苗期与拔节期淹涝抑制夏玉米生长发育、降低产量

为了探明夏玉米对不同淹涝时期与历时的响应规律,采用防雨棚下有底测坑试验在夏玉米的苗期、拔节期、抽雄吐丝期和灌浆期分别设置不同的淹涝天数(2、4、6、8、10d),分析了淹涝时期与历时对夏玉米生长发育及产量性状的影响。研究结果表明,淹涝对夏玉米株高的影响随着淹涝时期的后移而减小,苗期淹涝对株高影响最大,拔节期次之,抽雄吐丝期影响较小,且随着淹涝历时的增加株高呈降低趋势,而灌浆期淹涝对株高无显著性影响。苗期淹涝解除后,因玉米前期的补偿生长能力强,受涝处理的株高与对照(CK)间的差异随生育进程的推进逐渐减少;而拔节期淹涝植株的补偿生长能力较弱,各处理灌浆期的株高与CK间的差异仍较大。不同淹涝处理下叶面积指数(LAI)的变化趋势与株高一致,任一生育期发生淹涝,其LAI随着淹涝历时的增加逐渐降低。与CK相比,苗期、拔节期、抽雄吐丝期和灌浆期淹涝使株高和LAI平均分别降低5.49%～45.26%、2.38%～35.62%、1.60%～8.23%、0.63%～5.15%和17.36%～62.42%、14.81%～46.56%、4.40%～17.34%、1.97%～15.39%。淹涝对夏玉米生长发育进程也具有明显影响,特别是在生长前期,苗期淹涝对玉米生育进程的影响最大,其次为拔节期,抽雄吐丝期影响很小,灌浆期无影响。此外,任一生育阶段发生淹涝,其果穗长、出籽率、穂粒质量、穗粒数、百粒质量和产量均随淹涝历时的增加呈降低趋势;苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期淹涝分别减产17.98%～54.97%、9.12%～100%、2.58%～28.63%和5.93%～20.28%,其淹涝历时分别达到2、4、6、4d时就会造成显著减产,减产率分别为17.98%、21.34%、12.99%和13.52%。可见苗期和拔节期是夏玉米淹涝的关键时期,生产上应避免该生育期发生淹涝。该研究可为对夏玉米农田排水方案的合理制定、洪涝灾害损失的评估以及抗灾减灾能力的提高提供参考。     

拔节期高温与涝交互胁迫对水稻生长发育的影响

黄淮地区水稻拔节孕穗期恰逢强高温和降水易发期,稻田易遭受高温和涝害双重胁迫,研究水稻对高温和涝及其交互胁迫的响应,可为探究高温与涝交互胁迫致灾机理及减灾措施提供参考。试验共设拔节期高温胁迫（T1）、高温×轻涝胁迫（T2）、高温×重涝胁迫（T3）、轻涝胁迫（T4）、重涝胁迫（T5）和全生育期浅水勤灌（CK）6个处理,研究了黄淮地区拔节期高温、淹涝及高温与涝胁迫对水稻形态指标和产量的影响。结果表明：1）拔节期高温（T1）、重涝（T5）和高温×轻涝（T2）胁迫会抑制水稻的生长,到成熟期,T1和T5处理水稻株高分别较CK显著降低了5.63和5.96 cm,且高温与涝胁迫较高温（或重涝）对水稻生长的抑制作用减弱;2）高温与涝胁迫促进了水稻叶面积的增加,且高温×重涝（T3）处理促进了水稻地上部干物质积累;3）除轻涝（T4）处理外,其他处理均显著降低水稻产量,其中,T2和T3处理分别较CK显著减产44.16%和22.29%,主要是因为结实率下降。但是,与高温胁迫相比,高温与涝交互能缓解胁迫,可以避免水稻大幅减产。     

拔节-孕穗期淹涝胁迫对水稻生长的后效影响

为探究每年7-8月（拔节-孕穗期）洪涝淹没对水稻生长的后效影响,以Ⅱ优898为试验对象,在安徽新马桥农水试验站开展为期2 a的水稻淹涝胁迫试验。试验设置了具有不同淹水深度（半淹、3/4淹、全淹）和淹水持续时间（5、7、9 d）组合的9个试验组,以及正常控水的对照组。在淹水胁迫结束后,对后胁迫时期水稻的叶片光合特性、根系生长情况、植株干物质分配和相应产量进行了多次观测。结果表明,淹涝胁迫在一定程度上抑制了叶片气孔导度和光合速率,但在胁迫解除后会逐渐恢复甚至出现补偿现象,其恢复进程受前期淹涝程度影响。淹涝胁迫使水稻的干物质分配策略更倾向于叶和茎,并随着前期淹涝程度加重而愈发明显;在复水后第20天,半淹组的平均茎叶干物质分配系数相比于对照组增加了7.9%,而全淹组则增加了32.9%。水稻产量与其在后胁迫时期的茎叶干物质分配系数存在显著的相关关系,相关系数为0.875（P=0.023）;水稻产量随着茎叶干物质分配系数的增加、叶片气孔导度和光合速率的减小而减少。该研究针对拔节-孕穗期发生的淹涝胁迫,重点对后胁迫时期水稻的光合特性及干物质分配策略进行了分析,初步探讨了水稻涝害减产的潜在机理,为提出稻田涝后减灾管理措施提供了一定的理论依据。     

涝渍胁迫下夏玉米的灌浆特征及其动态模拟

为研究拔节期和抽雄期涝渍胁迫对黄淮地区夏玉米生长及灌浆过程的影响,在田间条件下以玉米品种‘浚单20’为试验材料,分别设置拔节期淹水3 d(JF3)、淹水5 d(JF5)、渍水5 d(JW5)、渍水7 d(JW7)和渍水10 d(JW10),抽雄期淹水3 d(TF3)、淹水5 d(TF5)、渍水5 d(TW5)、渍水7 d(TW7)和渍水10 d(TW10),共10个处理。其中淹水处理为田间积水深度5 cm;渍水处理为田间无积水,但土壤含水量在田间持水量的90%以上。对照小区的土壤含水量保持在田间持水量的70%~80%。通过Logistic方程分别拟合了淹水和渍水条件下玉米籽粒灌浆持续时间、灌浆速率、理论千粒重等灌浆特征。结果表明,拔节期和抽雄期涝渍胁迫减少了灌浆期总天数,且主要表现为粒重快速增长期和缓增期天数减少。淹水3~5 d灌浆天数缩短0.2~18.9 d,渍水5~10 d灌浆天数缩短2.2~7.6 d。淹水3 d平均灌浆速率(Va)增加8.2%~9.9%,淹水5 d Va下降10.8%~20.9%。各渍水处理下的平均灌浆速率降低0.4%~5.2%,且下降幅度随渍水天数增加而增加。淹水3 d的理论最大千粒重(W0)和实测千粒重(Wa)比对照增加,而淹水5 d及各渍水处理的W0和Wa均低于对照,实测值与模拟值表现出一致的增减趋势。模拟值与实测值结果对比分析显示,Logistic方程可能高估涝渍胁迫对千粒重的影响。     

基于地下水埋深的江汉平原冬小麦防涝渍排水指标确定

2014—2015年在测坑(筒)分别开展孕穗期、灌浆期冬小麦遭受浅地下水埋深和先涝后渍胁迫试验,研究江汉平原冬小麦关键生育期适宜的地下水埋深。同时,构建不同排水标准计算方法,量化作物相对产量,提出先涝后渍胁迫下的排水指标。结果表明,孕穗期0、20和40 cm地下水位(持续受渍18 d)分别使小麦减产44.78%、17.31%和10.44%,而灌浆期相应减产67.72%、33.70%和10.34%。导致小麦减产的主要原因可能是穗粒数减少和千粒质量降低,建议江汉平原小麦田孕穗期和灌浆期地下水位维持在50 cm左右。先涝后渍过程中涝害使小麦减产幅度大于渍害,可以考虑以受涝历时和降渍历时为控制指标的排水模型、按时间划分涝害和渍害的排水模型,以及涝渍综合水深指标作为江汉平原小麦花后排除涝渍的排水模型。若允许小麦减产15%(即相对产量为85%)作为排水控制标准,建议小麦花后涝渍综合水深指标控制在275.6~283.6 cm·d。     

不同生育阶段洪涝淹没时长对水稻生长发育及产量构成的影响

夏季小流域洪涝常常导致南方稻田受淹并成灾。为探究小流域洪涝淹没时长对水稻生长发育及产量的影响,于2015—2016年在广西象州县选用丝香1号和百香139进行双季稻淹水试验,分别设分蘖期、孕穗期和开花期淹没0(对照CK)、2、4、6、8、10 d处理,测定淹没前后的茎蘖数变化、抽穗期及收获后的每穗粒数、结实率、千粒质量和每盆稻谷产量,并对产量构成因素进行相关分析和通径分析。结果表明:与对照组相比,同一生育期内淹没时间越长茎蘖死亡率越高、植株恢复生长越慢,但不同的淹没时期影响程度和主要影响对象存在差异。分蘖期淹没超过6d则死苗率大于80%,且不能完全恢复生长,收获时水稻茎蘖数显著低于对照组;孕穗期淹没超过6d则死苗率大于50%,而淹没小于4 d的处理水稻能恢复生长,收获时水稻茎蘖高于对照组;开花期淹没10 d死苗率不足50%,收获时茎蘖数与对照组差异不显著。分蘖期淹没小于4 d水稻始穗期及抽穗持续时间均无显著变化,大于8 d则水稻始穗期显著推迟,抽穗持续时间增加;孕穗期受淹没则会使水稻始穗期推迟,抽穗持续时间显著增加,甚至收割时也未能达到齐穗期标准。分蘖期淹没小于4 d,单株产量无显著下降,淹没6 d及以上则减产率大于80%;孕穗期及开花期淹没超过2 d则减产率大于50%。不同生育期淹没处理下产量的主要因素不同,分蘖期主要受有效穗数和结实率影响,孕穗期受结实率及每穗粒数影响,开花期受结实率和有效穗数影响。研究可为建立西南地区双季稻洪涝灾害指标体系和提出减灾管理措施提供依据。     

不同生育期淹涝胁迫对杂交稻形态特征和产量的影响

以杂交晚稻湘丰优103为试材,在抽穗扬花期和乳熟期分别设计不同淹水深度及淹水时间的淹涝胁迫试验,通过测定淹水前后水稻绿叶数、气生根、倒伏状况、产量构成等因素的变化,分析不同生育期水稻对淹涝胁迫环境的敏感性。结果表明：（1）同一生育期相同淹水深度,不同生育期相同深度的淹涝处理,淹水时间与绿叶数变化量均呈极显著负相关关系。（2）同一生育期,产生气生根的茎的比率与淹水深度呈负相关关系,与淹水时间呈正相关关系;茎节越低,气生根现象越明显,抽穗扬花期气生根现象较乳熟期更明显。（3）抽穗扬花期发生的倒伏为茎倒伏,同一淹水深度,水稻植株的断茎百分率与淹涝时间呈极显著正相关关系。乳熟期发生的倒伏为根倒伏,淹水越深、淹水时间越长,根倒伏现象越明显。（4）产量结构方面,抽穗扬花期对淹涝胁迫较乳熟期更敏感,全淹5d以上,几乎绝收;乳熟期,淹水越深、淹水时间越长,对产量结构的影响越大。研究结果可为制定洪涝灾害对杂交稻致灾的评价标准,进行洪涝灾害致灾能力、致灾强度的鉴定提供理论依据。     

黄淮地区涝渍胁迫影响夏玉米生长及产量

在黄淮平原,夏玉米常因降水过多遭受涝渍害而减产,确定其能忍受的涝渍胁迫天数,可为该区减轻涝渍引起的夏玉米产量损失和农业生产防灾减灾管理提供依据。该研究在田间条件下以玉米品种浚单20为试验材料,分别于玉米拔节期和抽雄期设置持续淹水(3和5 d)和渍水(5、7和10 d)处理,旨在研究黄淮地区夏玉米拔节期和抽雄期持续涝渍胁迫对其生长及产量的影响。结果表明:玉米拔节期连续淹水3 d或拔节期、抽雄期连续渍水5 d夏玉米产量开始降低,产量损失率随涝渍时间延长而增加:拔节期淹水3 d、抽雄期淹水5 d,其产量损失率分别为28.4%和42.8%;拔节期或抽雄期渍水5 d的产量损失分别为13.8%和5.5%(2011年)和3.0%和3.4%(2012年);拔节期淹水5 d产量损失是淹水3 d的3.1倍;拔节期或抽雄期渍水10 d产量损失分别为渍水5 d的1.3和3.0倍(2011年)、2.4和3.2倍(2012年)。淹水天数相同时,拔节期淹水产量损失率大于抽雄期淹水。所有淹水处理都会降低每平方米有效株数,而抽雄期淹水5 d还影响秃尖比,拔节期淹水5 d影响所有测定指标如收获指数、果穗性状等。不同于淹水处理,所有渍水处理都不影响每平方米有效株数,但影响果穗长和秃尖比、收获指数(抽雄期渍水5 d除外)。涝渍胁迫的后续影响与胁迫生育期、及涝渍天数有关,如抽雄期淹水3~5 d和抽雄期渍水5 d只影响乳熟期地上部分干质量累积,而抽雄期渍水7 d会影响所有生育期干质量累积。拔节期淹水5 d和渍水10 d使玉米后期(吐丝后25~35 d)灌浆速度降低59.6%和28.9%。因此在玉米实际生产中出现连续强降水天气时,建议尽快采取排涝降渍措施减少以避免玉米拔节期连续淹水3 d或抽雄期连续渍水5 d,从而降低涝渍胁迫对玉米生长及产量的影响。     

花后渍水对不同耐渍型冬小麦籽粒灌浆特性的影响

江汉平原冬小麦中后期常遭受涝渍灾害,为明确花后渍水对冬小麦籽粒灌浆进程的影响,以郑麦9023（耐渍型）和扬麦20（敏感型）2个小麦品种为研究对象,利用灌排可控的测坑模拟冬小麦花后不同天数（5、9、13和17 d）的渍水胁迫,应用Richards模型对冬小麦籽粒灌浆进程进行了模拟,在此基础上分析各籽粒灌浆参数与渍水天数的关系。结果表明：花后渍水5、9、13和17 d,郑麦9023（耐渍型）分别减产10.84%、19.51%、25.93%和36.52%,扬麦20（敏感型）分别减产14.25%、25.84%、37.26%和47.84%。导致冬小麦减产的主要原因是千粒质量降低,花后渍水天数每增加1 d,冬小麦郑麦9023和扬麦20千粒质量分别降低0.961和0.996 g。Richards方程能极显著模拟花后渍水冬小麦籽粒灌浆过程,拟合方程决定系数均在0.99以上。对耐渍型冬小麦,花后渍水主要显著缩短活跃灌浆期,且主要是显著缩短籽粒灌浆快增期和缓增期的持续天数;对敏感型冬小麦,花后渍水主要显著降低籽粒灌浆三阶段的灌浆速率。花后渍水增加1 d,郑麦9023籽粒活跃灌浆期缩短0.827 d,籽粒灌浆快增期、缓增期灌浆持续天数分别缩短0.492、0.963 d,扬麦20单粒最大灌浆速率降低0.046 mg/d、单粒平均灌浆速率降低0.032 mg/d,籽粒灌浆渐增期、快增期和缓增期单粒灌浆速率分别降低0.011、0.040和0.010 mg/d。研究可揭示花后渍水致使冬小麦减产的影响过程,为冬小麦涝渍灾害防控提供理论支撑。     

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。     

小麦对渍涝的响应及排水指标确定

湖北平原地区春季雨水较多,麦田易受渍涝危害,研究小麦对渍涝的响应,并建立作物相对产量与渍涝天数的关系模型,可为该区冬小麦农业生产防灾减灾管理提供依据。在可控制灌排的有底混凝土测筒中于小麦孕穗期和灌浆期设置持续渍涝(5、10、15和20 d)处理,旨在研究江汉平原冬小麦孕穗期和灌浆期持续渍涝胁迫对其生理活动及产量的影响。结果表明:小麦孕穗期、灌浆期受渍涝胁迫均导致叶绿素a、b和2者总含量降低,且渍涝时间越长,含量越低。孕穗期和灌浆期渍涝后,过氧化氢酶活性在旗叶、根系、灌浆期幼穗中的变化趋势均是先升高后降低,除孕穗期根系在渍涝15 d时达到最大,其余部位均是渍涝10 d时达到最大,在孕穗期幼穗中的变化趋势是随着渍涝程度的加剧,其活性持续升高;除孕穗期幼穗、灌浆期根系外,其余部位过氧化物酶活性的变化趋势是持续增加,且渍涝程度愈重,其增加幅度愈大,在孕穗期幼穗中的活性恰恰相反,在灌浆期根系中的变化趋势是先降低后升高,渍涝10 d时降到最低;旗叶、根系和幼穗中超氧化物歧化酶活性降低,且渍涝程度愈重,其降低幅度愈大。孕穗期、灌浆期小麦遭受渍涝后减产严重,孕穗期渍涝5、10、15和20 d 4个处理实际产量分别减少了18.4%、45.5%、63.9%、85.5%,灌浆期分别减少了7.6%、17.8%、43.7%、70.2%,孕穗期渍涝小麦减产的原因是单株有效穗数和穗粒数减少,灌浆期是穗粒数和千粒质量减少。若以小麦减产15%作为田间渍涝排除标准,孕穗期、灌浆期能承受的渍涝时间为3.6、6.4 d,田面渍涝排除后应在3 d内将地下水位降到70 cm以下。该研究可为长江中下游稻作区麦田排水管理提供科学依据。     

多效唑和乙烯利对谷子穗颈、穗部性状及灌浆的影响

为探究既能抑制谷子植株的贪青徒长,又不影响谷子产量的最佳多效唑和乙烯利处理,以农大8号为试验材料,采用随机区组设计,在谷子不同生育时期分别叶面喷施多效唑和乙烯利,研究2种植物生长调节剂单施[多效唑分别于拔节期前(A1)、拔节期(A2)、孕期期(A3)喷施;乙烯利分别于孕穗期(B1)、抽穗期(B2)、灌浆期(B3)喷施]和互作(A1B1、A1B2、A1B3、A2B1VA2B2、A2B3VA3B1、A3B2、A3B3)对谷子穗颈、穗部性状及灌浆的影响。结果表明,多效唑、乙烯利单施处理下,谷子穗颈粗、穗颈干物质显著提高,但其他穗颈参数无显著差异;谷子穗粗显著增加,在A1处理下达到最大值,较CK增加5.39%,穗重、穗粒重均在B2处理下最高,较CK分别增加7.25%、6.94%,穗长、穗码数无显著差异;籽粒灌浆速率有所提高,但秕谷率无显著变化。多效唑、乙烯利互作处理下,谷子穗颈粗、穗颈抗折力及干物质重显著增加,穗颈弯曲力矩、穗颈重心高度及含水量明显下降;谷子的穗长、穗码数显著减少,穗粗显著增加,在A1B3处理下达到最大,与CK相比,其穗长、穗码数分别减少20.11%、9.75%,穗粗增加10.15%,穗重、穗粒重均在A2B2处理下达到最大值,较CK分别增加11.45%、9.50%;随着籽粒灌浆速率的提高,秕谷率显著降低,在A2B2处理下达到最小值,较CK降低50.00%。表明与单施相比,两种调节剂互作效应更显著。在谷子拔节期前或拔节期喷施300 mg·L^-1多效唑后,在抽穗期或灌浆期追施400 mg·L^-1乙烯利最为适宜,而在孕穗期追施乙烯利会降低穗粒重,导致产量下降。本研究结果为谷子的化学调控和高产栽培提供了理论依据。     

旱涝急转对玉米叶片衰老特性和产量的影响

为研究旱涝急转对玉米叶片衰老特性和产量的影响,以春玉米“宜丹629”为供试材料,2021年在测坑条件下,设置拔节期旱（drought,D）、涝（waterlogging,W）、旱急转轻涝（drought-light waterlogging,D-LW）、旱急转中涝（drought-moderate waterlogging,D-MW）、旱急转重涝（drought-heave waterlogging,D-HW）、和正常供水（control,CK）6个处理。测定不同处理组合下玉米大喇叭口期、抽雄期和灌浆期叶片叶绿素仪（soil and plant analyzer development,SPAD）值、过氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）活性、丙二醛（malondialdehyde,MDA）、可溶性蛋白含量和净光合速率（net photosynthetic rate,P_n）,成熟期籽粒产量及其构成。结果表明,与CK相比,D-LW处理抽雄期和灌浆期玉米叶片的SPAD值、SOD、POD、CAT活性、可溶性蛋白含量、P_n及成熟期穗数、穗粒数和千粒质量差异不显著,使其籽粒产量维持在较高水平（7810.3 kg/hm²）。说明旱急转轻涝不会加速玉米叶片的衰老,从而稳定籽粒产量。而其他水分胁迫处理显著降低各监测时期玉米叶片SPAD值、SOD、POD、CAT活性、可溶性蛋白含量和P_n,明显提高MDA含量,使穗数、穗粒数和千粒质量减少,最终显著降低产量（较CK的值下降13.3%~72.7%）。整体上,D-MW和D-HW处理明显加速玉米叶片衰老,严重抑制最终产量。综上,拔节期旱后急转轻涝对玉米叶片SPAD值、抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量和P_n有补偿作用,从而获得较高的籽粒产量。该研究结果为玉米应对旱涝急转灾害和灌排管理提供一定理论依据。     

推迟灌拔节水条件下种植模式对冬小麦抗倒伏特性和产量的影响

华北平原冬小麦在粮食生产中占据重要地位,受到灌溉用水短缺影响以及生育后期易倒伏减产的制约,冬小麦供需矛盾日益突出.该研究探究了推迟灌拔节水条件下不同种植模式对冬小麦抗倒伏特性的影响,设置宽幅精播(W)与常规种植(C)2种种植模式,每种种植模式设置灌拔节水60 mm(I1)和推迟10 d灌拔节水60 mm(I2)2种灌溉...