干旱胁迫下喷施14-羟基芸苔素甾醇对冬小麦穗花发育及碳氮代谢的调控

【目的】明确外源芸苔素甾醇类化合物(brassinosteroids,BRs)中14-羟基芸苔素甾醇(14-hydroxylated brassinosteroid,14-HBR)对干旱胁迫下冬小麦穗花发育成粒的调控效果,为小麦大田生产减轻干旱胁迫危害提供技术支撑。【方法】以大穗型品种周麦16(ZM16)和多穗型品种豫麦49-198(YM49-198)为试验材料,试验处理包括中等干旱条件下(0-40 cm土层相对含水量47.38%~61.91%),在小麦拔节后20天设置叶面喷施0.05μmol/L的14-HBR(DBR)和喷施清水对照(DCK);拔节期正常灌水条件下(灌水750 m^(3)/hm^(2))喷清水对照(WCK)。调查两品种小麦幼穗可孕小花发育动态,不同器官干物质积累和碳氮代谢动态,小麦产量及其构成因素。【结果】两品种3个处理的每穗小花数均表现为WCK>DBR>DCK趋势,干旱胁迫下喷施14-HBR与喷施清水相比,能有效降低小花退化和败育,增加可孕小花成粒数,但其效果仍不能完全抵消中等缺水的胁迫效应。喷施14-HBR处理6天后,两品种穗器官和非穗器官干物质重和氮素积累量、穗可溶性糖含量、穗/叶可溶性糖值、穗/非穗器官氮积累量值、穗器官的碳/氮(C/N)值均高于干旱对照处理,而穗/非穗器官干物质值、叶片可溶性糖含量、叶器官C/N值则均低于干旱对照处理。与干旱对照处理相比,两品种的灌水和喷施14-HBR处理均能显著提高穗粒数和产量,穗粒数增幅分别为50.69%和16.04%(ZM 16),38.98%和15.07%(YM 49-198);产量增幅分别为99.44%和28.93%(ZM 16),92.86%和26.86%(YM 49-198);喷施14-HBR处理和干旱对照处理的穗数和千粒重差异不显著。就产量三因子调控效应而言,干旱条件下喷施14-HBR主要是通过提高穗粒数进而增加产量,且对大穗型品种ZM16的增粒增产效果好于多穗型品种YM49-198。【结论】干旱胁迫下在小麦小花退化前外源喷施14-HBR可以促进源器官物质生产,调节穗和叶可溶性糖,穗和非穗器官干物质重及氮素的分配,降低叶的C/N值而增加穗的C/N值,增强糖和氮从叶源器官向穗库器官的转运能力,进而优化穗花发育,提高干旱耐受性。

外源14-羟基芸苔素甾醇对冬小麦小花成粒及生理特性的影响

为探索14-羟基芸苔素甾醇(14-HBR)对小麦穗花发育成粒的影响,以多穗型品种‘豫麦49-198’(V1)和大穗型品种‘周麦16’(V2)为材料,在小麦拔节后20 d叶面喷施0.05μmol∙L^(−1)的14-HBR,通过观察穗花发育进程,测定旗叶碳氮代谢酶和不同器官碳氮含量及产量构成因素,分析外源14-HBR对穗花发育的调控效应及促粒增产的生理机制。结果表明,外源14-HBR可以有效增加小麦可孕小花数量,提高可孕小花和小穗结实率,对大穗型品种V2促进效果更明显。喷施14-HBR可以提高小麦旗叶Rubisco酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)以及谷氨酰胺合成酶(GS)和硝酸还原酶(NR)的活性,且总体上对品种V2的促进效应更高。外源14-HBR可以提高穗和非穗器官的可溶性糖和氮含量及干物质积累量,促进可溶性糖向穗部转运,提高穗器官C/N比,为穗花发育提供充足的碳营养,且总体对品种V2的促进效果更好。考察V1和V2两品种产量及其构成因素发现,喷施14-HBR对两品种穗数和千粒重影响较小,而对穗粒数和产量促进效果显著,其中产量增幅分别为9.31%和12.03%,穗粒数增幅分别为9.85%和11.40%。喷施14-HBR主要通过提高小麦碳同化能力,增强氮素吸收与积累,促进碳营养物质向穗部转运和分配,从而为穗花发育提供良好的物质基础以减少可孕小花的退化和败育,进而提高小花结实数和结实率,且对大穗型品种的影响更明显。

基于冠层透射微分光谱的小麦植株含水量监测研究

为实现基于可见光透射微分光谱的小麦植株含水量监测,通过三年田间试验,测定自拔节期以后小麦关键生育时期冠层透射光谱和植株含水量,确立了透射光谱微分参数与植株含水量间定量关系。结果表明,与小麦冠层原始透光率相比,一阶微分光谱能够很好地减轻生育时期的影响。将不同生育时期数据综合,不同波段的透射率与植株含水量相关性均较差,而微分光谱在439、735、823及950 nm处与植株含水量相关性较好(|r|>0.57),以735 nm处相关性最高。基于蓝光、黄光和红光波段筛选了21个光谱特征参数,其中红边振幅(Dr)、红蓝振幅归一化指数(Dr-Db)/(Dr+Db)、红边面积(SDr)、右峰面积(RSDR)、双峰面积比(RIDA)及双峰面积归一化指数(NDDA)6个光谱特征参数与植株含水量间相关性较好(r>0.70)。在以上优选的光谱参数中,红边双峰面积比值(RIDA)及归一化指数(NDDA)与植株含水量的回归关系表现最好,拟合精度r 2大于0.69,均方根误差RMSE低于4.87,模型具有很好的稳定性,可以实时精确估测小麦植株含水量。这表明利用冠层透射微分光谱可对小麦植株含水量进行精确监测,对指导作物精确灌溉管理具有较大的应用潜力。

冬小麦生物量及氮积累量的植被指数动态模型研究

利用遥感技术实时监测小麦生长状况,依据监测结果适时促控,可提高产量。本研究以高产小麦品种周麦27为试验材料,在不同试验地点设置了水氮耦合的大田试验,筛选出了适宜监测冬小麦地上部氮积累量和生物量的植被指数,并构建了不同产量水平下优选植被指数的动态模型。结果表明,(1)不同的水氮耦合模式显著影响小麦冠层光谱变化,在350~700nm和750~900nm表现相反的反应特征;(2)对2个农学生长指标反应敏感且兼容性好的植被指数主要有修正型红边比率(mRER)、土壤调整植被指数[SAVI(825,735)]、红边叶绿素指数(CIred-edge)和归一化差异光谱指数(NDSI),其与产量间相关性较好的时期为拔节至灌浆中期;(3)双Logistic模型可以很好地拟合植被指数的动态变化,高产和超高产水平下拟合精度较高(R^2>0.82),而低产水平下相对较低(R2=0.608~0.736)。比较而言,CIred-edge和SAVI(825,735)用于评价小麦长势较为适宜。研究结果对作物因地定产、以苗管理、分类促控具有重要意义。

盘桓盘山 得尽如画江山

乾隆皇帝第一次巡游盘山时就拍案称奇,情不自禁吟出"早知有盘山,何必下江南!"然后在盘山的东面兴建规模宏大的行宫——"静寄山庄",至此盘山发展鼎盛至极。本来是去石家庄的,但车到天津蓟县忽然想了却一个心愿,即到素有"京东第一山"美誉的盘山观光游览。出天津蓟县渔阳古城,西行10多华里。