旱地小麦冗余生长和补偿作用及抗旱性的关系分析

对小麦生长冗余、补偿作用和抗旱性之间的关系进行全面分析,同时对涉及冗余生长的相关试验缺乏系统思考,进而得出与事实不符的结论从另外一个方面进行解读,提出其结论的反映内涵。另外提出了物种器官的大小功能相适应原则,实质上是对所有涉及生命体系特征的研究进行试验设计时的总体原则,并指出小麦冗余生长的根系多少是抗旱性强弱的基础。

28nm栅极顶部锗硅冗余生长缺陷的优化分析

阐述集成电路锗硅工艺中栅极顶部边缘锗硅冗余生长缺陷的产生机理,工艺流程改进,控制栅极氮化硅掩模层的残留量来解决该缺陷,探讨锗硅沟槽刻蚀的调整和调整栅极氮化硅掩模层厚度来增加栅极氮化硅掩模层的残留量,使栅极顶部边缘得以充分保护,在锗硅外延工艺中不产生冗余生长物。

半干旱区作物根系生长冗余的生态学分析

干旱是威胁农业生产的一个常见因子。在水分有限条件下，植物往往产生庞大的根系；这是自然选择的必然结果，是一个进化上稳定的生长对策（ＥＳＳ）。但作物产量是一个种群水平上的属性；个体的ＥＳＳ并不能优化整个群体的产量。我们提出在半干旱雨养农业地区作物受自然选择的影响在根系生长上往往失之于过快或过大，出现了“冗余”。通过育种或管理措施降低根系生长冗余可提高作物产量。

旱地小麦理想株型与生长冗余

自1968年Donald提出作物理想株型(ideotype)以来,众多学者在如何减少生长冗余、塑造理想株型方面做了大量努力,在旱地小麦育种策略和栽培管理模式创新方面取得了一定进展。而该方面的进展有限,不同领域的研究者对理想株型和生长冗余的认识存在严重分歧。综述了近年来旱地小麦理想株型研究进展,以过去20年黄土高原雨养农业区的观测数据为主进行了集成分析,将产量分别与根系生物量、地上生物量和株高等指标进行回归分析,勾画了旱地小麦在根系、茎秆和分蘖等器官中生长冗余的演变趋势,对生长冗余产生的生态学机制展开了分析,并对理想株型与生长冗余的互作关系进行了讨论。已有的研究进展表明,旱地小麦理想株型演变是一个不断消减生长冗余,但又无法完全消除冗余的复杂过程,一定程度的冗余存在是理想株型发生的物质基础。旱地小麦理想株型育种必须以基因型和环境互作关系为基础,通过减少个体间的竞争强度和个体大小不整齐性,促进物质和能量更多地向籽粒迁移,最终提高种群产量。综上所述,旱地小麦理想株型选择需建立在生长冗余理论基础上,根据生态学基本原理对基因型和表现型进行耦合分析与选择权衡。

干旱灌区冬小麦根系的生长冗余

采用管栽试验通过人为去除根系的方法对甘肃河西绿洲灌区2个冬小麦品种根系的形态特征及根系与地上部分的关系进行了研究。结果表明:去除根系的冬小麦的前期生长受到一定程度的限制,与对照相比,其根冠比及其它根系指标均有所下降,且根系去除程度越大降低幅度越大;生长后期小麦根系出现了超补偿效应;成熟期,去除1/4根系和去除1/2根系处理的冬小麦无论是主茎还是分蘖的穗长、穗质量、穗粒数、粒质量等均比对照增加;但前者主茎各项指标的增幅较大,而后者分蘖的各项指标增幅较大。初步确定冬小麦在充分灌溉条件下至少有1/4的根系是冗余的。

作物的生长冗余和生命体的节约原则

整枝对果农来说是提高产量的根本栽培措施之一,很少思考为什么要这么做。近年来关于棉花有无必要去营养枝在棉花栽培界存在分歧[1]。但是,棉铃大量脱落的现象熟为人知。水稻、小麦等禾谷类作物高产栽培时需要控制分蘖数和叶面积指数。有时农作物遭到昆虫的取食反会增产。所有这些现象给人以作物具有生长冗余之感性认识。然而,遗憾的是对这一早被认识,普遍存在而且于农业生产上应用悠久并具有重要意义的现象缺乏必要的理性思考。盛承发根据自己的研究,从生存与进化的角度对这一普遍现象的本质进行了深刻的理性探索,提出并赋于'生长冗余'(growth tediousness)概念特定的科学内涵,对于指导农业生产具有重要意义。但是从分子生物学和生物化学角度来考察作物。

覆膜栽培下春小麦种群的生长冗余与个体大小不整齐性的关系

增加有效分蘖数被认为是提高小麦 (Triticumaestivum)产量的重要方法之一 ,但是小麦种群在生长进程中也会形成大量的无效分蘖 ,存在“生长冗余”。研究了覆膜栽培对两个春小麦种群中无效分蘖比率和收获指数的影响 ,并从植物个体大小不整齐性和生活史策略的种群生态学角度探讨其影响机制。与露地对照相比 ,覆膜栽培能显著提高春小麦产量 (+38.5 %) ;产量的提高源于地上部分生物量 (+4 4.7%)的显著增加。但是 ,覆膜种群的繁殖分配 (穗重 /地上部分生物量 ,- 5 .2 %)和收获指数 (- 4.5 %)显著降低 ;在几个主要生育期里 (拔节期、开花期和成熟期 )覆膜种群中无效分蘖数及无效分蘖生物量比率均显著大于露地对照。说明覆膜种植加剧了春小麦种群的生长冗余。地膜覆盖与其对照的Gini系数动态有显著差异 ;其中在拔节期与开花期覆膜处理高于对照 ;在成熟期覆膜处理低于对照 ;并且 ,种群的繁殖分配和收获指数都与种群的平均Gini系数 (4个生育期的均值 )呈显著的负相关。我们认为覆膜种群中生长冗余的显著增加 (繁殖分配的下降及无效分蘖生物量的增加 ) ,是由于覆膜处理促进分蘖的过度发生和生长、造成群体密度过高、个体大小不整齐性增加从而使种群内个体间竞争加剧的结果。由此表明 ,伴随着产量的显著提高 。

旱农区春小麦根系生长冗余与碳平衡关系的研究

利用McCree 1986 测定整株植物碳平衡的方法,研究了半干旱区3个春小麦品种的籽实产量、根量、根冠比与碳平衡的关系.结果表明在开花期地方品种和尚头较之现代品种有更大的根量和根冠比.同一品种不同水分条件下根和茎叶CO2交换率 CER 波动幅度与水分条件正相关;在相同水分条件下不同品种间,品种和尚头波动幅度最大,品种定西-24次之,品种陇春-8139最小.从根和茎叶呼吸及日净碳获得量随水分供给条件的变化来看,品种和尚头和品种定西-24与品种陇春-8139相比在资源获取器官上存在着生长冗余,而且这种冗余也表现在生理代谢上,随水分条件的改善而增加.说明大根系品种在根系上存在着冗余,减少根系冗余可望成为半干旱区小麦高产育种的一条有效途径.

再论生长的冗余

生长冗余概念是由盛承发在１９９０年首先提出来的。本文从作物个体与群体对立统一关系角度出发提出了作物生长冗余的另一个解释。盛承发提出的随机波动环境假说可以导致生长冗余的产生；但是，他从物种利益角度出发解释生物进化还有待商榷。本文还综述了黄土高原半干旱雨养农业地区小麦根系生长冗余问题，并根据前人工作提出适度增加播种深度和苗期叶片刈割等高产栽培措施。

水稻分蘖生长冗余和补偿的研究

本文根据水稻生长阶段,首次将水稻冗余分为营养生长冗余(主要研究分蘖),生殖生长冗余(主要研究结实率),四川稻区和重庆市稻区(万州)多年试验表明:汕优63营养阶段分蘖的平均冗余分别为36.6%、39.1%,生殖阶段平均冗余分别为17.7%、14.6%;四川稻区、重庆稻区(万州)试验中,最佳有效穗、实粒数分别为16.25万穗/667m2、125.1粒/穗;四川稻区分蘖最佳冗余度为36.0%。

植物的冗余及其生态学意义 Ⅰ.大型水生植物生长冗余研究

通过水生群落中常见优势种凤眼莲 ( Eichhornia crassipes)根系的去除实验证明了生长冗余的存在 ,并在此基础上对大型水生植物的竞争力、“浮游生物的悖论”及水生群落稳定性的产生与维持作了新的阐述。根系去除实验表明 :群体中凤眼莲植株的根系生长冗余较单株生长时为多 ;这些冗余根系的去除不会对整个植株的生长发育产生明显影响 ;群体中植株根系冗余能够加强植株的竞争能力。生长冗余以及建立在生长冗余基础上的更高层次的冗余结构与生物多样性具有一定的相关性 ,也是生物进化中自然选择的真正对象。据此提出了“进化在生物多样性的基础上进行”

生长的冗余—作物对于虫害超越补偿作用的一种解释

本文阐述了作物在株高、叶面积、分枝或分蘖数、繁殖器官数量、生育期长度及生物产量对经济产量的比例等方面常存在大量冗余。这种冗余随着辅助能量输入的增加而增大。生长冗余本是生物适应波动环境的一种生态对策,以便增大稳定性,减小绝种的风险。但当环境条件改善或经人类支持与保护后,作物的这种固有的冗余特性变成了一种浪费和负担,对高产不利。通过栽培或育种手段减少冗余便可高产。在一些情形下,昆虫取食能减少作物的冗余。这便是作物对虫害的超越补偿的基本原因。

半干旱区春小麦生长冗余的研究

通过对4个春小麦品种在产量、根量与根冠比等方面的比较,发现在水分严重胁迫条件下,古老的春小麦品种和尚头表现出相对较高的产量;但在水分条件改善后,其产量最低。古老品种较之现代品种具有更大的地下生物量和根冠比(开花期)。这表明自然条件下接近进化稳定对策(ESS)的地方品种,在土壤水分条件较好时存在着生长冗余,从而阻碍产量提高。因此,减少冗余,特别是地下部分的冗余可能是干旱、半干旱地区小麦增产的一条有效途径。

行距和灌水量与紫花苜蓿种群生长冗余的关系

研究播种行距和灌水量对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)地上、地下生物量和表现种子产量的影响,以揭示行距和灌水量与紫花苜蓿种群生长冗余的关系,得出紫花苜蓿获得较高种子产量的种群结构。结果表明:①地上和地下生物量与繁殖分配率呈极显著负相关,相关系数分别为-0.910和-0.839,表现种子产量与繁殖分配率呈极显著正相关,R2=0.878,说明营养生长分配的增加导致生殖生长能量的减少,使繁殖分配率降低,表现种子产量降低;②在甘肃武威地区甘农3号紫花苜蓿(Medicago sativaL.cv.Gannong No.3)种子田获得较高种子产量的种群结构为:密度86万株/hm2,有效分枝69万株/hm2,相应的管理措施为:播种量2.8 kg/hm2,行距1.0 m,灌水量900 m3/hm2,在该种群结构和管理下,有限能量向生殖部分分配的比例最大,繁殖分配率和收获指数最高,表现种子产量最高,在一个生长季内如果灌水量大于900 m3/hm2,则营养生长过旺,产生大量生长冗余,繁殖分配率和收获指数下降,表现种子产量降低。

封育后矮嵩草草甸群落生长冗余及补偿的分析

对海北站封育矮嵩草草甸地上生物量定期测定结果表明 ,地上生物量在 6月中旬达到最大产草量的半值 ,此时 ,草甸群落生长速率、叶面积增加速率和叶面积比率接近最大值。 6月中旬以后 ,草甸群落进入生长冗余时期。结果与逻辑斯缔方程理论推算的结果相一致。

茶树生长冗余理论及其应用

本文依据农作物生长冗余现象的基本规律，结合茶树生长特点认为，茶树生物体也存在着生长冗余现象。并提出了茶树生长冗余及超补偿作用理论，这种理论的建立，对指导茶树栽培，尤其对茶树植株修剪培育和芽叶采摘都有着重要的应用价值。

分子进化中的生长冗余

生命是自然界的主体,然而生命的生存与发展又依赖于环境条件。生物体与其生存环境之间相互作用,相互依存,共同构成一个完整的进化演化系统。生物进化及分子进化生物进化是一切生命体的自然属性,自从生命于38亿年前在地球上出现以来。

根区交替灌溉下减施氮肥对葡萄生长、产量及品质的影响

为了探讨根区交替灌溉与减施氮肥对葡萄产量和品质的影响,以4年生辽峰葡萄为试材,设置常规灌溉(CI)和根区交替灌溉(AI)2种灌溉方式,不施氮(NN,0 kg/hm^2纯N)、推荐施氮量(RN,100 kg/hm^2纯N)和习惯施氮量(FN,200 kg/hm^2纯N)3个氮素水平,分析不同水氮耦合方式对葡萄新梢生长、树体冗余生长量、光合特性以及果实产量、品质的影响。结果表明,灌溉方式与施氮量存在显著的互作效应,以CIFN处理新梢长度最大,分别比AIRN和AIFN处理提高11.9%和6.8%。同一灌溉方式下,施氮处理新梢修剪量高于不施氮肥处理(P<0.01),与CI处理相比,AI处理灌溉方式树体新梢修剪量降低21.1%。与CI处理相比,AI处理叶片净光合速率(氮素处理均值)升高,蒸腾速率降低,叶片瞬时水分利用效率显著提高,且AI与RN耦合后叶片瞬时水分利用率最高,分别比CIRN和CIFN处理提高17.6%和34.0%(P<0.05);AI灌溉方式提高了果实产量、可溶性糖含量和维生素C含量,且与RN耦合糖酸比显著提高。综合考虑不同水氮耦合处理,根区交替灌溉与推荐施氮互作可以调控树体生长,创造良好的光合性状,提高叶片水分利用效率,实现节水减肥,有利于葡萄果实产量和品质的提高。

根土空间对花生生长发育和产量的影响

为明确花生生长过程中是否存在生长冗余,探讨花生高产的适宜生长度,以高产花生品种青花7号为试材,设长×宽×深分别为40 cm×20 cm×20 cm、40 cm×20 cm×40 cm、40 cm×20 cm×60 cm、40 cm×20 cm×80 cm4种规格不等的根土空间,采用网袋法,研究了根系生长空间对花生生长发育和产量的影响。结果表明,随着根土空间增大,株高逐渐增高,分枝数逐渐增多,根系干质量和茎叶干质量逐渐增大,其生育进程的推进差异越来越大。根土空间过小显著影响各时间段花生开花数、下针和结果;根土空间过大则中前期开花数、下针和结果少,中后期开花数、下针和结果多;适当的根土空间(如限根深度60 cm)则中前期开花数、下针和结果多,中后期开花数、下针少。说明根土空间过小影响产量提高的主要原因是生长量不足,而根土空间过大影响产量提高的主要原因是冗余生长。适当空间则既能保证足够的生长量,产生的冗余生长又少,从而提高荚果产量和籽仁产量,为花生高产新品种的选育和栽培提供理论依据。

冬小麦(Triticum aestivum)分蘖冗余生态学意义以及减少冗余对水分利用效率的影响

通过盆栽试验,以旱作冬小麦(Triticum aestivum)为材料,分别在拔节和抽穗期对分蘖进行人工干扰,来模拟不可预测的自然干扰,对冬小麦分蘖冗余的生态学意义以及减少这些冗余对水分利用效率影响进行研究。设置3个处理:从拔节期开始剪去所有小的分蘖,仅保留主茎和一个大的分蘖(A);在拔节期剪去主茎和两个大的分蘖,保留所有小的分蘖(B);在孕穗期剪去主茎和有效分蘖,保留无效分蘖(C)。没有被干扰的植物作为对照(CK)。通过花期测定叶片的叶绿素含量、叶绿素荧光参数、气孔导度和蒸腾速率等生理指标来评价植物的生理与生化活性。结果显示,在拔节期和抽穗期去除主茎和大蘖后,无效分蘖的生理活性被激活,开始执行有效分蘖的功能。到花期时,这些无效分蘖已经在生理活性上满足了补充和替代有效茎的要求。虽然株高和穗的整齐度、穗数和产量显著下降,但并没有防碍小麦的繁衍子代,因此,正是这些由早期"无效分蘖"补充而来的有效茎,避免了小麦绝种的风险。而在拔节期去除无效分蘖后,对小麦产量没有显著影响,但提高了水分利用效率,和对照相比水分利用效率提高了10%。因此,可以认为小麦在分蘖上存在着对水分利用不利的生长冗余,减少这些冗余有望节约用水、提高作物的水分利用效率。