水肥空间耦合对冬小麦光合特性的影响

在防雨棚管栽试验条件下,以品种“3279”为研究材料,通过7种不同处理来研究水肥空间耦合对冬小麦光合特性的影响,试验结果表明:不同的水肥耦合处理中,冬小麦的光合速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度有所不同,三者之间有很好的平衡关系。其中,深层施肥处理其小麦在生长后期能够维持较高的光合速率,但气孔导度却有所降低,有效地减少了水分散失,表现出很好的节水潜力。同样水分条件下维持同样高的光合速率时,深层施肥的肥上灌水与肥下灌水相比,其受水分影响小,叶绿素含量下降快。深施肥20 cm处灌水处理,在开花后小麦叶片光合作用最强,气孔导度小,细胞间隙CO2浓度高,具有更好的节水潜力。     

甘肃民勤荒漠绿洲区调亏灌溉对西瓜水分利用效率、产量与品质的影响

2005～2006年在甘肃民勤地区对大田西瓜进行了调亏灌溉试验,结果表明:水分亏缺同时降低了土壤含水率和作物的蒸腾速率,土壤含水率的降低减少了作物的棵间蒸发,二者综合作用降低了土壤的水分消耗速率;开花-座果期的水分亏缺会同时降低西瓜的蒸腾速率、光合速率和单叶片水平的水分利用效率,并且最终会造成产量的下降;座果-膨大阶段轻度水分亏缺处理在复水后获得补偿生长的效应,产量高于充分灌水的对照;各调亏处理均不同程度提高了西瓜的Vc含量和可溶固形物浓度,其中以座果-膨大期进行水分亏缺的处理提高程度最大.综合考虑不同调亏处理对西瓜各项指标的影响,座果-膨大期轻度的水分亏缺不仅提高了果实的Vc含量和可溶固形物浓度,而且与对照相比,产量也有所提高,达到了大量节水而不减产,提高水分利用效率,改善果实品质的综合效应,是实施调亏灌溉的理想阶段.     

调亏灌溉对绿洲干旱环境下辣椒叶片光合特性的影响

以制干辣椒品种美国红为试验材料,在石羊河下游干旱绿洲大田条件下,设置3个调亏处理（轻度、中度、重度调亏）和正常灌水,研究结果盛期叶片气体交换和叶绿素荧光参数的变化规律,为辣椒水分管理提供理论参考。结果表明,在正常灌水、轻度调亏条件下,光合速率和蒸腾速率日变化分别呈双峰和单峰曲线,在中度和重度调亏下均呈单峰曲线。调亏灌溉使叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低,随着调亏程度的增加,光合下降过程中非气孔限制因素作用的时间提前和延长,叶片水分利用效率显著降低。轻度调亏对叶片光合色素含量和PSⅡ荧光参数的影响不显著;中度调亏下,叶绿素含量显著降低,类胡萝卜素含量下降不明显,PSⅡ潜在活性和量子产额显著降低,PSⅡ反应中心的光化学活性受到了明显抑制,最大光化学效率和电子传递速率无明显变化,非光化学猝灭系数显著升高,热耗散对光合机构起到了重要的保护作用;重度调亏对光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响均达显著水平,PSⅡ系统受到明显损伤。该时期轻度调亏对辣椒叶片PSⅡ系统影响不显著,在降低光合速率的同时,更大幅度地降低了蒸腾速率,提高了叶片水分利用效率,可以实现节水增效。     

调亏灌溉对荒漠绿洲膜下滴灌马铃薯生长、产量及水分利用的影响

以马铃薯品种青薯168为研究材料,研究了膜下滴灌条件下不同生育期土壤水分亏缺对马铃薯生长、薯块产量与水分利用等指标的影响。在不同生育阶段设置了8个水分亏缺处理(RD1~RD8)和1个充分灌水处理(CK)。结果表明:膜下滴灌调亏灌溉马铃薯产量、收获指数、水分利用效率、灌溉水利用效率等指标受水分亏缺影响显著,块茎形成期轻度水分亏缺RD1效果最佳,产量略有下降,但其水分利用效率、灌溉水利用效率与收获指数分别较其他处理及对照高8.10%~41.57%、3.57%~42.62%、10.16%~34.38%;水分亏缺影响马铃薯各生育阶段耗水量,且亏缺程度越大,生育阶段消耗的水量减少越明显;全生育期马铃薯光合势和叶面积指数变化趋势基本一致,即生育前期缓慢上升,中期快速上升,后期缓慢下降,总体呈现单峰曲线。因此,适度水分亏缺有利于提高膜下滴灌马铃薯产量、水分利用效率、灌溉水利用效率,促进马铃薯生长并改善其水分利用状况。     

土壤水分胁迫对紫花苜蓿光合特性及其生物量的影响

紫花苜蓿是我国重要的豆科牧草,具有较强的抗旱能力,而水分亏缺是影响其产量的主要逆境因子之一。通过大田试验对不同水分胁迫下紫花苜蓿的光合特性及产量进行研究,结果表明:①土壤水分胁迫对紫花苜蓿光响应参数影响显著(P<0.05),随着水分胁迫的加剧,最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点逐渐降低,暗呼吸速率、光补偿点逐渐升高,从而直接影响紫花苜蓿光合作用对弱光的吸收和转化效率。②随着水分胁迫的加剧紫花苜蓿叶片的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)呈显著的下降趋势,气孔导度(Gs)呈先下降后上升的趋势,表明轻度水分胁迫下气孔因素是Pn下降的主要因素,中度和重度水分胁迫下非气孔因素是Pn降低的主要因素。③当光合有效辐射(PAR)为1200μmol·m^-2·s^-1时,轻度水分胁迫的水分利用效率(WUE)显著大于充分灌溉的WUE(P<0.05),表明适度水分胁迫可提高紫花苜蓿叶片的水分利用效率。④轻度水分胁迫与充分灌溉干草产量之间无显著差异,表明轻度水分胁迫能达到高产节水的目的。     

高大气CO_2浓度下C3植物叶片水分利用效率升高的研究进展

大气CO2升高不仅造成一系列的气候变化反应,而且对植物的生理、生长等都有显著影响。本文对高大气CO2浓度下C3植物叶片的气孔密度、气孔导度以及植物的光合、蒸腾作用和水分利用效率影响的研究进展进行了论述,认为高大气CO2浓度下,植物叶片气孔密度明显降低,而气孔导度同样也下降了约30%左右。光合速率的增幅一般为50%~100%,不同植物蒸腾速率下降幅度表现极为不一致,约为10%~70%,水分利用效率则呈上升趋势,且氮肥处理充足下的WUE增加幅度比氮肥处理不充足的大。本文对它们之间的相互关系进行了分析,为培育高水分利用效率和节水作物品种提供理论依据。     

亏水灌溉对开花坐果期梨枣树生长的影响

以2 a生梨枣为试材,采用桶栽的栽培形式,研究了不同灌水量对枣树开花坐果期生长的影响。试验设置了中度T2和重度T3两个亏水处理,对照为充分供水T1。结果表明:对桶栽进行复水后,T1(对照)和T2的土壤含水率下降明显,且明显分为两个阶段,T3下降速率缓慢;亏水抑制了直径的增粗;亏水处理同样抑制了新梢的增长,新梢生长呈现线性关系;由本试验可以看出:在亏水期间,亏水与对照处理之间叶绿素含量的变化并没有显著性差异。     

不同水分胁迫下的春小麦叶片气体交换参数和水分利用效率研究

叶片气体交换参数是作物产量形成的生理基础,其中光合速率和蒸腾速率决定了叶片水分利用效率,对作物抗旱节水研究具有重要意义。在定西和武威两个试验站进行春小麦盆栽水分模拟试验,设置对照(CK)、持续干旱(WS)、中旱(40%FC)和重旱(30%FC)4组处理,分析不同水分条件下春小麦叶片气体交换参数和水分利用效率(WUEinst)的变化特点及其相关特征。结果表明:(1)持续干旱胁迫下,春小麦的土壤日耗水量、光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈先快后慢的下降趋势,达到中旱和重旱水平时相比CK分别减小了71%和76%、39%和60%、57%和66%、60%和77%,受影响程度为:气孔导度蒸腾速率光合速率,胞间CO_2浓度在轻旱-中旱时下降,中旱后期降幅达33%,之后呈上升趋势,WUEinst在轻旱-中旱阶段上升,中旱后期时增加41%,之后下降,相比于CK,轻-重度胁迫会提高WUEinst,极度干旱则使之降低;(2)当水分胁迫维持在中旱或重旱水平时,以上各指标均会维持在持续干旱达到相同干旱等级时对应的值附近,且中旱时值均高于重旱时的数值(P0.05);(3)在持续干旱胁迫的轻旱-中旱阶段,净光合速率和蒸腾速率互为主导影响因子,而在持续干旱胁迫之后的阶段,以及胁迫维持在中旱或重旱情形下,两者的主导因子均为气孔导度,WUEinst在水分充足—持续干旱胁迫时均以蒸腾速率为主导因子,而当胁迫维持在中旱或重旱时其受叶片气体交换参数的调控作用不明显。本研究结果可为作物在不同干旱阶段和情形下采取适当措施进行抗旱节水提供参考依据。     

红提葡萄光合速率和气孔导度的光响应特征

为了比较几种常用的光响应模型和气孔导度模型对红提葡萄的适用性,利用LC pro+便携式光合仪,测定了大田土壤水分状况良好情况下果粒膨大期和浆果成熟期篱架红提葡萄对光强的响应过程。采用常用的光响应模型(非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型)和气孔导度模型(Ball-Barry模型、气孔导度机理模型)对光合速率及气孔导度进行拟合,同时将气孔导度Ball-Barry模型与光合速率的光响应非直角双曲线模型进行耦合,并与Jarvis模型进行比较,分析了红提葡萄气孔导度的光响应特征。结果表明:非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型均可较好地拟合红提葡萄光合速率光响应过程,但通过非直角双曲线模型获得的初始量子效率(α)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)与实测值更接近,拟合效果更佳(R2≥0.987);气孔导度随光合速率的增大而增大,应用Ball-Barry模型拟合该过程得到的决定系数较大(R2≥0.715),均方根误差较小(RMSE≤0.0127),较气孔导度机理模型能更好地拟合红提葡萄气孔导度与光合速率的关系;构建的Ball-Barry模型与非直角双曲线的耦合模型整体上可以描述气孔导度对光强的响应(R2≥0.703),但拟合高光强下气孔导度精度较低,与耦合模型相比,Jarvis模型模拟值与实测值更加接近(R2≥0.839),且均方根误差最小(RMSE≤0.0106),说明Jarvis模型拟合效果优于耦合模型。研究结果可为定量分析葡萄叶片气孔调节行为和计算光合生产力提供理论依据。     

灌浆期复水对冬小麦根、冠生长及其相互关系的影响研究

以冬小麦品种北农6号为材料，研究了灌浆期复水对冬小麦生长的影响。结果表明，前期受旱程度不同的植株灌浆期恢复供水后，其株高、单株叶面积、生物量及产量等都超过相应的干旱对照，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均增加，R／S下降。中度水分亏缺后充分供水的处理，可以在少减产的情况下节约大量用水，从而达到节水的目的。     

干旱对高产小麦宁麦9号旗叶光合特性的影响

通过土壤自然干旱法,以共有一亲本但产量较低的宁麦8号为对照,研究了高产小麦宁麦9号旗叶光合特性。结果表明,土壤相对含水量RWCS、叶片相对含水量RWCL、净光合速率Pn、气孔导度gs、蒸腾速率E以及叶肉导度gm在整个自然干旱过程中不断降低;在干旱前8d,胞间CO2浓度Ci降低,水分利用效率WUE增加,而在干旱的8～12d,Ci增加,WUE降低。Pn与gm的变化呈显著的正相关(R2=0.938,P<0.0001),而与gs无明显的相关性。因此,在土壤干旱胁迫下,叶肉导度gm是抑制Pn的主导因素,而gs的影响较小。和宁麦8号相比,宁麦9号具有较高的Pn、gs、gm、WUE和较低的E。因此,较高的光合能力、水分利用效率以及较强的抗旱性可能是宁麦9号高产的生理基础,而其抗旱性强可归结为水分利用效率较高。     

葡萄调亏灌溉技术的研究现状与展望

围绕葡萄调亏灌溉技术的研究现状,对调亏灌溉的发展及其影响因素进行了系统地阐述,并就调亏灌溉对葡萄果实品质、产量、水分利用效率的影响作了探讨.提出在适当的时期对葡萄进行适宜的水分胁迫不仅能改善果实品质及维持甚至提高产量,而且也能提高水分利用效率.最后,分析总结了当前在葡萄调亏灌溉中存在的问题,并对葡萄调亏灌溉的发展趋势进行了展望,明确了葡萄调亏灌溉技术进一步研究的方向.     

调亏灌溉对夏玉米根冠生长关系的调控效应

以夏玉米(zea may L. cv.)为试验材料,采用防雨棚下桶栽土培方法,进行调亏灌溉(Regulated deficit irrigation,RDI)对根、冠生长的影响研究,旨在寻求适宜的水分调亏阶段和调节亏水度,为建立节水高产、优质高效作物RDI模式提供技术参数。试验采用二因素随机区组设计,设置4个水分调亏阶段:三叶～拔节(Ⅰ),拔节～抽穗(Ⅱ),抽穗～灌浆(Ⅲ),灌浆～成熟(Ⅳ);每个调亏阶段设置3个水分调亏度:轻度调亏(L)、中度调亏(M)和重度调亏(S),土壤相对含水率分别为60%～65%FC(Field capacity)、50%～55%FC和40%～45%FC;设全生育期保持适宜土壤水分(75%～80%FC)作为对照(CK)。分别在水分调亏期间和复水后测定各处理根系参数和地上干物质质量。结果表明,玉米生长中、后期水分调亏具有促进根系发育和减缓根系衰亡的"双重效应",反映出玉米根系在生育后期比生育前期对水分适应能力强的特性。玉米根冠比(R/S)受水分影响最大的阶段是三叶-拔节期,受水分影响最小的阶段是灌浆期;拔节-抽穗期水分调亏期间能显著增大R/S,复水后分配到冠层与根系的物质比较平衡,维持较为适宜的R/S,表明此阶段为通过RDI调控玉米R/S的适宜阶段。玉米三叶-拔节期水分调亏改善了穗部性状,表明在作物营养生长阶段的适度水分调亏有利于作物生殖生长。RDI可以有效调控根/冠生长关系,提高经济产量。     

膜下滴灌条件下不同水分处理对棉花产量和水分利用效率的影响

为探索新疆膜下滴灌棉田方便快捷的高效灌水模式,分别于2007年和2009年在乌鲁木齐采用大田小区试验,通过自制蒸发皿水面蒸发量控制灌水,研究了膜下滴灌条件下棉花生长和籽棉产量以及水分利用效率对不同水分处理的响应;两个生长季的试验结果表明,与全生育期充分灌水处理相比,蕾期和花铃期持续亏水处理均对棉花生长、产量和耗水过程产生不同程度的负面影响,但适时适度的水分亏缺对棉花籽棉产量的影响不明显,而且可节约22.78%~24.88%的灌水量,灌溉水利用效率提高了27.94%~34.85%。蕾期轻度亏水(灌水定额为70%水面蒸发量)、花铃后期重度亏水(灌水定额为50%水面蒸发量)、花铃前期充分供水(灌水定额为100%水面蒸发量)的调亏灌溉模式是一种方便快捷的优质高效灌溉模式,可作为膜下滴灌条件下新疆棉花生产的一种适宜灌水模式。     

Effect of water deficiency on relationships between metabolism,physiology,biomass,and yield of upland cotton(Gossypium hirsutum L.)

Drought is a common abiotic stress that considerably limits crop production. The objective of this study is to explore the influence of water deficiency on the yield, physiologic and metabolomic attributes in upland cotton cultivars(Gossypium hirsutum L). Cotton cultivars, 'Ishonch' and 'Tashkent-6' were selected to study the relationships among their physiologic, metabolomic and yield attributes during water deficiency. Deficit irrigation was designed by modifying the traditional watering protocol to reduce water use. Results indicate that cotton cultivars respond differently to water deficit stress. Water deficit significantly influenced plant height, the number of internodes, and sympodial branches in both cultivars. However, yield components such as the number of bolls, boll seed, lint mass, and individual plant yield were significantly reduced only in 'Tashkent-6'. The leaf area decreased and the specific leaf weight increased in 'Ishonch' under deficit irrigation conditions. However, 'Tashkent-6' demonstrated significant water loss compared to 'Ishonch', and both cultivars showed reduced transpiration rates. Untargeted metabolite profiles of leaves showed clear separation in 'Ishonch', but not in 'Tashkent-6' under deficit irrigation compared to full irrigation. The individual metabolites such as proline and galactinol showed strong association with yield under water deficit stress. Moreover, this study indicates that leaf area and transpiration intensity influence yield during water deficiency. In summary, the correlation among morpho-physiologic, metabolic, and yield components significantly varied between the two cultivars under water deficiency. The flowering stage was sensitive to water stress for both cultivars. The direct relationship between physiology, metabolism, and yield may be a useful selection criterion for determining candidate parents for cotton drought tolerance breeding.     

果树调亏灌溉技术的研究现状与展望

对调亏灌溉技术在果树方面的研究和应用进行了阐述,主要内容包括该技术的提出、发展、研究状况、研究中存在的问题,以及该技术未来的研究与应用展望。     

不同生育期土壤水分亏缺对双季超级稻产量及其构成的影响

通过盆栽试验研究了不同生育期土壤水分亏缺对双季稻生长发育及产量形成的影响。结果表明:双季超级稻生育前期土壤水分亏缺对株高存在较大影响,其中均以拔节孕穗期受土壤水分亏缺影响最重,早稻株高下降4.53%~11.1%,晚稻下降3.09%~10.04%,且水分亏缺程度越重,株高下降越多,而生育后期影响较小。双季超级稻不同生育期土壤水分亏缺处理的叶、穗、根及总的干物质积累量均低于浅水灌溉对照,且均表现为随土壤水分亏缺程度的加剧而积累量越少,根冠比也表现为相同规律。但土壤水分亏缺却一定程度上促进了茎鞘的发育,产生补偿作用,但作用较小。双季超级稻所有土壤水分亏缺处理的产量均低于对照浅水充分灌溉,早稻产量为对照的58.73%~99.42%,晚稻产量为对照的55.15%~96.74%。各生育期的双季稻产量均表现为随土壤水分亏缺的加剧而下降严重。双季超级稻产量受水分亏缺影响敏感程度排序:早稻为拔节孕穗期有效分蘖期抽穗开花期无效分蘖期乳熟期,晚稻为拔节孕穗期抽穗开花期有效分蘖期乳熟期无效分蘖期。水分亏缺对双季超级稻有效分蘖期的穗数和拔节孕穗期的穗粒数影响程度最大,可引起大幅减产。无效分蘖期和乳熟期受水分亏缺影响减产程度较小。     

花铃期水氮互作对膜下滴灌杂交棉花产量与水分利用效率的影响

以早熟杂交棉石杂2号为材料,在花铃期进行了7个水分处理和4个氮素处理的水氮互作对杂交棉花产量和水分利用效率影响的大田试验。研究结果表明,在不施氮(N0)情况下,花铃期轻旱和中旱显著降低了棉花产量。在低频小灌量(5 d-18 mm)条件下,施氮籽棉产量差异不显著;在高频大灌量(3 d-30 mm)水分处理中,随着施氮量的增加,籽棉产量显著下降;在对照(75%FC),高频小灌量(3 d-18 mm)和低频大灌量(5 d-30 mm)三个水分处理中,水氮互作显著提高了棉花的产量和水分利用效率。综合考虑产量和水分利用效率,在杂交棉花花铃期以低频高灌量和高频低灌量(日耗水量6 mm)两个水分处理在施N 300 kg/hm2时为北疆杂交棉花较适宜的灌溉策略和施氮量。     

Unraveling Wheat Grain Quality,Physiological Indices,Dry Matter Accumulation,and Attenuating Water Stress Adverse Effect Via Foliar Potassium Application at Different Growth Stages

Water resources are increasingly scarce, and in drought prone production systems, the capability of the plant to recover its adverse effects is important for yield stability. There is an urgent need to develop water-saving strategies for wheat production. Water stress at critical growth stages diminishes wheat production and has harmful effects on crop growth and development; however, regulated water deficit and potassium foliar application ameliorates its adverse effect up to a certain extent. Consequently, the water deficit effect at different growth stages of the crop with exogenous application of potassium was evaluated in a screenhouse experiment in a complete randomized design (CRD) having four repeats. Varieties of wheat, i.e. Lalma (drought resistant) and Pakhtunkhwa-2015 (drought susceptible), were sown. Water deficit, i.e. mild water stress (50% of water required for field capacity) and severe stress (no application of water), at different growth stages of the crop were imposed. Potassium (K) foliar spray (1%) from potassium sulfate (K₂SO₄) was applied at the respective stage subjected to water deficit levels. Internal water status, i.e. relative water content (RWC) and water retention capacity (WRC), were attained maximum at tillering stage under mild stress than the rest of the stages with maximum for Lalma. Conversely, water saturation deficit (WSD) and water uptake capacity (WUC) were higher under severe stress imposed at grain filling stage. Theses indices were maintained by foliar potassium application. Similarly, dry matter (DM) allocation varied for stress level imposition and translocation to other parts were improved under foliar K application. The chlorophyll indices, i.e., soil plant analysis development (SPAD) value, also decreased with the severity of water deficit. Grain yield was higher under stress imposition at grain filling stage than the rest of the stages, though severe water stress decreased yield significantly. The Potassium (K) foliar spray showed no prominent effect at grain filling. Canopy temperature increased with stress severity and was maintained under K foliar spray. Osmotic adjustment, water and turgor potential were affected by water stress and maintained with foliar K spray. Grain quality and biochemical traits of wheat were affected severely under water deficit. Potassium foliar spray was found to decrease the adverse effect of the water stress and hence maintained the quality and biochemical characters. It is concluded that application of foliar potassium decreases the adverse effects of water stress at any growth stage, minimises the stress indices drastic effect and maintains the internal water balance of the crop at different stages subjected to water deficit.

     

苗期调亏灌溉对大豆生长发育和产量的影响

在盆栽条件下,研究了苗期调亏灌溉对大豆生长发育和产量的影响.结果表明,苗期中度(土壤含水量为16%～18%)、重度(土壤含水量为13 %～16 %)调亏灌溉处理对大豆整个生育期的株高、叶面积均有一定影响,均显著低于对照(土壤含水量为23%～26%);重度调亏灌溉处理下,地上重和根重均显著低于对照;重度调亏处理根冠比在整个生育期大于中度调亏和对照处理;苗期中度调亏对大豆产量影响不显著, 重度调亏处理对产量影响较大,参试大豆品系辽51064和辽51095分别比对照减产6.69 g/株、10.79 g/株;耗水量随着水分胁迫加强而降低,两个参试大豆品系辽510 64和辽51095,在中度调亏灌溉处理下水分利用效率(WUE)最高,分别为1.49 g/ kg、1.38 g/kg.