基于无人机载遥感的水分胁迫下冬小麦叶绿素变化及冠层光谱响应

为探究水分胁迫下冬小麦冠层反射率在各生育期响应叶片叶绿素变化的特性,针对2020年-2021年小麦生长季11个品种(分为强、一般和弱3个抗旱性品系),设置了2次灌溉(拔节、扬花)、 1次灌溉(冬季、返青、拔节、拔节后7天和拔节后14天)以及无灌溉总共3个水分梯度处理,分析了叶绿素与反射率之间的相关性,利用波长随机组合方式[简单比值(SRSI)、简单差值(SDSI)和归一化(NDSI)]与线性拟合方法,筛选了对叶绿素最为敏感的窄波段光谱指数。结果表明:(1)所有品系叶绿素含量在各生育期均差异显著,从拔节到灌浆大致表现为降低-升高-降低态势,但冬季和返青期灌溉处理下的抗旱性一般品系、以及返青期灌溉处理下的抗旱性较差品系除外;(2)随着发育进程推移和品种抗旱性减弱,不同处理间在近红外区域的冠层反射率差距逐渐增大。(3)叶绿素与窄波段光谱指数的线性拟合决定系数高值区集中在绿(445~591 nm)和红边(701~755 nm)波段。抗旱性较强品系和抗旱性较差品系的SRSI指数均在开花期反演叶绿素的精度最高,分别达0.762和0.811;抗旱性一般品系的NDSI指数在灌浆期精度最高,为0.732。该研究对于揭示水分胁迫下叶绿素变化的反射率响应在冬小麦各关键生育期以及品种间差异等,具有一定参考价值,可为基于无人机载高光谱技术的抗旱小麦品种高效筛选奠定基础。

叶面喷施磷糖类制剂对冬小麦抗干热风影响的作用

2020-2021年小麦生长季,在干热风灾害发生频繁的黄淮海典型麦区进行大田试验,探索不同化学制剂对冬小麦抗干热风的调控作用,以便筛选出高效实用的制剂种类和施用时期。试验共设6个处理,以拔节期或开花期单次喷施磷胺和磷酯为制剂组处理(BA、BZ、HA和HZ处理),以拔节期和开花期均喷施自来水处理作为空白对照(CK),以两个时期均喷施磷酸二氢钾溶液处理作为制剂组对照(CKP)。考察干热风胁迫后小麦灌浆期间叶面积指数(LAI)、叶片荧光参数、籽粒淀粉合成关键酶活性和积累量、籽粒灌浆动态和产量构成因素的变化。试验期间小麦在花后24d和26d遭受了轻度干热风过程,与CKP和CK处理相比,BA处理促进穗粒数增加,理论产量显著提升8.11%和9.82%,且花后30d的LAI也显著增加47.67%;HZ处理更有助于提高千粒重,理论产量增幅为10.03%和11.78%,较其他处理增加旗叶最大光化学效率(Fv/Fm)和光化学淬灭(qP);HA处理能稳定降低非光化学淬灭(NPQ)。遭遇第一次干热风过程后,即花后26d观测结果显示,与CKP处理相比,BZ处理的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)活性显著升高19.26%,而HZ处理的束缚态淀粉合成酶(GBSS)和可溶性淀粉合成酶(SSS)活性则分别显著增加2.11%和15.92%。遭遇第二次干热风过程后,即花后30d观测结果显示,HZ处理的直链淀粉和总淀粉含量较CKP处理分别显著提升9.75%和3.74%,在各处理中增幅最高。Richards拟合结果显示,与CKP处理相比,喷施磷糖类制剂处理通过延迟最大灌浆速率出现的时间,以及提高灌浆速率缓解干热风对籽粒危害,其中HA处理的弱势和强势籽粒的最大灌浆速率提升22.71%和18.30%,平均灌浆速率提升了19.27%和12.72%。因此,磷糖类制剂的种类和喷施时期是影响遭受干热风胁迫之后小麦叶片和籽粒生理差异的主要因素,建议磷胺和磷酯制剂喷施的最佳时期分别为拔节期和开花期;综合认为开花期喷施磷酯制剂处理对小麦抗干热风影响的调控效果最优。

海河平原区引进青贮玉米品种的生产性能及适应性评价

通过田间试验对13个青贮玉米(Zea mays)品种在海河平原区的生产性能及适应性进行了评价研究。结果表明:产草量方面,‘北农青贮308’、‘豫青贮23’、‘怀研青贮6号’、‘北青贮1号’、‘北农青贮208’干草产量高于对照‘郑单958’,其中‘北农青贮308’产量最高,为17674.9kg·hm-2,增产幅度达9.0%。饲用品质方面,对不同品种的粗蛋白含量、淀粉含量、可溶性总糖含量、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维进行了分析比较,利用相对饲用价值(RFV)、饲草分级指数(GI),隶属函数法分别进行了综合评价,得出品质优于对照的品种为‘青贮巡青938’、‘青贮巡青518’、‘北青贮1号’、‘豫青贮23’。节水性方面,‘北农青贮308’、‘北农青贮208’、‘北青贮1号’、‘中北青贮410’具有较高的水分利用效率,属于节水型品种。抗逆性方面,规定倒折率高于15%,瘤黑粉、丝黑穗病株率之和大于5%作为品种淘汰界限。综合评价筛选出适于在海河平原种植推广的青贮玉米品种为‘北青贮1号’、‘北农青贮208’和‘北农青贮308’。

断根对不同根型小麦光合和生长的影响

通过对不同根型的2个小麦品种盆栽起身期断根,研究了断初生根和部分次生根对小麦后期光合特性和生长的影响。结果表明,断初生根和部分次生根,均使得断根后期小麦光合速率升高,小根系旱地品种晋麦47断初生根光合速率较对照增幅较大,而大根系品种石4185断部分次生根光合速率较对照增幅较大;断根降低了成熟期小麦根系干质量、地上部干质量,同时晋麦47产量降低,而石4185在断部分次生根后产量增加;断初生根比断部分次生根对小麦的影响较大。

水分胁迫对不同根型小麦幼苗水分利用率和导水率的影响

以旱地小麦晋麦47和高水肥小麦石4185为试材,比较分析了充分供水和模拟干旱胁迫条件下小麦幼苗水分利用效率(WUE)和根系导水率(Lpr)的差异。结果表明:正常供水条件下,晋麦47单株耗水量、根系干质量和单株干质量皆低于石4185,但根系水分利用率(WUEr)、茎叶水分利用率(WUEs)、单株水分利用率(WUE)以及根系导水率均高于石4185。轻度干旱胁迫下,石4185根系干质量稍有增加,晋麦47变化不明显,两者单株干质量均降低;两品种根系、茎叶和单株水分利用效率均显著提高,石4185根系水分利用效率反而高于晋麦47;但两品种根系导水率呈显著下降趋势,晋麦47下降幅度大于石4185并最终低于石4185。以上说明:水分充足条件下,晋麦47表现出“奢侈”利用水分,干旱条件下,表现出以降低水分消耗而维持地上部生长的耐旱节水机制;石4185在水分充足条件下耗水量大,表现出水地品种特点,胁迫条件下,水分利用率均升高且根系水分利用率升高相对更大,体现出干旱胁迫下依赖根系进一步发展增大吸收水分表面积来适应缺水环境。两者相比较,体现了不同根型小麦品种根系在干旱胁迫调节中的重要性和差异性。

玉米耐盐性的鉴定评价

对14个玉米品种的芽期、苗期、全生育期进行耐盐性鉴定,将穗长、穗粗、行粒数、穗行数、秃尖长、百粒质量等性状的T/CK与全生育期耐盐指数(STI)进行相关分析。结果表明,STI与穗长、穗粗、行粒数、百粒质量的T/CK呈正相关,且达显著或极显著水平;STI与秃尖长呈负相关,达到极显著水平。M14(蠡玉37)在3个时期均表现出较高的耐盐性,而且具有良好的生产潜力,在全盐量0.15%～0.25%的盐渍化土壤上具有一定的推广利用价值;M2(浚单20)、M4(京单28)、M9(锐步1号)在芽期耐盐性较差,但苗期和全生育期有较高的耐盐性,因此,在保证发芽的条件下,有一定的推广应用价值。

不同种衣剂对玉米抗旱性的影响

以5种种衣剂处理的玉米种子为试验材料,研究了不同种衣剂对玉米种子萌发、出苗及全生育期抗旱性的影响。结果表明:种衣剂处理能增强玉米的抗旱性,提高在水分亏缺条件下的发芽率和出苗率,增加行粒数和百粒重,最终提高了产量;不同种衣剂对玉米抗旱性的影响有一定程度的差异,其中,锐胜+满适金效果最好,具有明显促进玉米种子发芽的作用,而且对玉米全生育期的抗旱性效果显著。

冬小麦旱作雨养稳产栽培技术规程

《冬小麦旱作雨养稳产栽培技术规程》(DB13/T02—2019)规定了冬小麦旱作雨养稳产栽培技术的适用范围、基础条件和关键栽培技术。其适用于衡水地区。

秸秆覆盖与种植密度对黑龙港平原区夏玉米产量和水分利用效率的影响

在黑龙港平原区夏玉米产区,通过优化秸秆覆盖量与种植密度组合,可进一步提高该区夏玉米的产量和水分利用效率(WUE)。以夏玉米品种京单28为试材,采用二因素三水平裂区试验设计,其中,秸秆覆盖量(M)设无覆盖(0 kg/hm^2,M_1)、中度覆盖(2 625 kg/hm^2,M_2)和重度覆盖(5 250 kg/hm^2,M_3),种植密度(P)设低密度(52500株/hm^2,P_1)、中密度(60000株/hm^2,P_2)和高密度(67500株/hm^2,P_3),研究了不同秸秆覆盖量与种植密度组合对夏玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:玉米产量和水分利用效率均随秸秆覆盖量和种植密度的增加而提高,且受2个因素的影响程度均达到了显著水平,其中受种植密度的影响程度更大,覆盖处理产量和水分利用效率的最大提升幅度分别为4.08%和13.28%,种植密度处理产量和水分利用效率的最大提升幅度分别为7.06%和17.63%。所有处理中,M_3P_3处理的产量和WUE最大,分别达到了10 814.99 kg/hm^2和27.85 kg/(mm·hm^2),该处理实现了产量与WUE的最佳组合。在黑龙港平原区,通过秸秆覆盖与适宜种植密度相结合的方法,可以实现夏玉米节水高产的目的。

抗旱节水冬小麦品种衡H1401主要性状分析与评价

为明确小麦品种衡H1401的抗旱节水特性,以抗旱节水冬小麦品种衡H1401和河北省小麦区域试验水地组对照品种衡4399(CK)为试验材料,在水、节水、旱3种水分条件下对小麦主要性状进行了测定,并对衡H1401的抗旱节水性进行了评价。结果表明:旱处理下,衡H1401维持了较高的单位面积穗数和千粒重,抗旱指数达到1.265;灌浆期叶片SPAD值和单株生物量始终高于衡4399,灌浆中后期旗叶失水速率低于衡4399。衡H1401具有突出的抗旱节水性,适宜在地下水压采区进行抗旱节水种植。

微喷灌条件下玉米品种筛选技术规程

《微喷灌条件下玉米品种筛选技术规范》(DB 13/T 2799—2018)规定了微喷灌适配玉米品种的筛选方法及评价标准,为筛选和评价微喷灌技术下的适用玉米品种提供参考。

谷子全生育期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

作物全生育期抗旱性对发掘和利用抗旱品种和抗旱基因至关重要,但谷子全生育期抗旱鉴定至今未有报道,抗旱鉴定缺乏鉴定指标。本试验在干旱池模拟干旱条件下,对苗期抗旱性表现不同的谷子品种进行了全生育期抗旱性研究,调查分析了根干重等形态和生理性状在干旱胁迫条件下的变化;采用相关和灰色关联度等方法,分析这些指标与抗旱性(DRI)的关系。结果表明,相对根冠比、相对单穗粒重和灌浆期光合速率、蒸腾速率同抗旱性表现极显著相关,可以作为谷子全生育期抗旱性鉴定的指标;而相对根干重、相对单穗重、相对株高和气孔导度则可以作为谷子全生育期抗旱性鉴定的参考指标;在供试的品种中,红根谷和大齐头白表现了良好的综合抗旱性。本文还讨论了抗旱性的复杂性以及不同性状对干旱胁迫的反应,所建立的指标对谷子全生育期抗旱鉴定具有指导意义。

小麦品种抗旱性鉴定指标遗传规律研究

依据Griffing方法I配制种植不同类型的复合双列杂交组合,在人工模拟干旱棚和田间自然干旱条件下,分别设水、旱2种水分条件。在不同生育时期测定株高、株穗数、株粒重、穗粒数、黄叶片数、SOD、POD、MDA等农艺、生理生化性状,研究不同组合类型对杂交后代的遗传力影响及其与抗旱性的关系及遗传规律。结果表明,可采用抗旱指数(DRI)作为评价小麦品种抗旱性强弱的指标。旱地株粒重、旱地穗下节长、旱地黄叶片、籽粒饱满度、落黄、旱地成穗数、旱地株高等7个质量性状和数量性状与抗旱性关系密切且遗传力较强,可作为高产种质杂种后代的早期抗旱性鉴定指标。SOD活性和MDA含量由于广义遗传力和狭义遗传力均较高,可以在杂种后代早期世代进行选择,OA能力和POD活性广义遗传力较高但狭义遗传力低,适宜在杂种后代的晚期世代进行选择。

谷子孕穗期一些生理性状与品种抗旱性的关系

探索谷子孕穗期对干旱环境的生理生化适应机制,筛选谷子孕穗期抗旱性鉴定的生理指标。利用抗旱性不同的20个谷子品种,在模拟干旱棚内通过孕穗期干旱胁迫,研究可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)等渗透势调节物质的含量和保护性酶活性的变化。孕穗期干旱胁迫使谷子叶片脯氨酸、可溶性糖和MDA含量增加,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性增高,而过氧化物酶(Peroxi-dase,POD)的活性则降低。相关分析表明,比较干旱胁迫与非干旱胁迫条件下可溶性糖、MDA含量和SOD活性的相对值与品种的抗旱指数相关性达到显著或极显著水平。水、旱条件下可溶性糖、MDA含量和SOD活性相对值可作为谷子孕穗期抗旱性鉴定指标,利用此3项相对值与抗旱指数所建立的回归方程:y=0.111x1-0.893x2+0.682x3,可预测谷子品种孕穗期的抗旱性。

紫花苜蓿资源抗旱性鉴定评价方法研究

采用反复干旱法对176份苜蓿(Medicago sativa L)种质资源进行了苗期抗旱性鉴定,开展了鉴定指标与评价方法的研究。结果表明:地上生物量、地下生物量、株高、根长、分枝数和根冠比均与平均抗旱系数、平均抗旱指数呈极显著相关性,均适宜作为苜蓿抗旱性鉴定指标,其中地上生物量、株高相关系数较高;通过对不同评价方法分析比较,明确了DRC适宜种质资源抗旱性评价,IDRI适宜抗旱品种筛选,DRI适宜旱地条件下高产品种的筛选;抗旱性等级划分采用群体逐级分类法;采用DTIg、DRIv、DTIv方法分别对参试材料进行抗旱性分级,一级(抗旱性极强)材料数量分别为30份、25份、21份,对照敖汉苜蓿均处于中等水平。

玉米不同时期抗旱性鉴定指标的灰色关联度与聚类分析

试验从玉米抗旱性的系统性和整体性出发,在玉米4个比较重要的生育时期,即:萌发期(播种-出苗)、苗期(出苗-拔节)、开花期(抽雄-吐丝)、灌浆期(授粉-收获)采用分阶段人工模拟干旱胁迫的方法,利用综合性状比较优良的超级玉米品种为试验材料,通过比较形态学、发育学、生理学等方面的抗旱性鉴定指标与玉米抗旱能力的关系,通过一些简便易测指标的分析筛选,建立一套可靠、迅速的指标体系。通过玉米抗旱性与各指标的相关分析、灰色关联度分析、聚类分析,明确了各指标与玉米抗旱性关系及抗旱性鉴定的指标体系,为综合评价不同玉米品种抗旱性奠定了基础。

谷子孕穗期抗旱指标筛选

为研究谷子孕穗期在干旱环境的形态、生理、生化性状变化趋势,筛选谷子孕穗期抗旱性鉴定指标,以20个谷子品种为试验材料,在模拟干旱棚中分析了谷子孕穗期干旱胁迫条件下形态和生理、生化指标的变化。试验表明:单穗重、单穗粒重、株高、穗下茎长、千粒重与抗旱指数的相关性显著,可作为孕穗期抗旱性的形态指标;叶绿素含量、可溶性糖、丙二醛含量和超氧化岐化酶活性(SOD)4个指标与抗旱指数的相关性显著,可作为孕穗期的生理、生化指标。通过主成分分析确立了千粒重、单穗重、叶绿素和SOD等4个指标的相对值为谷子孕穗期抗旱性综合指标,以抗旱指数为因变量,4个综合指数为自变量建立的回归方程对供试品种的抗旱性进行预测具有高的准确性。

冬小麦抗旱性状遗传力分析

依据Griffing方法I,配制不同类型的复合双列杂交组合,在水地(浇越冬水、返青拔节水、孕穗水和灌浆水)和旱地(雨养)条件下,在不同生育时期测定冬小麦株高、单株穗数、单株粒重、穗粒数、黄叶数、SOD、POD、MDA等农艺、生理生化性状,研究不同组合类型对其杂交后代的抗旱性遗传力及其与抗旱性的关系。结果表明,单株粒重、穗下节长、黄叶数、籽粒饱满度、落黄特性、成穗数、株高等7个性状与抗旱性关系密切且遗传力较强,可作为高产种质杂种后代的早期抗旱性鉴定指标。SOD活性和MDA含量由于广义遗传力和狭义遗传力均较高,可以在杂种后代早期世代进行选择,OA能力和POD活性广义遗传力较高但狭义遗传力低,适宜在杂种后代的晚期世代进行选择。

华北平原不同基因型夏玉米水分-产量响应关系

对两个耗水和产量特性不同的夏玉米品种即鲁单981和郑单958,在不同生育阶段进行不同程度的水分胁迫试验,分析了作物耗水量、产量及其性状和阶段水分-产量响应系数(Ky)。结果表明,夏玉米各个生育阶段的水分亏缺对产量的影响不同,开花期的水分亏缺对产量影响最大,而拔节期的最小。品种间水分亏缺对产量的影响也存在差异,开花期最明显,此期两品种产量响应系数分别为1.4和1.2。

低浓度玉米小斑病菌T毒素对玉米叶片苯丙氨酸解氨酶活性的诱导研究

分别用系列低浓度玉米小斑病菌T小种毒素处理玉米叶片后再接高浓度毒素观察其病斑大小,并测定了与抗病相关的关键酶——苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化,从而确定了低浓度T毒素能够作为激发子来诱导玉米的系统获得性抗性具有一定的广泛性,且不同的品种所需的最适合浓度不同。对TB37的处理中0.025μg/mL组处理效果最好,PAL酶活性最高;而对TMo17的处理中0.05μg/mL组处理效果最好,PAL酶活性最高。