黄淮海平原高产田作物群体结构特征

本文利用实测资料分析了高产田作物群体结构特征。精播高产栽培麦田春季最大蘖数12×10~6/ha,群体最大叶面积指数5.5—6.0,成穗4.5—5.25×10~6/ha。传统高产栽培麦田春季最大蘖数15—18×10~6/ha,群体最大叶面积指数6.0—6.5,成穗6.0—7.5×10~6/ha。小麦营养生长与生殖生长期叶日积比,精播高产栽培麦田是1∶0.89,传统高产栽培麦田为1∶0.73。夏玉米种植密度主要受叶倾角的影响。紧凑型玉米品种的叶倾角大于65°,种植密度7.5—8.25×10~4/ha;平展型玉米品种的叶倾角小于50°,种植密度5.25—6.0×10~4/ha。     

种植密度对夏玉米产量和源库特性的影响

以高产玉米品种郑单958(ZD958)和登海661(DH661)为试验材料,在4个不同区域(山东农业大学、汶口、兖州和莱州)设置22500、45000、67500、90000和112500株.hm-25个种植密度,研究了种植密度对夏玉米产量及源库特性的影响.结果表明:两品种在112500株.hm-2密度条件下玉米籽粒产量和生物产量最高,分别为19132和36965kg.hm-2,与22500和67500株.hm-2密度相比,籽粒产量分别增加了72%和48%,生物产量分别增加了152%和112%.两品种单株叶面积、最大花丝数、穗粒数和千粒重随密度增大而减小,但叶面积指数随密度增大而显著提高.收获指数与粒叶比随密度增大而显著减小,当密度超过67500株.hm-2时差异不显著,表明高密度条件下玉米通过增加群体库来提高产量.     

不同穗型小麦光能利用和旗叶13C同化物分配特性及对补灌水平的响应

为明确不同穗型小麦冠层光能利用和¹³C同化物分配特性的差异及对补灌水平的响应,以中穗型品种‘青农2号’和‘济麦22’、大穗型品种‘山农23’和‘山农30’为材料,设置3个水分处理:小麦全生育期不灌水(W₀)、节水灌溉(W₁,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%)和充分灌溉(W₂,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至85%和90%),研究了不同处理对两种穗型小麦冠层光能利用和旗叶¹³C同化物分配特性的影响.结果表明:W₁处理两种穗型小麦品种开花后2、11、20和31 d的叶面积指数、冠层PAR截获率和利用率均显著高于W₀处理,再增加灌水至W₂处理,上述各指标无显著变化.¹³C示踪表明,济麦22和山农23的W₁旗叶¹³C同化物在籽粒中的分配量比W₀分别高159.34和171.1 g·hm^-2,分配比例分别高6.5%和6.5%,与W₂无显著差异;两种穗型品种W₁的籽粒产量亦显著高于W₀,与W₂无显著差异.不同穗型品种比较,节水灌溉条件下中穗型品种在开花后2和11 d、大穗型品种在开花后20和31 d具有较高的冠层光合有效辐射(PAR)截获和利用能力;中穗型品种济麦22旗叶¹³C同化物在籽粒的分配量和分配比例比大穗型品种山农23分别低6.8%和2.7%.     

播种量和施氮量对垄沟覆膜栽培冬小麦花后生理性状的影响

为协调冬小麦个体与群体间的关系,充分发挥旱作条件下垄沟栽培优势,以冬小麦品种小偃22为材料,采用二元二次正交旋转组合设计,通过田间试验研究了垄下集中施肥、垄上覆膜、膜际种植模式下播种量和施氮量对冬小麦花后生理性状的影响.结果表明： 花后叶面积指数、旗叶叶绿素含量和净光合速率均随施氮量的增加而增加.灌浆前中期叶面积指数随播种量的增加呈先增后稳的趋势;灌浆后期叶面积指数随播种量的增加而降低.随播种量的增加,旗叶的叶绿素含量和净光合速率降低,单株产量呈先减少后增加的趋势.适宜的播种量可以协调个体与群体间的矛盾,而适量增施氮肥有利于花后小麦生理性状的改善和产量的提高.在供试条件下,小偃22在播种量112.5 kg·hm-2与施氮量180～222 kg N·hm-2配置时,个体与群体的关系比较协调,花后叶面积指数较高,群体结构适宜,而且旗叶叶绿素含量、净光合速率和单茎产量较高,能获得高产.     

播种量和施氮量对垄沟覆膜栽培冬小麦花后生理性状的影响

为协调冬小麦个体与群体间的关系,充分发挥旱作条件下垄沟栽培优势,以冬小麦品种小偃22为材料,采用二元二次正交旋转组合设计,通过田间试验研究了垄下集中施肥、垄上覆膜、膜际种植模式下播种量和施氮量对冬小麦花后生理性状的影响.结果表明:花后叶面积指数、旗叶叶绿素含量和净光合速率均随施氮量的增加而增加.灌浆前中期叶面积指数随播种量的增加呈先增后稳的趋势;灌浆后期叶面积指数随播种量的增加而降低.随播种量的增加,旗叶的叶绿素含量和净光合速率降低,单株产量呈先减少后增加的趋势.适宜的播种量可以协调个体与群体间的矛盾,而适量增施氮肥有利于花后小麦生理性状的改善和产量的提高.在供试条件下,小偃22在播种量112.5 kg hm-2与施氮量180 ～222 kg N·hm-2配置时,个体与群体的关系比较协调,花后叶面积指数较高,群体结构适宜,而且旗叶叶绿素含量、净光合速率和单茎产量较高,能获得高产.     

灌溉和种植方式对冬小麦生育后期旗叶光合特性及产量的影响

于2009—2011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)、灌拔节水(W₁)、灌拔节水+开花水(W₂)、灌拔节水+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生育后期旗叶光合特性和产量的影响.结果表明: 随冬小麦灌水量的增加,3种种植方式下小麦花后旗叶叶面积和光合速率均增加,光系统Ⅱ最大光化学效率和实际光化学效率也增加;与W₀处理相比,各灌水处理提高了小麦籽粒产量,但水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式小麦花后旗叶光合速率、光系统Ⅱ最大光能转化效率和实际光化学效率均较高,且W₂处理籽粒产量显著高于其他处理.统筹考虑冬小麦的籽粒产量和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.     

灌溉和种植方式对冬小麦生育后期旗叶光合特性及产量的影响

于2009—2011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)、灌拔节水(W1)、灌拔节水+开花水(W2)、灌拔节水+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生育后期旗叶光合特性和产量的影响.结果表明:随冬小麦灌水量的增加,3种种植方式下小麦花后旗叶叶面积和光合速率均增加,光系统Ⅱ最大光化学效率和实际光化学效率也增加;与W0处理相比,各灌水处理提高了小麦籽粒产量,但水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式小麦花后旗叶光合速率、光系统Ⅱ最大光能转化效率和实际光化学效率均较高,且W2处理籽粒产量显著高于其他处理.统筹考虑冬小麦的籽粒产量和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.     

不同水分条件下春小麦能量利用与密度的关系

密度制约是植物种内竞争效应之一.叶面是植物与外界环境交换物质、能量的有效渠道之一,叶面积指数是植物种群资源利用率和维系植物碳平衡的重要指标.以叶面积指数为测度,测定不同土壤水分条件下叶面积指数与密度间的关系来判定春小麦有效能量利用与密度间的关系,并得知小麦在营养生长期（抽穗期以前）各水分条件下的叶面积指数均随种植的密度递增,而在抽穗期叶面积指数明显下降,在高密度区（4000～10000）尤为明显,且密度1000～10000的叶面积指数趋于稳定.从拔节期到成熟期水分条件正常的叶面积指数比干旱处理的明显要高,而且主要表现在高密度区,但是它们的变化趋势基本一致.结果表明春小麦的穗粒数、千粒重和产量的变化趋势也是和叶面积指数一致的,这充分反映了叶面积指数与植物种群资源利用率或生物量有着密切的关系,同时表明干旱胁迫抑制了植物群落的能量利用.因此,对植物叶面积的研究将对探讨植物物质能量交换的平衡规律具有重要的意义.     

春灌模式对晚播冬小麦水分利用及产量形成的影响

为了明确华北严重缺水区晚播冬小麦耗水规律及高产高效灌溉制度,在大田条件下设置不灌水(W0)、1水(W1,拔节水)、2水(W2,拔节水+开花水)、3水(W3,起身水+孕穗水+开花水)和4水(W4,起身水+孕穗水+开花水+灌浆水)等五种春季灌溉模式,研究了不同灌溉模式下晚播冬小麦水分利用特征及产量形成特点.结果表明,在晚播且免浇冬水条件下,春季每增加750m3/hm2的灌溉水量则减少土壤水消耗量约440 m3/hm2,增加小麦总耗水量约230m3/hm2;从播种到拔节,小麦阶段耗水强度低,此生育阶段控制灌溉可显著降低总耗水量;春季第一水推迟至拔节期可提高土壤水消耗量占总耗水量比例至50%,土壤水利用率增加;开花前仅灌一次拔节水可基本满足拔节-开花期耗水需要,其群体库容量与开花前灌起身水+孕穗水模式无显著差异,且由于相对降低了开花期群体叶面积,显著增加了群体粒叶比; 晚播密植条件下,单位面积穗数是群体库容形成的主要贡献因素,在保证大库容建成条件下,灌浆期灌水会降低开花前贮藏物质向籽粒再转运比例,而后期控水可显著提高开花前贮藏物质再转运比例和对库容填充的贡献率,且较高的群体库源比增强了库对源的反馈促进作用,使花后单位叶面积的物质生产能力提高,这可补偿后期水分亏缺对叶片光合生产的不利影响.连续两年试验结果显示,晚播密植条件下,春季灌拔节水和开花水可以实现高产与水分高效利用的统一.     

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。     

推迟拔节水灌溉对宽幅精播麦田冠层温度与叶片水分利用效率的影响

为了探讨冬小麦高效节水灌溉模式,于2012—2013年在山东农业大学试验站采用两种种植模式(宽幅精播种植和常规种植),每种种植模式设3种灌溉处理(全生育期不灌溉、拔节期灌溉60 mm和拔节后10 d灌溉60 mm),研究了推迟拔节水灌溉对宽幅精播麦田冠层温度、光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率(WUEL)和籽粒产量等的影响。结果表明,推迟拔节水灌溉显著提高了宽幅精播麦田生育后期的冠层温度、旗叶光合速率和蒸腾速率,且在冬小麦生长后期推迟拔节水灌溉显著提高了宽幅精播麦田的WUEL,有利于实现宽幅精播麦田的节水高产;产量构成因素中,推迟拔节水灌溉对两种种植模式的千粒重均没有显著影响,但推迟拔节水灌溉显著提高了宽幅精播麦田的穗粒数和籽粒产量。统筹考虑冬小麦的WUEL和籽粒产量,推迟拔节水灌溉对宽幅精播麦田实现节水高产具有一定的现实意义。     

不同供水条件下冬小麦叶与非叶绿色 器官光合日变化特征

为揭示小麦叶片与非叶绿色器官的光合活性在一日中的变化特性及其在器官间的差异性,探讨群体及不同器官光合日变化对不同供水条件的响应特征,在田间设置生育期不灌水(I0)、灌2水(I2,拔节水＋开花水)和灌4水(I4,起身水+孕穗水+开花水+灌浆水)3个处理,于灌浆期测定了群体光合与呼吸速率的日变化, 旗叶片、叶鞘、穗、穗下节间各器官光合速率、蒸腾速率、气孔导度及叶绿素荧光参数的日变化。结果表明,灌浆期小麦穗和穗下节间光合速率日变化呈单峰曲线,而旗叶叶片与旗叶鞘光合速率均呈双峰型,表现出不同程度的午休。随着灌水次数减少,各器官光合速率降低,叶片对严重水分亏缺的反应大于各非叶器官。器官光合速率的日变化与F_v/F_m变化相一致,而与气孔导度日变化有较大差异。各器官上午的累积光合量均高于下午,上午光合量占日总光合量的比例为51％-62％,随着灌水次数减少而增大。不同灌水处理群体光合速率、呼吸速率日变化均未出现午休现象。春季浇2水处理与春浇4水处理相比,灌浆期群体光合速率及日光合积累量没有显著差异。综合研究认为,小麦叶与非叶器官光合性能及其日变化特征有较大不同,非叶光合对水分亏缺的敏感性低于叶片,生育期浇2水可以获得与浇4水相似的群体日光合积累量。     

不同灌溉方式对水稻生物学特性与水分利用效率的影响

以杂交水稻两优培九为试验材料,利用测坑栽培条件,比较了4种灌溉方式下的水稻生物学特性与水分利用效率.结果表明,与淹水灌溉相比,间歇灌溉叶面积指数大,叶片光合速率高,蒸腾速率较低,叶片水分利用效率高;半干旱栽培叶片水分利用效率相对较高;干旱栽培叶面积指数小,叶片净光合速率和水分利用效率降低,且后期叶片早衰.间歇灌溉、半干旱栽培和干旱栽培比淹水灌溉分别节水8.75%、17.96%和29.69%;产量分别增产24.02%、减产5.07%和减产38.93%;水分利用效率以间歇灌溉最高,半干旱栽培次之,淹水灌溉和干旱栽培较低.间歇灌溉下稻粒的整精米率、精米率、粒长均高于其它处理,但垩白粒率和垩白度低于其它处理;随着稻田耗水量的减少,水稻的直链淀粉含量降低,而胶稠度和蛋白质含量提高.试验结果表明间歇灌溉为南方稻区较适宜的灌溉方式.     

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.     

有机物沟埋还田模式与花后灌水量对玉米光合特性和产量的影响

有机物沟埋还田与花后灌水配合对增加玉米田保水供水能力,提高玉米花后光合性能、实现节水增产有重要意义.本试验以郑单958为供试材料,设置有机物沟埋还田和花后灌水量两个因素,有机物沟埋还田包括不还田(M₀)、秸秆单还田(M₁)和牛粪秸秆混合还田(M₂)3个还田类型,花后灌水量包括450 mm(W₁)和325 mm(W₂)2个水平,研究了其对玉米穗位叶光合性能、光系统Ⅱ(PSⅡ)效率和产量等的影响.结果表明:与秸秆单还田比较,牛粪秸秆混合还田有效提高了玉米花后光合能力和各器官的干物质积累量;与节水灌溉相比,正常灌溉加强了有机物还田对玉米光合能力的促进作用.牛粪秸秆混合还田与正常灌溉结合可显著提高玉米花后叶片的光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r),降低胞间CO₂浓度(C_i);提高玉米花后叶片PSⅡ的最大光化学效率(φ_po)和捕获的激子将电子传递到电子传递链中Q_A下游的电子受体的概率(Ψ_o);改善花后叶片光能利用率,维持花后叶片较高的光合性能;同时增加花后玉米各器官干物质的量,提高干物质总积累量和转运能力,有利于花后同化物对籽粒的分配,最终获得高产.节水灌溉降低了叶片的光合性能,造成产量的下降;但配合牛粪秸秆混合还田与不还田处理相比,水分利用效率、籽粒增长速率和增产效果均优于正常灌水.这表明牛粪秸秆混合还田与正常灌溉结合可有效提高玉米花后光合性能,增加干物质积累量,促进玉米增产;牛粪秸秆混合还田与节水灌溉结合一定程度上降低了因减少灌溉量造成的减产.     

栽培方式对夏直播花生叶片光合特性及产量的影响

在田间试验条件下,以青花7号花生品种为材料,研究了不同栽培方式对麦后夏直播花生叶片光合特性及产量的影响.结果表明: 与传统栽培方式相比,采用夏直播高产保护性栽培方式可促进花生叶片生长,显著提高叶面积指数,且维持较高的叶面积指数和叶绿素含量的时间较长;植株功能叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较高和胞间CO₂浓度较低,光合效率显著提高.夏直播高产保护性栽培方式下花生单株生产力较高,荚果产量显著增加,经济系数明显提高.地膜覆盖和秸秆还田均可改善夏直播花生叶片光合特性,提高花生产量.夏直播高产保护性栽培方式能够有效缓解夏直播花生生育期较短、单株生产力低等不利因素,是一项实用的夏直播花生高产栽培方法.
     

有机营养液灌溉频次和灌水量对设施甜瓜产量、品质及肥水利用效率的影响

为研究高产优质甜瓜的有机管理模式,以甜瓜为试材,采用基质盆栽方式,设3种有机营养液灌溉频次(施用8次,每次每株750 mL, F₁; 施用12次,每次每株500 mL, F₂; 施用16次,每次每株375 mL, F₃)与2种单株灌水量(果实膨大前按120%日蒸腾蒸发量(ET)灌溉,之后按140%ET灌溉, W₁; 果实膨大前按140%ET灌溉,之后按160%ET灌溉, W₂),共6个试验处理,随机区组试验设计,研究了不同处理对设施甜瓜光合特性、产量、品质及肥水利用效率的影响.结果表明: 少量多次施用有机营养液可以显著提高甜瓜叶片光合速率,低灌水量显著提高果实产量和水分利用效率;高灌水量和中等有机营养液灌溉频次可使肥料利用率达到最高;少量多次有机营养液施用且相对适宜的水分供给提高了果实品质.回归分析发现,甜瓜果实维生素C含量与有机营养液灌溉频次呈指数函数y=0.214e^0.18x (R²=0.851)相关.综合考虑产量、品质、水分利用效率等因素,F₃W₁处理可在保证产量的前提下,提高果实品质,且水分利用效率最大,可以实现设施有机甜瓜肥水高效管理.     

不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响

为了探明黄瓜膜下分根交替滴灌的节水效果,为设施黄瓜节水灌溉提供理论依据和技术参数,以‘津优3号’黄瓜为试材,采用随机区组设计,以土壤田间持水量的65%为灌水下限,田间持水量的90%为灌水上限,研究了分根交替滴灌(APDI)、固定1/2根区滴灌(FPDI)和传统滴灌(CDI)3种灌溉模式对黄瓜生长、生理特性、产量与品质及水分利用效率的影响,结果表明:(1)随灌溉处理时间的延长,3种灌溉模式的单株叶面积和株高的差异越来越显著,而茎粗和叶片数差异不显著;(2)与传统滴灌相比,分根交替滴灌模式下黄瓜叶片净光合速率略有下降而蒸腾速率显著降低,水分利用效率显著提高;(3)分根交替滴灌处理下黄瓜可溶性蛋白、可溶性糖含量与传统滴灌相比差异不显著,Vc含量却显著增加;(4)分根交替滴灌模式下黄瓜产量比传统滴灌下降1.5%,而灌水量减少17%,水分利用效率提高18.6%,节水效果显著。综上所述,分根交替滴灌可以在保证设施黄瓜产量没有显著下降的前提下,改善品质和显著提高水分利用效率,可作为设施节水提质增效的一种灌溉模式,推广应用前景广阔。     

灌水时间对冬小麦生长发育及水肥利用效率的影响

研究秸秆还田后不同越冬前灌水时间(11月10日、11月25日、12月10日)和春季灌水时间(3月5日,返青期;4月5日,拔节期)对冬小麦生长发育、干物质运转及水肥利用效率的影响.结果表明： 越冬前灌水时间主要影响冬前和拔节期群体大小,而春灌时间对冬小麦成穗数、产量、干物质运转和水肥利用效率的影响较大,而且越冬前灌水时间对冬小麦产量构成的影响与春灌时间密切相关.在春季返青期灌水条件下,越冬前灌水时间越早,成穗数和产量越高;在拔节期灌水条件下,随越冬前灌水时间的推迟,成穗数和产量呈先升高再降低的趋势,而穗粒数逐渐增加,千粒重受影响较小.水分利用效率、养分吸收量和肥料利用率均随越冬前灌水时间的推迟而降低,随春季灌水时间的推迟而升高.因此,在秸秆还田足墒播种条件下,将越冬前灌水时间适当提前,可以塌实土壤,促进冬小麦冬前分蘖,增加群体大小;配合拔节期增量灌水,可以控制早春无效分蘖,提高成穗率,稳定粒重,提高水肥利用效率,实现节水高产高效栽培.     

Photorespiration and photoinhibition in the bracts of cotton under water stress

Gas exchange and chlorophyll fluorescence parameters of PSII were analyzed in the bracts and leaves of cotton plants after anthesis. Photosynthetic activity and photorespiration were measured in the leaves and bracts of cotton grown under either normal or reduced water-saving drip irrigation. The photosynthetic performance, amount of chlorophyll and Rubisco, and net photosynthesis were greater in the bracts than that in the leaves under water stress. The actual photochemical efficiency of PSII decreased in both the bracts and leaves after anthesis under reduced irrigation. However, the decrease was smaller in the bracts than in the leaves, indicating that the bracts experienced less severe photoinhibition compared to the leaves. The greater drought tolerance of bracts could be related to differences in relative water content, instantaneous water-use efficiency, and photorespiration rate. The ratio of photorespiration to net photosynthesis was much higher in the bracts than in leaves. Furthermore, water deficiency (due to the water-saving drip irrigation) had no significant effect on that ratio in the bracts. We hypothesized that photorespiration in the bracts alleviated photoinhibition and maintained photosynthetic activity.