半干旱地区春小麦集雨节水灌溉制度研究

在宁夏南部山区对春小麦集雨补充灌溉研究表明,春小麦全生育期覆膜栽培能有效地抑制土壤蒸发,大幅度增加产量,提高水分利用率.在覆膜春小麦拔节期灌水30mm,产量可增加371.1kg/hm2,水分利用率提高11.2%,拔节期是地膜春小麦集雨节灌最佳补水时期.地膜春小麦拔节期1次供水30～120mm,与不灌水相比,小麦籽粒产量均有大幅度增加,增幅为25.6%～105.5%.分析认为,覆膜春小麦1次补灌水量以60mm为宜.     

不同品种与耕作方式及补充灌溉等农艺技术组合对春小麦产量的影响

通过6a的试验，分别研究了在一般干旱年份（年降雨量超过360mm）和较严重干旱年份（降雨量低于360mm），小麦品种（79121-15与定西24）、耕作方式（垄作与平作）及补充灌溉等农艺技术组合对产量的影响。在一般干旱年份，79121—15的产量比定西24的高，并且它们的产量在垄作种植下比平作种植下有显著提高。在严重干旱年份，定西24的产量比79121-15高。无论在一般干旱年份还是严重干旱年份，补充灌溉能够显著提高小麦产量。通过不同品种与耕种方式，以及补充灌溉等农艺技术的组合，可以显著提高小麦产量。在一般干旱年份，组合品种、垄作和补充灌溉等技术措施，79121-15对产量的贡献率与定西24的相比较被提高了7．3％～9．9％。垄作较平作对产量的贡献率提高了9．3％～13．3％。补充灌溉对产量贡献率提高了17．7％～30．0％。但是，在严重干旱年份，组合品种、垄作和补充灌溉的情况下，补充灌溉提高小麦产量25．1％～35．5％，垄作和品种可适度提高小麦产量。     

灌溉制度对春小麦田间水分状况及其生长的影响

通过对土壤供水能力和作物生长关系的研究表明，随灌水量的增加，春小麦总耗水量明显增加，土壤储水消耗量相应减少，覆膜土壤储水高于露地栽培，同时，植株性状发育优于露地，产量也得到提高，增幅在8.3%～18.3%，不同灌溉制度对春小麦产量结构与产量有显著影响，灌1次水以孕穗期，灌2次水以拔节期和扬花期，灌3次水以拔节期，孕穗期和扬花期灌水效果最佳。     

CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放研究

为了研究CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放通量变化,选择三江平原典型草甸化小叶章（Calamagrostis angustifolia）湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2浓度升高模拟试验。试验结果表明,CO2浓度升高促进了湿地生态系统CO2排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23．78％、23．14％和34．18％．CO2浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著。土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2浓度升高条件下有增加的趋势。回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2排放量显著相关。CO2浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤微生物活性进而影响湿地生态系统CO2排放量,这对于重新估算未来环境变化条件下湿地生态系统碳平衡具有重要意义。     

CO2浓度升高对黏虫的取食选择和能量贮存的影响

采用选择性和非选择性方法测定了黏虫幼虫对高CO2浓度下生长的小麦叶片的选择性;并观察了在高CO2浓度下连续生长至第7代后的幼虫存活情况,测定了老熟幼虫体内保护酶活性以及成虫能源贮存。结果表明:在非选和可选情况下,3龄和4龄幼虫偏好当前CO2(390μL.L-1)条件下生长的小麦叶片,取食量比高CO2(780μL.L-1)条件下提高26.7%和30.3%(非选择性测定)或是高CO2下的4.2倍和1.6倍(选择性测定),6龄幼虫未表现出显著的取食偏好。高CO2处理下连续饲养至第7代的幼虫孵化至化蛹的存活率显著低于当前CO2处理,主要差异表现在4龄之后,但老熟幼虫体内的保护酶活性和蛋白质含量在当前和升高CO2处理之间没有显著差异。升高CO2处理可显著降低第7代成虫甘油三酯含量和体干质量,使体内水分含量明显增多;但对肌肉干质量和糖原无显著影响。上述结果说明:CO2浓度升高对黏虫幼虫存活和成虫迁飞所需能量贮存具有不利影响。     

升温和大气CO2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响

研究升温和大气CO_2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响,为未来气候变化下农田土壤养分管理与作物施肥提供科学参考。在田间开放条件下模拟升温和大气CO_2浓度升高,设置对照(CT)、大气CO_2浓度升高(C+T)、升温(CT+)以及两者同时升高(C+T+)4个处理。每个处理种植扬麦16、苏麦188、鑫农518和镇麦9号4个品种。收获时测定小麦籽粒和秸秆中N、P、K、Ca和Mg的浓度,并计算各养分在籽粒和秸秆间的分配比例。结果表明:大气CO_2浓度升高增加了N、K、Ca和Mg在小麦地上部分的总吸收量,其中N、K和Mg的总吸收量受到大气CO_2浓度升高和小麦品种的共同影响,但是大气CO_2浓度升高没有改变养分在小麦籽粒和秸秆间的分配。升温显著降低了各养分在地上部分的总吸收量,此外升温还提高了K、降低了Ca在籽粒中的分配比例。升温和大气CO_2浓度升高下,小麦养分吸收总量变化一方面与生物量有关,另一方面与各养分含量(浓度)相关。大气CO_2浓度升高显著降低了小麦籽粒和秸秆中P的含量,但是对籽粒N、Mg和秸秆N、P、K含量的影响都与品种有关。升温降低了小麦秸秆K和籽粒P、K、Ca、Mg的含量,其中只有P的吸收对升温的响应受品种的影响。升温和大气CO_2浓度升高改变了小麦养分吸收过程,而且大气CO_2浓度升高对小麦养分吸收过程的改变与养分类型和作物品种密切相关。因此,未来气候变化下有必要根据小麦品种选择合理的培肥和管理方式。     

[CO2]升高对粮食作物影响的研究进展

自工业革命以来,由人类活动引起的大气CO_2浓度([CO_2])不断攀升,正驱动着全球气候变化,对全球农业产生重大影响。本文归纳总结了目前作物对高[CO_2]响应的主要研究技术手段,以及作物对高[CO_2]响应的机理研究,并进一步梳理了当前全球关于[CO_2]升高对作物产量和营养品质影响的研究。结果表明:相比封闭式或半封闭式环境控制试验系统,开放式试验系统(如开放式CO_2控制系统FACE)由于其能更加真实地模拟自然条件下作物对未来高[CO_2]的响应和适应情况,被公认为是目前研究作物对高[CO_2]响应的最理想手段。[CO_2]增高会增加C3作物光合速率、生物量和产量,在一定程度上缓解气候变化对农作物产生的负面影响,但是作物对大气[CO_2]的升高存在光合适应现象,当作物长期暴露在高[CO_2]条件下时,高[CO_2]对作物的促进作用会逐渐减缓。近10年的FACE试验发现,对高[CO_2]出现高应答的水稻品种,其光合速率和产量在高[CO_2]下的增加幅度比早期的主要粮食作物FACE试验结果平均高出两倍。此外,高[CO_2]会明显降低大部分非豆科C3作物中蛋白质和矿物质(如锌、铁)以及部分维生素的含量,加剧目前全球约2亿人由于维生素和矿物质元素等营养缺乏导致的健康问题。如何充分利用未来高[CO_2]实现高增产的同时,减缓粮食养分下降的负面影响,是迫切需要解决的科学问题。     

补充灌溉对地膜小麦产量的影响

补充灌溉可有效解决旱地地膜小麦生长关键时期因缺水而导致的产量低而不稳的问题.试验结果表明播种前,拔节期地膜小麦喷灌15m3/667m2(以),渗灌6m3/667m2(次)比露地小麦喷灌15m3/667m2(次),分别增产54.8%、76.6%,以渗灌地膜小麦产量为最高.     

大气CO2浓度升高对黑土有机碳稳定性的影响

【目的】阐明大气CO₂浓度升高对黑土有机碳稳定性的影响,为黑土碳中和应对气候变化提供理论依据。【方法】以黑土为研究对象,依托中国科学院海伦农业生态试验站长期定位模拟气候变化开顶箱(OTC)试验平台,设2个处理,分别为对照处理(CK,CO₂浓度400μmol/mol)和CO₂浓度升高处理(eCO₂,CO₂浓度700μmol/mol),采用¹³C同位素示踪法,研究大气CO₂浓度升高对黑土及不同粒级团聚体有机碳稳定性的影响,并对土壤有机碳含量与更新率和半衰期进行相关分析。【结果】与CK相比,eCO₂处理使>0.25 mm粒级团聚体含量显著增加11.09%(P<0.05,下同),0.25～0.053 mm粒级团聚体含量显著减少23.85%,提升团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);大气CO₂浓度升高使>0.25 mm粒级团聚体有机碳显著增加11.61%,0.25～...     

模拟增温和CO2浓度升高对西藏‘冬青18’生长发育及产量的影响

为明确西藏冬青稞生长发育及产量对增温和CO₂浓度升高的实际响应,以西藏冬青稞主栽品种‘冬青18’为试验材料,设置开放式气室(OTC)内无增温且无增施CO₂为对照(CK)、增温(T)和增温+增施CO₂(T+CO₂)3个处理,经连续2个生长季全生育期增温控制试验,观察记录冬青稞生育时期、旗叶叶绿素含量和产量及其构成因素。结果表明:1)T和T+CO₂处理使‘冬青18’全生育期显著缩短,缩短12~20 d,主要集中于播种-出苗期和抽穗-成熟期。2)灌浆期旗叶叶绿素含量总体呈先增加后降低趋势,各处理之间无显著差异。3)T处理降低‘冬青18’产量,同时增加CO₂有弥补产量的效果,主要是因为T处理的主穗粒数、穗粒重及千粒重均降低,增温同时增加CO₂使千粒重和穗粒数有所增加。因此,全球气候变暖对于冬青稞生长整体表现为穗粒数、粒重和千粒重均降低等减产效应,而增加CO₂可在一定程度上缓解减产趋势,未来该地区冬青稞生产栽培可通过调整播期及筛选耐高温品种来应对全球气候变暖。     

滴灌小麦根系生理特性及其空间分布

通过管栽滴灌根区水分控制试验,研究不同滴灌条件下,春小麦根系生理特性、垂直分布变化及其产量构成等。结果表明:①孕穗～灌浆初期是滴灌春小麦根系生长的关键时期,此期根系的总根质量和总根长、根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力达最大值。②土壤水分过少,根系过氧化物酶活性降低,脯氨酸含量虽有所增加,但后期下降过快,根系过早衰亡;水分过多,影响根系吸收面积增加,根系活力下降,植株贪青晚熟,经济生产效率低;适宜水分(田间饱和质量含水量的70%～75%)处理能有效促进根系生长及生理功能提高,产量最高。通过滴灌控制小麦根区水分状况,可以实现以水调根,促进小麦高产形成并获得较高的水分利用效率。     

河西干旱灌区春小麦垄作沟灌栽培下适宜品种筛选研究

［目的］筛选出适合河西干旱灌区垄作节水栽培的高产、优质春小麦品种。［方法］于2005年进行了8个春小麦品种（系）的品比试验,调查比较它们的生育期、农艺性状、经济性状和产量。［结果］春小麦垄作适宜品种筛选结果表明,96 123产量表现最好,折合产量7 257.00 kg/hm2,分别比其他品种高805.50-1 906.50 kg/hm2,其次为陇辐2号,折合产量6 451.50 kg/hm2,其余品种产量在5 341.50-6 135.00 kg/hm2,其中西旱1号产量表现最差,折合产量只有5 341.50 kg/hm2,暂不宜垄作栽培。［结论］96 123可作为垄作栽培的适宜品种推广应用,陇辐2号和宁鉴210可作搭配品种。     

北方冬麦区CO_2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理特性和产量的影响

【目的】阐明CO_2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理和产量的影响,为客观评估气候变化背景下冬小麦生产潜力提供理论依据。【方法】2011—2014年利用开放式CO_2富集系统(FACE)平台,采用盆栽方法,研究冬小麦"中麦175"在不同CO_2浓度及高低氮肥水平下(高浓度CO_2 550 mg·L~(-1)和大气浓度390 mg·L~(-1);高氮N1,0.16 g·kg~(-1)和低氮N0,0 g·kg~(-1))的生育进程、光合特征及产量变化。CO_2富集处理于每年返青-成熟期间进行,通气时间为每日6:30-18:30,夜间不通气。CO_2浓度通过计算机程序控制,并根据具体风向和风速控制释放管电磁阀的开合度,实现预定设置浓度。【结果】盆栽试验表明与大气CO_2浓度相比,高浓度CO_2加快了冬小麦生育进程,拔节期提前1d,开花期可提前1-2 d,全生育期可缩短3-5 d,高氮肥处理对生育进程具有延迟作用,开花期延长1-2 d,灌浆期可延长4-5 d,同步缓解高浓度CO_2对生育进程的加快作用;高浓度CO_2使叶片光合速率提高13.7%,产量平均提高16.0%,且在高氮肥下光合速率的增幅比低氮肥相对提高2.5%,蒸腾速率提高13.5%;试验中单独高氮较低氮的增产效果达到50%,高于单独高浓度CO_2较大气浓度的增产效果;高浓度CO_2对产量构成中穗粒数和千粒重提高明显,高浓度CO_2较大气浓度穗粒数增加3.69%,单独高氮处理较低氮处理平均穗粒数增加3.43%,即CO_2肥效起到了增加穗粒数的作用并略高于单独氮肥处理,高氮和高CO_2双重促进下的穗粒数最多,达到38.37粒/穗,低氮和低CO_2处理的穗粒数水平最低,可见CO_2和氮肥互作对穗粒数的促进相对更明显,各自单独施用的促进作用彼此差异不大,但低氮、大气CO_2浓度处理的穗粒数则相对较低;与大气CO_2浓度相比,高浓度CO_2的千粒重增加5.3%,高氮高浓度CO_2处理的千粒重大约提高7.3%,说明氮肥的施用促进了高浓度CO_2对千粒重的提升效果。【结论】高浓度CO_2可提高冬小麦产量,且与氮肥有明显的正向互作关系,高氮肥处理可降低CO_2浓度升高对生育期的加快作用,提高光合能力,促进CO_2肥效的发挥;CO_2对冬小麦产量的提高主要是缘于CO_2浓度升高有利于穗粒数和千粒重的增加,育种中可以做综合性考虑和应用。     

高大气CO2浓度下遮阴对小麦叶片气孔特性及光合特性的影响

以高大气CO_2浓度和遮阴为处理手段,研究高大气CO_2浓度和遮阴对小麦叶片光合生理的影响。结果表明,与全光照相比,遮阴使小麦叶片的气孔长度增加了22.93%和10.23%,而气孔宽度减小了30.00%和30.22%,气孔面积降低了17.99%和18.11%,周长增加了16.80%和6.85%,气孔密度降低了6.61%和23.78%,气孔指数降低了5.99%和14.23%。与正常大气CO_2浓度相比,高大气CO_2浓度使小麦叶片的气孔面积增加了1.91%和1.95%,使全光照处理的小麦叶片的气孔密度降低了14.33%;使遮阴处理的小麦叶片的气孔密度增加了5.00%。与全光照相比,遮阴使小麦叶片的气孔导度和蒸腾速率降低了56.11%、53.21%和40.57%、49.27%,而光合速率没有得到提高,这可能是小麦叶片对高大气CO_2浓度发生了"光适应"。与正常大气CO_2浓度相比,高大气CO_2浓度降低了小麦叶片的气孔导度。小麦叶片的气孔长度和宽度与光合速率有显著相关性。     

西北地区春小麦品种更换特点及育种策略

西北地区春小麦经过3个阶段5次较大规模的更换,生产应用品种在株型结构、产量水平、营养品质、生育期等方面得到了较大改进。但目前在品种改良方面仍存在产量艰难爬坡、优质专用品种缺乏、抗锈遗传背景狭窄等问题。通过分析总结其特点,提出了以建立国家小麦改良分中心为努力方向,以加速优异资源的引进和有效开拓、继续加强常规杂交育种工作、高度重视生物工程育种、加强协作、实行穿梭育种等为核心内容的育种策略。     

北疆滴灌春小麦耗水特征及作物系数的确定

为探索滴灌春小麦耗水特征, 2012年设置315、360、405、450、495、540 mm 6个滴灌春小麦水分处理,研究不同处理下春小麦各生育期土壤水分动态变化、耗水量及作物系数。结果表明,滴灌小麦根系主要吸收0~60 cm土层水分,苗期、分蘖期主要消耗0~40 cm土层水分,拔节期后主要消耗0~60 cm土层水分,80~100 cm土层含水率变化不大;水分适宜处理的春小麦生育期耗水量为523.53 mm,各阶段耗水量占全生育期耗水量的12.64%、12.91%、25.36%、33.97%、15.11%,相应的日平均耗水强度分别为3.31、6.15、8.85、11.11、3.60 mm/d,拔节期和抽穗期为小麦需水关键期,尤其在抽穗期对水分最敏感;小麦的作物系数各生育期分别为0.76、0.77、1.11、1.16、0.46,全生育期作物系数为0.87。     

大气CO2浓度升高对粳稻稻米物性及食味品质的影响

在2009和2010年利用独特的稻/麦轮作系统FACE(Free Air CO2 Enrichment,开放式空气CO2浓度增高)平台,以武运粳21、扬辐粳8号、武香粳14和武粳15为供试材料,研究了高浓度CO(2比大气背景CO2浓度高200 μmol·mol-1)对粳稻蒸煮米的硬度、粘性、香气、光泽、完整性、味道和口感等的影响。物性分析仪测定结果表明,高浓度CO2环境下粳稻熟米的硬度和粘性总体呈增加趋势,其中扬辐粳8号两指标的增幅均达显著水平。食味计测定结果显示,高浓度CO2对蒸煮稻米香气、光泽度、完整性、味道和口感等食味品质指标均没有影响。相关分析表明,CO2与品种的互作对米饭硬度和粘性有显著影响,但对食味品质参数均没有影响。CO2与年度、CO2与年度和品种间的互作对所有测定参数均无显著影响。两年数据一致表明,未来高浓度CO2环境下粳稻蒸煮米的硬度和粘性将呈增加趋势,增幅因品种而异,但米饭食味品质无显著变化。     

春小麦高蛋白品系F93-486主要性状的遗传研究

以高蛋白品系Ｆ９３－４８６为母本，武春１号和陇春８号为父本组配了２个组合，在每个组合中获得Ｐ１、Ｐ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｂ１和Ｂ２６个群体，并以此为供试材料对Ｆ９３－４８６的蛋白质含量，角质率等性状的遗传规律进行了研究。     

大气CO2摩尔分数升高对宁夏枸杞植株与土壤C、N分配的影响

采用开顶气室控制试验环境,将1年生宁夏枸杞苗木置于大气环境CO2摩尔分数(360μmol.mol-1)或倍增CO2摩尔分数(720μmol.mol-1)下生长,试验处理2个生长季节后,测定植株C、N质量分数,研究大气CO2摩尔分数升高对木本经济植物C、N营养的影响,结果表明:枸杞叶、根中有机碳质量分数大于枝的,叶的全氮质量分数大于枝、根的;大气CO2摩尔分数升高下枸杞植株根茎叶及栽培表层土壤中有机碳、全氮质量分数与对照没有显著差异,而根系分布层(40 cm≤H<60 cm)有机碳、全氮质量分数高于对照的。     

河西绿洲灌区不同耕作方式对春小麦土壤水分和产量的影响

在河西地区采用节水灌溉栽培方式,研究传统耕作(CT)、平作固定道(ZT)、固定道垄作(PRB)和垄作沟灌(FRB)4个处理下春小麦土壤水分、蓄水量、蒸散量、产量及其构成和水分利用效率的变化。结果表明,0～10cm土层PRB含水量分别高出CT、FRB、ZT处理13.70%、23.50%、4.80%,春小麦全生育期不同土层的土壤含水量和0～120cm土壤储水量也表现出PRB>ZT>FRB>CT的趋势。不同处理春小麦蒸散量差异很大,阶段蒸散量表现出CT>ZT>FRB>PRB,三叶期—抽穗期相差最大,CT分别比FRB、ZT和PRB高出15.56%、23.59%和38.73%,阶段蒸散量高峰值集中于生长中后期。PRB处理成穗数在4个处理中达到最大,分别比FRB、CT和ZT处理高出17.03%、2.40%和7.19%。PRB水分利用效率最高,比FRB、CT和ZT处理高出22.57%、30.49%和18.95%。PRB处理耗水量比FRB、CT和ZT处理少6.70%、28.80%和12.68%。可见,PRB处理节水效果明显,且达到增产的效果。