水分胁迫对羊草光合产物分配及其气体交换特征的影响

 通过对典型草原优势植物种羊草(Leymus chinensis)的盆栽实验,模拟5个土壤水分梯度（分别为土壤持水量的75%～80%(对照)、60%～65%、50%～55%、35%～40%和25%～30% ）对羊草叶片相对含水量、光合速率、光合产物分配和种群CO2交换速率的影响。结果表明：随着土壤水分胁迫的增加,羊草叶片相对含水量呈先增加而后下降的单峰型变化,且在50%～55%处理下达到最大;叶片光合速率随着水分胁迫的增加而减小,且75%～80%、60%～65%、50%～55%的水分处理与35%～40%、25%～30%的水分处理的叶片光合速度日动态规律不同。羊草总生物量及根、鞘、叶生物量均随着水分胁迫的增加呈下降趋势。干旱促进早期羊草根的分配和根冠比增加, 但到后期却使它们降低, 表明羊草在受到较长期的持续干旱后通过增加根部的比重来提高抗旱性的能力逐渐降低。羊草根茎的生物量和分配随着土壤水分含量降低均呈现出先增加而后下降的趋势,羊草根茎的生物量在50%～55%处理下达最大（1.28 g·株-1）,而羊草根茎的分配在35%～40%处理下达最大（48.5%）。羊草种群CO2的净交换速率随着水分胁迫的增加而减小,其日交换量随着水分胁迫的增加而增加,且在60%～65%处理下达到最高,而后呈下降趋势,并在25%～30% 处理下为负值。研究结果表明,土壤持水量的40%可能是羊草对于水分变化响应的阈值。     

不同生长期干旱胁迫对刺槐幼树干物质分配的影响

采用盆栽试验,分别在刺槐(Robinia pseudoacacia)幼树生长初期、生长盛期和生长后期进行了5种不同土壤水分含量试验,以研究不同生长阶段内干旱胁迫对该树种干物质分配的影响。结果表明:各生长阶段内刺槐幼树茎、枝分配比率并不受土壤水分含量变化的影响,短期(15d)及中轻度干旱(70%和87.8%相对土壤含水量)胁迫对刺槐叶、地上部分干物质分配比率及根冠比的影响亦不明显;而长期(45～60d)严重干旱(40%相对土壤含水量)胁迫则显著降低了刺槐叶、地上部分配比率,提高了粗根干物质分配比率及根冠比。受树木本身生长特性和气候因素的季节性变化影响,不同生长阶段之间干旱胁迫对刺槐干物质分配的影响存在明显差异,其影响程度大小为生长初期生长盛期生长后期。     

华北夏玉米干物质分配系数对干旱胁迫的响应

干物质分配系数反映作物各器官干物质的分配与积累,研究干物质分配系数对干旱胁迫的响应,是研究干旱胁迫对作物生长发育影响的基础.本文基于华北夏玉米主产省山东、河北和山西3个试验点2013—2015年田间水分控制试验资料,建立了夏玉米苗期、抽雄期、灌浆期3个主要发育阶段叶、茎、穗的干物质分配系数与土壤相对湿度的定量关系模型,分析了叶、茎、穗干物质分配系数对不同程度干旱胁迫的响应.结果表明: 3个阶段叶、茎、穗的干物质分配系数与土壤相对湿度均呈显著的一元二次关系.干旱胁迫下,叶片向外转运的干物质相对减少,叶干物质分配比例增加,并且在轻、中度干旱胁迫时的灌浆期(叶干物质分配系数增加0.04~0.09)以及重度干旱胁迫时的抽雄期(叶干物质分配系数增加0.17)响应最敏感.穗干物质分配系数对干旱胁迫表现为负响应,干旱胁迫越严重,分配系数越小,轻-重度干旱胁迫使穗干物质分配系数减小0.08~0.34.茎干物质分配系数对干旱胁迫的响应总体表现为灌浆期(正响应)＞抽雄期(负响应)＞苗期(负响应).     

华北平原冬小麦干旱灾损风险区划

干旱是华北平原最严重的农业气象灾害之一,是冬小麦产量稳定上升的重要限制因素。本文从冬小麦产量的实际灾损角度,对减产率、发生概率及产量的变异系数等因子进行了分析,构建了华北平原冬小麦干旱产量灾损风险评估模型,并对华北平原冬小麦进行了实际灾损风险区划。结果表明,风险高值区约占该地区19.8%,主要分布于鲁西、鲁西北-冀东北,鲁西南-豫东地区;中值区约占34%,主要分布在冀中南、豫北、豫中和豫西以及山东中部丘陵地区;风险低值区占46.2%,主要集中于鲁中部、南部和豫中南、西南的广大地区。     

干旱胁迫下不同抗旱性冬小麦对过剩光的反应（简报）

不同光照下，冬小麦PSⅡ的光化学效率（Fv＇／Fm＇）、非光化学猝灭（NPQ）和叶黄素循环组分中物质的转化[（A＋Z）／（A＋Z＋V）]之间存在着密切的相关性。NPQ与（A＋Z）／（A＋Z＋V）呈线性正相关，与Fv＇／Fm＇呈线性负相关。这种相关性与物种和环境条件无关。在过董光下，不抗旱品种较抗旱品种具有较小的NPQ升高和较小的Fv＇／Fm＇降低，干旱下这一趋势明显加大。据此可以判断冬小麦抗逆性大小。     

灌溉对干旱区冬小麦干物质积累、分配和产量的影响

为探明灌溉对干旱区冬小麦(Triticum aestivum)产量、水分利用效率(WUE)、干物质积累及分配等的影响, 以甘肃河西走廊冬小麦适宜种植品种‘临抗2号’为材料进行了研究。在冬季灌水180 mm的条件下, 生育期以灌水量和灌水次数等共设置5个处理, 分别为: 拔节期灌水量165 mm (W1)、拔节期灌水量120 mm +抽穗期灌水量105 mm (W2)、拔节期灌水量105 mm +抽穗期灌水量105 mm +灌浆期灌水量105 mm (W3)、拔节期灌水量75 mm +抽穗期灌水量75 mm +灌浆期灌水量75 mm (W4)、拔节期灌水量105 mm +抽穗期灌水量75 mm +灌浆期灌水量45 mm (W5)。结果表明: 随着生育期的推进, 土壤有效含水量(AWC)受灌水次数及灌水量影响更加明显; W3、W4处理的土壤各层AWC在灌浆期均较高; 叶面积指数(LAI)下降慢, 延缓了生育后期的衰老; 生育后期干物质积累增加, 提高了穗粒数、千粒重和籽粒产量。籽粒产量以W3处理最高, 但W4具有最高的WUE, 且籽粒产量与W3无显著差异, 但W4较灌溉总量相同的W2和W5以及灌水量最少的W1具有明显的指标优势。W1、W2、W5处理灌浆期各层土壤AWC均较低, 花后LAI下降快, 干物质积累减少, 灌浆持续期缩短, 穗粒数和千粒重减少, 最终表现为籽粒产量和WUE下降。灌浆期水分胁迫可促进花前储存碳库向籽粒的再转运, 并随着干旱胁迫的加重而提高, 对籽粒产量起补偿作用; 水分胁迫提高了灌浆速率, 但缩短了灌浆持续期。相关性分析表明, 灌浆持续期、有效灌浆持续期、有效灌浆期粒重增加值和最大籽粒灌浆速率出现时间与千粒重和籽粒产量均呈正相关。综合考虑, 拔节、抽穗及灌浆期各灌溉75 mm是高产高WUE的最佳灌水方案。     

干旱胁迫下红砂幼苗非结构性碳水化合物动态变化特征

该试验以荒漠区主要建群种红砂幼苗为研究对象,设置适宜水分(CK)、轻度干旱(MD)、中度干旱(SD)和重度干旱(VSD)4个胁迫处理(即田间持水量的80%、60%、40%和20%),采用盆栽控水试验,分别测定干旱胁迫15、30、45和60 d时红砂幼苗的叶、茎、粗根和细根中非结构碳水化合物(NSC)及其组分的含量,分析不同胁迫强度下不同干旱持续时间红砂幼苗NSC的动态变化及各组分差异,以揭示红砂NSC对干旱胁迫的响应机制。结果表明:(1)干旱胁迫强度和胁迫持续时间对红砂幼苗不同器官NSC及其组分均有显著影响,其中胁迫持续时间对NSC动态变化的影响尤为显著。(2)干旱胁迫初期,红砂叶中的NSC含量呈下降趋势,而茎中的NSC含量呈上升趋势,粗根和细根中NSC含量在各胁迫处理下基本保持稳定。(3)干旱胁迫后期,红砂叶和茎中的可溶性糖、淀粉和NSC含量逐渐增加,而粗根和细根中的淀粉和NSC含量呈下降趋势(中度干旱除外),且这一时期重度干旱处理下各器官可溶性糖和NSC的含量明显高于CK。研究发现,重度干旱胁迫能显著诱导提高红砂幼苗不同器官中的NSC含量,并通过分解根中淀粉和增加叶片中可溶性糖含量的方式来调节细胞渗透势平衡,以维持细胞活力,进而保持红砂在干旱胁迫后期的存活。     

等渗盐分、干旱胁迫下冬小麦叶片部分渗透调节物质的动态变化

分别以PEG-6000、NaCl模拟干旱胁迫及盐胁迫,采用水培方法研究了抗旱耐盐冬小麦沧-6001在干旱胁迫、盐胁迫条件下叶片可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量的动态变化以及Na⁺、K⁺在地上部和根系的分布。结果表明可溶性糖和可溶性蛋白变化趋势相似,其含量随干旱胁迫或盐胁迫时间延长而增加,但在胁迫处理后期下降,并且随胁迫强度增加,二者出现下降时间提前;脯氨酸在干旱胁迫条件下快速积累达到峰值后下降但在胁迫处理后期再次增加,在盐胁迫条件下,随胁迫强度的增加和胁迫时间的延长而增加;Na⁺在干旱胁迫下随胁迫程度增加而下降,盐胁迫条件下随胁迫程度的增加而增加,K⁺在干旱胁迫或盐胁迫下均随胁迫程度的增加而下降,且在根系中下降的速度大于地上部。     

盐胁迫对冬小麦幼苗干物质分配和生理生态特性的影响

以冬小麦(Triticum aestivum L.)品种周麦18(Zhoumai18)和豫麦49(Yumai49)为材料,采用盆栽培养,研究100、250、350 mmol/L和450 mmol/L NaCl 浓度胁迫下,小麦幼苗干物质分配、根系特征、叶绿素含量、游离脯氨酸含量和根系活力变化规律.结果表明,随着盐分浓度的增加,两个品种小麦的叶面积、地上干重以及根的长度显著减小;根系干重、根直径、根表面积、根体积、根系活力以及叶绿素含量呈先上升后下降趋势,在250 mmol/L NaCl处理下达最大.叶绿素a/b随NaCl浓度升高而上升.随盐分浓度变化周麦18叶片游离脯氨酸含量高而变化幅度大,450mmol/L处理组的含量高于对照组1.5倍.供试品种冬小麦耐盐阈值为250～350 mmol/L.     

冬小麦幼苗根系适应土壤干旱的生理学变化

采用盆栽试验对冬小麦幼苗根系适应土壤干旱的生理学变化进行了初步研究。结果表明，随干旱胁迫的加剧，洛麦9133和济麦21幼苗根水势、根相对含水率和根系活力均降低，饱和亏、可溶性糖含量、脯氨酸含量、质膜透性以及SOD、POD活性均呈增加趋势。这说明，在干旱胁迫下，冬小麦幼苗根系通过降低水势、相对含水率和根系活力，增加渗透调节物质可溶性糖、脯氨酸含量和增强SOD、POD活性等生理上的变化以提高抗旱性，从而使冬小麦幼苗适应干旱逆境。     

黄土高原半湿润区气候变化对冬小麦生长发育及产量的影响

利用黄土高原半湿润区西峰农业气象试验站冬小麦生长发育定位观测资料、加密观测和对应平行气象观测资料,分析气候变化对冬小麦生长发育的影响,以及冬小麦穗干重生长与气象条件的关系。结果表明,研究区域降水量年际变化呈波动变化,20世纪90年代降水量最少。降水量存在3、8a的年际周期变化。气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率为0.325℃/10a。作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.069/10a,20世纪90年代至2010年明显趋于暖干化。受气候变暖的影响,冬小麦播种期每10 a推后2—3d,返青期每10a提前4—5 d,开花期和成熟期每10a提前5—6 d。冬小麦越冬期每10a缩短5—6 d、全生育期每10a缩短7—8 d。冬小麦返青后第83天开始,穗干重的生长由缓慢转为迅速生长阶段,从返青后第101天开始,其生长从迅速生长又转为缓慢生长,在返青后的第87天,穗的干物质积累速度最大。由于气候变暖,冬小麦生育期大部分时段热量充足。播种—越冬前和拔节—开花期产量对气温变化的响应十分敏感;降水量的影响函数同温度的影响函数呈反相位分布,除成熟期降水量对产量形成为负效应外,其余时段降水量对产量影响均为正效应,而在冬小麦播种期和返青—拔节期产量对降水量变化的响应也十分敏感。     

华北农业干旱监测与冬小麦估产研究

评估了基于植被光学厚度(VOD)和日光诱导叶绿素荧光(SIF)等植被广义光学特性构建的标准化植被指数(Z_VI)监测农业干旱的适用性;并采用VOD、SIF两种指数和土壤水分等环境变量的不同组合建立冬小麦估产的岭回归模型,以探究其对冬小麦产量的预报能力。结果表明：相较于Z_VOD,旬尺度Z_SIF对华北地区的农业干旱具有更好的监测能力,对重旱的正确检测率达到77%。Z_SIF能够有效反映干旱发生、发展直至减轻的演变过程,其低值区与站点记录的干旱空间分布相吻合。在华北地区南部,生长季C波段和Ku波段的VOD对冬小麦单产的预报能力优于SIF;利用VOD、SIF两种指数和环境变量的全变量模型取得了最好的估产精度,影响冬小麦产量估算精度的关键预测变量为生长高峰期的SIF。研究可为大范围农业干旱监测和粮食安全提供技术支持。     

灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质生产的影响

于2008—2010年通过田间试验,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,设等行距平作、宽窄行平作、沟播3种种植方式,每种种植方式下设不灌水(W0)、拔节水(W1)、拔节水+开花水(W2)、拔节水+开花水+灌浆水(W3)4种灌溉处理(每次灌水量为60 mm),研究不同灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质积累与分配规律的影响.结果表明:随灌水量的增加,3种植方式下农田总耗水量均增加,灌水量占总耗水量的比例也增加,而土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著降低;与W0处理相比,各灌水处理提高了开花后干物质的积累量、小麦籽粒产量,而水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式土壤贮水量消耗比例、籽粒产量和WUE均较高.综合考虑小麦的籽粒产量和WUE,沟播结合灌拔节水+开花水是华北平原冬麦区较适宜的节水种植方式.     

Characteristics and partitioning of ozone dry deposition measured by eddy-covariance technology in a winter wheat field

Aims Anthropogenic pollutants cause an increase in ground-level ozone concentration, which is a known threat to plant growth and yield and has been extensively observed worldwide. Since ozone is only slightly soluble in water, it is deposited mainly through dry deposition in terrestrial ecosystem. The object of this study was to analyze the characteristics of ozone dry deposition and to estimate the contribution of stomatal and non-stomatal ozone deposition pathways to total ozone deposition in a winter wheat field.Methods The research site was a winter wheat (Triticum aestivum) field located in Yongfeng experimental station of Nanjing University of Information Science & Technology. The data used in this study were collected from March 16, 2016 to May 30, 2016. We observed ozone dry deposition with an eddy-covariance system. This system mainly included a 3D sonic anemometer, an open-path infrared absorption spectrometer, a fast-response ozone chemiluminescent analyzer and a slow-response ozone monitor. We simultaneously measured meteorological data including solar radiation (SR), air temperature (T), air relativity humidity (RH), wind speed, net radiation, and rainfall. All raw data were recorded with data-logger and averaged every 30 min.Important findings Half hourly means of ozone concentrations (C_O3), ozone flux (F_O3) and ozone dry deposition velocity (V_d) in the winter wheat field were 32.9 nL·L^-1, -5.09 nmol·m^-2·s^-1, 0.39 cm·s^-1, and the ranges of them were 16-58 nL·L^-1, -2.9- -11.7 nmol·m^-2·s^-1, 0.17-0.63 cm·s^-1, respectively. F_O3 and C_O3/V_d were found to be mismatched with phase peaks occurring at different time intervals. The ecosystem was more effective on ozone dry deposition, under conditions of moderate to high SR (SR ≥ 400 W·m^-2), moderate T and humility (T = 18 °C and RH > 40%). The relationship between V_dmax and SR was this function (y = 1.06 -exp (-0.0094 - x)). V_dmax increased with SR When SR < 400 W·m^-2, and V_dmax reached its maximum when SR =400 W·m^-2. V_dmax maintained its maximum when SR ≥ 400 W·m^-2. The relationship between V_dmax and T was “bell” curve (y = 1.06 - (x - 18)²/169). V_dmax reached its maximum when T = 18 °C. V_dmax decreased with RH when RH < 40 % (y = 0.030x - 0.106). The variation of V_d might uncertainty when RH was high. There was a liner positive relationship between friction velocity (u*) and V_d, but this relationship was not significant. The mean day-to-day and daytime contributions of stomatal and non-stomatal ozone deposition pathway to total ozone deposition were 32%, 68% and 42%, 58%, respectively, during the whole experimental period.     

臭氧胁迫下冬小麦物质生产与分配的数值模拟

利用ML9810B型臭氧监测分析仪,测定了浙江嘉兴麦田空气O3浓度,并通过改进的开顶式气室实验确定O3浓度变化对冬小麦叶片光合速率的影响函数.在此基础上,加入O3对叶片生长和穗部光合影响的模拟函数,建立反映O3对冬小麦生长和产量形成影响的作物模型.模型的检验结果表明,该模型较好地反映了O3对冬小麦生长的影响,生物量平均相对误差为10.3%.对冬小麦春后生育期(3—5月)的研究表明,水肥适宜时,由O3影响造成的该地区冬小麦干物质累积总损失量为11.4%,产量损失为17.8%.     

西藏高原田间冬小麦的表观光合量子效率

在西藏高原田间的测定表明,高原冬小麦光－光合速率响应曲线符合直角双曲线函数,其表观初始光能利用效率α平均为０．０３４μｍｏｌＣＯ２／ｍ＾２ｓ（μｍｏｌ ｐｈｏｔｏｎｓ／ｍ＾２ｓ）,只有内陆平原地区的约２／３。高原地区空气稀薄,ＣＯ２密度为平原地区的２／３左右,致使小麦叶片光能利用效率降低。     

灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质生产的影响

于2008-2010年通过田间试验,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,设等行距平作、宽窄行平作、沟播3种种植方式,每种种植方式下设不灌水(W₀)、拔节水(W₁)、拔节水+开花水(W₂)、拔节水+开花水+灌浆水(W₃)4种灌溉处理(每次灌水量为60 mm),研究不同灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质积累与分配规律的影响.结果表明： 随灌水量的增加,3种植方式下农田总耗水量均增加,灌水量占总耗水量的比例也增加,而土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著降低;与W₀处理相比,各灌水处理提高了开花后干物质的积累量、小麦籽粒产量,而水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式土壤贮水量消耗比例、籽粒产量和WUE均较高.综合考虑小麦的籽粒产量和WUE,沟播结合灌拔节水+开花水是华北平原冬麦区较适宜的节水种植方式.     

旱地冬小麦吸收氮,磷的营养特征

通过田间试验,研究了不同施肥水平条件下冬小麦吸收氮、磷的营养特征。结果表明,不同施肥水平冬小麦返青前吸收氮、磷均很少,返青后迅速增多,至孕穗一灌浆初期达全生育期吸收的高峰（Ｎ０Ｐ０吸氮在拔节一孕穗阶段达高峰）,且峰值随施肥水平提高而增大。灌浆以后,氮磷营养不同,氮素积累减少２８．２７％－３１．１９％,减少绝对量随前期吸氮增大而增加。相对量则是施肥低于对照;而磷素于灌浆中期一成熟阶段还有１吸收高峰（