地膜覆盖对杂交谷子光合特性、产量及水分利用效率的影响

试验在河北省张家口市农科院宣化试验站(115°3'N,40°63'E)进行,研究了露地平地种植、全膜平铺平地种植、沟植不覆盖地膜、垄膜覆盖膜侧沟植4种种植方式下地膜覆盖对张杂谷3号光合作用等生理特征、产量及水分利用的影响。试验结果表明,地膜覆盖使平播及沟植条件下的籽粒产量分别增加13.25%和6.64%,叶片水势提高0.16 MPa和0.09 MPa,叶片光合速率提高10.87%和15.69%,蒸腾速率提高8.5%和15.95%,气孔导度提高0.0092 mol·m-2·s-1和0.0284 mol·m-2·s-1,叶片水分利用效率提高13.80%和1.80%。从以上结果得出:(1)地膜覆盖改善了植株水分状态,叶片水势和叶绿素含量均提高,植株生长旺盛;使叶片的光合等生理活动维持较高水平;植株水分利用效率提升,从而促进了籽粒产量的显著提高;(2)平播条件下覆膜的增产效果较平地播种、无膜沟植、垄膜沟植更加明显。

谷子及杂交种的水分利用效率以及节水技术研究思考

在有限水资源下实现张杂谷等杂交谷子节水高产及水资源的合理利用,可为我国粮食安全及农业的可持续发展做出贡献。从谷子及杂交种的抗旱节水特点、水分利用特性、现阶段以地膜覆盖为主的节水技术以及节水机理3个方面阐述了当前研究进展。并根据张杂谷等杂交种生产特点和区域特性,提出谷子以及张杂谷等杂交种未来提高水分利用效率的问题和研究重点。主要包括旱区雨水高效利用、半干旱区调亏灌溉、高水效品种以及综合节水研究等。为谷子以及杂交种发展和种植区域扩大提供参考。

CO_2浓度升高对不同水分条件下冬小麦生长和水分利用的影响

以CO2浓度升高为主要特征的气候变化对作物生长发育及产量形成的影响日益受到重视。冬小麦是我国主要粮食作物之一, 主要分布在干旱及半干旱地区, 且生长期内多干旱少雨。研究不同水分条件下冬小麦的生长变化及水分利用对CO2浓度升高的响应具有重要的科学和实践意义。本研究在封顶式生长室中对2个土壤水分水平[适宜水分： 70%~80%田间持水量; 干旱胁迫： 50%~60%田间持水量]的盆栽冬小麦进行了CO2熏蒸试验[背景大气浓度： （396.1±29.2） μmol·mol-1; 升高的浓度： （760.1±36.1）μmol·mol-1]。对小麦植株生理指标、生物量、产量、耗水量和水分利用效率（WUE）等的研究结果表明, 与背景大气CO2浓度相比, CO2浓度升高可促进冬小麦生长, 其地上生物量显著增加, 适宜水分和干旱胁迫条件下分别增加了28.6%和18.6%; 籽粒产量显著增加, 适宜水分和干旱胁迫条件下分别增加了32.6%和22.6%; CO2浓度升高主要通过增加穗粒数提高籽粒产量, 穗粒数在适宜水分条件下提高24.3%, 干旱胁迫条件下提高15.5%, 对千粒重没有显著影响。CO2浓度升高使群体和产量WUE显著提高, 在适宜水分条件下提高幅度较大, 分别提高17.7%和24.8%。CO2浓度升高显著提高了叶片光合速率（Pn）、降低了气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）; 在适宜水分和干旱胁迫下Pn分别提高15.6%与12.9%, Gs分别降低22.7%与18.2%, Tr分别降低8.9%与7.5%。CO2浓度升高提高了叶片水势及叶绿素含量; 在适宜水分条件下叶片水势提高幅度较大, 为7.7%; 叶片叶绿素含量在2种水分条件分别提高7.5%与3.8%。由以上试验结果可得出： CO2浓度升高对冬小麦的生长、产量及水分利用效率均具有促进作用, 而且在土壤水分状况较好时, 这种作用效果更明显; CO2浓度升高主要通过增加穗粒数来促进产量提高。

CO_2浓度升高对不同水分养分条件下小麦幼苗生长的影响

设置了5个氮素浓度梯度(N0、N1、N2、N3、N4)、3个PEG(P0、P1、P2)浓度梯度以及2个CO2浓度(370±50μmol·mol-1;700±50μmol·mol-1)水平的盆栽试验,探究了小麦幼苗生长、物质积累与分配以及植株水分条件的变化规律。结果表明:小麦幼苗株高、地上部干重、根干重、生物量以及叶水势的最大值以及高浓度CO2的最大刺激作用均出现在处理N1P0;而根长和根冠比的最大值分别出现在处理N0P0和N1P2,高浓度CO2的最大刺激值也分别出现在处理N0P0和N1P2;适宜养分条件下,高浓度CO2能够最大限度地促进小麦幼苗的生长,同时高浓度CO2通过提高小麦幼苗叶水势,一定程度上缓解了低浓度PEG胁迫的不利影响。因此,未来CO2浓度升高将对水肥条件好的小麦产生促进作用,可缓解轻度水分不足的不利影响,而对严重干旱胁迫下小麦的生长作用不明显。

生殖生长早期水分胁迫降低作物穗粒数的研究进展

开花前花粉发育时期是决定作物穗粒数的关键时期。从水分胁迫后导致作物穗粒数降低、降低的可能原因、花粉发育与穗粒数的关系、花粉发育进程的AD值4个方面,阐述了生殖生长早期水分胁迫影响作物穗粒数的研究进展。并根据作物如小麦、谷子等花粉发育特点和生长环境,提出了水分胁迫影响作物穗粒数研究目前存在的问题以及未来研究的重点,主要包括降低作物穗粒数的水分阈值、光合产物在作物源库流中的转化与穗粒数的关系、激素在作物花粉发育中的作用等。为作物的分子设计育种以及水分胁迫降低作物穗粒数的调控机制提供理论基础。

干旱高温及高浓度CO_2复合胁迫对冬小麦生长的影响

研究了不同CO2浓度、不同温度和水分条件及其组合对冬小麦产量、光合及水分的影响,以阐明气候变化对冬小麦的影响.结果表明:CO2浓度升高对冬小麦光合速率没有影响,而升温和干旱均使光合速率显著下降.升高CO2浓度与温度对冬小麦旗叶水分条件没有影响,干旱胁迫下旗叶相对含水量显著降低,而升温与干旱同时发生可降低旗叶水势.气温、CO2浓度升高以及干旱胁迫共同作用下,冬小麦光合速率和旗叶水分条件显著降低,产量下降41.4%.CO2浓度升高使冬小麦增产21.2%,温度升高使产量降低12.3%,CO2浓度和温度同时升高对产量没有影响,干旱胁迫下产量下降程度更大.未来气候变化情景下,保持较高的土壤水分含量是减少气候变暖危害的重要手段.