中国典型农业生态系统的固碳减排现状、影响因素及减排措施

农业生态系统既是温室气体的重要贡献者之一,也是固碳端,在固碳减排上发挥着重要作用。在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,农业生态系统的固碳减排潜力巨大。本文主要综述了中国典型农业生态类型中主要温室气体的来源、固定途径及其影响因素,讨论了农业生态系统固碳减排的现有研究成果、减排潜力以及存在问题,总结了推动整个农业生态系统固碳相关领域的研究,展望了新的研究方向和探索途径。为中国进一步固碳减排、农业可持续发展,尽快实现“双碳”目标提供重要理论参考。

黄淮北部不同冬小麦品种(系)产量和氮素利用效率差异

为了研究黄淮北部不同冬小麦品种(系)类型的产量与氮素利用、转运和积累的差异,在2021—2022年,2022—2023年分别对黄淮北部麦区29,26个供试冬小麦品种(系)的产量性状和氮素利用效率进行了调查和分析。通过聚类分析,将小麦分成高产型、中高产型、中产型和低产型4种类型。分别在开花期和成熟期对小麦的茎、叶、穗和籽粒(成熟期)进行氮含量测定,分析氮素利用特性相关参数与产量之间的关系。结果表明,2021—2023年高产型、中高产型、中产型和低产型品种(系)间的平均产量差异显著,其中,高产型品种的公顷穗数显著高于其他3种类型。在开花期,各器官的氮积累量和分配率大小表现为茎鞘>叶片>穗;在成熟期,各器官的氮积累量大小表现为籽粒>茎鞘>穗>叶片。不同品种小麦花后氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以高产型品种(系)较高,且花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率大于花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率。氮素利用效率、氮素收获指数、开花期氮素积累量和成熟期氮素积累量与小麦籽粒产量呈显著正相关。因此,可通过不同品种的氮素吸收转运规律及分配特点进行水肥管理,或者选育氮素利用效率高的小麦品种,以实现小麦高产、高效生产。

作物对干旱胁迫的响应机制及提高作物抗旱能力的调控措施研究进展

干旱是影响作物生长发育和产量的最主要非生物胁迫之一,在气候变化背景下,作物遭受干旱胁迫的风险越来越大。为了应对干旱,作物表现出一系列的抵御机制,包括形态特征和生理生化(抗氧化酶、渗透调节物质、内源激素)特性改变。本研究从上述2个方面总结了作物对干旱胁迫的响应机制,并对提高作物抗旱能力的调控措施进行了论述,主要包括:(1)筛选抗旱性品种,促进对深层土壤贮水的吸收利用;(2)地面覆盖,有利于降低土壤蒸发,增加土壤含水量;(3)节水灌溉技术,如微喷灌、滴灌等灌溉方式能实现少量多次灌溉,根区局部灌溉有利于调节气孔关闭,减少奢侈蒸腾,降低土壤蒸发;(4)抗蒸腾剂,在作物枝干及叶面表层形成超薄透光的保护膜,抑制作物水分过度蒸腾;(5)植物生长调节剂,调控植物生理代谢,增强抗旱性;(6)纳米肥料,改变作物生理生化反应,促进植株生长发育;(7)生物炭,有利于土壤通气保水,改善土壤的物理性质和土壤的持水能力。本研究系统地对以上7种措施提高作物抗旱能力的作用机理、应用前景及存在问题进行了论述,以期为应对干旱胁迫提供理论依据和技术参考。

陆地棉GhSNAT3A响应干旱胁迫的功能研究

褪黑素作为一种吲哚胺类化合物,对调节植物生长发育及抵御逆境胁迫有着广泛作用。SNAT基因编码的血清素N-乙酰转移酶是褪黑素合成的关键酶,同时也参与了褪黑素对环境胁迫的响应过程。陆地棉中共有52个SNAT同源基因,其中GhSNAT3A和GhSNAT3D与拟南芥AtSNAT1同源性最高,本研究以GhSNAT3A为例,对其生物学功能进行了解析,发现GhSNAT3A和GhSNAT3D在棉花叶片中的表达量最高,在细胞中GhSNAT3A定位于叶绿体。GhSNAT3A mRNA受干旱胁迫诱导,沉默GhSNAT3A(TRV2:GhSNAT3A)导致叶片中褪黑素水平降低,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)等抗氧化酶活性降低,自由基(H2O2和O2-)积累增加,植株耐旱性下降,在拟南芥中超表达GhSNAT3A则显著提高植株耐旱性。本研究揭示了GhSNAT3A对于棉花幼苗抵御干旱有重要调控作用,在耐旱品种改良中具有利用潜力。

珊瑚菜果实形成与内源激素含量的相关性分析

为明确珊瑚菜果实形成时期及其4种内源激素含量的动态变化,分析果实形成与内源激素含量间的关系,采用高效液相色谱法测定珊瑚菜果实发育过程中内源生长素(indole-3-acetic acid,IAA)、玉米素(zeatin,ZT)、赤霉素(gibberellin a3,GA_(3))、脱落酸(abscisic acid,ABA)的含量。结果表明,珊瑚菜果实形成过程可划分为乳熟期、中熟期和完熟期;其纵径和横径均呈现出快-慢-快的增长趋势;含水量表现为先升高后降低;百粒重显著增加,至完熟期达2.66 g。在果实发育过程中,ZT和IAA含量均呈升-降-升-降的变化趋势;GA_(3)含量呈降-升-降的变化,其中在果实完熟末期ABA含量达46.02 ng·g^(-1)。相关性分析表明,ZT含量与果实横径呈显著正相关,与果形指数呈极显著负相关;其他性状间相关性不显著。上述结果初步揭示了珊瑚菜果实形成中各指标变化及其与4种内源激素的关系,为激素调控果实形成和提高粒重提供了理论依据。

化学封顶对棉花株型的调控及评价指标筛选

【目的】株型是重要的农艺性状,对棉花的栽培适应性和产量等有着巨大影响。研究化学封顶对棉花株型相关性状的影响,并进行综合分析,为化学封顶的应用和推广提供理论支持。【方法】于2015—2016年在河北农业大学试验基地,以黄河流域大面积种植的冀棉863和农大棉601为试验材料,设置人工打顶、化学封顶和不打顶3个处理,测定产量构成及株高、茎粗、果枝数等株型相关指标,开展化学封顶对棉花株型性状影响的研究。【结果】人工打顶和化学封顶处理的籽棉产量无显著差异,且均显著高于不打顶处理,冀棉863和农大棉601在化学封顶处理下的籽棉产量比不打顶处理分别提高了7.19%和6.18%。与不打顶处理相比,化学封顶处理显著降低了棉花的株高、节间数、果枝数、果节数,显著增加了上部果枝的近远端直径比。与人工打顶处理相比,化学封顶处理显著降低了主茎的节间长度和上部果枝长度。通过皮尔逊相关性分析、主成分分析和灰色关联度分析认为可通过株高和上部果枝的近远端直径比来评价化学封顶对棉花株型的调控效果。【结论】化学封顶可显著调控棉花的营养生长,且与人工打顶相比对产量无显著影响,株高和上部果枝近远端直径可作为评价化学封顶对棉花株型调控效果的最佳评价指标。

黄淮北部不同小麦品种(系)株型性状与产量关系研究

为了明确黄淮北部地区不同品种(系)株型性状与产量的关系,在2018-2019年和2019-2020年分别对黄淮北部麦区19个和21个供试小麦品种(系)的株型和产量性状进行了调查和分析。结果表明,通过聚类分析,在供试品种(系)中,高产型占5.3%~14.3%,低产型占19.0%~21.1%,中高产和中产型占66.7%~73.7%;通过对29个株型性状的因子分析,旗叶长和面积对不同品种(系)小麦株型性状变异的贡献最大;经相关分析,小麦产量与倒3叶宽、倒2节间长、倒3节间长、倒4节间长呈显著正相关,与倒1节间构成指数、倒2叶基角、旗叶披垂度呈显著或极显著负相关,倒4节间长与有效穗数呈显著正相关,旗叶长、穗长、倒1节间长、倒1节间构成指数、倒3节间构成指数、倒3叶基角、旗叶披垂度与有效穗数均呈显著或极显著负相关,说明株型性状对有效穗数的形成具有重要影响。综上,黄淮北片麦区高产型品种(系)(产量>9000 kg·hm^(-2))的适宜株型指标:全生育期233~237 d,株高80.00~83.00 cm,株高构成指数>0.61,穗长7.0~7.4 cm,旗叶长13 cm左右,宽1.4 cm左右,旗叶基角<16°,倒2节间长16.5~18.2 cm,倒3节间长11.5~12.0 cm。

不同时期灌溉对华北平原春玉米穗粒数的影响

干旱胁迫是限制华北地区春玉米穗粒数形成的关键因子,探究不同时期灌溉对穗粒数的影响,对提高该地区春玉米产量和水分利用效率具有重要意义。在2014—2016年进行3年大田试验,设置拔节期、大口期、抽雄期、吐丝后15 d灌水和不灌水对照(CK),明确不同时期灌水对土壤水分变化、吐丝期穗位叶光合速率、穗粒数的影响及其相互关系。结果表明,在干旱和关键生育时期缺水的年份,灌水处理可以提高春玉米穗粒数,其中花期灌水较其他处理提高了1.4%~97.0%(2014年和2015年);而在多雨的2016年,各个灌水处理间穗粒数差异不显著。拔节期和大口期灌水促进了春玉米营养生长,提高了叶面积指数和生物量,但春玉米花期遭遇干旱胁迫仍会降低穗粒数。花期灌水处理在营养生长阶段受干旱胁迫影响,叶面积指数和生物量都降低,但保证了吐丝—授粉—籽粒建成关键阶段有充足的水分供应,其吐丝期光合速率较其他处理提高5.2%~32.8%。回归分析结果表明,吐丝期充足的土壤水含量可以显著提高春玉米光合速率(P=0.0034)和穗粒数(P=0.0137),但过多降水(降低光辐射)会影响光合作用及籽粒结实。因此,花期灌水是干旱年份保证春玉米穗粒数的重要措施。

5-氨基乙酰丙酸和乙烯利对东北春玉米源库碳平衡的调控效应

为探讨5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)和乙烯利(ETH)复配剂对东北春玉米生育期内低温冷害的调控机制,创建东北春玉米区抗冷密植稳产化控栽培技术,2018-2019年在吉林省公主岭试验站(43°9′55″N,124°48′43″E),以中单909为材料,设置5-ALA和ETH不同浓度复配组合处理,于拔节期(V6)进行叶面喷施,研究各复配剂组合对春玉米源-库代谢、灌浆速率及产量的调控效应。5-ALA-ETH处理相比对照均改善了春玉米源-库代谢,其中22.50 g hm^–2 5-ALA配合450 mL hm^–2 ETH处理(A2E1)调控效果最优。A2E1处理下春玉米花前功能叶蔗糖磷酸合酶(SPS)活性和蔗糖含量平均比对照分别增加5.4%和7.9%,在吐丝后20 d内功能叶蔗糖含量降低14.4%,而籽粒蔗糖含量提高41.4%。5-ALA-ETH处理提高了籽粒最大灌浆速率,A2E1处理下在灌浆10~20 d籽粒蔗糖合酶(SS)分解方向酶活、籽粒酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性相比对照平均分别提高12.5%、52.8%和24.1%。A2E1处理玉米收获期穗长、穗粒数比对照分别增加4.7%和8.6%,秃尖长降低58.3%,产量显著提高4.8%。综上所述,5-ALA-ETH复配剂能够增加东北春玉米生育期内源强和库活性,进而促进籽粒灌浆,缓解低温冷害的影响,对保障东北春玉米高产稳产具有重要意义。

土壤含水量和密度对棉苗花芽分化的调控效应及其生理学机制

为探明土壤含水量和密度对棉苗花芽分化的调控效应及其生理学机制,于2019年在河北农业大学清苑试验站进行大田试验,以‘农大601’为材料,采用二因素裂区设计方法,主区为水分处理[充分灌溉(CK)和干旱(D)],副区为密度处理(6万株·hm^(–2)、9万株·hm^(–2)和12万株·hm^(–2)),共6个处理,研究土壤含水量和密度对棉花花芽分化起始及进程的影响。结果表明:1)微观结构观察发现,干旱会加快棉花茎尖生长点的分化速度;高密度下,茎尖生长点横纵比变小,会减缓分化速度;同一密度处理,干旱下棉花始果枝节位有所降低;而同一水分处理下,增加密度棉花始果枝节位显著提高,两因素互作效应显著。2)干旱和密度处理对棉花茎尖生长点的可溶性蛋白质、可溶性糖及内源激素含量产生显著影响(P<0.05)。2叶期时,干旱条件下,低密度处理可溶性蛋白质、可溶性糖和内源激素GA3含量较高,ZR含量较低,随着密度的增加,IAA/ABA、ZR/ABA和(IAA+ZR+GA3)/ABA比值呈增加趋势;随着花芽分化进行,各处理可溶性蛋白质和可溶性糖含量差异不显著,但高密度处理IAA/ABA、ZR/ABA和(IAA+ZR+GA3)/ABA比值显著低于其他处理,GA3/ABA比值高于其他处理。3)对调控花芽分化各指标的主成分分析结果表明,棉花2~3叶期时,茎尖生长点可溶性糖含量和内源激素ZR含量对花芽分化起始调控效应影响最大。因此,干旱条件下,6万株·hm^(–2)处理棉花茎尖生长点分化速度较快,营养物质与内源激素GA3含量较高,ZR含量较低,有利于棉花花芽分化;而12万株·hm^(–2)处理棉花茎尖生长点横纵比小,内源激素GA3/ABA比值高,减缓了花芽分化。研究结果为棉苗花芽分化的调控提供了理论依据。

四翅滨藜寄生的荒漠肉苁蓉质量分析

目的:对不同地区四翅滨藜寄生的肉苁蓉药材中5个苯乙醇苷类成分以及甜菜碱、甘露醇、果糖、葡萄糖、蔗糖的含量进行分析,并与同一地区梭梭寄生的肉苁蓉药材质量进行比较。方法:采用HPLC-UV对苯乙醇苷类成分进行含量测定,采用HPLC-ELSD对甜菜碱、甘露醇、果糖、葡萄糖和蔗糖进行含量测定。结果:寄主为四翅滨藜的肉苁蓉药材的5个苯乙醇苷类总含量以及甜菜碱、甘露醇、果糖、葡萄糖、蔗糖含量之和总体高于寄主为梭梭的肉苁蓉药材,且新疆、内蒙古和甘肃3个产地的情况基本一致。结论:四翅滨藜可以作为荒漠肉苁蓉的优良寄主进行推广种植。

种植密度对不同穗型冬小麦品种结实特性和产量的影响

为了明确种植密度对冬小麦结实特性和产量的影响,于2020-2021年以大穗型品种衡观35和多穗型品种济麦22为试验材料,设置4个种植密度水平,分别为每公顷基本苗180万(D180)、300万(D300)、420万(D420)和540万(D540)株,比较分析了不同种植密度下冬小麦小花结实、籽粒空间分布特征和产量的差异。结果表明,随着种植密度的降低,衡观35主茎穗上部和I分蘖穗下部、济麦22主茎和I分蘖穗中上部小穗位的结实粒数呈增加的趋势。降低种植密度促进了两个品种穗中部小穗位弱势小花、上部和下部小穗位强势小花的结实。衡观35主茎穗中上部和I分蘖穗中部小穗位的结实粒数均高于济麦22。开花期穗干重与可孕小花数呈显著正相关。低种植密度处理下开花期穗干重的增加为其获得较高的穗粒数奠定了良好的物质基础。种植密度对千粒重影响不显著,但显著降低了衡观35的穗数。由于产量构成三要素的协调作用,两个品种均在D300处理下获得了最高产量,但与其余种植密度处理间差异均不显著。综合来看,在保证穗数的前提下,适当降低种植密度会促进冬小麦主茎和分蘖穗结实,进而增加穗粒数和产量,可节约生产成本,有利于冬小麦绿色高产高效生产。

灌溉和施氮对小麦产量形成及土壤肥力影响的研究进展

水分和氮肥是小麦生长发育和产量形成中最重要的两个因子,二者存在相互制约或相互促进等互作关系。近年来,由于灌溉大量用水和氮肥的过量施用,造成了农业水资源匮乏和环境污染加重等一系列问题.合理灌溉和施氮以提高水氮利用效率越来越受到广泛的重视。为全面概括灌溉和施氮处理的作用,本文从小麦植株和土壤两个方面入手,对近年来国内外学者在灌溉和施氮对小麦产量形成和土壤肥力影响方面的研究进展进行了综述,为评估长期灌溉和施氮处理对小麦生产和土壤肥力的影响、制定灌溉和施氮技术措施提供依据。

聚乙二醇引发对盐胁迫下棉种萌发及生理特性的影响

为提高棉花在盐胁迫下的出苗率,争取全苗、壮苗,以棉花种子为试验材料,使用蒸馏水和5%、10%、15%聚乙二醇(PEG-6000)进行6、12、24 h引发,根据发芽势(GP)和发芽率(GR)筛选出最适引发条件。后续以未引发种子为对照,使用筛选出的最佳引发条件进行引发,分别于4个NaCl浓度(0、50、100、150 mmol·L^(-1))下进行萌发,研究种子引发对盐胁迫下棉种萌发和生理特性的影响。结果表明,使用5%PEG-6000引发12 h为最佳引发条件,并且在后续的NaCl胁迫下同样表现突出。在不同浓度的NaCl胁迫下,引发后种子的GP、GR、发芽指数(GI)和活力指数(Ⅵ)均较未引发出现了显著提高。对萌发7 d棉种形态特征的研究发现,下胚轴长度和根长在不同浓度的NaCl胁迫下分别提高了17.95%~30.37%和12.93%~74.96%。种子生理指标的测定结果表明,经过引发的棉种萌发7 d其根系活力提高了6.84%~39.32%;萌发2、4、6 d,种子超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性与未引发种子相比同样出现了较大幅度的提升;而种子内部的H_(2)O_(2)、丙二醛(MDA)含量却降低,说明PEG引发可以通过增强种子内部抗氧化酶活性和缓解膜脂过氧化程度来提高棉种的耐盐能力。本研究为提高棉花在盐胁迫下的出苗率提供了简单、有效的方法。

基于耐低氮综合指数的棉花苗期耐低氮品种筛选

在棉花生产中,氮肥的过量施用,不仅增加了生产成本,还造成了氮肥的大量流失,对环境造成了破坏。筛选耐低氮棉花品种是解决该问题的有效途径之一。本研究以21个在我国各大棉区主栽的棉花品种为试验材料,采用苗期土培的方式,设置正常氮(138 mg kg^(-1))和低氮(0 mg N kg^(-1))2个处理,测定了23个农艺性状,采用主成分分析、模糊隶属函数、聚类分析、相关性分析评价各品种的耐低氮能力。结果表明,所测定的大部分性状的变异系数均大于10%,说明所选择品种具有很好的代表性。根据主成分分析和相关性分析得出作为棉花低氮耐受性评价的7个性状,分别为根长、根表面积、根体积、地上部干重、总干重、实际光化学效率、最大光化学效率。根据耐低氮综合指数,筛选出鲁无403、新海12号、中棉所64号、新陆早23号4个耐低氮品种,丰抗棉1号、TM-1、农大棉601、中棉所35、新陆早53号5个低氮敏感型品种。4个耐低氮品种的耐低氮综合指数介于0.5723~0.6818,而5个低氮敏感型品种的耐低氮综合指数介于0.2914~0.3962。本研究提出的基于耐低氮综合指数的筛选方法,为作物耐低氮品种的筛选提供了新的借鉴。

黑龙港流域夏玉米生育期降水、需水和干旱时空分布特征

黑龙港流域地下水超采导致水分极度匮乏,提高降水利用效率成为该区夏玉米生产的关键。该文利用黑龙港流域18个地面气象观测站1966-2015年逐日气象数据,对玉米全生育期及各生育阶段的有效降水量、需水量、作物水分亏缺指数、干旱发生频率的时空分布特征等进行了分析。结果表明,夏玉米全生育期有效降水量292.89~361.56 mm,呈"东北高、西南低"的趋势;需水量362.82~444.04 mm,呈"南部高,北部低"的趋势;近50年总有效降水量和需水量均呈下降趋势,且需水量的变化与平均日照时数、平均风速呈高度正相关;全区干旱发生频率为48.30%,其中南部超33.3%,中部及北部超66.6%;黑龙港中部和北部在成粒和灌浆阶段出现干旱的几率较大,南部在成粒阶段出现干旱的几率较大。该研究为黑龙港夏玉米降水资源的高效利用提供了理论依据。

不同施氮水平下棉花叶片最大羧化速率的高光谱估测

植物叶片最大羧化速率(Maximum Carboxylation Rate,Vcmax)是表征植被光合能力的重要参数之一,研究叶片Vcmax对氮素的响应对预测植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。该研究以国欣棉9号为试验材料,设置4个施氮水平,测定棉花不同生育时期叶片生理参数和叶片反射光谱,探究Vcmax与生理参数及光谱指数的关系,建立叶片Vcmax最优反演模型。结果显示,棉花叶片Vcmax在苗期至蕾期不受施氮水平的影响,随着生育进程的推进,氮素逐渐成为影响叶片Vcmax高低的主要因素之一。此外,叶片Vcmax与含氮量的相关程度最高,远高于叶片Vcmax与叶绿素、比叶重的关系。对叶片Vcmax与光谱指数进行回归分析发现,由蓝光和红边波段组合的光谱指数能较好的预测叶片Vcmax,其中表现最好的为归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI697,445)和比值植被指数(Ratio Vegetation Index,RVI445,694),决定系数(R^2)均大于0.75。最后,以生理参数和光谱指数为基础,采用一般线性回归和多元逐步回归构建棉花叶片Vcmax估算模型,结果表明,由RVI445,694、光化学植被指数(Photochemical Vegetation Index,PRI)、修正型归一化差值植被指数(Modified Normalized Difference Vegetation Index,mND705)所构建的多元逐步回归模型精度最高(R^2=0.809,RMSE=16.93μmol/(m^2·s)),叶片含氮量和叶绿素所构建的多元逐步回归模型次之(R2=0.801,RMSE=17.01μmol/(m^2·s)),高于其他单变量线性回归模型。研究表明,利用高光谱指数可以有效地估测棉花叶片最大羧化速率,结果可为叶片Vcmax准确反演和评估光合能力提供支撑。

晚播增密对棉花群体光合及干物质积累与分配的影响

【目的】研究晚播条件下不同高密度棉花群体光合速率、叶面积指数和干物质积累与分配特点,旨在探索黄河流域冀中植棉区棉花晚播适宜的密度。【方法】于2017年和2018年进行大田试验,设置2个密度处理:9.0万株·hm^-2(D1)和12.0万株·hm^-2(D2)。2017年以农大601和国欣棉9号为材料,2018年供试品种为农大601。研究不同高密度对棉花群体光合特性及产量构成的影响。【结果】在棉花快速生长时期,D2密度的叶面积指数显著高于D1,可见较高密度在棉花旺盛生长阶段易创建较大的冠层结构,但过高的叶面积指数导致群体郁闭,不利于群体光合性能提高,尽管D2群体总干物质及营养器官干物质积累较多,但较强营养生长势制约了生殖生长,导致生殖器官养分分配比例降低;增加密度对铃重及衣分没有影响,可能因为年际间气候因素影响,其他产量构成因素2年结果不尽一致。【结论】在该地区适宜晚播条件下,D1更有利于构建合理的棉花群体结构,易达到稳产;而D2有获得高产的潜力,在提高群体干物质总量的基础上,进一步通过化控技术改善群体器官间养分分配,提高经济系数可获得更好产量。

外源褪黑素对干旱胁迫小麦发芽及幼苗生理特性的影响

【目的】明确适宜浓度褪黑素(melatonin)对小麦幼苗的抗旱生理效应,为旱地小麦高产提供依据。【方法】用PEG-6000模拟干旱,选用抗旱性不同的小麦品种济麦22(抗旱性一般)和衡观35(抗旱品种)为试材,设置对照(CK)、20%PEG(PEG)、20%PEG+10μmol/L褪黑素(T-10)、20%PEG+100μmol/L褪黑素(T-100)、20%PEG+300μmol/L褪黑素(T-300)5个处理,研究褪黑素对小麦种子发芽和形态的影响,选择有明显改善PEG胁迫的褪黑素浓度,研究褪黑素对小麦幼苗的抗旱调控作用。【结果】T-100和T-300均不同程度地改善了PEG胁迫下小麦种子的发芽指标和种子形态,尤其T-300可显著提高PEG胁迫下两个小麦品种的发芽势、发芽率、幼苗干质量,使其迅速恢复至对照水平;显著提高胚根长、胚芽长、幼苗含水量,但未恢复至对照水平。T-10对干旱胁迫小麦发芽状况无显著改善。T-300显著增加干旱胁迫下两个小麦品种幼苗的净光合速率,显著增加济麦22的蒸腾速率和衡观35的瞬时水分利用效率、Fm′,降低了衡观35的Fo。衡观35的蒸腾速率明显低于济麦22,而水分利用效率明显高于济麦22。T-300显著降低了干旱胁迫下济麦22的MDA含量、POD活性、可溶性糖含量,而显著增强其SOD活性、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和根系活力。衡观35本身抗旱性强,干旱胁迫下的MDA含量未升高,POD活性低于济麦22;施加褪黑素后SOD活性、根系活力显著增加,可溶性糖含量增至对照水平。【结论】300μmol/L褪黑素可明显改善PEG干旱胁迫下的小麦发芽状况,是改善干旱胁迫下小麦萌发的有效浓度。衡观35在褪黑素调节下抗旱恢复能力强于济麦22。

灌水时期对冬小麦个体、群体结构和冠层光合作用的影响

为了明确灌水时期对冬小麦群体个体结构特征和光合能力的影响,于2020-2021年开展田间试验,设置5个灌水处理,分别在拔节初期(T_(2)W_(1))、孕穗期(T_(3)W_(1))、起身中期+开花期(T_(1)W_(2))、拔节初期+开花期(T_(2)W_(2))、孕穗期+开花期(T_(3)W_(2))灌水,研究灌水时期对冬小麦个体结构、群体大小、冠层光分布、群体光合能力、花后各叶层衰老以及产量的影响。结果表明,在相同灌水次数下,随着春季第一水灌溉时期的推迟,上三叶(旗叶、倒二叶和倒三叶)的长度、面积、旗叶层光能截获率和灌浆前期(开花当天、花后16 d)的叶面积指数都呈降低趋势;旗叶叶耳层至倒三叶叶耳层的光合有效辐射截获率显著提高,花后16~30 d叶面积指数和叶绿素相对含量衰退减缓,单叶和群体光合速率、花后干物质积累量明显提高,但花前干物质转运量降低。结果显示,T_(2)W_(2)、T_(3)W_(2)处理籽粒产量无显著差异,但都显著高于T_(1)W_(2)处理;T_(2)W_(1)、T_(3)W_(1)处理的籽粒产量也无显著差异,但显著低于T_(1)W_(2)、T_(2)W_(2)、T_(3)W_(2)处理。综上,在本试验条件下,于拔节初期或孕穗期灌溉春季第一水加灌开花水有利于优化群体结构,从而实现增产,不灌开花水,会使产量显著减少。