覆盖对西北旱地春小麦旗叶光合特性和水分利用的调控

2015—2016年在西北黄土高原半干旱区进行大田定位试验,以‘陇春35号’为试验材料,设全膜覆土穴播(PMS)、全砂覆盖穴播(SM)和露地穴播(CK)3个处理,分析旗叶光合特性、春小麦耗水特性和产量构成因子之间的关系.结果表明: PMS和SM 在0～300 cm土层的土壤贮水量在灌浆前分别较CK提高47.8和31.6 mm,灌浆期均较CK降低15.6 mm.PMS和SM提高春小麦挑旗-抽穗期和扬花-灌浆期的土壤耗水.PMS和SM的叶面积指数分别较CK提高59.0%～73.7%和40.1%～52.7%,叶片SPAD值分别较CK提高3.5%～28.4%和2.9%～23.9%.PMS的光合速率和气孔导度在春小麦挑旗、抽穗、扬花期分别较CK提高23.5%、33.0%、17.7%和32.6%、76.4%、66.9%,灌浆期分别较CK降低26.2%和16.4%;PMS和SM的气孔限制值在抽穗、扬花、灌浆期分别较CK降低14.6%、23.9%、22.3%和25.7%、29.8%、17.4%.叶片瞬时水分利用效率PMS在挑旗期较CK提高57.8%,扬花期降低11.2%.PMS的表观量子效率在抽穗、扬花期分别较SM和CK增加22.6%、18.7%和26.8%、14.3%.PMS和SM春小麦的株高和产量构成因子均显著高于CK,且在干旱年份增幅较大;PMS的产量较CK和SM分别提高36.2%和8.7%,水分利用效率分别提高9.4%和3.4%.因此,PMS和SM提高了小麦灌浆前土壤贮水,加剧了挑旗到抽穗和扬花到灌浆期的耗水,提高了小麦叶片SPAD值和叶面积指数,增强了小麦灌浆前旗叶光合功能,促进 “库”的建成和同化物的转运,实现增产和水分高效利用.PMS在丰水年份的增产潜力和干旱年份的适应能力比SM更强.     

C3和C4植物寄主对华北地区棉铃虫越冬代和第一代的影响

确定华北越冬代棉铃虫虫源及其对第一代棉铃虫种群的影响是制定棉铃虫防治策略的基础。以越冬代棉铃虫蛾翅的稳定同位素δ¹³C为天然标记直接判定这些成虫的幼虫期寄主类型,并将雌虫接到春小麦植株上,调查其产卵、孵化、幼虫发育至化蛹、羽化等特征。结果表明,越冬代来自C₃植物(主要为棉花)的成虫个体数量占全部越冬羽化种群的53.1%,所产生的下一代老熟幼虫也较C₄来源的多(55.1%);雌蛾受精率都比较高;卵孵化率较高(52.9%>41.6%);幼虫发育在低龄阶段较比后者快,存活率低,但在高龄幼虫阶段相对后者慢,存活率高;与C₄植物(主要玉米)的来源个体后代的幼虫发育总历期接近,总存活率也相近。显示寄主植物小麦提供的营养条件在第一代棉铃虫的幼虫发育中具有决定性意义,即小麦只在特定阶段才适合幼虫的发育;而且不论是C₃还是C₄寄主来源的越冬代棉铃虫已经适应了这一限制。有效地评价了玉米和棉花等寄主植物对华北地区越冬代和次年第一代棉铃虫的影响,对于分析越冬代棉铃虫的虫源性质和第一代棉铃虫的防治及Bt抗性的治理有重要参考价值。     

水肥条件对新老两个春小麦品种竞争能力和产量关系的影响

采用de Wit替代系列实验研究了传统地方品种和尚头和现代品种定西-24在土壤水肥梯度下混播时的竞争结局以及竞争能力和单播产量之间的关系。在各个水肥处理条件下,混播时,虽然和尚头对定西-24的影响效应有所减弱,但是,和尚头对定西-24的竞争结局并没有发生改变:和尚头最终完全排除定西-24,成为竞争中的优胜者。在低水无肥和高水高肥条件下,定西-24的单播产量显著高于和尚头的单播产量,二者的竞争能力与其单播产量之间呈负相关;在低水低肥条件下,和尚头的单播产量与定西-24的单播产量几乎相等,二者的竞争能力与其单播产量之间没有特定的关系;在中水中肥条件下,和尚头的单播产量高于定西-24的单播产量,二者的竞争能力与其单播产量之间呈正相关,据此可以认为和尚头和定西-24混播时的竞争能力与其单播产量之间没有特定的关系。在低水无肥和高水高肥条件下,定西-24的单播地上生物量显著高于和尚头的单播地上生物量。在水分严重亏缺的条件下,和尚头的水分利用效率显著低于定西-24的水分利用效率;随着水分供给的改变,和尚头的水分利用效率得到了显著提高,然而当水分不再成为和尚头生长限制因子时,其水分利用效率降低,结果表明一定程度水分利用效率的提高有利于春小麦适应半干旱区的水分环境。     

根部喷施FeSO_4对春小麦籽粒组分和面粉品质的影响

以4个春小麦品种为材料,在温室条件下研究了根部喷施不同量FeSO4对小麦籽粒硫含量、铁含量、蛋白质含量、淀粉组成、SDS沉淀值、面筋品质和面团流变学特性的影响.结果表明:喷施FeSO4后4个品种的硫含量、铁含量、蛋白含量、SDS沉淀值、湿面筋含量和面筋指数均显著高于对照,但各处理间干面筋含量无显著变化,且不同品种、不同品质参数达到最高值的FeSO4喷施量并不一致;2个品种的直链淀粉含量、直支比和总淀粉含量比对照显著降低,另2个品种直链淀粉含量和直支比却无显著变化;各品种的面团形成时间、稳定时间和断裂时间随着FeSO4喷施量的增加呈现出先升高后降低的趋势,并均在15 g/m2或22.5 g/m2 FeSO4喷施量水平达到最佳,但均与FeSO4喷施量无显著相关性.研究发现,根部喷施适宜浓度的FeSO4可在一定程度上改善春小麦籽粒组分和面粉品质,但改善的效果因品种和品质参数而异.     

留茬免耕播种对河西绿洲灌区春小麦出苗和产量的影响

本研究通过田间定位试验,探讨了河西绿洲灌区单作小麦、小麦/玉米间作、小麦/大豆间作3种典型春小麦生产模式下,长期留茬免耕播种对春小麦出苗和产量的影响,为该区域春小麦高效可持续生产提供理论依据。结果表明: 与传统翻耕相比,留茬免耕播种小麦/玉米和小麦/大豆间作的小麦出苗率、出苗均匀度下降明显,降幅分别为3.3%～8.6%、9.6%～20.5%和2.9%～8.8%、10.7%～61.7%;单作小麦的出苗均匀度有所提高,其中2019年显著增加14.9%,而出苗率在2020年显著降低4.2%;3种种植方式下,春小麦麦苗整齐度均有所下降。留茬免耕播种3种种植模式下,春小麦成穗数在收获时均与传统翻耕处理持平,差异不显著。3种模式下的春小麦均可以通过提高穗粒数和千粒重来弱化出苗对产量的影响,在收获时,春小麦籽粒产量的增幅分别为10.3%～12.9%(单作小麦)、10.5%～11.9%(小麦/玉米间作)和10.3%～22.5%(小麦/大豆间作),均达到显著水平。在农田风蚀退化极其严重的河西绿洲灌区,留茬免耕播种是春小麦生产中切实可行的耕作措施。     

AMMI模型在旱地春小麦稳定性分析中的应用

基因型与环境的互作(GEI)决定了作物在多变环境下性状的稳定性。AMMI模型是一种将方差分析和主成分分析结合于一体,能更有效分析GEI、进而评价基因型稳定性和环境对基因型差异分辨力的有力工具。利用AMMI模型对10个品种(系)、13个试点组成的全国旱地春小麦区域试验产量资料分析表明,试点间平均产量变幅为396.6~4050.2 kg.hm-2,现代品种间的平均产量变幅为1318.6~2315.6 kg.hm-2;基因型间、环境间和GEI引起的产量变异达到极显著水平,三者的变异平方和分别占总处理平方和的6.2%、70.3%、23.5%,表明环境和GEI对产量变化的影响远大于基因型。用前3个代表了90.8%GEI信息的显著主成分计算基因型稳定性参(Di)和试点分辨力(Dj),基因型间Di最大相差达3倍、而试点间Dj最大相差19倍;属于高产、稳产的品种有:定西35、西旱1号、定丰889,而在这两方面均表现最差的品种为蒙麦35号。有些品种对某些试点有特殊适应性,局部推广价值也大。     

氮离子束注入对小麦苗期耐盐性的影响

采用能量为25keV的不同剂量的N 注入新疆春小麦种胚后,研究盐胁迫对小麦幼苗体内生理生化指标的影响。结果表明,在6×1016N /cm2剂量注入新春11号时,盐胁迫后小麦幼苗的SOD活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量均增加,幼苗生长良好,说明该剂量处理新春11号有利盐胁迫下小麦幼苗的生长。     

不同品种春小麦根系对低钾胁迫的生物学响应

采用水培法,以3个春小麦品种(加春1号、2号、4号)为试验材料,研究了低钾胁迫下不同品种春小麦根系的形态学与生理学特征。结果表明:(1)与对照相比,低钾胁迫下小麦的根重、根数、总根长、总吸收面积、根活力、根系SOD及POD活性、根系活性吸收面积均明显降低,但根冠比有所增加,不同春小麦品种间的变化趋势相似,但变化幅度存在明显差异。(2)供试品种小麦根系的形态与生理学特征在同一供钾水平下和不同供钾水平间均存在着明显的差异,表明这两种性状的差异是由基因型和环境因素共同决定的,因此,根系形态学和生理学特征可以作为筛选高效吸收钾小麦品种的参考指标。(3)供试的3个春小麦品种中‘加春4号’对低钾环境的适应性最强。     

中国北方春小麦生育期变化的区域差异性与气候适应性

利用北方18个农业气象观测站春小麦主要发育期和气象观测等资料,通过相关性分析等方法,研究了北方春小麦生育期间气候和发育期变化特点及发育期变化区域差异性形成原因。结果表明,我国北方春小麦生长季普遍增温,大部分观测站春小麦生育期间和灌浆期的平均气温显著升高,有效积温显著增加,生育期显著缩短。然而,稳定通过0 ℃初日没有显著提前,表明增温主要发生在生长季后期。春小麦主要发育期和生育期与不同生育阶段的平均气温和有效积温的相关性分析表明,后期增温并没有完全显著提前成熟期,春小麦生育期缩短是播种期推迟和成熟期提前共同作用的结果。春小麦生育期间的平均气温与生育期的相关性比有效积温与生育期的相关性更高,能更好地定量刻画北方春小麦生长发育客观规律。春小麦品种改良变换、播种期调整以及其它适应性措施的实施以及措施实施程度在区域上的差异性是春小麦生育期变化区域差异的主要原因。北方春小麦生长发育的区域性差异是各自适应气候变化的结果。     

覆膜对春小麦农田微生物数量和土壤养分的影响

研究了黄绵土区不同覆膜时期对旱作麦田土壤微生物数量及其与土壤碳、氮、磷含量的关系。丰水的 1 999年 ,土壤微生物数量增长早 ,延续时间长 ,覆膜 60 d微生物数量最高 (3 3 .93 8× 1 0 6 /g dry soil) ,其次为全程覆膜 (3 2 .2 5 9× 1 0 6 ) ;干旱的 2 0 0 0年微生物平均数量只有 1 999年的 3 6.5 % ,在后期有一定降水后微生物数量才出现高峰 ,以全程覆膜数量最高(1 4.83 6× 1 0 6 ) ,覆膜 60 d次之 (1 1 .5 2 9× 1 0 6 )。 1 999年各类群微生物数量同土壤有机碳之间均呈显著或极显著负相关。2 0 0 0年相关系数几乎全面下降 ,氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌 ,甚至微生物总量同土壤有机碳之间都已不再显著相关。 1 999年土壤全氮同氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、解磷细菌及微生物总量均呈显著或极显著负相关 ,2 0 0 0年只与氨化细菌、亚硝化细菌、微生物总数显著负相关。土壤速效磷含量在 1 999年与解磷细菌显著负相关 ,而在 2 0 0 0年相关已不再显著。两年试验结束后 ,全程覆膜处理有机质下降 2 1 .2 % ,覆膜 60 d处理下降 1 7.2 % ,覆膜 3 0 d和不覆膜处理下降相对较小 (4 .3 %和 6.7% )。由于施用化肥 ,土壤全氮有明显升高。速效磷在 1 999生长季和随后的休闲期都有升高 ,在干旱的 2 0 0 0