不同磷效率小麦品种光合碳同化和物质生产特性研究

 【目的】通过对不同磷效率品种的光合碳同化与物质生产特性研究，阐明磷高效小麦品种高效吸收磷素的生理机制。【方法】以具有典型特征的不同磷效率小麦品种为材料，研究了丰、缺磷条件下的光合生理参数、碳酸酐酶活性和RuBPCase活性。【结果】缺磷条件下，各测定时期的叶绿素含量（Chl）、气孔导度（gs）、叶肉导度（gm）、碳酸酐酶活性（CA）和光合速率（Pn）以及可溶蛋白含量（SP）和RuBPCase活性均大致以磷高效品种（H）最高，中效品种（M）次之，低效品种（L）最低；不同磷效率品种各测试时期的LAI和作物生长率（CGR）、净同化率（NAR）和光合势（PP）也以H最高，M次之，L最低。【结论】磷胁迫条件下，H较高的Pn是由于其具有较强的光反应活性、较强的CO2传输能力和较高的暗反应效率综合作用的结果；其光合碳同化特性和物质生产能力的相对改善，主要是由于植株磷吸收数量较多，使细胞内部磷胁迫程度相对较低及由此导致的光合机构功能相对提高所致。     

不同氮效率基因型小麦根系吸收特性与氮素利用差异的分析

【目的】通过研究分析不同基因型小麦根系吸收特性与地上部氮素利用的差异,明确不同氮效率基因型小麦氮素吸收利用的生理机制,为氮高效小麦品种的选育和高效栽培提供理论依据。【方法】2012-2015年采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,在不同氮效率品种筛选的基础上,以氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28、开麦20为试验材料,在不同氮素水平条件下研究其根冠关系、根系生物量、根系吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力以及地上、地下部氮素转运分配能力的差异。【结果】两类品种小麦拔节期前根系特性无明显差异,拔节期之后氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28根系生物量、根冠比、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积均显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366根系活力显著高于氮低效品种周麦28和开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28氮素积累量和花后氮素吸收量也显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366籽粒产量、植株氮素利用效率、氮肥生理利用率、花前氮素转运量、氮素籽粒分配比例均显著高于氮低效品种周麦28、开麦20。与常规供氮水平相比,降低供氮量,4个基因型小麦根系生物量、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟氮素积累量、花前氮素转运量和产量降低,根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用效率升高。增加供氮量,根系生物量表现为周麦27、郑麦366、开麦20降低而周麦28增加。4个基因型小麦根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟期氮素积累量、花前氮素转运量和产量均显著升高,而根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用率降低。【结论】氮高效品种周麦27、郑麦366较高的根系生物量、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积促进了其对氮素的吸收,是氮高效的基础。较高的氮素转运、氮素籽粒分配能力和合理的根冠比促进了其对氮素的高效利用,是氮高效的关键。氮低效品种周麦28虽然也有较强的氮素吸收能力,但其氮素转运能力过低、生育后期根冠比过大限制了植株对氮素的合理利用,不利于氮效率的提高。氮低效品种开麦20氮素吸收能力不足,不能满足地上部生长的需要,限制了氮效率的提高。     

不同氮素籽粒生产效率类型籼稻品种氮素吸收利用的差异

[目的]研究不同氮素籽粒生产效率类型品种氮素吸收利用的基本特点。[方法]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88个2、002年122个)为材料,测定干物重、氮素含量、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)从低到高依次分为A、B、C、D、EF、6种类型。[结果]供试品种间NUEg的差异很大;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种成熟期全株、根系、茎鞘叶、穗含氮率低;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种抽穗前吸氮量、成熟期总吸氮量较小;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种成熟期氮素干物质生产效率和氮素收获指数高。[结论]高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种吸氮量小、植株含氮率低、氮素利用效率高。     

稻茬小麦不同氮效率群体花后物质生产与衰老特性差异分析

【目的】探讨稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体花后衰老特征。【方法】2010-2012年,在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,采用三因素裂区设计,以施氮量（纯N）为主区,设210.0 kg·hm^-2、262.5 kg·hm^-2两个水平;以施氮比例为副区,设基肥﹕壮蘖肥﹕拔节肥﹕穗肥分别为3﹕1﹕3﹕3、5﹕1﹕2﹕2两个水平;以穗肥追氮时期为裂区,设剑叶露尖、孕穗期、抽穗期和开花期四个水平。通过试验构建不同氮肥利用率（NUR）群体,研究其产量、物质生产、氮素吸收及花后剑叶衰老特性的变化特征。【结果】不同群体NUR变幅在31.18%-72.23%,NUR≥60%群体（氮高效群体）籽粒产量8 500 kg·hm^-2以上,比NUR40%-60%群体（氮中效群体）和NUR≤40%群体（氮低效群体）籽粒产量分别高6.84%和21.36%,群体间差异均达显著水平。NUR与籽粒产量呈极显著线性正相关。不同群体间花前干物质积累量和氮素积累量差异未达显著水平。但随NUR增高,花后及总的干物质积累量、开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量增加,NUR≥60%群体花后和总的干物质积累量分别达6 000和17 500 kg·hm^-2以上,开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量分别达1.50%和215 kg·hm^-2以上。此外,随NUR的提高,花后群体光合面积衰减逐渐减缓,净同化率逐渐增加;植株花后剑叶光合能力和抗衰老能力逐步增强,在籽粒灌浆后期表现更为明显,促进了花后光合物质生产。NUR≥60%群体花后叶面积衰减率、光合势和净同化率分别在0.14 LAI·d^-1、105×10⁴ m²·d·hm^-2和9.50 g·m^-2·d^-1左右。综合两年结果,在氮肥适当后移（3﹕1﹕3﹕3）条件下,穗肥适当早施（剑叶露尖、孕穗期）,产量及氮肥利用率较高;高施氮量（262.5 kg·hm^-2）的增产效果不明显,且氮肥利用效率较低。在施氮量210.0 kg·hm^-2、氮肥运筹3﹕1﹕3﹕3、剑叶露尖追氮处理下两年产量均高于9 000 kg·hm^-2,氮肥利用率为各处理最高。【结论】稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体在生育中后期具有较高植株氮素营养水平,氮素吸收与积累增加,有利于促进氮素向籽粒的运转;有利于延缓花后光合面积衰减及叶片衰老、增强光合物质生产能力,实现氮肥利用率与籽粒产量的同步提升。     

光照和氮对不同氮效率玉米品种生长及氮素吸收的影响

本文用溶液培养的方法,研究了光照(200μmol/m2.s、400μmol/m2.s)及N浓度(0.4mmol/L、4 mmol/L)对不同氮效率玉米自交系(478、Baici)生长及N素吸收的影响。结果表明:提高光照强度有助于光合产物向根系的运输,表现为根冠比、平均根轴长、根体积、根系吸氮量显著增加,光照与N水平对根系的生长及氮素吸收的影响存在着正的交互作用。高光强高N水平对茎叶生长的促进作用大于根系,而高光强低N水平对根系生长的促进作用大于茎叶。从品种的变化来看,在N素胁迫下,提高光照强度能够显著促进氮高效品种478根系的生长,提高了该品种对氮素胁迫的适应能力,能够在低氮下获取更多的氮素,而高光强高N下,两个品种对氮素吸收的差异变小。     

基于DEA-Malmquist模型的中国小麦生产效率分析

采用三阶段DEA模型对中国13个小麦(Triticum aestivum L.)主产区的生产效率进行静态分析,并运用三阶段DEA-Malmquist模型,以2008—2019年面板数据,从综合效率变动指数、技术效率变动指数以及技术进步变动指数3个方面进行动态研究.研究发现,中国小麦主产区普遍存在管理水平低下、创新科技水...     

不同类型小麦植株氮素吸收积累的差异

为了筛选适宜旱作麦区高产、高效品种,2012—2013年在山西闻喜县进行大田试验,根据产量指标,通过聚类分析将16个品种分为高产品种和低产品种,并选择其中8个品种研究植株氮素吸收、运转特性的差异。结果表明,高产品种拔节—成熟期植株氮素积累量、各生育阶段植株氮素吸收量、开花—成熟期氮素吸收量所占比例、花前氮素运转量(除运旱618外)、花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮素生产效率均高于低产品种;高产品种中运旱20410、运旱805的花前氮素运转量及其对籽粒的贡献率、花后植株氮素吸收量、氮素吸收效率和氮素收获指数均高于其他品种;石麦19号、临Y8159的花后氮素积累量对籽粒的贡献率、氮素利用效率和氮素生产效率均高于其他品种。可见,运旱20410、运旱805具有较高的氮素吸收积累能力,石麦19号、临Y8159能够高效利用氮素,形成较高的产量。因此,石麦19号、临Y8159是适宜该旱作麦区生长的高产、高效品种。     

不同小麦品种氮效率差异的研究

以湖北省小麦主产区(鄂北岗地)主推小麦品种为材料,采用盆栽试验方法研究丰氮和缺氮条件下小麦的子粒产量、生物学产量、氯素吸收与分配、氮效率的特性.结果表明,以缺氮条件下小麦子粒产量为氮效应评价指标,供试小麦品种中氮高效应的品种为鄂麦23和鄂麦14;以丰氮和缺氮条件下小麦子粒产量之差值与施纯氮量之比为氯响应评价指标,氮高响应的品种为郑麦9023、豫麦49和鄂麦18,氮高效应和氮高响应的品种并不相同.因此,对土壤氮素吸收利用能力较强的植株生物学特性是氮胁迫条件下供试氮高效应品种的生物学基础.在丰氮条件下,供试的氯高响应小麦品种的子粒产量、植株氮吸收和干物质生产特性与缺氮条件下表现不尽相同.     

施氮量对不同基因型水稻品种氮素吸收利用的影响

以10份干物质生产效率不同的水稻品种为材料,用土培盆栽试验研究4种不同施氮水平对水稻植株干物质积累量、氮素积累量和干物质生产效率的影响。结果表明:施氮提高了水稻干物质和氮素的积累,但不同基因型水稻品种对施氮的响应程度不同。随施氮水平的提高,不同基因型水稻植株氮含量、氮素积累量以及干物质积累量显著上升,但氮素干物质生产效率明显下降。植株氮素积累量与植株氮含量、干物质积累量呈极显著正相关,植株氮素干物质生产效率与植株氮含量、氮素积累量呈极显著负相关。种植不同基因型水稻品种的土壤氮素表观平衡间存在显著差异,此差异随施氮水平提高而更加明显。     

不同氮素籽粒生产效率油菜品种物质生产及产量构成的差异

[目的]明确不同氮素籽粒生产效率油菜品种的干物质生产及产量构成因素差异。[方法]以甘蓝型油菜品种为材料,成熟期测定各器官干物重、氮素含量以及产量构成,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种氮素籽粒生产效率（NUEg）进行聚类,研究不同NUEg类型品种干物质积累分配特性和产量构成差异。[结果]供试品种间NUEg差异很大,类型间差异显著。随着NUEg增加,类型间籽粒产量增加,籽粒干重比例增加,角果数增加,茎枝干重比例下降。进一步分析显示NUEg与籽粒干重（r2007=0.6840＊＊,r2008=0.7374＊＊）、籽粒干重比例（r2007=0.5703＊＊,r2008=0.5354＊＊）呈极显著正相关。[结论]生产上提高NUEg,可以通过高产,高角果数品种的筛选,采取合理的栽培措施促进茎枝光合产物向外输送,增加籽粒干重比例。     

施氮量和基本苗对小麦干物质积累量和产量及氮肥利用率的影响

以高产优质小麦济麦20为试材,研究了冬小麦不同施氮量和基本苗的干物质积累量、产量和氮肥农学利用率的变化。结果表明,同一基本苗条件下,施氮量在0~240 kg/hm2范围内,随施氮量的增加干物质积累量增加;施氮量增至300 kg/hm2干物质积累量降低。同一施氮量条件下,当施氮量为180 kg/hm2(N1处理)和300 kg/hm2(N3处理)时,666.7m2基本苗在10万(M1处理)至15万(M2处理)范围内,随基本苗增加干物质积累量增加;当施氮量为240 kg/hm2(N2处理)时,666.7m2基本苗10万和15万两处理的干物质积累量和籽粒产量无显著差异,并且获得了最高产量,前者的氮肥利用率高于后者。本试验中,过量施氮和过多基本苗均导致产量和氮肥农学利用率降低,综合考虑籽粒产量、经济系数和氮肥农学利用率等因素,以M1N2和M2N1处理较优。     

谷子不同类型品种生育后期物质生产与转运

由 2 6个品种比较表明 ,新品种的子粒产量和经济系数比老品种高 ,生物产量二者相仿。不同栽培条件下 ,子粒产量、生物产量均表现为高秆弯穗品种高于矮秆直穗品种。而且高秆弯曲穗品种叶输出率高于矮秆直立穗品种 ,说明叶片不仅是光合器官 ,也是贮藏器官。茎鞘物质输出主要是叶鞘中的物质输出 ,茎秆中的物质不仅未输出 ,而且还要补充。新老品种和高秆弯穗品种子粒的干物质 ,全部都是抽穗后积累。矮秆直穗品种抽穗前积累的干物质有少部分转运到子粒中 ,产量大部分是来自抽穗后干物质的供给。不同类型品种和不同株型品种干物质积累的趋势一致。     

氮素高效吸收型粳稻品种物质生产与分配的基本特征研究

[目的]明确氮素高效吸收型粳稻品种物质生产与分配的特点及影响粳稻品种氮素吸收的主要物质生产因素,以期为粳稻品种氮素高效吸收利用的遗传改良提供参考依据。[方法]2008～2009年,在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的94个常规粳稻品种为供试材料,测定植株各器官干物重和含氮率、产量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按吸氮量的大小从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究不同氮素吸收型粳稻品种物质生产与分配的差异。[结果]供试品种间吸氮量的差异很大。氮素高效吸收型粳稻品种平均产量极显著高于氮素低效吸收型品种;氮素高效吸收型粳稻品种各生育阶段群体及单穗干物质生产量大,根干重、茎鞘叶干重、穗干重也显著大于氮素低效吸收型品种,但经济系数无明显差异;成熟期群体干物质生产量对总吸氮量的作用大于经济系数的作用;抽穗前物质生产量、抽穗后物质生产量对成熟期物质生产量均有重要的作用,前者略大于后者;单穗干物质生产量对群体干物质生产量的作用大于单位面积穗数的作用,抽穗前更明显;提高抽穗前后茎鞘叶干重和成熟期穗干重有利于成熟期干物质生产量提高。[结论]促进单穗干物质生产量尤其是抽穗前单穗干物质生产量,促进抽穗前后茎鞘叶干重和抽穗后穗干重的提高可显著提高氮高效吸收型品种成熟期群体物质生产量。     

外源氮对离体麦穗干物质及氮素积累的影响

采用离体穗培养的方法,选取花后7d的周麦18为材料,研究了外源氮(0、0.5、1.0、2.0 g/LNH4NO3)对离体麦穗干物质及氮素积累的影响。结果表明,随培养天数的增加,离体穗干物质积累总量呈增加趋势,外源氮促进了离体穗干物质的积累,提高了干物质在籽粒中的分配比例。在外源氮供给下,离体穗营养器官干物质向籽粒的转移率和贡献率均降低,籽粒光合产物积累量增加。外源氮增加了籽粒中氮素的含量和积累量,提高了离体穗中氮素在籽粒中的分配比例。在本试验中,2.0 g/L NH4NO3处理效果最佳,促进了离体穗尤其是籽粒的生长,提高了籽粒的氮素含量和积累量,对籽粒建成具有促进作用。     

不同熟性小麦品种的干物质积累和分配规律

以早、中、晚不同熟期小麦品种为试材,研究干物质积累和分配特点。结果表明:各品种干物质的积累均按logistic曲线变化,呈现出"慢—快—慢"的增长规律,但生长发育过程中不同熟性小麦品种各器官的分配量及分配比例存在较大差异。早熟品种K35平均干物质积累速率、最大积累速率比较低,达到最大积累速度的时间较晚,在灌浆期有显著的生育优势。晚熟品种干物质积累平均速率、最大积累速率均较高,具有较强的生产潜势。     

不同氮肥运筹对小麦产量及氮肥利用率的影响

在山东褐土传统农业种植区,研究不同氮肥运筹对小麦增产效益及氮素利用率的影响。结果表明,在施氮量相等条件下,以氮肥分3次均施增产效果最好,施肥比例为1∶3∶2的处理增产效果次之,氮肥不做基施、只追施两次的处理小麦产量最低。从产值和纯收益分析结果可见,施氮量为180 kg/hm2分3次均施处理的最高,其次为施氮量120 kg/hm2分3次均施处理,不施氮肥处理的产值和纯收益最低。分析各施氮处理的氮肥利用率可知,氮肥分3次施用高于氮肥分2次施用的处理,施用比例为1∶1∶1的处理高于施用比例为1∶3∶2的处理。     

氮素营养对小麦干物质积累与转运的影响

在大田条件下,以冬小麦“长旱58”为供试材料,研究不同氮肥用量对小麦干物质转运、积累和分配的影响,共设5个氮水平,即N1（0 kg/hm）、N2（80 kg/hm）、N3（150 kg/hm）、N4（195 kg/hm）、N5（300 kg/hm）。结果表明：在氮肥用量为195 kg/hm的水平下,籽粒获得最高产量, N1处理产量最低。其余茎中干物质对籽粒贡献率最大,而颖壳是灌浆期干物质转运最先发生的部位。N4处理下花后干物质积累最大,而花前同化物转运率最小, N1和N2处理花前同化物对籽粒的贡献率最大,N5处理花后干物质积累小于N4,说明合理的增施氮肥可增加灌浆期光合同化物积累,从而提高产量。