植物水分利用效率及其研究进展

概述了植物水分利用效率（WUE）的研究进展，并重点就植物水分利用效率的影响因子、植物品种间WUE差异的生理生化基础及其遗传背景、植物水分利用效率研究方法的改进以及今后的研究重点进行了讨论。     

水分胁迫对紫花苜蓿根系吸水与光合特性的影响

变水条件下(利用PEG-6000模拟水分胁迫48 h,ψs=0.2MPa,之后复水48 h),测定紫花苜蓿(Medicago sattva L,品种阿尔冈金和陇东苜蓿)幼苗根系水力学导度与光合参数变化规律,旨在研究变水条件下紫花苜蓿光合作用的响应机制、植株水分吸收能力的变化规律及地上与地下部可能的相关关系.结果表明:干旱胁迫使得紫花苜蓿根系水力学导度(Lpr)受到显著影响.随着水分胁迫时间的延长,根系吸水能力呈现快速--缓慢下降趋势,即根系水力学导度逐渐下降,气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)和叶片水势亦随之而显著降低,胞间二氧化碳浓度(Ci)先随之降低但最终上升而累积.复水后,根系水导呈现缓慢--慢速的恢复趋势,Pn、Gs、Tr、叶片水势随着根系水导速率的增加而逐渐恢复;Ci则随复水时间的延长而逐渐下降.但各参数除Ci外,均没有恢复到胁迫前水平.紫花苜蓿根系水导与光合参数在复水后的恢复程度说明,紫花苜蓿对干旱逆境的抵御与适应能力相对较弱,但陇东苜蓿对水分胁迫的忍耐能力强于阿尔冈金.     

节水灌溉条件下冬小麦优化施肥研究

在东新大田生产条件下,就冬小麦只进行冬灌时的优化施肥问题进行了研究.结果发现由于东新土壤普遍缺N而富P,施用P肥无明显增产效果,低N下施P反而减产;而施N则具有明显节水增产效果.因此,在东新只灌一水(冬灌60mm)情况下,从发挥肥效和提高WUE的角度出发,施纯N150kg/hm²,N:P=2:1即可达到较优效果,过量NP肥施用无助于产量和WUE的提高.     

不同倍性小麦材料对水分和密度条件的响应

以栽培一粒(2n)、栽培二粒(4n)和长武134(6n)为材料在大型活动防雨棚条件下研究不同倍性小麦材料在不同密度和水分条件下的产量适应性变化.结果发现,在两种水分条件下随着染色体倍性从2n→6n的增加,产量、千粒重、水分利用效率(WUE)和收获指数均呈增加趋势,在水分胁迫下各材料穗粒数和穗数则呈降低趋势,而在正常供水下穗粒数则呈增加趋势.在水分胁迫下栽培一粒、栽培二粒和长武134最高产量分别出现在中、低、高密度群体,而同一材料不同密度群体间变异系数分别为6.73%,1.98%,9.07%;不同倍性材料千粒重均随着密度增加而减小,而穗数则逐渐增加,二倍体的穗粒数以中密度最高,四倍体的穗粒数随着群体密度的增加而减小,六倍体则相反;三种材料WUE和收获指数分别以低、高、低密度最高.正常供水下随着染色体倍性从2n→6n的增加,三个倍性材料最高产量分别出现在高、低、低密度群体,而同一材料不同密度群体间变异系数分别为6.01%,17.12%,2.46%;千粒重表现为中密度>低密度>高密度,而穗粒数均以低密度群体最高,二倍体和四倍体以高密度群体最低,六倍体则以中密度群体最低,穗数则随着密度群体增加而增加;二倍体WUE以高密度群体最大,中密度最小,四倍体和六倍体随着群体密度的增加而逐渐减小,二倍体收获指数以低密度最高,中密度最低,四倍体和六倍体表现为低密度>中密度>高密度.上述研究结果为干旱半干旱地区小麦节水高产栽培和育种提供了理论依据.     

节水灌溉的生理生态依据

<正> 节水农业系指充分利用自然降水和有限灌溉水的农业,其特点是灌溉农业和旱地农业的结合,包括节水灌溉,农田水分保蓄、节水耕作方法和栽培方法,适水种植的作物布局以及与之相适应的节水新材料、新制剂和抗旱作物新品种的开发选育及节水管理体制的建立。其目的是在灌溉农业中节约大量用水的同时实现高产,在旱地农业中增加少量供水达到显著增产。节水灌溉是节水农业的中心,其研究内容包括工程技术和生物学两个方面,前者主要从蓄水、输水及灌水的     

干旱条件下钙和赤霉素混合处理小麦种子对胚部抗氧化酶活性的影响

在20%PEG6000模拟干旱的条件下,用0.5?Cl2、50mg/L赤霉素(GA)以及0.5?Cl2 50mg/LGA浸种,研究不同浸种处理对小麦种苗胚部抗氧化酶活性的影响。结果发现,Ca GA浸种处理的种子在生长过程中,尤其是在生长的第1天和第3天,其过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性在各处理中最低,抗坏血酸—过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性也维持在很低水平。表明Ca GA浸种使小麦胚部在干旱条件下保持较低的氧化状态,有利于小麦萌动和出苗。     

水分胁迫和复水对紫花苜蓿幼苗叶绿素荧光特性的影响

利用PEG-6000模拟水分胁迫(ψs=-0.2MPa,胁迫时间:48 h,复水48 h),研究了紫花苜蓿(Medicago sativa L)品种陇东苜蓿和阿尔冈金叶片叶绿素荧光特性和光合色素含量的变化,旨在探讨紫花苜蓿水分胁迫条件下的光合反应机制.结果表明:光化学淬灭系数(qP)和PSII线性电子传递的有效量子产额(YIELD)以及非光化学淬灭系数(qN)和表观光合电子传递效率(ETR)在胁迫前后随光合有效辐射(PAR)的变化规律分别可用公式:Y=aLn(X) b(Y:qP或YIELD,X:PAR,X≠0)和Y=aX2 bX c(Y:qN或ETR,X:PAR)来表示;在受到干旱胁迫后,PSII最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)和光合色素含量均明显低于对照,在任意光强下的qP、YIELD和ETR值也极显著低于对照的相应值,qN值则极显著高于对照的相应值;同时,和对照相比,qN和ETR光响应曲线顶点所对应的光强值在受到胁迫后亦明显下降,表明光抑制初始点的降低和最大光保护能力的减弱,甚至光抑制的提前到来.干旱胁迫使得PSⅡ反应中心结构和功能遭到破坏而部分关闭,光合电子传递受阻,光能利用与光化学转化与能力下降,吸收的光能更多的以热能形式耗散.复水后,虽然有光保护机制的存在,但除陇东苜蓿光合色素含量及阿尔冈金类胡萝卜素外,各参数均未能恢复到对照水平,因此旱后复水不能完全解除干旱对PSII反应中心所带来的伤害.紫花苜蓿幼苗对干旱胁迫较为敏感.供试品种相比,陇东苜蓿耐旱性优于阿尔冈金.     

西北地区小麦生产环境风险时空特征

利用CROPWAT模型和生命周期评价(LCA)方法,对西北地区2005—2020年小麦生产的投入、环境风险和水分需求进行分析和评价。结果表明：西北地区氮、磷、钾平均肥料投入量分别为238、142、62.5 kg·hm^-2;农药、柴油、种子、人工的投入量分别为4.35 kg·hm^-2、1.26 L·hm^-2、305 kg·hm^-2、771 h·hm^-2。西北地区平均小麦产量3.68 t·hm^-2,排放温室气体3 589 CO₂-eqkg·hm^-2,土壤酸化潜值87.0 SO₂-eqkg·hm^-2,消耗能量3.3×10⁸ J·hm^-2。肥料投入对温室气体排放和能量消耗的贡献最大,分别达到86.5%和77.8%;农作阶段在土壤酸化潜值中贡献率最高,占比达90%以上。西北地区小麦生产平均需水量为331 mm,平均灌溉需水量为227 m...     

雨水利用与水土保持和农业持续发展

雨水资源是西北黄土高原旱作区农田生产的主要水源。该区域年均雨水总量２７５７亿ｍ＾３，是当前前年地表水和地下水用量的９．２倍。因降水时空分布不均，“易失多变”，水土流失和干旱问题严重，卫水利用率４０％左右，作物水分利用效率仅３．０－４．５ｋｇ（ｈｍ＾２．ｍｍ）。人工收集与调配利用雨水，是水土保持和农业生产的一个结合点，可使降寸桑加增效，人工收集利用雨水在西北历史悠久，有坝、塘、池、井、窖和卫坡梯田等     

干旱及复水对玉米叶片光合特性的影响

盆栽条件下,以玉米品种户单4号为材料,设正常供水(CK)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)三个水分处理,研究了拔节期和孕穗期水分胁迫及复水对玉米叶片光合、叶绿素荧光的影响,以期为玉米补偿机制的阐明提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫使叶水势(ψleaf)降低,复水后拔节期重度胁迫叶水势迅速恢复并超过对照,而孕穗期则恢复缓慢;(2)拔节期和孕穗期重度胁迫降低了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光化学猝灭系数(qP),但复水5d后可基本恢复至对照;Ci最低,气孔限制值(Ls)较对照分别增加了6.85%,9.52%,Fv/Fm值分别降低了1.72%和0.61%,表明气孔限制是Pn降低的主要原因;(3)拔节期重度胁迫叶的水分利用效率(WUE)高于对照,表现出补偿效应;孕穗期干旱胁迫下WUE表现为:MS>CK>SS,在复水第一天达最大值,随后趋于降低。说明拔节期和孕穗期光合特性变化存在差异性。