高产冬小麦旗叶光合产物供应能力的研究

对冬小麦旗叶光合产物供应能力在供应速率（包括光合作用和蔗糖合成的速率）和供应持续期两个方面进行了研究,结果表明：与鲁麦14相比,鲁麦22旗叶光合速率,灌浆中后期旗叶磷酸蔗糖合成酶（SPS）活性高,表明鲁麦22旗叶光合产物供应速率高;鲁麦22旗叶叶绿素含量高于鲁麦14,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性高,而丙二醛（MDA）含量低于鲁麦14,即光合产物供应持续期长。因而鲁麦22形成更高的生物产量和籽粒产量。     

灌浆期淹水时间对冬小麦旗叶光合特性的影响

为了探讨灌浆期不同淹水时间对小麦旗叶光合特性的影响程度,在池栽补灌条件下,研究了灌浆期淹水3 d、6 d、9 d和12 d对冬小麦旗叶光合特性的影响。结果表明:淹水可导致小麦旗叶光合速率上升后又下降的光合性能降低,2个品种的光合速率均呈双峰曲线,细胞间隙CO2浓度和气孔导度均呈上升趋势,气孔限制值呈下降趋势。灌浆前期短时间淹水对小麦生产有利,但长时间淹水会引起小麦早衰,本研究结果可为华北地区旱涝急转的灾害损失提供理论支撑。     

干旱胁迫对冬小麦后期旗叶荧光参数的影响研究

[目的]探讨灌水量与荧光的关系,为提高干旱胁迫对小麦荧光动力参数影响拓宽研究方法和内容。[方法]利用英国汉莎公司生产的FMS-Ⅱ型荧光仪测定小麦旗叶荧光动力学参数Fs、Fm′、F0、Fm、Fv/Fm。[结果]肥力相同,灌水不同时,光反应下Fm灌水2 100m3/hm2比灌水1 050 m3/hm2高,ΦPSⅡ则相反;灌水相同,肥力不同,荧光参数差异不明显。[结论]冬小麦植株自身由调控机制来适应胁迫,虽然灌水2 100 m3/hm2荧光强度高,但实际光量子效率指标却是灌水1 050 m3/hm2的高,在不需要相当高肥力情况下,只要水分含量足够,肥力对冬小麦旗叶荧光参数Fv/Fm影响不大。     

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.     

干旱对冬小麦萌发的影响

小麦萌发过程中,干旱胁迫使种胚和胚乳吸水量下降,胚于物质积累和胚乳干物质消耗减少,并使胚乳a-淀粉酶和蛋白水解酶活性降低,造成胚乳贮藏物质降解缓慢,不能满足胚根胚芽生长时对营养物质的需求．从而导致小麦萌发起始时间推迟,达到一定萌发率所用时间延长,萌发率下降,胚生长缓慢．     

干旱对冬小麦光合作用参数的影响

为探讨干旱对冬小麦旗叶光合作用的影响程度,借助于盆栽实验,设置了十个水分处理,在返青期以后至成熟期之间进行水分处理。灌浆期测定旗叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO2浓度(Ci),结果表明:轻度干旱Pn下降4.2%,中度干旱Pn下降44.41%,重度干旱Pn下降62.45%;气孔导度Gs,干旱时Gs上升,水分过多时Gs也上升但幅度较小;细胞间隙CO2浓度Ci,随干旱加剧Ci先上升又下降再上升再下降。结论为干旱对冬小麦旗叶光合作用产生了明显影响,导致净光合速率Pn和细胞间隙CO2浓度Ci下降,而气孔导度Gs没有受到显著的影响。     

栽培措施对冬小麦抗干旱、低温胁迫能力的影响

通过盆栽试验,研究了干旱、低温逆境下不同土壤耕作措施对冬小麦形态和生理指标的影响。采用两合土、砂姜黑土2种土壤,设置了包含施有机肥、保持土壤水分、整地(粗糙、精细和旋耕)等共7种土壤耕作方式处理,调查测定了冬小麦外部形态和内部生理指标。结果表明,不同土壤耕作方式对出苗、土壤水分、分蘖等都有影响,从而影响冬小麦抗寒能力。粗放整地处理的小麦对低温逆境的耐受能力较弱,施用有机肥、保持土壤适宜水分、精细整地等栽培措施明显增强小麦抗低温逆境能力。冬小麦在逆境下,叶片中脯氨酸含量大幅增加;低温逆境下冬小麦叶片脯氨酸含量比干旱逆境下急剧增加;干旱能提高小麦叶片中脯氨酸含量;适度干旱+低温逆境下的小麦抗寒能力增强。说明,土壤水分、肥力是影响冬小麦抗低温逆境胁迫能力的主要因素;一定范围内的干旱逆境锻炼,对提高小麦抗低温能力有一定的促进作用。     

土壤干旱胁迫对冬小麦衰老的影响

采用盆栽，坑栽与大田试验相结合的方法，研究了土壤干旱对后期小麦衰老的影响。结果表明，小麦衰老与后期植株体内生氧代谢密相关，小麦扬花以前，干旱胁迫使叶片中ＳＯＤ，ＰＯＤ活性增强。但扬花以后，随土壤含水量降低，ＳＯＤ活性迅速下降，ＰＯＤ活性升高，膜脂过氧化加剧，导致细胞质膜透性增大。     

游程理论在河南省冬小麦干旱问题中的应用研究

以３６ａ降水资料为分析序列，应用游程分析方法，对河南省６个自然区冬小麦４个主要生育期干旱特征进行了可行性分析。得出了游程理论的极限干旱历时概率密度函数适用于冬小麦干旱概率特征的结论，并通过对比分析，定量说明了各地区极限干旱历时的特征，为预测干旱灾害发生的持续性和强度提供了理论依据。     

土壤干旱和外源脱落酸对冬小麦结实率的影响

在冬小麦籽粒形成期(开花后约14天内),土壤干旱和施用外源 ABA 均可降低穗中部高位小花的结实率。受旱植株营养器官贮存物向穗调运能力增强。植株光合积累物为下降,可以保证穗部在初期的有机营养供应,但中后期供应不足。ABA 有阻抑光合产物向籽粒运输的作用。受旱植株 ABA 含量增大,可能是籽粒形成期干旱降低结实率的重要原因之一。     

1961-2010年中国主要麦区冬春气象干旱趋势及其可能影响

【目的】近年来,连续发生的冬春连旱事件已经严重威胁到冬小麦的安全生产和粮食增产,本研究以中国主要麦区为研究对象,分析1961-2010年中国北方主要麦区冬春季降水、无降水日数和极端干旱频率的变化趋势及其对当地冬小麦生产的可能影响,揭示冬春干旱在当前气候背景下的演变趋势,为科学应对冬春干旱提供依据。【方法】采用线性倾向估计与Robust F线性显著性检验分析1961-2010年中国北方各站点冬春季降水、冬春季无降雨日数的线性倾向与显著性,揭示冬季、春季和冬春季的降水和无降雨日数的年代际变化趋势;根据气象干旱等级的国家标准GB/T 20481-2006将干旱5个等级中的重旱和特旱定义为极端干旱,基于降水距平的滑动平均,计算1961-2010年各年冬春季极端干旱频次的线性倾向,分析极端干旱发生频次的年际变化趋势和干旱风险剧增区降水的时间变化,揭示干旱时间动态趋势。【结果】(1)1961-2010年,华北为中心的冬麦区冬春气象干旱呈加剧趋势,其中心区域山西、河北和山东西北部冬春两季极端干旱的频次呈现增加趋势,陕西东部和湖北西北部春极端干旱的频次也呈增加趋势;(2)1961-2010年华北冬麦区的冬季降水呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,即冬季气象干旱呈加剧趋势,其他区域的冬季降水呈增加趋势,无降水日数呈减少趋势;(3)1961-2010年华北冬麦区、黄淮冬麦区中南部和西北春麦区南部的春季降水均呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,其他区域春季降水呈增加趋势,无降水日数呈显著减少趋势;(4)从重点区域降水的时间动态看,近20来华北地区的冬季和春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈显著增加趋势,冬春气象干旱风险呈剧增趋势;近50年来黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区的冬季降水呈增加趋势,而春季降水呈下降趋势,无降水日数呈增加趋势,长江中下游麦区20世纪70年代中期以后春季降水呈持续下降趋势。【结论】华北地区冬春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈增加趋势,华北冬小麦冬、春干旱势必由于地下水位的持续下降和抗旱成本的增加而导致干旱风险加大;黄淮冬麦区南部和长江中下游冬麦区的春季降水尽管也呈下降趋势,由于该区域春季平均降水量对小麦来说以偏多为主,降水减少还不会影响到小麦生长,该区域降水的减少可能对冬小麦生长有利;气候干旱区东北和内蒙春麦区、西北春麦区西部50年来的冬春季降水呈增加趋势,有利于春小麦生产。     

不同基因型冬小麦抗旱性鉴定及相关抗旱指标分析

[目的]研究干旱胁迫对冬小麦形态指标的影响和不同材料间抗旱性的差异.[方法]采用田间干旱胁迫和室内模拟干旱辅助试验相结合的方法,在种子萌发期和生育中后期,对不同品系(种)相关指标进行研究分析.[结果]发芽率、发芽势、根数、芽鞘长和贮藏物质转运率的抗胁迫系数与种子抗旱性之间关系达显著或极显著水平,可以作为种子萌发期的鉴定指标;产量、株高、穗长和收获穗数与抗旱指数相关显著或极显著,可以作为田间抗旱性鉴定指标.种子萌发期鉴定指标与田间鉴定指标之间相关不显著,说明种子萌发期与生育后期抗旱性是独立的遗传性状.[结论]冬小麦抗旱性评价应对各生育时期鉴定指标的指示结果进行综合考虑.     

基于灾损的安徽冬小麦干旱灾害风险评估

为了解干旱对冬小麦生长发育及产量形成产生的重要的影响,基于作物水分亏缺指数(CWDIa)、累积湿润度指数(Ma)、综合气象干旱指数(CI)以及降水距平百分率(Pa)开展对比分析及在安徽省冬麦区适应性研究,最终选取CWDIa作为干旱致灾危险性最优指标。根据冬小麦期望减产率划分干旱危险性强度等级,计算超越致灾临界值频次,结合承灾体脆弱度及暴露度构建风险评估模型,开展冬小麦干旱风险评估研究。结果表明:受地理位置、承灾体脆弱性等因素影响,不同干旱风险等级频率空间差异明显,总体上冬麦区中北部干旱高风险频率较高,而南部高风险频率较低。1999/2000年典型年干旱风险也呈北高南低分布,减产率分布与干旱风险基本一致。由此可见,所构建的干旱风险指标及评估模型适用于安徽省冬小麦干旱风险评估,研究结果对于提升区域灾害风险管理和决策水平提供参考,以减轻干旱灾害造成的损失。     

太阳辐射减弱对冬小麦叶片光合作用膜脂过氧化及同化物累积的影响

为了探究气溶胶的太阳辐射减弱效应对农作物叶片生理特性及同化物累积的影响,以扬麦13为供试材料,在大田试验条件下系统研究了不同辐射减弱处理(100%、60%、40%、20%、15%)对冬小麦叶片光合作用、膜脂过氧化水平和同化物积累的影响。结果表明:太阳辐射减弱至自然光的60%~15%时,冬小麦叶片净光合速率减少15.8%~70.1%,光合色素的含量(叶绿素a、b和类胡萝卜素)显著提高,其中叶绿素b含量的增加最明显。太阳辐射减弱会抑制冬小麦叶片膜脂过氧化程度,减少细胞膜透性,且辐射减弱的程度越高,影响越大。当太阳辐射为自然光的60%~15%时,冬小麦叶片的可溶性糖含量比对照降低了32.22%~76.45%,可溶性蛋白含量降低了19.02%~48.12%,但总游离氨基酸含量比对照增加了47.46%~177.87%。上述结果表明,太阳辐射减弱后会减弱冬小麦光合作用,增加光合色素含量,抑制膜脂过氧化程度,从而导致作物体内同化物的累积受阻,糖类及蛋白质的含量显著降低,必然会影响作物的产量及品质形成。     

AquaCrop模型对旱区冬小麦抗旱灌溉的模拟研究

【目的】根据干旱情况及时采取灌溉措施,对旱区抗旱以及提高水分利用效率具有重要意义。从大田农业的实际情况出发,研究AquaCrop模型在旱区的适用性及干旱年份抗旱灌溉模拟,为实现抗旱保产提供依据。【方法】于2012-2014年,在旱区陕西杨凌及杨凌周边区域进行冬小麦大田试验,采用2013-2014年揉谷试验区的冬小麦观测数据进行模型的参数调试,采用2012-2013年揉谷试验区和2013-2014年武功试验区的冬小麦观测数据进行模型的验证,从而获得AquaCrop模型在陕西杨凌及周边地区的模型参数。模型参数包括影响冠层生长的冠层增长系数、冠层衰老系数和最大冠层覆盖度,影响生物量积累的水分生产力,影响产量形成的参考收获指数等。然后根据调查的干旱年份2012-2013年的灌溉情况制定出4种灌溉情景,并利用参数本地化后的AquaCrop模型模拟2012-2013年4种灌溉情景对冬小麦生物量和产量的影响,通过模拟结果得出最优灌溉策略。最后比较2012-2013年揉谷试验区、2013-2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率。【结果】在冬小麦冠层覆盖度方面,AquaCrop模型模拟的冠层覆盖度和实测值之间的决定系数（R²）与均方根误差（RMSE）分别为0.464和8.0%。在冬小麦生物量模拟方面,AquaCrop模型模拟的生物量和实测值之间的R²和RMSE分别为0.889和1.622 t·hm^-2。在冬小麦产量模拟方面,AquaCrop模型模拟的产量与实测产量之间的RMSE为0.377 t·hm^-2。2013年为干旱年份,在播种后第77天进行冬灌并且在播种后第172天的拔节期再进行灌溉的两种情景获得最大的生物量;在播种后第77天进行冬灌、播种后第172天拔节期和播种后第200天抽穗期再分别灌溉,小麦产量最高,达到6.451 t·hm^-2。2012-2013年揉谷试验区、2013-2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率分别为1.84、1.69和1.82 kg·m^-3。【结论】AquaCrop模型能够较好地模拟旱区冬小麦的生物量和产量,并且AquaCrop模型模拟的干旱年份下不同灌溉策略的生物量和产量,基本可以说明不同灌溉时间和灌溉次数对冬小麦最终产量的影响。同时说明2012-2013年增加的2次灌溉使干旱年份冬小麦的产量水分利用效率超过正常年份。以上研究符合当地农业生产实际情况,说明AquaCrop模型可以为旱区抗旱保产提供依据。AquaCrop模型具有很好的应用前景,正逐渐成为一个重要的田间决策工具。     

干湿变化条件下小麦的补偿效应研究

试验研究了土壤干湿变化对冬小麦生长和产量的影响。结果显示,拔节期和抽穗期恢复供水,可使在苗期和孕期遭受不同程度干旱的冬小麦的株高、叶片数、叶面积、以及干物重等方面都超过其相应对照,表现出明显的补偿生长效应。同时,各复水处理与对照相比,分配到冠部的干物质比例增加,R／S下降。中度水分胁迫后充分供水的处理,可以在生物量和产量上都超过一直保持充分供水的对照,发生了超补偿。从而达到了农业生产上所要求的节水和增产的目的。