菠萝灌溉施肥技术研究进展

季节性干旱是限制菠萝增产提质增效的重要原因,发展“以水促肥,以肥促产,水肥高效耦合”的现代灌溉施肥技术,是应对季节性干旱,促进菠萝增产提质增效的重要途径。本文从华南地区季节性干旱时空分布特征、干旱胁迫对菠萝生长发育的影响、我国菠萝水肥管理现状、灌溉施肥技术对菠萝生长发育的影响等4个方面简要阐述了我国菠萝灌溉施肥技术发展的必要性,重点从现代灌溉施肥方式、耗水规律和养分吸收规律等3方面总结了菠萝灌溉施肥技术研究进展,并结合研究进展提出我国菠萝灌溉施肥技术目前存在的问题,探讨未来可能的研究重点和发展方向,为菠萝灌溉施肥技术的研究与应用提供参考。     

田间补充灌溉施肥对菠萝生长、产量及水肥生产力的影响

为探明菠萝田间控水减肥效应及确定补充灌溉施肥水平,为粤西地区菠萝生产中节水节肥和提质增效提供依据。研究以金菠萝‘MD-2’为材料,设置无灌溉常规施肥（常规）,2个补灌W₁（-15~-35 kPa）和W₂（-35~-55 kPa）与3个肥料F₁（100%）、F₂（75%）和F₃（50%）梯度处理（F₁W₁、F₂W₁、F₃W₁、F₁W₂、F₂W₂、F₃W₂）,以无灌溉无施肥作为对照（CK）。研究菠萝光合面积、光合效率、干物质积累、经济性状、灌溉水生产力及肥料偏生产力对不同处理的响应。结果表明,补充灌溉施肥能够显著提高菠萝株高、叶长、叶宽、叶片数和植株干物质含量。水肥限制下,叶片数和叶长的减少是单株叶面积下降的主要因素,而光合面积的减小是干物质量下降的主要因素,菠萝植株生长受限来自于肥料减施和因干旱而导致的肥料利用受限。雨季干旱胁迫解除后叶片实际光化学效率（Φ_PSII）能够快速恢复,但营养生长期光合面积显著下降的不可逆转仍然导致果实干物质量和产量显著下降。补充灌溉施肥条件下肥料偏生产力表现为F₃>F₂>F₁,而果实田间产量和田间糖锤度均表现为F₃2≈F₁,因此确定F₂是最佳施肥水平;在F₂施肥水平下,水分生产力表现为W₂>W₁,但果实增产率和田间糖锤度在W₁和W₂之间差异不显著。因此,采用F₂W₂补充灌溉施肥方式可为菠萝生产中节水节肥和提质增效提供支撑。     

割手密SsREMO-1基因的克隆与等位变异分析

割手密抗逆基因资源的挖掘是甘蔗抗逆育种的重要工作任务。本研究以前期转录组测序得到的割手密REMO基因c DNA序列为探针,对Gen Bank中的EST数据库进行同源检索,发现高粱REMO基因(XM_002465954.1)与其具有极高的相似性(94%)。利用高粱REMO基因(XM_002465954.1)设计同源引物,后经PCR、分子克隆、序列分析验证成功分离了7个割手密REMO基因c DNA序列(Ss REMO-1a,Ss REMO-1b,Ss REMO-1c,Ss REMO-1d,Ss REMO-1e,Ss REMO-1f,Ss REMO-1g,Gen Bank登录号为MF095088-MF095094)。7条序列全长均为738 bp,5'非翻译区(UTR)长度78 bp,3'UTR长度为96 bp,包含一个564 bp的开放读码框,编码187个氨基酸。分析表明此蛋白序列具有REMO保守结构域。Ss REMO-1a、Ss REMO-1b、Ss REMO-1c、Ss REMO-1d、Ss REMO-1e、Ss REMO-1f、Ss REMO-1g的相似性在98.9%~99.7%之间,存在14个单核苷酸多态性(SNP)位点,4个氨基酸变异位点,蛋白相似性在98.4%~100%之间。Ss REMO-1蛋白序列与高粱、水稻、玉米等物种具有较高的同源性,可分为两个亚类。     

甘蔗高光效新品种筛选与光合潜力分析

筛选高光效甘蔗新品种并评价其光合潜力可为糖料蔗高质量发展及维护食糖供给安全提供保障。本研究采用叶绿素荧光技术快速测定3个经典的商业主栽品种和10个甘蔗新品种的光反应和暗反应参数,计算基于Lake-model的叶绿素荧光参数,同时用光合电子流(J)对光响应的机理模型拟合光响应曲线,对阴天和晴天下不同甘蔗品种光合电子传递特征参数进行比较分析。结果表明：低光和高光下光能在光合电子传递与可调节性能量耗散(Φ_NPQ)之间达到平衡,只有在中光下非调节性能量耗散(Φ_NO)在不同品种间出现差异,但这并不代表出现光损伤,而是由于不同甘蔗品种的能量分配在光合有效辐射(PAR)增加的过程中呈现出差异化的过渡模式。所有品种在阴天的初始光能利用率(α_e)均高于晴天,但在相同PAR下阴天的光合电子流远低于晴天。热甘16117和热甘1997分别在阴天和晴天的光量子效率(Φ_II)最高,热甘16239虽然在中、低光下光量子效率不及ROC22和热甘1997,但其在中光下非调节性能量耗散最低,且在高光下具有较强的饱和光强(PAR     

甘蔗苗期不同叶位叶绿素荧光特性研究

为明确不同叶位和叶片不同部位叶绿素荧光特性的分布规律及其随生长时间的变化规律,进而实现甘蔗光合潜力的快速评价,本研究通过桶栽试验对3个甘蔗主栽品种（ROC22、ROC16、桂柳05-136）不同叶位和叶片不同部位的叶绿素荧光特性进行比较分析,并研究叶绿素荧光参数对生长时间的响应。结果表明：光系统II（PSII）量子效率（ΦII）随着倒数叶位的增加而下降,在叶片不同部位之间表现为叶中部>叶尖端>叶基部,相同叶位不同品种间ΦII的差异不显著;可调节性能量耗散（ΦNPQ）则随着倒数叶位的增加而上升;非调节性能量耗散（ΦNO）在不同叶位（除倒四叶）及品种间并无显著差异。随着生长时间的推进,上部叶位具有较高的ΦII和较低的ΦNPQ;中部叶位的ΦII和光化学猝灭（qL）变化很小;下部叶位在叶片生长的前两周,能量分配在ΦII和ΦNPQ之间进行,ΦNO基本保持不变;而超过3周后,3个供试品种的ΦII、qL和最大光能利用效率（Fv/Fm）均有不同程度的下降,降幅为ΦII>qL>Fv/Fm,同时伴随着ΦNO的增加。上述结果表明光能利用效率以上部叶位最高,中部叶位稳定,而下部叶位最低且差异较为显著。而不同叶位相对电子传递速率（rETR）对生长时间的响应研究表明,在苗期上部第一片全展叶的中部叶位光能转化能力最强,可选择该叶片的中部叶位进行叶绿素荧光特性横向比较。本研究初步明确了不同叶位光能的利用效率及其随生长时间的变化趋势,为如何选择合适的叶位进行叶绿素荧光检测,进而开展甘蔗冠层光合潜力的快速评价奠定基础。     

滴灌施肥与有机配施对金菠萝养分吸收及产量品质影响

本试验以金菠萝(MD-2)为试材,研究了常规施肥和滴灌施肥条件下,有机肥与化肥配施对菠萝生长、养分吸收及产量品质的影响。结果表明：滴灌施肥可显著提高金菠萝总叶片数、茎高、茎粗、D叶长、D叶宽和果柄粗,分别增加了 42.28%、87.81%、49.97%、18.98%、25.56%和54.76%。常规施肥条件下,增施有机肥可显著增加茎高和茎粗,分别增加了56.33%和29.28%。滴灌施肥处理金菠萝根、茎、叶、果柄和果实干重均显著高于常规施肥处理,分别增加了81.77%、303.20%、150.84%、99.56%和86.79%。金菠萝植株N、P、K积累量以及果实横径、单果重和产量均表现为滴灌施肥(含增施有机肥)处理显著高于对照和常规施肥(含增施有机肥)处理。常规施肥处理金菠萝果实的Vc和可滴定酸含量最高,且与其他处理差异显著,但该处理糖酸比最低,增施有机肥显著降低了果实可滴定酸含量。常规施肥+有机肥、滴灌施肥和对照的糖酸比相对较高。     

砂仁‘湛砂11’苗期光合与叶绿素荧光特征

砂仁是姜科豆蔻属多年生草本植物,喜荫湿环境,光照是其生长发育的重要影响因子。为了解砂仁种质材料的光合特性,更好地对砂仁种质资源进行保护和利用。以‘湛砂11’的幼苗为材料,农家栽培种‘热科1’和‘热科2’为对照,使用SPAD-502Plus叶绿素仪、3051D光合仪和WALZ MINI-PAM-Ⅱ叶绿素仪,分别测定叶片的叶绿素含量（SPAD）、净光合速率（P_n）、电子传递速率（ETR）和光合有效量子产量（Y2）等参数,分析‘湛砂11’的光合特征和环境适应性。结果表明：‘湛砂11’叶片SPAD值为44,比‘热科1’高12.47 %、比‘热科2’低18.59 %;叶片净光合速率（P_n）为12.19 µmol/(m²·s),分别是‘热科1’和‘热科2’的1.63倍和5.11倍,极显著高于对照,蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和水分利用效率（WUE）显著高于‘热科2’。光合有效辐射在10~1082 µmol/(m²·s)条件下,叶片电子传递速率（ETR）随光合有效辐射的增强而上升,‘湛砂11’的ETR比‘热科1’和‘热科2’的高,说明‘湛砂11’的PSII具有强的光电子传递能力。因此,‘湛砂11’具有较好的光合特性,将光能转化为电子流的能力和潜在光合能力较强,且具有较广的光辐射范围,适宜荫蔽度较低的生长环境。     

季节性干旱下农艺节水措施对甘蔗生长和产量的影响

为探明不同农艺节水措施在甘蔗应对季节性干旱中的作用机制,本研究以‘粤糖94-128’为材料,设置地膜覆盖+有机肥（T1）、保水剂+有机肥（T2）、蔗叶覆盖+有机肥（T3）、蔗叶覆盖+保水剂（T4）4个处理,以常规种植为对照（CK）,研究不同农艺节水处理下土壤水分和出苗率、农艺性状和干物质积累、光合活性和根系指标以及经济性状对季节性干旱的响应。结果表明：干旱胁迫前期土壤含水量表现为地膜覆盖>蔗叶覆盖>无覆盖;T1处理出苗率最高且显著高于CK。2015年,与CK相比,T1处理显著增加株高（18.1%）和+1叶长（30.6%）,T4处理显著增加茎粗（21.8%）,而T2处理的株高、茎粗和叶宽则显著降低;T1处理显著增加+1叶的最大光能利用效率（F_v/F_m）和叶片SPAD值（SPAD-502叶绿素仪测定值）,T3处理显著增加+1叶PSII实际光化学效率（Φ_PSII）,其余各处理与CK之间差异不显著;T1、T2、T3、T4处理的总干物质积累分别增加94.5%、-37.0%、53.4%、79.9%;T3处理显著增加根长密度、根表面积和根数,T2处理各根系指标则显著降低;T2和T3处理单茎重高于T1处理,但有效茎数远低于T1处理,有效茎数高是T1处理高产的主要原因;有机肥处理显著增加田间锤度,T3处理增幅最高。2016年,与CK相比,甘蔗不同处理的农艺性状、生理指标和干物质积累差异不显著;但与2015年相比,T1处理农艺性状指标呈下降趋势,而T2处理则呈上升趋势;各处理+1叶的Φ_PSII均呈下降趋势;T1、T2和T3处理总干物质积累呈下降趋势,而T1和CK则呈上升趋势。T3处理根系生物量和根长密度显著高于CK,主要是由于细根增加所致;T4处理有效茎长显著高于CK,但茎径和单茎重并无显著差异,产量差异源于有效茎数的差异;有机肥处理显著增加田间锤度且各处理的田间锤度与2015年比呈上升趋势。综上,农艺节水措施主要通过在旱季减少土壤水分散失而提高甘蔗出苗率从而增加有效茎数,并通过增加植株干物质积累和促进根系生长以应对季节性干旱,进而保障后期经济性状。     

华南季节性干旱区节水农业 技术研究进展与趋势

因气候变化引起的季节性干旱已日益成为限制华南地区农业生产的主要因素之一。阐述了华南四省(区)季节性干旱的类型及分布、节水农业技术在华南地区主栽作物上的应用现状,对节水农业技术研究的发展趋势进行探讨,并初步提出了以下重点研究思路:应用集雨补灌技术解决丘陵坡地旱季水源问题;引入半旱式耕作制减少水稻生态耗水,在深入研究作物需水规律的基础上研发农田精准控水技术;设置长期经费支持及政策配套以保障相关研究的连续性,为农田精准控水提供理论基础与决策支持。