黄土高原旱作区糜子-绿豆带状种植农田小气候特征与产量效应

基于黄土高原干旱地区生态环境特性,研究了4种糜子(P)-绿豆(M)间作模式下[2∶2(2P2M)、4∶2(4P2M)、4∶4(4P4M)、2∶4(2P4M)]农田小气候特征及产量效应.结果表明: 糜子-绿豆间作模式显著增加了生育后期糜子的株高、叶面积指数(LAI)和叶绿素含量(SPAD),使其达到最佳的生长状态;由于高位糜子的遮阴,导致矮位绿豆阶段性徒长,株高显著增加,而LAI和SPAD均有所下降.糜子-绿豆间作模式降低了糜子籽粒灌浆过程中的群体上层光照度和空气温度,而相对湿度显著上升.地上部气候环境的变化调控了间作体系地下部的土壤温度,减少了群体的漏光损失,使其表现出冷湿的生态环境.而矮位绿豆较差的通风透光条件形成相对封闭的间作系统,抑制了绿豆植株的生长发育,使其处于间作劣势.与单作相比,2P2M、4P2M、4P4M和2P4M处理的糜子单株穗数、穗长、单株粒重和千粒重分别增加了7.5%～45.0%、2.2%～12.2%、35.4%～94.0%和2.3%～4.7%,产量比单作提高了5.6%～20.7%;间作处理下矮位绿豆的分枝数、单株荚数、单株粒重和百粒重均有不同程度的下降,2P4M间作模式下的绿豆受糜子影响最小,产量比单作降低了34.8%.糜子-绿豆间作存在明显的间作优势,各间作处理下的土地当量比(LER)均大于1,2P4M间作模式下的LER达到最大值(1.86).因此,黄土高原地区糜子-绿豆最佳的间作配比为2P4M.     

不同绿豆品种生育后期叶片衰老的研究

以夏播绿豆品种‘冀绿2号’和‘泰来’为材料,研究其开花至成熟期间主茎开花节叶片的叶绿素含量、净光合速率、酶促防御系统的保护酶SOD、CAT、POD活性和MDA积累量的动态变化规律。结果表明,两品种各功能叶片的叶绿素含量、净光合速率、SOD、CAT活性均在其开花15 d后逐渐下降,但POD活性和MDA含量随着叶片的衰老而升高。虽然两品种叶片衰老的总体变化趋势一致,但衰老进程存在着显著差异。与‘泰来’绿豆相比,‘冀绿2号’各功能叶片衰老过程中SOD、CAT活性下降较慢,叶片功能期持续时间长,生育后期仍能保持相对较高的净光合速率,籽粒产量显著高于‘泰来’绿豆。综合分析表明,在绿豆开花结荚期间,有效控制或延缓开花节叶片的衰老进程,维持叶片生理功能,对籽粒产量形成具有重要作用。     

硒和碲对缓解糜子镉毒害及减少籽粒镉积累的调控效应

提高糜子(Panicum miliaceum)镉耐受性与低积累能力对镉污染地区糜子的安全生产具有重要意义。该研究以镉耐受和镉敏感糜子品种为材料, 通过苗期水培和全生育期盆栽试验, 分析不同形态硒和四价碲对镉胁迫下糜子生长、根系形态、镉吸收转运和籽粒矿质营养含量的影响。结果表明, 外源添加硒和碲能缓解镉毒害, 其中有机硒缓解效果较好。与单独镉处理相比, 硒和碲能够促进根系直径增加并抑制镉吸收, 最高可使根系镉含量降低33%。此外, 硒和碲能够增加细胞壁和液泡中镉的占比, 提高镉耐受性。叶面喷施硒提高了糜子籽粒中锌、锰和钼等矿质营养元素含量。无机四价硒能更有效地抑制镉从营养器官向籽粒的转运, 在5 mg·kg^-1镉处理下, 可使镉敏感和镉耐受品种籽粒镉含量分别降低11.3%和20.3%。综上, 外源添加硒能够显著提高糜子镉耐受性并减少籽粒镉积累。研究结果可为镉污染地区糜子的安全生产提供参考。     

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。     

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。     

陕北半干旱区沟垄覆膜集水模式下糜子边际效应及生理特性

通过连续3年大田定位试验,研究了陕北半干旱区不同沟垄覆膜集水模式下糜子边际效应和生理特性.试验设4种不同的沟垄宽度(带型),垄∶沟分别为40 cm∶40 cm(P₄₀)、60 cm∶60 cm(P₆₀)、80 cm∶80 cm(P₈₀)、100 cm∶100 cm(P₁₀₀),对照为露地平播(NM).结果表明: 随着沟垄宽度的增大,糜子的产量边际效应指数和边际效应增大,边行的增产作用呈上升趋势,最大增产率达207.7%,而中行的增产作用呈下降趋势,增产幅度最低仅为103%.带型60 cm∶60 cm的糜子产量在3年中均为最高.同一处理内,边行对糜子产量的贡献率大于中行,差异达到显著水平.不同带型边行的叶绿素含量、Chl a/Chl b、光合速率均大于中行;沟垄宽度越大,边行的光合能力越强,中行的光合能力越弱.带型60 cm∶60 cm是陕北半干旱区糜子种植的适宜带型.     

糜子不同生育时期不同叶位叶片超微结构研究

对糜子不同生育时期、不同叶位叶片进行电镜观察.结果显示:(1)在籽粒灌浆中期以前,叶肉细胞排列整齐,细胞间隙小,细胞中叶绿体、线粒体等细胞器含量多.叶绿体、线粒体基质含量浓厚,高基粒片层数增加,胞问连丝畅通;(2)在籽粒灌浆中期以后,叶片迅速衰老,细胞解体,细胞间出现间隙,叶绿体减少,叶绿体基粒片层、基质片层解体.嗜锇颗粒变大增多.胞间连丝受到阻碍.(3)不同生育时期不同叶位叶绿体的高基粒片层数差异较大,其中在灌浆中期各叶位叶绿体高基粒片层数最高,在各生育时期旗叶的为最大.     

甜荞品种内与品种间的遗传多样性研究

以9个甜荞品种为材料,1个苦荞品种为对照,每个品种随机取10粒种子发芽,提取基因组DNA,采用长随机引物和内含子切接点引物的PCR分子标记技术,对甜荞品种内和品种间的遗传多样性进行了分析.结果表明:(1)所使用的引物均能在 9份甜荞品种和1份苦荞品种中稳定扩增出条带,共获得了45条条带,其中多态性条带42条,占总数的93.3%;(2)甜荞同一品种内存在一定的遗传差异,但遗传距离较小,大部分不同甜荞品种间的遗传差异大于其品种内的遗传差异.因而,在甜荞品种鉴定和遗传多样性研究中,通过品种内适当混合取样可以较好地代表和反映甜荞品种特性.     

糜子品质研究进展与展望

糜子(Panicum miliaceum)生育期短、水分利用率高、耐盐碱、耐虫害, 是种植业结构调整中的重要作物。糜子富含淀粉、蛋白质、必需氨基酸、不饱和脂肪酸、维生素(烟酸、B族维生素和叶酸等)、矿物质(磷、钙、锌和铁)、膳食纤维和酚类物质等, 是麸质过敏人群的理想食物(无谷蛋白食物)。此外, 糜子还具有降血糖、消炎及预防心脑血管疾病等功效。因此, 作为环境友好型和营养保健型谷物, 糜子可成为未来我国应对隐性饥饿的智慧食物。该文从糜子外观、营养和加工品质的角度, 总结糜子品质研究进展, 旨在为糜子品质研究及加工利用提供参考。