深层土壤水分的利用,而补充灌溉并没有增加冬小麦深层根系,反而降低了对土壤深层水分的利用程度,从而导致产量增加但水分利用效率(WUE)并未同步提升。     

干旱胁迫下褪黑素对小麦幼苗生长、光合和抗氧化特性的影响

为探究褪黑素对小麦幼苗抗旱性的调节作用,明确褪黑素提高小麦抗旱能力的作用途径,以小麦水地品种西农9871为材料,通过盆栽试验,分析了干旱胁迫下根施褪黑素（100 μmol·L^-1）对小麦幼苗生长、光合特性及活性氧代谢的影响。结果表明,干旱胁迫抑制了小麦的生长,降低了叶片叶绿素含量、气孔导度、净光合速率及PSⅡ最大光化学效率,导致过氧化氢（H₂O₂）与丙二醛（MDA）积累增加及抗氧化酶活性、抗氧化剂含量升高。在干旱胁迫下根施褪黑素可增加小麦幼苗的生物量和根冠比,维持较高的相对叶片含水量、叶绿素含量、净光合速率及光化学效率,并进一步提高过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)活性及抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）的含量,减少了H₂O₂ 与MDA的积累。复水后,根施褪黑素处理的小麦幼苗生长表现出较快的恢复能力。以上结果说明,在干旱胁迫下,褪黑素通过增加根冠比,促进水分吸收,改善叶片的水分状况,并通过增强抗氧化能力,减轻氧化伤害。褪黑素处理的植株表现出较好的水分状况和较轻的氧化伤害,有利于其维持较高的光合能力,从而提高小麦幼苗的抗旱性及恢复生长的能力。     

镉胁迫下硅对高粱生长的影响及其作用机制

尽管硅提高植物的抗镉毒害已经被广泛的报道,但是其作用机理还不明确。该试验研究在镉胁迫的条件下,硅对高粱生长的影响及作用机制。结果发现:外源施加硅能显著地缓解镉对高粱无论地上部分还是地下部分鲜重及干重的抑制作用。抗氧化酶结果表明:在正常条件下,硅对抗氧化酶的活性没有显著的影响。在镉毒害的条件下,硅显著增强CAT和POD的活性,SOD的活性不受影响。与此相对应:硅显著地降低MDA的含量。对有机酸的分析发现:在镉胁迫的条件下,叶片中有3种有机酸能够检测到:草酸,丙二酸,丁二酸,并且其含量都在硅的调节下增加。而在根系中所检测的4种有机酸中,草酸和丙二酸的含量受到硅的调节而增加,柠檬酸的含量不受影响,而苹果酸的含量却有下降的趋势。上述结果表明:硅增强高粱幼苗的抗镉胁迫与其增强高粱抗氧化酶活性及增加高粱体内有机酸的含量相关。     

施氮量对黄土高原旱地冬小麦产量和水分利用 效率影响的整合分析

【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得82篇大田试验文献,包含355个独立研究的1 169组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为66.09%和72.38%（P＜0.05）。施氮后西北部产量相对增长率（69.27%）高于东南部,水分利用效率增长率（65.53%）低于东南部;西北部在施氮量212 kg·hm ^-2时产量达到最高,东南部需多施15 kg·hm ^-2才能获得最高产量;西北部施氮232 kg·hm ^-2时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施氮224 kg·hm ^-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率（79.12%,75.00%）均高于＞10℃地区;年均温＞10℃地区施氮189 kg·hm ^-2和187 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年均温≤10℃地区施氮225 kg·hm ^-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮239 kg·hm ^-2时达到最高。施氮后在年均降水≤600 mm地区产量相对增长率（70.48%）更显著,而水分利用效率则在年均降水＞600 mm时更显著;年均降水≤600 mm地区在施氮量235 kg·hm ^-2和244 kg·hm ^-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水＞600 mm地区实现高产的施氮量为250 kg·hm ^-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下,产量和水分利用效率的相对增长率（78.24%, 86.55%）均高于＞12 g·kg ^-1条件,前者在施氮量226 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为163 kg·hm ^-2和175 kg·hm ^-2。【结论】在黄土高原,冬小麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为227 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2;年均温＞10℃地区合理施氮量为187 kg·hm ^-2,年均温≤10℃地区为239 kg·hm ^-2;年均降水＞600 mm地区合理施氮量为250 kg·hm ^-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm ^-2;耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm ^-2,高于12 g·kg ^-1时则为163 kg·hm ^-2。     

2个小麦品种水分利用效率的差异及其与深层水分利用的关系

研究旨在探究不同小麦品种对深层土壤水分利用差异及其对产量、水分利用效率的影响。试验于2017—2019年在陕西长武进行,试验为品种、播量双因子试验,品种为主处理(A为"长旱58",B为"长航1号"),播量为副处理(10:播量150 kg/hm~2,12:播量180 kg/hm~2),分析不同处理对冬小麦各生育期土壤水分消耗及其产量和水分利用效率的影响。结果表明:在不同的试验年,与"长旱58"相比,"长航1号"对土壤水分的消耗均显著增加。与此同时,相比"长旱58","长航1号"的小麦穗粒数、收获指数、产量及水分利用效率均显著提高。说明"长航1号"较"长旱58"增加了对土壤水分的消耗,尤其增加了对深层土壤水分的消耗,从而影响小麦穗粒数和收获指数,最终获得了较高的产量及水分利用效率。     

黄土高原旱作麦田深层土壤水利用与小麦产量及产量稳定性的关系

黄土高原是我国重要旱作农业区,冬小麦是该地区重要的粮食作物之一,如何进一步提高旱作小麦产量并降低由干旱缺水引起的产量波动是该区域未来小麦生产亟待解决的重要问题。由于黄土高原地区冬小麦生育期和降水季节不匹配,土壤水的利用对该区域小麦生产至关重要。基于黄土高原地区以往研究数据,分析表明当前冬小麦产量水平下土壤水利用并不充分;进一步分析表明,1～2 m深层土壤水残留量和产量高度相关,即在冬小麦收获期,当1～2 m深层土壤中有效水残留量为100～130 mm时,冬小麦产量为2 640～4 920 kg·hm^-2,而当残留量减少至30～70 mm时,其产量可显著提高至5 250～6 576 kg·hm^-2;此外,加强深层土壤水利用亦可显著提高高产概率。统计结果表明,在可用水量为666～766 mm(播前0～2 m土层储水量与生育期降水量之和)条件下,收获时如果1～2 m深层土壤水残留量从270～210 mm降低至150～90 mm时,小麦产量高于4 000 kg·hm^-2和5 000 kg·hm^-2的概率可分...     

马铃薯气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN的克隆和功能分析

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能，从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN，将其通过农杆菌介导的遗传转化方法，在拟南芥中异位表达，对该基因的表达特性及功能进行分析。结果显示：StSTOMAGEN主要定位于细胞间隙和细胞核，并且它在顶端未展开叶中表达最多，表达量在1 d中呈现周期性变化，长日照条件下（16 h/8 h，光/暗），在授时因子为20 h时表达量最高；聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫处理4 h后其表达量达到最高，而脱落酸（ABA）和NaCl胁迫处理后，其表达水平呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明，过表达StSTOMAGEN基因的拟南芥（ST）相对于野生型（WT）气孔密度增大63%~83%，光合速率增大36%~42%。此外，ST植株离体叶片的水分散失速率增大24%~55%，离体叶片H₂O₂含量也显著升高，约为野生型的50%~100%。干旱胁迫下，ST株系的光合速率、F_v/F_m和瞬时水分利用效率都显著低于野生型，其中光合速率降低55%~66%，F_v/F_m降低22%~50%，瞬时水分利用效率降低11%~12%。综上结果可知，表皮模式因子StSTOMAGEN通过正调控气孔密度而降低植物的抗旱性，该结果为后期通过基因编辑技术降低StSTOMAGEN基因的表达，培育抗旱节水型马铃薯新品种奠定理论基础。     

东北部分春玉米地乙莠合剂防效下降的原因和对策

在我国的东北春玉米区,长时间使用乙草胺和莠去津,导致部分地区防效下降。在吉林省农安县通过定点试验、大面积试验和大范围调查发现,乙莠合剂防效下降的主要原因是因为杂草群落结构的变化引起的,同时降水的减少和药剂使用方法不当也起了一定的作用,未发现产生明显抗性的迹象。在未来,乙莠合剂仍是该地区玉米地除草剂的主要药剂,对于杂草群落尚未发生变化的地块仍然有很好的防效,而在杂草群落发生变化的地区,应适当更换除草剂或适当增加轮作;针对当地特点,适当推迟乙莠合剂的喷施时间,采用机械喷雾、加大用水量等措施来提高乙莠合剂的防效。     

免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析

【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。