黄土旱塬冬小麦返青期断根对根冠比、水分利用及产量的影响

 采用适当的农艺措施来影响根系生长以提高作物水分利用效率是节水农业研究的一项重要内容。通过田间试验研 究了旱作冬小麦‘长武135’(Triticum aestivum cv. Changwu135)返青期切断部分侧生根对根冠比、水分利用 效率及产量的影响。与不断根处理相比,冬小麦切断部分侧根后,极显著地减少了表层的根量,花期时断根和不 断根小麦在0～20 cm 土层根量分别249.70和07.52 g•m^－2,100 cm以上总根量分别为305.53和368.73 g•m^－2。 断根比不断根处理根呼吸速率下降了25.57%。断根也抑制了小麦的群体数量,断根和不断根处理单位面积的穗数 分别为590.33和646.33 m^－2,但断根显著增加了千粒重,断根和不断根分别为45.99和41.47g,收获指数也有一 定提高。断根对籽粒产量没有显著影响,但断根后土壤含水量显著增加,水分消耗减少。以生物量计算的水分利 用效率和以产量计算的水分利用效率分别提高了32.52%和29.98%。因此,在旱地农业中,通过返青期人工断根措 施削减根系降低根系对同化产物的消耗和减少耗水量来达到提高冬小麦水分利用效率的方法,是可行的。但今后 还需对断根措施作进一步研究,以期实现产量和水分利用效率的同步提高。     

冬小麦（Triticum aestivum）分蘖冗余生态学意义以及减少冗余对水分利用效率的影响

通过盆栽试验,以旱作冬小麦（Triticum aestivum）为材料,分别在拔节和抽穗期对分蘖进行人工干扰,来模拟不可预测的自然干扰,对冬小麦分蘖冗余的生态学意义以及减少这些冗余对水分利用效率影响进行研究。设置3个处理：从拔节期开始剪去所有小的分蘖,仅保留主茎和一个大的分蘖（A）;在拔节期剪去主茎和两个大的分蘖,保留所有小的分蘖（B）;在孕穗期剪去主茎和有效分蘖,保留无效分蘖（C）。没有被干扰的植物作为对照（CK）。通过花期测定叶片的叶绿素含量、叶绿素荧光参数、气孔导度和蒸腾速率等生理指标来评价植物的生理与生化活性。结果显示,在拔节期和抽穗期去除主茎和大蘖后,无效分蘖的生理活性被激活,开始执行有效分蘖的功能。到花期时,这些无效分蘖已经在生理活性上满足了补充和替代有效茎的要求。虽然株高和穗的整齐度、穗数和产量显著下降,但并没有防碍小麦的繁衍子代,因此,正是这些由早期“无效分蘖”补充而来的有效茎,避免了小麦绝种的风险。 而在拔节期去除无效分蘖后,对小麦产量没有显著影响,但提高了水分利用效率,和对照相比水分利用效率提高了10%。因此,可以认为小麦在分蘖上存在着对水分利用不利的生长冗余,减少这些冗余有望节约用水、提高作物的水分利用效率。     

EFFECTS OF ROOT PRUNING AT THE REGREENING STAGE ON DROUGHT TOLERANCE AND WATER USE EFFICIENCY OF WINTER WHEAT IN LATE GROWING STAGE

 通过盆栽试验研究了返青期根修剪对冬小麦(Triticum aestivum)后期耐旱性及水分利用效率的影响。在返青期设置了两个根修剪处理: 1)小剪根, 在植株一侧切去部分侧生根; 2)大剪根, 在主茎四周切去部分侧生根。不剪根者设为对照(CK)。研究结果显示, 两个根修剪处理均显著减少了小麦的根系, 但对根冠比没有显著影响。在花期, 两个根修剪处理的小麦旗叶的叶绿素荧光参数最大光化学效率(The maximum photochemical efficiency of PSⅡ, F_v/F_m)、 PSⅡ潜在活性 (PSⅡ potential activity, F_v/F_o)、实际光化学量子产量(Effective PSⅡ quantum yield, Φ_PSⅡ)、表观光合电子传递速率(Apparent rate of photosynthetic electron transport, ETR)、光化学淬灭系数( Coefficient of photochemical quenching, q_P)和非光化学淬灭系数(Coefficient of non-photochemical quenching, NPQ)值, 在停止供水7 d后, 均显著高于对照, 这表明根修剪小麦的耐旱性强于对照, 因此在干旱胁迫下有较高的光化学活性。小剪根处理在高水条件下对小麦产量无显著影响, 而在中度干旱条件下显著提高了小麦的产量, 因此, 小剪根处理显著提高了小麦的抗旱系数; 小剪根处理在高水分处理(土壤水分含量为田间持水量的85%)和中度干旱胁迫处理(土壤水分含量为田间持水量的55%)条件下, 均显著提高了小麦的水分利用效率。但大剪根处理由于严重影响了群体数量和产量, 水分利用效率和抗旱系数均没有提高。可见, 适当地减少根系有助于小麦的耐旱性和水分利用效率的提高。     

矿井废水灌溉对小麦生理特性及重金属积累的影响

以井水灌溉为对照 (CK),采用盆栽试验研究了矿井废水灌溉对小麦生理特性和重金属积累的影响.设置了3个矿区废水灌溉处理:洗煤废水(T₁)、经沉淀处理的洗煤废水 (T₂) 和煤矸石淋溶水 (T₃),于返青期开始进行矿区废水灌溉处理.结果表明： 矿井废水灌溉处理对小麦的生长发育和产量均有不同程度的负面影响.到开花期时,T₁、T₂和T₃处理小麦的单茎质量和叶面积、根系活力和光合速率均显著低于对照(P＜0.05),T₃处理小麦株高和叶绿素含量(SPAD值)显著降低(P＜0.05);T₁、T₂和T₃处理的籽粒产量分别比对照下降15.4%、9.8%和17.8%.此外,矿井废水灌溉处理小麦籽粒中Cr、Pb、Cu和Zn的含量均显著高于对照,表明矿井废水灌溉导致重金属在小麦籽粒中积累.
     

根修剪对黄土旱塬冬小麦(Triticum aestivum)根系分布、根系效率及产量形成的影响

通过田间试验研究了不同时期根修剪处理对冬小麦（Triticum aestivum）根系大小与分布、根系效率、水分利用效率及产量形成的影响。设置4个根修剪处理：越冬期小剪根（WS）、越冬期大剪根（WB）,返青期小剪根（GS）、返青期大剪根（GB）,未剪根小麦作为对照（CK）。结果表明,到花期时,各根修剪处理小麦的在0～120cm总根量均显著小于对照。与对照相比各根修剪处理主要是显著地减少了上层土壤中的根量。但WS和GS两小剪根处理和对照相比在中层土壤中有较大的根量;花后各处理小麦旗叶的气孔导度和蒸腾速率均显著大于对照。这说明根修剪处理减少了小麦表层的根量,从而削弱了表土干旱信号对作物与外界气体交换的抑制作用。花期时各根修剪小麦的净光合速率均显著高于对照,而单位面积上的根呼吸速率均显著小于对照,根修剪处理提高了小麦的根系效率,使更多的光合产物用于籽粒生产,从而提高了小麦的收获指数。根修剪还提高了小麦的水分利用效率,其中WS、WB、GS处理的水分利用效率显著高于对照。但是GB处理的水分利用效率却没有显著提高。因此,本研究进一步证明了由不同年代品种得到的推测,认为在旱地农业中,通过遗传育种或采用适当农艺措施优化根系分布,既可以减少生长前期作物对水分的过度消耗,又能够削弱花后表土过度干旱对作物生长抑制作用,同时降低根系对同化产物的消耗,对作物产量及水分利用效率的提高具有积极的作用。     

小麦籽粒中植酸、戊聚糖含量及其与相关性状关系的研究

选用不同基因型小麦,测定了籽粒中植酸、蛋白质及戊聚糖的含量,并对其进行遗传相关分析,结果表明：(1)各性状在品种间存在显著性差异,且植酸的广义遗传力比较低;(2)植酸含量与蛋白质含量呈极显著的正相关,与戊聚糖呈极显著负相关。通过对参试的18个不同基因型小麦中植酸和戊聚糖含量进行聚类分析,可以将18个基因型小麦聚为四类,并初步认为豫麦47是参试品种中最适宜于用作饲用小麦。     

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.     

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.     

单播与混播对两个冬小麦品种产量和水分利用效率的影响

选取黄土旱塬两个冬小麦品种长武135和平凉40,采用生态替代法连续两年在田间条件下研究了单播和混播方式对冬小麦产量和水分利用效率的影响.结果表明:单播条件下平凉40单位面积根量为367.60 g·m-2,显著大于长武135的297.31 g·m-2,且其根系在各土层中分布较均匀,表明与长武135相比,平凉40吸收土壤水分的能力较强,但其在单播条件下的产量和水分利用效率较低.混播增加了平凉40和长武135根系在较深土层中的根量分布,两品种根量分别比单播条件下多13.36和8.50 g·m-2,混播增强了小麦根系对深层土壤水分的吸收利用,提高了单位面积总产量,增加了群体水分利用效率.与平凉40相比,长武135分配了更多的干物质到繁殖器官,使其根量和地上营养器官的生物量减小,从而提高了籽粒产量和收获指数,表现出较高的水分利用效率.     

冬小麦(Triticum aestivum)分蘖冗余生态学意义以及减少冗余对水分利用效率的影响

通过盆栽试验,以旱作冬小麦(Triticum aestivum)为材料,分别在拔节和抽穗期对分蘖进行人工干扰,来模拟不可预测的自然干扰,对冬小麦分蘖冗余的生态学意义以及减少这些冗余对水分利用效率影响进行研究.设置3个处理:从拔节期开始剪去所有小的分蘖,仅保留主茎和一个大的分蘖(A);在拔节期剪去主茎和两个大的分蘖,保留所有小的分蘖(B);在孕穗期剪去主茎和有效分蘖,保留无效分蘖(C).没有被干扰的植物作为对照(CK).通过花期测定叶片的叶绿素含量、叶绿素荧光参数、气孔导度和蒸腾速率等生理指标来评价植物的生理与生化活性.结果显示,在拔节期和抽穗期去除主茎和大蘖后,无效分蘖的生理活性被激活,开始执行有效分蘖的功能.到花期时,这些无效分蘖已经在生理活性上满足了补充和替代有效茎的要求.虽然株高和穗的整齐度、穗数和产量显著下降,但并没有防碍小麦的繁衍子代,因此,正是这些由早期"无效分蘖"补充而来的有效茎,避免了小麦绝种的风险.而在拔节期去除无效分蘖后,对小麦产量没有显著影响,但提高了水分利用效率,和对照相比水分利用效率提高了10%.因此,可以认为小麦在分蘖上存在着对水分利用不利的生长冗余,减少这些冗余有望节约用水、提高作物的水分利用效率.