干旱胁迫对水稻生长、生理特性和产量的影响

以皖稻153、两优0293等9个品种为材料,利用土壤水势张力计控制土壤水分,在分蘖期和孕穗期进行自然干旱处理与常规水分管理,研究干旱对不同品种水稻生长、生理特性和产量的影响。结果表明:分蘖期和孕穗期水稻土壤水势控制在-75kPa左右10d时间,对水稻的株高、分蘖动态、绿叶面积、叶片水势和叶片含水量均产生明显影响;水稻植株生理指标对干旱胁迫响应明显,MDA浓度、POD活性、SOD活性、可溶性糖含量和脯氨酸含量均有不同程度增加,且差异均达极显著水平;从产量上看,新两优6号、新两优香4号和两优0293三个品种抗旱性较强,其中,新两优6号干旱处理分别比对照减产最小,仅是3.32%和4.27%;新两优香4号和两优0293两个品种虽然也减产,但减产幅度在10%以内。     

不同有机物添加方式下水稻对干旱胁迫的响应

采用室内土培试验,研究了在不同有机质(半腐解水稻秸秆和腐熟猪粪)表施和混施添加模式下,水稻生长和主要抗旱生理生化指标对干旱胁迫的响应.结果表明:①干旱胁迫下水稻株高降低、分蘖数减少,根系则表现出主根伸长、支根增多、根表面积和根体积增加;秸秆表施和猪粪混施可明显改善水稻的生长和根系形态,而秸秆混施和猪粪表施的改善作用不显著;②干旱胁迫下叶片叶绿素含量显著降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性均显著下降,秸秆表施和猪粪混施能够在一定程度上抑制这种下降幅度.     

拔节抽穗期不同时长干旱胁迫对水稻冠层光谱特征的影响

基于水稻干旱胁迫试验,采用ASD（Field Spec Pro FR2500）光谱辐射仪测定水稻拔节期和抽穗期不同时间尺度（10d、20d）干旱处理与对照（正常处理）的冠层光谱反射率,对干旱胁迫下水稻冠层光谱变化规律、植被指数、水分指数、导数光谱特征进行分析.结果表明：水稻拔节期和抽穗期干旱胁迫后冠层光谱反射率与对照（CK）相比,可见光、近红外波段反射率均显著减小,短红外波段反射率显著增加,导数光谱红边位置均向短波方向推移,红边面积和红边斜率均显著减少,复合构建的6种植被指数或水分指数呈下降趋势,四波段水分指数（SRND）、归一化差异红外指数（NDVII）下降幅度最大;与CK相比,拔节期干旱胁迫20d和抽穗期10d的水稻冠层对可见光、近红外波段的反射率极显著降低,对短红外波段反射率极显著升高,在此阶段红边特征参数、植被水分指数减少幅度最低.研究结果可为利用高光谱遥感技术快速无损监测水稻干旱灾害提供技术支持.     

不同生育期干旱胁迫条件下施钾对水稻生理性状和产量的影响

明确不同生育时期干旱胁迫对水稻影响与钾素调控干旱胁迫机制，可为水稻的钾素管理和节水抗旱提供理论依据。采用不同时期水分和钾素管理两因素盆栽试验，设置施钾（+K）、不施钾（-K）两个钾肥处理；有效分蘖期干旱胁迫（TD）、孕穗期干旱胁迫（BD）、灌浆期干旱胁迫（MD）和正常灌溉（WW）四个水分处理，分析在不同生育期干旱胁迫钾肥对水稻产量和生理性状的影响。结果表明：干旱胁迫显著降低了稻谷产量，TD、BD、MD处理相较于WW处理，在-K条件下稻谷分别减产53.9%、45.2%、7.6%；而在+K条件下稻谷分别减产28.3%、16.5%和5.9%，不同生育期的干旱胁迫对产量的影响程度为：TD>BD>MD，且缺钾加剧了水分亏缺的负面影响。同时，干旱胁迫也造成冠层蒸腾速率、叶水势和叶片净光合速率下降，减少干物质积累，TD、BD处理相较于WW处理，叶片生物量分别平均降低42.9%、31.2%；茎鞘生物量分别降低43.8%和38.0%。不同生育期水分亏缺对生物量的影响为：TD＞BD。而缺钾不仅造成净光合速率下降，也使叶面积和叶绿素含量降低，植株截获光辐射能力显著下降，干物质积累量减少，相较于+K处理，TD、BD及相应同时期WW处理的叶片生物量在缺钾条件下分别降低52.6%、32.7%、42.1%、31.2%，茎鞘生物量分别降低55.3%、63.6%、52.2%、28.0%，干旱胁迫加剧缺钾的消极影响。综上，干旱胁迫会降低净光合速率与叶水势，造成水稻减产，其中有效分蘖期和孕穗期的减产效应较灌浆期明显；缺钾不仅降低叶片净光合速率，也减少叶面积与叶绿素含量，水稻同化积累物质能力下降，抗旱性显著降低。     

干旱胁迫对冬小麦叶绿素荧光的影响

干旱胁迫使冬小麦可变荧光与最大荧光比（Fv/Fm）、可变荧光与最小荧光比（Fv/Fo）、稳态荧光（Ft）、初始荧光到最大荧光1/2点的时间（T1/2）均明显降低，表明干旱胁迫使冬小麦叶片光II(PSII)质子醌库（PQ库）容量变小，光系统II原初光能转换效率、光系统II潜在活性受到抑制，干旱胁迫直接影响了光合作用的电子传递和CO2同化过程。     

PEG-6000模拟干旱对水稻幼苗期根系的影响

试验研究了不同PEG-6000浓度(0g·L-1、50g·L-1、125g·L-1和200g·L-1)对"湘丰早119"(耐旱)和"爱华5号"(干旱敏感)2个水稻品种的根体积、根粗、最长根长、侧根长、不定根长、根总长度、根数量、根系质膜相对透性和POD活性的影响。结果表明:耐旱水稻品种和敏感水稻品种根部的形态指标除根数量外都受严重干旱(200g·L-1PEG-6000)抑制,敏感品种更为明显;形态指标在各浓度PEG-6000处理下随着处理时间的延长而增大,且这些指标一般在不同浓度PEG处理3～4d后产生明显差异;根系POD活性随处理浓度升高而增大,随处理时间延长,耐旱品种POD活性的上升速度大于敏感品种;根系质膜相对透性随处理浓度升高而增加,随处理时间延长而增大,敏感品种的质膜相对透性高于耐旱品种;耐旱品种的根系较敏感品种更粗、更长,根系茁壮程度优于敏感品种。根数量和根系质膜相对透性不应作为耐旱选择指标。     

干旱胁迫对银中杨生理生化特性的影响

以银中杨三年生苗木为试验材料,模拟不同程度的土壤干旱环境,研究了土壤干旱对银中杨生理生化特性的影响。结果表明,叶绿素含量在干旱初期降低,持续到干旱14天时,随着干旱程度的加剧,叶绿素含量增加。SOD在轻度干旱胁迫的初期,其活性提高,随着胁迫时间的延长、胁迫强度的加剧,其活性降低,但降低幅度较小;POD活性和可溶性蛋白含量显著降低;类胡萝卜素、脯氨酸含量和电解质含量略微增加,可溶性糖含量显著增加;丙二醛(M DA)含量无明显变化,银中杨叶片的电导率在干旱初期随着土壤含水量的降低而增加,干旱胁迫14天时,差异不显著。     

干旱胁迫对小叶杨幼苗生长的影响

[目的]了解小叶杨的抗旱机理,为山西省北部半干旱风沙区小叶杨防护林建设提供科学依据。[方法]通过在山西省苗圃基地盆栽模拟干旱试验,以小叶杨生长过程中的苗木株高和地径,根、茎、叶生物量,叶片相对含水量和水势,净光合速率、蒸腾速率等为生长和生理指标,研究干旱胁迫对小叶杨幼苗生长的影响。[结果]干旱胁迫抑制了小叶杨幼苗的生长,包括地上部分和根系的生长;叶片相对含水量和水势随土壤相对含水量降低而下降;各干旱梯度下CK,T1,T2,T3,T4,T5的净光合速率、蒸腾速率也随干旱梯度加深而降低,但从CK(田间持水量,土壤含水量20.3%)到T3(田间持水量的40%,土壤含水量8.12%)净光合速率和蒸腾速率随干旱梯度加深降幅逐渐较小,并且干旱时也能保持较大的光合速率和蒸腾速率,表明小叶杨具有明显抗旱特性;当土壤水分进一步减少,T4(田间持水量的30%,土壤含水量为6.09%)时小叶杨开始出现干枯现象,T5(田间持水量量的20%,土壤含水量为4.06%)时小叶杨全部死亡。[结论]山西省西南部及其周边地区进行小叶杨造林时,土壤水分应尽量要保持在6.09%(T4)以上。     

旱涝交替胁迫对水稻干物质生产分配及倒伏性状的影响

为揭示旱涝交替胁迫水稻干物质生产和分配规律,研究其对水稻倒伏相关形态性状、力学性状及化学成分的影响,于2013年5—10月在江苏省河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室进行不同灌溉方法的粳稻盆栽试验。试验共设分蘖期涝-轻旱交替胁迫(T-LD)、分蘖期涝-重旱交替胁迫(T-HD)、拔节期涝-轻旱交替胁迫(J-LD)、拔节期涝-重旱交替胁迫(J-HD)和全生育期浅水勤灌(CK)5个处理。结果表明,在开花期以后,各灌溉处理的功能叶的叶绿素含量与水稻移栽后天数呈二次曲线关系,且决定系数R2均大于0.97(P0.01);在开花期后,水稻剑叶的叶绿素含量和光合速率存在线性正相关(P0.001)。分蘖期旱涝交替胁迫处理(T-LD和T-HD)的剑叶面积、开花后平均叶绿素含量以及光合速率为CK处理的1.1~1.2倍,而茎鞘贮藏物质的平均输出率和转化率则分别为CK处理的32%和22%;拔节期旱涝交替胁迫处理(J-LD和J-HD)的剑叶面积、茎鞘贮藏物质的平均输出率和转化率分别为CK处理的84%、33%和37%,而开花后其平均光合速率为CK处理的1.19倍。与CK及分蘖期旱涝交替胁迫处理相比,拔节期旱涝交替胁迫处理显著提高基部以上第1伸长节间的抗折安全系数(P0.05)。研究可为通过灌溉方式实现水稻抗倒和高产的目标提供依据。     

旱涝交替胁迫对水稻分蘖期根解剖结构的影响

通过盆栽试验,研究了水稻分蘖期旱-涝-旱交替胁迫对根解剖结构的影响。本试验主要通过不同程度的旱胁迫(重旱,A1和轻旱,A2)和重涝胁迫(保持15 cm水层,B)分3个阶段交替进行,分析各个阶段水稻根的中柱、通气组织、根外层细胞发育及根外层厚度与常规灌溉之间的差异,探讨旱-涝-旱交替胁迫对水稻抗涝性的影响。结果表明,第Ⅰ阶段干旱胁迫(A1和A2处理)能促使根形成发达的通气组织,且形成时间早于常规灌溉(C),A1和A2处理根外层厚度显著高于C处理。第Ⅰ阶段重旱胁迫对第Ⅱ阶段涝胁迫(重旱-重涝处理,A1B)根解剖结构产生明显的影响,A1B处理通气组织较早形成,其导管直径、总面积和中柱面积分别较常规灌溉(CC)增加了43.3%、52.8%、76.5%,而第Ⅱ阶段淹涝条件下(常规灌溉-重涝处理,CB)根仅形成了少量的通气组织。第Ⅲ阶段涝胁迫后再经历旱胁迫(重旱-重涝-重旱处理,A1BA1和轻旱-重涝-轻旱处理,A2BA2),根解剖结构表现与第Ⅰ阶段旱胁迫相似。可见,短期旱胁迫可促进根系通气组织的发育,而不会造成水稻耐涝能力的降低。该研究可为水稻蓄水控灌技术提供理论依据。     

亚精胺引发对水分胁迫下水稻种子活力及幼苗生理特性的影响

以抗旱性不同的水稻品种旱116和湘早籼32号为材料,分别用0.25mmol·L-1的亚精胺(Spd)和水引发处理36 h后,在浓度为0、5%、10%、15%、20%和25%的PEG6000溶液中进行发芽试验,并测定幼苗生理生化指标。结果表明,Spd和水引发处理可显著提高水稻种子在水分胁迫条件下的活力,促进幼苗生长,显著提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及脯氨酸(Pro)和Spd的含量,明显降低丙二醛(MDA)含量。表明Spd和水引发处理对提高水分胁迫下水稻种子活力及增强幼苗抗旱性具有重要作用。试验还表明,引发处理对抗旱性较强的水稻品种旱116的引发效果好于抗旱性较弱的湘早籼32号,Spd的引发效果好于水。     

不同水源灌溉对水稻高温热害影响的微气象学分析

高温热害是长江中下游地区水稻常见的农业气象灾害,井水和池塘水灌溉是水稻高温热害过程中常用的农业措施。为研究高温热害下不同灌溉水源对稻田微气象的影响,以两优培九为研究对象,在高温热害期间（2016年8月12-18日）开展田间试验。试验分3个处理,T1：用池塘水每日8：00灌溉,田间水层达10cm后停止,18：00排干,灌溉水温平均30.5℃;T2：用井水每日8：00灌溉,田间水层达10cm后停止,18：00排干,灌溉水温平均18.2℃;CK：试验开始当天用池塘水灌溉至田间水深达10cm后停止,夜晚不排放,当田间水深低于5cm时补充灌溉至10cm,试验期间每日8：00田间平均水温27.2℃。对稻田不同层次的土温和水温、水稻冠层不同层次温湿度、冠层顶部（120cm）叶温、冠层上方太阳辐射等指标进行测定,用Penman-Monteith分层模式计算稻田能量平衡各分量的日变化。结果表明：白天（8：00-18：00）,所有处理各层次冠层内气温和地温均为T1>CK>T2,随着冠层高度增加,处理间气温差异逐渐减小;随着土壤深度增加各处理间地温差异逐渐减小。夜间（18：00-次日8：00）,各处理间5cm地温差异最大,其次为冠层40cm处。不同灌溉水温改变了各处理的能量平衡分量,水体含热量的变化（Q）表现为T2>CK>T1,土壤热通量（G）、显热通量（H）和潜热通量（LE）均表现为T1>CK>T2。说明较高温度的池塘水灌溉加重了水稻的高温热害,而较低温度的井水灌溉对抵御高温热害有良好效果。     

干旱胁迫及复水对棉花叶片氮代谢的影响

以不同抗旱型棉花品种新陆早7号和新陆早24号幼苗为试材,研究持续干旱胁迫及复水对棉花幼苗叶片氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质、总氮和游离氨基酸含量的影响。结果显示:随着干旱胁迫天数的增加,新陆早7号和新陆早24号硝酸还原酶(NR)活性与对照相比分别降低 51.67%和74.22%;谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别降低50.65%和72.95%;谷氨酸合成酶(GOGAT)活性分别降低 43.11%和68.36%;谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在处理4d达到最大值;可溶性蛋白质含量分别增加了56.96%和34.12%;总氮含量分别增加了11.39%和8.43%;内肽酶活性分别增加了115.76%和165.06%;铵离子含量分别增加了92.29%和111.56%。干旱胁迫使新陆早7号在胁迫前期游离氨基酸含量增加慢,后期增加快;新陆早24号游离氨基酸含量的变化趋势与新陆早7号则相反。复水后,新陆早7号 NR、GS、GOGAT和GDH等活性恢复较快,内肽酶活性和游离氨基酸、铵离子、可溶性蛋白质和总氮含量下降也较快。试验表明,抗旱棉花品种具有较强的铵离子同化能力,增加渗透调节物质游离氨基酸含量,特别是脯氨酸含量增强其耐旱性。     

Drought Tolerance and Ion Accumulation of Rice Following Application of Additional Potassium Fertilizer

Five levels of water stress cycle (control flooded, control saturated, 5, 10, and 15 days of irrigation interval) and three potassium fertilization levels [80 kg, 120 kg, and kg 160 dipotassium oxide (K₂O) ha^?1] were exposed to investigate the influence of potassium fertilizer for minimizing water stress effect and maximizing productivity of rice. Different phyto-physiological parameters as well as uptake of major nutrient elements [nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe)] were examined. It was observed that rice yield, harvest index, and other physiological parameters reduces with increasing duration of water stress while application of additional potassium fertilizer has progressive impact on those parameters. From our observation, 10 days of watering cycle with potassium fertilization at 120 kg K₂O ha^?1 produces highest grain yield and harvest index. Uptake of major nutrient elements was also enhanced by potassium fertilizer. Therefore, it can be stated that additional potassium fertilizer application could be useful to mitigate water stress effect in rice.     

喷施不同化学制剂对水稻叶片抗高温胁迫的效果分析

以杂交早籼稻陵两优268为研究对象,采用盆栽实验,在水稻拔节期连续3d对叶片喷施4种不同浓度的抗高温化学制剂,分别为1.5mmol·L-1和2.5mmol·L-1的次硅酸钠（Na2SiO3·9H2O溶液）,0.5mmol·L-1和1.5mmol·L-1水杨酸（SA）溶液,10.0mmol·L-1和20.0mmol·L-1的氯化钙溶液（CaCl2·5H2O）溶液和22.04mmol·L-1和36.74mmol·L-1的磷酸二氢钾（KH2PO4）溶液,以叶面喷施蒸馏水为对照（CK）。利用人工气候箱进行5d高温处理（6：00-18：00,40±0.5℃;18：00-次日6：00,30±0.5℃,日平均气温为35℃）,在高温处理72h、120h和高温处理结束后自然条件下室外恢复120h,分别测定水稻叶片叶绿素含量、SOD、POD、CAT活性、MDA和可溶性蛋白质含量,研究不同化学制剂对水稻高温胁迫的缓解作用。结果表明：高温胁迫条件下,与CK相比,喷施4种化学制剂皆可显著提高水稻叶片叶绿素含量,提高SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白质含量,减少MDA含量;其中以喷施20.0mmol·L-1CaCl2·5H2O溶液和22.04mmol·L-1KH2PO4溶液作用效果最显著,喷施KH2PO4溶液在整个高温处理过程及高温结束后恢复120h、喷施CaCl2·5H2O溶液在高温处理120h和高温结束后恢复120h水稻叶片的抗衰老能力最强。     

保水缓释肥对盐胁迫下水稻生长和光合特性的调控

为了探讨保水缓释肥对作物生长的调控,以"盐稻12号"为材料,研究了不同配比(1%、2%和4%)的盐碱地保水缓释肥(ZL 2012 1 0400570.0)对盐胁迫20、40、80 d水稻幼苗植株形态、根系发育、干重、叶绿素含量、气体交换参数和水分利用效率的影响。结果表明:无论是低盐还是高盐处理下,随着肥料施用配比的增加,植株长势逐渐增强,总根长、根体积、根表面积、根尖数、植株干重均显著上升,尤其在4%肥料施用下这些促进效果尤为明显;随着肥料施用配比的增加,叶片叶绿素含量、气体交换各参数、水分利用效率等均逐渐上升,而气孔限制值显著下降。综上所述,该盐碱地保水缓释肥明显增强水稻幼苗的耐盐性,主要与其能促进盐胁迫下根系生长,提高叶绿素含量,改善气孔限制,促进植株的光合作用并提高水分利用效率有关。     

水稻叶片衰老相关基因的研究进展

水稻叶片的衰老是制约杂交稻产量提高的主要因素之一,有数据表明水稻籽粒灌浆所需营养物质的60%-80%来自叶片的光合作用,实践证明叶片每推迟1天衰老,产量可提高产1%左右。因此,对叶片衰老的形态、生理生化及其相关分子机理等进行研究具有重要的现实意义。近年来水稻叶片衰老的相关研究表明,叶片的衰老是一个受众多因素影响的复杂过程,在这个过程中叶片发生了巨大的形态与生理生化变化,而这些变化均离不开基因的调控作用。大量实验结果表明：在衰老过程中,叶片细胞有选择地启动或增强某些基因（叶片衰老相关基因）的表达,而关闭或减弱另一些基因（衰老下调基因）的表达,由此来调控叶片衰老的进程。目前研究者已在研究衰老突变体等相关的材料中发现了许多与水稻叶片衰老有关的基因。本文重点概述了近年来水稻叶片衰老相关基因的研究状况,并对未来研究方向等问题做了思考与探讨,以期能为开展进一步的研究工作提供参考。     

不同桃自根砧对干旱胁迫的生理响应及抗逆机理研究

砧木的抗旱能力直接影响桃品种生长发育,选择适宜抗旱性桃砧木对桃产业发展有积极的促进作用。为阐明不同桃砧木对干旱胁迫生理响应机制,以5种桃砧木扦插苗为试材,通过盆栽控水方式,研究不同程度干旱胁迫下5种桃自根砧的叶片水分特性、渗透调节物质、抗氧化物酶及叶绿素含量变化。结果表明,随着干旱程度加重,5种砧木相对含水量、临界含水量下降,自然饱和亏、临界饱和亏及需水程度上升,组织密度和自由水含量逐渐减少,束缚水含量则增大,持水能力、组织水势和耐旱系数下降。各干旱胁迫处理的丙二醛(MDA)含量、 游离脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖含量和叶绿素含量均增加;过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高,其中随干旱程度加重,丙二醛(MDA)含量、游离脯氨酸(Pro)含量均呈增加趋势,SOD活性、CAT活性也均呈提升趋势,可溶性糖含量、叶绿素含量、POD活性变化不尽相同。综合隶属函数分析可知,桃自根砧品种间抗旱性由强到弱依次为樱桃李5号、RA、樱桃李3号、GF677、樱桃李1号。