两种水分条件下小麦花后蔗糖积累转运的生理与遗传特性分析

为探究干旱调控小麦花后蔗糖积累转运的时空生理特性与遗传变异,以不同地理来源的196份冬小麦品种(系)组成的自然群体为试验材料,在干旱胁迫(DS)和灌溉(WW)条件下,测定小麦不同发育时期各器官蔗糖含量、转运率及其对籽粒灌浆的贡献率表型,并进行相关性、表型变异及聚类分析。结果表明,该群体各目标性状表型变异系数(DS:13.57%~80.60%;WW:20.90%~72.55%)和多样性指数(DS:0.42~0.89;WW:0.45~0.87)均较高,遗传力较低(DS:0.31~0.64;WW:0.29~0.65)。其中,水分、发育阶段和器官是影响各目标性状表型变异的主要因子。干旱胁迫显著提高了不同营养器官蔗糖积累量和向籽粒的转运量。灌浆中期蔗糖含量(4.73~60.20 mg·g-1)显著高于开花期(3.67~34.33 mg·g-1)和成熟期(2.18~16.02 mg·g-1);穗下节和倒二节各表型值均显著高于其他组织器官,花前蔗糖转运效率(DS:42.5%~65.98%;WW:39.60%~53.72%)及其对籽粒灌浆的贡献率(DS:0.39%~3.50%;WW:0.25%~2.79%)均显著高于花后蔗糖转运效率(DS:35.97%~58.21%;WW:33.94%~49.64%)及其对籽粒灌浆的贡献率(DS:0.20%~2.51%;WW:0.18%~1.30%)。开花期和灌浆中期不同器官蔗糖含量与转运率及其对籽粒灌浆的贡献率间呈显著正相关(r=0.12~0.81和r=0.27~0.71)。通过对穗下节和倒二节蔗糖积累转运相关性状聚类可将该群体划为4类,得到11份在2种水分条件下蔗糖积累转运效率均较高的品种(系)。本研究结果为小麦抗旱优异种质挖掘和抗旱遗传改良提供了理论依据。     

半干旱雨养区秸秆带状覆盖种植对土壤水分 及马铃薯产量的影响

水分不足是限制半干旱雨养作物生长的主要因素,地表覆盖能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为明确西北半干旱雨养区不同保墒措施下旱地马铃薯的土壤水分特征及其对产量的影响,于2014—2015年设置了玉米秸秆带状覆盖种植(T1)、半膜大垄(T2)、全膜双垄(T3)和露地平作(对照,CK)4种栽培模式,研究了玉米秸秆带状覆盖、地膜覆盖种植对马铃薯产量、土壤水分变化及其利用效率的影响。结果表明:不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,地膜覆盖对马铃薯生育前期土壤水分保蓄效果较好,秸秆带状覆盖对生育中后期土壤水分状况的改善效果明显。与对照(CK)相比,3种覆盖处理均提高了土壤含水量,其中T1处理效果最好,较CK提高2.8%~7.8%,尤其在伏旱阶段的块茎形成期,0~200 cm土层土壤含水量高于地膜覆盖处理。与CK相比,T1处理马铃薯产量提高10.5%~34.2%,水分利用效率(WUE)提高8.9%~29.8%,达108.9~134.0 kg·hm~(–2)·mm~(–1),商品薯率提高14.7%~38.8%,达82.3%~92.2%。马铃薯产量与生育期耗水量(r=0.836**)呈显著正相关。T1的产量和商品薯率均显著高于T2和T3(P0.05)。可见,玉米秸秆带状覆盖具有显著的纳雨保墒作用,促进马铃薯的生长发育,增产效果显著。其推广应用可有效提高该区降水资源的利用效率,实现马铃薯稳产高产,可作为西北雨养农业区旱地马铃薯生产的高效栽培新模式。     

绿洲生态条件下氮磷肥配施对冬小麦干物质分配及产量的影响

在西北绿洲生态条件下,设165 kg·hm-2(N1),225 kg·hm-2(N2)两个氮素(纯氮)水平和105 kg·hm-2(P1)、165 kg·hm-2(P2)两个磷素(P2O5)水平共4个处理,研究了氮磷配施对冬小麦产量及干物质积累及分配、灌浆特性的影响。结果表明:N2P1、N2P2具有较高的籽粒产量,分别为7 644.73、7 686.25 kg·hm-2,同时,水分利用效率(WUE)也较高,分别为11.67、11.49 kg·hm-2·mm-1;千粒重和穗粒数随施氮量增加而提高,磷对籽粒产量构成要素影响不显著;氮、氮和磷互作对籽粒平均灌浆速率(V)、最大灌浆速率(Vmax)、有效灌浆持续期粒重增加值(Ws)和有效灌浆持续期灌浆速率(Vs)均有显著影响,但影响籽粒重量的主要因素是Vmax;氮、磷及氮和磷互作对不同器官干物质积累及其分配影响在不同生育时期表现不一。     

西北旱地春小麦耗水与干物质分配的基因型差异分析

在西北半干旱雨养条件下,研究了15个现代春小麦品种间的降水利用效率、耗水量以及干物质积累与分配。结果表明,品种间的水分利用效率平均为7.8kg/(hm2.mm),品种间最高相差1.09倍;平均耗水量一般在240.5～308.5mm之间,最高相差28.3%。品种间开花前和开花后光合积累对籽粒贡献差异很大,花前储备对籽粒贡献平均为25%,但品种间差异较大(10%～49%);成熟期各器官干物质质量分数为:籽粒(42%)>茎秆+叶鞘+叶片(40%)>穗轴+颖壳(18%),但品种间差异较大,最大分别相差112%、63%和27%;品种间对土壤水分消耗差异较大,其中在生育时期上以分蘖期和180～200cm土层土壤含水率差异最大。     

小麦抗旱生态分类中的主要农艺性状

选用15个冬小麦品种(系)、在大田自然干旱条件下种植。对专家经验分类和两种较理想的数学分类结果（对应分析法和模糊聚类法）分别进行了逐步判别分析，从21个农艺性状中筛选出5个在小麦抗旱生态分类鉴定中应用价值较大的性状。它们是：株高、茎粗、旗叶弯曲度、千粒重、顶部三叶面积。其中以株高、茎粗、旗叶弯曲度最为重要。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦农田土壤特性及产量的影响

2019—2020年在黄土高原雨养条件下以不覆盖露地（CK）和地膜覆盖（PM）为对照,设置3种秸秆带状覆盖处理：SM3（覆盖带50 cm,种植带35 cm,播种3行）,SM4（覆盖带50 cm,种植带50 cm,播种4行）及SM5（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）,研究了不同带幅秸秆带状覆盖对冬小麦农田土壤特性、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,秸秆带状覆盖较CK和PM显著降低土壤0~20 cm土层土壤容重4.49%~7.07%,增加土壤孔隙度4.41%~7.28%,且>0.25 mm机械稳定性团聚体含量增加5.30%~5.31%,水稳性团聚体含量增加4.55%~7.21%,平均重量直径(MWD)提高6.45%~60.31%,平均几何直径(GMD)提高8.73%~20.57%,土壤有机碳含量提高6.06%~6.15%。地膜覆盖对土壤各特征指标影响较小。秸秆带状覆盖处理较CK提高小麦籽粒产量5.07%,水分利用效率提高12.04%。3种秸秆带状覆盖处理中,SM3处理对土壤各特征指标影响最大,SM5处理在改善土壤理化性状的基础上,对小麦籽粒产量及水分利用效率的提升表现出较大优势。因此,SM5处理（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）是适宜于西北半干旱区冬小麦种植的“绿色高效”措施。     

赤霉菌含毒素代谢物对小黑麦愈伤组织和胚芽生长的影响

选用对赤霉病抗性水平不同的品种（系）和6个赤霉病菌株，采用双层培养技术，研究了赤霉菌含毒素代谢物对小黑麦愈伤组织和幼苗胚芽长度的影响。结果表明，和无毒素处理的对照相比，赤霉菌含毒素代谢物对愈伤组织生长有极显著或显著的抑制作用，而对幼苗胚芽生长有极显著或显著的刺激作用，田间对赤霉病（FHB）抗性差的品种分别受抑制程度最重和对刺激反应最迟纯。品种间、菌株间存在着极显著或显著差异，在幼苗胚芽长度上，发现品种和菌株间存在极显著的互作效应。分析后认为，在多菌株接种下，品种平均相对生长量（和对照相比）是一个更加可靠的抗性鉴定指标。     

不同水分处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响

为探明甘肃河西走廊地区不同水分处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响,以冬小麦临抗2号为试验材料,在冬灌水(180mm)相同的条件下,其他生育期以灌水量和灌水次数不等共设置5个处理。结果表明,返青期各层土壤有效含水量(AWC)均较低(2.37mm),至拔节期突增(9.88mm),随着生育期的推进,逐渐降低,成熟期降至2.54mm,特别是处理W1和W2在成熟期0～60cm层处于萎蔫点以下。处理间AWC的差异在灌浆期表现最为明显,尤其处理W1和W3,在0～60cm层AWC呈显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)差异。冬小麦日耗水强度最大的时期是抽穗～开花期,阶段耗水量最大的时期是播种～返青,冬灌水充足是保证出苗率和后期冬小麦的正常生长基本条件。处理W3具有最高籽粒产量(6296.52kg/hm²)、千粒重(53.12g)和单位面积穗数(61.83万穗/hm²),但相对灌水较少的处理W4(籽粒产量6240.37kg/hm²)而言,其水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均较低。相关分析表明,产量与千粒重(R=0.99^**)、WUE(R=0.97^**)、开花期～成熟期耗水量(CA_m)(R=0.88^*)、全生育期耗水量(CA_t)(R=0.88^*)呈极显著(P<0.01)正相关,表明生育后期水分胁迫,加速了冬小麦的衰老进程,灌浆期缩短,千粒重下降,最终表现为产量下降。综合考虑各种因素,处理W4具有重要的推广价值。     

种植密度对甘肃不同生态区小麦产量形成的影响

为揭示不同播种量处理对甘肃省3个不同生态区小麦产量形成的影响,分别以陇中2号、兰天36号和铜麦6号为材料,设置5个播种量水平,低温半干旱区和半湿润易旱区为150.0、187.5、225.0、262.5和300.0kg/hm²,半干旱区为112.5、150.0、187.5、225.0和262.5kg/hm²。研究了小麦产量及产量构成要素、群体结构的变化特性和不同区域产量差异。结果表明,低温半干旱区、半湿润易旱区和半干旱区适宜播种量依次为187.5、225.0和225.0kg/hm²,最高产量分别是5 472.0、5 730.0和7 271.4kg/hm²。随种植密度的升高,各生态区小麦产量、穗数均呈先升后降变化趋势,穗粒数随之减小,千粒重无明显变化;基本苗和分蘖成穗率随密度的变化趋势与产量变化一致;地上部生物量随密度增大呈增加趋势,半湿润易旱区和半干旱区不同播种量间地上部生物量差异显著;在相同的播种量下（150.0和225.0kg/hm²）,不同区域的产量差异较大,以半干旱区平均产量最高,半湿润易旱区次之,低温半干旱区最低。     

不同覆膜方式对旱地冬小麦土壤水分和产量的影响

为探讨黄土高原半干旱雨养条件下覆膜种植冬麦田土壤水分动态特征和增产效果,在2008—2009和2009—2010年生长季,以露地种植为对照(CK),研究了3种覆膜方式(全膜覆土穴播、全膜穴播、垄膜沟播)对冬小麦农田土壤水分、产量和水分利用效率的影响。结果表明,孕穗前期覆膜处理0~200 cm平均土壤含水量在2个生长季分别较CK高2.3%和1.7%,而在孕穗期至成熟期分别较CK低14.7%和7.6%。地膜覆盖可显著改善0~20 cm土壤墒情,但拔节后20~90 cm土层以及全生育期90~200 cm土层含水量普遍低于CK;2个生长季收获期0~200 cm平均土壤含水量覆膜处理较CK分别低64.7 mm和47.0 mm。在2个生长季中,覆膜处理平均耗水量分别较CK多64.6 mm和77.2 mm。2个生长季夏季休闲后,覆膜处理在秋播时0~200 cm的土壤含水量分别比CK高29.8 mm和22.8 mm,显然,覆膜有利于土壤水分的快速恢复。2个生长季覆膜处理的平均产量分别较CK高49.4%和53.2%,水分利用效率分别提高11.8%和14.3%。在3种覆膜处理中,虽然全膜穴播的产量和水分利用效率最高,但从劳动力和生产资料的投入同产出效益角度考虑,则以全膜覆土穴播最优。因此认为,全膜覆土穴播是一种高产高效、操作简单、适宜于半干旱区推广应用的冬小麦种植方式。