小麦籽粒干物质积累的动态QTL定位

以波兰小麦品系‘XN555’与普通小麦品系‘中13’杂交产生的99个F10重组自交系(RILs)为材料,构建了包含241个SSR分子标记的A、B染色体组14个连锁群的遗传图谱,并采用Logistic方程拟合籽粒灌浆过程,对粒重增长的缓慢增长期、快速增长期和平稳期进行千粒重条件QTL和非条件QTL定位分析。结果显示:(1)在小麦A、B染色体组上共检测到5个非条件QTL和5个条件QTL。(2)在小麦粒重缓慢增长期和快速增长期各有2个非条件QTL,平稳期有1个非条件QTL,它们分别位于2B、3A、3B和7A染色体上,单个QTL可解释表型变异的9.66%～15.18%。(3)在小麦粒重快速增长期检测到1个条件QTL,平稳期检测到4个条件QTL,涉及1A、2B、5B和7B染色体,单个QTL可解释表型变异的13.01%～29.27%。(4)于2B染色体Xbarc361～Xwmc422标记区间距Xbarc361标记0.05cM处,在粒重快速增长期同时检测到一个条件QTL和非条件QTL,且在平稳期检测到一个非条件QTL。研究表明,小麦不同灌浆时期粒重增长相关QTL的数量和遗传效应各不同,同一QTL在不同灌浆时期的遗传效应也不同,即QTL的表达具有时序选择性。     

马铃薯生育期和干物质积累的动态模拟研究

根据三年的田间试验数据和有关气象资料,提出了马铃薯生育期和干物质积累的模拟模型、用高斯方程计算每天的温度条件对马铃薯生育期和干物质积累的生理效应,改进了前人的生育期模型和温度条件对干物质积累影响系数的计算方法．以每天的单位叶面积变化、群体上方的有效辐射和温度变化模拟群体的干物质积累、结果表明,本研究的模型有明确的机理性和较高的精度．用Visual Basic 6．0界面表达每日生态条件变化对群体光合生产和干物质积累的影响,模拟结果具有直观的机理性,从而克服了同类研究中的缺陷。     

气候条件与高粱干物质积累动态特征分析

气候条件和栽培管理技术直接影响着高梁的干物质积累状况和最终产量。在栽培技术基本相同条件下,干物质的积累主要受气候条件所制约。因此,通过分析不同产量年型下气候     

利用APSIM模型分析不同播期和耕作方式对旱地小麦籽粒干物质积累的影响

黄土丘陵区旱地小麦籽粒干物质积累的准确模拟可为调控小麦生产提供重要的技术支持。本研究利用甘肃省定西市安定区1971—2017年的气象资料和甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2016—2017年的大田试验数据,基于APSIM模型对旱地小麦籽粒干物质积累与分配进行模拟,并在模型验证的基础上,定量分析了播期和耕作方式对小麦籽粒干物质积累的影响。结果表明: 3个播期(早播、正常播、晚播)和4种耕作方式(传统耕作、传统耕作+覆盖、免耕、免耕+覆盖)下,籽粒干物质模拟值与实测值间的均方根误差(RMSE)为57.5～143.1 kg·hm^-2,归一化均方根误差(NRMSE)为1.4%～9.9%,模型模拟精度较高。不同播期下,耕作方式对籽粒干物质积累的促进效果排序均表现为: 免耕+覆盖>传统耕作+覆盖>免耕>传统耕作,免耕+覆盖最有利于小麦籽粒干物质积累,而免耕与传统耕作差异不显著。不同耕作方式下,小麦干物质积累过程均表现为早播好于正常播和晚播,晚播对干物质积累的影响较大,积累过程最不理想。     

甜高粱开花后干物质积累与分布的研究

甜高粱从开花期到成熟期间,穗部干物质积累总量的80％－85％的物质来自植株在此时期绿叶面积的光合作用。在同样的栽培条件下,甜高粱干物质积累量随穗部籽粒成熟状态而逐渐增加。其历程是,开花期低于乳熟期,乳熟期低于成熟期。单株干物质积累与分布呈S形曲线,穗部高于上茎,上茎低于中茎,中茎高于下茎。     

测墒补灌对小麦光合特性和干物质积累与分配的影响

以高产冬小麦品种济麦22为材料,研究了测墒补灌对小麦光合特性和干物质积累与分配的影响.结果表明:W2(拔节期补灌至相对含水量75％,开花期70％)和DW2(拔节后10 d补灌至相对含水量75％,开花期70％)灌浆后期旗叶光合速率和实际光化学效率分别高于W3(拔节期补灌至相对含水量80％,开花期70％)和DW3(拔节后10 d补灌至相对含水量80％,开花期70％)处理;W2和DW2开花期和成熟期干物质积累量、开花前贮藏干物质向籽粒的转运量和籽粒干物质分配量高于W1(拔节期补灌至相对含水量65％,开花期70％)和DW1(拔节后10d补灌至相对含水量65％,开花期70％)处理,水分利用效率和灌溉水生产效率显著高于W3和DW3处理.相同补灌水平下,DW2和DW3灌浆后期旗叶光合速率和实际光化学效率分别高于W2和W3处理,开花期干物质积累量及其向籽粒的转运量低于W2和W3处理,开花后干物质积累量、籽粒产量、水分利用效率和灌溉水生产效率高于W2和W3处理.DW2是本试验条件下的高产高水分利用效率灌溉方案.     

光照强度对砂仁生长和干物质积累的影响

栽在实验地上的药用植物阳春砂仁(Amomum villosum),采用人工整株结合竹篱笆遮荫造成16％、38％和74％的自然光照强度条件,定期定株测定各种指标,结果表明: 1.38％自然光强下,砂仁的株高、叶数、茎和球茎粗度都比16％和74％自然光强下的大,16％自然光强下的最小(图1)。     

水稻地上部干物质积累动态的定量模拟

选用4个不同株型水稻品种进行不同施氮水平的田间试验,于主要生育期测定植株地上部干物质积累量（DMA）,并对DMA及出苗至成熟期累积辐热积（TEP）进行归一化处理,建立了基于相对DMA（RDMA）和相对TEP（RTEP）的水稻相对干物质积累（RDMA）动态模型,进而定量分析了水稻干物质积累过程的动态特征.结果表明：Richards方程能够准确描述水稻地上部干物质积累的动态模式,具有明确的生物学意义,具体方程式为RDMA=1.0157/(1+e^{3,6329-7.5907×RTEP})^1/0.5574,r=0.9938;利用独立的水稻田间试验资料对所建模型进行了检验,水稻不同RTEP所对应的DMA观测值与模拟值之间的根均方差为0.86 t·hm^-2.根据水稻地上部干物质积累速率方程的2个拐点,可将整个干物质积累过程划分为前、中和后期3个阶段,发现水稻干物质最大积累速率及其出现时的相对辐热积和相对干物质积累量分别为2.24、0.56和0.46.     

甜高梁开花后干物质积累与分布的研究

甜高梁从开花期到成熟期间,穗部干物质积累总量的８０％－８５％的物质来自植株在此时期绿叶面积的光合作用。在同样的栽培条件下,甜高梁干物质积累量随穗部籽粒成熟状态而逐增加。其历程是,开花低于乳熟期,乳熟期低于成熟期。单株干特积累与分布呈Ｓ形曲线,穗部高于上茎、,上茎低于中茎,中茎高于下茎。     

测墒补灌对不同穗型小麦品种耗水特性和干物质积累与分配的影响

在田间试验条件下, 以中穗型小麦(Triticum aestivum)品种‘山农15’和大穗型品种‘山农8355’为供试材料, 设置3个0-140 cm土层土壤相对含水量处理: W0 (拔节期65%, 开花期60%)、W1 (拔节期70%, 开花期70%)、W2 (拔节后8天70%, 开花后8天70%), 采用测墒补灌的方法补充土壤水分达到目标相对含水量, 对两个不同穗型小麦品种的耗水特性和干物质积累与分配进行了研究。结果表明: (1)两品种籽粒产量均以W0处理最低, ‘山农15’ W1和W2处理无显著差异, ‘山农8355’ W1处理显著高于W2处理; 两品种W1处理的水分利用效率和灌溉水利用效率均显著高于W2处理。‘山农15’ W1处理的籽粒产量和灌溉水利用效率分别显著低于和高于‘山农8355’的W1处理, 水分利用效率无显著差异; 两品种W2处理的籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均无显著差异。(2)两品种总耗水量以W0处理最低, ‘山农15’ W1处理显著低于W2处理, ‘山农8355’两处理无显著差异; 两品种W1处理的土壤供水量及其占总耗水量的比例显著高于W2处理。‘山农15’ W1处理的总耗水量和灌水量占总耗水量的比例显著低于‘山农8355’, 土壤供水量占总耗水量的比例显著高于‘山农8355’; 两品种W2处理总耗水量, 土壤供水量及其占总耗水量的比例无显著差异。(3)两品种W1处理成熟期干物质积累量显著高于其他处理, W1处理提高了‘山农8355’开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率, 对‘山农15’无显著影响。‘山农15’ W1和W2处理成熟期干物质积累量显著低于‘山农8355’, 开花前贮藏同化物向籽粒的转运量和转运率、对籽粒的贡献率均显著高于‘山农8355’, 开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率低于‘山农8355’。综合考虑干物质积累与分配、籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率, W1处理是两品种节水高产的最佳土壤相对含水量处理。     

冬小麦干物质在各器官中的累积和分配规律研究

为修正冬小麦生长模型中的干物质分配,通过田间试验,对冬小麦干物质累积和在不同器官中的分配进行了描述。并且在此基础上结合文献资料,对冬小麦光合产物在各器官中的分配和转移系数的计算方法进行了探讨,分析了两者随相对发育阶段（RDS）的变化规律,并建立了函数表。同时运用试验资料进行了实地验证,取得较好的效果。     

不同产量水平旱地冬小麦品种干物质累积和转移的差异分析

旱地小麦高产栽培中品种起着重要作用,研究不同产量水平旱地冬小麦品种干物质累积和转移的差异,对黄土高原旱区作物高产稳产有重要意义。以9个旱地冬小麦品种为材料,通过田间试验研究了不同产量水平旱地冬小麦品种的生物量、花前花后干物质累积量、干物质转移量、转移率及转移干物质对籽粒的贡献率、叶面积、SPAD值以及光合速率的差异。结果表明,不同小麦品种的生物量、花前花后干物质累积量、干物质转移量、转移率及转移干物质对籽粒的贡献率均存在明显差异。与不施肥相比,高、中、低3个产量水平小麦品种在低养分投入时,成熟期生物量分别提高29%,22%和6%,高水平时分别提高46%,39%和23%,高产品种的生物量及其对养分投入的敏感程度明显高于低产品种。不同品种的花后干物质累积量随养分投入水平提高而增加,但花前营养器官中储存物质的转移量、转移率和对籽粒的贡献率却明显随之下降。功能叶(旗叶)在灌浆期高、中、低3个产量水平品种的SPAD值在低养分投入条件下分别为20.7、17.5和13.7;高养分投入时,分别为35、26.1和16.8。高产品种西农88的光合速率为6.0μmolCO.2m-.2s-1),中产和低产品种的平均光合速率分别为4.3μmolCO.2m-.2s-1和4.0μmolCO.2m-.2s-1,高产品种功能叶(旗叶)在灌浆期能保持较高的SPAD值和光合速率,因而花后能生产较多的干物质,但其花前干物质转移量、转移率及转移干物质对籽粒的贡献率均没有明显优势。可见,花后较高的叶绿素水平、光合速率和干物质累积是旱地小麦品种高产的重要原因。选择优良品种,采取合理的栽培措施,特别是通过养分调控保持花后具较高的干物质累积量是西北旱地进一步提高冬小麦产量的重要途径。     

水分胁迫与光照条件对棉花干物质和产量形成影响的数学模型

从作物冠层净同化速率入手,通过引入对CO2浓度、空气湿度、光照强度和土壤含水量反映较敏感的光能利用系数（β）,建立了考虑水分胁迫和光照条件对作物干物质积累与产量形成影响的数学模型,模型考虑了水分胁迫与低光照下冠层阻力增加的设定,将反映作物冠层水分状况的功能叶水势（Ψl）作为参数纳入本模型,通过对土壤相对含水量（Aw)、气温（Ta）、水汽压差（VPD）的多元回归估算出Ψl,并将空气动力学阻力（Ra）简化为风速（u）的函数,盆载试验应用实例和敏感性分析表明,该模型在诊断环境因子特别是土壤水分与光照因子对作物生长和产量构成的影响具有一定的实用性。     

水稻物质生产与氮、磷、钾、硅素积累特点及其相互关系

大田条件下研究了30个水稻基因型的干物质与N、P、K、Si积累特性及其相互关系.结果表明,水稻干物质积累总量随N、P、K和Si积累总量的增加呈直线增加,其相关系数早季和晚季均达极显著水平.同时,N、P、K、Si积累的平衡有利于干物质积累,干物质积累量随NBI(养分平衡指数)直线增加,随NDI(养分偏离指数)直线下降.30个水稻品种平均N、P、K、Si积累总量比值早季为3.76:1:4.55:7.10,晚季为2.88:1:4.54:8.09.干物质积累能力以中期最强,前期最弱,而N积累能力却以前期最强,后期最弱.水稻抽穗前积累的干物质主要分配在茎鞘中,当抽穗期茎鞘比率达到最大时,茎鞘重约为叶片重的2倍,而抽穗前积累的N主要分配在叶片中,叶片中N的分配比率全生育期均比干物质分配比率高.成熟期积累的干物质、N和P主要分配在穗部,早、晚季稻的平均分配比率分别为58.01%、66.42%和70.06%,而K主要分配在茎鞘中,早、晚季稻的平均分配比率为62.08%.早季Si在茎中的分配比率(43.11%)最大,而晚季却以穗中的分配比率(46.99%)最大.     

水稻物质生产与氮、磷、钾、硅素积累特点及其相互关系

大田条件下研究了30个水稻基因型的干物质与N、P、K、Si积累特性及其相互关系．结果表明,水稻干物质积累总量随N、P、K和Si积累总量的增加呈直线增加,其相关系数早季和晚季均达极显著水平．同时,N、P、K、Si积累的平衡有利于干物质积累,干物质积累量随NBI(养分平衡指数)直线增加,随NDI(养分偏离指数)直线下降．30个水稻品种平均N、P、K、Si积累总量比值早季为3．76：1：4．55：7．10,晚季为2．88：1：4．54：8．09．干物质积累能力以中期最强,前期最弱,而N积累能力却以前期最强,后期最弱．水稻抽穗前积累的干物质主要分配在茎鞘中,当抽穗期茎鞘比率达到最大时,茎鞘重约为叶片重的2倍,而抽穗前积累的N主要分配在叶片中,叶片中N的分配比率全生育期均比干物质分配比率高．成熟期积累的干物质、N和P主要分配在穗部,早、晚季稻的平均分配比率分别为58．01％、66．42％和70．06％,而K主要分配在茎鞘中,早、晚季稻的平均分配比率为62．08％．早季Si在茎中的分配比率(43．11％)最大,而晚季却以穗中的分配比率(46．99％)最大．     

5-氨基乙酰丙酸(ALA)对冬小麦花后干物质生产和旗叶衰老的影响

以百农矮抗58小麦为材料,采用大田试验的方法,研究了始穗期喷施不同浓度(0,10、30、50 mg·L-1)的5-氨基乙酰丙酸(ALA)对冬小麦花后干物质生产和旗叶衰老的影响.结果表明:10～50 mg·L-1 ALA处理有利于植株对干物质的积累,至成熟期其干物质总量明显高于对照(0 mg·L-1);10～50 mg·L-1 ALA处理各器官干物质的分配率与对照没有显著性差异,但其花后生产的干物质对产量的贡献率显著高于对照;在开花期,10～50 mg·L-1ALA处理的叶面积指数与对照没有显著性差异,但在乳熟期和腊熟期,叶面积指数显著高于对照.从开花期至蜡熟期,10～50 mg·L-1 ALA处理的旗叶SPAD值和净光合速率均高于对照;在灌浆后期,ALA处理降低了旗叶丙二醛(MDA)含量和相对电导率.与对照相比,10～50mg·L-1 ALA处理冬小麦的穗粒数、千粒重和产量显著增加,其中以30 mg·L-1 ALA处理增产效果最大.     

基于冠层反射光谱的棉花干物质积累量估测

通过分析不同施氮水平下棉花地上部干物质积累量与冠层光谱反射率及其衍生的比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)及差值植被指数(DVI)之间的关系,确立了棉花地上部干物质积累量的敏感波段及预测模型.结果表明:两个可见光波段(560和710 nm)和5个近红外波段(810、870、950、1 100和1 220 nm)组成的植被指数与棉花地上部干物质积累量的相关性较好,其中RVI(1 100, 560)的相关性最好.通过逐步回归分析确立的棉花地上部干物质积累量的预测模型为:地上部干物质积累量(g·m-2)=66.274×RVI(1 100, 560)-148.84.说明通过遥感手段估测棉花地上部干物质积累量是可行的.