小麦新品种‘烟农5158’生物学特点及灌浆期生理特性研究

为分析小麦新品种‘烟农5158’的光合生理基础,以其亲本之一‘鲁麦14号’为对照,研究了‘烟农5158’与其亲本‘鲁麦14号’之间的生物学特点及灌浆期的光合生理指标。结果表明：‘烟农5158’与‘鲁麦14号’相比,具有更好的株型结构和更大的产量潜力;花后不同时期籽粒的灌浆进程和灌浆速率、旗叶的净光合速率、叶绿素含量、花后旗叶蒸腾速率、旗叶原初光化学效率的日变化、旗叶最大和实际光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、非光化学能量耗散等光合生理指标都优于对照‘鲁麦14号’。这是‘烟农5158’具有高产特性的生理原因之一。     

甜高粱不同播期下光合特性的变化及其与气象因子的关系

为了确定甜高粱适宜播期及关键气象影响因子,以新疆玛纳斯地区甜高粱主栽品种为试材,对不同播期下甜高粱糖分积累过程中光合特性的变化及其与气象因子的关系进行了比较分析。结果表明,甜高粱各个生育时期叶片叶绿素含量、光合速率的变化呈单峰曲线,开花期达到最大值,灌浆期后逐渐下降。不同播期之间甜高粱叶片叶绿素含量、净光合速率均存在显著差异(P?0.05),不同品种间差异变化有所不同。随播期延后,‘新高粱3号’不同生育期叶绿素含量、净光合速率均以4月25日播种时最高,早熟T601以5月8日播种时较高;说明‘新高粱3号’适宜早播,T601适宜迟播。相关分析结果表明,不同播期下甜高粱叶片光合特性与温度呈显著(P?0.05)正相关,与风速呈显著负相关;温度是影响甜高粱糖分积累过程的关键气象因子,降水影响不明显。     

直播种植模式下水稻剑叶光合、强弱势籽粒灌浆特性及产量的氮素调控

为探讨不同施氮水平对水稻剑叶光合、籽粒灌浆特性和产量的影响。以生育期较短的‘新稻567’、‘新稻568’和‘新科稻31’为试验材料,在直播种植模式下,设置3个施氮水平0、255、300 kg/hm²,分别测定抽穗后剑叶光合速率、强弱势籽粒灌浆速率和产量等指标,研究氮肥调控水稻产量的生理机制。结果表明,随着施氮量的增加,3个品种产量均呈先增加后降低的趋势;高效叶面积率和粒叶比表现为中氮水平较高,高氮水平较低。灌浆期剑叶光合速率呈先增加后降低趋势,不同氮肥处理间基本表现为中氮处理高于高氮处理;强弱势籽粒灌浆速率在整个灌浆期内呈开口向下的抛物线趋势,不同氮肥处理间的差异在灌浆盛期至灌浆中后期较大,表现为无氮和中氮处理高于高氮处理,灌浆末期处理间差异较小。产量与灌浆期剑叶光合速率呈正相关关系,与强弱势籽粒灌浆速率在灌浆初期呈负相关在灌浆中后期呈正相关关系。适度的氮肥施用量有利于提高直播水稻高效叶面积率、粒叶比,增加剑叶光合速率、强弱势籽粒灌浆速率,从而促进水稻高产。     

宁夏引黄灌区双免耕对麦稻二熟制作物光合特性的影响

为揭示双免耕对麦稻二熟制作物光合生理的影响规律,本项研究采用CIRAS-I 型便携式光合测定仪,分别对连续4 年进行麦稻水旱轮作双免耕和传统耕作处于抽穗期、灌浆期、乳熟期的冬小麦、水稻旗叶进行测定。结果表明,免耕的冬小麦品种‘宁冬11 号’、水稻品种‘沙沙尼’的叶片光合生理正常,气孔调节功能较强,表现出水分利用效率高、CO₂同化率高等特点。免耕的‘宁冬11 号’、‘沙沙尼’的叶片净光合速率与传统耕作没有显著差异。麦稻水旱轮作双免耕的冬小麦、水稻之所以光合生理正常,而且气孔调节功能好、水分利用效率高,其主要原因是,连续4 年冬小麦-水稻双免耕的0~40 cm土壤中的有机质含量、全氮量、全磷量、速效氮、速效磷明显提高。     

抽穗后冬小麦旗叶光合特性的变化对产量的影响

为了探讨不同小麦品种之间的光合特性的差异及光合作用与经济产量的关系,本研究选取4个不同冬小麦品种分别在6个生育时期进行了光合特性的测定。结果表明：小麦旗叶6项光合特性指标随发育进程变化的趋势、变化程度基本相同,但不同品种在不同发育时期内光合特性指标的数值、变化程度不同;6项光合特性指标均与籽粒产量正相关;相关程度表现为绿叶面积>气孔导度>胞间CO₂浓度>净光合速率>叶绿素含量>蒸腾速率;不同时期光合特性与籽粒产量的相关性顺序为灌浆中期>灌浆前期>灌浆后期>开花期>抽穗期>灌浆末期;在开花期至灌浆后期,维持和提高旗叶的绿叶面积、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂是提高小麦产量的基础。因此,在开展小麦高光效育种时,对种质资源材料进行光合特性测定和比较对育种工作具有非常重要的参考价值和指导意义。     

转PEPC基因水稻花粉株系不同生育期的光合生理表现

以父本转玉米PEPC基因水稻、母本粳稻9516和杂交后代稳定的花粉株系JAAS45为材料,研究了JAAS45及其亲本的不同生育期的光合色素含量、净光合速率和水分利用效率。结果表明:分蘖期以后,杂交后代JAAS45的单位叶面积Chl含量超过母本9516,并一直维持着较高水平,与PC相近。在整个生育期,JAAS45和PC的叶绿素a/b一直高于9516。JAAS45苗期的净光合速率(Pn)与9516相近,而到了分蘖期,其Pn超过了9516,尤其到了抽穗及灌浆期,其Pn还超过了PC。从苗期到抽穗期,JAAS45的水分利用效率(WUE)与PC相接近,明显高于9516。这些结果说明,JAAS45具有较高的光合能力和水分利用效率,与父本PC相似。通过转PEPC基因水稻和杂交稻的亲本杂交,可将玉米PEPC基因转移到普通水稻品种中,培育出高光合效率和高产的水稻品系。     

北方超级粳稻根系生理、叶片光合性能特点及其相互关系

以北方粳型超级稻代表品种沈农265和沈农606为试材,秋光和辽粳294为对照,采用盆栽试验,在不同生育时期测定根系伤流速度、根系吸收面积、单株根系氧化力和叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。结果表明,沈农265和沈农606在整个生育期内根系吸收面积、单株根系氧化力和伤流速度都显著地高于对照品种,特别是在生育后期,根系衰老缓慢,生理活性强。在灌浆结实期,两个品种的叶绿素含量和光合速率与对照品种差异显著,光合特性下降速度明显慢于对照品种。说明超级粳稻沈农265和沈农606具有明显的根系生理优势和叶片光合优势,灌浆结实期根系生理活性与叶片叶绿素含量呈显著正相关。     

干旱胁迫对3个苜蓿品种的生长及光合特性的影响

为给干旱区苜蓿产业的科学发展提供理论依据,以‘陇东’、‘大叶’和‘阿尔冈金’苜蓿作为材料,采用盆栽控水试验,研究了不同土壤干旱胁迫条件下3个苜蓿品种的总生物量、根冠比、干物质积累率、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度以及叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量等指标的变化。结果表明：随着土壤相对含水量的减少,3个苜蓿品种的净光合速率逐渐下降,其中‘阿尔冈金’苜蓿始终保持比其他2个苜蓿品种较高的净光合速率,表现出较好的潜在光合能力;3个品种植株总生物量有不同的减少趋势,其中‘大叶’苜蓿在土壤相对含水量为50%~55%条件下总生物量的减少幅度较小,仍保持较高的生物量;根冠比和干物质积累率逐渐上升,‘陇东’苜蓿和‘阿尔冈金’苜蓿的增大幅度极显著;‘大叶’苜蓿的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和Chla/Chlb比值随着干旱胁迫的加大而增高。就生物量而言,‘大叶’苜蓿的生物产量最多;就抗旱性而言,‘阿尔冈金’苜蓿的抗旱性最强。     

灌水量对不同年代宁夏春小麦光合特性及产量构成因素的影响

为揭示不同灌水量对不同年代春小麦光合特性及产量的影响,以5 个不同年代宁夏春小麦品种（系）为试验材料,在宁夏灌区4 种水分处理条件下,研究了灌水时期对不同年代宁夏春小麦品种光合生理指标及产量因子的影响。结果表明,不同时期灌水对春小麦叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)等生理指标均产生明显影响;T1、T2 处理,‘毛火麦’和‘宁春27 号’的叶绿素含量、Pn、WUE较高,在T1、T2 和T3 处理下其产量与其他品种（系）差异不显著。随着灌水量的增加,灌区品种（系）‘宁春4 号’、‘宁春50 号’和‘J63’的叶绿素含量、Pn、WUE高于‘毛火麦’和‘宁春27 号’且产量正常灌水条件下显著高于其他处理。因此,宁夏灌区在保证分蘖期和拔节期灌水,增加抽穗期灌水,各品种（系）既保持较高水分利用效率,又可以获得较高的产量。     

干旱区不同品种中华钙果光合特性比较研究

不同中华钙果品种在西北干旱区叶片形态及光合特性的研究可为该区域高产优质节水品种筛选提供理论依据。通过测定叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO₂浓度(Ci)等光合性能指标及形态,分析不同中华钙果品种的叶片形态特征与光合特征及其相关关系。结果表明：（1）不同中华钙果品种叶长和叶宽均存着较大差异,叶面积大小表现为‘农大5号’>‘农大7号’>‘农大6号’>‘生态晚熟种’>‘生态早熟种’;（2）‘农大7号’的净光合速率及蒸腾速率均最大,其净光合速率显著高于‘农大6号’和‘生态早熟种’,蒸腾速率均显著高于其他品种,5种中华钙果的气孔导度及胞间CO₂浓度均无显著性差异;（3）5种中华钙果净光合速率、蒸腾速率、气孔导度与叶面积之间存在正相关线性关系,胞间CO₂浓度与叶面积之间存在负相关线性关系;（4）5种中华钙果的光合速率与气孔导度、蒸腾速率、叶片蒸汽压亏缺、叶片温度呈极显著正相关,与胞间CO₂浓度呈极显著负相关。     

超级稻叶片光合特性和根系生理性状与产量的关系

为阐明超级稻产量形成机理, 以4个超级稻品种[两优培九和II优084 (杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15 (粳稻)]为材料, 2个高产品种[汕优63 (杂交籼稻)和扬辐粳8号(粳稻)]为对照, 观测了不同生育时期叶片光合性状和根系生理性状的变化特点。结果表明, 4个超级稻品种的平均总颖花量和产量较两个对照品种分别高出43.5%和16.1%, 但超级稻的结实率较对照品种低15.3个百分点。超级稻品种在生育前期叶片中叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和根系中单位干重根系活力、每株根系活力、总根系吸收面积、活跃吸收面积和比表面积均高于对照品种, 而在生育后期以上性状下降速率大于各自对照品种, 直至齐穗后20 d前以上性状指标均小于各自对照品种。说明超级稻强大的产量库容与其生育前中期较强的叶片光合能力和较好的根系生理性状密切相关, 生育后期叶片光合能力和根系生理活性下降快导致其结实率下降, 从而限制了其产量潜力的发挥。提高生育后期特别是结实后期根系生理活性是进一步提高超级稻产量的重要途径。     

抽穗和灌浆早期高温对耐热性不同籼稻品种产量的影响及其生理原因

选用4个耐热性不同的籼稻品种,分别于抽穗(始穗后0~10 d)和灌浆早期(始穗后11~20 d)进行高温(白天温度>33℃)处理,以同期自然温度(白天温度<30℃)为对照,研究高温对产量的影响及其生理机制。结果表明,与对照相比,高温处理显著降低热敏感品种的花粉可育率、受精率,而耐热品种与对照无显著差异。高温胁迫明显降低热敏感品种的结实率,导致产量显著下降,且抽穗期高温处理影响大于灌浆早期处理。高温胁迫显著增加耐热品种黄华占叶片的抗氧化酶活性,对热敏感品种影响不大。高温胁迫显著降低热敏感品种籽粒ATP酶活性,耐热品种结果则相反。高温处理增加两类品种叶片温度和丙二醛(MDA)含量,降低根系活力和叶片光合速率,耐热品种增降的幅度显著小于热敏感品种。在高温胁迫下较低的叶片温度,较强的根系活力和抗氧化保护系统能力及较高的籽粒ATP酶活性是耐热性品种保持较高产量的重要生理原因,也是耐热品种的重要生理特征。     

吉林省不同年代育成水稻品种上三叶光合特性的变化

为了解不同年代育成水稻品种上三叶光合特性的变化及其与产量的关系,以吉林省1958—2005年间育成的33个水稻品种为材料,研究了植株上三叶净光合速率(P_n)、光合能力及叶源量的变化。结果表明,抽穗期剑叶的P_n、光合能力和叶源量对植株的光合能力贡献最大,占单株总光合能力的42.45%,倒二叶占28.27%,倒三叶占15.69%。剑叶P_n、光合能力和叶源量的增加最小,倒二叶次之,倒三叶最大。相关分析表明,倒三叶的P_n、光合能力和叶源量与育成年代和产量呈显著正相关,剑叶和倒二叶的P_n、光合能力和叶源量与育成年代和产量的关系并没有达到显著水平。吉林省47年来水稻品种产量的遗传改良主要导致了植株倒三叶光合能力的显著提高,剑叶光合能力的变化并不大。     

黄土旱塬冬小麦水分利用效率及相关生理特性研究

通过对黄土旱塬冬小麦叶片光合生理指标、水分利用效率及其对环境因子的响应进行分析,结果表明：净光合速率日变化呈不明显的双峰曲线,蒸腾速率日变化呈明显的倒“U”型曲线,两者上午都明显高于下午,且不同生育期峰值出现的时间不同。拔节期蒸腾速率峰值出现时间和净光合速率同步,而灌浆期则滞后于净光合速率峰值出现时间。拔节期环境因子对生理指标的影响要比灌浆期明显的多。光合有效辐射和CO2浓度是对净光合速率和叶片蒸腾速率影响最强烈的环境因子。在小麦整个生长过程中,温湿度对气孔导度的影响在逐渐增大,对胞间CO2浓度的影响也比较明显。小麦叶片水分利用效率的日变化呈不明显的双峰曲线,其峰值出现的时间早于净光合速率和蒸腾速率峰值出现的时间。灌浆期日平均WUE比拔节期低30.5%。小麦净光合速率、蒸腾速率和气孔导度三者之间极显著相关,叶片温度与气孔导度显著负相关。叶片温度与净光合速率和蒸腾速率相关性的不一致说明了黄土高原降水缺乏导致作物产生抗旱的适应性,这为培养高水分利用效率的作物提供了条件。     

不同施氮水平下沿黄常规粳稻根系生理与强、弱势粒灌浆的关系

为研究不同施氮水平下沿黄常规粳稻根系生理与强、弱势粒灌浆的关系,以2 个沿黄常规粳稻品种‘郑稻19’和‘郑稻20’为材料,大田种植。设置全生育期不施氮肥、全生育期施氮90、180、270、360 kg/hm2 5 种氮肥水平,观察2 个水稻品种根系生理与强、弱势粒灌浆特性。结果表明,随施氮量增加,2 个水稻品种的产量先显著增加后降低,强弱势粒质量、灌浆速率、最大和平均灌浆速率减小或显著减小,到达最大灌浆速率的时间和活跃灌浆期增加或显著增加。与强势粒相比,弱势粒质量较轻,最大和平均灌浆速率较小,到达最大灌浆速率时间较迟,活跃灌浆期较长。2 个水稻品种的根系氧化力、玉米素+玉米素核苷含量和活跃吸收表面积在花后逐渐降低,下降幅度逐渐增大,随施氮量增加先增加后降低。相关分析表明,强、弱势粒灌浆速率在灌浆前期与以上根系生理性状呈显著或极显著负相关,强势粒的最大和平均灌浆速率与根系生理性状呈显著或极显著负相关,而弱势粒则与之呈显著或极显著正相关。     

不同库容量类型籼稻品种源库相关参数的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定叶面积、干物质重(包括根系)、产量及其构成因素、氮素含量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按库容量从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种源、库主要性状的基本特点。结果表明：(1)供试品种间库容量的差异很大(426%和817%)。A、B、C、D、E、F类品种的平均库容量,2001年分别为426.37、642.53、770.96、903.73、1 064.32、1 213.90 g m^-2,2002年分别为359.36、574.11、764.98、962.43、1 200.11、1 455.59 g m^-2;(2)大库容量品种全生育期天数、每日形成的库容量较大,库容量显著受到全生育期天数、每日形成库容量的影响,后者对库容量的作用大于前者对库容量的作用;(3)大库容量类型品种抽穗期叶面积、成熟期叶面积、抽穗期绿叶重、成熟期绿叶重、比叶重较大,但结实期叶面积下降比例小;(4)大库容量类型品种结实期净同化率、单位叶面积籽粒产量、单位叶面积库容量、单位干物质库容量、单位氮素库容量大于小库容量类型品种;（5）多元逐步回归分析表明,抽穗期绿叶重、单位叶面积库容量、单位氮素库容量、单位干物质库容量、净同化率、比叶重是影响库容量的主要源库性状(R²= 0.953~0.963)。通径分析表明,抽穗期绿叶重、单位叶面积库容量对库容量的作用要显著大于单位氮素库容量、单位干物质库容量、净同化率、比叶重等对库容量的作用。     

不同灌水方式对水稻结实期一些生理性状和产量的影响

选用抗旱性不同的杂交水稻冈优527、D优363和汕优63,研究了旱种、湿润灌溉、“湿润灌溉（前期）+浅水灌溉（孕穗期）+干湿交替灌溉（抽穗至成熟期）”灌溉（简称C处理）和淹水灌溉4种灌水方式下,水稻结实期光合特征、渗透调节物质及保护性酶活性等生理性状变化和产量表现。结果表明,在C处理和湿润灌溉两种灌水方式下,剑叶的叶绿素含量高,叶片衰老缓慢,具有较高的净光合速率,且有利于可溶性糖和游离氨基酸等渗透调节物质的主动积累和保护性酶CAT、POD活性的提高,维持了细胞正常的代谢。而旱种下水稻剑叶叶绿素含量低,衰老快,净光合速率和气孔导度降低,渗透调节物质和保护性酶的变化水平对水分胁迫程度极为敏感。产量以C处理最高,湿润灌溉次之,旱种降低了产量构成各项因素,从而减产。试验表明,水稻叶片光合作用、渗透调节物质及保护性酶活性的变化幅度和产量与品种的抗旱性密切相关。     

不同年代中籼水稻品种的产量与氮肥利用效率

本研究旨在探明中籼水稻在品种改良过程中产量与氮肥利用效率的变化特点。以江苏省近70年来不同年代在生产上广泛应用的12个代表性中籼水稻品种(含杂交稻组合)为材料,依据应用年代将其分为20世纪40—50年代、60—70年代、80—90年代和2000年以后4个类型,设置0 N(全生育期不施氮)、MN(全生育期施氮210 kg hm–2)和HN(全生育期施氮300 kg hm–2)3个施氮量处理,研究其产量、氮肥利用效率及其生理特性。结果表明,随品种应用年代的演进,不同年代中籼水稻品种的产量和氮肥利用效率均获得较大提高。2000年以后的品种(超级稻)产量和氮肥利用效率较高,根系性状和叶片光合特性以及氮代谢相关酶活性强是其重要生理基础。超级稻抽穗后根系氧化力和剑叶光合速率下降的幅度较大可能是导致超级稻结实率较低的一个重要原因。提高灌浆中后期超级稻的根系氧化力和剑叶光合速率,有望提高超级稻的结实率。     

结实期人工模拟倒伏对水稻生长和产量的影响

2015 年土培条件下,以‘日本晴’和‘L81’为供试材料,在抽穗后20、10 天进行人工模拟倒伏处理,研究结实阶段不同时期倒伏对水稻籽粒产量、产量构成以及物质生产和分配的影响。结果表明：抽穗后20、10 天人工倒伏处理使‘日本晴’籽粒产量平均下降8% (P＞0.1)、20% (P＜0.1),使‘L81’平均分别下降21% (P＜0.01)、29% (P＜0.01)。人工倒伏处理对供试品种单位面积穗数和每穗颖花数均无影响,但使结实能力明显下降：抽穗后20、10 天倒伏处理使‘日本晴’饱粒率分别下降8%、16%,使‘L81’分别下降16%、21%,均达显著或极显著水平;水稻饱粒重、所有籽粒平均粒重表现出相似的趋势,但降幅均小于饱粒率。品种与抽穗后20 天或10 天倒伏处理对水稻结实能力特别是饱粒率有交互作用。两期人工倒伏处理使地上部总干重和各器官干重均显著或极显著下降,最大降幅达31%。与此不同,人工倒伏对两品种特别是‘L81’物质分配的影响因处理时期而异：抽穗后10 天倒伏处理使生物量在生殖器官中的分配比例减少,而抽穗后20 天倒伏处理表现出相反的趋势。本试验结果表明：结实期倒伏对水稻最终产量的影响因供试品种和倒伏发生时期而异,倒伏引起的产量损失主要与结实能力特别是饱粒率下降有关,后者可能又与灌浆结实期光合生产能力下降有关。