黄土高原地膜春小麦地上干物质累积与转运规律

通过2个生长季的大田试验,研究了黄土高原半干旱地区地膜与露地春小麦地上干物质累积、转运规律.结果表明:与露地春小麦相比,地膜春小麦单株最大叶面积增加17.16%,最大绿叶面积峰值早出现6 d,开花前干物质积累量高8.97%;地膜春小麦叶片、茎秆、颖壳穗轴的输出率分别比露地春小麦高3.23%～3.67%、3.53%～4.55%和1.80%～3.63%;其转换率分别比露地春小麦高0.12%～0.46%、0.92%～1.90%和0.35%～0.87%;各非经济器官输出的干物质对籽粒干物质的贡献率比露地春小麦高1.9%～2.7%;地膜春小麦籽粒起始生长势、最大生长速率、活跃生长期均高于露地春小麦;而达最大生长速率的天数短于露地小麦;地膜春小麦籽粒灌浆期具有较强的生长势,灌浆速率快,灌浆时间长,最终表现为粒重高、产量增加36%.     

播期对不同类型品种直播稻生长特性的影响

以具有代表性的3种类型水稻品种为材料,通过分期播种试验,对不同播期条件下直播稻物质生产和产量形成进行了分析。结果表明:随着播期的推迟,3种类型品种水稻产量均显著下降,但变化程度不一;全生育期显著缩短;群体茎蘖消长动态逐渐趋于不平缓,此现象并随播期的推迟而加剧;叶面积指数在生长前期逐渐上升,生长中后期则相对下降;各阶段光合势呈降低的趋势;干物质累积在拔节期递增,在抽穗期和成熟期则递减,收获指数递减;各阶段群体生长率下降趋势显著。对直播稻安全适宜播期进行综合评价表明,该地区宜推广中熟中粳和迟熟中粳品种,可以使用早熟晚粳品种;各类品种在前茬滕茬时间允许的条件下尽可能早播,易取得高产,但从生育安全性来考虑,中熟中粳品种最迟要在6月下旬播种,迟熟中粳品种最迟要在6月中下旬播种,早熟晚粳品种最迟要在6月中旬播种。     

播期对陇中黄土高原半干旱区马铃薯生长发育及产量的影响

在气候变化的背景下,为了探寻陇中黄土高原半干旱区马铃薯的适宜播种期,2010年在甘肃定西进行了马铃薯分期播种试验,并对不同播期条件下马铃薯生长发育及产量形成进行了分析.结果表明:随着播期的推迟,马铃薯全生育期缩短,株高出现明显变化,单株干物质最大积累速率提前;从不同播期来看,5月27日播种的植株高度、叶面积指数、单株干物质积累量和最大积累速率均最大,马铃薯块茎鲜重的增长过程呈“慢-快-慢”S型曲线;块茎鲜重最大积累速率出现的时间随播期的推迟而提前;产量数据的方差和多重比较分析结果表明,播期是影响产量的主要因素,其中5月27日播期的丰产性最好;对各播期不同生育期的气候条件进行比较表明,5月底或6月初是陇中黄土高原半干旱区马铃薯的适宜播种时间.     

不同播期和抽穗期弱光胁迫对杂交稻生理性状及产量的影响

以耐阴性中等的杂交稻川香9838为材料,研究不同播期和抽穗期弱光胁迫对杂交稻抽穗期光合特征、渗透调节物质、保护性酶活性和产量的影响.结果表明:不同播期和抽穗期弱光胁迫对水稻抽穗期干物质积累、剑叶光合速率、抗氧化酶活性和产量均有显著影响.随播期的推迟,全生育期明显缩短,稻谷产量呈不同程度的下降趋势.与对照相比,抽穗期轻度弱光胁迫(遮光20％)能缓解水稻生育过程中面临的高温及强光照危害,进而能缓解剑叶光合速率和抽穗期干物质累积的降低,调节抗氧化酶活性,适度提高结实率;而抽穗期中度(遮光40％)、重度(遮光60％)弱光胁迫均不利于水稻生长.剑叶光合速率、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性对播期和抽穗期弱光胁迫较为敏感.水稻始穗1 ～5d剑叶光合速率与稻谷产量和抽穗后干物质积累量显著相关.     

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。     

玉米籽粒灌浆特性对播期的响应

以‘京科528’(JK528)和‘郑单958’(ZD958)为试验材料,设置早春播(4月10日播种)和春播(5月14日播种)2个播期处理,研究不同播期条件下玉米的籽粒灌浆特性.结果表明: JK528、ZD958在早春播条件下的最终百粒重和产量显著高于春播,增幅分别为6.8%和10.1%、17.8%和9.2%;籽粒最大灌浆速率(G_max)、平均灌浆速率(G_ave)表现为早春播高于春播,而籽粒活跃灌浆期(P)呈相反趋势;JK528百粒重和产量显著高于ZD958,其中JK528百粒重和产量较ZD958高7.4 g和1189.6 kg·hm^-2,增幅分别为21.6%和10.8%;P表现为ZD958大于JK528,而W_max、G_max、G_ave和T_max表现为JK528大于ZD958;同一播期,JK528在灌浆中期的平均灌浆速率高于后期,且高于ZD958.相关分析表明,籽粒干物质积累量与平均气温和积温间呈极显著正相关.可见,充分利用光热资源,提高灌浆速率,有利于获得较高粒重,从而提高玉米产量.JK528在灌浆前中期灌浆速率快的优势弥补了其灌浆活跃期略短的情况,进而在不同播期条件下均可获得较高的粒重.     

冬麦春播条件下旗叶光合特性、叶绿素荧光参数变化及其与产量的关系

以长江中下游、西南麦区的5个优良冬播小麦品种为材料,在忻定盆地春播(早播、适播)条件下,于2013-2014年对开花期、灌浆期的旗叶光合指标、叶绿素含量及叶绿素荧光参数进行测定,并分析这些参数与产量的相关性.结果表明： 品种间大多荧光参数(除叶绿素外)差异显著,且相关性显著;叶绿素变异系数较小(0.12～0.17),吸收光能为基础的性能指数(PI_abs)变异系数较大(0.32～0.39),两参数与产量偏相关系数为0.70～0.81;早播条件下,籽粒产量与PI_abs(灌浆期、开花期)、灌浆期叶绿素呈显著正效应,与灌浆期旗叶在I点的相对可变荧光强度(V_i)呈显著负效应,且产量的81.1%～82.8% (2013、2014年)可由这3因素的变异决定;不同品种表现出不同的播期效应,且两年变化趋势基本一致：扬麦13(春性、中早熟)旗叶光合速率、叶绿素及绝大多数荧光参数和产量均显著高于其他品种,且适宜早播.早播条件下灌浆期旗叶叶绿素含量、PI_abs、光合速率可作为选择高光效小麦资源的重要评价指标.     

限量灌溉对河套灌区间作小麦干物质转移与灌浆特征的影响

针对内蒙古河套灌区水资源短缺现状,为探究限量灌溉条件下间作春小麦的干物质转移与灌浆特征,掌握制约春小麦籽粒灌浆的因素,进而提高间作模式下春小麦的水分生产率,研究了限量灌溉(298、328、358和388 mm 4个水平)对间作模式(小麦/玉米间作、小麦/向日葵间作)下春小麦籽粒灌浆特征的影响。结果表明:间作向日葵模式下的小麦茎、叶干物质转移量是相同灌水处理下间作玉米模式下的小麦茎、叶干物质转移量的1.08~1.86倍与1.12~2.17倍,而颖轴干物质转移量则间作玉米模式是间作向日葵模式的1.00~1.19倍,且不同水分处理与种植模式下的小麦籽粒灌浆过程符合"S"型生长曲线,可用Logistic方程模拟;间作玉米模式下的小麦灌浆速率的峰值出现在花后25~30 d,较对照提前1.26~2.85 d,间作向日葵模式下的小麦灌浆速率的峰值出现在花后25~30 d,较对照提前1.80~2.44 d,各处理最大灌浆速率与平均灌浆速率均较对照提高,且减少了达到最大灌浆速率所需时间;小麦的活跃灌浆期则表现为灌水总量较少的处理(298~328 mm)有利于延长间作玉米模式下小麦的活跃灌浆期,而较高灌水量的处理(358~388 mm)则会延长间作向日葵种植模式下小麦的活跃灌浆期。     

水旱条件下小麦叶面积指数和叶绿素含量QTL定位

利用春小麦Worrakatta×Berkut重组自交系(RIL,recombinant inbred line)的309份家系为材料,在正常灌溉和干旱胁迫两个处理下,分别对小麦开花期、灌浆期和成熟期的叶面积指数(LAI,leaf area index),抽穗期、开花期和灌浆期的旗叶叶绿素含量(CC,chlorophyl...     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦物质生产与分配的影响

2001—2003年,利用农田开放式空气CO₂浓度增高 (FACE) 技术平台,以冬小麦宁麦9号为供试材料,研究开放式条件下CO₂浓度增高对小麦整个生育期干物质生产与分配的影响.结果表明：与对照相比,FACE处理使小麦播种-越冬始期的干物质生产量略有增加（10.8%),使越冬始期-拔节期、拔节期-孕穗期、孕穗期-抽穗期显著增加,分别增加了31.6%、40.5%、27.2%,使抽穗期-成熟期略有减少(-5.5%),使成熟期生物产量显著增加(13.6%);FACE处理对小麦播种-越冬始期的平均叶面积系数(LAI)和净同化率(NAR)均无显著影响,但使越冬始期-抽穗期LAI显著增加,NAR稍有增加,使抽穗期-抽穗后20 d NAR显著下降;FACE处理使不同生育时期叶片占全株质量的比例下降,而使茎鞘占全株质量的比例增加;FACE小麦抽穗期和成熟期茎鞘可溶性糖和淀粉含量及总量均明显增加.     

不同生育时期增铵营养对小麦生长及氮素利用的影响

通过两年的田间试验,研究了不同生育时期增铵营养(EAN)对小麦生长和氮素利用的影响．结果表明,田间增铵营养促进了小麦植株的生长和氮素吸收．其中基肥、分蘖期、拔节期EAN提高了小麦的干物质积累量、地上部氮积累量、有效穗数、叶面积指数、叶片叶绿素含量以及小麦的籽粒产量;孕穗期EAN效果不明显;全生育期EAN在促进生长方面的效果并无明显优势,但可有效降低土壤NO3^--N的淋溶损失．与对照相比,EAN提高了氮流效率和吸收效率,但以拔节前处理最为明显．拔节期EAN主要在于改善后期的叶片光合性能,并促进同化物向籽粒的再分配,而基肥和分蘖期EAN主要在于提高有效分蘖数．     

不同生育时期增铵营养对小麦生长及氮素利用的影响

通过两年的田间试验,研究了不同生育时期增铵营养(EAN)对小麦生长和氮素利用的影响.结果表明,田间增铵营养促进了小麦植株的生长和氮素吸收.其中基肥、分蘖期、拔节期EAN提高了小麦的干物质积累量、地上部氮积累量、有效穗数、叶面积指数、叶片叶绿素含量以及小麦的籽粒产量;孕穗期EAN效果不明显;全生育期EAN在促进生长方面的效果并无明显优势,但可有效降低土壤N₃^--N的淋溶损失.与对照相比,EAN提高了氮流效率和吸收效率,但以拔节前处理最为明显.拔节期EAN主要在于改善后期的叶片光合性能,并促进同化物向籽粒的再分配,而基肥和分蘖期EAN主要在于提高有效分蘖数.     

利用APSIM模型分析不同播期和耕作方式对旱地小麦籽粒干物质积累的影响

黄土丘陵区旱地小麦籽粒干物质积累的准确模拟可为调控小麦生产提供重要的技术支持。本研究利用甘肃省定西市安定区1971—2017年的气象资料和甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2016—2017年的大田试验数据,基于APSIM模型对旱地小麦籽粒干物质积累与分配进行模拟,并在模型验证的基础上,定量分析了播期和耕作方式对小麦籽粒干物质积累的影响。结果表明: 3个播期(早播、正常播、晚播)和4种耕作方式(传统耕作、传统耕作+覆盖、免耕、免耕+覆盖)下,籽粒干物质模拟值与实测值间的均方根误差(RMSE)为57.5～143.1 kg·hm^-2,归一化均方根误差(NRMSE)为1.4%～9.9%,模型模拟精度较高。不同播期下,耕作方式对籽粒干物质积累的促进效果排序均表现为: 免耕+覆盖>传统耕作+覆盖>免耕>传统耕作,免耕+覆盖最有利于小麦籽粒干物质积累,而免耕与传统耕作差异不显著。不同耕作方式下,小麦干物质积累过程均表现为早播好于正常播和晚播,晚播对干物质积累的影响较大,积累过程最不理想。     

不同生态环境下水稻基因型产量形成与源库特性的比较研究

以日本和IRRI的9个水稻品种为材料,分别以武香粳9号和两优培九为对照,在江苏南京和云南丽江研究了不同水稻基因型干物质积累与源库形成特征及其在不同生态环境下的差异.结果表明,生态环境对水稻产量和干物质积累量影响显著.高产水稻品种积累了高额干物质量,且干物质生产优势在中后期.高产品种的总颖花量、LAI及群体生长速率(CGR)都较高.稻谷产量随干物质积累总量的增加而提高,与齐穗后干物质积累量、总颖花量和LAI呈极显著正相关,与粒叶比呈显著正相关.与云南丽江点相比,群体LAI、单位面积颖花量和抽穗后干物质积累量少及生长速率(CGR)低是南京点稻谷产量低的关键因素.     

土壤深松和补灌对小麦干物质生产及水分利用率的影响

研究一次深松耕作后土壤水分对冬小麦籽粒产量和水分利用率的影响,为小麦节水高产栽培提供理论依据.于2008-2009和2009-2010两个小麦生长季,选用高产小麦品种济麦22,采取测墒补灌的方法,研究了深松+旋耕和旋耕2种耕作方式下土壤水分对小麦0-200 cm土层土壤含水量、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用率的影响.结果表明,(1)深松+旋耕40-180 cm土层土壤含水量低于旋耕处理;旗叶光合速率和水分利用率,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于旋耕处理.(2)W3(补灌至0-140 cm土层土壤相对含水量播种期为85％,越冬期80％,拔节和开花期75％)成熟期0-200cm土层土壤含水量与W1(播种期80％,越冬期80％,拔节和开花期75％)和W2处理(播种期80％,越冬期85％,拔节和开花期75％)无显著差异;W3和W'3(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)60-140 cm土层土壤含水量分别低于W4(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)和W'4(播种期90％,越冬期85％,拔节和开花期75％)处理;W3和W'3灌浆中后期旗叶光合速率较高,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于其他处理,获得高的籽粒产量和水分利用率.综合考虑籽粒产量、水分利用率和灌溉效益,在深松+旋耕条件下,两年度分别以W3和W'3为节水高产的最佳处理.     

氮高效利用基因型大麦的物质生产与氮素积累特性

通过土培盆栽试验,研究了22份大麦材料在低氮(125 mg·kg^-1)和正常氮(250 mg·kg^-1)处理下氮素吸收利用效率的基因型差异,探讨氮高效大麦干物质生产与氮素积累特性.结果表明： 大麦氮素吸收利用效率基因型差异显著.低氮处理下籽粒产量、氮素籽粒生产效率及氮素收获指数的最高值分别是最低值的2.87、2.92、2.47倍;氮高效基因型大麦籽粒产量、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均显著大于低效基因型,低氮处理下高效基因型3个参数较低效基因型分别高82.1%、61.5%和50.5%.氮高效基因型大麦各生育期干物质和氮素积累优势明显,干物质积累高峰出现在拔节-抽穗阶段,氮素积累高峰出现在拔节前;低氮处理下高效基因型典型材料DH61、DH121+的干物质量较低效基因型典型材料DH80分别高34.4%、38.3%,氮素积累量较DH80分别高54.8%、58.0%.供试大麦干物质和氮素的阶段性积累量对籽粒产量的影响为拔节前最大,且低氮处理下贡献率最高,分别为47.9%和54.7%;而干物质和氮素的阶段性积累量对氮素籽粒生产效率的影响在抽穗 成熟阶段最大,其次是播种-拔节阶段,低氮处理下这两个阶段的贡献率分别为29.5%、48.7%和29.0%、15.8%.氮高效基因型大麦在各生育期的物质生产和氮素积累能力强,低氮处理下优势较为明显,能够提高拔节前干物质生产和氮素积累能力,并协同提高大麦产量和氮素利用效率.     

施氮和秸秆还田对晚播小麦养分平衡和产量的影响

在大田条件下,研究了水稻秸秆还田和施氮量对晚播小麦产量、养分积累、秸秆养分释放及养分平衡的影响.结果表明: 水稻秸秆还田并配施适当的施氮量有利于提高晚播小麦籽粒产量.晚播小麦全生育期的干物质、氮、磷、钾积累量均随施氮量增加而显著增加,相同施氮量(270 kg N·hm^-2)下,秸秆还田处理的干物质、磷、钾积累高于不还田处理,氮积累则呈相反趋势.随着施氮量增加,秸秆腐解和养分释放率增加,且拔节后秸秆养分释放量占总释放量的比例降低;随生育进程的推进,秸秆的干物质、磷、钾释放量呈倒“N”型变化趋势,而氮释放量则呈“V”型变化趋势.计算养分表观平衡结果表明,秸秆还田并增加施氮量,养分总盈余量显著升高;在获得较高产量的施氮条件下,氮、钾素显著盈余,磷素投入较为合理.晚播小麦实行秸秆还田后,可适当增加氮肥用量至257 kg·hm^-2,并减少钾肥投入.     

基于遥感与模型耦合的冬小麦生长预测

遥感的空间性、实时性与作物生长模型的过程性、机理性优势互补,将两者有效耦合已成为提高作物生长监测预测能力的重要手段之一。提出了一种基于地空遥感信息与生长模型耦合的冬小麦预测方法,该方法基于初始化/参数化策略,以不同生育时期的小麦叶面积指数(LAI)和叶片氮积累量(LNA)为信息融合点将地面光谱数据(ASD)及HJ-1 A/B CCD、Landsat-5 TM数据与冬小麦生长模型(WheatGrow)耦合,反演得到区域尺度生长模型运行时难以准确获取的部分管理措施参数(播种期、播种量和施氮量),在此基础上实现了对冬小麦生长的有效预测。实例分析结果表明,LNA较LAI对模型更敏感,以之作为耦合点的反演效果较好。另外,抽穗期是遥感信息与生长模型耦合的最佳时机,对播种期、播种量和施氮量反演的RMSE值分别达到5.32 d、14.81 kg/hm²、14.11 kg/hm²。生长模型与遥感耦合后的模拟结果很好地描述了冬小麦长势和生产力指标的时空分布状况,长势指标的模拟相对误差小于0.25,籽粒产量模拟的相对误差小于0.1。因此研究结果可为区域尺度冬小麦生长的监测预测提供重要理论依据。     

氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运的影响

氮素平衡对干物质积累与分配的影响是农业生态系统研究的重要内容,在保障产量前提下减少氮肥施用量可减少环境污染与温室气体排放。以晚播冬小麦为研究对象,设置4个施氮量水平:0 kg/hm2(N0)、168.75 kg/hm2(N1)、225 kg/hm2(N2)、281.25 kg/hm2(N3),每个施氮量水平下设置2个追氮时期处理:拔节期(S1)、拔节期+开花期(S2),研究了氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运及氮肥利用率的影响。结果表明:拔节期追施氮肥(S1)条件下,在225 kg/hm2(N2)基础上增施25%氮肥(N3)对开花期氮素积累总量和营养器官氮素转运量无显著影响;拔节期+开花期追施氮肥(S2)条件下,随施氮量增加,开花期氮素积累总量和花后营养器官氮素转运量升高;S2较S1显著提高成熟期籽粒及营养器官氮素积累量、花后籽粒氮素积累量及其对籽粒氮素积累的贡献率。同一施氮量条件下,S2较S1提高了成熟期的干物质积累量、开花至成熟阶段干物质积累强度和花后籽粒干物质积累量。同一追氮时期条件下,籽粒产量N2与N3无显著差异,氮肥偏生产力随施氮量增加而降低;同一施氮量条件下,S2较S1提高了晚播冬小麦的籽粒产量和氮肥吸收利用率。拔节期+开花期追施氮肥,总施氮量225kg/hm2为有利于实现晚播冬小麦高产和高效的最优氮肥运筹模式。