夏玉米苗期主要生长指标的土壤水分临界点确定方法

土壤水分不足是引起作物干旱的最主要因素。准确确定作物响应土壤水分的临界点对客观辨识、监测作物干旱的发生发展具有重要意义。本研究基于6个初始土壤水分的夏玉米持续干旱模拟试验,利用多元方差分析确定了较早响应土壤水分变化的玉米生长指标,并提出了基于正态总体统计容忍下限确定引起各指标发生显著性变化的临界土壤湿度的方法。结果表明:夏玉米苗期茎含水率、叶含水率、蒸腾速率、光合速率、气孔导度和叶面积较早响应土壤水分,其临界土壤水分(0~30 cm平均土壤相对湿度)分别为72%、65%、62%、60%、58%、46%,反映出随着土壤水分降低、干旱发生发展,玉米的茎含水率、叶含水率、蒸腾速率、光合速率、气孔导度和叶面积会依次受到影响。研究结果可为夏玉米苗期干旱发生发展的监测和定量评估提供依据,也为生态系统响应阈值的确定提供了思路。     

干旱胁迫对玉米叶片光合特性和穗发育特征的影响

玉米是需水量较大的粮食作物之一,拔节至开花的穗期是其一生中的需水临界期,研究玉米穗期对干旱胁迫的响应机制对提高玉米干旱适应性具有重要意义。以筛选后的干旱敏感自交系PH6WC(6WC)和抗旱自交系郑58(Z58)为试验材料,采用测坑控水试验,于穗期设置3个水分处理(正常灌水CK、轻度干旱LD、中度干旱MD),研究了穗期不同水分处理对雌雄穗发育特性、开花吐丝间隔以及穗位叶光合特性的影响。结果表明:LD对Z58的株高、雄穗生长特性、叶绿素相对含量和光系统II最大光化学效率没有显著影响,但雌穗长显著降低;MD显著降低了Z58的穗位叶光合特性、雌雄穗的穗长和干物质积累。对于6WC,LD抑制了其植株生长和穗的发育,使雌穗长、雌穗直径、雄穗长、干物质向穗的分配比率、穗位叶的叶绿素a、叶绿素b和光合性能综合指数(PI_ABS)分别降低了35.3%、11.8%、20.6%、25%、21.1%、20%、23.8%;干旱胁迫程度越重对6WC雌雄穗的发育影响越大。此外,LD与MD分别延长6WC的开花吐丝间隔期(ASI)至5天、9天,LD和MD分别延长Z58的ASI 0、3天。综上所述:穗期...     

抽雄期前后大风倒伏对夏玉米生长及产量的影响

利用2013年8月1日河南省南阳地区夏玉米大风倒伏灾害的调查数据,分析抽雄期前后不同类型倒伏对夏玉米生长及产量形成的影响,研究不同品种的抗倒性差异和适播期.调查对象为5个播期的浚单20和3个播期的郑单958,倒伏类型划分为根斜、根倒、茎折和折断4种.研究表明： 各品种及播期均于抽雄前～抽雄后15 d倒伏率较高.浚单20各播期的总倒伏率为86.0%～98.5%,郑单958各播期的总倒伏率为60.0%～76.4%,且播种越早的播期总倒伏率越低.浚单20倒伏发生时,播期Ⅱ～Ⅴ的夏玉米生育时期接近抽雄,以根倒类型为主,倒伏率为53.0%～84.3%,已过抽雄期的播期Ⅰ夏玉米以茎折倒伏为主,倒伏率为37.5%.倒伏发生后干物质积累显著降低,各倒伏类型对干物质积累的影响总体表现为茎折>根倒>根斜,播种越晚的总干物质积累越少.倒伏对干物质分配比例影响表现为叶片和茎杆干物质比例增大,果穗干物质比例减少.根倒和茎折两种倒伏类型使穗长显著变短,穗粗显著变细,穗粒数显著减少,抽雄后发生倒伏也会使百粒重显著降低;而根斜倒伏类型对各性状的影响均不显著.倒伏后产量损失严重,不同倒伏类型中茎折类型减产最多,浚单20和郑单958平均减产率分别为74.2%和68.7%,尤其是茎折发生在抽雄之前难以形成产量;其次是根倒,平均减产率分别为46.3%和46.5%;根斜产量损失最小,平均分别为8.4%和13.2%.大风倒伏灾害后,浚单20产量平均为4959.9 kg·hm^-2,产量随播期的推迟而减少;郑单958平均为6026.1 kg·hm^-2,随播期变化不明显.总体上,郑单958品种抗倒性好于浚单20.     

宁夏灌区春小麦形态结构及干物质分配对不同时期干旱胁迫的响应

于2018年,以宁夏主推春小麦品种"永春4号"为试验材料,设置了6种不同灌水处理来研究春小麦形态结构及干物质分配对不同时期干旱胁迫的响应过程及机制。结果表明:全发育期不灌水处理使发育期缩短达11 d;分蘖期及拔节期干旱会导致春小麦穂下茎节缩短、叶面积和株高显著下降、叶片提前变黄衰退;分蘖期缺水对叶面积影响最大,拔节期缺水对株高影响最大;干旱影响春小麦干物质的积累和分配,分蘖期干旱使叶片占干物质总量的比重下降,叶鞘占干物质总量的比重上升;与CK组相比,全发育期干旱处理的穗长、穗数、穗粒数和千粒重分别显著下降5.9%、43.4%、9.6%和7.6%;分蘖期轻微干旱显著降低小麦穗数,但显著提高小麦穗粒数和千粒重;开花-灌浆期干旱对小麦千粒重影响最大,与CK组相比千粒重下降17.4%。     

氮高效利用基因型水稻生育后期氮素分配与转运特性

选择前期筛选出的氮高效利用基因型水稻为试验材料,以低效利用基因型为对照,采用土培试验,在低氮(100 mg·kg^-1)和正常施氮(200 mg·kg^-1)下,研究了高效和低效基因型水稻生育后期不同器官的氮素分配量、转运量和转运效率差异.结果表明: 与低效基因型水稻相比,高效基因型在低氮条件下,仍能保持较高的产量和氮素利用效率,其产量为低效基因型的1.75倍,氮肥利用率高达50.9%,而低效基因型仅为36.4%.与正常施氮相比,低氮更有利于提高氮素在高效基因型穗部的分配量,穗部积累量在扬花期、灌浆期和成熟期分别增加了34.2%、2.5%和0.5%,而低效基因型在灌浆期和成熟期却分别降低了23.5%和15.6%.不同施氮水平下,氮素在高效基因型不同器官的分配比例为扬花期:叶＞茎鞘＞根＞穗,灌浆期:穗＞叶＞茎鞘＞根,成熟期:穗＞茎鞘＞叶＞根,随着生育期的推进,穗部的分配比例明显增加.在低氮和正常施氮下,高效基因型氮素转运量表现为叶＞茎鞘＞根,而低效基因型表现为茎鞘＞叶＞根;高效基因型氮素转运效率分别为60.8%、60.3%,分别为低效基因型的1.67、155倍.因此,高效基因型抽穗后叶片较高的转运效率为籽粒的灌浆结实奠定了良好基础.     

拔节期干旱和复水对春玉米物候的影响及其生理生态机制

物候不仅是气候变化的指示指标,也是作物模型的关键参数。现有研究主要关注物候变化与气候环境因子的关系,关于植物物候变化的生理生态机制研究很少。基于春玉米拔节期干旱与不同时间(抽雄期和吐丝期)复水的田间模拟试验分析表明:(1)不同时间复水均使灌浆期延长,乳熟期推迟(9d),表明物候对前期水分胁迫存在记忆。(2)干旱条件下叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和相对叶绿素含量(SPAD)均随物候进程呈先降后升再降趋势,且均在抽雄期达到极小值;不同时间复水均使P_n、T_r和G_s在吐丝期达到极大值,而SPAD则在灌浆期达到极大值;叶水势(LWP)随干旱进程整体呈下降趋势,不同时间复水均只是减缓了其下降速度,表明LWP可用于描述物候对前期水分胁迫的记忆。(3)通径分析和决策系数分析表明,P_n是最主要的物候影响因子,而影响LWP的土壤相对湿度(RSWC)则是物候的主要控制因子,物候的变化是由P_n的累积变化引起...     

土壤水分胁迫对玉米形态发育及产量的影响

未来气候变化可能加剧的干旱化将对我国主要粮食和最重要的饲料作物玉米产生严重影响。为增进玉米对干旱化响应与适应的理解及制定应对策略 ,利用大型活动遮雨棚及池栽对玉米进行了全程水分控制试验研究。对不同土壤水分胁迫下的玉米形态表征、生长发育及产量的分析表明 ,玉米受干旱胁迫的影响程度因受旱轻重、持续时间以及生育进程的不同而不同 ,受旱越重 ,持续时间越长 ,影响越甚。大喇叭口期前 ,玉米株高和生物产量受有限供水或轻度干旱影响不算很大 ,但从大喇叭口期后直至抽雄和灌浆期 ,轻度干旱胁迫持续久了也会对株高和生物产量产生较大不良影响。严重干旱胁迫则从拔节始至灌浆期均对株高和生物产量影响更为不利。进而引起果穗性状恶化 ,穗粒数和百粒重减小 ,最终导致经济产量大幅下降。说明玉米生育前期(大喇叭口期前 )进行有限的控水可行。而玉米生育前期干旱胁迫将使生育进程明显延缓 ,严重干旱胁迫可使抽雄、吐丝期较水分充足滞后 4 d左右 ,并引起成熟期推迟     

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.     

干旱胁迫下冬小麦光合产物分配格局及其与产量的关系

研究于2005-2006年在中国科学院封丘农田生态试验站防雨棚下进行,在充足供水(W1)、轻度干旱(W2)和严重干旱(W3)条件下,研究冬小麦周麦18(Zhoumai18)和济麦20(Jimai20)干物质积累和分配、可溶性碳水化合物(WSC)含量及其与产量形成的关系。结果显示,随着干旱胁迫程度加重,两个品种冬小麦干物质积累下降,光合产物分配格局改变。干旱胁迫导致花前叶片分配指数下降、茎和叶鞘分配指数上升,花后穗分配指数上升。干旱胁迫下冬小麦拔节期茎WSC减少,但孕穗期、开花期各器官WSC均增加。相关分析表明,冬小麦千粒重与孕穗期、开花期茎和根WSC,与开花期叶片干重显著正相关(P0.05);穗粒数与拔节期茎WSC极显著正相关(P0.01),与开花期茎和叶片干重显著正相关(P0.05)。研究认为拔节期是冬小麦需水关键期,干旱胁迫能促进光合产物向当时生长中心分配,不同生育期茎WSC是冬小麦抗旱育种的重要生理生态指标之一。     

短期干旱对水稻叶水势、光合作用及干物质分配的影响

采用盆栽水分试验,研究了不同生育期短期干旱处理对水稻叶水势、光合作用和干物质分配的影响．结果表明,干旱胁迫后,水稻叶水势低于对照,午后叶水势回升缓慢。凌晨叶水势随土壤含水量的降低而降低,表现为阈值反应。叶片净光合速率与凌晨叶水势密切相关,低于凌晨叶水势临界值,水稻叶片净光合速率急剧下降在水稻抽穗期和灌浆期叶片净光合速率显著下降的凌晨叶水势临界值为-1.04和-1．13MPa,对应的土壤含水量阈值分别为饱和含水量的61.0％和50．9％,土壤水势分别为-0．133和-0．240MPa干旱胁迫下单叶净光合速率的日变化规律表现为：胁迫较轻时,单叶净光合速率在正午附近出现低谷;胁迫严重时,净光合速率全天低于对照,且不及对照的一半。短期干旱后,水稻叶、根、穗的分配指数均降低,茎鞘的分配指数升高。本研究可为水稻节水灌溉管理和水分限制下水稻的生长模拟提供生理基础和理论依据。     

夏玉米水分利用效率的时空变化规律研究

通过小区试验,本实验在不同生育阶段控水条件下,对玉米不分利用效率（ＷＵＥ）的时空变化规律进行研究。同雄期是玉米的需水关键期,该时期控制供水较充分,供水减产１８．２％,ＷＵＥ减小１６．８％灌浆期适度控水有利于节水增产。拔节期供水对作物株高和干物质积累影响明显,拔节期耗水量对玉米产量形成重要。     

渍水对四川小麦生理性状及产量的影响

采用二因素裂区设计,连续2年（2011-2012和2012-2013年）以川麦104和内麦836为对象,在小麦苗期、拔节期、孕穗期、开花期分别进行35 d的渍水处理,研究渍水对四川小麦生长和产量形成的影响.结果表明： 苗期渍水减产最大,减产10%～15%,随渍水时期的后移,对产量的影响减小.苗期渍水降低了第3～6叶SPAD值、单株分蘖力和单株成穗数,降低了有效穗数、花后干物质积累量和成熟期干物质量.拔节期渍水降低了第4～7叶SPAD值,孕穗期渍水降低了倒4、倒3、倒2叶SPAD值,拔节期和孕穗期渍水导致花后旗叶SPAD值下降,渐增期灌浆速率（R₁）和平均灌浆速率（R_mean）下降,千粒重下降.开花期渍水对产量影响较小.表明苗期渍水是四川稻茬小麦渍害临界期.     

水分亏缺和施氮对冬小麦生长及氮素吸收的影响

利用管栽试验研究了不同生育期,水分亏缺和施氮对冬小麦生长及氮素吸收的影响.结果表明：任何生育期水分亏缺都会影响冬小麦的株高、叶面积、干物质累积及对氮素的吸收.冬小麦对水分亏缺的敏感期为拔节期,其次为开花期、灌浆期和苗期.苗期干旱后复水对后期生长有显著的补偿效应,开花期适度干旱后复水对生物量形成和氮素吸收有一定的补偿作用,拔节期干旱对小麦的生长影响明显.相同氮肥处理下, 与不亏水处理比较, 苗期水分亏缺、拔节期水分亏缺、开花期水分亏缺、灌浆期水分亏缺的根系氮素积累量分别平均降低25.82%、55.68%、46.14%和16.34%,地上部氮素积累量分别平均降低33.37%、51.71%、27.01%和2.60%.在相同水分处理下冬小麦含氮量、累积吸收氮量都表现为高氮处理（0.3 g N·kg^-1FM）>中氮处理（0.2 g N·kg^-1FM）>低氮处理（0.1 g N·kg^-1FM）.水分逆境条件下施用氮肥对冬小麦植株生长和干物质累积及氮吸收具有明显的调节效应.     

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。     

Modulation of endogenous levels of some key organic metabolites by exogenous application of glycine betaine in drought stressed plants of sunflower (<Emphasis Type="Italic">Helianthus annuus</Emphasis> L.)

The present study was conducted to examine the changes in some key metabolites in drought-stressed sunflower plants supplied with glycine betaine externally. Imposition of drought stress at the vegetative or reproductive growth stages decreased the plant dry matter production and increased the accumulation of organic solutes (glycine betaine, proline, soluble proteins, free amino acids and soluble sugars) in two sunflower lines, i.e., Glushan-98 and Suncross. In general, decrease in dry matter production and increase in the endogenous levels of organic solutes, were more pronounced when drought stress applied at the vegetative stage than at the reproductive stage. Glycine betaine applied as a pre-sowing seed treatment was not found to be effective in reducing the negative effects of drought stress in sunflower plants. Foliar application of GB further enhanced the leaf endogenous levels of GB, soluble proteins and total soluble sugars in drought stressed plants without exerting any negative effects on other osmotica. However, this GB-induced increase in endogenous levels of organic solutes was found to be not associated with plant dry matter production under stress conditions.     

干旱对东北春玉米生长发育和产量的影响

选取玉米品种丹玉39为供试材料,利用大型农田水分控制试验场,采用大田池栽方式,在玉米三叶-拔节期、拔节-吐丝期、吐丝-乳熟期分别开展中度干旱胁迫及复水控制对比试验,分析3个关键生育时期干旱胁迫对春玉米生长发育和产量的影响.结果表明：与水分适宜对照（CK）相比,三叶-拔节期遭受干旱胁迫后,全生育期推迟13 d,至拔节普遍期,株高偏低29.8%,叶面积偏小41.2%,复水后,株高和产量得到较大程度恢复,果穗性状和最终产量差异不大;拔节-吐丝期遭受干旱胁迫后,全生育期缩短7 d,至吐丝普遍期,株高偏低18.6%,叶面积偏小14.1%,果穗长、穗粒数、果穗干质量、穗粒质量分别下降6.9%、19.1%、28.1%和29.4%,空秆率增加13.3%;吐丝-乳熟期遭受干旱胁迫后,全生育期缩短15 d,生长至乳熟普遍期,株高偏低2.3%,叶面积偏小37.3%,果穗长、穗粒数、果穗干质量、穗粒质量分别下降9.2%、24.1%、30.8%和27.9%,空秆率增加24.5%.拔节-吐丝期、吐丝-乳熟期干旱胁迫处理并复水后,玉米株高恢复不明显,产量降幅显著.     

甘肃省黄土高原旱作玉米水分适宜性评估

运用甘肃省天水、西峰农业气象试验站1981—2008年玉米观测资料及两地相应时段的气象资料,利用FAOPenman-Monteith公式及作物系数对玉米各生育阶段的需水量进行估算,建立了玉米水分适宜度计算模型,对1981—2008年玉米全生育期及各生育阶段的水分适宜度进行了计算,分析了玉米产量与水分适宜度的相关性。结果表明,甘肃省黄土高原种植玉米的水分条件比较优越,年平均水分适宜度均在0.50以上。陇西黄土高原(天水)与陇东黄土高原(西峰)水分适宜度相关程度较好,变化趋势比较一致。1995年是水分适宜度的转折年份,1981—1995年陇西黄土高原水分适宜度以0.12/10a的趋势降低,陇东黄土高原以0.11/10a的趋势下降;1995—2008年陇西黄土高原水分适宜度以0.18/10a的趋势升高,陇东黄土高原以0.06/10a的趋势上升。水分适宜程度以成熟期较好,降水量可满足玉米需水的70%以上,旺盛生长阶段水分适宜程度较差,降水量只能满足玉米生理需水的49%—55%,初始生长阶段耗水较少,大气降水对需水的满足程度在50%以上。出苗期—七叶期、拔节期—抽雄期、抽雄期—乳熟期、乳熟期—成熟期的水分适宜度呈20世纪80年代较高,90年代较低,21世纪初较高的趋势变化;七叶期—拔节期水分适宜度从20世纪80年代到21世纪初持续降低。陇东黄土高原各个生长阶段的水分适宜度比陇西黄土高原偏高约0.1。除成熟生长阶段外,陇西黄土高原的需水量均大于陇东黄土高原。水分适宜度与玉米产量相关性最显著的时期为七叶期—拔节期,其次为拔节期—抽雄期,出苗期—七叶期、抽雄期—乳熟期及乳熟期—成熟期的水分适宜度与玉米产量相关性不显著。利用建立的水分适宜度模型可对甘肃省黄土高原旱作玉米的水分适宜性进行评价,为当地玉米种植区划及科学管理提供依据。     

Seasonal changes in canopy photosynthesis and respiration, and partitioning of photosynthate, in rice (Oryza sativa L.) grown under free-air CO2 enrichment

An increase in atmospheric CO(2) concentration ( [CO(2)]) is generally expected to enhance photosynthesis and biomass. Rice plants (Oryza sativa L.) were grown in ambient CO(2) (AMB) or free-air CO(2)-enrichment (FACE), in which the target [CO(2)] was 200 micromol mol(-1) above AMB. (13)CO(2) was fed to the plants at different stages so we could examine the partitioning of photosynthates. Furthermore, canopy photosynthesis and respiration were measured at those stages. The ratio of (13)C content in the whole plant to the amount of fixed (13)C under FACE was similar to that under AMB at the vegetative stage. However, the ratio under FACE was greater than the ratio under AMB at the grain-filling stage. At the vegetative stage, plants grown under FACE had a larger biomass than those grown under AMB owing to enhancement of canopy photosynthesis by the increased [CO(2)]. On the other hand, at the grain-filling stage, CO(2) enrichment promoted the partitioning of photosynthate to ears, and plants grown under FACE had a greater weight of ears. However, enhancement of ear weight by CO(2) enrichment was not as great as that of biomass at the vegetative stage. Plants grown under FACE did not necessarily show higher canopy photosynthetic rates at the grain-filling stage. Therefore, we concluded that the ear weight did not increase as much as biomass at the vegetative stage owing to a loss of the advantage in CO(2) gain during the grain-filling period.