玉米高温胁迫研究热点及前沿探究

玉米作为全球第一大粮食作物,在维护全球粮食安全方面具有至关重要的地位。然而,全球气候变暖导致高温天气频发,对玉米的生长和产量造成了严重限制。因此,深入探究全球玉米高温胁迫领域的研究热点和前沿趋势,有助于应对气候变化带来的高温挑战,促进玉米产业的可持续发展。本文利用CiteSpace软件,对1990-2023年间Web of Science核心数据库收录的4255篇玉米高温胁迫的相关论文进行关键词共现、聚类和突现分析。结果表明,玉米高温胁迫领域的研究热点主要集中在4个方面:玉米在高温胁迫下的生长与产量变化、生理响应、分子机制和应对策略。深入探索这4个方面的研究进展,发现不同生育期的高温胁迫对玉米生长发育和产量形成构成不同程度的伤害,各生育期高温胁迫引发的产量损失减产幅度由高到低表现为花期>灌浆期>穗期>苗期;高温胁迫还会引起玉米多个生理生化特征的变化,包括光合作用受损、生物膜透性增加、活性氧过度积累和激素失衡等;玉米响应高温胁迫的分子机制研究,重点关注基因表达和热休克蛋白运作,但耐热机制仍未明晰;通过综合运用农艺措施与育种技术,包括播期调整、科学水肥管理和生长调节剂的合理施用以及耐热品种的培育,可以有效缓解高温胁迫,促进玉米高产稳产。此外,玉米响应高温胁迫的转录调控机制是该领域的关键研究前沿,也将是未来较长时间内研究的热门课题。本文全面回顾了过去34年玉米高温胁迫领域的文献,为玉米耐高温研究及缓解措施的制定提供了有益参考。

高产抗旱节水高水效冬小麦品种鉴选研究

为明确鉴选指标并筛选出适宜缺水地区种植的高产抗旱节水高水效小麦品种,在雨养旱作和常规灌溉条件下对56个河北小麦品种的产量(GY)、耗水量(ET)、水分利用效率(WUE)和农艺性状进行了比较分析。结果表明,河北冬小麦品种的GY、ET和WUE表现稳定,未见极高或极低品种。联合使用产量-水分高效利用指数(YH WUE I)、GY-ET-WUE指数对参试品种进行筛选,可将小麦品种划分为产量-高水效组、高产抗旱低耗水高水效组2个优势组。对2个优势组的品种取交集,最终筛选出5个具有高产、抗旱节水、高水效特征的品种,分别为衡444、衡H116021、科农1223、石麦28和中信麦15。这5个品种的典型特征是株高60~65 cm,穗下节间长度15~20 cm,穗粒数28~35粒,每穗不孕小穗数2~4个。

免耕条件下推迟灌拔节水对冬小麦叶片水分利用效率和产量的影响

为了在冬小麦节水栽培中寻找一种合适的耕作模式,于2015-2016年冬小麦生育期间,在山东农业大学农学实验站设置了耕作方式(免耕与常规耕作)与灌溉时间(拔节期灌溉60 mm与拔节期推迟10 d灌溉60 mm)相结合的裂区试验。研究表明,与常规耕作相比,免耕降低了冬小麦的有效穗数,导致减产。但冬小麦在免耕条件下,旗叶的叶片水分利用效率(WUEL)却高于常规耕作方式。免耕条件下,拔节期推迟10 d灌溉显著增加冬小麦最终收获时的穗数和穗粒数。结果表明,免耕与拔节后10 d灌溉60 mm相结合可补偿由于免耕而引起的冬小麦籽粒产量损失。

不同地膜覆盖对夏玉米产量及水分利用效率的影响

为探求玉米地膜覆盖栽培技术中可降解地膜代替普通农用地膜的可行性,解决白色污染问题,本试验通过设置普通白色地膜(M1)、可降解白色地膜(M2)、可降解黑色地膜(M3)以及不覆盖地膜(CK)4种处理,分析比较不同地膜覆盖对夏玉米土壤体积含水率、贮水量、产量、耗水量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,与不覆盖地膜相比,覆盖地膜能提高夏玉米0~30 cm土层土壤体积含水率和贮水量,2种可降解地膜的保水性无显著差异,但都低于普通白色地膜;覆盖可降解黑色地膜、可降解白色地膜和普通白色地膜后,夏玉米的耗水量分别减少了3.7%、1.0%和1.5%;覆盖可降解黑色地膜使夏玉米籽粒产量显著提高了14.8%,WUE显著提高了15.4%,而覆盖可降解白色地膜与普通白色地膜使夏玉米籽粒产量分别下降了9.5%和19.7%,WUE分别下降了11.5%和19.2%。虽然3种地膜都使0~30 cm土层土壤含水率上升,但是只有覆盖可降解黑色地膜起到增产的作用,因此在地膜覆盖栽培技术中选用地膜时一定要根据具体条件合理的选择和应用。

生物可降解地膜对棉花产量及水分利用效率的影响

为了探求华北平原棉花可降解地膜覆盖替代普通膜覆盖的可行性,解决白色污染问题,试验设置4种处理:6μm PE普通地膜(PE)、8μm生物可降解地膜(M1)、6μm生物可降解地膜(M2)及不覆盖地膜(CK),分析比较各处理对棉花出苗率、叶面积指数(LAI)、农田耗水速率、产量及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,与处理CK相比,覆盖地膜显著提高了棉花出苗率,但3种覆膜处理间差异不具有统计学意义;在棉花生育前期,2种生物可降解地膜处理的LAI显著低于PE处理的.3种覆膜处理之间的籽棉产量和霜前花率的差异均不具有统计学意义.3种覆膜处理间WUE的差异不具有统计学意义,但均显著高于CK的.2种生物可降解地膜处理相较于PE,对棉花的出苗率、霜前花率、籽棉产量及WUE的差异均不具有统计学意义.相较于PE,使用6μm生物可降解膜不会造成棉花耗水量升高,而8μm可降解膜则显著增加了棉花的耗水量.因此6μm生物降解膜取代PE膜较好.

咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量的影响

为缓解农业用水供需矛盾,解决井灌区地下水超采问题,探究华北平原广泛分布的地下咸水灌溉对冬小麦品质和产量的影响,实现农业可持续发展,本研究在始于2006年的长期定位试验基础上,设置1、2、4、6、8 g·L^(-1)共5个灌溉水矿化度处理,其中1 g·L^(-1)灌溉水(取自当地地下水)为对照,研究咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量性状的影响。结果表明:与对照相比,当灌溉水矿化度≥4 g·L^(-1)时可显著增加籽粒吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量,但显著降低出粉率、面团稳定时间和面筋指数;长期灌溉高矿化度咸水(4~8 g·L^(-1))显著降低了冬小麦穗数(44.0%~60.7%)和籽粒产量(35.6%~64.7%)。在连续多年咸水灌溉条件下,与对照相比,2 g·L^(-1)灌水处理对籽粒产量及产量构成因素无显著影响,且能提高吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量等籽粒品质。采用主成分分析法对冬小麦产量性状和品质特性进行综合性评价,得出2 g·L^(-1)灌水处理综合效果最优。本研究可为华北平原咸水资源高效利用提供理论支撑。