保墒灌溉对渠灌类型区冬小麦产量构成及生理特性的影响

以传统耕作栽培方式为对照,研究了5种保墒灌溉栽培方式下冬小麦产量构成的差异,并对冬小麦灌浆期旗叶叶绿素含量、MDA含量、SOD含量、水分利用效率进行了研究。结果显示:不同保墒灌溉栽培方式对冬小麦均有增产作用,平均增产13.46%,穗长平均增加7.15%,不孕小穗数平均降低21.78%,结实小穗平均增加11.42%,穗粒数平均增加10.82%,千粒重平均增加11.05%。保墒灌溉栽培方式的冬小麦灌浆期旗叶叶绿素含量降低减缓,MDA含量降低、SOD含量增高,水分利用效率平均提高24.03%。结果表明,以免耕留茬方式增产幅度最大,水分利用效率最高。     

干旱高温及高浓度CO2复合胁迫对冬小麦生长的影响

研究了不同CO₂浓度、不同温度和水分条件及其组合对冬小麦产量、光合及水分的影响,以阐明气候变化对冬小麦的影响.结果表明: CO₂浓度升高对冬小麦光合速率没有影响,而升温和干旱均使光合速率显著下降.升高CO₂浓度与温度对冬小麦旗叶水分条件没有影响,干旱胁迫下旗叶相对含水量显著降低,而升温与干旱同时发生可降低旗叶水势.气温、CO₂浓度升高以及干旱胁迫共同作用下,冬小麦光合速率和旗叶水分条件显著降低,产量下降41.4%.CO₂浓度升高使冬小麦增产21.2%,温度升高使产量降低12.3%,CO₂浓度和温度同时升高对产量没有影响,干旱胁迫下产量下降程度更大.未来气候变化情景下,保持较高的土壤水分含量是减少气候变暖危害的重要手段.
     

干旱高温及高浓度CO2复合胁迫对冬小麦生长的影响

研究了不同CO₂浓度、不同温度和水分条件及其组合对冬小麦产量、光合及水分的影响,以阐明气候变化对冬小麦的影响.结果表明: CO₂浓度升高对冬小麦光合速率没有影响,而升温和干旱均使光合速率显著下降.升高CO₂浓度与温度对冬小麦旗叶水分条件没有影响,干旱胁迫下旗叶相对含水量显著降低,而升温与干旱同时发生可降低旗叶水势.气温、CO₂浓度升高以及干旱胁迫共同作用下,冬小麦光合速率和旗叶水分条件显著降低,产量下降41.4%.CO₂浓度升高使冬小麦增产21.2%,温度升高使产量降低12.3%,CO₂浓度和温度同时升高对产量没有影响,干旱胁迫下产量下降程度更大.未来气候变化情景下,保持较高的土壤水分含量是减少气候变暖危害的重要手段.
     

水分胁迫对冬小麦光合特性及产量的影响

对不同水分条件下小麦叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数及光合速率的变化进行了研究．结果表明,随着胁迫的加剧．其叶绿素含量降低,且叶绿素a的含量下降比叶绿素b的含量要快。住不同水分条件下,叶片叶绿素含量及光合速率随生育进程的变化趋势基本一致．拔节期到抽穗期迅速上升,灌浆期后迅速下降,且叶绿素含量与光合速率呈显著的正相关。在水分胁迫下旗叶的T12值减少．旗叶光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光能转化效率(Fv／Fm)和潜在活性(Fv／Fo)降低．胁迫程度越大其值降低幅度越大,轻度胁迫与对照相比其值降低幅度小。而重度胁迫其值急剧下降,这些值的降低,导致了光合作用的潜在活力降低,影响了光合电子的传递和CO2同化的正常进行,最终导致产量降低。     

麦秸还田对隔茬冬小麦根系及叶片衰老的影响

对麦秸翻压还田后隔茬冬小麦根系活力、旗叶叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量及光合速率等衰老指标进行了测定分析.结果显示,(1)小麦秸秆还田后可显著促进各时期根系的生长并显著提高小麦根系活力,且根系在30cm处土壤中的分布增加;(2)冬小麦生育后期叶片叶绿素以处理Ⅲ(6 000 kg/hm2)的降解速度(18%)最慢,旗叶光合速率在灌浆期和蜡熟期以处理Ⅲ为最高,旗叶丙二醛含量以处理Ⅲ最低,比对照(Ⅰ)低6.78 mmol·g-1FW,丙二醛含量与光合速率呈显著负相关.研究结果表明,适量秸秆还田对接茬玉米的产量影响不显著,但可显著延缓隔茬冬小麦的衰老并显著提高产量,在黄土高原有灌溉条件的地区以6 000 kg/hm2的小麦秸秆量还田较适宜.     

不同水分处理对耐旱性不同小麦品种旗叶衰老的影响

在防雨池栽条件下,研究了不同土壤水分处理对不同耐旱性小麦品种旗叶衰老的影响。结果表明,开花后小麦旗叶叶绿素含量、iPAs含量和光合速率均随土壤水分含量降低而降低,而MDA和ABA含量升高,旗叶衰老进程加快,产量降低。旱地品种菜农8834比水浇地品种鲁麦7号上述指标随土壤水分含量降低而下降或升高的幅度小,这是旱地小麦品种莱农8834在水分亏缺条件下产量较高的内在生理基础。     

土壤水分对返青期断根冬小麦补偿效应的影响

通过盆栽试验研究了不同土壤水分条件下返青期断根冬小麦的补偿效应.结果表明,断根小麦的早期生长受到抑制,叶面积在返青 拔节期间显著下降,到开花期能恢复至对照水平.高水分条件下断根小麦拔节期的叶绿素荧光参数包括表观光合电子传递速率、实际光化量子产量、光化学淬灭系数、非光化学淬灭值均显著大于对照,开花后单茎干物质积累为0.81 g,显著大于对照（0.56 g）,花后干物质积累系数比对照提高了38.79%,断根小麦根量虽有所下降但差异不显著;低水分条件下断根小麦的叶绿素荧光参数和花后干物质积累与对照之间没有显著差异,但断根小麦的根系生物量（7.83 g·pot^-1）显著小于对照（9.77 g·pot^-1）.土壤水分对断根小麦的地上生物量和籽粒产量的补偿效应没有显著影响.断根处理的冬小麦在两种土壤水分条件下均显著降低了耗水量,在整个生育期,高水分条件下冬小麦断根处理可节水2 000 ml左右,水分利用效率为1.97 g·kg ^-1,显著大于对照的1.70 g·kg ^-1;低水分条件下也可节水1 500 ml左右,水分利用效率虽有所提高,但未达到显著性差异.     

两种高产小麦旗叶光合功能衰退特性的比较

以高产小麦宁麦8号和9号为材料,研究了自开花期旗叶光合功能衰退和品种间的差异.结果表明:开花期后,随着穗重的增加,旗叶的比叶重、相对含水量、叶绿素含量、饱和光强下的净光合速率Pnmax、光饱和点LSP、表观量子产量AQY以及PSI、PSII和全电子传递链活性不断降低,黄熟期后下降均较显著,而叶绿素a/b、光补偿点LCP和呼吸速率Rd开花期至黄熟期间缓慢升高.和宁麦8号相比,宁麦9号叶绿素含量开始时较低,衰老后期含量较高.结论:黄熟期前,旗叶对光的利用范围较光,光合功能降低缓慢;黄熟期后,利用强光和弱光能力均下降,光合功能的衰退显著.和宁麦8号相比,高产小麦宁麦9号旗叶光合功能早衰.     

氮肥后移对抽穗后水分胁迫下冬小麦光合特性及产量的影响

采用子母桶栽土培法模拟冬小麦抽穗后不同的水分胁迫状态,研究了氮肥后移对冬小麦光合特性及产量的影响.设置3个氮肥处理,分别为N₁(基肥∶拔节肥∶开花肥=10∶0∶0)、N₂(6∶4∶0)和N₃(4∶3∶3),模拟冬小麦抽穗后2种水分胁迫(渍水胁迫、干旱胁迫),设正常供水为对照.结果表明：相同供水条件下,N₂和N₃处理较N₁处理显著提高冬小麦灌浆期旗叶的SPAD和光合速率,确保了收获时较高的穗数、穗粒数和地上部分生物量;氮肥后移处理显著提高了冬小麦的耗水量,但其籽粒产量和水分利用效率也显著提高.相同氮肥条件下,干旱胁迫和渍水胁迫处理较正常供水显著降低了冬小麦开花期和灌浆期旗叶的光合速率、千粒重、穗粒数和产量.与正常供水相比,各氮肥条件下干旱胁迫和渍水胁迫处理花后旗叶光合速率及籽粒产量的减小幅度均表现为N₁＞N₂＞N₃.表明氮肥后移通过提高旗叶SPAD、减缓花后旗叶光合速率的下降幅度、增加地上部分干物质积累量,调控产量及其构成要素,以减轻逆境灾害(干旱和渍水胁迫)对产量的影响.     

施氮量和栽培模式对旱地冬小麦旗叶衰老及其活性氧代谢的影响

以冬小麦小偃22为试验材料,研究3种栽培模式(常规栽培、覆草栽培、地膜覆盖)和3种施氮水平(施纯氮0、120和240 kg/hm2)下旗叶衰老与活性氧代谢特性.结果表明,与常规栽培(CK)相比较,覆草栽培条件下叶绿素含量始终较高(P<0.05),叶片衰老速度缓慢,代谢强度旺盛,有利于籽粒灌浆和光合产物的积累,产量显著增加(P<0.05).在灌浆前期,地膜覆盖条件下叶片叶绿素含量增加(P<0.05),叶片保护性酶活性(POD、CAT)提高,膜脂过氧化程度低;但在灌浆后期,叶绿素含量急剧下降,叶片衰老速度加快,膜脂过氧化程度加剧,产量仍显著增加(P<0.05).施用氮肥在一定范围内可提高旗叶叶绿素含量和保护性酶活性(POD、CAT),降低膜脂过氧化程度;施氮量为120 kg/hm2时,冬小麦旗叶叶绿素含量最高,叶片衰老迟缓,代谢强度降低缓慢,膜脂过氧化程度低,有利于小麦后期生长和籽粒灌浆,在3种栽培模式下产量均最高.     

Effect of Pre-Anthesis Drought Hardening on Post-Anthesis Physiological Characteristics,Yield and WUE in Winter Wheat

A drought event can cause yield loss or entire crops to fail. In order to study the effects of continuous drought on physiological characteristics, yield, and water use efficiency (WUE) of winter wheat (Triticum aestivum L.), the variety “Zhoumai 22” was grown in controlled water conditions of the pot-planted winter wheat under a mobile rainout shelter. Foot planting and safe wintering were used to evaluate, winter wheat under different drought conditions, including light, moderate and severe drought at the jointing, heading, and filling stages. The soil water content was controlled at 60–70%, 50–60%, or 40–50% of field capacity. Experimental trials included 3 pre-anthesis drought hardening, 3 three-stage continuous drought, and 1 test control conditions. Under drought stress conditions, winter wheat leaf water potential, soil plant analysis development (SPAD), photosynthesis parameters, and yield declined due to pre-anthesis drought hardening. And the degree of decline: continuous drought > pre-anthesis drought hardening. Changes in the post-anthesis photosynthetic capacity of winter wheat were mainly related to the pre-anthesis drought level, rather than post-anthesis rehydration. The threshold of non-stomata limiting factors caused by photosynthesis at the filling stage is 40–50%FC, while comprehensive yield and WUE affected, the yield in severe drought treatments was the most significant, B3C3 and B3C3G3 decreased by 55.68% and 55.88%, respectively. Pre-anthesis drought was the main reason for the decreased crop yield. Thus, severe drought should be avoided during planting, while pre-anthesis light drought is a suitable choice for water-saving and crop production, as proper pre-anthesis drought hardening (60–70% FC) is feasible and effective.     

Long-Term Monitoring of Rainfed Wheat Yield and Soil Water at the Loess Plateau Reveals Low Water Use Efficiency

Increasing crop yield and water use efficiency (WUE) in dryland farming requires a quantitative understanding of relationships between crop yield and the water balance over many years. Here, we report on a long-term dryland monitoring site at the Loess Plateau, Shanxi, China, where winter wheat was grown for 30 consecutive years and soil water content (0–200 cm) was measured every 10 days. The monitoring data were used to calibrate the AquaCrop model and then to analyse the components of the water balance. There was a strong positive relationship between total available water and mean cereal yield. However, only one-third of the available water was actually used by the winter wheat for crop transpiration. The remaining two-thirds were lost by soil evaporation, of which 40 and 60% was lost during the growing and fallow seasons, respectively. Wheat yields ranged from 0.6 to 3.9 ton/ha and WUE from 0.3 to 0.9 kg/m³. Results of model experiments suggest that minimizing soil evaporation via straw mulch or plastic film covers could potentially double wheat yields and WUE. We conclude that the relatively low wheat yields and low WUE were mainly related to (i) limited rainfall, (ii) low soil water storage during fallow season due to large soil evaporation, and (iii) poor synchronisation of the wheat growing season to the rain season. The model experiments suggest significant potential for increased yields and WUE.     

土壤深层供水对冬小麦干物质生产的影响

采用根系研究装置研究了土壤深层供水对冬小麦干物质生产的影响 .结果表明 ,上层低湿度下层高湿度的处理在小麦灌浆期仍然保持了较高的土壤和叶片含水量 ,具有发达的根系 ,特别是 1m以下的根量在 4个处理中为最高 ,旗叶和穗的干重也最大 ,具有最大的产量潜力 .本研究表明 ,上层土壤较干下层土壤湿润有利于发挥小麦根信号的积极作用 ,平衡水分利用 ,同时通过对土壤水分的合理调节可以促进深层根的发育 ,有利于提高产量和水分利用效率 .     

冬小麦叶片持绿能力及其衰老特征研究

以12个冬小麦(Triticum aestivum L.)品种为供试材料,通过田间实验连续2年于开花后定期测定各品种的绿叶数目、绿叶面积、叶绿素和MDA含量以及SOD和CAT活性等指标,并以生理成熟时的保绿度、衰老启动时间为指标进行Hierarchical聚类分析,对小麦品种持绿能力进行分级.结果表明,参试冬小麦品种可分为持绿和非持绿两种类型,‘潍麦8号'(WM8)和‘豫麦66'(YM66)两年均表现为持绿型小麦.在整个灌浆期,持绿型小麦品种绿叶数目、面积、叶绿素含量明显高于非持绿型品种,叶片保护酶SOD与CAT活性也较非持绿小麦强,而其MDA含量明显低于非持绿型小麦品种.持绿型小麦叶片衰老启动时间延迟,生育后期绿叶面积较大,光合作用时间延长,具有较高的产量.本研究结果为冬小麦的品种选育、布局等相关研究奠定基础.     

高温下干旱和渍水对冬小麦花后旗叶光合特性和物质转运的影响

以蛋白质含量不同的两个冬小麦品种扬麦9号和豫麦34为材料,研究了不同温度和水分条件下小麦花后旗叶光合特性的变化、营养器官花前贮藏干物质和氮素转运特征及其与籽粒产量和品质形成的关系.结果表明,高温及干旱和渍水均明显降低了旗叶光合速率和叶绿素含量（SPAD值）,但高温下干旱和渍水对光合作用的影响加重.小麦营养器官花前贮藏干物质、氮素转运量和转运率在适温下表现为干旱>对照>渍水,高温下则表现为对照>干旱>渍水.适温下花后同化物积累量表现为对照>渍水>干旱,高温下则表现为对照>干旱>渍水.花后氮素积累量在适温和高温下均表现为对照>渍水>干旱.籽粒淀粉含量以适温适宜水分处理最高,高温渍水下最低;蛋白质含量以高温干旱下最高,适温渍水下最低.温度和水分逆境下小麦粒质量和淀粉含量的降低与花后较低的光合能力及干物质积累有关,而蛋白质含量则与花前贮藏氮素的转运量和转运率有关.     

硫氮配施对持绿型小麦氮素运转及叶片衰老的影响

以持绿型小麦品种‘豫麦66号’、‘潍麦8号’及非持绿型品种‘小偃6号’为材料,采用以氮肥为主区硫肥为副区的田间裂区试验,研究了2个施氮水平[纯氮120kg/hm2(N120)、220kg/hm2(N220)]和3个施硫水平[纯硫0kg/hm2(S0)、20kg/hm2(S20)、60kg/hm2(S60)]下植株各部位的含氮量、叶片干鲜重及叶片叶绿素含量的变化,探讨硫氮配施对不同类型小麦氮吸收及衰老的影响。结果表明:在相同处理下,持绿型小麦植株的总含氮量、氮素转运量、叶绿素含量、叶片含水量及穗粒数和千粒重均高于非持绿型小麦。N120处理条件下,不同硫肥处理时持绿型小麦与非持绿型小麦变化趋势相同,开花期茎和叶含氮量及叶绿素含量在S60处理下均低于其他2个硫肥处理,生育后期叶片含水量下降幅度也明显高于其他处理;在N220处理条件下,3个品种开花期叶含氮量、收获期总氮累积量、氮收获指数、叶绿素含量及叶片含水量在S60处理下均高于其他2个处理,其中非持绿型小麦在高硫处理条件下灌浆期的叶绿素含量的增长率明显高于持绿型小麦,而灌浆中后期叶片含水量的下降幅度则明显低于持绿型小麦。研究发现,施用硫肥在氮肥不足时会对小麦植株氮素的吸收利用及叶片衰老等方面产生负面影响,但在氮肥充足时却在氮素的吸收利用、延缓叶片衰老及最终籽粒产量和总生物量等方面表现出正面效应;本实验条件下,220kg/hm2左右施氮量和60kg/hm2左右施硫量有利于各品种小麦生长发育和产量提高;高N和高S水平对于延缓小麦的衰老而言,非持绿性小麦比持绿型小麦更明显。     

播种量和施氮量对垄沟覆膜栽培冬小麦花后生理性状的影响

为协调冬小麦个体与群体间的关系,充分发挥旱作条件下垄沟栽培优势,以冬小麦品种小偃22为材料,采用二元二次正交旋转组合设计,通过田间试验研究了垄下集中施肥、垄上覆膜、膜际种植模式下播种量和施氮量对冬小麦花后生理性状的影响.结果表明:花后叶面积指数、旗叶叶绿素含量和净光合速率均随施氮量的增加而增加.灌浆前中期叶面积指数随播种量的增加呈先增后稳的趋势;灌浆后期叶面积指数随播种量的增加而降低.随播种量的增加,旗叶的叶绿素含量和净光合速率降低,单株产量呈先减少后增加的趋势.适宜的播种量可以协调个体与群体间的矛盾,而适量增施氮肥有利于花后小麦生理性状的改善和产量的提高.在供试条件下,小偃22在播种量112.5 kg hm-2与施氮量180 ～222 kg N·hm-2配置时,个体与群体的关系比较协调,花后叶面积指数较高,群体结构适宜,而且旗叶叶绿素含量、净光合速率和单茎产量较高,能获得高产.     

播种量和施氮量对垄沟覆膜栽培冬小麦花后生理性状的影响

为协调冬小麦个体与群体间的关系,充分发挥旱作条件下垄沟栽培优势,以冬小麦品种小偃22为材料,采用二元二次正交旋转组合设计,通过田间试验研究了垄下集中施肥、垄上覆膜、膜际种植模式下播种量和施氮量对冬小麦花后生理性状的影响.结果表明： 花后叶面积指数、旗叶叶绿素含量和净光合速率均随施氮量的增加而增加.灌浆前中期叶面积指数随播种量的增加呈先增后稳的趋势;灌浆后期叶面积指数随播种量的增加而降低.随播种量的增加,旗叶的叶绿素含量和净光合速率降低,单株产量呈先减少后增加的趋势.适宜的播种量可以协调个体与群体间的矛盾,而适量增施氮肥有利于花后小麦生理性状的改善和产量的提高.在供试条件下,小偃22在播种量112.5 kg·hm-2与施氮量180～222 kg N·hm-2配置时,个体与群体的关系比较协调,花后叶面积指数较高,群体结构适宜,而且旗叶叶绿素含量、净光合速率和单茎产量较高,能获得高产.     

不同施肥水平对旱地冬小麦水分利用效率的影响

 1987—1988年,研究了旱地施肥对冬小麦(Triticum aestivum cv．Shanhe No．6)水分利用效率的影响,初步探讨了“以肥调水”的生理机制。施肥不仅提高了旱地土壤含水量,更重要的是提高了土壤水势和土壤水的有效性,从而增加了有效水分利用。施肥增大旱地冬小麦绿叶面积,延缓叶片衰老,从而降低土壤蒸发,增加蒸腾用水潜势和光合潜势,但净同化率不一定提高。施肥增加旱地冬小麦总的水分利用(ET,即蒸散量)和蒸腾(T)用水,增加地上部生物产量,提高了经济产量和水分利用效率。施肥使冬小麦同时具有耗水和节水以抵御干旱的能力,对植株具有调节作用,使之更好地适应干旱环境。