为优化北方晚熟冬麦区冬小麦节水灌溉方式,于2018-2020年连续2年进行田间试验,第一年设置全生育期不灌水(CK)、越冬期1水(W)、拔节期1水(J)、孕穗期1水(B)、越冬期+拔节期2水(WJ)、越冬期+孕穗期2水(WB)、拔节期+孕穗期2水(JB)以及生产上采用的越冬期+拔节期+孕穗期3水(WJB)共8个处理;在第一年试验结果基础上,第二年设置CK、W、B和WB共4个处理,调查了不同灌水处理对冬小麦群体、花后干物质和籽粒淀粉积累的影响.结果表明:灌越冬水W更有利于提高冬小麦群体总茎数;与CK相比,灌水处理(B除外)显著提高花前及花后干物质积累量;早期灌水(如W)有利提高花前贮藏同化物向籽粒转运量,而后期灌水(如B)有利提高花后积累同化物向籽粒分配量;花前贮藏同化物与花后积累同化物对籽粒贡献率因夏闲期降水而异;随灌水次数及灌水总量增加,花后同化物对籽粒贡献率增大.成熟期不同器官干物质含量和比例表现为籽粒(约50％)＞茎鞘+叶片(约33％)＞颖壳+穗轴(约17％);灌水提高了籽粒淀粉及其组分含量,而降低了直链淀粉与支链淀粉比值.灌越冬水W或孕穗水B处理的籽粒总淀粉及其组分含量较高,而直/支比值较低.增加灌水次数及灌水总量,籽粒总淀粉及其组分含量均先增加后降低,而直/支比值降低.籽粒总淀粉和支链淀粉含量表现为JB＞WJB＞WB＞WJ＞W＞B＞J＞CK,灌2水和灌3水处理间差异不显著.综合考虑冬小麦群体发育、花后干物质和籽粒淀粉积累以及节水等因素,本试验条件下以WB处理更好.本研究结果可为该区冬小麦节水稳产提供科学依据.

为探明不同地下水埋深条件下地下水补给状况及大豆生长动态变化,于2021和2022年利用地下水位自动控制系统开展了4个地下水埋深处理(1 m,D1;2m,D2;3 m,D3;4 m,D4)的栽培试验,探讨地下水补给量、灌溉用水量、植株生长动态和产量与地下水埋深的关系,并采用Logistic模型对株高、叶面积指数和干物质积累等生长动态进行模拟分析.结果表明:与D1处理相比,D2、D3、D4处理地下水补给量在2年中分别降低81.1％、96.8％、97.5％和80.7％、96.7％、97.3％;D1处理大豆仅在播种时灌溉1次,其后整个生育期依靠地下水补给就可以满足生长发育的水分需求,其灌溉用水量在2年中分别较D2、D3、D4处理减少91.7％、93.0％、94.2％和90.9％、92.9％、94.0％.4个处理中,D1处理株高、叶面积指数和干物质积累进入快速生长期和达到最大生长速率的时间最短,最大增长速率最大,成熟期茎干物质分配比例最大,并促进了植株花后同化物的转运,其花后同化物对籽粒的贡献率在2年中分别较D2、D3、D4处理提高15.5％、16.2％、32.6％和45.5％、48.7％、63.3％,最终大豆株高、叶面积指数和干物质积累量均最大,D4处理次之,D3处理处于最低水平.大豆产量和单株荚数、单株粒数、百粒重均随地下水埋深的增加先减小后增大,具体表现为D1＞D4＞D2＞D3;大豆产量与地下水补给量呈极显著正相关,与株高、叶面积指数和干物质积累量均呈不同程度的正相关.综上,D1处理地下水补给充足,提高了大豆株高和叶面积指数,增大了全生育期干物质积累量,并协调生育后期植株各部分干物质的分配和转运,产量最高;当地下水埋深较大时(D4),地下水补给不济,若有充足的水分供给,大豆的生长发育和产量也能达到较高水平.

氮肥运筹对提高作物产量、降低化肥投入量具有重要意义.通过田间试验,研究3个施氮量(N1:60 kg·hm-2;N2:120 kg·hm-2;N3:180 kg·hm-2)和 3 个施氮时期(T1:全部基施;T2:2/3 基施+1/3 现蕾初期追施;T3:1/3基施+1/3分茎初期追施+1/3现蕾初期追施)对西北旱区胡麻干物质积累、转运、分配及籽粒产量的调控效应.结果表明:2020年和2021年,施氮120 kg·hm-2(N2)处理胡麻干物质积累量、花前干物质转运量及其对籽粒的贡献率比其他处理分别高5.47％、34.87％、6.63％和4.00％、17.57％、4.54％;胡麻籽粒产量较其他处理提高4.29％和5.11％;不同施肥时期下,2/3基肥+1/3现蕾初期追施处理(T2)显著促进了胡麻的生长发育;施氮量和施肥时期对胡麻干物质积累量、成熟期干物质分配量、花前营养器官干物质转运量和花后干物质输入籽粒的量的互作效应均达显著水平;其中,120 kg·hm-2氮肥按2/3基肥+1/3现蕾初期追施处理(N2T2)的胡麻干物质积累量、成熟期籽粒干物质分配量显著高于其他处理;2020年和2021年,花前营养器官干物质转运量、花后干物质输入籽粒的量和籽粒产量较传统施氮模式(N3T1)分别增加49.43％、24.52％、7.29％和37.30％、9.90％、9.11％;胡麻现蕾期至成熟期干物质积累量、胡麻籽粒产量均与胡麻产量性状呈显著正相关,有效果数和每果粒数增加是胡麻籽粒产量提高的主要原因.120 kg·hm-2氮肥按2/3基肥+1/3现蕾初期追施有利于促进胡麻干物质积累,提高花期干物质对籽粒的贡献率和籽粒干物质分配量,增加有效果数和每果粒数,进而提高胡麻籽粒产量,是胡麻高产的适宜氮肥管理方式.

以冬小麦品种‘泰农18’为试验材料,设置传统农民管理习惯的农户模式(T1)、不计肥水和人工等投入以获得高产的高产模式(T2)和优化种植密度、播期、肥水管理运筹的高产高效模式(T3)3种种植模式,于2012年10月-2016年7月连续4个小麦生育季,研究了不同种植模式小麦主茎与分蘖成穗特性、不同年份的光合有效辐射截获、利用、光合产物分配等光能利用特性和产量差异,结合年际间的光、温、水等生态因子分布差异,分析了高产高效群体的稳产性能.结果表明:冬小麦不同生育时期内的光、温、降雨等生态因子的总量和各生育时期分布存在较大变异.T1、T2、T3模式主茎穗的比例分别为38.9％、58.7％、66.9％,表明T1、T2、T3模式在群体结构构建上分别是以分蘖穗为主、主茎穗和分蘖穗并重、主茎穗为主.T2模式的生物量和产量最高,T1最低,T3模式自孕穗期之后,尤其是在开花14 d后仍能维持较高的叶面积指数、光能截获率和截获量、群体光合速率,并具有较高的干物质分配能力,使其在干物质积累相对偏低的情况下仍可获得高产.T3模式花后的叶面积指数、光能截获率和截获量以及光合速率等的年际间极差、标准差、变异系数均小于T1和T2模式,由此也保证了T3模式生物产量的稳定.相关分析表明,以主茎成穗为主的T3种植模式能够有效应对年际间气候变化并实现稳产,关键是具有年际间稳定的生物产量.

本文以棉花早熟品种"JX0010"为实验材料,采用二次最优回归设计(311设计),研究了施氮量、种植密度、播种期对棉花干物质积累和分配的影响.结果表明:棉花单株营养器官与生殖器官干物质积累动态基本一致,符合"S"型曲线变化规律,生长前期积累速度缓慢,中期积累速度加快,后期干物质积累趋于平缓.种植密度是影响干物质积累的主要因子,施氮量次之,播种期影响最小.单株营养器官干物质积累随施氮量的增加、播种期的推迟出现先上升后下降的趋势,随密度的增加而下降;单株生殖器官干物质积累随施氮量增加而上升,随密度增加和播种期推迟而减少.各处理棉花群体干物质积累随着生育进程的推进而逐渐增加,以处理9群体干物质总量最大,达到20640kg/hm2,比其他处理高15.74%-137.48%.

以大花生品种早熟型‘山花108’和晚熟型‘780-15’为试验材料,设置小麦3种行距配置(25 cm、30 cm、大小行40 cm+20 cm)和2种花生种植方式(麦套、夏直播),探讨不同种植模式对夏花生产量构成、光合特性、抗氧化活性和干物质积累与分配的调控作用.结果表明:适当扩大小麦行距、相同平均行距下选用大小行种植,可提高套种花生荚果产量和籽仁产量,增大叶面积指数和干物质积累量,增强光合能力,同时提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性,降低丙二醛含量.麦套花生产量高于夏直播花生并且以大小行处理产量最高.与小麦行距30 cm相比,大小行处理山花108和780-15两品种花生荚果产量和籽仁产量分别提高6.3％、13.3％和7.7％、16.5％.表明大小行种植有助于扩大光合面积,提高净光合速率,增加干物质积累量,同时缓解花生植株个体与群体间的矛盾,延缓衰老,从而提高麦套花生产量.

有机物沟埋还田与花后灌水配合对增加玉米田保水供水能力,提高玉米花后光合性能、实现节水增产有重要意义.本试验以郑单958为供试材料,设置有机物沟埋还田和花后灌水量两个因素,有机物沟埋还田包括不还田(M0)、秸秆单还田(M1)和牛粪秸秆混合还田(M2)3个还田类型,花后灌水量包括450 mm(W1)和325 mm(W2)2个水平,研究了其对玉米穗位叶光合性能、光系统Ⅱ(PSⅡ)效率和产量等的影响.结果表明:与秸秆单还田比较,牛粪秸秆混合还田有效提高了玉米花后光合能力和各器官的干物质积累量;与节水灌溉相比,正常灌溉加强了有机物还田对玉米光合能力的促进作用.牛粪秸秆混合还田与正常灌溉结合可显著提高玉米花后叶片的光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和蒸腾速率(Tr),降低胞间CO2浓度(Ci);提高玉米花后叶片PSⅡ的最大光化学效率(φpo)和捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA下游的电子受体的概率(Ψo);改善花后叶片光能利用率,维持花后叶片较高的光合性能;同时增加花后玉米各器官干物质的量,提高于物质总积累量和转运能力,有利于花后同化物对籽粒的分配,最终获得高产.节水灌溉降低了叶片的光合性能,造成产量的下降;但配合牛粪秸秆混合还田与不还田处理相比,水分利用效率、籽粒增长速率和增产效果均优于正常灌水.这表明牛粪秸秆混合还田与正常灌溉结合可有效提高玉米花后光合性能,增加干物质积累量,促进玉米增产;牛粪秸秆混合还田与节水灌溉结合一定程度上降低了因减少灌溉量造成的减产.

以6年生烟富3/SH6/平邑甜茶为试材,用整株破坏性解析的方法,研究了萌芽期至果实成熟期7个时期下的树体生长和氮素积累动态,并借助15N同位素示踪技术研究了树体对肥料氮的吸收利用和分配特性,以期阐明苹果树的氮积累动态和肥料氮的最大效率期,从而为科学施氮提供理论依据,结果表明:萌芽期(3月25日)至果实成熟期(萌芽后210 d)红富士苹果幼树整株干物质净积累量为4.51 kg,其中果实占66.5％,叶梢(叶片与新梢,下同)占20.2％,多年生器官占13.3％;叶梢干物质积累量在萌芽后30～60 d增长幅度较大,占其整个处理时期的42.9％;果实干物质积累量在萌芽后120～ 180 d增长幅度大,占整个处理时期的70％.整株氮素净积累量为29.1g,在萌芽后30～60 d和120～180 d增长较快,分别为7.2和12.8 g,占整个处理时期的24.7％和44％;叶梢在萌芽后0～60d氮积累速率较快,占其整个时期的69.1％;果实的氮积累量在萌芽后120～180 d最快,占其整个时期的60.8％;多年生器官的氮积累量在处理周期内呈先下降后上升的趋势,并在萌芽后60d到达最低水平.树体在不同时期的15N利用率差异显著,分别在萌芽后30～60、120～150和150～ 180 d处于较高水平,15N利用率分别为2.3％、4.1％和4.0％;多年生器官在各个时期的15N分配率均呈现较高水平,新生器官的15N分配率均为先上升后下降的趋势,其中叶片新梢在萌芽后30～60 d达到最高水平,为38.4％;果实在萌芽后120～ 150 d和150～180 d到达最高水平,分别为15.0％和16.6％.因此,叶片和新梢氮素积累的关键时期为萌芽后30～60 d;果实氮素积累的关键时期为萌芽后120～180 d;树体对肥料氮的最大效率期为萌芽后30～60 d和120～180 d.

为了探讨不同密度混播对玉米植株13C同化物分配和产量的影响,选用‘郑单958’(ZD)和‘登海605’(DH)为试验材料,在不同密度下(LD,67500株·hm-2;HD,97500株·hm-2)设置单播(SZD、SDH)与混播(M、1∶1、2∶2)处理,研究玉米品种不同密度混播对植株光合特性、13C同化物分配、干物质积累量和产量的影响.结果表明:随密度增加,籽粒产量、13C同化物在籽粒中的分配、干物质积累量和叶面积指数均提高;而叶绿素含量和净光合速率则降低.在67500株hm-2下,混播较单播处理无显著优势,但在97500株·hm-2下,两品种混播提高了叶面积指数、叶绿素含量和穗位叶净光合速率,干物质积累量增加.混播促进茎等营养器官的干物质向籽粒的转运,提高了13C同化物在籽粒中的分配比例.混播处理较单播产量增加,主要因为千粒重显著增加.在高密度种植条件下,混播有助于扩大光合面积,维持较高的净光合速率,提高群体干物质积累量,改善干物质的分配状况,增加同化物向籽粒的分配,最终提高夏玉米产量.可见,混播栽培可显著增加黄淮海区密植夏玉米产量.

以两年生苹果幼苗‘红将军’/平邑甜茶为试材,通过保水剂吸收15N-尿素溶液的方法,研究了干旱条件下保水剂对苹果幼苗的生长及氮的吸收分配特性的影响.结果表明,干旱条件下,保水剂处理减少了根系生长的营养消耗;干物质总量增加8.63％.保水剂处理的细根、粗根、一年生枝、叶的Ndff(％)值显著高于对照,叶芽和花芽的Ndff(％)值显著低于对照.保水剂处理叶片的15N分配率升高20.04％,粗根15N分配率降低16.15％.保水剂处理整株的尿素利用率升高52.38％,除叶芽与细根外,其他各部位尿素利用率均显著升高,其中以叶片最为显著,为85.8％.在干旱胁迫下,保水剂的施用可以减少植物根系生长的营养消耗,增加地上部的养分积累,促进花芽形成;增加同化物积累量,优化同化产物分配格局,将更多的同化产物用于地上部器官的生长发育,促进植株的生殖生长和增加贮藏营养.