低水势下冬小麦胚芽鞘长度与叶片的渗透调节能力及大田产量关系的研究

本文以７个抗旱性不同的冬小麦品种（系）为材料,研究了低水势下芽鞘长度与大田干旱条件下叶片的渗透调节能力及大田产量的关系。结果表明：低水势下芽鞘长度与叶片的渗透调节能力及产量有极为密切的关系。为冬小麦抗旱鉴定及抗旱个体筛选提供了一个良好的指标。     

基于MODIS-EVI数据的河北省冬小麦生育期特征

生育期信息对作物生长发育的动态监测、田间精细管理以及产量预测等具有重要意义.采用NASA提供的2005年1～7月8d合成的MYD09数据产品计算出的EVI(增强型植被指数)时间序列图像,对河北省冬小麦的返青期、抽穗期和成熟期等3个关键生育期的时空分布特征进行了研究.结果表明:冬小麦生育期在空间分布上,由南向北随着纬度的增加,其返青期、抽穗期和成熟期依次推迟;不同纬度地区冬小麦的返青期、抽穗期和成熟期时间间隔基本一致,河北省南部地区冬小麦的3个主要生育期比北部地区约提前8d以上;在东西向分布上,生长条件存在异质性差异的冬小麦,其返青期相对一致,但生长条件较好冬小麦的抽穗期和成熟期比普通冬小麦提前4d左右.     

河南省冬小麦需水量的时空变化及影响因素

基于河南省17个气象监测站点1961-2012年逐旬气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物需水量,结合“全国灌溉试验资料数据库”中冬小麦生育期、作物系数等数据计算冬小麦生育期需水量,利用时间序列分析法和灰色关联分析法,分析河南省冬小麦需水量近51年来的时空分布特征、变化规律及其主要影响因素.结果表明: 1961-2011年,河南省冬小麦平均需水量在345~492 mm,卢氏站冬小麦平均需水量最低,孟津站最高.大部分站点1980-1989年冬小麦平均需水量最低,1961-1969年冬小麦平均需水量最高.17个站点中,新乡、栾川、开封、西峡、南阳、信阳、固始7站冬小麦需水量随年份呈上升趋势,其余10个站点需水量均呈下降趋势;豫北需水量高于豫南,豫西地区需水量跨度较大.河南省17站冬小麦生育期日平均高温、日平均低温均随年份呈上升趋势,生育期日平均风速、日平均相对湿度、日照时数基本呈下降趋势.河南省冬小麦生育期日平均高温、日照时数是影响冬小麦需水量的主要因素,日平均相对湿度对其影响最小.     

基于MODIS-NDVI的区域冬小麦遥感估产——以山东省济宁市为例

以黄淮海平原冬小麦主产区山东省济宁市为研究实例,利用遥感方法,采用250 m分辨率经过Savitzky-Golay滤波技术平滑处理的MODIS-NDVI遥感数据对冬小麦产量进行预测.研究选取了冬小麦关键生育期内0.2～0.8范围的旬NDVI数据,并建立了其与冬小麦产量的关系.同时,采用逐步回归方法筛选建立冬小麦关键生育期旬NDVI与冬小麦产量间关系的估产模型.利用地面实测冬小麦产量数据,对所建的估产模型进行精度检验,结果表明,估产相对误差在-3.6％～3.9％之间.表明利用Savitzky-Golay滤波技术平滑后的作物关键生育期内MODIS-NDVI遥感数据进行冬小麦估产,其方法精度较高,具有一定的可行性.     

气候变化对我国华北地区冬小麦发育和产量的影响

验证作物模型在我国华北冬小麦主产区是否适应的基础上,采用作物模型与气候模式相结合的研究方法,定量化地模拟预测了未来100年气候变化对华北冬小麦生产的影响.结果表明,从2000～2004年,华北地区冬小麦产量的模拟值与实测值的变化趋势基本一致,且生育期和产量变化不大.未来100年内华北地区冬小麦的生长期可能会有所缩短,平均缩短8.4 d;产量也会有不同程度的下降,平均减产10.1％.适当采取应对措施可以有效降低冬小麦的减产趋势.     

冬小麦单产的光谱数据估测模型研究

 本文在分析冬小麦群体经济产量与叶面积系数关系的基础上,以地面实测冬小麦反射光谱数据为依据,提出了一种新的动态VI-产量模型,即LAD-产量模型。该模型具有冬小麦生育后期(抽穗一灌浆末期)光合面积和光合时间等信息,其冬小麦单位面积产量(简称单产)估测精度为98%。另外,本文根据常用的某一特定生育期VI-产量模型,用冬小麦各生育期的VI值分别估测小麦单产,确定山东省禹城市冬小麦的灌浆中期为最佳估产时间。此时期．小麦单产估测精度为96%。     

不同生育期花生渗透调节物质含量和抗氧化酶活性对土壤水分的响应

通过防雨棚池栽试验,以不同花生品种为试材,研究了不同生育时期非充分灌溉对花生品种各生育期叶片膜脂过氧化、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响.结果表明,苗期和花针期灌水,叶片抗氧化酶活性、渗透调节物质和丙二醛(MDA)含量均有不同程度的降低.随生育期推进和土壤水分降低,其活性升高,但升幅因品种、抗氧化酶和渗透调节物质类型有异,两品种叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白质(Pr)、游离氨基酸(AA)和脯氨酸(Pro)含量均以对水分最为敏感的花针期升幅较大,且花育27号的SOD、CAT、Pr和AA的升幅大于花育20号;结荚期灌水后,各抗氧化酶和渗透调节物质未表现降低.两品种全生育期灌水处理与苗期灌水处理间的抗氧化酶活性、渗透调节物质和MDA含量差异均不显著.水分胁迫初期,抗氧化酶活性升高,但随胁迫时间延长其活性明显降低;而渗透调节物质和MDA含量显著高于各生育期灌水处理.POD活性变化对灌水处理响应较弱,SOD和CAT是花生适应土壤水逆境的主要保护酶.灌水处理对花生叶片抗氧化及渗透调节能力表现为花针期＞结荚期＞苗期,各渗透物质调节能力依次表现为脯氨酸、可溶性蛋白质＞可溶性糖＞游离氨基酸.     

华北平原冬小麦农田生态系统CO_2通量特征及其影响因素

利用2014—2015年中国科学院封丘农业生态实验站涡度相关系统观测的冬小麦农田生态系统CO_2通量数据,结合试验地常规气象观测系统的气象数据,分析冬小麦4个生育期(分蘖期、越冬期、拔节期和灌浆期)内CO_2通量的日变化,研究净生态系统碳交换(NEE)的季节变化及其与气象要素的关系.结果表明:冬小麦整个生育期内NEE为-360.15g C·m^-2,总初级生产力总量为1920.01 g C·m^-2,冬小麦农田生态系统具有较强的固碳能力.冬小麦农田生态系统CO_2通量具有明显的日变化和季节变化特征,分蘖期表现为碳源,越冬期、拔节期和灌浆期表现为碳汇.表观初始光能利用率平均值为0.03 mg CO_2·μmol^-1,光饱和时的生态系统生产量平均值为1.53 mg CO_2·m^-2·s^-1,月平均生态系统呼吸为193.92g C·m^-2·month^-1.冬小麦农田生态系统4个生育期NEE与光合有效辐射的相关关系均达到极显著水平.分蘖期、拔节期和灌浆期NEE与饱和水汽压差的相关关系极显著,越冬期达显著水平.冬小麦分蘖期、越冬期和灌浆期NEE日总量与土壤温度呈正相关,拔节期呈负相关关系.     

不同生育期水分胁迫对水稻根叶渗透调节物质变化的影响

 干旱是限制水稻(Oryza sativa)作物产量的主要生态因子之一,渗透调节是作物适应干旱逆境的生理机制之一。在人为控制水分的盆栽条件下, 对水稻生长的分蘖期、幼穗分化期、抽穗期、结实期分别进行水分胁迫,研究水稻根系及叶片渗透调节物质的变化规律。结果表明, 不同生育期 干旱胁迫后叶片水势均显著下降,根系和叶片的有机渗透调节物质如可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸和无机渗透调节物质包括K⁺、Mg²⁺等含量 均大幅度上升,而且幼穗分化期和抽穗期这两个对水分胁迫最敏感的时期上升幅度最大,其中又以有机渗透调节物质变化最显著。不同生育期渗 透调节大小的顺序为：抽穗期>幼穗分化期>结实期>分蘖期,反映了不同生育时期渗透调节能力的差异。同时幼穗分化期和抽穗期水分胁迫结束 后再复水后根系和叶片的有机渗透调节物质含量仍长期明显高于对照,而无机离子则变化规律比较复杂,有的升高有的则降低。叶片的渗透调 节能力大于根系,无论是叶片或根系都是K⁺对渗透调节的贡献最大;其次是Ca²⁺, 6 种渗透调节物质含量大小排列顺序为K⁺ > Ca²⁺ >可溶性糖 > Mg²⁺ > 游离氨基酸 > 脯氨酸。     

施肥对干旱胁迫下夏玉米根系提水的调节作用研究

以耐旱性玉米品种'郑单958号'为材料,采用两室分根土培装置,通过时域反射计(TDR)对上下土层土壤含水量进行控制和观测,研究施肥对干旱胁迫条件下玉米根系提水作用的影响.结果表明,玉米根系在土层上干下湿条件下(即上下层土壤存在一定水势差时)存在明显提水作用;玉米根系提水量在整个生育期呈单峰变化,并以吐丝期最大;上层土壤施肥可以调节玉米根系提水作用强弱,整个生育期根系总提水量表现为NP配施>单施P>CK>单施N, NP配施处理全生育期单株提水量(1 948.6 g)分别是单施P处理、CK和单施N处理的1.5倍、3.1倍和3.5倍.玉米整个生育期根系总提水量与收获期不同层次根系干重和体积存在极显著正相关关系,也与其地上部分生物量和籽粒产量呈极显著或显著正相关关系.可见,玉米根系的提水作用强弱因生育期和施肥处理而变化,施肥主要通过影响根系生长来调节其提水作用;在一定水分环境条件下,玉米根系提水作用能促进作物生长,提高其籽粒产量.     

华北平原冬小麦农田生态系统CO2通量特征及其影响因素

利用2014—2015年中国科学院封丘农业生态实验站涡度相关系统观测的冬小麦农田生态系统CO₂通量数据,结合试验地常规气象观测系统的气象数据,分析冬小麦4个生育期(分蘖期、越冬期、拔节期和灌浆期)内CO₂通量的日变化,研究净生态系统碳交换(NEE)的季节变化及其与气象要素的关系.结果表明: 冬小麦整个生育期内NEE为-360.15 g C·m^-2,总初级生产力总量为1920.01 g C·m^-2,冬小麦农田生态系统具有较强的固碳能力.冬小麦农田生态系统CO₂通量具有明显的日变化和季节变化特征,分蘖期表现为碳源,越冬期、拔节期和灌浆期表现为碳汇.表观初始光能利用率平均值为0.03 mg CO₂·μmol^-1,光饱和时的生态系统生产量平均值为1.53 mg CO₂·m^-2·s^-1,月平均生态系统呼吸为193.92 g C·m^-2·month^-1.冬小麦农田生态系统4个生育期NEE与光合有效辐射的相关关系均达到极显著水平.分蘖期、拔节期和灌浆期NEE与饱和水汽压差的相关关系极显著,越冬期达显著水平.冬小麦分蘖期、越冬期和灌浆期NEE日总量与土壤温度呈正相关,拔节期呈负相关关系.     

抗旱性不同的小麦叶片的渗透调节与水分状况的关系

两年的试验结果表明:在土壤水分胁迫下抗旱性强的小麦品种叶片的相对含水量和水势均高于抗旱性弱的品种;渗透势与水势为线性关系,水势每变动一个单位,渗透势变动0.71—0.93个单位;渗透势与相对含水量的对数化关系为两条直线组成的一条折线,第一条直线渗透势的下降完全由渗透调节引起;第二条直线渗透势下降主要是细胞失水浓缩的结果。渗透调节能力为:秦麦3号>昌乐5号>山农587>济南13>烟农15>鲁麦5号。     

抗旱性不同的小麦叶片的渗透调节与水分状况的关系

两年的试验结果表明：在土壤水分胁迫下抗旱性强的小麦品种叶片的相对含水量和水势均高于抗旱性弱的品种;渗透势与水势为线性关系,水势每变动一个单位,渗透势变动0.71- 0.93个单位;渗透势与相对含水量的对数化关系为两条直线组成的一条折线,第一条直线渗透势的下降完全由渗透调节引起;第二条直线渗透势下降主要是细胞失水浓缩的结果。渗透调节能力为：秦麦3号>昌乐5号>山农587>济南13>烟农15>鲁麦5号。     

开顶式气室内外冬小麦光合特性差异比较

为探明开顶式气室(OTC)内外冬小麦光合特性的差异,测定了OTC内(T1处理组,冬小麦整个生育期生长在OTC内)和OTC外(T2处理组,大田自然环境组)冬小麦(扬麦16)不同生育期的气体交换参数、光合色素含量和叶绿素荧光参数。结果表明,T1处理的净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci、最大光合速率Pm和半饱和光强Ik大部分生育期均大于T2;灌浆之前T1的表观量子效率AQY较高,蒸腾速率Tr和暗呼吸速率Rd较低,灌浆之后则出现逆转。大部分生育期T1处理叶绿素和类胡萝卜素含量均显著大于T2。T1处理的初始荧光Fo和最大荧光Fm均大于T2,而两者最大光量子产量Fv/Fm大部分生育期无显著差异,孕穗期和扬花期T1处理光化学淬灭系数q P显著低于T2。T1和T2处理PSⅡ的实际光化学量子效率Y(II)大部分生育期无显著差异,但灌浆期以后T1的非光化学淬灭系数NPQ和PSⅡ处调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)显著大于T2,而PSⅡ处非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)显著低于T2。由此可见,OTC内冬小麦的气体交换能力和光响应能力均优于OTC外,光合色素含量也更高;OTC内外冬小麦内禀光能转换效率和实际光化学量子效率相当,但OTC内冬小麦过剩光能向调节性热耗散分配的比例较高而向非调节性热耗散分配的比例较低,其光保护能力更强,光能分配也更加合理。     

基于作物生物量估计的区域冬小麦单产预测

基于2004年中国冬小麦主产区黄淮海平原典型区内石家庄、衡水和邢台3市45个县（市）83个地面典型样区冬小麦地面实测作物单产数据、光合有效辐射、光合有效辐射分量以及相应的气象和土壤湿度数据,建立了简化的冬小麦光能转化有机物效率系数模型,基于冬小麦关键生育期（3—5月）累积作物生物量并采用地面实测的冬小麦收获指数加以校正,建立了作物生物量与作物经济产量间的定量关系,预测了2004年河北和山东平原区235个县（市）的冬小麦单产,并依据国家公布的2004年各县冬小麦统计单产验证了估产的精度.结果表明：该模型预测的2004年研究区冬小麦单产的均方根误差（RMSE）为238.5 kg·hm^-2,平均相对误差为4.28%,达到了大范围估产的精度要求,证明利用以遥感数据估算作物生物量进而预测冬小麦单产的方法是可行的.     

综合评价冬小麦的抗旱性

用主分量分析与模糊图论方法对河北省南部8个冬小麦品种在缺水条件下的抗旱性状作了分析;认为影响8种生理指标的主要因素是叶片失水、保水能力以及失水竹伤害程度,并对8个冬小麦品种的抗旱性强弱进行了排序。     

气候变化对黄淮海平原冬小麦产量和耗水的影响及品种适应性评估

基于IPCC5 3种代表性温室气体浓度排放路径(RCP)的情景集成数据,采用VIP生态水文模型,模拟分析了黄淮海平原未来冬小麦产量、蒸散量的气候变化响应.模拟结果表明:未考虑CO2肥效时,3种典型排放路径下,冬小麦生育期都将因气温上升而缩短,其产量和蒸散量将呈下降趋势.CO2浓度增加对作物生长的有利影响强于气候变化带来的不利影响,是未来情景下冬小麦产量增加的主要原因.以RCP4.5为例,2050s黄淮海地区冬小麦平均产量将增加14.8%(无CO2肥效时产量下降2.5%),蒸散量降低2.1%.采用积温需求更高的品种将有利于冬小麦利用CO2肥效提高其产量,但耗水量将有所增加.因此,培育适应气候变化的作物品种、发展节水农业和管理技术是应对气候变化的关键.     

春小麦胚芽伸长过程中渗透调节与能量代谢

本文用PEG模拟水分亏缺对春小麦红芒麦和绵阳11号胚芽伸长过程中生长、膨压、渗透势、水势和渗透调节能力与ATP含量、能荷变化及能量代谢间的关系进行了研究。结果表明,通过降低能荷,改变分解代谢与合成代谢的比率,使渗透调节物质积累,增加了幼苗的吸水能力,从而使其在一定的ATP能量水平上维持缓慢生长;抗旱品种红芒麦在水分亏缺下成苗速率较快,能保持一定的ATP能量水平和能荷值,渗透调节和吸水能力都比较强。     

长期水分胁迫对小麦生育中后期根叶渗透调节能力、渗透调节物质的影响

以 2个抗旱性强的和 2个抗旱性弱的小麦品种为材料 ,研究了中度及严重水分胁迫对根系及叶片渗透调节能力的影响。结果表明 :随着水分胁迫的加剧 ,叶片的渗透调节能力增强 ,但在籽粒迅速扩大的灌浆期 ,叶片的渗透调节能力下降。去穗处理明显地提高叶片的渗透调节能力。说明叶片渗透调节能力的高低与同化物的供应及分配有关。不同品种根系渗透调节能力与叶片基本一致 ,但根系的渗透调节能力低于叶片。开花、灌浆期根系的渗透调节能力大大降低 ,严重水分胁迫下根系的渗透调节能力低于中度水分胁迫。这一方面与同化物的供应有关 ,另一方面严重水分胁迫还会对根细胞造成损伤 ,对根系的渗透调节能力产生影响。渗透调节物质的变化趋势与渗透调节能力基本一致。叶片中 K+对渗透调节的贡献最大 ;其次是可溶性糖 ,6种渗透调节物质排列顺序为 K+>可溶性糖 >游离氨基酸 >Ca2 +>Mg2 +>Pro。根系中仍以 K+占绝大部分 ,但根系中 Ca2 +也是不可忽视的成分之一。     

不同土壤对长白9号水稻抽穗后各器官渗透调节能力及膜损伤的影响

为了筛选出适宜长白9号种植的黑土、盐碱土的最佳配比,研究了5种土壤对长白9号抽穗后叶、穗、茎、鞘各器官渗透调节能力及膜损伤程度的影响。结果表明:黑土∶碱土=1∶1处理(C)游离氨基酸、脯氨酸及可溶性蛋白质含量高于其他配比土壤;黑土与碱土3∶1时,可溶性蛋白和可溶性糖含量与黑土基本一致,游离氨基酸与脯氨酸含量更接近于C处理;原盐碱土生长的长白9号抽穗后各器官的渗透调节物质积累相对较少,丙二醛含量与O2-·产生速率明显高于其他处理;抽穗至成熟,长白9号各器官渗透调节物质的积累顺序依次为叶穗茎鞘,说明原盐碱土高Na+浓度和高pH值使长白9号渗透调节能力降低,膜损伤程度加速;黑土与碱土的比例达到1∶1或更高时,可有效调节土壤的Na+浓度和pH值,长白9号各器官的渗透调节能力提高,叶和穗两器官尤为明显。