水分胁迫/复水对谷子光合特性及产量影响

以谷子品种大金苗为研究对象,采用遮雨棚控水的大田试验方法,比较孕穗开花期和灌浆期水分胁迫/复水对叶片光合特性及产量影响,分析光合速率的限制因素,阐述光合速率、水分利用效率与产量的协同关系。结果表明:水分胁迫会导致谷子光合速率和产量下降,水分利用效率提高,随胁迫增强和持续时间延长,光合速率和产量下降幅度增大;水分胁迫后复水后,光合性能有所恢复,光合作用可产生补偿效应,水分胁迫越强和持续时间越长,补偿效应越低;轻度和持续时间短的水分胁迫,光合速率降低主要由气孔因素决定,随胁迫增强和持续时间延长,非气孔限制逐渐成为光合速率下降的主要原因;与孕穗开花期相比较,灌浆期水分胁迫对光合速率的影响更大且复水后光合性能恢复能力更低,光合速率与产量的协同关系更明显,产量对灌浆期水分胁迫更敏感。     

不同土壤水分处理下冬小麦生理要素变化分析

对不同土壤水分条件处理下冬小麦各生理要素的变化特征分析发现,在灌浆高峰阶段,随着土壤水分的增加,冬小麦的光合速率显著加快,平均值在土壤水分含量偏大处理下较土壤水分含量小处理下高5.91μmol.m-2.s-1,气孔传导速率高0.1591 g.mmo1.m-2.s-1,叶片蒸腾速率高0.0034 g.m-2.h-1,叶片温度偏低0.95℃,胞间二氧化碳浓度高44.5 mg.cm-3,气孔阻力偏低2.419 s.cm-1。小麦灌浆期间,充足的土壤水分保证可以有效延长叶片的生理功能,提高小麦产量。     

干旱胁迫对甘肃中部春小麦生理性状及灌水利用效率的影响

为研究干旱胁迫对春小麦生长发育阶段生理性状和灌水利用效率的影响,以高产优质抗旱春小麦新品种‘定丰18号’和‘定丰19号’为材料,对其分蘖期到成熟期进行正常供水(WW)、轻度土壤干旱(MD)和重度土壤干旱(SD) 3种不同水分处理,研究3种处理对小麦叶片水势、光合速率、籽粒灌浆速率、产量构成因素以及灌水利用效率的影响。结果表明,与WW处理比较,MD和SD处理显著降低了叶片水势(p <0. 05),MD处理通过夜间恢复其叶片水势可达到正常水平,SD处理不能恢复; SD处理显著抑制了叶片光合作用,MD处理与WW处理无显著差异(p> 0. 05);与WW处理相比,MD处理籽粒灌浆速率、粒重、穗粒数、千粒重和产量显著增加,而SD处理则显著降低(p <0. 05),不同处理间容重无显著差异(p> 0. 05)。两个不同小麦品种的两年试验结果基本一致,适度的水分亏缺有利于小麦增产,从而可提高其灌水利用效率。     

气候生态因子对冬小麦千粒重的影响

通过分析1995～2005年冬小麦灌浆期间的灌浆速率、千粒重及其与大气湿度、气温日较差等的关系发现冬小麦在灌浆过程中灌浆速率、千粒重变化呈S型曲线,与大气湿度、气温日较差关系密切.冬小麦灌浆期间,大气湿度保持在50%～70%之间,千粒重可达38 g以上;气温日较差每增加1 ℃,千粒重提高0.6553 g.     

气候生态因子对冬小麦千粒重的影响

通过分析1995~2005年冬小麦灌浆期间的灌浆速率、千粒重及其与大气湿度、气温日较差等的关系发现:冬小麦在灌浆过程中灌浆速率、千粒重变化呈S型曲线,与大气湿度、气温日较差关系密切。冬小麦灌浆期间,大气湿度保持在50%~70%之间,千粒重可达38 g以上;气温日较差每增加1℃,千粒重提高0.6553 g。     

不同品性冬小麦籽粒灌浆特性研究

为揭示冬小麦干物质积累过程的动态变化,利用不同品种冬小麦分期播种的灌浆速率资料,建立了Logistic模型,定量分析了不同播期条件下不同品性冬小麦的灌浆特性,并探讨了冬小麦灌浆特性对气象因子的响应情况。结果表明,籽粒灌浆质量与开花后天数的关系符合Logistic生长曲线方程。基于Logistic模型求算的各次级参数能够较好地表征冬小麦籽粒灌浆特性,半冬性品种较春性品种灌浆高峰期出现时间早;春性品种的粒重渐增期和粒重快增期持续时间一般长于半冬性品种的;半冬性品种的平均活跃灌浆期较春性品种的短;早播和正常播种条件下,春性品种最大和平均灌浆速率均高于半冬性品种的,而迟播条件下春性品种最大和平均灌浆速率均低于半冬性品种的,适期晚播更利于春性品种灌浆和千粒重增加。灌浆特性的变异系数分布总体呈春性品种大于半冬性品种的,表明播期对春性品种的影响更大。不同籽粒灌浆特性对气象因子的响应不同,其中孕穗—成熟期内的平均气温、孕穗—乳熟期内的降水量、播种—乳熟期内的日照时数与冬小麦灌浆特性相关密切,基于灌浆特性与气象因子建立的逐步回归方程决定系数为0.507～0.875,均通过了0.01的显著性检验。     

灌浆期气象条件对小麦灌浆及产量的影响

利用两种典型年份小麦灌浆期气象资料和产量资料,分析了灌浆期气象条件对灌浆进程及产量的影响,结果表明,土壤水份对灌浆速率和灌浆持续时间均有明显影响,并进而影响产量.     

夏玉米开花至灌浆期连阴雨天气对植株性状及产量结构的影响

玉米是河南省的重要粮食作物,其产量高却不稳定,生长发育及产量形成受天气条件影响较大,研究夏玉米开花至灌浆期连阴雨天气对玉米植株叶面积及产量结构的影响,对夏玉米的高产稳产具有重要意义。通过2011-2012年商丘市虞城县夏玉米开花至灌浆期连阴雨天气的模拟试验及试验数据分析可知,花期、灌浆期阴雨处理均可导致玉米产量降低,以花期阴雨处理减产最为显著,减产幅度为75.8%~86.1%,灌浆期阴雨处理减产幅度为20.3%~55.0%。在产量构成因素方面,连阴雨天气使果穗变细、变短,秃尖增加,结实不良,干物质主要积累在茎秆等营养器官,穗粒重降低,且连阴雨天气发生在开花期时产量构成因素受影响程度更大。连阴雨天气降低玉米干物质重,发生在花期的连阴雨天气对干物质积累的影响较发生在灌浆期的更大。此外,开花至灌浆期的连阴雨天气使灌浆高峰期出现晚、灌浆速率变慢,玉米在花期遭受连阴雨天气时籽粒达到最大灌浆速率的时间最晚,最大灌浆速率以及平均灌浆速率最小,且雌雄穗花期不遇现象出现较多。     

干旱胁迫对冬小麦水分关键期的生理特性和物质生产影响

以冬小麦品种“齐麦2号”为试材,在水分关键期(拔节期~扬花期),设计5个水分处理(T1处于适宜水平,T2、T3、T4、T5分别按照水分关键期常年降水量减少20%、50%、75%、100%进行一次性补水)和1个雨养对照水分控制试验,模拟研究不同程度干旱胁迫对水分关键期冬小麦光合生理特性、抗氧化酶活性及产量结构的影响。结果表明：轻度干旱胁迫会造成冬小麦叶片最大光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度降低,气孔限制值升高,气孔因素是导致冬小麦叶片光合速率降低的主要原因;而当干旱胁迫达到重度时,胞间CO2浓度升高,气孔限制值降低,非气孔因素是导致冬小麦叶片光合速率降低的主要原因。轻度干旱胁迫会使得冬小麦叶片SOD酶、POD酶、CAT酶活性显著升高,从而减轻MDA含量升高对冬小麦叶片膜系统的损伤,复水后抗氧化酶活性和MDA含量均可恢复至正常水平,而重度干旱胁迫下冬小麦叶片SOD酶、POD酶、CAT酶活性不同程度降低,复水后抗氧化酶活性及MDA含量均无法恢复至正常水平,抗氧化酶系统遭受不可逆损伤。此外,水分关键期干旱胁迫还导致冬小麦灌浆速率降低、不孕穗率升高,理论产量大幅降低。研究结论可为科学评估干旱胁迫对冬小麦生长发育及产量形成的影响提供理论依据。     

土壤干旱对作物生长过程和产量影响的研究进展

水分短缺是作物生长中最大的限制因子,土壤干旱胁迫使植物的长势、生理机制、激素水平等都会发生一系列变化。在干旱半干旱地区,土壤水分亏缺能明显抑制作物根系和地上部生长,显著降低作物的生物量、产量和收获指数。禾谷类作物小麦（Triticum aestivum）在灌浆期遇到水分胁迫时,会引起光合速率降低、灌浆时间缩短、灌浆速率下降、植株老化提前,但是它能增加营养组织到籽粒中非结构性碳水化合物的再代谢。土壤水分和植物激素共同调控作物的灌浆过程,当遇到土壤干旱时,作物叶片、花、籽粒发育过程中植物生长调节剂ABA浓度明显增加,且ABA、乙烯、ACC等的浓度随着干旱程度而变化。植物对干旱的适应性主要表现在植物生理、形态上的改变,比如植株结构、干物质积累、植物组织渗透势、气孔导度等的变化。土壤干旱不利于植物生长,但有利于胁迫临界点的产生,这就有可能利用土壤干旱条件下在灌浆较慢时诱导整个植株衰老和更好地进行碳代谢来提高籽粒产量,如果在作物灌浆后期适度控制土壤干旱可以增加籽粒产量和收获指数,有助于农业生产中的节水,这对于发展可持续农业是迫切需要的。     

水分胁迫对华北平原冬小麦地上部分及产量的影响

以“济麦-22”为供试品种,利用中国气象局固城生态环境与农业气象试验站大型根系观测系统,研究冬小麦在重度干旱胁迫（≤40.0%）、轻中度干旱胁迫（40.1%-55.0%）和适宜（55.1%-80.0%）3种水分胁迫条件下地上部分对水分胁迫的响应,以探索水分胁迫对华北平原冬小麦产量的影响,分析不同水分胁迫对冬小麦产量的影响程度。结果表明：华北平原冬小麦在轻中度干旱胁迫和重度干旱胁迫下,小麦全生育期的天数缩短,株高、叶面积及灌浆速率均呈不同程度的减少。3种水分胁迫的株高增长量为适宜>轻中度胁迫>重度胁迫,灌浆速率为适宜>轻中度胁迫>重度胁迫。土壤水分胁迫引起冬小麦物质分配更多地向支持生长的茎秆转移,在生长发育过程中受到水分胁迫,小麦产量将降低,重度胁迫条件下小麦产量为适宜水分条件的69%。     

土壤水分对冬小麦影响机制研究

文中通过试验系统地研究了冬小麦叶片气孔形态与土壤湿度的关系,结果表明:土壤干旱使气孔密度增加,上表皮的密度大于下表皮;气孔开张度随土壤湿度下降而变小;气孔导度与土壤湿度呈指数相关,随土壤含水量的下降呈指数减少。随土壤湿度的改变小麦的生理过程也发生改变,蒸腾速率随土壤湿度下降呈指数减小。并研究了土壤干旱对叶绿素超微结构的影响及与脯氨酸的关系。     

气象因子对半冬性小麦灌浆速度的影响效应研究

选用黄淮海冬麦区4个半冬性小麦品种郯麦98、山农18、徐麦33、皖麦52为试验材料,通过分期播种试验,利用方差分析、相关分析、逐步回归和通径分析等方法,分析半冬性小麦籽粒灌浆速度变化趋势和气象因子对灌浆速度的影响。结果表明,正常播期冬小麦灌浆速度波动性最小、千粒重最大,迟播10 d冬小麦灌浆速度波动性最大、千粒重最小;华北区品种郯麦98灌浆速度表现最稳定、千粒重最高,而黄淮区品种皖麦52灌浆速度最大;半冬性小麦灌浆持续期为35～39 d;南北气候差异是影响各品种冬小麦灌浆速度不同的原因之一。半冬性小麦各播期灌浆速度的变化趋势一致,灌浆速度变化与相关显著气象因子的变化规律相符合;灌浆速度峰值期一般出现在开花后15～25 d,迟播冬小麦最大灌浆速度出现时间较对照处理提前,不利于提高粒重;气温条件对冬小麦灌浆速度影响显著,其中最高气温要素是影响不同播期品种灌浆速度的共有关键因子。通径分析表明,最高气温对灌浆速度的作用由自身的直接效应决定,而日照时数与最低气温对灌浆速度的作用与间接效应一致;最高气温平均值对灌浆速度的影响最重要,日照时数和最低气温平均值对灌浆速度的影响较弱;最高和最低气温平均值、日照时数均为灌浆速度的限制因子,其中最高气温平均值对灌浆速度变化的决策作用最大。     

土壤水分对冬小麦叶片光合速率影响模型构建

植物叶片光合速率是表征植物光合能力的重要参数,对土壤水分反应敏感,建立不同土壤水分对冬小麦叶片光合速率影响模型,有助于准确理解冬小麦的光合作用和产量形成。该文收集整理了1996—2017年我国冬小麦主产区11个试验地点、17个冬小麦品种的干旱和渍水试验数据共64组310个样本,分别构建干旱和渍水对冬小麦叶片光合速率影响的分段式和指数型模型,形成土壤水分对冬小麦叶片光合速率影响模型（the model for Soil Moisture Effects on leaf Photosynthesis rate of winter wheat,SMEP）。结果表明:随着土壤相对湿度增加,冬小麦叶片光合速率系数呈稳定低值-线性增加-稳定高值-缓慢下降的特点;随着渍水时间延长,冬小麦叶片光合速率系数呈缓慢下降-快速下降的特点。对SMEP模型进行回代检验、外推检验、单点验证、单发育期验证发现,模型模拟结果与文献数据有较好的一致性,回归系数在1.0附近,且均达到0.01显著性水平。SMEP模型将嵌入中国农业气象模式（CAMM1.0）,为CAMM不断完善提供科技支撑。     

亳州市2006年影响小麦灌浆的低温冷害过程分析

2006年亳州市小麦出现瘦穗瘪穗等灌浆受阻现象。基于2005／2006年小麦生育期、灌浆速度、千粒重以及相应时期的气象要素和天气图等资料，利用与常年比较、因子筛选、天气系统分析等方法，分析了小麦灌浆的变化情况，筛选了影响小麦灌浆受阻的气象要素，阐述了小麦灌浆期间低温冷害的天气条件。结果表明：（1）小麦灌浆速度及千粒重都是呈现双峰变化趋势；（2）小麦灌浆受阻的主要原因是低温冷害；（3）低温冷害过程是由3次冷空气交替影响造成的。     

黑河地区土壤及小麦体内水分动态观测分析

研究了甘肃黑河地区麦田土壤水分的变化动态。对春小麦同部位叶片及不同土壤分析的叶水势、气孔导度和蒸腾强度的日变化规律进行了观测和分析。对春小麦叶鞘、叶片和茎水势的变化民政部进行了比较。分析了土壤水分对叶水势、气孔导度和蒸腾强度的影响。建立了相对应的函数关系。     

利用遥感信息研究区域冬小麦气孔导度的时空分布

气孔导度是影响作物蒸散和作物的光合速率进而影响作物产量的重要因子。文中通过利用NOAA－AVHRR数据首次对华北平原典型区冬小麦气孔导度分布进行了研究,给出了华北平原典型区冬小麦不同生长季节的气孔导度空间分布状况,为进一步研究田间水分和作物蒸散对产量影响以及建立遥感作物水分胁迫生物量模型和监测不同生育期的农田缺水等提供依据。