氮磷钾施用量对小麦旗叶^(13)C同化物分配、籽粒淀粉积累和肥料利用的影响

探明节水补灌下华北平原小麦生产中氮磷钾肥的适宜施用量及其生理机制,可为小麦高产高效生产中制定合理的施肥方案提供理论依据。本研究设置4个氮(N)磷(P_(2)O_(5))钾(K_(2)O)施用量,分别为:0、0、0 kg・hm^(-2)(F_(0)),180、75、60kg·hm^(-2)(F_(1)),225、120、105 kg·hm^(-2)(F_(2)),270、165、150kg·hm^(-2)(F_(3)),各处理均于小麦拔节期和开花期将0~40cm土层土壤相对含水量补灌至70%,研究小麦旗叶光合能力、^(13)C同化物分配、籽粒淀粉积累和肥料利用的差异。结果表明:F_(1)处理的小麦旗叶叶绿素相对含量、光合和叶绿素荧光参数、^(13)C同化物在各器官的分配量以及籽粒淀粉合成相关酶活性、淀粉积累量均显著高于F_(0),是其籽粒产量比F_(0)提高20.9%的重要生理基础。F_(2)和F_(3)处理上述指标及产量与F_(1)处理相比无显著增加,但肥料(氮/磷/钾)偏生产力和农学效率分别降低了17.5%~58.4%和12.7%~50.7%。综上,本试验在节水补灌条件下,F能够促进小麦旗叶光合同化物生产和籽粒淀粉积累,获得了较高的籽粒产量和肥料利用率。

长期定位耕作模式对小麦^(13)C同化物分配和籽粒产量形成的影响

明确长期定位耕作模式对小麦籽粒产量的影响及其生理原因,可为小麦的高产高效生产提供理论依据与技术支撑。以济麦22为试验材料,研究了连续14年旋耕(R)、少免耕(S)和隔两年深松+少免耕(SS)3种耕作模式对小麦植株冠层光截获、同化物转运分配和籽粒产量形成的影响。结果表明:小麦叶面积指数在开花后14~28 d表现为SS处理显著高于其他处理;开花后21 d, SS处理小麦冠层的上层和中层光合有效辐射截获率和截获量均显著高于R和S处理;开花后同化物对籽粒的贡献率和^(13)C同化物在籽粒中的分配比例表现为SS处理均显著高于其他处理,且最大灌浆速率和平均灌浆速率均显著高于其他处理;SS处理的千粒重较R和S处理分别提高了8.7%和9.6%,籽粒产量较R和S处理分别提高了14.2%和19.4%。SS处理显著改善了小麦冠层的光能利用,促进了干物质的积累和转运,提高了籽粒灌浆速率,增加了粒重,获得了最高的籽粒产量,是本试验条件下的最优耕作模式。

测墒补灌条件下施氮量对小麦开花后^(13)C同化物积累量和水氮利用效率的影响

为探究黄淮冬麦区测墒补灌节水条件下协同提高小麦产量和水氮利用效率的氮肥管理措施,以小麦品种‘烟农1212’为材料,在拔节期和开花期将各处理0~40 cm土层土壤相对含水量均补灌至70%条件下,设置3个施氮水平,即150(N_(1))、210(N_(2))和270 kg·hm^(-2)(黄淮冬麦区常规施氮量,N_(3)),研究施氮量对小麦开花后旗叶光合特性、^(13)C同化物积累与转运及水氮利用效率的影响。结果表明:N_(2)和N_(3)处理开花后14~35 d旗叶光合能力显著高于N_(1)处理,N_(2)与N_(3)处理间差异不显著。^(13)C同位素示踪结果显示,N_(2)处理开花后营养器官^(13)C同化物转运量比N_(1)和N_(3)处理分别高12.1%和7.1%,成熟期^(13)C同化物在籽粒中的分配量比N_(1)和N_(3)处理分别高10.1%和5.3%。施氮量亦调节了小麦不同生育阶段的耗水量、耗水模系数和总耗水量,小麦全生育期耗水量表现为N_(2)与N_(3)处理无显著差异,但均显著高于N_(1)处理,N_(2)处理拔节至成熟期阶段耗水量和耗水模系数均较高。N_(2)处理水分利用效率比N_(3)和N_(1)处理分别高7.5%和4.8%,籽粒产量比N_(3)和N_(1)处理分别高4.7%和10.9%,氮肥偏生产力比N_(3)处理高34.6%。综合考虑小麦籽粒产量和水氮利用效率,施氮量为210 kg·hm^(-2)处理为研究区测墒补灌节水条件下的最佳施氮量。

硫酸锌对苹果叶片光合产物的合成及其向果实运输的影响

为明确叶面施硫酸锌对苹果叶片光合产物合成及其向果实转移分配的影响机理,进而为生产上在苹果果实发育关键时期通过叶面补锌的措施提高果实品质提供理论依据,以8年生寒富/GM256/山定子为试材,设置0(CK)、0.1%(ZS1)、0.2%(ZS2)、0.3%(ZS3)和0.4%(ZS4)5种不同浓度硫酸锌处理,采用^(13)C同位素标记技术,结合相关生理生化指标测定,研究叶面不同浓度硫酸锌对果实膨大期苹果叶片^(13)C光合产物的合成及其向果实运输的影响。结果表明:随着叶面施锌浓度的增加,叶片Rubisco酶活性、净光合速率、PSII最大光化学效率、PSII实际光化学效率、光化学淬灭系数、PSII电子传递速率、山梨醇和蔗糖含量、6-磷酸山梨醇脱氢酶和蔗糖磷酸合酶活性及果实山梨醇脱氢酶和酸性转化酶活性均呈现先升高后降低的趋势,且均以ZS3处理最高(其值分别为8.56μmol·min^(-1)·g^(-1)、15.84μmol·m-2·s-1、0.838,0.751,0.843,92.1,35.41mg·g^(-1)FW、5.25mg·g^(-1)FW、412.99μg·min^(-1)·g^(-1)、420.87μg·min^(-1)·g^(-1)、7.19μmol·h-1·g^(-1)FW和9.25μmol·h-1·g^(-1)FW),CK处理最低。^(13)C示踪结果表明,各处理果实^(13)C含量随时间增加逐渐增高,而果实^(13)C转运速率则随时间的增加逐渐降低。与其他处理相比,ZS3(0.3%ZnSO_(4)·H_(2)O)处理显著提高了叶片^(13)C光合产物向果实运输速率,同时该处理下果实^(13)C含量最高。综上表明,叶片涂抹适宜浓度硫酸锌(0.3%ZnSO_(4)·H_(2)O溶液)处理优化了叶片光合性能,提高了苹果叶片光合同化物的合成能力,提高了源叶的生产力;同时提高了果实糖代谢相关酶活性,提高了果实库强,增强了果实对光合同化物的竞争力,促进了叶片光合产物向果实的输送。

行距和种植方式对小麦光合特性和产量的影响

为研究不同行距对宽幅精播小麦产量和干物质积累与转运的影响,阐明其高产高效的生理机制,给宽幅精播技术在黄淮海平原的进一步推广提供理论依据和技术支撑,于2017-2019小麦生长季,以‘济麦22’为试验材料,在20 cm (R1)、25 cm (R2)和30 cm (R3) 3个行距下,设置宽幅精播(K)和常规条播(T)两种种植方式,分析不同行距下宽幅精播种植与常规条播种植对小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配和旗叶^(13)C同化物分配特性差异。结果表明:在相同种植方式下,R2处理下小麦的旗叶净光合速率,开花期和成熟期干物质积累量,花后干物质在籽粒中的分配量和贡献率,籽粒产量均显著高于行距R1和R3处理;在R2行距下, K处理灌浆期叶面积指数、光合有效辐射截获率和开花后14、21和28d旗叶净光合速率和蒸腾速率显著高于T处理,两年度K处理通过增加穗数和粒重使得籽粒产量较T处理提高8.67%;^(13)C示踪结果显示, R2K处理旗叶^(13)C同化物在籽粒的分配量和分配比例显著高于其他处理;R2K处理开花期和成熟期干物质积累量和单茎质量、开花后干物质向籽粒的分配量和对籽粒的贡献率最高,均显著高于其他处理,获得了最高的籽粒产量。综上所述,行距25 cm、宽幅精播种植方式是本试验条件下小麦高产高效的最佳种植模式。