低氮胁迫对不同基因型夏玉米源库性状和灌浆特性的影响

2007和2008年连续2年在低氮（105 kg·hm^-2）和正常施氮（337.5 kg·hm^-2）两种施肥水平下,分析了6个不同基因型玉米品种的群体源库关系及籽粒灌浆特性间的差异.结果表明：低氮胁迫对不同基因型玉米品种的群体产量、叶面积指数（LAI）、群体源库性状和籽粒灌浆特性影响明显,在低氮胁迫下,先玉335、郑单958等耐低氮能力较好品种的籽粒活跃灌浆期较长、最大灌浆速率高、最大叶面积指数持续期较长,群体库源关系比较协调;陕单902和豫玉22等耐低氮能力较差品种吐丝后的籽粒活跃灌浆时数、最大灌浆速率、灌浆速率最大时的生长量及LAI较低,源的供应能力显著下降;低氮胁迫明显加剧了不同基因型玉米品种间的产量差异.     

施氮对半湿润农田生态系统不同冬小麦品种灌浆期物质转移的影响

在年均降水量632 mm的黄土高原南部半湿润红油土上,以NR9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229、西农2208、矮丰3号和商188为供试材料,进行大田试验,研究在不施氮和施氮(90 kg.hm-2)条件下不同品种冬小麦灌浆特性及物质转移效率。结果表明,冬小麦干物质生产及物质转移效率共同受品种和氮肥的影响。开花期老叶、茎鞘和成熟期茎鞘、籽粒干重间存在显著差异。施氮对开花期、成熟期地上部各部位干重均有明显的促进作用。各部位干物质转移量、转移效率和转移量对籽粒的贡献率既与品种有关,也与施氮有关;氮肥的影响又因品种不同而异。干物质转移量、转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率在8个供试品种中,最高的是NR9405,最低的是偃师9号,除NR9405和西农2208籽粒中50%以上干物质来自于开花前贮存光合产物的再转移外,其余6个品种籽粒中50%以上的干物质来自于开花后新合成的同化产物。干物质转移量对籽粒的贡献率以穗轴+颖壳部位最低,且多数处理为负值,以茎秆为最大,叶片居中。从总体看,干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对粒重的贡献率在不同品种之间的差异大于施氮处理间的差异,施氮后降低了干物质向籽粒中的转移。     

不同年代小麦品种旗叶的光合特性及抗氧化酶活性研究

以不同时期在黄淮冬麦区推广并具有一定代表性的5个小麦品种碧蚂1号、丰产3号、小偃6号、小偃54和小偃81为材料,研究了品种更替过程中小麦旗叶的光合特性以及抗氧化酶活性的变化.结果表明,各小麦品种旗叶净光合速率均于开花后10 d左右达到最大值后下降,并在开花灌浆期有显著差异,且近期品种始终高于早期品种.随着灌浆进程推进,各小麦品种旗叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、抗氧化酶活性呈现出与净光合速率基本一致的变化趋势(其中过氧化氢酶活性为下降趋势),而丙二醛含量持续升高,但近期小麦品种始终低于早期品种且差异达到极显著水平(P<0.01).研究发现,近期育成小麦品种的旗叶在生育后期具有相对较高的光合速率,可能与其叶绿素和可溶性蛋白含量下降速率较缓、抗氧化酶活性较高、膜脂过氧化程度较轻有关.     

超大穗小麦籽粒灌浆特性研究

超大穗小麦是小麦超高产育种的宝贵资源,通过去穗处理,对不同类型的超大穗小麦灌浆特性进行了方程拟合及参数分析,结果表明：①百粒重的增重进程,在不同处理间无显著差异,不同品系间差异明显;②单株粒重的增重进程,在不同处理间、不同品系间都表现出显著差异,不同处理间更为突出;③对灌浆参数分析,超大穗小麦的最大灌浆速度与对照基本一致,但灌浆期显著的长,８６（３０６）达５０d,90(151)43d,而对照小偃６号、咸农１５１分别为４０d,35d。依次配合相应的栽培技术,可有效的发挥超大穗小麦产量潜力。     

不同冬小麦品种对氮肥反应敏感性研究

以土垫旱耕人为土为供试土壤进行盆栽试验,在不同施氮水平条件下,以NR9405、9430、偃师9号、小偃6号陕229、西农2208、矮丰3号等7个冬小麦品种为材料,研究不同品种冬小麦对氮肥反应敏感性。结果表明：7个品种中,9430、西农2208、偃师9号和NR9405属于氮肥较敏感品种,小偃6号和矮丰3号属于氮肥敏感性较差品种,陕229居中。小偃6号对氮肥的反应敏感性最差,属于典型的对氮肥反应不敏感型品种。根据对不同品种干物质转移量、干物质转移效率和转移干物质对籽粒贡献率的分析,将供试品种分为两类：一类是在生长后期（开花至成熟）主要靠同化产物的继续大量形成和转移而影响籽粒产量,可称为“后期同化累积型”;另一类在生长后期则主要靠开花前干物质的转移而影响产量,可称为“后期物质转移型”。偃师9号、西农2208和9430属于比较典型的“后期同化累积型”,而小偃6号属于比较典型的“后期物质转移型”。将不同品种地上部分干物质、氮素累积对氮肥反应的敏感性对比分析后发现,“后期同化累积型”品种对氮肥反应相对敏感,“后期物质转移型”对氮肥反应的敏感性差,这种差异性可能与“后期同化累积型”在生长后期仍需继续从介质中吸收大量氮素,以满足同化需要,而“后期物质转移型”在生育后期主要靠花前吸收氮素转移和再分配以满足花后同化需要,从介质中吸收的氮素有限有关。     

施氮对不同品种冬小麦植株硝态氮和硝酸还原酶活性的影响

以黄土高原南部半湿润区土垫旱耕人为土为供试土壤进行盆栽试验,以NR 9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229号和西农2208冬小麦品种为供试材料,研究施氮对不同品种冬小麦植株硝态氮含量和硝酸还原酶活性(NRA)的影响.结果表明,施氮能明显增加叶片NRA.不施氮时除小偃6号和偃师9号外,其余品种NRA在全生育时期的动态变化均呈双峰曲线,2个高峰期分别在返青期和开花期,且开花期高峰值(36.17 NO2-μg.-g 1FW.h-1)明显比返青期峰值(15.407 NO2-μg.-g 1FW.h-1)大;施氮时不同品种叶片NRA在全生育期呈单峰曲线变化,最高峰在开花期,平均峰值为80.93 NO2-μg.-g 1FW.h-1),比同期不施氮处理增加1倍以上.施氮后地上部硝态氮含量在各时期均显著提高,在小麦生育前期(出苗到拔节)表现最为显著.氮肥对不同品种硝态氮含量的影响程度基本上与对NRA的影响程度相反,即施氮后硝态氮增加幅度小的品种,NRA却增加幅度大.     

花后不同时期弱光和高温胁迫对小麦旗叶荧光特性及籽粒灌浆进程的影响

在田间试验条件下研究了花后不同时期弱光和高温胁迫对小麦旗叶荧光特性及籽粒灌浆进程的影响.结果表明,弱光处理3 d后,旗叶PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）和光合速率（Pn）显著降低,但PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、荧光光化学猝灭系数（qP）和非光化学猝灭（NPQ）与对照相比差异较小;高温处理3 d后,Fv/Fm、Pn、ΦPSⅡ和qP均极显著降低, NPQ升高幅度较小.胁迫解除后,灌浆前期（花后8～10 d）弱光和高温处理后的旗叶荧光参数和光合速率略有恢复,但灌浆中期（花后15～17 d）处理后的各参数始终呈下降趋势, 说明前期处理效应是可逆的,而中期处理加速其衰老进程.用Logistic方程对各处理的籽粒灌浆过程模拟明,弱光和高温处理后籽粒粒重的降低主要是平均灌浆速率、最大灌浆速率和渐增期灌浆速率显著降低所致.灌浆持续期、最大灌浆速率出现时间、缓增持续期和缓增期灌浆速率受弱光和高温影响较小.     

不同施氮水平对苦荞不同品种生长发育、干物质转运和产量的影响

该研究以西农9940和黔苦3号为材料,设置(N1) 90、(N2) 180、(N3) 270 kg·hm-2三个氮肥处理水平,分析不同施氮量处理对两个苦荞品种的生长、营养器官干物质积累转运和施氮量对籽粒灌浆特性和产量的影响。结果表明:(1)施氮肥显著促进苦养生长发育。随着施氮量的增加,苦荞株高、叶片SPAD值和干物质积累量呈增长趋势,于N3处理达到最大值,显著高于N1和N2处理。且在同一施氮处理条件下,黔苦3号的株高、SPAD值和干物质积累量均优于西农9940。就转运率而言,苦荞的两个品种表现不一致,施氮显著提高西农9940茎叶干物质转运率,黔苦3号则相反;叶片贡献率随施氮量增加显著增加,茎贡献率则没有显著变化。(2)随着施氮量的增加,苦荞籽粒灌浆持续期增加,最大灌浆速率到达时间延长,平均灌浆速率却降低,百粒重呈下降趋势;在同一施氮处理条件下,西农9940较黔苦3号灌浆速率更快,百粒重更大。(3)随着施氮量的增加,产量及其构成因素呈先增加后减少的趋势。西农9940的产量在N2处理达到最高,为1 650 kg·hm-2,较N1、N3处理增产了45.6%和28.2%;黔苦3号的产量在N1处理达到最高,为616. 7 kg·hm-2,较N2和N3处理增产了12.8%和51.6%。在黄土高原旱作区苦荞种植因品种不同而选择不同的施氮量,建议西农9940最佳施氮量为180～270 kg·hm-2,黔苦3号最佳施氮量为90～180 kg·hm-2。     

施氮量对超高产冬小麦灌浆期旗叶光响应曲线的影响

为冬小麦超高产栽培的氮肥管理提供技术支撑,在大田条件下研究了施氮量对超高产冬小麦灌浆期旗叶光响应曲线的影响.采用开放式气路测定了小麦旗叶的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率等相关指标,并运用"米式方程"对旗叶净光合速率进行了模拟,计算了光响应曲线的特征参数.结果表明,在0～300kg/hm2施氮范围内,随着光照强度的增加,各处理的旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均随之增加,而胞间二氧化碳浓度却随之降低,但是在375kg/hm2施氮水平下旗叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率的增加和胞间二氧化碳浓度的降低反而低于300kg/hm2施氮水平,表明合理的氮素水平对超高产小麦灌浆期旗叶的光响应曲线有明显的调节作用.在合理的施氮范围内,增施氮肥小麦旗叶在整个灌浆期内的最大净光合速率随之增加.在本试验条件下,超高产麦田的适宜施氮量为300kg/hm2.     

播种量和施氮量对垄沟覆膜栽培冬小麦花后生理性状的影响

为协调冬小麦个体与群体间的关系,充分发挥旱作条件下垄沟栽培优势,以冬小麦品种小偃22为材料,采用二元二次正交旋转组合设计,通过田间试验研究了垄下集中施肥、垄上覆膜、膜际种植模式下播种量和施氮量对冬小麦花后生理性状的影响.结果表明： 花后叶面积指数、旗叶叶绿素含量和净光合速率均随施氮量的增加而增加.灌浆前中期叶面积指数随播种量的增加呈先增后稳的趋势;灌浆后期叶面积指数随播种量的增加而降低.随播种量的增加,旗叶的叶绿素含量和净光合速率降低,单株产量呈先减少后增加的趋势.适宜的播种量可以协调个体与群体间的矛盾,而适量增施氮肥有利于花后小麦生理性状的改善和产量的提高.在供试条件下,小偃22在播种量112.5 kg·hm-2与施氮量180～222 kg N·hm-2配置时,个体与群体的关系比较协调,花后叶面积指数较高,群体结构适宜,而且旗叶叶绿素含量、净光合速率和单茎产量较高,能获得高产.     

分期施氮与CO2浓度升高对小麦光合及其物质积累和产量的互作效应

采用开顶式气室和盆栽方法,以冬小麦品种‘小偃22’为材料,探讨了分期施氮与CO2浓度升高对小麦抽穗期和灌浆中期旗叶光合、地上部物质积累和产量的互作效应.结果显示:(1)不施氮条件下CO2浓度升高对小麦旗叶叶绿素含量(SPAD)和可溶性蛋白含量、光合能力、地上部花后干物质和氮素累积量、籽粒产量的影响不明显(P>0.05)或产生显著负效应;在施氮(300mg/kg土)条件下各指标均不同程度增加,且大多数达到显著水平.(2)与氮肥全部基施相比,分期施氮时CO2浓度升高使灌浆期旗叶光合能力、地上部花后干物质和氮素累积以及产量增加的幅度较大,其中以播前、返青期和孕穗期施氮比例为5∶3∶2时最明显.研究表明,适当分期施氮可能更有利于发挥CO2浓度升高对冬小麦的增产作用.     

水稻籽粒灌浆过程中蛋白质表达特性及其对氮肥运筹的响应

采用大田栽培的方式,研究了大穗型水稻金辉809籽粒灌浆过程中蛋白质的差异表达变化模式以及同一施氮量下不同的氮肥施用比例(总施氮量225 kg/hm2,基蘖肥:穗粒肥分别为7∶3和6∶4)对强弱势粒灌浆影响的分子机制。获得了水稻不同灌浆时段籽粒总蛋白的表达图谱,共发现32个在灌浆过程中发生显著差异表达的蛋白点,涉及籽粒的淀粉合成,能量代谢,激素信号转导,基因表达调节和抗逆响应等。在此基础上,进一步构建了不同灌浆发育时段水稻强弱势籽粒响应不同氮肥比例调控的蛋白表达图谱,结果发现强势籽粒响应氮肥调控出现差异表达的蛋白点有8个,而弱势籽粒有26个,可见强势籽粒灌浆具有更强的环境稳定性,相对地,弱势籽粒灌浆则易被环境所调节。在总施氮量不变的情况下,适当增加生育后期氮肥的施用量,有利于增强弱势籽粒中信号转导,促进相关基因的表达,提高物质调运与能量代谢速率,增强抗逆性,增强弱势籽粒的代谢水平,延长其灌浆时期,提升弱势籽粒活性和灌浆强度,增加结实率和千粒重,最终实现高产高效。研究结果对于进一步明确氮素调控水稻强弱势粒灌浆的分子生态特性具有重要的理论与实际意义。     

不同氮素水平下水稻生育后期叶片和籽粒的蛋白质组学

以超级杂交水稻“两优培九”为试验材料,运用蛋白质双向电泳技术研究了水稻生育后期不同氮素水平下（正常供氮水平的1/2,20 mg·L^-1;正常供氮水平,40 mg·L^-1;正常供氮水平的2倍,80 mg·L^-1）叶片和籽粒蛋白质组水平的变化,并鉴定分析了其差异蛋白质点（共鉴定出16个叶片蛋白质、9个弱势粒蛋白质、4个强势粒蛋白质）的生物功能.结果表明：生育后期氮素是通过影响与光合有关的酶的活化、CO₂的活化及光系统单位和电子传递链构成来影响和调节植物的光合作用;氮素可促进弱势粒中与能量合成和生长相关酶的表达;高氮水平不利于强势粒淀粉的合成,但充足的氮素对水稻物质累积及代谢具有重要作用.因此,在生育后期合理运用氮肥对提高水稻剑叶光合性能、增强源的功能、延缓功能性早衰及强化籽粒灌浆具有积极作用.     

水分亏缺和施氮对冬小麦生长及氮素吸收的影响

利用管栽试验研究了不同生育期,水分亏缺和施氮对冬小麦生长及氮素吸收的影响.结果表明：任何生育期水分亏缺都会影响冬小麦的株高、叶面积、干物质累积及对氮素的吸收.冬小麦对水分亏缺的敏感期为拔节期,其次为开花期、灌浆期和苗期.苗期干旱后复水对后期生长有显著的补偿效应,开花期适度干旱后复水对生物量形成和氮素吸收有一定的补偿作用,拔节期干旱对小麦的生长影响明显.相同氮肥处理下, 与不亏水处理比较, 苗期水分亏缺、拔节期水分亏缺、开花期水分亏缺、灌浆期水分亏缺的根系氮素积累量分别平均降低25.82%、55.68%、46.14%和16.34%,地上部氮素积累量分别平均降低33.37%、51.71%、27.01%和2.60%.在相同水分处理下冬小麦含氮量、累积吸收氮量都表现为高氮处理（0.3 g N·kg^-1FM）>中氮处理（0.2 g N·kg^-1FM）>低氮处理（0.1 g N·kg^-1FM）.水分逆境条件下施用氮肥对冬小麦植株生长和干物质累积及氮吸收具有明显的调节效应.     

春小麦灌浆期籽粒沉淀值动态变化及氮磷肥与播期的影响

通过3个品质类型春小麦品种施肥和播期大田试验,建立了灌浆期籽粒沉淀值动态变化的曲线拟合方程,定量揭示籽粒沉淀值动态变化规律及氮磷肥与播期的影响效应.结果表明,自开花15 d始至成熟,籽粒沉淀值随时间变化呈先升高后降低的单峰曲线变化.在灌浆期籽粒沉淀值的动态变化过程中,不同基因型特点不同,且基因型间的关系也随之发生变化.各品种沉淀值积累速度的变化决定了成熟时高蛋白强筋品种沉淀值最高、高蛋白中筋品种次之、低蛋白弱筋品种最低.氮水平增加,高蛋白强筋和低蛋白弱筋品种沉淀值和曲线最高值降低,高蛋白中筋品种则明显升高;高蛋白强筋品种曲线最高值出现时间提前,而高蛋白中筋和低蛋白弱筋品种则推后.磷水平增加,高蛋白品种沉淀值和曲线最高值普遍提高,而低蛋白品种则降低;各基因型曲线最高值出现时间均推迟.氮磷（钾）素平衡配施是形成较高沉淀值的关键.在没有水分胁迫情况下,光温互作是影响籽粒沉淀值动态形成的首要条件,其次为降水;而≥10 ℃积温则为最敏感因子,即在较高光温条件互作前提下,增加灌浆期≥10 ℃积温则提高各基因型品种沉淀值.高蛋白比低蛋白品种更易受氮磷水平和气象条件影响.     

冬小麦光合特征及叶绿素含量对保水剂和氮肥的响应

以不施保水剂和氮（N）肥为对照,测定了保水剂（60 kg·hm^-2）与不同N肥水平（0、225、450 kg·hm^-2）及其配施条件下大田小麦的光合特征、叶绿素含量和水分利用效率等指标,研究了冬小麦拔节期和灌浆期光合生理特征、叶绿素含量及水分利用对保水剂和N肥的响应.结果表明：灌浆期各处理的光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、叶片水分利用效率及叶绿素含量均大于拔节期.在拔节期,单施N肥条件下,随施N量的增加,单叶水分利用效率提高,光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度及蒸腾速率均先增后减;225 kg·hm^-2 N肥处理的叶绿素含量最高.施用保水剂后,随施N量的增加,胞间CO₂浓度降低,而光合速率等均提高;单施保水剂及其与N肥配施提高了叶绿素含量,而过多N肥效果不显著在灌浆期,单施N肥显著提高了小麦的光合速率及水分利用效率,降低了气孔导度、胞间CO₂浓度及蒸腾速率;叶绿素含量随N肥用量的增加而增加.施用保水剂后,随N肥用量的增加,光合速率和叶片水分利用效率均先增后减,而胞间CO₂浓度和蒸腾速率先减后增,但均低于对照,气孔导度随施N量的增加而提高.单施保水剂的叶绿素含量显著提高,但其与N肥配施叶绿素含量有所降低.保水剂与N肥配合施用显著提高了小麦的千粒重、产量及水分生产效率.其中,保水剂与225 kg·hm^-2N肥配施处理的产量及水分生产效率均最高.     

氮、硫肥与灌浆后期高温胁迫对小麦籽粒产量和品质的影响

灌浆期高温胁迫通常导致小麦籽粒产量降低、品质变差.为了探索有效缓解高温胁迫不利影响的有效措施,在大田条件下,以济麦20为试验材料,运用后期高温棚增温的方法,研究了氮、硫肥与灌浆后期高温对小麦籽粒产量和品质的影响.结果表明:高温处理后小麦千粒质量、籽粒产量显著降低(19.7%～28.3%),蛋白质含量升高,蛋白质组分中不溶性谷蛋白含量下降,可溶性谷蛋白含量上升,面团形成时间和稳定时间缩短;氮肥追施比例由50%增加到70%,非高温处理的籽粒产量无显著变化,不溶性谷蛋白质含量和谷蛋白聚合指数(不溶性谷蛋白含量/可溶性谷蛋白含量)升高,面团形成时间和稳定时间延长;高温处理的千粒质量和籽粒产量因氮肥追施比例提高而提高(2.07%～3.58%),面团形成时间和稳定时间缩短;不论高温处理还是非高温处理,与追施硫肥相比,硫肥基施提高籽粒产量、谷蛋白聚合指数,延长面团形成时间和稳定时间;为了有效缓解灌浆后期高温对小麦籽粒产量和品质的不利影响,硫肥基施、氮肥施用基追比50%:50%是较为适宜的施肥模式.     

不同冬小麦品种不同叶位叶片在个体产量形成中的作用

以黄土高原南部半湿润区土垫旱耕人为土为供试土壤进行大田试验,在不同施氮水平基础上,以NR 9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229号、西农2208、矮丰3号和商188等8个冬小麦品种为供试材料,研究不同年度、不同农艺性状冬小麦不同叶位叶片在个体产量形成中的作用.结果表明,冬小麦旗叶和倒二叶长度、宽度及其叶面积同时受品种和施氮控制,施氮后显著增加.旗叶和旗叶以下余叶对冬小麦籽粒产量形成起着重要作用.与不去叶处理相比,开花期去旗叶、留旗叶去其余叶、去所有叶对单穗粒数影响不大,各处理粒数变化在32.91~34.95粒/穗之间.但去旗叶后穗粒重有一定程度下降,比对照植株下降8.7%;留旗叶去其余叶和去所有叶处理,分别比对照植株减少18.2%和29.3%;去叶处理对单粒体积的影响与对单穗粒重的影响相一致;去旗叶、留旗叶去其余叶和去所有叶处理单粒重极显著降低,分别比对照下降7.0%、13.3%和25.1%.花后单株叶对产量的贡献大体上在1/4~1/3之间.