施氮水平对2种穗型冬小麦品种产量及氮素吸收利用的影响

在大田高产栽培条件下,以大穗型小麦品种‘兰考矮早八’和多穗型品种‘豫麦49-198’为材料,研究了4个施氮水平下2种穗型冬小麦品种的籽粒产量、氮素吸收和氮肥利用效率。结果显示:随着施氮水平的提高,2种穗型小麦植株地上部生物量(返青期、拔节期除外)、籽粒产量和籽粒蛋白质产量均呈先增加后降低的趋势并都显著高于对照(不施氮),且均以180 kg.hm-2施氮处理最高,而2品种小麦各生育期植株氮素积累量和成熟期籽粒蛋白质含量却逐渐增加,且大都显著高于对照;2品种小麦的氮肥利用率、土壤氮贡献率以及氮收获指数均表现出180 kg.hm-2>90 kg.hm-2>360 kg.hm-2的趋势,且不同氮肥处理间均存在极显著差异(P<0.01)。研究表明,2种穗型冬小麦品种在试验条件下施用纯氮180 kg.hm-2可获得较高籽粒产量、蛋白质产量和氮收获指数。     

施氮和垄膜沟播种植对晋南旱地冬小麦水分利用的影响

通过2008—2010年两年的大田试验,研究了基施氮、追氮和垄膜沟播种植对晋南雨养区冬小麦生育期0～2m土层土壤水分、冬小麦产量和水分利用效率的影响.结果表明:不同处理下冬小麦生育期土壤水分变化趋势一致,表现为播前至返青期稳定升高,返青至抽穗期急剧降低,之后至成熟期又逐渐回升,其中返青期到抽穗期土壤耗水量最大.增施氮肥或追氮可增加土壤耗水量,试验年份生育期间土壤水分变幅较大的活跃层逐渐加深,水分变幅较小的相对稳定层也相对下移,追氮可显著提高旱地冬小麦产量.垄膜沟播种植可减少土壤水分损耗,提高水分利用效率,两年分别比传统种植模式高23.4%和39.1%(P<0.05).垄膜沟播+追氮处理的小麦籽粒产量为3643kg·hm-2,显著高于单一垄膜沟播处理和追氮处理,水肥耦合效应较好.     

灌浆期水分亏缺条件下二、四、六倍体小麦收获指数和水分利用效率的演化

为揭示不同倍性小麦生长发育、产量性状及水分利用对灌浆期水分亏缺响应的差异,选用二倍体野生一粒小麦(Triticum boeoticum)、栽培一粒小麦(T.monococcum),四倍体野生二粒小麦(T.dicoccoides)、栽培二粒小麦(T.dicoccon),和两个普通六倍体小麦(T.aestivum)品种‘长武134’和‘陕253’6个小麦品种作为供试材料。采用盆栽控水的方法,测定和分析了不同灌浆期土壤水分条件下小麦株高、旗叶叶面积、穗长、根干重、地上生物量、根冠比、千粒重、粒数、产量、收获指数、蒸腾耗水量和水分利用效率等性状的变化。在小麦染色体倍体由二倍体向六倍体进化的过程中,小麦地上生物量、千粒重、穗粒数、产量、收获指数和水分利用效率都显著增加。随着土壤水分从正常→中度亏缺→重度亏缺的减少,收获指数先增大后减小,分别为41.26%、42.48%和38.19%;生物量水分利用效率逐渐增大,分别为2.39、2.43和2.53g·kg–1;产量水分利用效率分别为1.05、1.10和1.04g·kg–1。在灌浆期水分条件是影响收获指数和水分利用效率的关键因素之一。灌浆期的水分亏缺有利于六倍体小麦的收获指数和四倍体的生物量水分利用效率的提高。中度的水分亏缺有利于四倍体和六倍体产量水分利用效率的提高。     

作物冠层温度的研究进展

作物冠层温度是作物遗传特性和环境条件共同作用的结果,它不仅影响叶片的功能期、蒸腾速率和光合能力,也影响籽粒蛋白质含量和淀粉合成。作物花后特别是灌浆中后期的冠层温度对产量具有较大影响。本文概述了冠层温度对作物产量的影响机理和影响因素的研究进展,并指出优良基因型的选育和合理的栽培管理措施是降低冠层温度、提高产量的有效途径。     

不同基因型冬小麦旗叶的稳定碳同位素比值及其与产量和水分利用效率的关系

以我国北方12个冬小麦(Triticum aestivum)品种(系)和美国德克萨斯州3个冬小麦品种(系)为供试材料, 在甘肃陇东黄土高原旱作和拔节期有限补灌条件下, 比较研究了不同基因型冬小麦之间产量、水分利用效率(WUE)和灌浆期旗叶稳定碳同位素比值(δ¹³C)的差异, 以及δ¹³C值与产量和WUE的关系。旨在通过分析δ¹³C值与产量和WUE的关系, 明确δ¹³C值在评价植物WUE方面的可靠性, 为抗旱节水品种的筛选提供理论依据。结果表明: 不论旱作还是有限补灌, 不同基因型冬小麦之间产量、WUE、旗叶δ¹³C值存在显著差异, 随着灌浆过程的进行, 旗叶δ¹³C值呈缓慢增大的趋势, 而且旗叶δ¹³C值旱作高于有限补灌。不论旱作还是补灌条件, 旗叶δ¹³C值在4个测定时期的平均值与籽粒产量、WUE呈显著正相关关系(R²= 0.527 3-0.691 3)。小麦拔节期补灌100 mm水分后, 不同基因型小麦表现出明显的水分超补偿效应。说明冬小麦灌浆期旗叶δ¹³C值在旱作条件下和在补灌条件下均可较好地评价WUE, 可将冬小麦灌浆期旗叶δ¹³C值作为筛选高效用水品种的参考指标之一。     

高温胁迫对华北地区冬小麦灌浆及产量的影响

冬小麦灌浆期高温是制约我国北方冬小麦产量的一个重要气候因素,随着全球气候变暖,日趋频繁的极端温度事件可能引起该地区冬小麦产量的大幅波动。为了明确冬小麦灌浆期异常高温对冬小麦产量的影响程度,在河北固城生态与农业气象试验站自然大田条件下,采用自由空气红外辐射增温技术,开展了冬小麦灌浆中后期短期高温处理模拟试验。结果表明,灌浆中后期短期高温胁迫致使冬小麦灌浆速率下降及灌浆持续时间缩短从而使粒重降低,在消除了影响粒重的其它因素的作用后,短期高温处理期间的午间平均冠层气温与粒重之间存在显著的负线性相关关系。高温对冬小麦产量的威胁程度由高温强度及其持续时间两个因素决定。结合了高温强度及其持续时间综合作用的高温有效度时被证明是一个能全面反映灌浆中后期高温胁迫影响的特征量。     

不同灌水模式对冬小麦籽粒产量和水、氮利用效率的影响

在田间试验条件下,以冬小麦品种泰农18为材料,设置灌底墒水(CK)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+越冬水与灌浆水交替灌溉(越冬/灌浆水交替灌溉模式,W2)、底墒水+拔节水+开花水(优化传统灌溉模式,W3)、底墒水+越冬水+拔节水+灌浆水(传统灌溉模式,W4)5种灌溉模式,每处理每次灌水量均为600 m3·hm-2,研究了山东泰安偏旱年份(2009-2010年)不同灌溉模式对小麦籽粒产量、水分利用效率和氮素利用效率的影响.结果表明:在小麦全生育期119.7 mm降水量条件下,越冬/灌浆水交替灌溉模式(W2)与传统灌溉模式(W4)籽粒产量差异不显著,但水分利用效率显著高于传统灌溉模式,与灌水量相同的优化传统灌溉模式(W3)相比,其小麦籽粒产量明显提高,水分利用效率无显著差异;越冬/灌浆水交替灌溉模式和传统灌溉模式的氮肥偏生产力最高,且籽粒收获后越冬/灌浆水交替灌溉模式在0 ～100 cm土层的硝态氮积累量显著高于传统灌溉模式和优化传统灌溉模式,降低了硝态氮的淋溶损失.在本试验条件下,越冬/灌浆水交替灌溉模式(W2)是可以兼顾小麦籽粒产量、水分利用效率和氮素利用效率的最佳灌溉模式.     

灌水模式对冬小麦光合特性、水分利用效率和产量的影响

试验于2013—2014和2014—2015年连续2个生长季在自动控制干旱棚内的隔离池中进行,拔节期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(J_0)、37.5(J_1)、75 mm(J_2),扬花期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(F_0)、37.5(F_1)、75 mm(F_2),灌浆期所有处理均按75 mm灌溉,共9个处理,研究不同灌溉模式对小麦中后期不同生育阶段植株生长、耗水量、水分利用效率、光合特性和产量构成因素的影响.结果表明:拔节期干旱(0和37.5 mm)显著降低了小麦扬花期的净光合速率和拔节后的叶面积,扬花期的灌水量直接影响扬花期后的旗叶净光合速率;拔节期干旱扬花期补水和扬花期干旱灌浆期补水都可以有效提高植株的干物质量;拔节期灌水量越多,全生育期耗水量越大;除J_1F_2外,全生育期灌水量越大,耗水量越大,产量也越高;J_1F_2处理产量和水分利用效率最高.扬花期充足的灌水量使J_1F_2处理具有较高的花后旗叶净光合速率,此期补偿性灌溉加快了干物质积累,也保证了较高的穗粒数,使其最终产量高于J_2F_2处理或与之持平,同时J_1F_2拔节期较低的灌水量降低了小麦生育中后期的耗水量,其水分利用效率也显著高于其他处理.综上,J_1F_2是小麦生育中期理想的水分处理组合.     

关中灌区沟垄集雨种植补灌对冬小麦光合特征、产量及水分利用效率的影响

通过大田试验,研究了沟垄集雨种植结合不同补灌量处理对冬小麦光合器官、光合速率、产量和水分利用效率的影响.结果表明:沟垄宽度各为60 cm时,集雨种植不灌溉(T1)、返青期种植沟补灌375 m3·hm-2(T2)和种植沟补灌750 m3·hm-2(T3)3个处理较平作灌水750 m3·hm-2(畦灌,T4)处理的小麦籽粒产量分别提高2.8％、9.6％和18.9％,收获系数提高2.0％～ 8.5％,旗叶叶绿素含量提高41.9％ ～64.4％,整个生育期内0～ 40 cm土壤含水量增加了0.1％～4.6％;开花期和灌浆期的叶片光合速率分别较T4处理提高了22.3％～ 54.2％和-4.3％～67.2％,农田总水分利用效率较T4处理分别提高17.9％、10.4％和15.4％,比平作不灌水处理(CK)提高69.3％、58.6％和65.7％;降水利用效率较CK提高94.3％ ～ 124.5％;T2、T3处理各生育阶段叶面积均显著高于T4处理,灌溉水利用效率分别比T4处理提高119.1％和18.8％.在灌溉量减少50％的条件下,集雨种植比畦灌处理能维持较高的籽粒产量,显著提高灌溉水利用效率,尤其是在降雨量偏少的年份,可以显著提高小麦水分利用效率.     

施肥对小麦冠层温度的影响及其与生物学性状的关联

利用红外测温仪等研究了不同施肥处理对小麦冠层温度的影响。结果表明 :不同施肥处理可改变小麦基因型的冠层温度 ,对于同一基因型品种 ,养分胁迫越严重 ,冠层温度越高 ;籽粒灌浆期旗叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、蒸腾速率、净光合速率及一些农艺性状与冠层温度呈显著负相关。这表明 ,优良的生物学性状和较低的冠层温度相联系 ,冠层温度的高低可能成为反映水、肥等栽培措施是否科学合理的便捷而较准确的指标     

Genetics of grain amaranths

Summary Two landrace populations of Amaranthus cruentus L. were crossed to generate F₂ populations for quantitative genetic analyses of variation. Evidence for significant inbreeding depression in comparisons of F₁ and F₂generation means suggested some role of nonadditive gene action for days to first anthesis, leaf length, leaf width, petiole length, plant height, panicle length, and panicle weight. A pooled F₂ population was subjected to bidirectional mass selection for time of first anthesis (two cycles) and leaf length (one cycle). Responses to selection were asymmetrical and the second cycle response for anthesis time was smaller than for the first cycle. Overall, selection gains were significant and gave estimates of heritability in the range of 0.35 to 0.66 for anthesis time and 0.08 to 0.19 for leaf length. This suggested a large additive term in the total genetic variance especially for anthesis time where early and late flowering selection lines diverged by 20.5 days.Correlations between the selected traits (anthesis time, leaf length) and single plant yield or yield components were also studied to evaluate correlated responses to selection. Selection for optimal flowering time in amaranth cultivation areas is very likely to result in rapid yield improvement.     

Genetic and molecular basis of grain size and grain number and its relevance to grain productivity in higher plants.

Grain size and grain number constitute 2 important components of grain yield. In particular, the grain size also influences the end-use quality (e.g., flour yield and protein content) and attracts consumer preference. These 2 traits are also the components of the domestication syndrome of crop plants. A number of important studies have recently been conducted to understand the genetic and molecular basis of these 2 important yield-contributing traits. Information generated from these studies was collected and synthesized for the benefit of plant biologists, particularly plant breeders. In the present article, this information is briefly reviewed and the prospects of using this information for improvement of grain productivity in crop plants are discussed.     

Effect of soil salinity on grain filling and grain development in barley

Experiments were conducted with five barley cultivars with the aim of ascertaining the effect of salt stress on grain filling, grain development and bioohemical composition of developing grains. Reduced grain yield under salt stress was found to be due to reduced efficiency per day to fill the grains and consequent more effective days and also due to disturbed starch-sugar balance.