新时期中国作物栽培科学的任务与发展方向

回顾了中国作物栽培科学的发展历史,总结了新中国作物栽培科学三大主要社会贡献和三个主要自身建设成就,论述了新时期作物栽培科学的任务和发展方向。作物栽培科学按照“高效、高产、优质、低耗、无公害和可持续发展”的目标,向区域化、专业化、规模化、标准化、简约化、高效化、产业化、节约化和循环化的方向发展。

激发作物植株活力、改变植株生理机制的栽培技术研究

本文所介绍的激发小麦等作物植株活力、改变植株生理机制的栽培技术是另一种范畴的栽培技术,研究通过物理、化学、微生物方法刺激植株,激发植株活力,促进植株内部器官、组织、细胞、分子、酶、激素、蛋白质等的变化,改变其质量和含量,增加其活性等,在同样条件下,比对照植株能更好地利用和同化外界条件进行良好的生长发育而达到高产、优质和符合需要的目的。

667平方米产量700～800千克 小麦宽幅精播高产栽培技术

选择地力肥、土质优、地力均匀、水浇条件好，农产犯源充足，成方连片66．7公顷（1000亩）以上，核心攻关田在6．7公顷（100亩）以上（实打验收667平方米产量要求750～800千克）的地块。利用山东农业大学与郓城工力公司联合研制的小麦宽幅精量播种机播种，要求降低播量，加大肥料投入，分期足量施肥，适期适墒播种。

小麦精播高产栽培技术

近年来,高产麦田增产幅度不大,多徘徊在七、八百斤左右。这主要是因为大部分高产麦田仍然是采用传统的“大肥、大水、大播量”的栽培方法所致。小麦精播高产栽培技术,则是一套能使小麦高产更高产、经济效益高、生态效应好的栽培技术。在高产条件下,应用这一新技术,一般可亩产小麦千斤左右,最高亩产可达1200多斤。在可比条件下,比传统的高产栽培技术,每亩能增产小麦99—343斤,同时,每斤小麦的生产成本降低1—3分。

种植密度对新疆高产棉花群体光合作用、冠层结构及产量形成的影响

在新疆气候生态条件下 ,研究了种植密度对棉花 (Gossypiumhirsutum)群体光合作用、冠层结构和产量形成的影响 ,探讨了新疆棉花高产的生理机理及进一步提高产量的途径。结果表明 :群体光合速率在盛铃期以前随密度增加明显增强 ,盛铃期以后 ,低密度 6万株·hm-2 的群体光合速率仍为最低 ,高密度 30万株·hm-2 群体光合速率迅速下降 ,中密度 1 8万株·hm-2 则保持较高水平。叶面积指数的变化与群体光合速率的变化相似 ,其峰值出现在盛铃期。冠层结构各指标的变化表现为 ,随密度增加平均叶簇倾角变大 ,株型变紧凑 ,但密度过大 ,群体散射辐射与直射辐射透过系数小 ,冠层结构不良 ,造成生育后期群体光合速率较快下降。增加密度能增加单位面积总铃数 ,但密度过高削弱了棉株个体发育 ,生育后期群体光合速率下降早 ,造成单铃重降低。群体总光合物质累积与群体光合速率在各生育时期呈显著正相关 ,籽棉产量与群体光合速率仅在盛铃期和吐絮期呈显著正相关 ;生产上要实现棉花高产及超高产 ,应使棉花生育前期群体光合速率稳定上升 ,至盛铃期达到高峰值 ,吐絮期群体光合速率保持较高水平。

烯效唑干拌种对小麦根叶生理功能的影响

为探明烯效唑对小麦的增产机理,通过常规田间试验和土柱栽培试验,研究了不同品种、不同施氮条件下烯效唑干拌种对小麦根、叶生理功能的影响。结果表明,烯效唑提高了根系活力,使根系对32P的吸收强度增加了20.2%,并大量分配给分蘖,比对照提高了5.7倍。叶面积显著增加,光合能力增强,单株对CO2的同化力提高了25.9%,14C同化物分配给根系和分蘖节的比例提高。生育后期,根、叶中超氧化物歧化酶(SOD)的活性增强,丙二醛(MDA)的含量降低。烯效唑的使用浓度以20mg·kg-1为最佳。

氮肥对新疆高产棉花叶片叶绿素荧光动力学参数的影响

利用叶绿素荧光动力学测定技术 ,对不同氮肥用量条件下棉花叶片光能吸收、传递、转换特性进行了研究。结果表明 ,适量追施氮肥 (30 0kg·ha-1)改善了棉花叶片光合功能 ,提高了PSII的活性和光化学最大效率及PSII反应中心开放部分的比例 ,使表观光合作用电子传递速率和PSII总的光化学量子产量提高 ,降低了非辐射能量耗散 ,使叶片所吸收的光能较充分地用于光合作用。这种改善光合功能的作用与品种有密切关系 ,新陆早 6号响应较为敏感 ,而新陆早 7号响应不敏感。

氮肥对新疆高产棉花群体光合性能和产量形成的影响

在田间自然条件下 ,研究了施氮肥量对新疆高产棉花群体光合性能及产量形成的调节效应。结果表明 ,在 0～30 0 kg.hm- 1施氮量范围内 ,随追氮肥量的增加 ,群体光合速率增强 ;过量追施氮肥虽然在盛花结铃期有扩大叶面积、增加冠层对光能的截获率和增强群体光合速率的趋势 ,但同时易引起棉株旺长 ,导致生育后期叶面积指数和群体光合速率的迅速下降 ;30 0 kg.hm- 1中等追施氮量下 ,群体光合速率稳定在相对较高水平。群体叶源量随追氮肥量增加而增加 ,过量追施氮肥处理群体叶源量最高 ,但其群体叶源量在生育后期所占比例较小 ;而中等追施氮量不仅有较高的群体叶源量 ,而且群体叶源量在生育后期所占比例高 ,保证了棉铃发育所需大量光合产物 ,棉花产量高。因此 ,提高生育后期的群体光合速率 ,延长其高值持续时间 。

烯效唑干拌种对小麦的增产作用

研究了不同品种、不同播期、不同密度和不同施氮条件下烯效唑干拌种对小麦的产量效应。结果表明 ,烯效唑干拌种提高了不同品种、播期、密度和施氮量下小麦的产量 ,以 2 0mg kg的效果最好 ,烯效唑的平均增产效应在品种间差异不显著 ,早、迟播时增产效应更大 ,适宜浓度的烯效唑 (10～ 2 0mg kg)与较高密度的基本苗 (180× 10 4 ～ 2 70× 10 4 hm2 )或较高的施氮量 (180～ 2 70kg hm2 )配合更有利于获得高产。烯效唑处理使有效穗、千粒重和穗粒数得到提高 。

钾营养对冬小麦光合作用和衰老的影响

盆栽砂培和田间试验结果表明,供钾不足使小麦生育后期旗叶过氧化物酶活性和丙二醛含量增高,可溶性蛋白质、叶绿素含量和根系活力降低,旗叶光合速率下降,加速衰老.在缺钾条件下施钾可提高小麦叶片叶绿素含量、气孔导度、根系活力和光合速率,促进CO_2同化作用,增加^(14)C同化物向穗部和根系的分配比例,提高籽粒生长速率,增加产量.在本试验条件下,每亩用5.0～7.5 kgK_2O,平均每公斤K_2O增产小麦7.3kg.

施氮量对小麦籽粒蛋白质组分含量及加工品质的影响

研究了氮肥用量对不同小麦品种籽粒蛋白质组分含量变化及加工品质的影响 ,分析了蛋白质各组分含量和比例与加工品质的关系。结果表明 ,增施氮肥能够显著提高籽粒蛋白质各组分的含量 ,但对各组分含量提高的幅度存在差异 ,其中清蛋白、球蛋白和谷蛋白随着施氮量的增加 ,所占的比例升高 ,而醇溶蛋白和剩余蛋白则随着施氮量的增加 ,所占比例下降。增施氮肥能够显著提高湿面筋含量和沉降值 ,延长面团形成时间和稳定时间 ,提高吸水率。面团吸水率、形成时间和稳定时间与麦谷蛋白含量均呈极显著正相关。发现增施氮肥提高了小麦籽粒蛋白质含量并改变了蛋白质各组分所占的比例 ,增施氮肥是改善小麦加工品质的重要原因。

氮素营养水平对冬小麦氮代谢关键酶活性变化和籽粒蛋白质含量的影响

通过氮素营养水平对籽粒蛋白质含量差异较大的 3个小麦品种的氮素代谢关键酶活性变化及籽粒蛋白质含量影响的研究表明 :增加施氮量能够提高氮素同化关键酶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性 ,降低旗叶蛋白质水解酶的活性。增加施氮量提高籽粒蛋白质含量主要与促进开花后氮素吸收同化能力有关。不同品种间籽粒蛋白质含量的差异是开花后氮素吸收同化和再运转综合作用的结果。认为选择开花后氮素吸收同化和再运转能力强的品种 ,既有利于提高籽粒产量 。

不同密度对冬小麦开花后叶片衰老和粒重的影响

高密度导致小麦花后旗叶叶绿素、全氮、可溶性蛋白质和可溶性糖含量下降,膜脂过氧化作用加强,活性氧清除系统的超氧化物歧化酶活性降低,光合速率下降,籽粒胚乳细胞数减少,籽粒生长速率降低,从而降低了粒重.研究表明,适当降低基本苗数,建立合理的群体结构,能有效地提高小麦开花后植株的生理活性,延长叶片衰老速率缓降期,推迟迅降期,加强同化物的合成作用,扩大籽粒库容并增强充实能力,提高粒重.

膜下滴灌对新疆高产棉花群体光合作用冠层结构和产量形成的影响

通过对新疆膜下滴灌棉花节水高产的机理探讨表明 ,限量滴灌 (为新疆目前大田膜下滴灌暂定 375m3 /ha滴水定额的 2 /3)棉田土壤水分亏缺 ,群体光合速率降低 ;群体呼吸速率及群体呼吸占群体总光合的比值在盛花期较高 ,进入盛铃期以后群体呼吸又显著低于适量滴灌棉花 ;叶面积指数低 ,叶片平均倾斜角度大 ,群体散射辐射透过系数和群体直射辐射透过系数增加 ,对光能的截获率降低 ;光合物质累积少 ,但分配到生殖器官中的比例上升快。不同品种对滴水量的反应差异较大 ,新陆早 6号对限量滴灌反应不敏感 ,籽棉产量与适量滴灌棉田差异不显著 ;而新陆早 8号对限量滴灌反应较敏感 ,籽棉产量明显低于适量滴灌棉田。因此 ,在限量滴灌条件下选择新陆早6号种植较适宜 ;在新疆开展抗旱品种选育 。

冬小麦旗叶蔗糖和籽粒淀粉合成动态及与其有关的酶活性的研究

鲁麦 2 2和鲁麦 14相比 ,旗叶的光合能力强 ,蔗糖含量高 ,催化蔗糖合成的磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性高 ;籽粒中蔗糖供应充足 ,降解蔗糖的蔗糖合成酶 (SS)活性高 ;与淀粉合成有关的酶 :腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 (ADPG- PPase)、游离态 (或可溶性 )淀粉合成酶 (S- STS)和束缚态淀粉合成酶 (B- STS)均有较高的活性 ,这是其粒重高的原因。通过对两个品种各个处理有关淀粉合成的酶活性与淀粉积累速率和灌浆速率的相关分析表明 ,SS、ADPG- PPase、S- STS、B- STS的活性均与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率呈极显著正相关关系 ,说明这

冬小麦叶茎粒可溶性糖含量变化及其与籽粒淀粉积累的关系

在池栽条件下研究了鲁麦 2 2和鲁麦 14两个冬小麦品种旗叶、倒二茎、籽粒糖含量及籽粒淀粉积累速率的变化。结果表明 ,小麦叶片可溶性糖和蔗糖含量在开花后 15～ 2 0 d出现高峰 ;茎可溶性总糖、蔗糖和果聚糖含量变化呈单峰曲线 ,最高含量亦出现在花后 15～ 2 0 d;而籽粒可溶性总糖和蔗糖含量在灌浆期呈下降趋势。花后 2 0

土壤肥力和施氮量对小麦氮素吸收运转及籽粒产量和蛋白质含量的影响

在不同土壤肥力条件下 ,研究了施氮量对小麦氮素吸收、转化及籽粒产量和蛋白质含量的影响 .结果表明 ,增施氮肥可以提高小麦各生育阶段的吸氮强度 ,尤以生育后期提高的幅度为大认为是增施氮肥提高小麦籽粒产量和蛋白质含量的基础 .增施氮肥虽提高了小麦植株的吸氮强度 ,吸氮量增加 ,但开花后营养器官氮素向籽粒中的转移率降低 .增施氮肥不仅促进了小麦植株对肥料氮的吸收 ,而且也促进了对土壤氮的吸收 .并讨论了在高、低土壤肥力条件下氮肥合理运筹的问题 .

钾营养对甘薯块根薄壁细胞微结构、^(14)C同化物分配和产量的影响

选用徐薯 18号为材料 ,通过大田试验研究了供钾水平对甘薯块根薄壁细胞显微和超微结构、块根呼吸速率和ATP含量、14 C同化物分配和产量等的影响。结果表明 ,施用适量钾肥 ,甘薯块根薄壁细胞膜结构完整、清晰 ,内含较多的线粒体和质体 ,胞质较丰富 ;块根的呼吸速率和ATP含量较高 ,有利于提高块根“库”的活性。适量供钾 ,增加单位体积块根内的淀粉粒数 ,提高块根淀粉含量 ;促进光合产物由叶片向块根的运输 ,提高了14 C同化物在块根中的分配比例 ;促进块根迅速膨大 ,增加单薯重 ;