小麦累积光合量估算方法探讨

分析了目前常用的计算作物累积光合合量的几种方法，并提出了一种新的方法。通过比较这几种方法的拟合精度及优缺点，对这几种方法进行了评价，以图找出精确、简单而又实用的方法。     

有机肥对小麦根系生长及根系衰老进程的影响

采用土柱栽培与室内分析相结合的方法,研究了有机肥对小麦根系生长及根系衰老进程的影响。结果表明,有机肥可促进小麦根系的生长和根系在深层土壤中的分布,使小麦根系的总鲜重和深层土壤根系鲜重明显增加;提高不同土层、特别是深层土壤中根系的活力,使小麦生长后期保持较高的根系吸收养分的能力。有机肥可促进根系对氮、磷、钾的吸收和向子粒中的转移,使氮、磷、钾在子粒中的分配量增加;而且能抑制根系的膜脂过氧化作用,使不同土层小麦根系SOD活性提高、MDA含量降低,从而延缓了根系的衰老。     

快速测量植物根系长度的方法

根系是植物的主要吸收器官,植物依靠根系从土壤里吸收水分和无机盐。     

渭北旱塬小麦根系的再生能力及其意义

在降水少、水土流失严重的渭北旱塬所进行的试验表明：经历冬、春于旱危害的小麦，分布在耕层以内的密集的根都枯黄萎缩，根表皮细胞全部破皱剥落，完全丧失了吸收功能，只有输导组织仍然健全。     

纳米氧化铜对小麦根系生理生化行为的影响

为阐明纳米金属材料暴露对植物生长的影响及其作用机制,采用模拟土壤的琼脂培养方法研究了纳米氧化铜(CuO NPs)对小麦(Triticum aestivum L.)根伸长及相关生理生化行为的影响。结果表明:小麦根伸长与CuO NPs暴露浓度之间存在指数相关关系,在低浓度CuO NPs(10 mg/L)暴露下得到一定程度促进,而在高浓度(100 mg/L)下受到强烈抑制。小麦根内超氧化物歧化酶(SOD)活性随CuO NPs暴露浓度的变化趋势与小麦根伸长具有一致性。另外,在1~100 mg/L范围内,随着CuO NPs暴露浓度的升高,小麦根内丙二醛(MDA)含量不断增加,但植物蛋白含量急剧降低。以上结果说明CuO NPs对根伸长抑制主要是由于纳米材料暴露造成植物细胞膜氧化损伤,小麦能通过提高根系活力对CuO NPs暴露作出适应性应激响应以减少纳米材料毒性的伤害。     

根系局部施P对小麦苗期生长的影响

研究了不同P营养基因型小麦(Triticum aestivum L.)“81(85)5-3-3-3”和“NC37”在苗期对根系局部供P(0.1mmol/L)后的反应。结果表明,只有3cm根段处于完全营养液(LHL)中的小麦植株不能正常生长,其干物质量分别为全部根系处于完全营养液(HHH)中的小麦植株的54.0%和49.6%。但给绝大部分根系供P,只有3cm根段处于缺P营养液(HLH)中的小麦植株的干物质量、株高、叶面积、根长、根轴长和侧根数等均明显高于全部根系处于完全营养液处理,此时的植株含P量正常。这表明小麦根系接受局部缺P刺激后,加速了小麦苗期的生长发育;缺P信号和常量P信号的刺激具有协同作用,体内不缺P小麦植株可以接受缺P信号并产生正效应。不同基因型小麦对局 部施P的反应有一定差异。     

黄淮冬麦区主栽小麦品种根系的生理特性比较

采用盆栽试验方法,以黄淮麦区主栽的23个小麦品种为材料,以根系活力、根中全氮含量和根中可溶性糖含量为指标进行聚类分析。结果表明, 23个小麦品种的根系生理特性可归为3个类群:根系生理活性旺盛型(A类群);根系生理活性中等型(B类群);根系生理活性较弱型(C类群)。本研究条件下,根系生理活性中等型综合表现较好,主要表现为根系活力较强,根中氮含量和可溶性糖含量较高,获得的籽粒产量较高,是较为理想的育种材料。研究结果为黄淮冬麦区当前主栽品种的合理利用、新品种选育以及高产优质高效栽培提供了理论参考。     

Fractionation method for the determination of the root length of field-grown wheat

Abstract

Extract

Studies on the root system which are essential to understand the nutrient and water uptake by plant, are very difficult because the root system in the soil can not be observed directly unlike the shoot system. Even basic parameters, such as root length and root surface area cannot be measured easily.     

铝胁迫对不同耐铝小麦品种根伸长生长影响的研究

为探讨铝胁迫抑制根生长的机理,以耐铝型小麦品种ET8和铝敏感型ES8为试验材料,研究了铝胁迫对小麦根相对伸长率,根尖细胞显微结构的影响以及细胞壁木质素含量及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、过氧化物酶(POD)活性的变化。结果表明,ET8和ES8经50μmol/L铝胁迫6、122、4 h后,根相对伸长率随铝胁迫时间延长而变小。利用植物显微技术发现,ET8和ES8经50μmol/L胁迫24 h后,根尖伸长区皮层细胞变扁平,细胞间隙变小,细胞壁褶皱,并呈齿轮状交合;ES8细胞受伤害程度较ET8显著。经50μmol/L铝胁迫6、12、24 h后,ET8和ES8根尖细胞长度受铝胁迫的程度随时间延长而加强,根尖细胞相对长度与根相对伸长率呈显著正相关的关系(r=0.9911**)。50μmol/L铝胁迫24 h后,ET8和ES8根尖苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、过氧化物酶(POD)活性及细胞壁木质素合成显著增加。上述结果表明,铝胁迫通过增加苯丙氨酸解氨酶、肉桂醇脱氢酶、过氧化物酶活性,促进根尖细胞壁木质素合成,加快细胞的木质化,细胞壁延展性变小,从而抑制细胞的伸长,减小根的生长。由于铝胁迫下ES8中木质素合成显著高于ET8,且根尖细胞结构受破坏较ET8显著,造成铝胁迫下ES8根生长受抑制比ET8显著,是ET8较ES8耐铝胁迫的主要原因。     

小麦根尖细胞壁对铝的吸附/解吸特性及其与耐铝性的关系

研究了耐铝性明显差异的2个小麦基因型西矮麦1号(耐性)和辐84系(敏感)根系对铝毒胁迫的反应与根尖细胞壁组分以及细胞壁对铝的吸附和解吸的关系。结果表明,30mol/L.AlCl3可迅速抑制小麦根系伸长,但对辐84系根系伸长的抑制更为明显,且小麦根系相对伸长率随着铝浓度的提高而急剧降低。在30mol/L.AlCl3处理24h后,西矮麦1号根系伸长的抑制率为33.3%,而辐84系根系伸长的抑制率高达70.9%。小麦距根尖0～10.mm根段的铝含量和细胞壁中果胶糖醛酸含量显著高于10～20.mm根段,且前者对铝的累积吸附量明显大于后者;在0～10.mm根段,敏感基因型果胶含量高于耐性基因型,其根尖含铝量及根尖细胞壁对铝的吸附量都要大于后者。采用1.0.mol/L.NH3.H2O对细胞壁预处理2.h降低果胶甲基酯化程度后,耐性和敏感基因型根尖细胞壁对铝的累积吸附量分别降低了17.1%和20.9%,但对铝的累积解吸率没有影响。由此可见,小麦根尖是铝毒的主要位点,细胞壁果胶含量和果胶甲基酯化程度可能是导致不同小麦基因型根尖细胞壁对铝吸附量、铝积累量的差异及其对铝毒胁迫反应的差异的重要原因。     

钾对冬小麦根系生理性状及地上部生长的影响

本试验采用盆栽土培试验和液培试验相结合的方式研究了施钾对小麦根系生理性状及地上部生长的影响。结果表明:在缺钾的土壤上施钾可以促进根系生长,提高全生育期的根系活力和根中可溶糖含量,提高了根系在衰老过程中氮、钾养分的含量;施钾还能增大旗叶叶面积,提高小麦灌浆后期旗叶的叶绿素含量,有利于旗叶的光合和籽粒的灌浆。施钾能显著提高小麦成穗数、穗粒数和粒重,增加产量。     

基于作物及遥感同化模型的小麦产量估测

为提高陕西省关中平原冬小麦的估产精度,该文通过粒子滤波算法同化Landsat遥感数据反演的状态量叶面积指数(leaf area index,LAI)、土壤含水量(0~20 cm)、地上干生物量数据和CERES-Wheat模型模拟的状态量数据,分析小麦不同生育期的LAI、土壤含水量及生物量同化值和实测单产的线性相关性,以构建同化估产模型。结果表明,在返青期土壤含水量同化值和实测单产的相关性高于LAI、生物量同化值和实测单产的相关性,选择土壤含水量作为最优变量;在拔节期和抽穗-灌浆期同时选择LAI、土壤含水量及生物量作为最优变量;在乳熟期选择生物量作为最优变量。在小麦各生育时期同化最优变量的估产精度(R2=0.85)高于同时同化LAI、土壤含水量及生物量的估产精度,同时同化LAI、土壤含水量及生物量的估产精度高于同时同化LAI和土壤含水量(或LAI和地上干生物量、或土壤含水量和地上干生物量)的估产精度,表明在作物不同生育时期同化与产量相关性较大的变量对提高估产精度有重要作用。     

不同基因型小麦侧根生长对硝态氮的响应差异

以4个小麦品种石麦15、衡观35、H10和L14为供试作物,进行营养液培养试验,研究不同浓度硝态氮供应对小麦侧根发育的影响。结果表明:0.05~25.0 mmol/L硝态氮处理13 d,小麦生物量及侧根形态尚未受到明显影响;硝态氮处理22 d后,植株地上部生物量和氮含量明显增加,石麦15、H10和衡观35增加幅度较大,L14增幅较小;0.05 mmol/L低浓度硝态氮处理下,4个小麦品种的侧根平均长度较长。进一步研究发现,小麦侧根发育对不同浓度硝态氮供应的反应存在明显的基因型差异:0.05 mmol/L硝态氮处理下,石麦15的侧根长度和总根长增加,侧根密度无明显变化;H10的侧根总长度增加,侧根密度减少;衡观35的侧根密度减少,侧根总长度变化不大,而L14的侧根总长度和侧根密度均无明显改变。硝态氮处理浓度在2.5~20.0 mmol/L范围内,小麦侧根数量和长度均没有受到明显影响,在均匀供应硝态氮条件下,高浓度的硝态氮处理未影响小麦的侧根长度和数量。     

冬小麦根层土壤水量平衡的系统动力学模型

为获取冬小麦根系层水量转化情况,该文采用系统动力学的建模思想和Vensim软件构建了冬小麦一维逐日土壤水量平衡模型。模型将2m土层概化为十个串联的水箱,计算了灌溉降雨后的土壤水分下渗、土壤蒸发、作物蒸腾、毛管上升补给和水分重分配等物理过程。利用河北省石津灌区军齐干渠北二支一斗渠2007－2009年两季冬小麦的田间试验资料对模型进行了率定和验证,结果显示率定期和验证期的平均残差比例和分散均方根比例均在15%以内。三种极端条件测试和六种参数的敏感性测试以及与Hydrus-1模型的比较表明模型假定合理,没有发生结构性错误。对灌区两季冬小麦生育期的土壤水分转化进行模拟,结果表明降雨和灌溉是主要供水水源,毛管水上升量很小,底部渗漏较大,而土壤储水量变化很小。     

小麦生长期土壤养分与根系活力变化及其相关性研究

研究了小麦生长期内土壤氮、钾与小麦根系活力变化及其相关性。结果表明,土壤碱解氮、速效钾和非交换性钾含量随小麦生育进程呈现有规律的变化;小麦根系活力呈现先增加,孕穗期峰值出现后迅速下降,成熟时根系活力下降到最低值的变化规律,不同施肥处理小麦整个生育期内根系活力大小顺序为:MNPK、NPK>NK>N、NP>CK、M。土壤碱解氮、速效钾、非交换性钾含量与小麦根系活力呈显著或极显著正相关,说明土壤N、K养分有效性的高低是影响小麦根系活力的重要因素。     

盐分胁迫条件下冬小麦根系吸水模型的构建与验证

为了验证盐分胁迫条件下根系吸水与根氮质量之间的关系,同时对盐分胁迫修正因子的参数进行优化,该研究通过布置田间试验,对冬小麦平均根系吸水速率分布进行了估算,并对其与根氮质量密度之间的关系进行了分析,结果表明,田间试验条件下,冬小麦最大根系吸水速率与根氮质量密度仍呈线性正比关系。在此基础上,建立了盐分胁迫条件下基于根氮质量密度分布的根系吸水模型,并对其中盐分胁迫修正因子中的参数进行了优化,进而对咸水灌溉条件下冬小麦的根系吸水规律进行了模拟,其结果与利用反求方法估算得到平均根系吸水速率分布吻合较好,表明盐分胁迫条件下,冬小麦根系吸水与根氮质量之间的线性正比关系仍然成立,并可用于优化盐分胁迫修正因子,从而建立相关的根系吸水模型。