宁夏引黄灌区玉豆间作和带状轮作模式对玉米水氮利用及产量的影响

探索间作及带状轮作模式对玉米水氮利用及产量的影响,提出适合宁夏灌区的种植模式。试验于2019—2020年,在宁夏王团旱作节水高效农业试验站开展,设置玉米/大豆间作(IMS)、玉米-大豆带状轮作(RMS)、单作玉米(MM)、单作大豆(SS)4种种植模式。结果表明,与单作玉米相比,带状轮作处理使玉米拔节期至成熟期干物质积累量增加9.58%～11.45%,且与间作相比,干物质积累量增加4.29%～7.53%。带状轮作种植模式下玉米对氮素的积累量、转运量及籽粒贡献率比间作提高2.19%、30.44%和19.86%。带状轮作和间作处理土壤含水量比单作分别提高5.64%和3.98%,且主要分布于0～140 cm土层,带状轮作处理玉米水分利用效率较单作增加38.00%,且比间作增加15.61%。与单作玉米相比,间作处理提高玉米产量11.3%,降低大豆产量51.39%;玉豆带状轮作处理弱化了种间竞争力,使玉米产量提高21.98%,大豆产量下降22.91%。因此,带状轮作种植模式在水分利用效率、干物质积累、氮素转运及产量方面优势明显,可作为宁夏引黄灌区的一种有效替代种植模式。     

小麦茎秆木质素代谢及其与抗倒性的关系

以抗倒性不同的6个小麦品种为材料,观测了茎秆基部第二节间的木质素含量及苯丙氨酸转氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶(TAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和4-香豆酸: CoA连接酶(4CL)活性以及不同时期茎秆抗折力和倒伏指数的变化,探讨木质素含量与抗倒伏能力的关系。不同小麦品种的茎秆木质素含量存在明显差异。茎秆抗折力大、倒伏指数小的品种(济麦20和济麦22),其茎秆木质素含量高,PAL、TAL、CAD和4CL活性强。相关分析表明,茎秆木质素含量与实际倒伏率呈显著负相关(r = -0.83, P<0.05);与抗折力呈显著正相关(r = 0.86, P<0.05);PAL、TAL和CAD活性与木质素含量呈显著正相关(r =0.78, 0.77, 0.85, P<0.05),4CL活性与木质素含量呈不显著正相关(r =0.39, P>0.05)。研究表明,较高的PAL和CAD活性是木质素含量高的酶学基础,茎秆木质素含量可作为小麦品种抗倒伏性评价的一个重要指标。     

外源ABA和GA对小麦籽粒内源激素含量及其灌浆进程的影响

 【目的】探讨喷施外源脱落酸（ABA）或赤霉素（GA）对小麦籽粒内源激素含量及其灌浆进程的影响,为激素调控提高籽粒的粒重提供理论依据。【方法】试验选用山农1391和藁城8901两个品种,籽粒灌浆初期喷施ABA或GA 两种外源激素于穗部,定期取籽粒样品,用高效液相色谱法测定籽粒内源激素含量,用三次多项方程式对籽粒灌浆进程进行模拟并分析相关参数。【结果】喷施外源ABA或GA均能显著增加两个品种的粒重。外源ABA或GA对粒重的调控存在粒位效应。喷施ABA显著增加强势粒粒重,喷施GA使强势粒和弱势粒粒重均显著增加。喷施外源ABA显著提高籽粒ABA含量,喷施外源GA显著提高籽粒GA含量,喷施外源ABA或外源GA均显著提高灌浆中后期籽粒IAA和CTK的含量,尤其是喷施外源GA效果更为明显。喷施外源ABA或外源GA均能延长籽粒的灌浆持续期,喷施ABA显著提高灌浆初期强势粒的灌浆速率,而喷施GA显著提高灌浆中后期强势粒和弱势粒的灌浆速率。【结论】喷施外源ABA或外源GA通过改变籽粒内源激素水平,调节灌浆起始时间和籽粒灌浆持续期,进而调控籽粒粒重的形成。喷施ABA是通过提高强势粒粒重来增加粒重的,喷施GA是通过提高强势粒和弱势粒的粒重来增加粒重的。     

外源ABA和6-BA对不同持绿型小麦旗叶衰老的影响及其生理机制

为深入认识植物激素在小麦抗氧化和调控衰老中的作用机制,以持绿品种汶农6号和非持绿品种济麦20为材料,在盛花期后喷施脱落酸(ABA)和6-苄基腺嘌呤(6-BA),考察外源激素对旗叶衰老过程中生理生化指标动态变化以及籽粒产量的影响,并探讨了激素与衰老的关系。结果表明,汶农6号旗叶的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、叶绿素含量及籽粒千粒重和产量均大于济麦20,且丙二醛(MDA)含量低于济麦20,表明持绿型品种抗氧化能力强,衰老进程较慢,进而获得较高产量。外源ABA和6-BA处理显著提高花后7~28 d旗叶叶绿素含量,提高花后21~35 d可溶性蛋白含量,显著降低花后28~35 d旗叶MDA含量。外源ABA降低两品种旗叶玉米素(ZR)含量,但提高生长素(IAA)和赤霉素(GA)含量,降低了其在花后28~35 d的ABA含量。6-BA处理提高旗叶ZR含量及花后7~14 d IAA含量,降低济麦20花后21~35 d旗叶ABA含量。外源ABA显著提高汶农6号花后7~21 d旗叶SOD活性,喷施ABA对汶农6号旗叶POD和过氧化氢酶(CAT)活性影响没有显著性影响,但显著提高了济麦20花后7~28 d POD活性,喷施6-BA提高了两品种7~28 d SOD、POD和CAT活性。总之,ABA和6-BA处理改变了旗叶内源激素水平,提高抗氧化酶活性,降低MDA含量,延缓旗叶衰老,从而提高了籽粒产量。     

施氮时期对小麦籽粒HMW-GS积累及GMP粒度分布的影响

在225 kg hm^-2施氮水平下, 设置起身肥(SE, GS 30), 拔节肥(JT, GS 32)和孕穗肥(BT, GS 41) 3个追施氮肥处理(底追比1:1), 研究了追肥时期对强筋小麦济南17和弱筋小麦鲁麦21籽粒HMW-GS积累和GMP粒度分布的影响。结果表明, 两品种籽粒HMW-GS于花后14 d均已形成, 济南17籽粒HMW-GS和GMP含量均高于鲁麦21, 说明强筋小麦具有较强的谷蛋白积累能力。济南17成熟期籽粒HMW-GS和GMP含量以SE处理最高, 施氮时期后移其含量呈下降趋势。JT处理显著提高鲁麦21灌浆中后期HMW-GS的积累速度, 延长HMW-GS的快速积累期。济南17 SE处理和鲁麦21 JT处理的籽粒x型亚基(1、4或5、7)在灌浆中后期的积累速率显著提高。追肥时期对y型亚基的积累速率无显著影响。追氮时期后移均提高两品种籽粒GMP小颗粒的(粒径<12 μm)体积和表面积百分比, 降低大颗粒(粒径>100 μm)体积和表面积百分比。济南17粒径>12 μm的GMP颗粒数目百分比因追氮时期后移而增加, 鲁麦21粒径>12 μm的GMP颗粒数目百分比则降低。含4+12亚基的强筋小麦济南17比含5+10亚基的弱筋小麦鲁麦21偏向于更高的大颗粒体积比例, 说明亚基间的聚合和GMP颗粒的分布不仅与亚基类型有关, 而且与单位面粉中亚基的含量密切相关。     

外源6-BA对两种氮素水平下小麦幼苗叶片光合性能及内源激素含量的影响

【目的】在盆栽和大田种植条件下,研究两种氮素水平与喷施外源细胞分裂素(6-BA)对小麦幼苗叶片叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性和内源激素含量、产量和其构成因素的影响,为外源激素调控苗期小麦生长提供理论依据。【方法】选用济麦22(JM22)为试验材料,盆栽种植条件下,设置低浓度氮(0.63 mmol·L~(-1))、高浓度氮(3.75 mmol·L~(-1))和叶面喷施清水、30 mg·L~(-1)的6-苄基腺嘌呤(6-BA)及300 mg·L~(-1)的洛伐他汀(Lovastatin)6个喷施组合处理,即高氮下喷清水的对照(HN)、高氮下喷施外源细胞分裂素(HN+6-BA)、高氮下喷施细胞分裂素合成抑制剂(HN+Lov)、低氮下喷清水的对照(LN)、低氮下喷施外源细胞分裂素(LN+6-BA)、低氮下喷施细胞分裂素合成抑制剂(LN+Lov)。处理后每隔3 d,测定叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、GS和NR活性、内源激素含量。大田条件下,设置低施氮量(120 kg·hm~(-2),N1)、常规施氮量(240 kg·hm~(-2),N2)、叶面喷施清水、30 mg·L~(-1)的6-BA和300 mg·L~(-1)的Lovastatin 6个喷施组合处理,即N1、N1+6-BA、N1+Lov、N2、N2+6-BA、N2+Lov。于成熟期测定籽粒产量、单位面积穗数、千粒重和穗粒数。【结果】盆栽条件下,与对照相比,喷施外源6-BA显著提高了小麦幼苗地上部植株干重;喷施抑制剂Lovastatin则显著降低小麦幼苗地上部植株干重。与对照HN和LN相比,处理后12d,HN+6-BA和LN+6-BA两处理的植株干重分别提高21.39%、43.92%。与对照HN相比,HN+6-BA处理显著提高了叶片气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、净光合速率(Pn);处理后12 d,HN+6-BA处理的Gs、Tr、PN、Ci分别提高68.32%、58.66%、30.72%、51.61%。高氮水平的叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)分别比低氮水平高103.39%、94.44%。与对照HN相比,HN+6-BA处理显著提高了9—12 d Chl a含量和3—12 d的叶片Chl b含量。高低氮水平下,喷施Lovastatin均显著降低了Chl a和Chl b含量。高低氮水平下,喷施6-BA显著体高了叶片硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性,而外喷Lovastatin则显著降低了叶片NR及GS活性。快速叶绿素a荧光诱导动力学分析表明外源6-BA处理改变了OJIP曲线。与对照HN相比,HN+6-BA显著提高了Ψo和PIabs,降低了Wk和Vj值。与对照LN处理相比,LN+6-BA处理的Wk和Vj分别降低22.09%和36.05%。外源6-BA对小麦幼苗叶片内源激素含量影响显著。与对照HN相比,HN+6-BA显著提高了3—12 d叶片Zt含量和6—12 d叶片IAA含量。喷施6-BA显著降低了叶片ABA含量,而Lovastatin处理则显著提高了叶片ABA含量。大田试验结果表明,与对照N1和N2相比,喷施外源6-BA显著提高了小麦籽粒产量,N1+6-BA和N2+6-BA处理的籽粒产量分别提高10.48%和16.61%。【结论】外源6-BA与氮素配合施用,通过提高内源Zt含量,降低内源ABA含量,一方面提高了Chl a及CHl b含量和NR及GS活性,进而改善了叶片氮素同化能力和光能捕获、传递转化能力;另一方面提高了PSII反应中心电子传递链供体侧和受体侧的电子传递能力,进而改善了改善光系统性能,提高叶片光合性能,叶片积累较多的光合产物,从而提高苗期地上部植株干重,最终提高了籽粒产量。     

喷施ABA对小麦籽粒谷蛋白组分含量及GMP粒度分布的影响

【目的】探讨喷施外源激素ABA引起小麦籽粒谷蛋白组分及谷蛋白大聚合体(glutenin macro-polymer,GMP)粒度分布的变化,为激素调控改善小麦籽粒品质提供理论依据。【方法】以冬小麦品种山农8355和山农15为试验材料,通过大田试验研究喷施外源ABA对小麦籽粒谷蛋白组分含量及GMP粒度分布的影响。【结果】在孕穗末期和籽粒形成期喷施ABA(浓度12 mg.kg-1,用量45 mL.m-2)均能提高籽粒粗蛋白及谷蛋白含量,同时,籽粒中高、低分子量不溶性谷蛋白含量均有所增加。特别是在孕穗期喷施ABA,山农8355和山农15两品种籽粒中高、低分子量不溶性谷蛋白含量与对照相比均达到显著水平,但喷施ABA对籽粒中可溶性谷蛋白含量影响相对较小。不论是孕穗期还是籽粒形成期喷施ABA均能增加GMP含量与产量,并改变籽粒中GMP的粒度分布,尤其是对其体积及表面积分布影响相对较大。相关分析表明,高、低分子量不溶性谷蛋白、GMP含量及GMP/Pr.比值均与GMP小颗粒(d15 um)粒度分布呈现负相关,与大颗粒(d≥15 um)粒度分布的关系呈正相关。【结论】喷施外源ABA可以改变籽粒中谷蛋白组分及GMP粒度分布,从而影响小麦籽粒品质。     

补灌对旱作集雨下麦田微生物呼吸与熵值的影响

为探明沟垄集雨条件下限量补灌对麦田土壤质量的影响,在冬小麦生育期设置3种降雨年型(丰水年P1:275 mm、平水年P2:200 mm、干旱年P3:125 mm)和4个补灌量水平,以传统畦灌(Traditional flat planting, TF)为对照,对沟垄集雨补灌(Ridge-furrow mulching system, RF)条件下不同土层土壤微生物呼吸、土壤有机碳含量、微生物量碳含量及其熵值(土壤代谢熵和微生物熵)进行研究。连续3年的研究结果表明,与深层土壤相比,沟垄集雨补灌对表层土壤微生物呼吸强度和微生物熵影响更为显著。在冬小麦生育期降雨量和补灌量相同的情况下,沟垄集雨较传统畦灌表层和深层土壤微生物呼吸强度分别增加2.47%～21.67%和3.28%～24.59%,且均在干旱年(降雨量125 mm)达到显著性差异;而土壤有机碳含量分别降低0.42%～15.49%和3.34%～11.52%。微生物熵分别增加9.09%～27.05%和11.9%～24.76%;对同一降雨量下不同补灌处理进行显著性分析结果表明,与传统畦灌对比,沟垄集雨补灌对土壤代谢熵影响不显著。研究结果可为沟...     

外源IAA、GA3和ABA影响不同穗型小麦分蘖发生的机制

以山农15和山农8355为材料,研究外源生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)、脱落酸(ABA)对小麦分蘖发生的影响及其作用方式。结果显示,外源IAA和GA₃可抑制分蘖的发生,而外源ABA则仅减缓了分蘖发生速率。进一步分析外源激素对分蘖芽生长动态及分蘖节中内源激素变化的影响,发现外源IAA和GA₃完全抑制分蘖芽的生长,而外源ABA明显减缓了分蘖芽的生长速率。外源IAA提高分蘖节中IAA含量和IAA/ZT比,抑制ZT含量的提高;外源GA₃提高分蘖节中IAA含量、IAA/ZT比和ABA/ZT比,抑制ZT含量的提高;外源ABA提高分蘖节中ABA/ZT比,减缓了ZT含量的升高速率。相关性分析显示,分蘖芽的生长与ZT呈显著正相关,与IAA、IAA/ZT比和ABA/ZT比呈显著负相关,与GA₃和ABA呈不显著的负相关。试验结果表明,IAA和ZT在小麦分蘖发生过程中起关键作用,外源激素主要通过影响内源IAA、ZT含量以及IAA/ZT比和ABA/ZT比来影响分蘖芽的生长,进而调控小麦分蘖的发生。     

雨水导入表土以下不同深度土壤蒸发变化研究

通过蒸发装置模拟试验，将雨水引入到表土层以下不同深度，从而改变土壤接受雨水的深度，测定土壤蒸发量，分析土壤蒸发强度、蒸发量、蒸发率和蒸发量的动态变化，确定改变雨水接受深度对土壤蒸发规律的影响。结果表明：雨水接受深度增加，土壤蒸发强度大幅度减少，雨水接受深度（H）为30 cm时，降水量（P）为30、20、10 mm处理的第1天蒸发强度分别为1.6、1.3、0.9 mm·d^-1，仅为地表接受雨水处理蒸发强度的21.02%、15.85%和12.98%。土壤蒸发量与雨水接受深度和降雨量大小有关，随时间的延长，相同接受深度条件下，蒸发量随雨量增大而增大。地面接受雨水的土壤蒸发量与时间呈对数相关（R²=0.9959），雨水接受深度为30 cm则呈线性相关（R²=0.9924）。与地面接受雨水相比，地表以下土层接受雨水可降低土壤蒸发损失，随深度增加，土壤蒸发率降低，P10H0、P10H10、P10H20和P10H30处理18 d蒸发率分别为141.14%、109.03%、49.16%和24.75%;土壤水分的蒸发率也与降雨量有关，雨水接受深度为20 cm,降雨量分别为10、20、30 mm时，6 d内土壤水分蒸发率分别为26.76%、13.57%和9.71%%。