越冬前冬小麦主茎叶片几何参数模型研究

为了定量分析冬小麦越冬前叶片主要几何参数与器官生物量及比叶重的关系,以小麦品种济麦22、泰农18和鲁原502为材料,于2013-2014和2014-2015年冬小麦生长季内开展了品种和施氮试验,通过分析越冬前叶长和叶宽与器官生物量和比叶重之间的定量关系,以及叶弦角和叶切角与比叶重之间的关系,构建了冬小麦越冬前叶片几何参数模型。经独立试验资料检验,冬小麦越冬前叶片主要几何参数叶长、最大叶宽、叶切角和叶弦角实测值与模拟值的RMSE、平均绝对误差（d_a）、平均相对误差（d_ap）和R分别为1.453 cm (n=46)、1.136 cm、11.997%和0.916;0.093 cm (n=46)、0.073 cm、13.396%和0.837;23.906°(n=46)、16.059°、52.153%和0.556;23.706°(n=46)、19.818°、53.966%和0.787,均达极显著水平（P<0.001）,说明实测值与模拟值的吻合程度较好。所建模型可较好地模拟不同品种、不同施氮水平下冬小麦越冬前叶片主要几何参数。     

小麦叶鞘和节间生长过程的模拟研究

以5个不同株型小麦品种为供试材料,通过对冬小麦品种叶鞘和节间生长过程的连续观测和定量分析,构建了小麦叶鞘和节间生长过程的动态模拟模型。模型采用Logistic方程描述了叶鞘和节间的伸长动态;利用叶鞘与对应节间长度的比例关系模拟了不同节间的长度;利用节间粗与对应节间长的比例关系定量描述了不同节间的粗度。模型检验结果显示,不同叶鞘长、节间长和节间粗预测值的平均RMSE值分别为1.34、1.71和0.06 cm,表明本模型具有较好的预测性和可靠性。     

施氮量对滴灌冬小麦茎部特征及其抗倒伏性的影响

为了研究施氮量对滴灌冬小麦茎部形态特征及其抗倒伏能力的影响,在2014-2015年冬小麦生长季,以新冬18号为试验材料,在大田滴灌条件下研究了300(N_1)、360(N_2)、420(N_3)和480(N_4)kg·hm~(-2)四个不同氮肥水平对冬小麦茎部形态特征、力学特征及抗倒伏性能的影响。结果表明,随着施氮量的增加,滴灌冬小麦的株高逐渐增高,重心高度升高,平均节间长度增长,单株鲜重增加,而基部节间直径减小,茎秆基部的机械强度及抗倒伏指数降低;随着生育进程的推进,冬小麦茎秆基部的机械强度及抗倒伏指数均呈降低的趋势。茎秆的机械强度和抗倒伏指数与株高、重心高度、单茎鲜重显著负相关,与基部节间直径呈显著正相关。N_2处理小麦倒伏率较低,产量最高,为6 315.76kg·hm~(-2),分别较N_1、N_3、N_4处理产量高4.72%、6.69%和13.59%。在本试验条件下,适当控制施氮量可以降低滴灌小麦倒伏率,增加产量。     

氮磷钾肥对小麦产量及主茎维管束的影响

为给小麦高产调优栽培提供理论依据,以小麦品种农麦2号和永良4号为材料,通过盆栽试验,研究了不同氮磷钾肥处理对小麦籽粒产量、蛋白质含量和主茎维管束数目的影响。结果表明,不同品种籽粒产量、蛋白质含量和主茎维管束数目对氮肥的反应一致;施氮显著提高籽粒产量和蛋白质含量,改善主茎维管束结构,且效果优于施磷、钾及不施肥处理;两个品种主茎的倒二节间维管束数均多于穗下节间维管束数,且主茎穗下节间维管束数均与籽粒产量、蛋白质含量呈正相关,其中农麦2号的维管束数与籽粒蛋白质含量相关显著(r=0.65,P<0.05)。     

水氮运筹模式对冬小麦产量和水氮生产效率的影响

为从小麦高产和麦田环境安全兼顾角度探讨冬小麦种植的水氮运筹效应,于2013-2014年度在河北省藁城市,以冬小麦品种石麦18为材料,比较分析了节氮地面灌溉、限氮喷灌和限水限氮喷灌3个水氮运筹模式下冬小麦产量、水氮生产效率的差异。结果表明,不同水氮模式间小麦穗数、穗粒数差异不显著;限水限氮喷灌处理的千粒重显著高于其他处理;籽粒产量表现为限水限氮喷灌>限氮喷灌>节氮地面灌,且均达到9.6×10 kg·hm^-2以上的超高产水平;降低灌水量可显著减少农田耗水量,提高水分生产效率、灌溉水生产效率和氮素生产效率。在河北平原地区超高产冬小麦生产中,施氮量195 kg·hm^-2、春季总灌水量105 mm（拔节期45 mm、开花期30 mm、灌浆期30 mm）的限水限氮喷灌模式是同步实现高产及水氮高效利用的最佳运筹模式。     

不同氮效率小麦品种临界氮浓度模型与营养诊断研究

为探讨不同氮效率小麦品种临界氮浓度模型的差异和开展小麦氮素营养诊断研究,基于两年大田试验,以不同氮效率小麦品种周麦27(高氮高效)、豫麦49-198(低氮高效)和矮抗58(低氮低效)为研究对象,系统分析了不同氮效率小麦品种地上部生物量、地上部氮含量和氮素营养指数的变化规律。结果表明,不同氮效率小麦品种地上部生物量和地上部氮含量均随施氮量的增加而增加,临界氮浓度(N_C)与地上部最大干物质(DM)均呈幂函数关系(N_C=aDM~(-b)),且氮高效型品种模型的两个参数(a和b)值均大于氮低效型品种。经检验,模型的标准化均方根误差分别为13.87%(周麦27)、7.7%(豫麦49-198)和13.02%(矮抗58),通过临界氮浓度模型所建立的氮素营养指数推荐的麦田施肥量均在120~225kg·hm~(-2)范围,其中周麦27和豫麦49-198的推荐施肥量分别为225和120kg·hm~(-2),矮抗58的推荐施肥量介于二者之间。     

减氮对豫北限水灌溉冬小麦冠层结构和光合特性的影响

为了解节水栽培条件下冬小麦光合对减氮的反应,以豫北地区冬小麦为研究对象,在限水灌溉(春浇一水)条件下,以当地冬小麦生产中常规施氮量(底施氮量+追施氮量:120+210 kg·hm~(-2))为对照,设置不同减氮处理(底施氮量+追施氮量分别为120+150、120+90、120+0、0+0 kg·hm~(-2)),研究减氮对冬小麦冠层叶片和非叶器官形态特征、冠层光分布和光合速率的影响。结果表明,随施氮量的减少,小麦开花期单茎叶面积、上三叶面积及旗叶节以上非叶绿色器官面积均呈下降趋势,降幅分别为9.7%～28.0%、10.6%～30.3%和5.2%～16.8%,叶器官面积和上三叶面积下降幅度均高于旗叶节以上非叶绿色器官面积的下降幅度。减氮处理下,开花期上三叶长和宽分别减少4.4%～8.8%和11.8%～15.6%,叶片变窄变短,而倒四叶叶型无明显变化。另外,上三叶平均比叶重随氮肥减少总体呈增加趋势,表明适量减氮有助于改善上三叶叶片质量。随施氮量的减少,花后各叶层透光率呈增加趋势,其中灌浆中前期(开花至花后20 d)减氮处理的倒四叶层、倒三叶层、倒二叶层和旗叶层透光率分别比对照高39.0%、38.0%、23.8%和9.4%。随施氮量的减少,花后上三叶光合速率总体均呈先略升后降的趋势,其中旗叶和倒二叶光合速率在花后均以120+210 kg·hm~(-2)、120+150 kg·hm~(-2)和120+90 kg·hm~(-2)处理较高,且处理间差异较小,而倒三叶光合速率在开花至花后18 d均以120+150 kg·hm~(-2)和120+90 kg·hm~(-2)处理较高,分别比对照高38.7%和24.7%。这说明,减氮减少了冬小麦单茎叶面积,增加了非叶器官面积占单茎总光合面积的比例,且上三叶叶片变小,叶片质量提高,增加了花后冠层下部叶片受光比率,改善了冠层下部叶片的受光状况,有利于提高冠层下部叶片的光合速率。     

基于“三合结构”分析氮肥运筹对四川丘陵旱地小麦物质生产及产量形成的影响

为探究氮肥后移对四川丘陵旱地小麦物质生产与产量形成的影响,2013-2015年度以四川省小麦主推品种川麦104为材料,采用二因素随机区组设计,研究了2个施氮量(120、180kg N·hm-2)、3种施氮方式(底肥一道清、重底早追即底肥和苗肥比例7∶3、氮肥后移即底肥和拔节肥比例6∶4)对小麦干物质积累、平均叶面积指数(MLAI)、生育天数(D)、收获指数(HI)、平均净同化率(MNAR)的影响。结果表明,从三叶期至开花期,相对于120kg·hm-2施氮水平,增施氮肥后干物质积累量增加,而成熟期则以120kg·hm-2施氮处理的干物质积累量较大。不同施肥方式间比较,氮肥重底早追显著增加了三叶期至孕穗期干物质积累量和群体LAI,氮肥后移则显著增加了开花期与成熟期干物质积累量及开花期群体LAI,底肥一道清处理孕穗期、开花期、成熟期的干物质积累量均最小。从光合性能参数看,增施氮肥和氮肥后移均对MLAI、HI有促进作用,与120kg·hm-2施氮处理相比,增施氮肥后MLAI增加9.5%(2014-2015年),HI增加4.7%(2013-2014年);氮肥后移处理的MLAI较底肥一道清处理增加38.2%(2013-2014年),HI较氮肥重底早追处理增加10.6%(2014-2015年),差异均显著;而MNAR、平均作物生长率(MCGR)受施氮量的影响较小。氮肥后移处理的单位面积粒数(TGN)和粒叶比显著增加;180kg·hm-2施氮处理的产量及产量构成因素略高于120kg·hm-2施氮处理,但差异均不显著。综合生产成本与效益来看,四川丘陵旱地小麦的推荐氮肥用量为120kg N·hm-2,施肥方式为底肥和拔节肥比例6∶4。     

不同氮反应冬小麦品种幼苗素质及氮代谢关键酶活性的耐低氮差异研究

为了明确不同氮敏感型冬小麦品种的幼苗对低氮胁迫的反应,基于小麦籽粒产量和籽粒氮含量的耐低氮指数,对24个冬小麦品种进行了耐低氮丰产型和氮敏感型分类,并以典型品种为材料,比较了其幼苗(5叶龄)在不施氮(0mmol·L~(-1))和施氮(16 mmol·L~(-1))条件下,地上部和根部的干物质积累量、氮含量、氮积累量及其叶片和根部的硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性。结果显示,与施氮处理相比较,不施氮处理小麦品种的幼苗根部干物质积累量、根冠比均增加,地上部干物质积累量、氮含量和氮积累量、根部氮含量和氮积累量以及NR和GS活性均降低。在不施氮处理下,耐低氮丰产型小麦品种的幼苗地上部干物质积累量的降幅小于氮敏感型品种,根部干物质积累量和根冠比的增幅均大于氮敏感型品种;耐低氮丰产型小麦品种幼苗总根长和总根表面积显著增加,根直径显著下降;氮敏感型小麦品种幼苗根直径和总根体积显著降低。与氮敏感型品种相比,耐低氮丰产型小麦品种幼苗地上部、根部的氮吸收能力较高,NR和GS两种酶活性降幅较小。     

氮肥施用对稻茬小麦冠层结构及产量、品质的影响

为给安徽省沿淮稻茬小麦高产栽培的氮肥合理运筹提供理论依据,通过大田试验,选用当地小麦主栽品种济麦22（半冬性中筋品种）和烟农19（半冬性强筋品种）为材料,设置0、90、180、270和360 kg·hm^-2 5个施氮水平,分析施氮量对两种基因型小麦冠层结构、产量及品质的影响。结果表明,在0~180 kg·hm^-2 施氮范围内,随着施氮量的增加,小麦株高、叶面积指数和叶片SPAD值显著上升,群体截获更多光能,冠层截获光合有效辐射显著增加,群体透光率显著降低,冠层光谱反射率在400～725 nm波段逐渐下降,在725～1 000 nm逐渐上升;随着施氮量的进一步增加,360 kg·hm^-2 施氮处理的各冠层指标与270 kg·hm^-2 施氮处理之间差异未达到0.05显著水平。籽粒产量随施氮量增加呈先升后降趋势,2个小麦品种产量均以270 kg·hm^-2 施氮处理最高。穗数、穗粒数均随施氮量增加而显著提高,都以360 kg·hm^-2 施氮处理最大,但180、270和360 kg·hm^-2 施氮处理间差异较小或不显著;千粒重则表现为先升后降的趋势,以90 kg·hm^-2 施氮处理最高。小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值均随施氮量增加而逐渐提高,除2014-2015年270和360 kg·hm^-2 两个施氮处理间差异不显著外,两年不同施氮处理间均差异显著。综合高产、优质、低环境风险的选择条件,沿淮稻茬麦区小麦季氮素在180~270 kg·hm^-2 范围内偏下限施用较为适宜,强筋品种烟农19可适当提高施氮量。     

寒地冬小麦不同品种越冬期组织结构的差异

冻害在冬小麦越冬期间能影响小麦的生长发育,并导致减产甚至绝产。为深入了解冬小麦的抗寒机制,通过调查统计以及显微观察,比较了冬小麦不同抗寒性品种东农冬麦1号(强冬性)、Nostar(半冬性)和济麦22(弱冬性)在黑龙江等高寒地区越冬期间分蘖节形态结构和显微结构的差异。结果表明,具有不同枯死度、返青率的冬小麦品种的生活习性、冬前分蘖、叶距、叶宽和分蘖节维管束的分布比例皆存在显著性差异。东农冬麦1号冬前分蘖数、返青率、分蘖节维管束分布比例较高,枯死度、叶距、叶宽较小,生长锥下方的15层细胞较小,组织结构紧密,生长锥外形为敦胖形;东农冬麦1号和Nostar在越冬前维管束组织较完整,济麦22的维管束呈现破损。东农冬麦1号返青率与冬前分蘖数、维管束比例呈极显著正相关,而与其他指标呈显著负相关。     

冬小麦麦穗生长过程的模拟研究

为了实现小麦麦穗生长过程的可视化表达，以不同氮肥处理条件下不同类型小麦品种的两年田间试验为基础，通过连续观测并记载不同处理条件下的小麦主茎和分蘖麦穗形态指标（包括穗长、穗宽和穗厚），综合分析了小麦麦穗形态指标随生育进程和环境条件的变化规律，并利用系统分析方法和动态建模技术，构建了冬小麦麦穗生长过程的动态模拟模型。结果表明，麦穗的伸长过程符合S型曲线，而不同蘖位麦穗的最终长度符合二次曲线，且在不同氮肥处理之间均差异明显；采用Logistic方程描述了麦穗长度的动态变化过程，用二次曲线和线性方程定量描述了穗形的动态变化过程，同时采用旗叶的SPAD值量化了氮素对麦穗生长特征的影响；并利用不同小麦品种的田间试验资料对所建模型进行了测试和检验。结果显示，不同时期麦穗穗长、穗宽和穗厚预测值的平均RMSE分别为0．28、0．05和0．04cm。表明模型具有较强的动态预测性和可靠性，从而为进一步建立虚拟小麦生长系统奠定了基础。     

耕作方式和有机肥对灌浆中后期小麦茎秆抗倒特性的影响

为了解玉米秸秆还田下耕作方式与增施有机肥对小麦茎秆抗倒特性的调节作用,在前期定位试验的基础上,于2014-2015和2015-2016小麦生长季,选用百农207为材料,分析玉米秸秆全量粉碎还田条件下,不同耕作方式(深耕、浅耕、免耕)与增施有机肥相结合后小麦茎秆主要物理特性、抗倒性及产量的变化。结果表明,增施有机肥后小麦灌浆中后期的茎秆重心高度降低,茎秆鲜重、基部第二节间的茎壁粗度及茎壁厚度增加,抗折力增强,倒伏指数降低,抗倒性提高。两个年度的数据显示,小麦茎秆抗倒性均以深耕+有机肥处理效果最好,浅耕+有机肥处理次之;同时,深耕+有机肥处理(2014-2015)与浅耕+有机肥处理(2015-2016)产量较高。     

施磷量对低磷灌区冬小麦产量、经济效益和农学效率的影响

为优化低磷灌区的小麦施磷量,2014-2016年,以西农979、西农3517、兰考198、开麦20、泛麦8号和洛麦22为材料进行田间定位试验,研究了P₂O₅量为0(P0)、60(P60)、120(P120)、180(P180)和240(P240) kg·hm^-2 5个不同施磷量对冬小麦籽粒产量及其构成因素、经济效益和磷肥农学效率的影响。结果表明,随施磷量的增加,小麦成穗数显著或不显著增加,穗粒数、籽粒产量和经济效益呈先升高后降低的趋势,磷肥农学效率逐渐下降。品种对小麦籽粒产量、经济效益和磷肥农学效率有显著影响,两个小麦生长季的平均产量和经济效益分别均以P180和P120处理最高;在2015-2016生长季,P60、P120、P180和P240的磷肥农学效率较2014-2015生长季分别高39.1%、56.8%、11.5%和-2.4%。回归分析表明,在2015-2016生长季,不同小麦品种获得最佳经济效益的施磷量为128.3~139.1 kg·hm^-2 ,较获得最佳产量的施磷量降低5.8%~7.2%,二者的理论产量差异仅为0.12%~0.68%。建议低磷灌区小麦施P₂O₅120~140 kg·hm^-2 。     

Analysis of yield-attributing traits for high-yielding wheat lines in southwestern Japan

Development of wheat cultivars that achieve high yields despite the short growing season is essential for increasing wheat production in southwestern Japan. The objectives of this study were to assess the genetic progress in grain yield and to clarify yield-attributing traits of high-yielding wheat lines in southwestern Japan. We conducted field experiments for two growing seasons (2012–2013 and 2013–2014) using three commercial wheat cultivars (Shiroganekomugi, Chikugoizumi, and Iwainodaichi) and four high-yielding wheat lines including Hakei W1380 developed in southwestern Japan. In an ancillary field experiment, we compared a commercial cultivar, Shiroganekomugi, and a high-yielding line, Hakei W1380, in the 2014–2015 season. Across the two seasons, grain yield of high-yielding lines was generally higher than commercial cultivars. Hakei W1380 achieved the highest grain yield across the two seasons, and successfully produced more than 900 g m^?2 in the 2013–2014 season. Correlation analysis showed that recent yield progress of wheat lines in southwestern Japan was derived from enhanced biomass production and grain number m^?2. Larger numbers of grains m^?2 in high-yielding lines than in commercial cultivars were associated with higher crop growth rate at the pre-anthesis stage, and therefore higher spike dry weight m^?2 at anthesis. Genotypic differences in crop growth rate from jointing to anthesis resulted mainly from differences in leaf area index. These results indicate that further improvements in grain yield in southwestern Japan could be achieved by increasing the amount of radiation intercepted at the pre-anthesis stage and grain number m^?2.     

部分春性和半冬性小麦品种氮效率差异分析

为了解小麦冬春性与氮素利用的关系,在大田条件下,以江苏省主栽的15个小麦品种为材料,比较了半冬性和春性小麦的氮效率差异。结果表明,相同施氮条件下,半冬性小麦的平均氮肥吸收效率(NUEa)和氮肥生产效率(NGPE)分别比春性小麦高12.19%和9.64%,差异均达显著水平。其中,NUEa和NGPE最高的半冬性小麦品种均为济麦22,春性小麦两个指标最高的品种均为扬麦15。半冬性小麦的平均氮肥表观利用率(NUR)、氮肥农学效率(NAE)、氮素生理效率(NPE)及氮收获指数亦高于春性小麦,但差异均不显著。半冬性或春性类型小麦中各指标都存在氮高效和氮低效的品种,且品种间差异均极显著;不同品种氮效率高或低的机制不同,使得对氮肥的吸收、利用、转运的能力存在差异,生产中应根据不同品种氮效率机制特点采用不同的施肥应对策略。