不同时期追施肥水对冬小麦根系、根系活性和植株性状的影响

冬前至孕穗期不同生育期追施肥水，对根系的影响不同。追施肥水可提高根系活性，早施，根系活性最大值出现得早，后期根系活性降低得也快。开花、灌浆期的根系活性均以拔节、孕穗肥水为高。根系活性对叶片衰老速度有明显的影响，与上部干重、产量及产量性状存在着密切的关系。     

两种根系采样方法的对比及冬小麦根系的分布规律

用挖坑冲洗法和改良根钻法研究了耕层（0~30cm）和1m土体内冬小麦根系生物量及其空间分布。研究结果表明,用根钻在垄上、垄间和与垄相切3个位置取样的采样方法较挖坑冲洗法优越。冬小麦根系总量一般在抽穗前后达到最大,一般为2.5~3.5 t/hm2。收获期的总根量一般为2.0 t/hm2左右。严重的氮素短缺、干旱和盐分胁迫条件下,灌浆期的根总量明显减少,但深层根系比例相对较大。然而,从单穗平均根量来说,并不一定减少,连续5季不施氮肥条件下的单株根量甚至可能是水肥充足处理单株根量的1.5~2.0倍。水肥适宜条件下,抽穗期以后根系在土壤剖面中的分布从上而下大致每10cm减少一半,总根量可用公式 （R为总根量,y1为0~10cm土层的根量,单位：t/hm2）近似表示。     

雨养条件下植物生长调节剂对冬小麦根系生长和产量形成的调控研究

为了探讨雨养模式下植物生长调节剂协同调控冬小麦根系生长和产量形成的机理,在华北平原雨养条件下,研究烯效唑和矮壮素复配剂以及清水对照对冬小麦产量形成、群体数量和根系生长的影响。结果表明:植物生长调节剂处理显著提高冬小麦穗数和籽粒产量,但是对小穗数和穗粒数没有显著影响。植物生长调节剂可以促进冬小麦冬前分蘖,明显提高生育前期群体数量。植物生长调节剂处理下,冬小麦分蘖期单株根系根长和根表面积显著降低,但是冬小麦单株根直径、根条数、根重和根冠比显著增加。植物生长调节剂处理主要影响冬小麦分蘖期0~30 cm土层的根长密度和0~50 cm土层的根重密度,而对深层土壤中的根长密度和根重密度影响较小。植物生长调节剂可以协同调控冬小麦根系生长和分蘖形成,从而有利于塑造合理群体结构和提高产量。     

分层施肥及供水对冬小麦生理特性、根系分布和产量的影响

以太行山山前平原冬小麦为研究对象,在中国科学院栾城农业生态试验站,用筒栽模拟试验,研究了土壤表层和深层不同施肥供水组合对冬小麦根系分布、地上部生理特性及产量的影响。结果表明：与传统表层施肥＋表层供水（CK）相比,①整层施肥＋整层供水组合处理（T3）和整层施肥＋表层供水组合处理（T1）的土壤上层（0～90cm）根系生物量都没有显著变化,深层（90～150cm）根系生物量分别增加了97．3％,57．0％,产量分别增加了46．0％,27．0％,生长后期,冬小麦旗叶净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和水分利用效率（WUE）显著提高;②表层施肥＋整层供水组合处理（T2）的土壤上层（0～90cm）根系生物量减少了18．8％,深层（90～150cm）没有显著变化,旗叶Pn、Tr、WUE及产量没有显著差异。     

栽培技术优化对冬小麦根系垂直分布及活性的调控

为探索优化小麦根系构建,促进小麦根系功能发挥,以达到小麦高产高效的栽培技术,于2012—2013和2013—2014年度小麦生产季,通过大田试验,比较研究了鲁原502在旋耕-基肥撒施(RT-SF),深翻-基肥撒施(PT-SF)和苗带旋耕-间隔深松-分层深施肥(SRT-SS-DT)3种栽培技术下产量及其构成,研究麦田0~90 cm内不同土层根系形态分布及生理特性的差异。与RT-SF和PT-SF处理相比,SRT-SS-DT处理显著提高了小麦的千粒重及单位面积穗数,使最终产量提高了3.96%~13.29%。SRT-SS-DT处理促进了小麦根系生长发育,拔节后15~60 cm土层内的根长密度和根干重密度、30~75 cm土层内根系总吸收表面积和活跃吸收面积较其他处理显著提高,尤其是在施肥层(15~30 cm土层)。开花后20 d,15~30 cm土层SRT-SS-DT的根系总吸收表面积和活跃吸收面积较RT-SF提高了66.3%和56.5%,较PT-SF提高了75.9%和59.8%。SRT-SS-DT增强了15~90 cm土层的根系活力,同时减缓了生育后期根系活力的下降,开花期至花后20 d,15~30 cm土层根系活力下降值在SRT-SS-DT处理下较RT-SF和PT-SF降低了28.5%和14.9%。此外,在花后20 d,SRT-SS-DT处理小麦15~90 cm土层根系表现较低MDA含量和较高SOD活性,尤其是15~30 cm土层,根系SOD活性分别比PT-SF和RT-SF处理高20.6%和10.9%。15~90 cm土层根系活力和根干重占比与小麦产量呈显著正相关。结果表明,通过对苗带旋耕、间隔深松和分层深施肥等栽培技术的集成和优化,可以有效扩展深层土壤根系的分布,提高深层土壤根系的活性,尤其是施肥层,有助于小麦产量提高。     

不同耕法对冬小麦根系生长发育的影响

在小麦、玉米两熟田上，秋季麦前实行１￣２年的耙茬少耕，具有促根生长和提高深层土壤根系活性的作用，使小麦增产。耙茬少耕配合秸秆还田，促根增产的效果尤为明显。但连续少耕３￣４年后，因耙层底部（１５￣２０ｃｍ）形成耙底层影响根系正常下扎和活性，小麦花后根系衰老快，使小麦减产，耙秸还田的增产效果亦逐渐丧失。短期１￣２年的耙茬少耕及耙秸还田与翻耕或深松结合为轮耕，促根增产，能充分发挥耙茬少耕高效、争时、节能     

干旱胁迫对冬小麦根系生长及营养代谢的影响

研究了不同程度土壤持续干旱对冬小麦根系生长及营养代谢的影响。结果表明,干旱胁迫使小麦次生根发育迟缓,数量减少,根系发硬,根尖萎缩,拔节至扬花阶段对发根潜能的影响最大。根系干物质积累量减少,峰值延后;根系中氮、磷积累量下降,分配比例在生殖胁迫有较多的氮、磷损失;根系中的含量下降,Ｃ／Ｎ失调。维持根系对氮、磷良好吸收、分配、运转和Ｃ／Ｎ协调的土壤含水量不能低于６０％。     

不同滴水量对冬小麦根系时空分布及耗水特征的影响

为揭示滴水量对冬小麦根系生长和耗水特征的影响规律,以新冬18号为材料,田间研究了1620 m3/hm2（W1）、1950 m3/hm2（W2）、2400 m3/hm2（W3）、2850 m3/hm2（W4）4种滴春水处理对0～100 cm土层含水量空间变异、0～60 cm土层根系生长和产量分布的影响。结果表明,随着滴水量的增加,增加各土层的含水量,毛管间距1/2处0～40 cm土层含水量增幅远大于毛管处;增加0～60 cm根干质量密度、根长密度和根系活性,且毛管间距1/2处的增幅远大于毛管处;产量增加显著,距毛管第3行产量增幅远大于毛管第1行,以W4最高,为7827．5 kg/hm2,水分利用效率为1．19 kg/m3,滴水量占总耗水量的54．9％,显著减少40～100 cm的土壤储水消耗。北疆冬小麦春季适宜总滴水量在2850 m3/hm2左右,每次滴水量在525 m3/hm2左右,以保证远离毛管区域小麦生长的水分需要。     

地膜覆盖对冬小麦下一代幼苗性状的影响

对地膜穴播、膜侧沟播、露地条播冬小麦主要农艺性状、下一代幼苗性状的研究,结果表明：地膜覆盖栽培可使单株分蘖数,穗粒数,穗粒重,单产增加,但分蘖成穗率,根/冠比小,基部节间延长,抗倒伏性降低;灌浆早、灌浆速率快,种子成熟早、种子生命力旺盛,下一代幼苗期单株干重、耐寒、耐旱、耐高温能力较强。     

氮素亏缺对冬小麦根系生长发育的影响

采用盆栽试验研究了不同生育阶段氮素亏缺对冬小麦根系生长发育及活力的影响.结果表明,越冬期和拔节期氮素亏缺不仅可以明显减小根长、根条数和根体积,而且可以减少根吸收总面积、活跃吸收面积、活跃吸收面积百分比、根比表面及根系活力,以越冬期更为显著.在冬小麦根系生长发育较为重要的苗期、越冬期和拔节期,前一生育期氮素     

灌溉与秸秆覆盖条件下冬小麦农田小气候特征

采用四种灌溉方式和有无秸秆覆盖的组合处理，研究了灌溉与秸秆覆盖结合条件下冬小麦农田的小气候特征。结果表明，从2月份开始，覆盖处理在14:00时的土壤温度明显低于不覆盖处理。秸秆覆盖能够降低近地面空气湿度和提高近地面空气温度，在灌溉条件下表现尤为明显。灌溉能够降低近地面的湍流交换系数和湍流热通量，提高潜热通量，而秸秆覆盖的作用相反。秸秆覆盖具有增强灌溉水入渗能力的作用。秸秆覆盖显著降低冬小麦的产量和水分利用效率(WUE)。     

滴灌条件下秸秆覆盖和土壤含水量对冬小麦灌浆特性的影响

为阐明滴灌条件下秸秆覆盖和土壤含水量以及两因素交互作用对冬小麦籽粒灌浆、产量形成的影响,以冬小麦矮抗58为试验材料,设计了秸秆处理(覆盖T、不覆盖T0)与土壤相对含水量(40%(W1)、50%(W2)、60%(W3)、70%(W4)4个水平)两因素裂区试验。结果表明:Richards方程拟合秸秆覆盖和水分调控下冬小麦籽粒灌浆过程的决定系数在0.977 5~0.999 6,达到极显著水平。秸秆覆盖和水分调控间的交互作用对除最大灌浆速率和平均灌浆速率(V)外其他冬小麦籽粒灌浆特征参数的影响达到显著或极显著水平。其中,秸秆覆盖下土壤相对含水量60%(TW3)处理组合具有最长的灌浆持续期T(51.91 d),最长的灌浆中期持续期T_2(15.230 d)和灌浆后期持续期T_3(26.556 d),最大的灌浆中期灌浆速率R_2(0.897 mg/d)和灌浆后期灌浆速率R_3(1.365 mg/d)。产量、水分利用效率和耗水量的二次曲线关系表明,在耗水量240~270 mm可达到产量与水分利用效率双高的效果。本试验中以秸秆覆盖与土壤相对含水量60%(TW3)处理组合水分利用效率最高(29.02 kg/(mm·hm~2)),较秸秆覆盖下土壤相对含水量的70%(TW4)提高了5.30%;产量为7 097.7 kg/hm~2,与TW4处理组合差异不显著。     

氮肥运筹模式对小麦茎秆抗倒性能的影响

以高产强筋小麦品种烟农19为试验材料, 通过不同施氮水平(202.5、270.0和337.5 kg hm^-2)和不同基追比例的施肥试验, 对小麦茎秆结构和细胞壁化学成分及茎秆抗倒指数(CLRI, 茎秆机械强度/茎秆重心高度)等生理生化指标进行了研究。结果表明, 氮肥运筹模式显著影响小麦茎秆抗倒能力。基部节间长度和含氮量均随施氮水平和基肥比例的增加而增加, 基部节间粗度、秆壁厚度、节间充实度、机械强度则表现相反。而细胞壁纤维素、木质素含量和CLRI则随施氮水平的增加呈现出先增后降的趋势, 但随基肥比例的增加而下降。CLRI与基部节间粗度、壁厚、充实度及机械强度呈极显著正相关, 而与基部节间长度和氮含量呈极显著负相关。CLRI可作为小麦抗茎倒伏能力的综合评价指标。     

氮肥水平和种植密度对冬小麦茎秆抗倒性能的影响

以中穗型小麦品种山农15为材料,在2个氮肥水平(180 kg hm^-2和240 kg hm^-2)和2个密度(150×10⁴ hm^-2和225×10⁴ hm^-2)下,研究了抗倒性能相关的形态学特征、茎基部节间化学组分、抗倒指数（茎秆机械强度/茎秆重心高度）、木质素合成相关酶活性和籽粒产量的变化特点,以及抗倒指数与形态学和生化指标的相关性。结果表明,施氮水平和种植密度间存在显著的互作效应,当施氮水平由180 kg hm^-2增至240 kg hm^-2或种植密度由150×10⁴ hm^-2增加到225×10⁴ hm^-2时,茎秆重心高度、基部节间长度显著提高,基部节间直径、厚度、充实度、机械强度和抗倒指数显著降低,同时茎秆基部节间纤维素含量、木质素含量显著减少,含氮量显著升高,碳氮比(C/N比)以及木质素合成相关酶活性显著降低。逐步回归分析表明,氮肥水平对小麦抗倒性的影响大于种植密度。本试验条件下,氮肥水平180 kg hm^-2和种植密度为150×10⁴ hm^-2的处理穗数较低,但穗粒数和千粒重显著高于其它处理,因而籽粒产量最高。建议在降低氮肥用量至180 kg hm^-2的同时降低种植密度至150×10⁴ hm^-2,可在增强植株抗倒伏能力的同时获得高产。     

土下微膜覆盖与灌水管理对冬小麦水分利用与物质生产效果的影响

针对华北平原小麦生产水资源高耗与存量极度稀缺的问题,通过河北省两地大田试验,研究了全田土下微膜覆盖与不同灌水管理对冬小麦水分利用和物质生产效果的作用。结果表明,土下微膜覆盖条件下,冬小麦雨养或少量灌水消耗了占常规生产(对照) 2/3~3/4的耗水量,生产了不少于7500 kg hm^-2的籽粒产量;籽粒产量水分利用效率达到24.8~26.5 kg mm^-1 hm^-2,较对照提高28.3%~41.0%。与对照相比,生物产量水分利用效率高峰由抽穗扬花期提前至拔节期,且提高1.3~2.7倍,雨养或少量灌水还可有效提高小麦收获指数。土下微膜覆盖下的土壤贮水消耗速度变缓,2 m土体贮水量播种时不小于600 mm就可满足小麦的全生育期耗水,壤质土壤供水量为212.2 mm,黏质土壤供水量为230.0 mm。土下微膜覆盖下,雨养或扬花前少量灌水能够显著促进花后20 d内的光合速率,蒸腾速率减小同步显著提高光合水分利用效率,但在灌浆中期灌水则对提高光合速率及光合水分利用效率无意义。在华北平原,全田土下微膜覆盖雨养或适时少量灌水是大幅降低小麦耗水和提高水分利用效率,保证小麦产量的有效方法。     

大田冬小麦根系吸收活力的空间分布及共变化动态的研究

应用放射性同位素示踪技术研究了大田冬小麦根系吸收活力的空间分布及其变化动态,结果表明,大田冬小麦根系吸收活力的增加与降低,在水平方向上是按由近及远,垂直方向上是从上到下,在整个土体空间从里到外的顺序进行的,到黄熟时表现为整个根系群体全面衰亡,根系吸收活力的空间扩展与根系的形态建成范围相一致。从起身到黄熟前平均有８５％的根系吸收活力分布在水平幅度０￣２０ｃｍ垂直深度２０ｃｍ左右的土体中,它对整个大田