小麦：耕作栽培·生理生化
小麦是重要的粮食作物, 其微量元素含量高低直接影响人体健康。明确我国主要麦区小麦籽粒微量元素含量水平, 对优化小麦微量元素营养品质, 保障居民营养健康有重要意义。于2016—2020年, 在我国17个小麦主产省区采集分析了1112份小麦及土壤样品, 参考《中国营养学会人体微量元素摄入标准》和美国环境保护署健康风险评估方法, 结合我国居民饮食特点, 推荐了小麦籽粒微量元素适宜含量范围, 并以此评价了我国小麦的微量元素营养状况。研究发现, 我国小麦籽粒铁含量平均为43.8 mg kg-1, 72.9%样本低于铁的推荐量下限50 mg kg-1, 所有样本铁含量均低于推荐量上限140 mg kg-1; 籽粒锰含量平均为43.0 mg kg-1, 仅4.1%样本低于推荐锰含量下限22 mg kg-1, 但23.7%样本高于推荐上限值50 mg kg-1; 籽粒铜含量平均为4.6 mg kg-1, 7.6%样本低于推荐量下限3 mg kg-1, 所有样本铜含量均低于推荐量上限10 mg kg-1; 籽粒锌含量平均为31.4 mg kg-1, 85.8%的样本低于推荐量下限40 mg kg-1, 仅4.1%样本高于50 mg kg-1的推荐量上限; 籽粒硼含量平均为1.2 mg kg-1, 低于推荐量下限0.8 mg kg-1的样本占29.2%, 所有样本均低于推荐值上限10 mg kg-1; 籽粒钼含量平均为0.5 mg kg-1, 18.8%的样本钼含量低于推荐量下限0.2 mg kg-1, 仅有0.4%样本钼含量高于推荐值上限2 mg kg-1。我国小麦籽粒微量元素含量也存在区域间变异, 其中, 铁、锌含量普遍偏低, 部分地区硼、钼含量不足, 而锰含量偏高, 铜含量基本在推荐范围内。
探索适宜于麦玉“双晚”种植模式下抗逆丰产稳产的冬小麦夏玉米品种组合特性及其与自然资源匹配特征, 对于保障冬小麦夏玉米抗逆丰产高效生产具有重要意义。本研究于2017—2019年通过田间试验, 选用华北平原主推的冬小麦与夏玉米品种各8个, 设置区域麦玉“双晚”接茬模式和水分控制处理, 通过水分利用效率、籽粒灌浆特征、生育进程、周年光温水资源利用效率等综合分析与评价, 探明宜于“双晚”模式下麦玉品种组配特征及其资源利用效率。结果表明, 在常规节水灌溉和生育期雨养模式下冀麦325、石麦15和济麦22的产量在两个生长季均高于供试品种平均产量, 其中冀麦325和石麦15的抗旱系数均高于济麦22; 同时, 济麦22、冀麦325和石麦15具有较高的灌浆速率、穗粒数和粒重, 其高稳系数在不同灌溉模式下均高于供试品种平均值。在供试玉米品种中, 登海605、伟科702、MC670、农华816的产量和高稳系数均高于供试品种的平均值, 其中MC670、登海605、先玉335的灌浆速率在2个生长季均高于供试品种的平均值, 而迪卡517和先玉335在供试品种中收获期籽粒含水量最低、平均脱水速率最高。基于品种丰产稳产性、抗旱性、灌浆特征和脱水特征的综合分析, 筛选出周年产量和资源利用效率最高的品种组合为冀麦325-MC670, 2年较对照济麦22-郑单958品种组合周年产量提高17.2%和17.9%、光、温和灌溉水利用效率分别提高18.6%和20.0%、18.1%和18.9%、17.4%和18.1%, 经济效益分别增加8800元 hm -2和9600元 hm -2; 为适应麦玉周年全程机械化管理模式, 玉米品种应组配脱水快、籽粒收获含水量低的迪卡517或先玉335, 与济麦22-郑单958组合相比, 周年产量两年分别提高4.7%和14.4%、光温和灌溉水利用效率分别提高5.6%和16.3%、4.7%和15.4%, 5.0%和14.6%, 经济效益增加2080元 hm -2和7080元 hm -2。综上所述, 在麦玉“双晚”模式下, 通过优化品种组合, 与当前主推品种组合相比, 能进一步实现周年产量和资源利用效率的协同提升。
作物产量估测关系到人民生活质量和国家粮食安全问题, 在田块尺度下及时准确估算产量, 对于农事操作管理、收获、销售及种植计划制定均具有重要意义。选择地势起伏及空间差异较大的农田为研究区, 利用低空无人机遥感平台搭载多光谱相机、热红外相机和RGB相机, 同步获取小麦关键生育时期的无人机遥感影像, 并提取光谱反射率、热红外温度和数字高程信息。首先统计不同地形特征下遥感参数和生长指标的空间变异情况, 分析植被指数和温度参数与小麦产量的相关性, 然后利用多元线性回归(multiple linear regression, MLR)、偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)、支持向量机回归(support vector machine regression, SVR)和随机森林回归(random forest regression, RFR) 4种机器学习方法以单模态数据和多模态遥感信息融合2种方式进行建模, 比较单模态数据和多模态数据融合的产量估测能力。结果表明, 坡度是影响作物生长和产量的重要因子, 3个生育期内, 不同坡度等级下遥感参数差异明显, 土壤含水量、植株含水量和地上部生物量与坡度的相关性均达显著水平, 植被指数和温度参数与产量的相关性均达显著水平。依据与产量的相关性, 筛选7个植被指数(NDVI、GNDVI、EVI2、OSAVI、SAVI、NDRE、WDRVI)和2个温度参数(NRCT、CTD)作为模型输入变量, 对于单模态数据而言, 对产量的估算效应为植被指数 > 温度参数, 以灌浆期植被指数的RFR模型效果最好(R2=0.724, RMSE=614.72 kg hm-2, MAE=478.08 kg hm-2); 对于双模态数据融合来说, 在植被指数基础上融入冠层温度参数表现最好, 开花期RFR模型效果进一步提高(R2=0.865, RMSE=440.73 kg hm-2, MAE=374.86 kg hm-2); 在双模态数据基础上引入坡度信息进行三模态数据融合, 其产量估算效果明显优于单模态和双模态数据融合, 其中以开花期植被指数、温度参数和坡度信息融合的RFR估算效果最好(R2=0.893, RMSE=420.06 kg hm-2, MAE=352.69 kg hm-2), 模型验证效果较好(R2= 0.892, RMSE=423.55 kg hm-2, MAE=334.43 kg hm-2)。可见, 在本试验条件下通过引入地形因子, 结合随机森林回归算法将多模态数据有效融合, 可充分发挥不同遥感信息源之间互补协同作用, 有效提高了产量估算模型的精度与稳定性, 为作物生长监测及产量估算提供思路参考和方法支持。
探讨镉(Cd)低积累小麦不同器官Cd积累分配特性, 有助于明晰其籽粒Cd低积累机制, 对培育Cd安全小麦品种具有重要意义。通过盆栽试验, 研究了不同Cd积累类型小麦生育后期不同器官Cd积累分配特征, 并探讨节点I和颖壳滞留Cd的部分生理机制。结果表明, 不同Cd积累类型小麦成熟期不同部位Cd积累分配存在较大差异, 绵麦37节点I和颖壳Cd含量显著高于抗锈3816, 灌浆期到成熟期是绵麦37节点I和颖壳Cd积累的关键时期。Cd处理下, 不同Cd积累类型小麦节点I和颖壳亚细胞Cd分配比例均是细胞壁最大, 占70%~80%。绵麦37节点I可溶部分分配比例为18%, 抗锈3816为15%; 而绵麦37颖壳可溶部分分配比例为19%, 是抗锈3816的2.7倍, 绵麦37节点I和颖壳将更多的Cd分配在可溶部分。灌浆期, 两类小麦节点I谷胱甘肽(GSH)含量无显著差异, Cd处理下绵麦37节点I中植物螯合肽(PC)1和PC2的含量显著低于抗锈3816, PC3和PC4的含量显著高于抗锈3816, 而绵麦37颖壳中GSH、PC1、PC2、PC3、PC4含量均显著高于抗锈3816。节点I和颖壳的细胞可溶部分对Cd的固定作用和非蛋白巯基的大量合成是绵麦37籽粒Cd低积累的关键环节, 进一步探讨小麦关键器官对Cd的滞留机理对明晰小麦籽粒Cd积累机制具有重要意义。
采用对渍水胁迫和渍水锻炼响应差异的小麦品种为材料, 在四叶一心期和六叶一心期分别进行渍水锻炼2 d; 在开花后7 d进行渍水胁迫5 d, 分析不同小麦品种对渍水胁迫响应的差异及其生理机制。结果表明, 花后渍水胁迫显著降低旗叶叶绿素含量(SPAD)和实际光化学效率(ΦPSII), 抑制花后光合同化物积累(PAA), 导致籽粒千粒重和产量降低; 与不耐渍型品种相比, 耐渍型品种在渍水胁迫下可维持较高的SPAD、ΦPSII和PAA, 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)以及谷胱甘肽还原酶(GR)酶活性提高, 过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子自由基(O2?)和丙二醛(MDA)含量较低。与花前未进行渍水锻炼和花后渍水处理(NW)相比, 花前渍水锻炼和花后渍水处理(PW)下, 渍水锻炼敏感型品种较渍水锻炼不敏感品种显著提高了花后渍水胁迫下小麦旗叶SPAD (8.8%)和ΦPSII (17.6%)、降低非调节性能量耗散ΦNO (10.7%)和调节性能量耗散ΦNPQ (16.5%), 提升SOD (15.8%)、CAT (17.8%)、APX (8.9%)以及GR (30.7%)酶活性, 增加了叶片可溶性糖(17.5%)和蔗糖含量(21.6%), 促进花前贮藏物质向籽粒的转运率REP (20.0%), 同步提升PAA (10.8%)。与不耐渍型品种相比, 耐渍型小麦品种在花后渍水胁迫下旗叶的光合能力、抗氧化能力和干物质向籽粒的转运能力更强。花前渍水锻炼提高了各品种小麦花后渍水胁迫下旗叶的光合能力、抗氧化能力和干物质向籽粒的转运能力, 增强了小麦耐渍性; 与渍水锻炼不敏感型品种相比, 渍水锻炼敏感型品种的光合能力和抗氧化酶活性增幅较大。
由春季低温引发的倒春寒是严重威胁我国小麦生产安全的自然灾害之一。为准确评价倒春寒的危害程度与小麦植株发育阶段的关系, 本研究以春性品种中麦8444为试验材料, 在可控环境条件下, 比较了不同幼穗分化发育阶段的小麦遭受低温后的冻害症状和生长发育情况。结果表明, 小麦植株发育叶龄和幼穗分化阶段存在一定的对应关系。小麦植株的茎和叶片受冻害的程度随着温度降低和发育进程而呈现加重趋势, 株高、穗长和结实率随着温度降低和发育进程而呈现降低趋势。二棱末期(S2.25)至小花原基分化期(S3.5)、药隔期(S5)至柱头羽毛突起期(S7)是幼穗发育过程中对低温敏感性发生明显变化的两个阶段。综合茎、叶、穗等器官对低温的耐受性, 减数分裂期可以更全面地评价小麦的倒春寒抗性水平。
明确不同水氮互作对强筋优质小麦师栾02-1产量和加工品质的影响, 为强筋小麦生产中如何通过合理灌溉和优化氮肥施用量来实现协同提高籽粒产量和加工品质的目标提供理论依据。2017—2020年, 大田条件下设置浇水次数和施氮量二因子裂区试验, 主区为浇水次数, 设春浇一水(W1, 拔节水)和春浇两水(W2, 拔节水+开花水); 副区为氮肥施用量, 设N0、N1、N2、N3、N4和N5(0、60、120、180、240和300 kg hm-2) 6个水平。结果表明, 施氮量0~300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水小麦产量随施氮量的增加均先增加后减少, 产量最高值对应的施氮量均为240 kg hm-2。施氮量120~300 kg hm-2时, 春浇两水处理产量显著高于春浇一水处理。水氮互作对小麦单位面积收获穗数的影响最大, 其次是千粒重, 对穗粒数的影响最小。施氮量0~300 kg hm-2时, 2017—2018年度(丰水年型), 春浇两水小麦湿面筋含量、沉降值、吸水率、面团稳定时间、拉伸能量、最大拉伸阻力平均值均高于春浇一水, 而2018—2019、2019—2020年度(干旱年型)则相反: 春浇一水高于春浇两水。不同降水年型春浇一水、春浇两水小麦湿面筋含量和沉降值随施氮量的增加先增加后减少或逐渐增加, 二者最大值对应的施氮量为240 kg hm-2或300 kg hm-2; 稳定时间、拉伸能量和最大拉伸阻力随施氮量的增加均先增加后减少, 施氮量240 kg hm-2时达到最大值。不同降水年型强筋优质小麦师栾02-1生育期春浇两水、施氮量240 kg hm-2时, 籽粒产量和加工品质表现最佳。
为阐明播期、播量及施氮量对冬小麦生长与光谱指标的影响规律, 本研究通过开展连续两年不同播期、播量及施氮量的冬小麦田间试验, 系统地研究了三因素及其互作对冬小麦产量、关键生育时期叶面积指数(leaf area index, LAI)和归一化红边指数(normalized difference red edge, NDRE)的影响, 并进一步分析了三因素对冬小麦冠层NDRE时序曲线的影响。另一方面建立了不同产量水平下冬小麦冠层NDRE适宜时序曲线, 以便于实时监测不同产量水平下冬小麦长势动态。结果表明, 冬小麦冠层NDRE与LAI随关键生育期的变化相似, 且三因素对关键生育时期2个指标的影响规律基本一致。2018—2019年冬小麦产量、不同生育时期LAI和冠层NDRE均随播期推迟而下降; 2019—2020年除灌浆期外, 晚播冬小麦产量、LAI及冠层NDRE峰值最大。2年冬小麦不同生育时期LAI、冠层NDRE随施氮量增加而增加; 而不同播量间无明显差异。三因素中播期、施氮量对冬小麦冠层NDRE时序曲线有显著影响。冬小麦冠层NDRE时序曲线随施氮量增加被纵向拉长; 曲线下降部分随播期推迟向左平移, 同时2018—2019年随播期推迟曲线峰值下降, 2019—2020年晚播、过晚播冬小麦曲线峰值高于适播期冬小麦。将2个年份数据融合在一起建立了3个产量水平下冬小麦冠层NDRE适宜时序曲线(产量水平分别为: 小于6.75、6.75~8.25、大于8.25 t hm-2); 发现随产量水平升高, NDRE时序曲线峰值及幅宽均增大。综上所述, 冬小麦应适期早播, 但若冬前积温较高, 应适当推迟播期; 且可通过增加一定播量和施氮量来改善晚播冬小麦群体长势。研究结果可为不同播期及不同产量水平下冬小麦长势监测提供技术支撑。
研究不同降水年型施氮量对旱地冬小麦产量、氮素利用及土壤氮素表观平衡的影响, 探讨渭北旱塬旱作麦田稳产增效的最佳氮素投入量, 为高效施氮提供理论依据。田间定位施氮试验于2017—2020年连续3年在陕西合阳县开展, 以长6359为试验材料, 设置5个施氮量处理包括0、60、120、180和240 kg hm-2 (分别以N0、N60、N120、N180和N240表示), 研究旱地冬小麦产量、氮肥利用率及土壤氮素平衡对降水年型与施氮量的响应。连续3年定位试验表明: (1) 降水年型对冬小麦产量和经济收益影响显著, 丰水年较平水年和欠水年分别增产33.6%和113.3%, 经济收益提高2~3倍以上。冬小麦氮肥回收利用率和农学效率与产量有相似的变化规律, 丰水年氮肥回收利用率和农学效率较平水年和欠水年分别提高4.7个百分点、0.6 kg kg-1 (平水年)和11.9个百分点、2.5 kg kg-1 (欠水年)。(2) 无论何种降水年型, 冬小麦产量、氮肥回收利用率和农学效率均随施氮量增加呈现先增加后下降的趋势。在丰水年和平水年, 均以N180处理下最高, 收获期0~100 cm土层土壤硝态氮积累分别为108.9 kg hm-2和113.6 kg hm-2; 在欠水年则以N120处理下最高, 收获期0~100 cm土层土壤硝态氮积累为100.8 kg hm-2。(3) 通过最佳经济效益和最高产量来拟定氮素投入阈值, 丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为158.9~166.5、121.2~130.0和148.1~155.7 kg hm-2; 通过土壤氮库平衡和最高吸氮量来拟定氮素投入阈值, 丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为166.5~190.3、109.6~147.7和153.5~198.9 kg hm-2。综合考虑冬小麦高产高效及低土壤氮素损失下得出, 渭北旱塬丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为158.9~190.3、109.6~147.7和148.1~198.9 kg hm-2时, 是兼顾产量和环境效益的适宜施氮量, 可供本地区生产中参考。
探讨不同水分条件下拔节期低温对小麦生理代谢的影响,构建综合生理指数精确评价冻害程度, 对农业减损增效和宏观管理具有重要意义。以弱春性的偃展4110和兰考198以及半冬性的郑麦366和丰德存21为材料,在低温处理前1周进行灌水和不灌水处理,于雌雄蕊分化期将盆栽小麦移至低温模拟室进行低温处理,分别为正常(CK)、-2℃ (T1)、-4℃ (T2)、-6℃ (T3)、-8℃ (T4)和-10℃ (T5)。在处理结束后第2天测定小麦生理指标和荧光参数,在成熟期收获小麦产量。结果表明,不同品种、水分和低温胁迫及其互作对小麦拔节期生理指标及荧光参数均具有显著影响。随着低温胁迫加重,叶片含水量、叶绿素a含量及荧光参数qp、Fv/Fm和Fv/Fo呈持续下降趋势,而可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量及SOD活性表现先升后降特征,但MDA含量则相反。灌水处理在一定程度上缓解了低温胁迫对植株生理代谢的影响,低温对半冬性品种的影响相对较小。利用主成分分析将测定参数转化成4个独立的综合指标,且反映了88.55%的原始信息,并构建出冻害生理综合指数(FIPCI)。聚类分析热图显示的颜色越深,生理指标响应程度越大。依据生理指标聚类热图及FIPCI值将冻害划分为5个级别,且其与产量损失率具有较好的一致性。不同水分处理的产量损失率自T3温度开始差异较大,不灌水和灌水处理分别降低了30.4%~44%和21.0%~29.2%。同一水分条件下,产量损失率在品种间差异为LK198>YZ4110>ZM366>FDC21,半冬性品种低于弱春性品种。综合聚类热图和各处理产量,未受冻(CK)和轻度冻害(T1)的产量损失率低于10%,中度冻害(不灌水的T2、灌水的T2和T3)的产量损失率为10%~30%,重度冻害(不灌水的T3、灌水的T4)的产量损失率为30%~50%,特重度冻害(不灌水的T4和T5、灌水的T5)的产量损失率高于50%。可见,低温前灌水有利于缓解低温胁迫造成的伤害,在一定程度上降低了产量损失。利用主成分-聚类分析构建综合生理冻害指数及模型,可以准确评价小麦晚霜冻害的程度,为灾后产量恢复及决策管理提供科学依据。
为探明微喷补灌水肥一体化对冬小麦产量及水分和氮素利用效率的影响, 于2019—2021年冬小麦生长季进行不同水肥管理模式试验。以山农29为试验材料, 采用裂区设计, 设置畦灌(W1)、微喷补灌(W2)两个主区, 设置拔节期随水追施均匀供氮(T1)和开沟条施局部供氮(T2)两个副区。结果表明, 与W1处理相比, W2处理全生育期灌水量两年度分别减少53.3 mm和45.9 mm, 节约用水35.5%和30.6%。同一灌溉模式下, T2处理施肥行在开花期0~80 cm土层和成熟期0~120 cm土层土壤硝态氮含量均显著高于T1处理。W1模式下, T1处理开花期和成熟期0~30 cm土层土壤硝态氮含量显著高于T2处理非施肥行相应土层, 开花期和成熟期0~100 cm土层根长密度、根表面积密度显著高于T2处理的施肥行和非施肥行, 开花后0~20 cm土层根系活力、开花后氮素同化量和营养器官氮素向籽粒转运量、氮肥偏生产力、氮素利用效率、水分利用效率和籽粒产量与T2处理均无显著差异。W2模式下, T1处理开花期和成熟期0~60 cm土层土壤硝态氮含量显著高于T2处理非施肥行相应土层, 开花期和成熟期0~100 cm土层根长密度和根表面积密度显著高于T2处理的施肥行和非施肥行, 开花后0~20 cm土层根系活力、开花后氮素同化量和营养器官氮素向籽粒转运量、氮素吸收效率、氮素利用效率、氮肥偏生产力、水分利用效率和籽粒产量均显著高于T2处理。以上结果说明, 在传统畦灌条件下, 拔节期随水追肥均匀供氮与开沟条施局部供氮相比, 小麦籽粒产量和水分与氮素利用效率无显著差异; 在微喷补灌节水条件下, 拔节期随水追肥均匀供氮明显优于开沟条施局部供氮; 微喷补灌水肥一体化(微喷补灌+拔节期随水追肥均匀供氮)优化了土壤硝态氮的空间分布, 能够在小麦生育中后期保持较高的供氮水平, 显著提高根系吸收面积和吸收强度, 增加开花后氮素同化量和营养器官向籽粒氮素转运量, 与局部供氮处理相比, 实现了籽粒产量和水分与氮素利用效率的同步提高。
白粉病严重危害小麦生长及制约产量形成, 精确监测该病害对精确防控及保障国家粮食安全具有重要意义。在小麦孕穗、开花和灌浆期使用地物高光谱仪获取小麦冠层光谱数据, 利用一阶导数(FD)、二阶导数(SD)、对数变换(LOG)、倒数变换(1/R)和连续去除法(CR)对原始光谱(OR)进行光谱变换, 基于CARS算法和SPA算法相结合对五种变换的光谱数据和原始光谱进行特征波段提取, 进而利用偏最小二乘回归(PLSR)、岭回归(RR)和高斯过程回归(GPR)建模方法确立小麦白粉病病情指数(mDI)监测模型。结果表明, 一阶导数在Pearson相关性、两波段优化组合以及机器学习方法建模中, 综合表现最好, 是一种处理病害光谱数据的较好预处理方法。经过光谱数据变换后, 再使用CARS-SPA算法可以更有效的提取特征波段, 特征波段为411、450、476、543、561、594、624、671、726、780、835和950 nm。在不同机器学习建模方法对比中, 高斯过程回归(GPR)模型表现最佳, 其次为岭回归(RR)和偏最小二乘法回归(PLSR)。其中, 一阶导数结合GPR模型的估算精度最高, 建模集和验证集的平均R2为0.805, RMSE和MAE分别为2.532和2.164, 相较于OR-GPR模型, R2提升12%, RMSE和MAE分别降低19.6%和17.6%, 表明GPR模型在小麦白粉病监测中具有良好的估算能力。可见, 使用一阶导数预处理光谱数据, 采用CARS-SPA结合算法提取特征波段, 再利用高斯过程回归建模方法能够提升小麦白粉病遥感监测精度。研究结果为实现遥感监测作物病害提供了思路与方法。
宽幅播种与适宜种植密度合理组配能够提高小麦籽粒产量和氮素利用率。然而, 在协同改善产量和氮素利用率的同时, 宽幅播种对籽粒品质有何影响未见报道。本研究于2018—2019和2019—2020连续2个生长季, 选用藁优5766、济麦44、泰山27、洲元9369等4个强筋小麦品种, 设置宽幅播种和常规条播2种播种方式, 研究了宽幅播种对强筋小麦籽粒产量、品质和氮素吸收利用的影响。结果表明, 宽幅播种条件下, 主要得益于单位面积穗数的增加, 4个强筋小麦品种的单位面积粒数平均增加13.16%, 籽粒产量相应提高13.39%。与此同时, 宽幅播种强化了整个生育期特别是花后氮素的吸收, 整个生育期小麦植株氮素积累量平均增幅为10.29%, 花后氮素吸收量平均增幅为36.83%, 进而提高了氮素吸收效率和氮素利用率, 平均增幅分别为12.73%、13.39%。整个生育期特别是花后氮素吸收的增加, 保障了籽粒氮素供应, 提高了单位面积籽粒氮积累量, 且其提高幅度(平均增幅为13.38%)与单位面积粒数(平均增幅为13.16%)和籽粒产量(平均增幅为13.39%)的提高幅度相近, 籽粒单粒含氮量和蛋白质含量得以保持不变, 籽粒蛋白质构成和籽粒品质保持稳定。综上所述, 宽幅播种在提高强筋小麦籽粒产量和氮素利用率的同时, 能够通过优化产量形成过程与氮素吸收转运过程的耦合匹配, 保持良好的籽粒品质。
为探明氮肥对花后高温胁迫下小麦籽粒淀粉合成的响应机制, 明确氮肥缓解高温胁迫危害的生理机理及适宜运筹措施, 本研究于2018—2019年和2019—2020年在山东济南、济阳试验基地进行, 以不同耐热性小麦品种济麦44 (耐热型)和新麦26 (敏感型)为材料, 设2个温度水平(对照: CK; 花后10~16 d高温: H)和3个施氮量(N1: 180 kg hm-2; N2: 240 kg hm-2; N3: 300 kg hm-2), 研究了施氮量对花后高温胁迫后粒重、灌浆特性、蔗糖与淀粉合成及其相关酶活性影响。结果表明, 花后高温显著缩短2个品种各施氮处理的灌浆天数, 显著降低了籽粒最大灌浆速率、支链淀粉含量、总淀粉含量及支/直比值。花后高温胁迫下, 与180 kg hm-2和300 kg hm-2处理相比, 240 kg hm-2处理2个品种旗叶中蔗糖含量最高; 同时籽粒中直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量和粒重最高; 籽粒中蔗糖合成酶分解方向(SS-I)活性、可溶性淀粉合成酶(SSS)活性和淀粉分支酶(SBE)活性最高。花后高温胁迫和240 kg hm-2施氮量处理下, 济麦44旗叶中蔗糖合成酶合成方向(SS-II)和籽粒中蔗糖合成酶分解方向(SS-I)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉分支酶(SBE)活性均显著高于新麦26; 济麦44旗叶中蔗糖含量、籽粒中淀粉含量和粒重显著高于新麦26。研究表明耐热性不同品种在适宜施氮量(240 kg hm-2)下能保持高温胁迫后较高的旗叶合成蔗糖能力和籽粒分解蔗糖能力, 维持高温胁迫下籽粒较高的淀粉合成底物供给能力, 适宜施氮量可以缓解高温胁迫对籽粒淀粉合成的抑制作用。合理施氮和选择耐热性强的品种是提高冬小麦花后高温胁迫后籽粒淀粉含量和缓解高温胁迫危害的一项应对措施。
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。
依据土壤墒情适量灌溉可增加小麦穗数, 实现节水高产, 但该灌溉条件下分蘖发生和成穗的生理机制尚不明确。本试验于2019—2020和2020—2021两个小麦生长季, 以中穗型品种济麦22和大穗型品种山农23为试验材料, 设置全生育期不灌溉、节水灌溉和充分灌溉3个处理, 研究了不同穗型小麦分蘖发生和成穗规律。结果表明, 2个品种节水灌溉处理的分蘖节面积和反式玉米素含量、越冬期和返青期主茎最上部展开叶光合参数均高于不灌溉处理, 促进了II、III、IP、IV和其余蘖发生, 济麦22和山农23单株总茎蘖数比不灌溉处理越冬期两年度平均增加1.01个和0.75个, 拔节期分别增加0.71个和0.56个。节水灌溉处理下2个品种拔节期各茎蘖最上部展开叶光合参数、干物质重和13C同化物分配量均高于不灌溉处理, 促进了分蘖成穗, 济麦22和山农23的单株成穗数比不灌溉处理两年度平均增加0.36和0.41个, 籽粒产量增加35.00%和44.27%, 水分利用效率增加9.23%和8.55%。增加灌水至充分灌溉处理, 2个品种越冬期和拔节期单株总茎蘖数较节水灌溉处理增加, 但单株成穗数、公顷穗数和籽粒产量无显著变化, 水分利用效率降低。品种间比较, 各灌溉处理下济麦22的单株总茎蘖数和单株成穗数均高于山农23, 亦归因于济麦22较高的分蘖节面积和反式玉米素含量、各茎蘖较高的光合能力。相关性分析表明, 2个品种单株总茎蘖数、单株成穗数、公顷穗数和籽粒产量与分蘖节总面积和反式玉米素含量、主茎最上部展开叶净光合速率呈正相关, 与生长素和脱落酸含量呈负相关。说明节水灌溉通过适当增加分蘖节面积和激素含量、提高各茎蘖光合同化物生产和分配能力, 促进了分蘖发生和成穗, 获得较高的籽粒产量和水分利用效率。
为解决我国北部冬麦区因播期推迟造成越冬前小麦苗情较弱的实际问题, 于2019—2021年在中国农业科学院北京试验基地进行晚播试验, 设3个播期: 10月5日适期播种(S0)、10月15日适当晚播(S1)、10月25日过晚播(S2), 以S0为对照, 对晚播S1、S2采取覆膜和补施氮肥的调控措施, 研究覆膜和补施氮肥对晚播小麦冬前群体质量、个体性状以及茎蘖生长的影响。结果表明: 晚播不利于小麦冬前群体和个体质量的形成, 以及茎蘖的生长。晚播覆膜增温可提高冬前群体总茎数, 与不覆膜处理相比, 适当晚播和过晚播覆膜处理提高了小麦冬前群体生长率和相对生长率, 群体总茎数平均分别提高42.9%、148.4%; 植株冬前叶龄增加, 个体分蘖数平均分别增加1.6个和2.0个; 覆膜增温延长主茎上第1分蘖至第3分蘖营养生长进程, 提高苗期茎叶、分蘖节、根部可溶性糖含量以及叶片中生长素与玉米素核苷的比值(IAA/ZR), 增加冬前群体总茎数。对各处理进行晚播苗情评价可得出, 适期播种条件下均有利于2个不同分蘖力品种冬前群体综合质量的提高, 其中, 多穗型品种中麦8号在晚播覆膜条件下其晚播苗情较好, 大穗型品种航麦501则在适当晚播无调控措施、适当晚播+补施氮肥、适当晚播+覆膜和过晚播+覆膜条件下其晚播苗情较好, 同时2个不同分蘖力品种在晚播条件下对覆膜增温的响应存在差异。中麦8号在适期播种或晚播覆膜条件下更有利其冬前群体综合质量的提升, 而航麦501在适期播种、适当晚播和过晚播覆膜条件下均有利于其晚播苗期质量的提高。补施氮肥则对晚播小麦冬前群体质量、个体性状和茎蘖生长无明显调控效应。综上所述, 在晚播条件下, 覆膜可有效改善小麦冬前群体和个体的综合质量, 进一步促进茎蘖的生长。
在北疆气候条件下, 为明确不同氮肥施用量对滴灌春小麦叶片光合特性与同化物累积的调控效应, 以强筋小麦新春37号(XC37)、中筋小麦新春6号(XC6)为试验材料, 采用裂区试验设计, 在CK1 (300 kg hm-2)、A1 (255 kg hm-2)、B1 (210 kg hm-2)、CK2 (0 kg hm-2)施氮水平下, 研究施氮量对小麦叶片光合关键酶活性、气体交换参数、叶绿素荧光参数、干物质累积分配、产量及氮肥利用率(NUE)的影响。结果表明, 随施氮量的增加, 光合关键酶活性、气体交换参数、叶绿素荧光参数、地上部干物质累积(SDM)、穗重(SPDM)及产量均呈先升后降的趋势。其中以A1处理表现出高的RuBPC酶活性、PEPC酶活性、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)、SDM、SPDM、产量和NUE, 比其余处理高出10.51%~30.45%, 7.05%~64.95%, 7.49%~26.66%, 11.61%~63.44%, 5.72%~49.85%, 1.68%~28.55%, 5.00%~46.01%, 18.95%~96.45%, 22.95%~177.44%, 4.15%~46.88%, 6.30%~25.42%, 胞间CO2浓度(Ci)相比其余处理降低了11.73%~20.95%。相关分析表明, 产量、干物质累积、NUE和Pn、Gs、Tr、ФPSII呈极显著正相关关系, 与Ci呈极显著负相关。施氮量和品种互作对RuBPC酶活性在扬花期、PEPC酶活性在扬花至乳熟期、Fv/Fm和ΦPSII在拔节期和扬花期的互作效应达到显著水平。因此, 新疆滴灌模式下, 适量减氮(255 kg hm-2)能改善小麦光合性能, 在增加干物质累积的基础上, 促进光合产物向穗部的分配运输, 有利于产量的形成。
为深入理解未来大气CO2浓度([CO2])升高背景下农田生态系统结构与功能对土壤水分亏缺的响应机制, 利用可精准控制[CO2]的大型环境生长箱, 研究了土壤水分亏缺和大气[CO2]升高对冬小麦气孔特征、净光合速率、水分利用效率、叶片碳氮含量、非结构性碳水化合物含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性及其基因表达量的影响。本研究结果表明, 水分亏缺导致冬小麦的总生物量和净光合速率(Pn)分别相比对照降低33%和29%, 而[CO2]升高可以在一定程度上缓解水分亏缺对冬小麦生长及生理过程造成的不利影响。同时, 水分亏缺还使冬小麦气孔开度及其空间分布格局规则性的降低, 但高[CO2]可以通过增加气孔密度和提高气孔分布的规则程度, 进一步优化冬小麦叶片的气体交换效率。另外, [CO2]升高增加水分亏缺条件下冬小麦的Pn, 但同时却导致蒸腾速率(Tr)降低25%, 从而提高叶片的瞬时水分利用效率(WUEI)61%。此外, 水分亏缺条件下[CO2]升高不仅导致Rubisco酶初始活性、活化率以及可溶性蛋白含量分别增加66%、38%和15%, 而且还分别提高Rubisco酶编码基因RbcL3和RbcS2的表达水平453%和417%。上述结果表明, 水分亏缺条件下, [CO2]升高可以通过调整气孔特征和Rubisco酶活性及其编码基因表达水平, 进一步优化冬小麦的气体交换效率, 从而提高植株生物量、净光合速率以及水分利用效率。研究结果将为深入理解未来气候变化背景下冬小麦响应[CO2]升高和水分亏缺的生理及分子机制提供理论依据。
遥感技术对大尺度农业实时监测提供了一个理想的手段, 遥感影像植被分类的最佳时相对作物种植面积遥感监测非常重要。本文选取2020年至2021年的6景Landsat 8影像, 覆盖了夏玉米从乳熟到收获、冬小麦从越冬到成熟的生育期, 以此分析不同时相的冬小麦-夏玉米与其他地类在光谱特征和NDVI上的差异, 通过决策树的方法提取豫中地区冬小麦-夏玉米的空间分布情况。结果表明, 冬小麦-夏玉米在不同生长发育时期, 提取到的面积比有所不同, 对于夏玉米而言, 乳熟时期的提取效果要优于之后的时期, 其在2020年8月26日的总体精度最高, 为83.60%, Kappa系数为0.72, 分类质量很好; 对于冬小麦而言, 最佳识别时期则处于冬小麦的越冬期, 其在2021年1月1日的总体精度最高, 为92.36%, Kappa系数为0.81, 信息提取效果很好。除了作物自身生长过程的覆盖度变化, 分类精度随成像时间而改变。多时相信息提取也发现, 受到天气等环境条件限制, 夏玉米和冬小麦的种植区域不完全重叠, 山区冬季不适合冬小麦种植从而没有与夏玉米出现重叠分布。本研究有助于我们从宏观上对作物分布及生长状况作出及时有效的判断, 对农业监测, 特别是对轮作农田的信息管理和作物物候、种植面积等研究具有广阔的应用前景。
为给半冬性小麦优质、高产、高效协同生产提供理论依据, 在江苏睢宁连续3个小麦生长季, 以22个半冬性品种为材料进行大田试验。根据籽粒产量和氮肥利用效率, 通过系统聚类将品种分为高产高效(HH)、中产中效(MM)和低产低效(LL) 3个类型, 研究其产量构成、氮素吸收与利用和籽粒品质间差异。结果表明, 3个年度HH籽粒产量和氮肥利用效率均显著高于MM和LL。HH实现高产是由于具有显著高的总结实粒数, 即穗数和穗粒数的协同增加; 实现高效得益于高的氮肥吸收效率和氮肥生理利用效率。HH高的氮肥吸收效率是由于花前氮素积累量的提高, 有助于更多的氮素向籽粒转运, 进而提升籽粒氮素积累量。分析指示, 在一定范围内籽粒产量和总结实粒数可与单粒氮素积累量协同提升; 当籽粒产量高于9.5 t hm-2 或总结实粒数高于2.2×108 hm-2, 单粒氮素积累有下降趋势。蛋白质、湿面筋含量和沉降值表现为HH类型均显著高于MM和LL。综上所述, 高产高效型半冬性小麦品种具有高的总结实粒数、氮素吸收与转运量以及籽粒氮素积累的特征, 且因单粒氮素积累量提升, 改善了籽粒中蛋白相关品质。
地膜玉米免耕结合水氮减量对小麦稳产增产的作用已经验证, 但其形成的光合生理机制研究仍比较薄弱。2018—2020年, 采用裂区设计, 设置地膜玉米免耕(NT)和传统耕作(CT)两种耕作方式, 传统灌水(I2, 2400 m 3 hm -2)和传统灌水减量20% (I1, 1920 m 3 hm -2) 2个灌水水平和施纯N 225 kg hm -2(N3)、180 kg hm -2(N2)和135 kg hm -2(N1) 3个施氮水平。结果表明, 耕作措施、施氮水平对小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率均有显著影响; 灌水水平对光合速率影响显著。全生育期平均来看, NT较CT显著提高了小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率, 分别提高14.5%~44.1%、13.2%~16.3%、7.4%~9.0%、14.5%~24.2%; 与I2相比, I1小麦光合速率显著降低了6.5%~13.6%。N1较N3叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率分别显著降低了6.4%~13.6%、7.5%~12.7%、6.0%~10.2%、7.5%~17.5%, N2与N3无显著差异。耕作措施、施氮水平、灌水水平三者均对小麦干物质积累量和籽粒产量影响显著。NT较CT分别显著提高13.4%~16.5%和9.0%~13.4%; I1较I2分别显著降低6.5%~6.7%、4.3%~7.4%; 与N3相比, N1处理分别显著降低10.0%~11.9%、12.6%~19.4%, N2与N3无显著差异。关联矩阵分析表明, 地膜玉米免耕结合水氮减量通过延缓小麦SPAD值的降低, 延长光合时间, 提高小麦的光合势和光合速率从而实现增产。
二向反射率因子(bidirectional reflectance factor, BRF)和方向半球反射率因子(directional-hemispherical reflectance factor, DHRF)是反射光谱的两种形式, 但在生化参数监测过程中, 多数研究忽略了BRF和DHRF光谱的差异及其对叶片叶绿素含量(leaf chlorophyll content, LCC)反演的影响。本研究以不同品种、密度及氮素处理的小麦田间小区试验为基础, 在叶片尺度获取了BRF和DHRF光谱, 并计算相应的植被指数和小波系数, 建立了基于植被指数和小波系数的LCC监测模型, 定量分析BRF和DHRF光谱、植被指数和小波系数的差异及其对LCC反演的影响。结果表明, 1) BRF和DHRF随LCC变化趋势一致, 但两种光谱存在显著差异, 且BRF光谱值高于DHRF光谱值; 2) 在一定程度上, 应用植被指数和小波系数均可消除BRF和DHRF光谱差异的影响, 其中归一化红边植被指数(normalized differential red edge vegetation index, NDRE)和红边叶绿素指数(red edge chlorophyll index, CIred-edge)可以消除BRF和DHRF光谱差异的影响(R2=0.930), 但小波系数的性能要优于植被指数(R2=0.995); 3) 基于DHRF光谱的植被指数和小波系数对LCC的估测能力优于BRF光谱, 所有植被指数中NDRE反演效果最好(DHRF: R2=0.957; BRF: R2=0.938; All: R2=0.892), 第4尺度765 nm处的小波系数WF (4, 675)反演LCC的效果优于NDRE (DHRF: R2=0.985; BRF: R2=0.971; All: R2=0.973), 且WF (4, 675)消除BRF和DHRF光谱差异对LCC反演的影响能力强于NDRE (WF(4, 675): R2=0.973; NDRE: R2=0.892)。综上所述, BRF和DHRF光谱存在差异, 且这种差异不能直接忽略。研究明确了BRF和DHRF光谱的差异, 为构建基于BRF和DHRF光谱的统一模型及提升冠层尺度LCC精确反演提供理论基础。
为探究钾肥分期施用对冬小麦产量和氮素利用效率的影响, 确定减氮条件下冬小麦高产高效的钾肥运筹方案, 本试验选用高产强筋冬小麦品种藁优5766作为试验材料, 于2018—2020年度冬小麦生长季, 采用二因素随机区组设计, 设置3个施氮水平: 常规施氮水平(240 kg hm-2, N1)、减氮20% (192 kg hm-2, N2)、减氮40% (144 kg hm-2, N3), 两种钾肥运筹方案: 钾肥全部底施(K1)和分期施钾(底施50%、拔节期追施50%, K2)。结果表明, 相同钾肥运筹方案下, N2处理的籽粒产量与N1处理无显著差异, N3处理的籽粒产量比N1处理显著降低, 降幅达9.0%~11.6%。在相同施氮水平下, 分期施钾可显著提高冬小麦籽粒产量和氮素利用效率。与K1处理相比, K2处理显著抑制硝态氮向深层土壤的淋溶, 增加冬小麦植株氮素积累量, 提高旗叶光合速率和硝酸还原酶活性、籽粒灌浆速率、穗粒数和千粒重; 籽粒产量和氮素利用效率在常规施氮水平下两年度分别提高21.7%和20.2%, 在减氮20%水平下两年度分别提高26.9%和26.2%, 在减氮40%水平下两年度分别提高25.2%和21.1%。N3K2处理的籽粒产量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥偏生产力均显著高于N1K1处理。以上结果说明分期施钾在不同施氮水平下均能大幅度提高冬小麦籽粒产量和氮素利用效率, 即使减氮40%, 其籽粒产量仍显著高于常规施氮且钾肥全部底施的处理; 采用192 kg hm-2施氮量并配合分期施钾, 冬小麦籽粒产量和氮素吸收效率最高, 氮素利用效率和氮肥偏生产力亦到达较高水平, 是高产高效的氮钾肥运筹方案。
黄淮主产区冬小麦生育期干旱灾害发生频繁, 造成小麦苗期严重光合生理伤害。为探讨不同小麦品种光合特性对干旱胁迫的响应, 以百农207, 周麦18以及小麦新品种郑麦1860为材料, 研究了干旱胁迫对不同品种小麦幼苗光合生理、抗氧化物酶、相关基因表达水平的影响以及外源ALA的干旱缓解作用。研究结果表明, 干旱胁迫下郑麦1860具有较高的根干重和根冠比, 与周麦18相比, 抗旱能力较强的郑麦1860和百农207叶绿素含量的下降幅度、MDA含量的增加幅度、叶绿素荧光参数和光合作用参数的下降幅度相对较低, 但SOD和CAT酶活性的增加幅度相对较大。同时, 干旱胁迫显著增加了CAT、SOD-Cu/Zn、MnSOD和FeSOD抗氧化酶相关基因的转录表达水平, 且增加程度与小麦的抗旱能力密切相关。外源ALA预处理能够通过对CAT、SOD-Cu/Zn和MnSOD的转录诱导, 进一步提高干旱胁迫下SOD和CAT酶的活性, 降低膜脂过氧化损伤程度, 同时提高ATP酶的活性, 缓解干旱对小麦光合生理的伤害。此外, 本研究首次发现, 小麦叶绿体光合机构相关psb28基因转录表达的维持也与不同品种的抗旱能力有一定联系, 且受外源ALA预处理的显著诱导。本研究结果显示, 干旱胁迫下小麦抗氧化酶及叶绿体光合作用相关基因的转录表达调控, 与不同品种的抗旱能力以及外源ALA的调节作用密切相关。
明确酚类物质在籽粒不同层次的分布规律及对氮肥调控的响应, 为小麦品质改良及优质栽培提供科学依据。本研究以紫麦(冀紫439)和白麦(鑫华麦818)为材料, 于2019—2020年分别在郑州和原阳设置高氮(HN, 210 kg N hm-2)和低氮(LN, 105 kg N hm-2)处理, 采用分层碾磨方法将籽粒从外向内依次分为5层(LY1, LY2, LY3, LY4, LY5), 测定不同层次籽粒中的总酚、总类黄酮、花青素含量及其抗氧化活性。结果表明, 游离酚和结合酚提取物中的总酚、总类黄酮、花青素含量以及抗氧化活性(TEAC、FRAP)从籽粒外层到内层呈下降趋势。紫麦籽粒不同层次抗氧化物含量及抗氧化活性均高于白麦, 但两品种之间的差异随着研磨程度的加深呈下降趋势。籽粒LY1~LY3中总酚、总类黄酮和花青素含量随着施氮量的增加而增加(原阳LY1总酚除外), 而内层LY4~LY5对増施氮肥的响应较弱, 且存在地点间差异。小麦籽粒酚酸组分中阿魏酸占全部组分93%以上, 且表现为在低氮条件下含量增高。综上所述, 紫麦具有较高的酚类等抗氧化物质, 但与白麦之间的差异随着研磨程度的加深而下降; 籽粒外层抗氧化物质含量和抗氧化活性对氮肥调控具有较强的响应, 且含量随着氮肥増施而增加。
为了确定改善小麦硒营养的硒肥调控措施, 分析不同施硒方法对小麦硒农艺强化的可行性, 在陕西永寿典型缺硒土壤上开展2年定位试验。第1年, 以生产硒含量100 μg kg -1的小麦籽粒为最低目标, 设置不施硒、土施硒酸钠、叶喷硒酸钠、土施亚硒酸钠、叶喷亚硒酸钠5个处理, 用量分别为0、15、18、700、45 g Se hm-2, 研究不同硒价态和施硒方式对小麦产量、硒含量、硒吸收利用的影响, 第2年各小区一分为二, 一半秸秆移出, 一半秸秆还田, 不再施硒, 研究硒肥残效。结果表明, 不同硒价态和施硒方式对小麦籽粒产量、秸秆生物量无影响。第1年, 各施硒处理的籽粒硒含量均达到预期目标, 介于109~397 μg kg -1, 面粉硒含量介于101~356 μg kg -1。第2年, 仅土施亚硒酸钠的籽粒、面粉硒含量高于100 μg kg -1, 秸秆还田和不还田间无差异。土施、叶喷硒酸钠和土施、叶喷亚硒酸钠的籽粒硒强化指数分别为4.7、16、0.3、8.0 (μg kg-1) (g hm-2)-1。叶喷硒酸钠的硒肥当季利用率最高, 为7.3%; 土施亚硒酸钠的硒肥累计利用率仅0.3%, 但后效长, 第2季小麦收获后, 土壤有效硒含量最高, 秸秆不还田和还田条件下分别为91 μg kg -1和107 μg kg -1。综上所述, 黄土高原缺硒区, 土施、叶喷一定量的硒酸钠或亚硒酸钠, 均有利于目标硒营养的小麦生产, 土施亚硒酸钠的需用量大, 生产中应关注其后效, 选择适宜的施硒方式和用量, 实现小麦硒强化。
利用开放式臭氧(O3)浓度升高平台, 以不同小麦品种(烟农19和扬麦16)为供试作物, 研究了O3浓度升高条件下不同品种灌浆期叶片光合特性和光合基因表达的差异。结果表明, 与对照处理相比, O3浓度升高处理达75 d导致小麦灌浆期叶片光合响应参数表观量子效率、最大净光合速率和叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量下降, 使得小麦灌浆期叶片总可溶性糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量增加。通过荧光定量PCR测定发现, O3浓度升高还引起小麦叶片叶绿体编码基因psaA、psbA和rbcL基因表达下调。不同小麦品种光合生理指标和叶绿体基因表达水平的变化幅度不同, 烟农19的响应幅度均大于扬麦16。该研究结果可为O3污染环境下不同小麦品种光合响应差异机制和小麦耐性品种的选育提供理论依据。
为研究不同施氮量对糯和非糯小麦原粮品质及酿酒品质的影响, 明确酿酒专用小麦高产优质生产的适宜氮肥用量。于2019、2020连续2年在四川省成都市大邑县, 以绵麦902 (非糯性)和中科紫糯麦168 (糯性)为材料, 设置6个施氮量(0、45、90、135、180和225 kg hm-2), 分析其对小麦原粮品质、酿酒品质和挥发性风味物质的影响。结果表明: 绵麦902产量、粉质率、灰分含量更高; 中科紫糯麦168硬度、容重、蛋白质、脂肪含量相对较高, 总淀粉和支链淀粉含量更高、直支比更低, 除稀澥值比绵麦902高以外, 其余RVA特征参数均更低。增加施氮量显著提高小麦产量, 两品种产量均在225 kg hm-2达最大值。粉质率和容重随施氮量增加而降低, 硬度指数和蛋白质随施氮量增加而升高; 脂肪和灰分含量在135 kg hm-2、总淀粉和支链淀粉含量在90~135 kg hm-2内较高, 峰值黏度、低谷黏度在135 kg hm-2后显著下降。两品种的出酒率年际间不同, 2019年绵麦902的出酒率要显著高于中科紫糯麦168, 2020年则相反, 推测与2020年灌浆期雨水较多, 中科紫糯麦168籽粒硬度指数下降、粉质率上升有关; 在90~135 kg hm-2施氮范围内两品种出酒率相对较高。绵麦902所酿制的白酒总酸、总酯含量不高, 杂醇油含量也相对更低; 中科紫糯麦168与之相反, 但杂醇含量仍在安全范围(≤0.2 g 100 mL-1)。两年度绵麦902所酿白酒的总酸含量均在90 kg hm-2处理下最高, 2020年中科紫糯麦168的总酸含量则在135 kg hm-2处理下最高。就总酯和杂醇油而言, 两品种的总酯含量在135 kg hm-2处理下相对较低, 杂醇油含量在90 kg hm-2下最低。与2019年相比, 2020年两品种的总酸、总酯含量显著降低, 这可能与该年度籽粒灌浆期降水较多, 总淀粉、支链淀粉含量下降有关。中科紫糯麦168挥发性风味物质的种类和数量更多, 整体酿酒特性要优于绵麦902。绵麦902的挥发性风味物质数量在90 kg hm-2处理最高, 综合评分最高, 中科紫糯麦168的挥发性风味物质数量在225 kg hm-2处理最高, 综合评分最高。相关性分析和通径分析表明: 总淀粉含量和支链淀粉含量与总酸、总酯含量呈极显著正相关关系, 大多数淀粉理化指标通过直链淀粉、糊化温度等在总酯形成过程中起正向间接作用。研究认为, 小麦出酒率受环境、粉质率影响, 淀粉含量、组分、糊化特性对总酸、总酯的形成具有重要影响, 酯类物质是挥发性风味物质主要成分, 受品种因素影响较大。90~135 kg hm-2施氮量下, 糯和非糯小麦淀粉含量、组分和糊化特性较好, 酿制白酒挥发性风味物质较多, 是适宜酿酒小麦高产优质的适宜施氮量。
探究施氮量和播种量互作对冬小麦产量、生长发育和生态场特性的影响, 利用生态场理论揭示不同小麦群体竞争力差异及其与产量的关系, 明确冬小麦适宜的氮肥用量和播种量, 为冬小麦高产高效生产提供依据。2020年10月至2022年6月于河南省温县设置冬小麦氮肥用量和播种量双因素交互田间试验, 研究了施氮量(0、90、180、270、360 kg N hm-2)和播种量(135、180、225、270 kg hm-2)对冬小麦籽粒产量、氮积累量等的影响, 测定小麦株高、冠幅和单株分蘖等生长发育指标, 计算个体生态势和群体生态场并分析其与产量间关系。结果表明, 两年取得最高产量的播种量均为225 kg hm-2, 施氮量分别为270 kg hm-2和180 kg hm-2, 较其他处理平均增产7.5%和18.1%; 施氮后小麦氮积累量提高57.3%, 生态势提高72.7%; 提高播种量后群体茎蘖数提高34.7%, 单株小麦发育水平下降, 生态势下降11.4%。施氮量和播种量通过共同影响株高和冠幅影响生态势影响距离, 其他处理较135 kg hm-2播种量不施氮处理影响距离提高23.0%。冬小麦群体生态场面积与产量呈一元二次函数关系, 施氮和提高播种量, 冬小麦群体生态场面积分别提高116.7%和52.5%。本试验条件下, 通过氮肥用量和播种量调控冬小麦群体发育质量, 控制群体竞争力, 构建了理想群体, 实现了冬小麦高产与高效生产; 冬小麦氮密优化组合施氮量239.8 kg hm-2、播种量228.7 kg hm-2, 具有适宜的生态场和理想群体, 产量较高, 可在豫北地区推广应用。
为探究外源海藻糖(TRE)对高温胁迫下灌浆期不同耐性小麦品种旗叶生理特性和产量的影响作用, 于2020—2022年在安徽农业大学高新技术农业园进行试验, 选用前期筛选得的耐热性差异显著的敏感型小麦品种泛麦5号(Fanmai 5, FM5)和耐热型小麦品种淮麦33 (Huaimai 33, HM33)作为试验材料, 设置叶面喷施清水+不高温(CK1)、清水+灌浆期高温胁迫(CK2)、10 mmol L-1海藻糖+灌浆期高温胁迫(T10H)、15 mmol L-1海藻糖+灌浆期高温胁迫(T15H)和20 mmol L-1海藻糖+灌浆期高温胁迫(T20H)共5个处理。结果表明, 在高温胁迫条件下, 绿叶面积、叶绿素相对含量(SPAD)和干物质积累量均显著下降, 与非高温逆境相比, 高温胁迫下小麦产量显著下降, 穗数和穗粒数无显著变化, 千粒重是减产的主导因素。与喷清水相比, 喷施海藻糖后产量较高温胁迫处理有所提升, 各器官干物质积累量提高, 丙二醛(MDA)含量降低, 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高, 变化幅度在品种间存在差异, 耐热品种的SPAD值降幅与丙二醛的增幅较小, 但CAT活性的增幅较大, 因而减产幅度较小。进一步的分析表明, 净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、SPAD、SOD及POD和千粒重呈极显著正相关关系, MDA和产量呈极显著负相关关系。这些结果表明高温胁迫通过降低Pn、Gs和Tr抑制小麦的光合作用, 减少光合产物的生成, 造成最终的减产。喷施TRE, Pn、Gs、Tr、SPAD和CAT是降低高温胁迫伤害的主要指标, 敏感品种缓解效果明显。此外, 开花期喷施浓度15 mmol L-1海藻糖效果最好。该研究结果可为海藻糖对灌浆期高温胁迫下小麦光合响应差异机制和小麦抗氧化代谢提供理论依据。
明确我国主要麦区主栽小麦品种(系)需硫量与籽粒产量和硫含量的关系, 为我国小麦合理施用硫肥和丰产优质绿色生产提供依据。于2017—2020年在我国西北旱地小麦种植区(旱作区)、华北小麦玉米轮作区(麦玉区)和南方水稻小麦轮作区(稻麦区)进行田间试验, 以各麦区主栽高产品种(系)为材料, 研究了各区域主栽小麦品种(系)的籽粒产量、硫含量和需硫量及其相互关系。旱作区、麦玉区和稻麦区主栽小麦品种(系)产量范围分别为4.1~6.9、6.2~9.3和4.4~7.1 t hm-2, 平均为5.9、8.1和5.9 t hm-2; 籽粒硫含量范围分别为1.73~2.27、1.59~2.01和1.42~1.73 g kg-1, 平均为1.98、1.78和1.53 g kg-1; 同一产量水平下不同小麦品种(系)籽粒硫含量差异显著。旱作区、麦玉区和稻麦区主栽小麦品种(系)的需硫量分别介于3.7~5.3、3.1~4.2和2.1~6.1 kg Mg-1, 平均为4.5、3.7、3.7 kg Mg-1; 产量由低产增至高产时, 旱作区与稻麦区小麦品种(系)需硫量分别降低16.3%和23.4%, 而麦玉区增加7.6%; 籽粒硫含量由1.5 g kg-1增至1.8 g kg-1时, 旱作区小麦品种(系)的需硫量增加17.2%, 籽粒硫含量由1.2 g kg-1增至1.8 g kg-1时, 麦玉区和稻麦区小麦品种(系)需硫量增加21.4%和116.5%。小麦生产中施用硫肥时, 应根据不同麦区种植的小麦品种(系)产量和硫含量差异确定需硫量, 再结合土壤供硫能力, 确定合理的硫肥施用量。
为明确不同降水条件下实现小麦产量及构成提高的灌水策略, 以冀麦585为试验材料, 于2010—2017年小麦季设置W0 (雨养)、W1 (拔节)、W2 (拔节、开花)、W3 (拔节、开花、灌浆)和W4 (越冬、拔节、开花、灌浆) 5种灌水处理, 分析了不同降水年型下降水、灌水与小麦产量及构成的关系。结果表明: (1) 不灌水条件下多数年份的小麦产量在6400~6800 kg hm-2, 穗数与产量显著正相关(r=0.860*); 增加灌水, 产量、穗粒数和千粒重增加, 但每增1水增产率显著下降(由13.8%下降到1.7%)。(2) 生育期总降水量及阶段降水量与产量无明显相关关系, 总降水量对千粒重的影响高于其他因素; W0和W1条件下, 总降水量对穗粒数的影响>穗数, 增加灌水后反之, 而该条件下穗粒数与拔节前降水呈显著正相关且W0下与2月1日至拔节前降水的相关性>播种到拔节前, 但随灌水增加其相关性降低; 除W4灌水与穗粒数和千粒重相关性>降水且相关显著以外, W1~W3条件下其相关性降水>灌水, 这表明灌水缓解降水不足对穗粒数的影响。(3) 前多后少年型(拔节前后降水88.2 mm + 29 mm)穗粒数和千粒重最高, 且3水产量最高, 但与2水无差异; 相对均衡年型(拔节前后降水<60 mm, 30~80 mm)的小麦产量及构成总体偏低但相对稳定, 灌水后穗粒数和千粒重增加, 但影响相对较小, 2~3水产量差异显著(后期降水<36 mm) (增产率为10.5%和22.9%); 前少后多年型(拔节前后降水<25 mm, 40~90 mm)增加灌水最高穗粒数增加1.5~7.1粒, 多水处理下千粒重差异较小, 4月无有效降雨时灌溉3水较2水产量显著增加13.4%。因此, 本区域小麦拔节前降水量低于60 mm时(尤其低于25 mm)灌溉拔节水对穗粒数增加作用明显; 相对均衡年型拔节后降水低于36 mm、前少后多年型4月份无明显有效降水年度灌溉3水, 其他年度灌水2次可实现有限灌水下的产量最大化。
为明确不同水分条件下施磷对冬小麦穗花发育成粒的调控效应, 于2020—2022年以重穗型品种周麦16和多穗型品种豫麦49-198为试验材料, 设置3种水分处理(重度干旱W0、中度干旱W1、正常水分W2)和2种磷素水平(不施磷肥P0、施磷肥P1), 利用解剖镜观察小花发育进程, 并测定干物质、可溶性糖含量、氮素含量、磷素含量、产量及其构成因素, 研究不同水分条件下施磷对冬小麦可孕小花发育动态、营养物质的吸收与转运及产量的影响。结果表明, 干旱影响小花的发育和结实, 阻碍了地上部干物质合成及对营养物质的吸收, 显著降低了产量。施磷肥可以促进穗花良好发育, 有效减少小花的退化和败育, 在开花前18 d至开花期, 施磷促进了两小麦品种穗及营养器官的干物质量和氮磷含量、穗部可溶性糖含量、正常水分下营养器官的可溶性糖含量、以及可溶性糖和磷含量的穗/营养器官比值, 而干旱胁迫下营养器官的可溶性糖含量以及氮含量的穗/营养器官比值则呈现相反的趋势。与不施磷肥相比, 施磷处理在3种水分条件下穗粒数与产量均显著提高, 两品种一致, 穗粒数的增幅为7.21%~20.97% (周麦 16)和7.56%~21.84% (豫麦49-198), 产量增幅为13.41%~29.32% (周麦16)和12.66%~29.76% (豫麦49-198), 其中以中度干旱效果最明显。品种间比较, 重穗型品种的穗粒数和产量高于多穗型品种, 而穗数则相反。施磷对穗数和千粒重的影响有所不同, 穗数在重度干旱下施磷处理间差异不显著, 而在中度干旱和正常水分下处理间差异显著, 千粒重在3种水分条件下施磷处理间差异均不显著。可见, 在干旱胁迫下施磷可以促进地上部营养物质生产及同化, 优化可溶性糖、氮及磷素在穗部的分配, 为穗花发育提供充足营养以减少可孕小花退化, 从而提高穗粒数和产量, 其中中度干旱下调控效果最好。研究结果为通过施磷肥缓解干旱胁迫对小麦生长带来的不利影响提供了理论依据和技术支撑。
滴灌技术结合节水灌溉制度可显著提高作物水分利用效率, 但针对滴灌条件下冬小麦节水灌溉制度的优化研究相对较少, 利用作物模型优化节水灌溉制度可以弥补田间试验的不足, 对于作物精确灌溉具有重要的指导意义。本研究利用胶东冬小麦滴灌节水试验数据(2016—2019年)评价了根区水质模型(RZWQM-CERES)的适应性, 并模拟评价了不同节水滴灌制度对冬小麦产量和水分利用效率的影响, 以筛选最佳节水滴灌制度。结果表明RZWQM- CERES可以较好地模拟土壤水分、冬小麦生长和产量对不同滴灌处理和季节的响应, 其中模拟0~90 cm土壤贮水量的均方根误差(RMSE)为22.7~32.3 mm、相对均方根误差(NRMSE)为11.9%~16.3%、决定系数(R2)为0.52~0.69, 模拟收获期生物量的RMSE为1184~1904 kg hm-2、NRMSE为9.9%~16.8%、R2为0.67, 模拟产量的RMSE为361~491 kg hm-2、NRMSE为5.7%~7.8%、R2为0.75。长期模拟结果表明该地区冬小麦需水关键期为孕穗期(丰水年和平水年)或拔节期(枯水年)。针对不同降水年型冬小麦产量和水分利用效率对灌溉量的响应差异, 筛选滴灌条件下冬小麦最佳灌溉制度为: 丰水年在拔节期和开花期各灌水45 mm; 平水年(或枯水年)在拔节期、孕穗期及开花期各灌水35 mm (或45 mm)。本研究结果扩展了RZWQM-CERES优化冬小麦滴灌制度的应用潜力, 为实施冬小麦精确灌溉提供了重要的技术支持。
为有效识别基于APSIM模型籽粒生长参数中春小麦产量敏感性参数, 快速并准确的估算当地模型参数。使用甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村1971—2018年的气象数据和2000—2018年旱地春小麦大田试验数据, 并利用EFAST方法对进行了5个增温梯度(0℃、0.5℃、1.0℃、1.5℃和2.0℃)下32个模型参数进行敏感性分析。粒子群算法对各个增温条件下均敏感的参数进行优化验证。结果表明: 不同温度变化梯度下, 对旱地春小麦产量影响最大的籽粒生长模型参数有9个, 分别为消光系数、每克茎籽粒数量、穗粒数、单株最大籽粒质量、灌浆到成熟积温、出苗到拔节积温、株高、最大比叶面积和光合叶片老化的水分胁迫斜率。并且对产量敏感性强度有着显著的差异, 其中消光系数和每克茎籽粒数量是对春小麦产量影响最大的参数, 其他参数在不同温度下对春小麦产量的敏感性顺序存在差异。利用粒子群算法针对这9个参数进行优化, 相较于优化前, 优化后的春小麦产量、开花期和灌浆期籽粒干物质的均方根误差、归一化均方根误差和模型有效性指数均得到了显著改善, 参数优化后开花期、灌浆期、成熟期产量的均方根误差平均值分别由13.50 kg hm-2减小到5.99 kg hm-2、183.17 kg hm-2减小到69.44 kg hm-2、141.69 kg hm-2减小到48.51 kg hm-2, 归一化均方根误差平均值分别由4.94%减小到2.19%、10.92%减小到4.65%、8.39%减小到2.87%, 模型有效性指数平均值分别由0.894提高到0.979、0.893提高到0.981、0.898提高到0.988。优化后的参数有效地提高了模型的预测精度。此研究为APSIM模型在当地应用和模型参数校准提供了科学依据。
小麦赤霉病具有发病快、周期短的特点, 利用深度学习特征提取方法建立病害严重度检测模型, 可为小麦赤霉病的防治提供科学指导。研究于2018—2020年间采集3个品种小麦在扬花期、灌浆期和成熟期的麦穗高光谱数据, 通过形态学处理去除麦芒, 提取出麦穗光谱曲线, 使用多源散射校正对光谱进行去噪处理, 再采用堆栈稀疏自编码器(Stacked Sparse Auto-encoder, SSAE)提取小麦赤霉病的光谱特征, 利用该特征分别结合Softmax分类器和偏最小二乘回归方法构建小麦赤霉病严重度判别和预测模型。通过预训练, 具有12~6个神经元的双层SSAE模型表现较好, 模型均方误差更低, 而且各个病害等级的特征差异明显; 以训练的SSAE模型提取的深度学习特征为基础分别建立赤霉病严重度等级判别模型和严重度预测模型, 在严重度等级判别的分类结果中, 模型的总体精度和Kappa系数分别为88.2%和0.84, 其中“淮麦35”品种的总体精度最高; 在严重度预测模型中, 模型对所有品种测试集的预测决定系数和均方根误差分别为0.927和0.062, 对各品种的预测决定系数均在0.95左右; 相比常见的几种小麦赤霉病光谱指数, 基于SSAE深度学习特征的赤霉病预测模型精度更高。高光谱遥感数据量大、光谱波段多, 堆栈稀疏自编码器通过在自编码器模型中加入稀疏表示的限定条件, 并增加隐含层数及隐含神经元数来构建更为复杂的模型, 所提取的光谱特征更能全方面地体现小麦赤霉病的光谱特征, 利用该特征构建的小麦赤霉病检测模型具有更高的精度, 可为精准监测小麦赤霉病提供科学依据。
为探究小麦和豌豆间作对群体光合特性和生产力的影响, 本研究于2019—2021年在陕西关中地区开展田间试验, 设置4行小麦+2行豌豆(W4P2)、2行小麦+2行豌豆(W2P2)两种条带种植处理, 以单作小麦(CKW)和单作豌豆(CKP)为对照, 分析了小麦和豌豆叶片净光合速率(Pn)、群体光合速率(CAP)、干物质累积及群体生产力等指标。结果表明: 与单作相比, W2P2和W4P2间作处理显著提高了小麦叶片SPAD和Pn, 但豌豆叶片SPAD和Pn不同程度降低。小麦与豌豆间作显著提高了花前群体光合速率, W4P2的CAP较其对照群体光合CAPCK42(2/3CAPCKW+1/3CAPCKP)增加6.2%~8.0%, 而W2P2处理的CAP较其对照群体光合CAPCK22(1/2CAPCKW+1/2CAPCKP)增加6.2%~8.5%。与CKW相比, W4P2和W2P2间作处理单位面积小麦干物质积累能力显著增强, 成熟期有效穗数和穗粒数显著提高, 籽粒产量分别提高7.8%~9.4%和18.9%~19.0%; 而与CKP相比, 两间作处理的豌豆干物质积累和产量构成指标表现减弱趋势, 籽粒产量分别降低9.9%~12.2%和6.8%~9.0%。竞争力评价表明, W4P2和W2P2间作处理土地当量比均高于1 (W4P2: 1.02; W2P2: 1.06), 表明小麦和豌豆间作提高了作物群体产量优势, 且优势作物小麦相较于豌豆的侵占力在W2P2间作模式(0.27)高于W4P2 (0.20)。综上, 在小麦和豌豆间作系统中, 窄带型(W2P2)相较于宽带型(W4P2)通过提高优势作物小麦的光合能力能够提高群体光合速率, 促进群体对光资源的利用, 进一步挖掘了复合群体生产优势。
为明确土壤含水量对小麦籽粒产量的影响及其形成的生理原因, 于2019—2021年小麦生长季在山东省兖州区小孟镇史家王子村小麦试验站进行试验, 选用冬小麦品种济麦22, 设置4种土壤含水量处理: 分别为全生育不灌水(W0), 于小麦拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量均补灌至65% (W1)、75% (W2)、85% (W3), 研究了土壤含水量对小麦耗水特性、旗叶与根系衰老特性和籽粒产量的影响。结果表明: W2处理的穗粒数和千粒重显著高于其他处理, 获得了最高的籽粒产量和水分利用效率, 相较于W0、W1、W3, 籽粒产量分别高48.49%、20.80%、8.68% (2019—2020)和46.87%、17.36%、7.53% (2020—2021), 水分利用效率分别高21.70%、14.25%、15.59% (2019—2020)和25.44%、11.90%、13.39% (2020—2021); W2处理开花后40~100 cm土层根长密度、40~60 cm土层根系超氧化物歧化酶活性和根系活力显著高于其他处理, 丙二醛含量显著低于其他处理; W2处理开花后旗叶超氧化物歧化酶活性显著高于W0、W1处理, 与W3处理无显著差异, 丙二醛含量显著低于W0、W1处理, 与W3处理无显著差异; W2处理显著提高了开花期至成熟期阶段耗水量、日耗水量、耗水模系数和40~120 cm土层土壤贮水消耗量。由此可见, 适宜的土壤含水量能够促进根系下扎, 延缓植株衰老, 提高对深层土壤水分的吸收利用, 保证了籽粒灌浆期水分供应, 显著提高籽粒产量。在本试验条件下以小麦拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量均补灌至75%的W2处理效果最好。
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13C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28 d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%; 13C示踪结果显示, R2K处理旗叶13C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。
小麦：耕作栽培·生理生化
