作物旱后复水补偿效应产生的源-库-流的响应及机制

[目的]作物在生长过程,尤其在干旱半干旱地区,时常经受干旱和复水(降雨或灌溉)过程。干旱胁迫下作物的生长发育受到抑制,产量降低;同时,经过干旱胁迫后作物对干旱胁迫的耐受性有所提高;而干旱胁迫后复水,为了弥补作物干旱期间的损失,作物往往表现出补偿性生长,在产量上产生补偿甚至超补偿效应。作物旱后复水补偿效应是作物对干旱胁迫的积极响应与复水后补偿性生长的共同结果,在旱区作物生产中合理利用旱后复水补偿效应可以有效提升作物产量和水分利用效率。[方法]“源库”关系被广泛用来解释作物产量的形成过程,调控源库关系也是提高作物产量的重要途径。旱后复水补偿效应的产生与作物“源—库—流”响应关系密切。[结果]基于当前的研究进展,从“源库”关系总结作物旱后复水补偿作用产生的机制。在干旱胁迫过程中,源端表现为气孔关闭、光合降低、可溶性碳水化合物累积增加,而库端表现为库活性增加。复水后补偿效应产生过程中,在源端气孔打开、光合恢复、短时间内甚至高于干旱胁迫前,同时源端(叶片)可溶性碳水化合物代谢增强,促进作物光合作用,碳水化合物的合成能力提高;在库端(籽粒)库活性维持较高水平,同化物卸载和累积速度加快;同时流中同化物转运维持较高水平。在补偿效应产生的源—库响应中同化物的转运积累起着重要的作用,其中蔗糖转化酶(INV)、细胞壁转化酶(CW-INV)和聚糖代谢酶(1-FEH w3)活性在作物旱后复水补偿效应的源库响应过程中起着至关重要的作用。[结论]从源库关系角度对旱后复水补偿效应产生的机制进行较为深入的总结和分析,为理解作物旱后复水补偿效应产生的机制及旱区作物水分高效利用提供理论依据。

挖掘作物抗旱节水潜力——作物对多变低水环境的适应与调节

本文针对半干旱地区多变低水的实际田间环境,讨论了作物对不同干旱类型的反应,适度干旱后复水的生理补偿效应,不同类型作物在干湿交替条件下的差异,以及增强作物对多变水环境适应的技术.同时,就多变低水环境的概念、作物对多变低水环境的适应机理以及作物抗旱生理研究与旱农生产实际相衔接等问题提出了若干看法.

我国半干旱地区农业用水现状及发展方向

通过对国外旱地农业成功经验和我国半干旱地区农业发展的历史阶段性回顾与现状分析 ,认为我国半干旱地区农业的可持续发展战略应该以实现资源的高效利用、提高作物生产力为目标 ,在协调、优化和永续利用农业资源和改善生态环境的基础上 ,重点实施以水土资源高效利用和基因资源的潜力开发为中心的旱地农业科学技术体系 ,服务于半干旱地区社会经济、食物、资源、环境的可持续发展。针对我国半干旱地区农业的特点 ,提出了培育节水品种、实施有限灌溉。

不同类型作物对干湿交替环境的反应

通过对干湿交替环境下春小麦、马铃薯、大豆和玉米等作物的产量、水分利用效率及光合作用、蒸腾作用、气孔导度等生理变化的研究表明 :( 1 )春小麦和马铃薯在干湿交替环境下可获得与充分供水相当的产量而它们的水分利用效率却显著提高 ,大豆减产幅度较大 ,玉米减产严重 ,其水分利用效率显著低于全湿处理 ;( 2 )浇水后各作物的光合速率、蒸腾速率和气孔导度都有所增加 ,但不同作物增加的幅度不同 ,就是同一作物各指标的增幅也不同 ;( 3)干湿交替环境下同化物的运输模式有利于春小麦籽粒的充实和马铃薯块茎的膨大 ,而不利于玉米产量的形成 ;( 4 )产量不仅决定于营养生长阶段 ,更主要决定于生殖生长阶段。此外 ,还就干湿交替过程中若干生理变化和经济产量形成机制作了初步探讨。

干旱条件下钙与赤霉素混合处理种子的生理效应及增产效果

在中等干旱条件下，用一定浓度的氯化钙和赤霉素混合溶液处理种子，促进了萌发和幼苗生长，并通过盆栽─小区─大田试验证明，这一方法最终提高了小麦和其他作物的产量和水分利用。研究表明：钙与赤霉素混合应用起到了两者在代谢和生长方面的互补效应，有利于对半干旱地区多变水环境的适应。

陕北地区不同类型植物生产力及生态适应性研究

在调查陕北地区不同地域作物(谷子)、人工草灌(苜蓿与柠条)和天然草地(退耕地)的生产力,土壤水分及耕层养分的基础上,对比研究了不同类型植物生产力的差异,并分析了引起差异的原因及限制生产力提高的因素。结果表明,作物地(谷子)生产力占据明显优势,但稳定性较差;人工草灌(苜蓿与柠条)及天然草地的生产力较谷子低;天然草地群落的生产力、稳定性、物种丰度指数和土壤养分含量均较优越。指出除水分不足是限制不同植物生产力发挥的主要因素外,土壤养分含量低和缺乏管理也是限制植物生产力提高的重要因素。同时指出,为达到正确评价不同类型植物的生产力和长期适应性,为该地区大范围植被建设提供依据和参考,应设立定位或半定位研究点进行长期测定与研究。

论高粱的抗旱性及在旱区农业中的地位

本文以笔者研究组多年研究结果为基础,以玉米为主要参比作物,就干旱逆境下高粱的产量表现、水分利用及抗旱特性进行了论述。认为高粱是一种综合抗旱能力很强的作物,尤其具有低耗水、高水分利用效率特性,其耐旱性显著高于玉米,也高于谷子和苜蓿,属于一种典型的模式抗旱作物,具有重要的生产和研究价值。指出高粱作为抗逆性很强的粮饲酿兼用作物,特别是作为一种能源植物,仍具良好的发展前景。建议今后在降水量低于450mm、热量可满足生长的地区扩大高粱种植面积,同时加强对其整体抗旱性机理及抗旱基因组的研究。

宁夏山区草田轮作研究——Ⅰ不同轮作方式的生产力及效益

文章介绍了草田轮作试验布设概况及不同轮作方式的生产力与效益。试验表明:四区粮豆轮作:豌豆—春小麦—春小麦—糜(谷)子的粮食产量较其他轮作高而稳定,应作为当前基本农田的主要轮作方式;以苜蓿为主的草粮轮作,其生物量、产能及能量产投比都较高,拟作为农田种植业的重要组成部分,因地制宜地加以发展。根据试验结果,讨论了草粮轮作的生物量、产量、适应性、对化肥的反应以及后效等方面的问题。

黄淮海地区农业节水对策及实施半旱地农业可行性研究

通过系统调研,从挖掘各类农业水资源潜力入手,分析总结了黄淮海地区农业节水的成效、经验与存在的问题,认为在充分利用降水基础上实施补充少量灌溉水的半旱地农业是解决该区域水资源严重短缺,同时实现农业生产可持续增长的一条重要出路。旱地农业、灌溉农业和半旱地农业并存将成为未来农业用水的新格局,按此对策实施,预期到2020年,该地区农田灌溉用水量可减少30%以上,并率先实现农业用水系统的现代化。

节水农业及其生理生态基础

提高自然降水和灌溉水利用效率是节水农业要解决的中心问题。近年实践证明,通过提高水分利用率的途径增加农田生产力存在很大潜力,节水和增产的目标可能同时实现。为实现这一目标,需要研究确定植物水分亏缺的允许程度。植物各个生理过程对水分亏缺的敏感性不同,综合文献报道和作者研究结果,水分亏缺对与作物产量密切相关生理过程影响的先后顺序为:生长—蒸腾—光合—运输。在一定条件下,有限水分亏缺不会对作物最终经济产量造成影响,但却能显著提高水分利用效率。

论苜蓿的生产力与抗旱性

苜蓿在我国栽培历史悠久,虽然经大力倡导,至今发展速度依然缓慢,其重要原因之一是对其适应能力缺乏全面认识。通过探讨我国半干旱和半湿润地区苜蓿的生产力、耗水规律及对干旱适应的特点,指出其由高耗水、低水效特性而导致的生产力变化,以及区域发展上的局限性。综合文献报道、实践经验及作者研究结果,就苜蓿今后在我国北方地区的发展问题提出了若干建议。

黄土高原半干旱地区的农业发展与高效用水

黄土高原的大部分处于半干旱地带,属于生态环境脆弱地区,改善黄土高原地区的生态环境和提高生产力不仅是黄土高原地区内部的问题,而且是西部大开发的重要组成部分.本文在总结和对比分析国内外半干旱地区农业发展过程中的成功经验与关键措施的基础上,提出该地区的农业发展战略应该以实现水土资源高效利用和开发基因资源的潜力为目标.同时,针对黄土高原半干旱地区的农业水环境,论述了作物对有限水高效利用的原理,并对该地区农业可持续发展的技术对策提出了建议.

节水农业及其生物学基础

发展节水农业是促进我国北方地区国民经济持续稳定发展的战略选择。论述了节水农业的原理及技术体系，并着重就节水农业的生物学基础及生物学研究成果在节水农业中的应用前景进行了探讨，认为我国发展节水农业应采取综合技术途径，但生物节水技术是进一步实现节水增产的潜力所在。最后就我国当前节水农业的发展提出了建议。

能否实现大量节约灌溉用水?——我国节水农业现状与展望

目前,我国正常年份缺水量近400亿立方米,农业缺水约300亿立方米,不但水量缺,水污染状况也日趋严重,所以发展节水农业已成为我国未来农业发展的必然选择。本文着重介绍了发展节水农业的意义、我国节水农业的发展现状、面临的问题和发展战略,并提出了今后的发展方向。

新时期黄土高原退耕还林(草)有关问题探讨

[目的]总结黄土高原退耕还林(草)工程实施20 a来取得的成效,旨在为新时期黄河流域生态保护和高质量发展提供参考。[方法]根据多年研究结果,结合近期调研和相关资料,归纳了新时期黄土高原退耕还林(草)工程实施过程中出现的问题。[结果]当前需要考虑的问题包括:①如何加速退耕还草;②是否实行严格的轮封轮牧;③如何处理好生态林和经济林的比例;④如何持续提高单位面积粮食产量等。[结论]新时期生态建设过程中需注重分析与研究出现的新问题,寻求切实的应对方案,以推动黄土高原地区生态文明建设和乡村振兴。

旱地农业技术发展趋向

在分析国内外旱地农业研究最新进展的基础上 ,就我国半干旱地区旱地农业技术发展趋向进行了论述 ,认为保护性耕作、有限灌溉、遗传改良、化学调控是今后我国旱农技术研究与发展的几个重要方面 ,并对此提出了若干看法与建议。

黄河流域协同治理的若干科学问题

黄河流域生态保护和高质量发展是我国重大区域发展国家战略,而协同治理是黄河流域生态保护和高质量发展基本原理、方法和实施的基础,在协同治理政策制定和执行过程中需要加强对一些科学问题的研究。在简述协同治理特点的基础上,结合目前治理和发展需求,围绕水土保持与生态恢复、水资源保护与"四水四定"发展、水沙调控与地上"悬河"治理、生态产品与生态补偿等和高质量发展普遍关联的领域,提出一些需要深入思考和研究的问题,以期提高政策与需求的契合度、技术和技术体系的针对性、评价与评估的客观性,促进黄河流域协同治理工作。

植物抗旱生理研究与发展半旱地农业

论述了植物抗旱性与节水生理研究趋向,介绍了发展半旱地农业的背景、意义与目标。根据近期植物水分关系方面的研究与实践结果,讨论了半旱地农业的生理生态基础及发展前景。

我国节水农业发展中的科技问题

提出了当前我国节水农业发展中需要解决的若干科技问题。主要就农业水资源的范畴与合理配置,非充分灌溉制度的建立,不同区域节水农业发展趋向,水稻节水潜力以及高水分利用效率品种培育等方面的现状和发展前景进行了讨论。