种植密度对两种穗型小麦品种分蘖期茎蘖生理特性的影响

选用分蘖成穗率不同的2种穗型冬小麦品种,通过3个密度水平大田试验研究了分蘖期主茎和不同蘖位分蘖间的干物质积累与光合特性的差异,以探讨2种穗型品种分蘖成穗的生理机制.结果显示:(1)在冬小麦分蘖期间,分蘖成穗率低的大穗型品种'兰考矮早八'高位分蘖干物质积累速率较慢,分蘖与主茎的差距较大;而分蘖成穗率高的多穗型品种'豫麦49-198'分蘖与主茎的干物质积累速率差距较小.(2)2品种分蘖与主茎干物重比值(蘖/茎)均随着种植密度增加而降低,成穗分蘖的蘖/茎值拔节期均大于0.5,而同期未成穗分蘖均低于0.5.(3)在分蘖期间,'兰考矮早八'分蘖的净光合速率随生育进程增长比主茎缓慢,且随密度增加分蘖与主茎的差距进一步加大;'豫麦49-198'分蘖与主茎的光合速率差异较小,且种植密度对其影响也较小.(4)拔节中前期种植密度对2品种的荧光参数影响较小,拔节后期2品种分蘖的初始荧光(F0)均显著大于主茎,而PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)却显著低于主茎;随种植密度增加,2品种主茎与分蘖的F0和Fv/Fm差异增大,且这种趋势随蘖位上升表现得更加明显.研究表明,大穗型品种'兰考矮早八'拔节期主茎与分蘖间干物质积累和光合性能的差异过大是其分蘖成穗率低的主要原因.     

调亏灌水和分蘖干扰对冬小麦生长的补偿效应

为探索抑制个体功能的生长冗余以实现群体性能优化并挖掘作物高产潜力的途径,通过桶栽试验,选择分蘖能力中等的小偃22号和分蘖能力较强的郑麦7698,对比研究2种灌水模式（全生育期充分灌水和分生育期调亏灌水）和3种分蘖干扰（从拔节期开始去除所有小分蘖,仅保留主茎和1个大分蘖;抽穗期去除所有无效分蘖;以不作任何干扰为对照）,来模拟不同水分供应和不可预测干扰对冬小麦生理生长、产量和水分利用效率的补偿机制.结果表明： 2个冬小麦品种均存在生长冗余.与小偃22号相比,郑麦7698有效分蘖数较高,但穗部性状较差.调亏灌水和抽穗期去除无效分蘖均可减少生长冗余,弱化竞争能力,改变源 库关系,提高资源分配.但冗余消除过度（拔节期干扰）则会破坏植株固有的根冠平衡和功能结构,导致生长的不足补偿.与对照相比,调亏灌水联合抽穗期去除无效分蘖可在时空尺度上充分开发和利用作物自身调控潜力实现补偿生长,在不显著影响籽粒产量的同时可提高水分利用效率20.4%～25.4%,是适宜的减冗增效措施.     

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。     

杂交稻的空壳率和营养状况的关系

“两系”杂交稻具有根系、分蘖和穗粒的优势,主茎穗平均160粒以上,但空秕率高达30—40％。本研究探讨了空壳粒的形成部位及可能的防止途径。空壳率以中部、下部枝梗上较高,尤其是中部、下部的第Ⅱ次枝梗上空壳率高;空壳率的高低因粒序而异,空壳率随分蘖次序的先后有增加的趋势。 杂交稻的空粒、秕粒在很大程度上受营养状况所制约,改善水稻植株的有机、无机营养状况,可以降低空粒数,增加粒重。进一步揭露杂交稻的空粒、秕粒的生理原因,在理论和实践上均有重要意义。     

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.     

不同穗型冬小麦品种根系时空分布特征及其碳氮代谢的研究

在大田柱栽试验条件下,对2种穗型冬小麦品种根系的时空变化及其碳氮代谢进行了研究。结果表明,2种穗型冬小麦品种的单株根系干重、根重密度随生育时期逐渐增加,均在抽穗期达到最大值;不同土壤深度的根系活力随生育时期的变化不一致,2品种0～20 cm根系活力的变化趋势从越冬期逐渐下降,在抽穗期达到较低值后缓慢上升,并于灌浆期出现一个小的峰值;根系中可溶性糖含量、含氮量均从越冬期开始下降,在抽穗期达到最低值, 随后在开花期又出现一个峰值后缓慢下降。2种穗型冬小麦品种相比,重穗型小麦品种的根系各项指标略高于多穗型品种;在不同土层深度之间,各项指标总体趋势为随着土层深度加深逐渐下降,但是在不同生育时期,各土层之间出现有个别波动现象。     

刈割对冬小麦再生积温需求及其籽粒产量和品质的影响

对黄土高原塬区冬小麦‘陇育216’于分蘖期、拔节期及孕穗期进行刈割处理,以不刈割为对照,测定冬小麦再生生长发育的积温需求及籽粒产量及其品质,探究刈割利用时间对冬小麦再生生长积温需求及产量构成的影响。结果表明:(1)分蘖中期(6个分蘖)前刈割利用,小麦再生各阶段的有效积温需求较对照无显著差异,在收获小麦青干草0.9～1.5t/hm2的同时,能保证籽粒、秸秆产量及其品质较对照均无显著下降;分蘖期后期(9个分蘖)及其后刈割利用,拔节至开花及成熟期的有效积温需求显著减少,尽管较分蘖期可多收获60%的青干草,但籽粒、秸秆产量较对照均显著降低。(2)通径分析发现,刈割主要通过降低再生植株高度及减少单位面积穗数而导致冬小麦籽粒减产。研究表明,为维持冬小麦再生生长节律、籽粒产量及品质形成的稳定,冬小麦刈割利用的时期应不迟于分蘖中期(6个分蘖)。     

冬小麦高产高效群体的年际间稳产性能

以冬小麦品种‘泰农18’为试验材料,设置传统农民管理习惯的农户模式(T₁)、不计肥水和人工等投入以获得高产的高产模式(T₂)和优化种植密度、播期、肥水管理运筹的高产高效模式(T₃)3种种植模式,于2012年10月—2016年7月连续4个小麦生育季,研究了不同种植模式小麦主茎与分蘖成穗特性、不同年份的光合有效辐射截获、利用、光合产物分配等光能利用特性和产量差异,结合年际间的光、温、水等生态因子分布差异,分析了高产高效群体的稳产性能.结果表明: 冬小麦不同生育时期内的光、温、降雨等生态因子的总量和各生育时期分布存在较大变异.T₁、T₂、T₃模式主茎穗的比例分别为38.9%、58.7%、66.9%,表明T₁、T₂、T₃模式在群体结构构建上分别是以分蘖穗为主、主茎穗和分蘖穗并重、主茎穗为主.T₂模式的生物量和产量最高,T₁最低,T₃模式自孕穗期之后,尤其是在开花14 d后仍能维持较高的叶面积指数、光能截获率和截获量、群体光合速率,并具有较高的干物质分配能力,使其在干物质积累相对偏低的情况下仍可获得高产.T₃模式花后的叶面积指数、光能截获率和截获量以及光合速率等的年际间极差、标准差、变异系数均小于T₁和T₂模式,由此也保证了T₃模式生物产量的稳定.相关分析表明,以主茎成穗为主的T₃种植模式能够有效应对年际间气候变化并实现稳产,关键是具有年际间稳定的生物产量.     

东乡野生稻回交重组系的抗旱性评价体系

选用协青早B//东乡野生稻/协青早B回交重组系及其亲本共79份水稻材料,研究了水稻发芽期、苗期、孕穗期、成熟期的种子萌发抗旱指数等31个指标与东乡野生稻回交重组系抗旱性的关系.结果表明:15％ PEG-6000溶液处理的相对发芽势、20％ PEG-6000溶液处理的种子萌发抗旱指数和相对发芽势及水分胁迫后最长根长、苗高、根鲜质量、根干质量、根系相对含水量、萎蔫率、叶片可溶性糖含量、叶片脯氨酸含量、叶片丙二醛含量、叶片相对含水量、卷叶级别、株高、单株分蘖数、单株有效穗数、穗实粒数、着粒密度、结实率、千粒重等21个指标的相对值与抗旱系数或抗旱指数的相关性显著.通过逐步回归分析筛选出9个抗旱性鉴定指标:20％ PEG-6000溶液处理的相对发芽势及水分胁迫后根干质量、根系相对含水量、叶片可溶性糖含量、叶片脯氨酸含量、叶片丙二醛含量、单株有效穗、结实率和千粒重的相对值.根据这些指标和偏相关系数,建立了不同时期的抗旱性评价(D值)方程和评价体系,可对东乡野生稻回交重组系抗旱性进行较好的评价.     

星毛委陵菜根系构型对草原退化的生态适应

对轻度、中度、重度和极度退化的草原群落中星毛委陵菜(Potentilla acaulis)根系构型参数及相应的土壤水分、容重和硬度等指标进行了分析, 以研究星毛委陵菜根系构型对草原退化的生态适应性。结果表明: 1)在以大针茅(Stipa grandis)为建群种的典型草原中, 随着退化程度的加剧, 星毛委陵菜在群落中的作用逐渐增强, 其根幅、根深、一级垂向根数、分蘖子株数和水平分蘖根长度显著增加; 2)根表面积、二级侧根长度、总根长和根分叉数4个根系构型参数是解释星毛委陵菜根系构型对草原退化生态适应的首选指标, 解释力依次减小, 累计贡献率为92.34%; 3)直径2 mm以下的根系对单株系星毛委陵菜的根表面积和总根长影响显著; 4)阔腰倒锥体三维根系构型是星毛委陵菜适应草原退化并使之成为建群种的优势构型。     

大穗小麦部分生理特性研究

对目前试验试种的代表性大穗小麦品系部分生理特性进行了研究。结果表明：（１）大穗小麦的根系吸收能力高于一般小麦品种,根系活力比对照品种提高２３．９３％－２８．０９％,根干重增加７．１％。（２）大穗小麦的净光合速率孕穗期高于对照,灌浆期以后逐渐降低;相应各时期的呼吸强度均高于对照,证明大穗小麦属于高光合高呼吸消耗类型。（３）蒸腾强度在各时期均高于对照品种。     

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。     

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.
     

旱地小麦理想株型研究进展

理想株型选择是旱地小麦节水栽培和高产育种的重要前提。围绕群体条件下旱地小麦产量形成、节水效率和干旱适应性等关键指标,从根型、茎型、叶型和穗型4个方面总结了旱地小麦株型演变规律和调控机理。旱地小麦从野生近缘种二倍体和四倍体向现代六倍体进化的漫长演变过程中,株型经历了从"高根冠比、低收获指数、高冠幅/株高比、小穗和种子扁长"等"杂草"型向"低根冠比、高收获指数和高粒叶比及小冠幅/株高、大穗多粒"的"作物"型的演变。从株型各组件演变规律看,根型以根系大小适中、根条数较多、根系生理活性较高为主;茎型以各茎节长度比例趋近"黄金分割"演变,株高控制在80-100 cm左右的适中高度;叶型以叶片直立、旗叶长宽比例适中为主,倒二叶长维持在20 cm左右;穗型以直立、大穗和小穗数多为主;单株分蘖数趋于减少,株型结构趋于紧凑。上述组件特征将促使旱地小麦向弱竞争能力的方向发展。总之,旱地小麦经历了自然选择和人工选择双重压力,其株型结构有利于群体产量和水分利用效率提高,从而获得较高的种群适合度。     

品种、种子大小和施肥对冬小麦生物学特性的影响

试验设不同年代冬小麦品种、粒重、播种方式和施肥等4个因子,品种选用白芒麦（20世纪60年代）、咸农39（20世纪70-80年代）、小偃6号（20世纪90年代后期）、远丰998（近期）等不同年代的4个冬小麦品种,粒重分为2种截然不同重量的大粒和小粒,播种方式设小粒单播、大粒单播以及大小粒等比例混播等3种播种方式,施肥设不施肥（CK）、施氮（N）、施磷（P）和同时施氮磷（NP）等4种方式,共48个处理。以土垫旱耕人为土为供试土样,进行盆栽试验,研究不同品种、种子大小和施肥对冬小麦生物学特性的影响。结果表明,不同品种间、大小粒播种间、不同施肥间植株株高均存在极显著差异（p〈0.01）,且这些因子间存在显著的交互作用（p〈0.05）。品种间,苗期和越冬前以近期品种远丰998植株最高,灌浆期以早期品种白芒麦植株最高。株高稳定后以早期品种高,反映了育种的演变趋势。大小粒播种间,苗期和越冬前大粒株高均显著高于小粒株高,但灌浆期大小粒播种间株高差异基本消失,说明大粒种子植株在苗期生长具有一定优势。不同施肥处理间株高差异在苗期与越冬前表现一致,单施P和NP配施植株较高;灌浆期以NP配施植株株高明显高于其它施肥处理。不同品种、大小粒播种方式和施肥显著影响冬小麦分蘖和单株叶面积。白芒麦、咸农39和小偃6号的分蘖数基本一致,变化在4.37个/株-4.74个/株之间,远丰998最少,仅为2.95个/株;NP配施和施P能够显著增加分蘖数,其分蘖数几乎是不施肥（CK）和单施N的2倍;各品种大粒种子植株分蘖数均多于小粒种子植株。远丰998绿叶面积最大（45.72cm^2/单茎）,白芒麦最低（仅为26.97cm^2/单茎）;NP配施单株绿叶面积明显大于其它施肥处理。除远丰998大粒种子植株绿叶面积（50.42cm^2/单茎）显著大于小粒种子（41.01cm^2/单茎）外,其余品种大、小粒种子植株绿叶面积相当。就施肥处理而言,施肥对近期品种小粒种子株高、分蘖数和叶面积的促进作用相对较大,而对远期品种小粒种子植株的影响相对较小。     

秸秆覆盖和灌溉对冬小麦农田光能利用率的影响

研究了秸秆覆盖和灌溉对冬小麦农田光能利用率的影响.结果表明,秸秆覆盖降低了冬小麦的基本苗、分蘖数及生育前期的叶面积指数,但到生育后期,覆盖处理的叶面积指数反而升高.覆盖和灌溉降低了光合有效辐射（PAR）的底层透射率和冠层反射率,使PAR总截获率升高.覆盖和灌溉主要增加了40～60 cm高度的PAR截获率.覆盖处理籽粒光能利用率降低,茎叶光能利用率和总光能利用率升高.