干旱条件下小麦冠层温度及其性状的关联研究

通过对小麦冠层温度和有关性状的长期观测,发现自然界存在冠层温度持续偏低的小麦,在干旱条件下,它的叶片功能期、叶绿素含量、蒸腾速率、净光合速率、可溶性蛋白含量和超氧化物歧化酶活性等重要性状明显优于冠层温度持续偏高的小麦品种,且丙二醛(MDA)积累速度慢,在籽粒灌浆期表现尤为明显。冷型小麦表现出干旱胁迫下仍然具有代谢功能较好、活力旺盛和抗早衰能力较强的特征,这进一步拓展了冷型小麦的应用范围,对于加速适应于干旱条件的优良品种选育并将其推向生产具有十分重要的意义。     

冠层温度多态性小麦的性状特征

冷型小麦的冠层温度 (体温 )和对照品种相比具有持续偏低 (或相当 )的特征 ,暖型小麦的冠层温度则具有持续偏高的特征。一般小麦材料和生产上使用的大多数品种与上述特征有异 ,其冠层温度突出地表现为多态性 ,即有的年份温度高低不一 ,有明显波动 ;有的年份温度持续偏低 ,似冷型小麦 ;有的年份温度持续偏高 ,似暖型小麦。与此类小麦的温度多态性相伴随 ,其它一些重要性状也有较明显的多态性表现 ,即在环境优良、环境指数较高时 ,它们的叶片功能期、蒸腾速率、净光合速率和籽粒饱满指数等重要性状趋向于代谢功能较好的冷型小麦 ;在环境恶劣、环境指数较低时 ,它们的上述性状则趋向于代谢功能较差的暖型小麦。这类小麦性状随环境条件的明显摆动构成了长期以来小麦产量不稳的生态生理基础。欲使小麦产量稳步上升 ,转换小麦温度型 ,逐步实现品种冷性化是条有希望的途径。     

冠层温度多态性小麦的性状特性

冷型小麦的冠层温度（体温）和对照品种相比具有持续偏低（或相当）的特征,暖型小麦的冠层温度则具有持续偏高的特征。一般小麦材料和生产上使用的大多数品种与上述特征有异,其冠层温度突出地表现为多态性,即有的年份温度高低不一,有明显波动;有的年份温度持续偏低,似冷型小麦;有的年份温度持续偏高,似暖型小麦。与此类小麦的温度多态性相伴随,其它一些重要性状也有较明显的多态性表现,即在环境优良、环境指数较高时,它们的叶片功能期、蒸腾速率、净光合速率和籽粒饱满指数等重要性状趋向于代谢功能较好的冷型小麦;在环境恶劣、环境指数较低时,它们的上述性状则趋向于代谢功能较差的暖型小麦。这类小麦性状随环境条件的明显摆动构成了长期以来小麦产量不稳的生态生理基础。欲使小麦产量稳步上升,转换小麦温度型,逐步实现品种冷性化是条有希望的途径。     

干旱胁迫条件下冷型小麦灌浆结实期的农田热量平衡

冷型小麦具有代谢功能较好、活力较旺盛、抗早衰能力较强的特征,因而,培育出越来越多的冷型小麦并将其推向生产对于小麦的高产、稳产十分重要。在干旱频繁出现的今天,小麦生产受到了极大的影响,因而研究干旱胁迫下冷型小麦的农田热量平衡,对明了冷型小麦农田小气候的形成机理、改善农田小气候环境具有重要意义。通过对相关气象要素和小麦生态指标的测定,研究了干旱胁迫条件下冷型小麦灌浆结实期的农田热量平衡,揭示了冷型小麦对干旱胁迫的适应机制。结果表明:①冷型小麦农田净辐射较暖型小麦偏低16.35-47.57W/m²,但经统计检验,两者差异未达显著水平。②活动层内0.2m-2/3株高和2/3株高-冠顶冷型小麦的潜热通量较暖型小麦分别偏高29.09-48.61W/m²和47.41-134.89W/m²,湍流热通量分别偏低12.48-62.57W/m²和29.37-85.81W/m²;活动层与大气之间的潜热通量,冷型小麦较暖型小麦偏高50.30-124.20W/m²,湍流热通量偏低30.50-102.40W/m²。③冷型小麦的土壤热通量比暖型小麦偏低24.60-65.19W/m²。④冷型小麦加热植株体的热量Q_A +Q_T较暖型小麦偏低43.70W/m²。在干旱胁迫条件下,冷型小麦田的能量分配创造出了冷湿的小气候环境,有利于小麦的生长发育和产量的提高。     

小麦冷源及其在干旱条件下的适应性

冷型小麦具有代谢功能较好、活力较旺盛、抗早衰能力较强的特征,因而,培育出越来越多的冷型小麦并将其推向生产对于小麦的高产、稳产具有十分重要的意义。在这样的形势下,小麦冷源的发现明显促进了这一进程。小麦冷源是一种能够传递冷温特征的新遗传源,各种温度型的小麦与之杂交后,其后代降温的频率较高,且在这些降温的材料中能够涌现出较多的冷型小麦,从而有力促进了冷型小麦的选育。为了抵御干旱对小麦生产的严重威胁,进一步对冷源和非冷源材料进行了干旱适应性试验。通过对比发现,两者在一些重要内、外性状上,如叶片功能期、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、净光合速率和籽粒饱满指数等方面,小麦冷源较非冷源明显为优,表现出干旱胁迫下亦具有代谢好、活力强的特点,无疑,这就进一步拓宽了小麦冷源的应用范围,提高了它的研究和生产实践价值,可望借助这个新的遗传源,加速适应于干旱条件的优良品种的培育,其前景将会十分广阔。     

不同施肥条件下冷、暖型小麦旗叶光合生理特性的研究

以2类4个小麦品种为试验材料,通过田间小区试验,比较了灌浆结实期冷、暖型小麦在不施肥(CK)、单施磷肥(P)、单施氮肥(N)和氮磷配施(NP)等4种施肥条件下旗叶的光合生理特性。结果表明,不同施肥条件下,冷型小麦的旗叶叶面积、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量及净光合速率均高于暖型小麦。其中,在不施肥和单施磷肥条件下,两类小麦之间各项生理指标的差异均达显著或极显著水平;在施用氮肥(单施氮肥和氮磷配施)条件下,两类小麦之间的差异有所减小,但冷型小麦仍然高于暖型小麦。冷型小麦旗叶优良的光合生理特性具有不随施肥条件的改变而发生根本性变化的特点,对土壤肥力状况有较强的适应性;而暖型小麦对土壤氮素营养要求较高。     

冷型小麦旗叶衰老和活性氧代谢特性研究

以典型的冷型小麦和暖型小麦为试验材料,研究了同一环境背景下不同温度型小麦开花后的旗叶衰老和活性氧代谢特性。结果表明,与暖型小麦相比,冷型小麦籽料灌浆期旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量下降缓慢、含量高,整个业粒形成和灌浆期ＭＤＡ积累速度慢、含量低,籽粒灌浆期防御活性氧伤害的关键性保护酶（ＳＯＤ、ＣＡＴ和ＰＯＤ）活性下隆幅度小,灌浆中后期活性水平高。由此认为,小麦旗叶衰老和活性氧代谢特性与其温度型的归属关     

不同气象条件下小麦冷源的品质变异

小麦冷源是一种冷温供体材料,有较强的降温作用,当受体小麦接受冷温供体的配子后,其后代冠温呈普遍下降态势,且部分受体小麦的温度型可由非冷型转化为后代的冷型,而冷型小麦具有代谢功能好且利于高产、稳产的特征,故小麦冷源不但对冷型小麦的问世有重要诱导作用,且能更好促进小麦的高产、稳产.将小麦冷源材料放置在不同的气象条件之下,以研究其籽粒品质的变异状况.结果表明,小麦冷源和非冷源相比,17项籽粒品质性状变异等级的加权平均值为1.9877,后者为2 8171,显示出小麦冷源的籽粒品质具有明显变异小、较稳定的特征,这和籽粒形成过程中蛋白质、淀粉及其组分的含量,相互间的比例变异小密切相关.由于小麦冷源具有籽粒品质变异小的特性,因而,这种特性就利于在其后代冷型小麦上显现,从而使冷型小麦的一些优良品质性状能在生产上反复重演,这不但进一步赋予了利于高产、稳产的冷型小麦以优质、稳质的性状,并能最终促进小麦生产的较大发展,其意义是十分重要的.     

冷型小麦旗叶的形态解剖学研究

利用扫描电镜对冷型小麦及对照品种旗叶的比较观察表明,冷型小麦叶表具有蜡质,气孔微凹陷分布于表皮细胞间,叶上表皮中分布有泡状细胞等形态特征,是其适于北方非灌区种植的结构基础,与对照泪科相比,冷型小麦叶表的蜡质较薄,泡状细胞的数目较少,体积也较小,这正是其利于水分散失,蒸腾从导致冠层温度较低的结构基础。     

小麦温型现象研究

通过多年来用红外技术对不同品种小麦群体温度进行连续观测,结果发现,小麦具有温型现象.不同温度型的小麦在外部和内部性状上各有一些鲜明特点.冷型小麦的许多重要性状较暖型小麦为优.功能叶的功能期长10.8%,每株根数多20条,旗叶的叶绿素含量、蒸腾率和净光合率分别高出0.1389g·100g^-1·FW、0.0035mol·m^-2·s^-1和4.71μmol·m^-2·s^-1.由此可以认为,温度型和小麦的一系列重要性状密切相关.     

两种冠温型冬小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态

 于2001～2003年对河南省主要推广的3个冬小麦 (Triticum aestivum)品种冠温特征、籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态进行了研究。结果表明：‘豫麦50’在灌浆后期冠层温度明显降低,表现为冷尾型,而‘豫麦34’、‘豫麦70’冠层温度有上升的趋势,表现为暖尾型 ,在灌浆末期冷尾型与暖尾型小麦冠层温度相差超过2.5 ℃。不同冠温小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态表现出差异：暖尾型小麦清蛋白、球蛋白积累量在灌浆后期显著高于冷尾型品种,最终醇溶蛋白积累量品种间差异不显著,麦谷蛋白积累量在花后15 d以前差异不显著,但开花 20 d后暖尾型小麦麦谷蛋白积累量增大,与冷尾型小麦差异达到1%显著水平,最终麦谷蛋白与总蛋白质含量比例亦表现出同样的趋势,麦谷蛋白含量与灌浆中、后期冠层温度和整个灌浆期平均冠层温度均达到显著正相关,相关系数分别为0.7781、0.865、0.968 7;不同冠温型 小麦淀粉组分积累量与直/支差异不大,但淀粉糊化特性表现出明显的差异,除稀懈值外, 暖尾型小麦与冷尾型小麦峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、糊化时间、糊化温度和反弹值差异分别达到1%显著水平。     

The physiological characteristics of the low canopy temperature wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.) genotypes under simulated drought condition

Crop canopy temperature reflects the interactions among plants, soil and atmosphere. Through a long-term investigation into physiological characteristics of different canopy temperature wheat, it is found that some wheat exist a high canopy temperature while others a low one, which was closely correlated with their corresponding performance. Under simulated drought conditions, the physiological aspects of different canopy temperature wheat, such as leaf functional duration, chlorophyll content, activities of superoxide dismutase, protein content, transpiration rate, net photosynthesis rate, etc., were investigated, the result showed that wheat with low canopy temperature could maintain superiority to wheat with high canopy temperature in those physiological traits. Therefore, the low canopy temperature in wheat could be used as an index to evaluate physiological capacities of wheat under drought conditions and also as a useful marker for wheat breeding for drought tolerance.     

Drought Effects in Climate Change Manipulation Experiments: Quantifying the Influence of Ambient Weather Conditions and Rain-out Shelter Artifacts

Extreme drought events challenge ecosystem functioning. Ecological response to drought is studied worldwide in a growing number of field experiments by rain-out shelters. Yet, few meta-analyses face severe challenges in the comparability of studies. This is partly because build-up of drought stress in rain-out shelters is modified by ambient weather conditions. Rain-out shelters can further create confounding effects (radiation, temperature), which may influence plant responses. Yet, a quantification of ecophysiological effects within rain-out shelters under opposing ambient weather conditions and of microclimatological artifacts is missing. Here, we examined phytometers—standardized potted individuals of Plantago lanceolata—under rain-out shelter, rain-out shelter artifact control, and ambient control during opposing outside microclimatological conditions. Furthermore, we tested for artifacts of rain-out shelters on plant responses in a long-term semi-natural grassland experiment. Phytometer plants below the rain-out shelters showed lower stomatal conductance, maximum quantum efficiency, and leaf water potential during warm ambient conditions with high evaporative demand than during cold conditions with low evaporative demand. Plant performance was highly correlated with ambient temperature and vapor pressure deficit (VPD). Rain-out shelter artifacts on plant responses were nonsignificant. Rain-out shelters remain a viable tool for studying ecosystem responses to drought. However, drought manipulations using rain-out shelters are strongly modified by ambient weather conditions. Attributing the results from rain-out shelter studies to drought effects and comparability among studies and study years therefore requires the quantification of the realized drought stress, for example, by relating ecosystem responses to measured microclimatological parameters such as air temperature and VPD.     

黄土高原半干旱区柠条(Caragana korshinskii)树干液流动态及其影响因子

应用热脉冲技术在黄土高原神木县六道沟小流域于2006年6月13至25日测定了两种不同密度柠条(Caragana korshinskii)群落的树干液流动态.同时测量了土壤水分、太阳辐射、大气温度、相对湿度、风速、水汽压亏缺和作物参考蒸散等环境因子,并根据植物蒸腾的P-M公式,反推计算冠层导度.结果表明,除风速外,柠条树木液流与太阳辐射、大气温度、相对湿度、水汽压亏缺、作物参考蒸散均显著相关,且可用太阳辐射的线性表达式来估测.不同密度群落的日蒸腾量随叶面积指数增大而增加,叶面积指数为2.3的群落平均日蒸腾为3.83mm d-1m-2,而叶面积指数为1.1的林分平均日蒸腾1.64mm d-1m-2.冠层导度与气象因子关系复杂,当土壤水分不存在亏缺时,冠层导度与太阳辐射、大气温度、作物参考蒸散因子显著相关,与水汽亏缺和相对湿度因子无相关性;当土壤水分存在亏缺时,冠层导度与太阳辐射、大气温度、作物参考蒸散因子无相关关系,而与水汽亏缺和相对湿度因子显著相关.