气候变化对河北省棉花物候期的影响

【目的】研究河北省棉花物候期对气候变化的响应。【方法】利用气象数据和棉花物候期数据,分析了1981—2010年河北省棉花各生育阶段气候变化特征、物候期变化趋势、各生育阶段长短变化趋势以及各生育阶段长短与该生育阶段气象因子的相关性。【结果】1)棉花各生育阶段平均温度和≥0℃积温整体呈升高趋势;2)棉花播种期、出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期呈提前趋势,而收获期呈延后趋势。开花之前各生育阶段缩短,开花之后各生育阶段延长,整个生长期延长;3)吐絮之前各个生育阶段的平均温度、≥0℃积温与该生育阶段长短呈负相关,吐絮到收获及全生育期的天数与该时期平均温度、≥0℃积温呈正相关。【结论】研究结果有助于理解气候变化对棉花生长发育的影响,并据此提出棉花生产应对气候变化的适应技术与策略。

河北省棉花生产碳足迹分析

基于农业碳足迹理论及生命周期评价法,采用问卷调查方式,定量研究河北省棉花生产碳足迹,分析其构成因素,解析河北省棉花生产肥料和灌溉投入与产量的关系。研究结果表明:1)河北省棉花生产单位面积、单位产量、单位生物量、单位产值碳足迹(以CO_2当量计)分别为3272.71 kg·hm^(-2),1.04 kg·kg^(-1),0.40 kg·kg^(-1)和0.34 kg·$-1,低于前人研究结果中华北平原作物生产平均碳足迹和冬小麦碳足迹;2)化肥、灌溉、地膜为河北省棉花生产碳排放主要来源,分别占棉花生产碳足迹的34.53%、25.98%和18.44%;3)在调研的棉田中,25.63%的地块肥料投入过量,21.11%的地块灌溉投入过量,且产量较低,存在着较大的节能减排潜力。逐步扩大棉花种植面积,并发展棉花节肥、节水、免覆膜技术,必将成为未来河北省作物生产应对气候变化,发展低碳农业的重要举措。

棉花早衰的原因及表现——2014年9月对河北威县棉花生长的调查

为分析棉花早衰的原因及表现、总结棉花高产栽培经验,对2014年河北威县3块早衰棉田的土壤养分状况、棉花生长情况和产量进行调查分析。分析表明:棉田起土、复耕棉田由于起土或持续失耕造成土壤氮磷钾和有机质等养分含量明显降低导致棉花早衰;前茬为苜蓿的棉田由于苜蓿的固氮作用,土壤氮磷钾和有机质等养分含量明显增加,能够减缓棉花早衰的发生。棉花早衰在冠层上表现为株高降低、棉株变细、叶绿素含量降低、果节数减少和最长果枝长度减小等方面,根系上表现为主根长和最长侧根长度变短、侧根数目变少,与相应对照棉田相比,本调查早衰棉田棉花主根长度和最长侧根长度分别降低9.7%和31%,一级侧根数减少36.4%。早衰棉花产量明显降低,主要原因是早衰棉花单株成铃数和铃重降低,起土棉田、复耕棉田和前茬棉花棉田棉花理论产量与相应对照棉田相比分别低29.3%,13.2%和4.3%。本调查说明土壤养分状况变差是造成棉花早衰的主要原因,棉田持续耕作可能造成棉花早衰。

两年周年播种试验确定河北省小麦临界播种期

播种期(简称播期)是重要的农艺措施。其确定原则是使作物在相对适宜的气候条件下完成生育周期,尽量避免天气灾害。河北省传统的冬小麦生产中,播期的确定主要依靠经验。后来,冬小麦的适宜播期一般按照常年越冬期开始的时间向前推算,以累计达到冬前壮苗所需积温要求的日期作为最适播期。随着小麦栽培规范化程度提高,更多地是参照冬前积温状况,根据田间试验结果来确定特定区域的适播期,有的还被编制成地方标准。

河北野生狗牙根遗传多样性的SSR分析

利用SSR标记技术分析了34份河北省野生狗牙根种质资源的遗传多样性及亲缘关系。从108对SSR引物组合中筛选出条带清晰、多态性较高的21对引物组合进行遗传多样性分析,共产生226条清晰条带,其中185条为多态性条带,平均每对引物产生8.81条,多态性位点比率为81.9%。UPGMA聚类分析显示,所有供试的34份狗牙根材料相似系数GS=0.484~0.968,平均为0.679。当GS=0.67时,可将34份供试材料分为4大类群。本研究结果表明河北野生狗牙根种质存在一定的遗传变异,可为河北狗牙根种质的评价、优异基因挖掘和抗性材料选择等提供科学依据。

氮素对棉株上部果枝铃￣叶系统生长及生理特性的影响

以鲁棉研28号为试验材料,不施氮肥为对照,在大田条件下研究低氮(120 kg·hm-2)、中氮(240 kg·hm-2)、高氮(480 kg·hm-2)处理对棉株上部果枝"铃￣叶系统"的形态和生理生化效应。结果表明:1)中氮和高氮显著增加棉花上部果枝的长度、叶面积,高氮显著降低上部果枝近远端直径比;2)与对照相比,中氮上部果枝铃对位叶的叶绿素含量、可溶性蛋白含量显著增加,上部果枝棉子的可溶性蛋白含量也显著提高;3)中氮棉花果枝内外围铃重最大,结铃后期显著大于对照。氮肥提高棉花上部果枝的纤维品质,以中氮内外围棉铃的纤维品质最优。表明施适量氮肥能增强棉花上部果枝的"源￣库"协调性。

NO对氮胁迫棉花幼苗根系形态的调控效应

以‘农大棉8号’为试验材料,在水培缺氮的情况下,利用一氧化氮(Nitric oxide,NO)的供体硝普钠(Sodi-um nitroprusside,SNP)处理棉花幼苗,研究了外源NO对氮素胁迫条件下棉花幼苗根系形态的调控效应。结果表明:外源NO能够增加氮素胁迫下棉花根长、根表面积、根体积、主根直径和根干重。低浓度的NO(SNP浓度50～100μmol/L)能显著提高根表面积9.39%、根体积10.78%、主根直径8.63%、根系干重39.2%;高浓度NO对氮素胁迫缓解效应较弱。因此,在本试验条件下,低浓度的NO(SNP浓度50～100μmol/L)表现对氮素胁迫下棉花根系生长具有良好促进效应,可能利于增强棉花的抗逆性。

小麦代换系耐低磷生理性状的主成分分析及综合评价

【目的】通过对不同磷处理下小麦代换系多项生理指标研究,筛选和鉴定耐低磷基因型。【方法】以小麦CS-Synthetic 6x整套染色体代换系及其亲本为材料,对其在不同磷处理条件下叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、SOD、POD活性、丙二醛含量、叶绿素、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率,气孔导度、胞间二氧化碳浓度、初始荧光、最大荧光,原初光能转化效率(Fv/Fm)等14个生理指标进行测定,以各项指标的耐低磷系数作为耐低磷指标,通过主成分分析、聚类分析对其耐低磷特性进行综合评价。【结果】将14个单项生理指标转换成为7个相互独立的综合指标;并通过聚类分析将23个基因型划分为3类:父本Synthetic 6x与2A代换系耐低磷特性较强,母本中国春与4A、7A、2B、1D、3D代换系耐低磷特性较弱,其余15个代换系(1A、3A、5A、6A、1B、3B、4B、5B、6B、7B、2D、4D、5D、6D、7D)耐低磷特性中等。【结论】Synthetic 6x的2A染色体上具有耐低磷胁迫特性的有关基因。

基于模型和GIS的数字棉作系统的设计与实现

为了进一步发展和完善棉花模型的综合模拟功能,提高其生产管理系统的机理性、数字化、可靠性和通用性水平,该研究运用软构件和参数化技术,决策支持与系统设计技术,结合GIS空间技术,充分发挥模拟模型的动态预测功能、GIS的空间信息管理功能、知识模型的管理决策功能,最终建立了基于数字模型和模拟分析的网络化数字棉作栽培管理决策系统,该系统以品种、气候、土壤、生产条件等数据作为基本输入,可为农业生产者、管理人员和科技人员等不同用户提供棉作区划、方案设计、模拟预测、实时调控、生产分析等棉花生产管理服务。系统的实现为棉花生产系统的数字化设计、精确化预测、动态化管理和网络化控制提供了支持。

棉花源库比对中、下部果枝叶生理活性及铃重的影响

以转基因抗虫杂交棉中棉所29(CCRI29)为材料,通过去叶和去蕾处理,研究改变源库比对大田棉花中、下部果枝叶生理活性的影响。结果表明:减库处理可以提高中、下部果枝叶片中蛋白质的含量,促进后期果枝叶中叶绿素的合成,延长叶片功能期。减源处理促进中、下部果枝叶生长前期果枝叶中叶绿素含量,表现出暂时性的超补偿效应,但是在果枝叶生长后期,叶绿素含量快速下降;并且减源处理不利于叶片中蛋白质的合成。提高源/库比、降低源/库比均降低了中、下部果枝叶中SOD和POD活性,对MDA含量的影响为:减源>CK>减库。源库比例的改变影响叶片的寿命和功能,改变棉花源库比,打破了源库平衡,其叶片的生理活性也会发生相应变化。受源器官生理特性变化的影响,不同处理单铃重差异较大,表现为减库>CK>减源。

水培磷胁迫下不同基因型棉花苗期根系形态及叶片光合特性的差异

水培条件下,以彩棉品种中棉所51号(浅棕)、中棉所81号(深棕)、中棉所82号(深绿)和普通白棉品种国欣棉3号为材料,研究3个不同的磷素(KH2P2O5)水平:缺磷(0 mmol·L-1)、低磷(0.5 mmol·L-1)和适磷(1mmol·L-1)对棉花苗期根系形态、根冠比、叶片光合特性的影响。结果表明:低磷极显著提高了棉花总根长和根表面积;缺磷严重抑制了棉花根系的生长,但是随着处理时间的延长,棉花根系生长得以自我调节,减轻了胁迫的影响。低磷处理后10 d,总根长、根表面积、根体积、根冠比均以白棉提高的最多;处理后20 d则以浅棕棉提高的最多。缺磷胁迫下,白棉和深棕棉在处理后20 d根系生长受到的抑制程度相比于处理后10 d加重,而其他品种则随着胁迫时间的延长,抑制程度减轻。不同品种的光饱和点和最大光合速率差异的表现均是浅棕棉>白棉>深棕棉>深绿棉。随着磷素供应水平的降低,白棉的光饱和点和最大光合速率也逐渐降低,而两个棕色棉的光饱和点则表现为低磷>缺磷>适磷。表明白棉能耐短期的磷素胁迫,浅棕棉和深绿棉能耐较长期的磷素胁迫,深棕棉对磷素胁迫较钝感。

不同播期密度对超早熟短季抗虫棉群体性状的影响

本试验以超早熟短季抗虫棉"546系"为材料,在冀中地区不同播期(播期Ⅰ:5月20日、播期Ⅱ:6月2日、播期Ⅲ:6月14日)和密度(低密度:12万株/hm2、中密度:15万株/hm2、高密度18万株/hm2)处理下进行了群体性状相关特征研究。结果表明:(1)随播期推迟和种植密度降低,群体果枝数均明显降低,播期Ⅲ各密度处理有效果枝数只相当于播期Ⅰ的1/2至1/3。(2)随着播期推迟,各时期群体总花蕾数均明显降低,尤以播期Ⅲ下降幅度大。(3)播期Ⅰ各密度吐絮期群体有效铃数差异不明显,播期Ⅱ中密度处理最高,播期Ⅲ高密度处理最高。(4)适当提高种植密度能够有效减弱晚播对干物质积累的不利影响。然而,播期Ⅲ群体营养物质的积累在盛铃后明显落后于另两个播期。(5)群体生殖体干物重受播期及密度影响较为明显,播期Ⅲ在盛铃期群体生殖体干物质积累大幅度低于播期Ⅰ和播期Ⅱ。(6)各播期叶面积指数动态大体表现为:高密度>中密度>低密度,然而盛铃期开始密度间差异已不明显,播期Ⅲ盛花期之后叶面积指数下降的速度明显快于前两个播期。研究结果为该类型品种(系)示范推广和生长调控提供了依据。

20对大麦株高近等基因系农艺与产量性状差异及相关性分析

为培育高产优质啤酒大麦提供理论依据,以20对二棱啤酒大麦株高近等基因系为试材,通过测定其农艺性状和产量性状,探讨近等基因系中半矮秆基因uzu对株高、穗长、地上部干质量、单穗粒数、单株粒重和千粒质量等的影响,并进行20个高秆基因系之间、20个矮秆基因系之间的性状差异比较及相关分析。结果表明:除地上部干质量和单穗粒数性状外,高秆基因系(无半矮秆基因uzu)其他性状均显著或极显著高于矮秆基因系(含半矮秆基因uzu),即半矮秆基因对较多的农艺性状和产量性状能够产生降低作用。相关分析表明:20个高秆基因系中,千粒质量之间的差异最为显著,说明千粒质量对于产量的提升潜力较大;株高与穗下节间长度、穗长呈极显著正相关,与产量性状均呈负相关,但无显著相关性。在20个矮秆基因系中,千粒质量同样差异最为显著;株高与其他性状均无显著相关性,但与千粒质量、单穗粒数呈负相关,与单株粒重呈正相关。

不同密度条件玉米根系性状在不同土层中的分布研究

以玉米杂交种郑单958和先玉335为材料,在玉米成熟期采用大田挖掘的方法,研究了不同密度条件下(52 500株/hm2和82 500株/hm2)根系性状在土层中的分布特征。结果表明:根系主要分布在0～30 cm土层,根系各性状最大值出现在0～10 cm土层,随着层次的加深各性状指标显著降低。在低密度条件下,单株根系生长空间充足,各层次根系质量、体积和表面积均显著大于高密度下的相应指标;在高密度条件下,根系生长受到空间限制,各性状指标在土层中的分布与低密度相比表现出整体下移的趋势。高密度条件下各层次根长密度大于低密度下的相应指标。与郑单958相比,先玉335表现出较好的耐密性。

水分亏缺对不同小麦品种矿质元素吸收分布及水分利用的影响

在限制小麦灌溉面积的大背景下,为进一步稳产促优,本文探讨了华北地区水分亏缺对不同小麦品种矿质元素吸收、分布特性及其与植株水分利用和产量的关系。选用3个生态类型冬小麦品种(抗旱品种‘沧麦6001’、丰水高产品种‘邯麦9’和多抗超高产品种‘济麦22’),设置正常和水分亏缺两个水平的人工气候室箱体栽培试验,主要调查了小麦不同器官矿质元素含量、积累量变化、分配比以及矿质元素变化对水分利用效率和产量的影响。结果表明,矿质元素的含量和分配具有器官特异性,其中小麦叶片Ca、籽粒Cu和Zn、茎秆Na的含量、分配比最高;Fe含量、积累量及Fe分配比因品种、器官、水分差异而不同:正常水分下,‘沧麦6001’以茎秆、‘邯麦9’以叶片的Fe含量、分配比最高;‘济麦22’以茎秆和颖壳Fe含量较高,以叶片和颖壳Fe分配比较高。而水分亏缺下,‘沧麦6001’和‘邯麦9’Fe含量以籽粒最高,‘济麦22’以叶片最高;3品种Fe分配比均以籽粒最高。此外,水分亏缺增加了小麦籽粒Cu、Zn含量及分配比,籽粒Zn、Na和Ca积累量,显著增加‘沧麦6001’的水分利用效率和产量以及‘济麦22’的产量水分利用效率;而降低了‘沧麦6001’籽粒Mn、‘邯麦9’籽粒Cu和Mn、‘济麦22’籽粒Cu和Fe积累量以及‘邯麦9’水分利用效率、干物重、产量。综上,水分亏缺下,‘沧麦6001’更易高产高效,籽粒Fe含量增加,但需补充一定的Mn元素;‘济麦22’的水分利用效率增加,产量未显著下降,需补充一定Fe元素保证品质;‘邯麦9’产量和水分利用效率均显著下降,且籽粒中Cu和Mn积累下降明显。相关分析表明,Cu、Zn、Ca、Mn含量与干物重变化之间存在一定的相互调节作用,但未直接影响产量和水分利用效率,这可能与品种间差异及品种和水分互作影响有关。但矿质元素可能通过影响干物重间接调控水分利用效率的趋势是存在的,尚需进一步研究和验证。

盛铃期遮阴对棉花叶片光合特性的影响

为阐明遮阴对生育中后期棉花叶片光合性能的影响及其内在机理。在大田条件下,以‘银瑞361’为材料,研究不同遮阴程度(0%,50%,80%)对盛铃期棉花叶片的叶绿素含量、光合响应曲线及荧光响应曲线的影响。结果表明:(1)遮阴提高了棉花叶片叶绿素含量,显著增加了叶绿素b所占比重;(2)随遮阴程度增加,棉花叶片的最大净光合速率Pnmax、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)及暗呼吸速率(Rd)显著下降,表观量子效率(φ)显著增加;(3)遮阴和高光强使棉花叶片的叶绿素荧光参数ΦPSⅡ、qP显著下降,光照强度超过1 150μmol/(m2·s)后NPQ和ETR开始下降。由此可见,遮阴提高了生育后期棉花叶片叶绿素含量,减少了暗呼吸消耗,对弱光产生一定生态适应性,但是遮阴降低了棉花叶片PSII反应中心的光化学活性,使光合速率下降,导致光合产物积累下降。

盐胁迫对小麦代换系光合性状的影响及染色体效应研究

为了选育小麦耐盐基因型,以中国春-Synthetic 6x小麦染色体代换系及其亲本为材料,设置对照(0mmol·L^(-1) NaCl)和盐胁迫(150mmol·L^(-1) NaCl)2个处理,通过测定不同处理条件下代换系幼苗比叶重、叶绿素和类胡萝卜素含量及光合速率的变化,探讨盐胁迫对小麦代换系幼苗光合性状的影响,并对其调控相关特性的基因进行染色体定位。结果表明,盐胁迫导致多数小麦代换系叶绿素和类胡萝卜素含量、比叶重、光合速率降低;盐胁迫条件下,Synthetic 6x的2D染色体上可能存在诱导比叶重升高的基因,1A、5A、7A、2B、3B、5B、6B和6D染色体上可能存在诱导叶绿素含量增加的基因,1A、4A、7A和5B染色体上可能存在诱导类胡萝卜素含量增加的基因,1A和7D染色体上可能存在诱导幼苗光合速率增强的基因,即Synthetic 6x的1A染色体上可能存在调控光合特性的关键基因。

不同施肥模式对棉田肥料利用率及产量的影响

在大田条件下,以转基因抗虫棉‘沧198’为材料,研究了2种类型肥料(常规肥料、控释肥料)在不同养分水平(100%、80%)下,采用不同施肥方式(常规肥:基施+追施,控释肥:全部基施)对棉花干物质积累、肥料利用效果及产量构成因素的影响。结果表明:相同养分水平条件下,一次性基施控释肥的干物质积累量与常规施肥模式的干物质积累量差异显著,控释肥处理棉田干物质日积累最大值出现在盛花至盛铃时期,并且控释肥处理棉株在后期仍能保持相对较高的干物质日积累量。控释肥处理棉株的养分积累量、养分利用产投比、氮磷钾养分的表观利用率、农艺效率、吸收效率也显著高于常规肥料,但干物质生产效率无显著差异,且控释肥的土壤养分贡献率低。控释肥处理的籽棉产量与同水平常规肥处理差异不显著,但控释肥100%施量处理比常规肥100%处理平均高2.80%,控释肥80%施量处理与常规肥100%处理籽棉产量仅低1.18%。表明本试验条件下控释肥有一定增产趋势,能显著提高肥料利用效率,能满足棉花中后期对养分的需求。

HPLC分析不同施肥山药中尿囊素及薯蓣皂苷元含量

目的:比较不同施肥处理山药的尿囊素及薯蓣皂苷元含量,为山药栽培中合理施肥提供理论依据。方法:进行了山药不施肥、单施化肥、单施有机肥、有机肥+化肥4种施肥处理的田间试验,高效液相色谱法测定山药中的尿囊素及薯蓣皂苷元含量。结果:施肥能显著提高山药中的尿囊素及薯蓣皂苷元含量,有机肥+化肥处理尿囊素及薯蓣皂苷元的含量最高,单施有机肥处理的次之,其次为单施化肥处理,不施肥处理的含量最低。结论:不同施肥处理山药的尿囊素及薯蓣皂苷元含量差异显著,有机肥和化肥配合施用对提高山药中的尿囊素及薯蓣皂苷元含量效果最佳。

水分亏缺对不同小麦品种N、P、K分布与产量的影响

为明确华北地区不同小麦品种在正常和缺水条件下N、P、K的吸收利用特点,进一步实现资源高效利用,选用3个不同生态类型品种(沧麦6001、邯麦9、济麦22),设置相对含水量分别为60%~80%(正常)和40%~60%(亏缺)两个浇灌水平,进行人工气候室箱体栽培试验,测定各小麦品种不同器官N、P、K含量和分配、干物质积累以及对籽粒产量构成要素的影响。结果表明,N、P、K含量和分配具有明显的器官特性,其中籽粒N和P含量显著高于其他部位,K含量最低。水分亏缺限制了沧麦6001籽粒N和K的吸收,同时促进了N和P向籽粒的转运;限制了邯麦9茎秆K的吸收,促进了P向颖壳的转运;限制了济麦22叶片、籽粒P的吸收,同时促进了N向颖壳和籽粒的转运,从而改变了小麦不同部位养分比例平衡以及干物质积累。N、P含量与干物质积累呈显著正相关,K含量与其呈显著负相关,但均未直接影响产量及其构成要素。亏缺灌溉下(亏缺量为24.39mm),邯麦9穗数、产量及济麦22穗数显著降低,而沧麦6001穗数、穗粒数和产量显著提高。因此,适度控制水分并提高营养元素向籽粒的转运效率是提高小麦产量和品质的重要途径。