黄土高原旱地农业生产力稳定提升的生物 环境调控PDF电子书下载

第一篇 旱地作物生产力稳定提升的分子生理机制 3

第1章 抗坏血酸及糖脂在提高植物抗逆中的作用 3

1.1 抗坏血酸在植物抗逆中的作用 3

1.1.1 抗坏血酸在植物中的作用及其再生途径 3

1.1.2 铝胁迫引起植物的氧化伤害 4

1.1.3 抗坏血酸在植物耐铝中的作用机理 5

1.2 半乳糖脂在植物抗逆中的作用 14

1.2.1 半乳糖脂在植物生长发育中的功能 14

1.2.2 调节植物体半乳糖脂合成的关键酶 16

1.3 半乳糖脂在提高植物抗盐中的作用 17

1.4 半乳糖脂在提高植物耐低磷胁迫中的作用 22

1.5 半乳糖脂在提高植物耐铝胁迫中的作用 24

参考文献 26

第2章 硅提高植物抗旱抗盐的作用机制 32

2.1 硅通过调控水孔蛋白表达提高植物根系的水导增强吸水来提高植物抗旱能力 35

2.2 硅通过缓解盐胁迫引起渗透胁迫提高植物的抗盐能力 38

2.3 硅通过调控根系水孔蛋白表达，增强根系吸水能力缓解盐引起的渗透胁迫 40

2.4 在干旱胁迫下硅调节多胺的累积和1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）的减少可能参与了硅提高植物的抗旱能力 46

参考文献 50

第3章 转抗逆基因甘薯对干旱和复水的生理响应 54

3.1 转抗逆基因甘薯研究进展 54

3.1.1 引言 54

3.1.2 甘薯遗传转化体系的建立和转化方法 55

3.1.3 转化甘薯的主要抗逆基因 56

3.2 PEG胁迫及复水对甘薯幼苗叶片光合系统和抗氧化酶系统的影响 63

3.2.1 PEG胁迫及复水对甘薯幼苗叶片光合作用的影响 63

3.2.2 PEG胁迫及复水对甘薯幼苗叶片抗氧化酶系统的影响 68

3.3 PEG胁迫及复水对甘薯幼苗根系抗氧化酶系统及水力学导度的影响 73

3.3.1 水分胁迫时间及复水对转基因和非转基因甘薯根系SOD活性的影响 73

3.3.2 水分胁迫时间及复水对转基因和非转基因甘薯根系APX活性的影响 74

3.3.3 水分胁迫时间及复水对转基因和非转基因甘薯根系CAT活性的影响 75

3.3.4 水分胁迫时间及复水对转基因和非转基因甘薯根系水力学导度的影响 76

3.4 土壤干旱对甘薯生长、产量、收获指数和水分利用效率的影响 78

3.4.1 土壤干旱对转基因和非转基因甘薯生长的影响 79

3.4.2 土壤干旱对甘薯生物量形成的影响 80

3.4.3 土壤干旱对甘薯耗水量以及水分利用效率的影响 80

3.5 转基因甘薯应用前景及目前抗性研究中存在的问题 83

参考文献 84

第4章 外源Ca2＋调控玉米根系吸水的生理生态机制 90

4.1 引言 90

4.2 干旱及旱后复水条件下外源Ca2＋对玉米幼苗生长、钙含量和水分状况的影响 93

4.2.1 外源Ca2＋对干物质积累和钙含量的影响 93

4.2.2 外源Ca2＋对玉米幼苗根系形态和解剖结构的影响 95

4.2.3 外源Ca2＋对玉米气体交换参数和叶水势的影响 100

4.3 干旱及旱后复水下外源Ca2＋对玉米根水分运输特性的影响 103

4.3.1 外源Ca2＋对玉米幼苗整根系导水率的影响 103

4.3.2 外源Ca2＋对玉米幼苗根皮层细胞导水率的影响 104

4.3.3 外源Ca2＋调控玉米幼苗根吸水特性的生理机制 105

4.3.4 冠层水分状况、根吸水特性与整株水分平衡 106

参考文献 107

第5章 不同抗旱性玉米和高粱品种水力结构特性比较 112

5.1 供试材料的抗旱性评价 114

5.1.1 压力-容积曲线（PV曲线） 114

5.1.2 叶表皮导度 115

5.1.3 快速离体过程中光合速率的变化 115

5.1.4 产量及水分利用效率 116

5.2 茎木质部水分传输效率及栓塞脆弱性 118

5.2.1 玉米、高粱茎导水率及脆弱性曲线 118

5.2.2 玉米、高粱茎木质部解剖结构特征 120

5.3 叶木质部水分传输效率及栓塞脆弱性 122

5.3.1 玉米、高粱的叶水分传输效率及对栓塞的脆弱性 122

5.3.2 玉米、高粱的水力安全范围阈值 124

5.3.3 玉米、高粱的水势和气孔导度日变化 126

5.4 讨论 128

5.4.1 茎水力学特性 128

5.4.2 叶水力学特性 130

5.5 下一步研究的问题 132

参考文献 136

第6章 植物整体水分平衡的调控 142

6.1 引言 142

6.2 不同抗旱性玉米品种维持整株水分平衡的策略差异 145

6.2.1 形态与解剖结构差异 145

6.2.2 叶气体交换参数和水分状况 146

6.2.3 根系和叶导水率变化 146

6.2.4 植物整合多方面特性以维持冠层失水 147

6.2.5 维持叶片水分平衡的策略差异 149

6.2.6 木质部薄壁细胞是否可以调节Kleaf 151

6.2.7 根导水率的响应差异与整株水分平衡 151

6.3 玉米根、叶导水率变化与ZmPIPs基因转录调节的关系 152

6.3.1 短期水分胁迫下玉米叶片水分状况参数变化 152

6.3.2 短期水分胁迫对玉米叶、根系以及整株导水率的影响 152

6.3.3 短期水分胁迫下ZmPIPs基因的mRNA含量变化 154

6.3.4 叶蒸腾与根、叶导水特性相互关系 157

6.3.5 ZmPIPs参与调节根、叶导水阻力短期响应 159

6.3.6 通过调节ZmPIP1；2表达改变水分跨膜阻力的优势 159

参考文献 160

第7章 大穗型小麦品系高产生理机制研究 165

7.1 大穗型小麦产量形成过程中光合特性的动态变化 167

7.1.1 小麦产量及其构成因素的变化 167

7.1.2 不同生育期小麦叶绿素含量的动态变化 168

7.1.3 不同生育期小麦叶片光合速率变化 169

7.1.4 不同生育期小麦叶片荧光参数变化 169

7.1.5 不同生育期小麦叶面积系数的动态变化 171

7.1.6 讨论 172

7.2 大穗型小麦叶片性状与养分含量及氮素分配特征的研究 173

7.2.1 小麦不同生育期旗叶比叶面积（SLA）的变化 173

7.2.2 小麦不同生育期旗叶干物质含量（LDMC）的变化 174

7.2.3 小麦不同生育期叶片营养元素平均含量的变化 175

7.2.4 小麦抽穗期叶片性状与营养元素的相关性 177

7.2.5 小麦成熟期氮素在小麦不同器官的积累与分配 177

7.2.6 讨论 180

7.3 大穗型小麦单穗及不同穗位籽粒灌浆过程研究 181

7.3.1 小麦旗叶全展后光合速率的变化动态 182

7.3.2 小麦籽粒千粒重动态变化 182

7.3.3 小麦籽粒灌浆速率动态变化 183

7.3.4 小麦籽粒灌浆参数及次级参数的差异与变化 185

7.3.5 讨论 189

7.4 大穗小麦品系产量与主要农艺性状的相关性及通径分析 191

7.4.1 大穗小麦产量及构成特点 191

7.4.2 小麦主要农艺性状间的相关性 194

7.4.3 小麦产量与主要农艺性状的关系 194

7.4.4 讨论 195

参考文献 196

第二篇 旱作农田生产力稳定提升的生物环境调控 203

第8章 旱地作物根系提水作用 203

8.1 引言 203

8.2 黄土高原旱地作物根系提水特征及影响因子 205

8.2.1 扬花期冬小麦浅层土壤24h含水量变化 205

8.2.2 作物根系提水作用生育期特征 206

8.2.3 不同水势差、不同养分及种植方式对作物根系提水作用的影响 209

8.2.4 不同作物生育期提水总量 213

8.3 根系提水作用与作物根系特征关系及水分养分调节效应 214

8.3.1 夏玉米根系特征 215

8.3.2 不同冬小麦品种根系特征 216

8.3.3 根系提水作用与根系生物量和体积的关系 217

8.3.4 根系提水作用与作物产量效应 218

8.3.5 根系提水作用下不同处理冬小麦耗水量及水分利用效率 219

8.4 讨论与结论 221

参考文献 222

第9章 花后干旱及复水对小麦物质转运的调控 226

9.1 干旱对小麦叶片和叶鞘碳水化合物代谢的调节机制 226

9.1.1 干旱对小麦旗叶和旗叶鞘可溶性总糖含量的影响 227

9.1.2 干旱对小麦旗叶和旗叶鞘蔗糖含量的影响 228

9.1.3 干旱对小麦旗叶中SPS和SS活性的影响 229

9.1.4 干旱对小麦旗叶鞘中SPS和SS活性的影响 231

9.1.5 干旱与叶源光合产物的转运的影响 231

9.2 干旱对小麦茎秆碳水化合物代谢的调节机制 234

9.2.1 干旱对小麦茎中可溶性总糖含量的影响 234

9.2.2 干旱对小麦茎中糖组分含量的影响 235

9.2.3 小麦茎秆中可溶性总糖和糖组分含量之间的关系 238

9.2.4 干旱对小麦茎中果聚糖外水解酶活性的影响 238

9.2.5 干旱对小麦茎中蔗糖磷酸合成酶活性的影响 239

9.2.6 干旱对小麦茎中蔗糖合成酶活性的影响 239

9.2.7 干旱与小麦茎中碳水化合物的动员 241

9.3 干旱对小麦籽粒中蔗糖向淀粉转化的调节机制 243

9.3.1 干旱条件下小麦籽粒淀粉积累量及其积累速率的变化 243

9.3.2 干旱条件下小麦籽粒蔗糖合成酶活性及蔗糖含量的变化 245

9.3.3 干旱条件下小麦籽粒淀粉合成酶活性的变化 246

9.3.4 干旱影响籽粒淀粉积累速率与淀粉合成相关酶活性的关系 249

9.3.5 干旱影响籽粒淀粉合成的原因 249

9.4 干旱条件下小麦储藏物质积累转运与穗粒重的关系 251

9.4.1 干旱对小麦花后干物质积累动态的影响 251

9.4.2 干旱对小麦各营养器官花前储藏物质转运的影响 256

9.4.3 干旱对小麦茎秆及组成节间花后储藏物质转运的影响 260

9.4.4 小麦营养器官储藏物质积累转运与穗粒重积累的关系 261

9.4.5 干旱条件下的小麦源库关系调控 263

9.5 干旱对小麦产量、收获指数和水分利用效率的影响 266

9.5.1 干旱对小麦生长的影响 266

9.5.2 干旱对小麦产量及其构成因素的影响 267

9.5.3 干旱对小麦地上生物产量及收获指数的影响 267

9.5.4 干旱对小麦耗水量和水分利用效率的影响 268

9.5.5 干旱对小麦产量形成要素的影响 268

9.6 旱后复水对小麦灌浆期蔗糖代谢和淀粉积累的补偿机制 271

9.6.1 旱后复水对小麦光合作用的补偿效应 272

9.6.2 旱后复水对小麦蔗糖合成的补偿效应 273

9.6.3 旱后复水对小麦产量形成的补偿效应 274

9.6.4 旱后复水对小麦产量水分利用效率的补偿机制 277

参考文献 279

第10章 高产高效旱地玉米适宜土壤供氮量 284

10.1 引言 284

10.2 旱地玉米生产现状 284

10.3 不同氮肥用量对旱地玉米生长发育的影响 286

10.3.1 干物质和氮素积累 286

10.3.2 植株氮浓度 287

10.3.3 产量及产量构成 288

10.4 不同氮肥用量对氮肥利用效率及氮素平衡的影响 289

10.4.1 氮肥利用效率 289

10.4.2 氮素平衡 290

10.5 高产高效旱地玉米适宜供氮量 291

10.6 讨论 292

10.6.1 不同氮肥用量对玉米生长发育的影响 292

10.6.2 不同氮肥用量对氮肥利用效率及氮素平衡的影响 293

10.6.3 高产高效旱地玉米最优供氮量 293

参考文献 294

第11章 旱地小麦高产高效施氮研究 297

11.1 不同施氮量对小麦干物质积累和运转的影响 297

11.1.1 不同施氮量对小麦花后干物质积累及运转的影响 297

11.1.2 不同施氮量下花前干物质对籽粒的贡献 302

11.1.3 施氮量与小麦物质运转的关系 303

11.2 不同施氮量对小麦氮素积累分配和转运的调节 305

11.2.1 不同施氮量对小麦花后氮积累和运转的影响 305

11.2.2 不同生长阶段小麦植株对氮素的吸收 307

11.2.3 不同施氮量下氮素在植株不同器官的分配 309

11.2.4 不同施氮量对小麦植株氮素转移量和转移效率的影响 309

11.2.5 不同施氮量对籽粒蛋白质含量和产量的影响 311

11.2.6 不同施氮量对氮肥利用效率的影响 311

11.2.7 不同施氮量对旱地小麦氮素转运的调节 312

11.3 不同施氮量对谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸脱氢酶（GDH）活性的影响 313

11.3.1 不同施氮量对GS活性的影响 313

11.3.2 不同施氮量对GDH活性的影响 315

11.3.3 酶活性与氮素转运 317

11.4 不同施氮量与水分利用的关系 317

11.5 水氮互作对小麦物质积累和转运的调节 320

11.5.1 对氮素吸收和利用的影响 320

11.5.2 对冬小麦干物质转运的影响 320

参考文献 332

第12章 旱地小麦高产栽培技术 335

12.1 不同栽培模式协同提高产量和水分利用效率 335

12.1.1 不同栽培模式对籽粒产量及其构成的影响 335

12.1.2 不同栽培模式对收获指数的影响 337

12.1.3 不同栽培模式对小麦水分利用效率的影响 337

12.1.4 不同栽培模式提高产量的技术原理 337

12.2 不同供水模式的小麦增加产量与水分利用效率技术 338

12.2.1 不同供水模式对冬小麦产量的影响 339

12.2.2 不同供水模式对冬小麦产量构成因素的影响 340

12.2.3 不同供水模式对水分利用效率的影响 341

12.2.4 营养生长期与生殖生长期供水模式的产量效应差异 341

12.2.5 不同供水模式的增产增效技术原理 342

12.3 旱地小麦栽培技术体系 344

12.3.1 旱地小麦覆盖栽培技术 345

12.3.2 旱地小麦有限灌溉技术 346

12.3.3 旱地小麦土壤培肥技术 347

12.4 旱地小麦栽培技术规程 348

12.4.1 旱地小麦栽培技术标准 348

12.4.2 旱地小麦栽培施肥技术规程 350

12.4.3 旱地小麦生长发育与管理模式 350

12.4.4 旱地小麦高产栽培试验示范 350

参考文献 354

第13章 黄土高原旱作春玉米高产高效栽培体系构建 356

13.1 引言 356

13.2 材料和方法 357

13.2.1 Hvbrid-Maize模型 357

13.2.2 旱地玉米产量潜力估算 357

13.2.3 春玉米高产高效栽培体系构建 357

13.2.4 高产高效栽培体系的田间验证 357

13.3 结果与分析 358

13.3.1 长武地区气候条件 358

13.3.2 长武地区旱作春玉米产量潜力估算 359

13.3.3 旱地玉米栽培措施优化 360

13.3.4 旱地春玉米高产高效栽培体系的技术集成 366

13.3.5 栽培体系的田间验证 366

13.3.6 旱地玉米高产高效栽培技术规程 367

13.4 讨论 368

13.5 小结 369

参考文献 370

第14章 旱区农田作物生产模拟与少量水优化利用技术 374

14.1 DSSAT作物模型 375

14.1.1 DSSAT作物模型简介 375

14.1.2 DSSAT模型研究进展 378

14.2 AquaCrop作物模型 381

14.2.1 AquaCrop作物模型简介 381

14.2.2 AquaCrop作物模型研究进展 389

14.3 DSSAT模型在关中地区冬小麦适用性评价以及灌溉制度的优化 390

14.3.1 CropWat-DSSAT模型结构简介 392

14.3.2 DSSAT4.5 数据库组建 395

14.3.3 模型参数的调试与验证 398

14.3.4 模拟试验设计 401

14.3.5 结果与分析 402

14.3.6 结论及讨论 416

14.4 DSSAT模型在黄土丘陵区春玉米种植中的适用性评价及其在水肥管理中的应用 418

14.4.1 DSSAT模型数据库组建 419

14.4.2 模型参数调试与验证 420

14.4.3 模拟试验设计与结果与分析 426

14.4.4 主要结论 433

14.5 AquaCrop模型在渭北旱塬地区冬小麦、春玉米的适用性评价 434

14.5.1 数据收集、整理和分析 434

14.5.2 模型在渭北旱塬区春玉米生产中的适用性评价 439

14.5.3 模型在渭北旱塬区冬小麦生产中的适用性评价 444

14.5.4 总结与讨论 447

参考文献 449

第三篇 旱地农业生产与全球变化 457

第15章 大气CO2浓度升高对玉米幼苗碳氮资源分配的影响 457

15.1 高浓度CO2与水分胁迫对玉米光合能量流动的影响 458

15.1.1 高浓度CO2对受旱植株PSⅡ的活性的影响 459

15.1.2 高浓度CO2对受旱植株PSⅡ能量传递效率的影响 460

15.1.3 高浓度CO2对受旱植株最大光合速率的影响 461

15.1.4 讨论 461

15.2 高浓度CO2与水分胁迫互作对玉米体内碳氮分配与转运的影响 463

15.2.1 玉米生物量与碳氮积累的变化 464

15.2.2 玉米新叶碳氮素供应的变化特征 465

15.2.3 玉米源器官的碳氮素输出模式 465

15.2.4 不同叶龄玉米叶片碳氮素的分配模式 468

15.2.5 讨论 471

15.3 高CO2浓度下玉米体内氮素转运模式对氮素胁迫的响应 472

15.3.1 玉米库叶氮素供应对氮胁迫的响应 473

15.3.2 玉米植株体内15N分配对氮胁迫的响应 474

15.3.3 玉米植株体内氮平衡对氮胁迫的响应 475

15.3.4 讨论 476

15.4 主要结论 479

参考文献 479

第16章 旱作高产农田环境效应研究 483

16.1 前言 483

16.2 N2O测定方法 484

16.3 高产高效旱作覆膜玉米栽培体系的氧化亚氮减排潜力 486

16.3.1 覆盖措施对土壤环境因子的影响 486

16.3.2 覆盖措施对土壤N2O排放的影响 488

16.3.3 覆盖措施对产量和地上部氮素吸收量的影响 491

16.3.4 覆盖措施对单位产量N2O排放量的影响 491

参考文献 492

第17章 黄土丘陵区天然草地群落及其优势种对短期补水的响应 494

17.1 引言 494

17.2 白羊草和达乌里胡枝子光合生理生态特征 495

17.2.1 7月份补水后光合生理日变化 495

17.2.2 7月份补水后光合生理瞬时值动态变化 498

17.2.3 8月份补水后光合生理日变化 500

17.2.4 8月份补水后光合生理瞬时值动态变化 503

17.3 草地群落生物量及群落指数 505

17.3.1 群落物种组成和相对重要值 506

17.3.2 草地群落地上生物量 507

17.3.3 草地群落多样性指数 507

17.4 草地群落土壤呼吸特征 508

17.4.1 土壤呼吸速率日变化 508

17.4.2 补水后土壤呼吸速率瞬时值比较 508

17.4.3 土壤呼吸速率与地温及气温相关性 508

17.5 本章小结 510

参考文献 514

第18章 植物水分利用效率随环境因子变化的研究 518

18.1 引言 518

18.2 植物功能群间水分利用效率的差异 520

18.2.1 乔木、灌木与草本植物间水分利用效率的差异 520

18.2.2 落叶与常绿乔灌植物间水分利用效率的差异 523

18.2.3 一年生与多年生草本植物间水分利用效率的差异 523

18.2.4 禾草与非禾草间植物水分利用效率的差异 523

18.3 环境因子对植物水分利用效率的影响 524

18.3.1 降雨及蒸散量对植物水分利用效率的影响 524

18.3.2 环境温度对植物水分利用效率的影响 524

18.3.3 海拔效应对植物水分利用效率的影响 524

18.3.4 地理经纬度对植物水分利用效率的影响 527

18.4 植物功能群间水分利用效率的环境异质性 531

18.4.1 植物功能群间水分利用效率对环境响应差异的现象 531

18.4.2 植物功能群间水分利用效率对环境响应差异的实质 531

参考文献 533

第19章 气候和土地利用变化对小流域生产力影响的定量评价 536

19.1 研究方法与研究区域 537

19.1.1 研究方法 537

19.1.2 研究区概况 537

19.2 小流域植被生产力形成过程模型构建 540

19.2.1 模型结构 541

19.2.2 模型描述 542

19.2.3 算法设计 543

19.2.4 模型验证 551

19.2.5 讨论 554

19.3 小流域土壤水分平衡和植被NPP模拟 555

19.3.1 太阳辐射空间分布 555

19.3.2 土壤水分平衡分析 556

19.3.3 植被碳同化过程 559

19.3.4 讨论 562

19.4 土地利用变化对植被NPP的影响 563

19.4.1 退耕还林前后流域土地利用变化及其对NPP的影响 564

19.4.2 流域土地利用变化情景设计 565

19.4.3 不同土地利用情景下流域土壤水分平衡模拟 565

19.4.4 不同土地利用情景下流域植被NPP的变化模拟 567

19.4.5 讨论 569

19.5 气候变化对流域土壤水分和植被NPP的影响 570

19.5.1 气候变化情景设计 570

19.5.2 气候变化对土壤含水量的影响 572

19.5.3 气候变化对植被NPP的影响 574

19.5.4 讨论 578

19.6 主要结论 579

参考文献 580