不同播幅对小麦花后叶片光合特性和产量的影响

为了明确不同播幅对小麦籽粒产量的影响及其形成的生理原因,本研究于2019—2020年和2020—2021年冬小麦生长季,在山东省济宁市兖州区小孟镇史家王子村小麦试验站大田试验条件下设置2种播幅处理:处理1是播幅为8 cm(B1);处理2是播幅为3 cm(B2)。研究了不同播幅对小麦光合特性、冠层光截获特性、干物质积累与转运和籽粒产量的影响。试验结果表明:B1处理开花后叶面积指数和冠层光合有效辐射截获率显著高于B2处理,其冠层光合有效辐射透射率显著低于B2处理;B1处理开花后旗叶叶绿素相对含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著高于B2处理,其胞间二氧化碳浓度显著低于B2处理;B1处理开花期和成熟期干物质积累量、开花后干物质在籽粒中的分配量、成熟期籽粒干物质积累量均显著高于B2处理;B1处理穗粒数、千粒重均显著高于B2处理;与B2处理相比,B1处理的2年平均籽粒产量和光能利用率分别高6.12%和7.71%。综上所述,播幅为8 cm的B1处理通过塑造了合理的冠层结构,改善了开花后叶片的光合性能,有利于开花后植株的光合物质生产,从而获得了最高的籽粒产量和光能利用率,为本试验条件下的最优处理。研究为小麦宽幅播种节水高产高效栽培技术提供了理论依据。

干旱胁迫下冬小麦不同品种萌发特性差异的研究

干旱是影响小麦生产的重要逆境,可以造成萌发成苗质量下降。为了解当前小麦品种在干旱胁迫下的种子萌发特性,采用沙培控水法研究了生产上应用广泛的128个小麦品种的干旱萌发特性;筛选出干旱萌发特性差异显著的6个小麦品种(山农28号(SN28)、长6878(C6878)、烟农19(YN19)、山农23号(SN23)、鑫麦296(XM296)和新麦38(XM38))进行干旱胁迫下种子萌发过程中的生理生化分析。结果表明,根据活力指数的耐旱系数进行聚类分析,将128个小麦品种的干旱萌发特性分为好、较好、中等、较差、差5类。山农28号和长6878等18个干旱萌发特性好的小麦品种种子萌发快,幼苗整齐健壮;新麦38、乐麦185等26个干旱萌发特性差的小麦品种种子萌发慢、萌发时间分散、发芽率低且幼苗整齐度差。进一步对不同干旱萌发特性的小麦品种进行生理生化指标测定表明,干旱萌发特性好的山农28号和长6878干旱萌发前期大分子修复基因TDP1表达水平显著高于对照;干旱萌发前期POD活性也显著高于对照;α-淀粉酶和半胱氨酸蛋白酶活性受干旱影响较小,萌发后期的可溶性蛋白含量显著高于对照。而干旱萌发特性差的鑫麦296和新麦38在干旱胁迫下种胚DNA和蛋白质修复基因表达水平上升相对滞后;在干旱胁迫下的半胱氨酸蛋白酶活性显著降低。上述结果表明,干旱萌发特性好的小麦品种在干旱胁迫下萌发成苗过程中种胚大分子修复能力和种子抗氧化能力强,贮藏物质动员早,最终种子萌发速度快,出苗质量高。

隔两年深松配合条旋耕显著提升冬小麦的氮素吸收利用效率和产量

【目的】探究耕作方式对小麦氮代谢和氮素利用效率的影响,为小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】长期定位试验位于山东省济宁市兖州区小孟镇,始于2007年,供试冬小麦品种为‘济麦22’。设置常年翻耕(PT)、常年旋耕(RT)、常年条旋耕(ST)和隔两年深松+条旋耕(STS)4个处理。2023年在小麦开花期和成熟期采集植株样品,测定各器官含氮量。在开花后0~28天,每隔7天取一次样,测定旗叶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性以及游离氨基酸和可溶性蛋白含量。于成熟期,调查产量及其构成因素,并计算氮素利用效率。【结果】与PT、RT和ST处理相比,STS处理提高了小麦旗叶硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、游离氨基酸与可溶性蛋白含量,增加了开花期植株各部位和成熟期籽粒的氮素积累量、花前氮素转运量和转运率以及花后氮素吸收量对籽粒的贡献率,提高了氮素吸收效率、籽粒氮素利用效率、氮素收获指数和氮肥偏生产力。其中,成熟期籽粒氮素积累量增加了8.53%~30.15%,籽粒氮分配比例增加了4.59%~14.06%,千粒重和产量分别提高了4.20%~9.96%和7.83%~18.39%,氮肥偏生产力提高了7.85%~18.40%。【结论】隔两年深松+条旋耕(STS)的耕作方式可提高小麦氮代谢相关酶活性,增强氮素的吸收和同化能力,提高氮素利用效率,同时增加小麦籽粒产量。

施氮水平与种植密度互作对鲁东小麦病虫害发生、产量与氮素利用率的影响

为了探明施氮水平与种植密度互作对鲁东麦区病虫害发生、产量及氮素利用率的影响,于2018—2019、2019—2020年小麦生育季,选择太麦198、山农30、济麦23等3个小麦品种为试验材料,在大田条件下设置4个施氮水平(120、180、240、300 kg/hm^(2))和4个种植密度(太麦198设置90万、180万、270万、360万株/hm^(2),山农30和济麦23均设置135万、270万、405万、540万株/hm^(2)),探究施氮水平与种植密度互作对鲁东小麦茎基腐病、纹枯病和蚜虫发生、产量与氮素利用率的影响。结果表明,小麦纹枯病、茎基腐病的发病率和病情指数随着施氮水平及种植密度的增加而升高,并且该试验条件下增加施氮量对病害发生的提升效应高于提高种植密度,说明虽然增加施氮量或种植密度均会造成病虫害发生的加重,但适度密植配合适量减氮的氮密组合在控制病害发生方面优于高施氮与低密度组合,有利于降低病害防控压力,表现出较高的减药潜力。施氮180 kg/hm^(2)与太麦198的270万株/hm^(2)或360万株/hm^(2)、山农30和济麦23的405万株/hm^(2)种植密度组合,能在获得相对较高氮素利用率的同时实现高产,有利于鲁东小麦的减肥增效。综上,在鲁东麦区可以通过合理密植配合适量减氮,在控制病虫害发生的同时,以密补氮确保植株养分吸收积累和干物质生产,从而实现高产高效稳产。

不同产量水平麦田小麦冠层光能利用和干物质积累特性研究

为深入实施藏粮于地战略,提高小麦产量,本试验以高产小麦品种烟农1212为供试材料,研究每公顷产10500 kg(S)、9000 kg(H)和7500 kg(M)水平麦田小麦光能利用和干物质积累转运的差异。结果表明:S麦田拔节期至成熟期群体总茎数显著高于H和M麦田,开花期叶面积指数达8.9,开花期冠层光合有效辐射截获率高达96.85%并分别比H和M麦田显著高出6.00%和11.71%,开花后光能利用率和光能转化率分别比H和M麦田显著高出7.85%、17.65%和4.25%、10.28%。S麦田越冬期至成熟期干物质积累量显著高于其他麦田,开花后同化物在籽粒中的分配量达8163.03 kg/hm^(2),分别比H和M麦田显著高出38.15%和102.51%;S麦田单位面积穗数、穗粒数和千粒重分别达689.95万/hm^(2)、39.79粒和48.83 g,单位面积穗数、千粒重分别较H和M麦田显著提高12.67%、27.14%和6.73%、10.68%,S麦田产量达11280.54 kg/hm^(2),较H和M麦田分别显著提高19.64%和51.68%。在10500 kg/hm^(2)产量水平麦田,小麦光能利用率显著提高,促进了开花后干物质的积累,通过提高穗数和千粒重获得高产。

追氮模式对小麦茎秆抗倒性能及产量的影响试验

为明确追氮模式对小麦茎秆抗倒性能及产量的影响,以倒伏敏感型品种淄麦28和抗倒型品种山农28为材料,在基施氮肥1/2条件下将剩余氮肥按4种模式追施,分别是起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4(N1);拔节肥1/2(N2);拔节肥∶开花肥=1/4∶1/4(N3);孕穗肥1/2(N4)。结果表明,追氮模式显著影响小麦茎秆的抗倒性能及产量,N1处理下的抗折力、抗倒伏指数及产量显著高于其他处理,N1与N3处理下的茎粗、壁厚及木质素含量显著高于N2、N4处理,说明少量、多次追施氮肥能增强小麦茎秆的抗倒性能。但从产量看,基施1/2氮肥条件下,起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4(N1)追施氮肥模式下的产量更高,建议作为小麦生产的适宜追肥模式。

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。

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。

补灌条件下施磷量对小麦不同茎蘖^(13)C同化物分配及其成穗的影响

为明确补灌条件下促进小麦分蘖发生成穗和磷肥高效利用的适宜施磷量及其生理机制,以‘济麦22’小麦品种为供试材料,设置低磷(90 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2),P_(1))、中磷(135 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2),P_(2))和高磷(180 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2),P_(3))处理,以不施磷为对照(P_(0)),各处理拔节期和开花期土壤相对含水量均补灌至70%,测定了小麦分蘖节面积和内源激素含量、各蘖位分蘖发生数、光合参数、^(13)C同化物在各茎蘖的分配、籽粒产量及磷肥偏生产力。结果表明:与P_(0)和P_(1)相比,P_(2)显著提高了小麦分蘖节面积、反式玉米素(tZ)含量、主茎最上部展开叶光合参数、单株总茎蘖数和^(13)C同化物在各茎蘖的分配量,单株成穗数分别增加0.51和0.36个,籽粒产量分别增加40.3%和13.2%;P3处理下,小麦分蘖数增加,但单株成穗数减少,籽粒产量和磷肥偏生产力降低。中磷处理(135 kg·hm^(-2))为本试验补灌条件下小麦高产高效的适宜磷肥用量。

秸秆还田方式与播种深度对夏直播花生苗期植株生理特性的影响

为探讨播种深度及不同小麦秸秆还田方式对花生苗期生理特性、光合性能以及干物质积累的影响,设置小麦-花生周年定位试验,花生季采用裂区试验设计,主区为小麦秸秆还田方式,包括翻耕还田、旋耕还田、免耕覆盖;裂区为花生品种,试验选用大花生品种山花108与小花生品种山花106;裂裂区为播种深度,2021年设置3 cm、5cm、9 cm、15 cm,2022年设置3 cm、6 cm、9 cm。结果表明,在相同秸秆还田方式下,两品种均表现为适当浅播(即播深3 cm、6 cm)显著提高了植株根系活力,在不同秸秆还田方式下两品种根系活力均呈现翻耕>旋耕>免耕的趋势,说明翻耕还田更利于花生苗期根系发育;在翻耕还田与旋耕还田方式下,叶片的叶绿素相对含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶都随播种深度呈随先升高后降低的趋势,两品种均在适当浅播条件下叶绿素含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性较高;翻耕还田和旋耕还田相比免耕还田提高了叶片净光合速率和干物质积累量;不同还田方式下,两品种主茎高、主茎长均表现为翻耕>旋耕>免耕的趋势,在翻耕与旋耕条件下,两品种均在适当浅播条件下壮苗指数最高,在秸秆翻耕还田条件下配合适宜播深有利于形成壮苗。因此,秸秆翻耕还田处理有利于提高花生根系活力、光合性能以及壮苗指数,在此条件下大粒型花生与小粒型花生的适宜播深分别为5~6 cm与3 cm。