拔节期与开花期测墒补灌对小麦旗叶荧光特性和水分利用效率的影响

为研究依据不同土层的土壤质量含水量进行测墒补灌对小麦(Triticum aestivum)拔节期与开花期旗叶荧光特性和水分利用效率的影响, 2011-2012和2012-2013年度两个小麦生长季, 设置0-20 (D1)、0-40 (D2)、0-60 (D3)和0-140 cm (D4) 4个土层进行处理, 测定土壤质量含水量, 以各土层平均土壤相对含水量在拔节期为65%和在开花期为70%为目标相对含水量进行补灌, 全生育期不灌溉为对照(D0)。结果表明: (1) D2处理拔节至开花期40-100 cm土层和开花至成熟期40-140 cm土层的土壤贮水消耗量高于其他处理, 开花至成熟期是小麦贮水消耗的最大时期。(2)开花后旗叶水分利用效率、PSII潜在活性(F_v/F_o)、PSII电子传输活性(F_m/F_o)、相对电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(q_P) D2处理最高, D3次之, D0最低。(3)两个小麦生长季, 各处理的籽粒产量为D2 > D3 > D1 > D4 > D0, D2的水分利用效率分别为20.19 kg·hm^-2·mm^-1和21.92 kg·hm^-2·mm^-1, 高于D0、D3和D4处理, 与D1处理间无显著差异。综合分析, 小麦拔节期和开花期依据0-40 cm土层的土壤质量含水量进行测墒补灌可兼顾高产和高水分利用效率。     

不同覆膜集雨种植方式对旱地玉米叶绿素荧光特性、产量和水分利用效率的影响

于2007-2012年在黄土旱塬采用田间试验,比较了双垄面全膜覆盖沟播、双垄面半膜覆盖沟播、垄盖膜际播种和露地平播下,玉米叶绿素荧光动力学参数、产量和水分利用效率的差异.结果表明： 全膜双垄沟播玉米叶片荧光产量(F_o)、最大荧光(F_m)、PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)、光适应状态下PSⅡ反应中心完全开放时的荧光强度(F)、光适应状态下
PSⅡ反应中心完全关闭时的荧光强度(F_m′)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)、叶绿素荧光光化学猝灭(q_P)、非光化学猝灭(q_N)等玉米叶片叶绿素荧光参数日变化值均高于对照(露地平播),1-q_P值低于对照,在13:00时,全膜双垄沟播处理叶绿素荧光参数值与对照差异显著,依次较对照增加5.3%、56.8%、10.7%、36.3%、23.6%、56.7%、64.4%、45.5%、23.6%,1-q_P值较对照低55.6%.无论是在干旱、平水、丰水年份,还是冰雹灾害年份,全膜双垄沟播产量和水分利用效率均最高.2007-2012年6年间全膜双垄沟播平均产量和水分利用效率分别为12650 kg·hm^-2和40.4 kg·mm^-1·hm^-2,分别比对照提高57.8%和61.6%,显著高于双垄面半膜覆盖沟播和垄盖膜际播种.表明全膜双垄沟播显著提高了玉米叶片光能转化效率,提升了旱作区玉米的生产能力,是进一步挖掘降水利用潜力和高产田创建的有效途径.     

水分胁迫对小麦旗叶某些体内叶绿素a荧光参数的影响

研究了水分胁迫对京冬６号品种小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）的旗叶（于杨花期）的体内（ｉｎｖｉｖｏ）叶绿素ａ荧光诱导动力学及几种叶绿素ａ荧光参数的影响,以探究水分胁迫损伤光合作用的机理。通过将离体叶片放置于干燥器中不同时间以得到三种干旱的情况（失水叶片的ＲＷＣ分别为５０．９％,３１．５％和１７．５％。对照叶片的ＲＷＣ为７３．５％）。体内叶绿素ａ荧光特性是用ＰＡＭ叶绿素荧光计测定的。我们观察到水分胁迫显著地改变了小麦旗叶的重复饱和光脉冲激发的调制叶绿素ａ荧光诱导动力学的图形。对从这种荧光动力学的实验数据得到的四种重要的体内叶绿素ａ荧光参数：Ｆｍ／Ｆｏ值（最大荧光与基础荧光的比值）、（ｇ－ｈ）值（饱和光脉冲诱导的荧光尖峰信号高度）、ｑＰ值（光化学淬灭系数）和ｑＮ值（非光化学淬灭系数）,水分胁迫都有抑低的作用。并且我们注意到,在水分胁迫的严重程度与这四种荧光参数被抑低的程度之间,存在着正相关关系。我们的实验数据指出,水分胁迫抑制了光系统Ⅱ的氧化侧,并且也降低了光合膜的能量化作用     

水分胁迫对小麦叶绿素a荧光诱导动力学的影响

利用调制式荧光动力学分光光度计研究了水分胁迫对小麦叶片及叶绿体的叶绿素α荧光诱导动力学的影响.结果表明,水分胁迫对小麦光合作用的损伤是多部位的,它影响了PSⅠ活性、PSⅡ活性以及CO_2同化.对于PSⅡ的损伤部位除了它的氧化侧处,还可能损伤了PSⅡ反应中心.     

白刺叶不同水分状况下光合速率及其叶绿素荧光特性的研究

采用L I-COR 6400便携式光合测定系统测定并研究了乌兰布和沙漠白刺叶不同水分状况下光合速率及其叶绿素荧光参数的变化特征.结果表明,随着白刺水势降低其净光合速率和气孔导度快速下降,当水势降低到一定值时,净光合速率、气孔导度几乎不变;而叶绿素荧光指标与叶水势关系在高水势时随着叶水势下降叶绿素荧光指标值近似不变,当水势下降到一定值时近似呈直线下降.白刺水饱和状况下的光补偿点为(43.1±4.8)μm o l.m-2.-s 1,光饱和点为(676±150)μm o l.m-2.-s 1;叶生长初期和叶成熟期净光合速率水势补偿点(净光合速率为0时的水势)分别为-3.65 M Pa和-5.76 M Pa,NPQ初始水分胁迫水势分别为-2.20 M Pa和-6.63 M Pa.研究指出运用净光合速率水势补偿点和非光化学猝灭初始水分胁迫水势可评价白刺对干旱环境的适应性.     

不同带长微喷带灌溉对麦田土壤水分分布和干物质积累及籽粒产量的影响

为了研究麦田用微喷带灌溉的适宜带长,2015—2016和2016—2017两年度以‘济麦22’为材料,设置了带宽80 mm微喷带下带长为60 m (T₁)、80 m (T₂)和100 m (T₃) 3个处理的试验,试验小区长度等于带长,试验小区内沿灌溉方向每20 m为一个取样区段,依次命名为A、B、C、D、E,分析不同带长微喷带灌溉对麦田土壤水分和干物质积累的影响.结果表明:1)两年度不同处理A区段拔节期、开花期灌水后0~40 cm土层土壤相对含水量为T₁23,B区段为T₁、T₂3,C区段为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃;各处理区段间土壤相对含水量的变异系数为T₁23.2)不同处理A、B区段小麦开花后20、30 d的叶面积指数和冠层光截获率、开花后干物质积累量、成熟期干物质积累量均无显著差异,C区段上述指标为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃;不同处理开花后20、30 d叶面积指数、冠层光截获率及开花后干物质积累量为T₁>T₂>T₃,成熟期干物质积累量为T₁、T₂>T₃.3)不同处理A、B区段籽粒产量均无显著差异,C区段为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃,整畦籽粒产量为T₁、T₂>T₃.4)两年度不同处理籽粒产量、水分利用效率为T₁、T₂>T₃,灌溉水利用效率为T₁>T₂>T₃.综合考虑籽粒产量和水分利用效率,本试验条件下带宽80 mm、带长60 m的处理(T₁)是节水高产的最优处理,带长为80 m的处理(T₂)是较优处理.研究结果可为山东省小麦利用微喷带进行节水高产灌溉提供理论依据.     

不同形态氮素对高蛋白小麦幼苗叶绿素荧光特性的影响

不同形态的氮素 (NO- 3 和 NH+ 4 )培养对 2组产量水平相近而蛋白质含量有较大差异的 4个小麦品种幼苗叶绿素荧光特性在不同的测定光强下产生不同的影响 :低光强下 ,NH+ 4和 NO- 3 培养的幼苗 Fv/Fm在品种间和处理间均无明显差异。饱和光强下 Fv/Fm下降 ,下降程度 CK>NH+ 4 >NO- 3 ,NH+ 4 处理中的 Fv/Fm与 CK差异达到显著性水平 ;NO- 3 处理达到极显著水平 ,对同产量水平的品种来说 ,Fv/Fm下降的程度低蛋白品种高于高蛋白品种。低光强下各品种的 ΦPS CK>NH+ 4 >NO- 3 ,而强光下的变化趋势正好相反 ,NO- 3 处理的 ΦPS 最高。在这两种光强下 ,NH+ 4 处理的 ΦPS 与对照相比 ,差异达到显著性水平 ,而 NO- 3 处理达极显著水平。差异显著性分析表明 ,不同形态的氮素对光系统的影响和作用是不同的     

水肥运筹对小麦旗叶光合特性及产量的影响

研究了不同灌水次数及等氮量不同施氮方式对优质强筋小麦品种郑麦9023旗叶净光合速率(Pn)、叶绿素荧光参数等光合性能及产量的影响。结果表明,旗叶Pn、PSⅡ的潜在活性(Fv／Fo)、PSⅡ的光化学最大效率(Fv／Fm)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)及产量在不同灌水次数间的差异均达到显著或极显著水平,其中不灌水处理与灌水处理间的差异较大;在不同施氮处理问,氮肥全部基施与返青期追施(占40％)处理间植株旗叶的Pn、Fv／Fo、Fv／Fm、qP和qN差异不大,但两处理的上述光合参数及产量均明显低于拔节期或孕穗期追施(40％)处理,表明拔节期或孕穗期追施氮肥有助于减缓旗叶光合功能的衰退,延长叶片功能期,提高植株的光合产物积累。研究结果还表明,水、氮运筹对Pn、叶绿素荧光参数及产量性状的调控存在显著的互作效应,其中以灌拔节水 孕穗水并于孕穗期追施氮肥(W2N4)处理组合表现最好。     

高产条件下不同小麦品种耗水特性和水分利用效率的差异

设置不灌水(W0)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+开花水(W2)3个灌水处理,采用6个冬小麦(Triticum aestivum.L.)品种,研究了不同品种耗水特性和水分利用效率的差异.结果表明:(1)依据籽粒产量和水分利用效率2个因子,采用聚类分析的方法,将供试品种分为高水分利用效率组(Ⅰ组)、中水分利用效率组(Ⅱ组)和低水分利用效率组(Ⅲ组).同一灌水条件下的籽粒产量,Ⅰ组显著高于Ⅱ组和Ⅲ组;Ⅱ组和Ⅲ组在W0条件下无显著差异,在W1和W2条件下Ⅱ组显著高于Ⅲ组.(2)从Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组中分别取1个品种,泰山23、潍麦8号、山农12进一步分析表明,在W0 和W1条件下,泰山23和潍麦8号的阶段耗水量和耗水模系数为开花至成熟>播种至拔节>拔节至开花,山农12为播种至拔节>开花至成熟>拔节至开花.W2条件下,3个品种的阶段耗水量和耗水模系数为开花至成熟>播种至拔节>拔节至开花;播种至拔节和拔节至开花的耗水模系数为泰山23>山农12>潍麦8号,此阶段的耗水量和耗水强度为泰山23品种最高;开花至成熟的耗水模系数为潍麦8号>山农12 >泰山23,此阶段的耗水量和耗水强度为泰山23品种最低.(3) 在W0 和W1条件下,总耗水量和灌水量、降水量及土壤耗水量占总耗水量的百分率为泰山23品种居中;W2条件下,灌水量和降水量占总耗水量的百分率为泰山23>潍麦8号>山农12,土壤耗水量及其占总耗水量的百分率反之,但泰山23的总耗水量最低.(4) 同一灌水条件下,泰山23品种100～200cm土层的土壤耗水量高于潍麦8号,表明该品种能充分利用深层土壤水;山农12品种在W0和W2条件下,100～200 cm土层的土壤耗水量高于泰山23和潍麦8号,但其籽粒产量和水分利用效率显著低于上述两品种.     

HgCl2胁迫对小麦幼苗水分利用效率和叶绿素含量的影响

水通道蛋白(aquaporin,AQP)是植物体内水分吸收和运输的通道.以小麦品种石4185的幼苗为材料,在正常供水供养条件下,采用不同浓度的AQP抑制剂HgCl2对其根部进行胁迫处理,研究植株水分利用效率等性状的变化,以明确水通道蛋白与水分利用效率(WUE)的关系.结果表明:(1)小麦水通道蛋白在受到HgCl2抑制后,其幼苗的单株生物量和单株WUE(生物学产量干重/耗水量)显著低于对照处理,并且随着HgCl2浓度的增加呈逐渐下降趋势.(2)处理后植株24 h5、d和14 d的单株耗水量均显著低于对照组.(3)HgCl2胁迫处理后5 min内小麦叶片叶绿素含量持续下降,处理24 h的含量均远低于初始值,并且随胁迫时间延长处理叶片逐渐变黄.研究发现,HgCl2在抑制小麦幼苗水通道蛋白的同时,也对其光合作用相关酶和蛋白质体在短时间内产生一定影响,从而阻碍幼苗正常生长.     

不同带长微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及产量的影响

于2010—2012年度冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22,采用测墒补灌方式,设置40m(T40)、60m(T60)和80m(T80)3种带长的微喷带灌溉处理,研究不同带长微喷带灌溉对土壤水分分布及冬小麦耗水特性和产量的影响.结果表明:拔节期和开花期采用微喷带补灌,随微喷带带长缩短,灌溉水在土壤中的水平分布均匀系数显著增加.拔节期补灌,T40和T60处理在距畦首0～40m范围内各小麦行间的0～200cm土层土壤含水量均无显著差异;T80处理在距畦首38～40m、58～60m和78～80m处各小麦行间的0～200cm各土层土壤含水量变化规律一致,均表现为随距微喷带的距离增加而减小.T40处理的小麦在拔节至开花期间和开花至成熟期间分别对40～60cm和20～80cm土层土壤贮水的消耗量显著高于T60和T80处理,而对深层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量、开花期补灌水量、总灌水量和总耗水量显著低于T60和T80处理.随微喷带带长缩短,小麦籽粒产量、产量水分利用效率显著升高,而流量降低,在灌水量一定的情况下,单位时间内的有效灌溉面积减小.综合考虑小麦籽粒产量、水分利用效率和流量,40和60m是本试验条件下的适宜微喷带带长.     

不同畦长灌溉对小麦耗水特性及产量的影响

在2009-2010和2010-2011年小麦生长季,设置10、20、40、60、80和100 m 6个畦田长度,研究不同畦长对小麦耗水特性及产量的影响.结果表明： ≤80 m畦长处理下,随畦长的增加,灌水量逐渐增加,灌水量占总耗水量的比例增加,土壤贮水消耗量减少,小麦拔节至开花期的耗水量和生长季总耗水量均减少,开花期0～200 cm各土层土壤含水量增加,土壤供水能力提高,籽粒产量和水分利用效率逐渐提高.与80 m畦长处理相比,<80 m畦长处理的灌水量少,上层土壤含水量低,促使小麦吸收更多的深层贮水,总耗水量增加,不利于节水;而100 m畦长处理的灌水量、土壤贮水消耗量和总耗水量均增加,由于一次性灌水量过多且灌溉水分布不均匀,导致小麦千粒重降低,籽粒产量和水分利用效率显著下降,也不利于节水高产.     

不同小麦品种耗水特性和籽粒产量的差异

在田间试验条件下,采用10个小麦品种,设全生育期不灌水(W0)、灌底墒水+拔节水(W1)、灌底墒水+拔节水+开花水(W2)3个处理,每次灌水量60 mm,研究不同小麦品种不同生育阶段的耗水特点和籽粒产量的差异.结果表明:以W0、W1和W2处理的小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)2因子为指标进行聚类分析,可将10个品种分为3组:高产高水分利用效率组(组Ⅰ)、高产中水分利用效率组(组Ⅱ)和中产低水分利用效率组(组Ⅲ).在W0处理下,组Ⅰ小麦品种的总耗水量、开花至成熟期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,籽粒产量最高;在W1处理下,组Ⅰ小麦品种拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数在组Ⅰ、组Ⅱ和组Ⅲ间无显著差异;在W2处理下,组Ⅰ小麦品种的土壤供水量、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数为组Ⅰ和组Ⅲ低于组Ⅱ.表明组Ⅰ高产高水分利用效率品种为最适宜品种,而底墒水和拔节水各灌60 mm的W1处理是兼顾高产与节水的最佳处理.     

水肥一体化对小麦水分利用和光合特性的影响

于2016—2018年小麦生长季,在山东省兖州市史家王子村进行田间试验,供试品种为‘济麦22’,在150(N₁)、180(N₂)和210(N₃) kg·hm^-2 3个施氮量下,拔节期设置畦灌和撒施追氮(W₁)及微喷带灌溉和追氮水肥一体化(W₂)两种灌溉施氮方式,研究了测墒补灌条件下灌溉施氮方式对小麦水分利用、光合特性及干物质积累与转运的影响.结果表明: 同一施氮量条件下,W₂两年度灌浆期7日平均棵间蒸发量均显著低于W₁处理,60～160 cm 土层土壤水分消耗量显著高于W₁处理;W₂两年度开花后14、21和28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于W₁处理;W₂开花期和成熟期干物质积累量及小麦开花后干物质积累在籽粒中的分配显著高于W₁处理;W₂两年度总耗水量与W₁处理均无显著差异,籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率显著高于W₁处理,施氮量为210 kg·hm^-2的籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率最高.综合考虑,同一施氮量水平下,微喷带灌溉和追氮水肥一体化处理优于畦灌和撒施追氮处理,总施氮量210 kg·hm^-2、拔节期采用微喷带灌溉和追氮水肥一体化的N₃W₂处理是本试验条件下节水节肥的最优处理.     

Chlorophyll a fluorescence during flag leaf senescence of field-grown winter wheat plants under drought conditions

Improving wheat grain yield plays a significant role in ensuring global food security. Wheat production could be increased by the genetic improvement of wheat genotypes where delayed senescence with enhanced post-anthesis capacity and staygreen traits could have an important role. In this study, chlorophyll a fluorescence (ChlF) rise kinetics from the early until late senescence of flag leaves, grain yield and other agro-morphological characteristics were compared for three winter wheat advanced lines (Osk.4.312/10-18, Osk.4.330/6-18 and Osk.4.354/12-18) under natural drought conditions. The differences between lines were observed when considering the heading date which was 1 and 4 days earlier for the line Osk.4.354/12-18, than lines Osk.4.312/10-18 and Osk.4.330/6-18, respectively. Furthermore, line Osk.4.354/12-18 had the highest test weight (kg hl⁻¹), while line Osk.4.330/6-18 showed a tendency of decreased grain yield, compared to the other two lines. Analysis of ChlF transients and several JIP-test parameters indicated that all three lines had a generally similar course of changes in the photosynthetic performance of flag leaves during senescence under drought conditions. However, at the point when a decrease in photosynthetic performance was initiated, it was slightly less intensive in line Osk.4.354/12-18 accompanied by longer preservation of functionality and connectivity of PSII units, than in the other two lines, which contributed to its better agronomical performance. These results indicated that even delicate variations in the functioning of the photosynthetic apparatus of the flag leaf during grain filling were agronomically important, especially when plants were exposed to drought stress, and could be used to differentiate otherwise similar wheat genotypes. Even small genotype-specific differences in the photosynthetic performance of senescing flag leaves, along with earlier heading dates, could assist in the selection of genotypes with a better ability to cope with unfavourable environmental conditions.     

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.