水稻对天然富硒土壤硒的吸收及转运

以杂交晚稻“皖稻205”为试验材料,采用盆栽试验方法,研究了不同硒含量（0.5、1.0、1.5 mg·kg^-1）土壤对水稻产量、硒的吸收、转运和分配的影响.结果表明： 土壤硒含量≤1.5 mg·kg^-1对水稻产量无明显影响;水稻根系、茎叶和籽粒中的硒含量均随着土壤硒含量增加而增加,并呈现根系＞茎叶＞籽粒的特点,籽粒各组成部分的硒含量呈现米糠＞精米＞稻壳的特点;水稻根系能从富硒土壤中富集硒,根系硒的吸收系数达1.86,而硒向籽粒的转运和积累则相对恒定,转运系数为0.53～0.59;土壤硒含量为0.5～1.0 mg·kg^-1所产的富硒大米（0.15～0.20 mg Se·kg^-1）,可满足人体60～80 μg·d^-1硒的需要量,而土壤硒含量≥1.5 mg·kg^-1所产大米硒含量达到0.319 mg·kg^-1,超出粮食硒含量安全标准.综合产量和籽粒硒含量的表现,在富硒土壤（0.5～1.0 mg·kg^-1）上直接生产富硒大米,而不需要添加外源硒,既降低了生产成本,又避免了可能造成的水土污染.     

遮阴对夏玉米干物质积累及养分吸收的影响

以振杰2号(ZJ2)、登海605(DH605)和郑单958(ZD958)为试验材料,在大田条件下设置花粒期遮阴(S₁)、穗期遮阴(S₂)、全生育期遮阴(S₃)3个遮阴处理,以自然光照条件为对照(CK),研究了遮阴对夏玉米干物质积累和氮、磷、钾吸收的影响.结果表明: 遮阴后夏玉米籽粒产量和单株干物质积累量显著降低,降低程度与遮阴时期有关,表现为S₃>S₁>S₂,其中S₁、S₂和S₃籽粒产量平均降低61.6%、25.3%和92.8%,说明花粒期遮阴较花前遮阴对夏玉米干物质积累和籽粒产量影响更大,不同品种的变化趋势相同.夏玉米植株花前养分吸收量表现为钾>氮>磷,植株吸收总量表现为氮>钾>磷.遮阴后植株氮和磷积累量显著减少,由于遮阴后干物质较对照降低程度大于对氮、磷吸收的降低程度,各处理氮、磷相对含量有所升高;遮阴后各处理植株钾吸收量较对照显著降低,但S₂处理的钾吸收降低程度大于干物质积累降低程度,钾相对含量降低,即花前遮阴对玉米钾吸收的影响大于氮和磷.     

不同类型土壤小麦-水稻轮作体系施用含重金属污泥的环境效应

采用贵州黄壤、石灰土和浙江水稻土,通过盆栽试验探讨了在3种土壤上施用含不同浓度重金属的污泥对小麦、水稻生长及锌(Zn)镉(Cd)吸收性的影响.结果表明： 不同土壤施用同种污泥所产生的重金属污染风险不同,在黄壤和水稻土上施用高浓度重金属污泥对作物的污染风险较高.一次施用Zn、Cd浓度分别为1789、8.47 mg·kg-1的污泥1.6%,使黄壤小麦籽粒中Zn、Cd浓度分别达109、0.08 mg·kg-1;第二次施用后种植水稻,糙米中Zn、Cd浓度达52.0、0.54 mg·kg-1.而施用污泥后石灰性土壤的两种作物其可食部分均无重金属污染风险.土壤醋酸铵提取态Zn是影响麦粒和糙米中Zn浓度的主要因素,而土壤醋酸铵提取态Cd对麦粒和糙米中Cd浓度无明显影响.施用高浓度重金属污泥使3种土壤Zn、Cd全量显著提高,且两次施用后土壤全量Zn均超过国家土壤环境质量二级标准.     

玉米籽粒灌浆特性对播期的响应

以‘京科528’(JK528)和‘郑单958’(ZD958)为试验材料,设置早春播(4月10日播种)和春播(5月14日播种)2个播期处理,研究不同播期条件下玉米的籽粒灌浆特性.结果表明: JK528、ZD958在早春播条件下的最终百粒重和产量显著高于春播,增幅分别为6.8%和10.1%、17.8%和9.2%;籽粒最大灌浆速率(G_max)、平均灌浆速率(G_ave)表现为早春播高于春播,而籽粒活跃灌浆期(P)呈相反趋势;JK528百粒重和产量显著高于ZD958,其中JK528百粒重和产量较ZD958高7.4 g和1189.6 kg·hm^-2,增幅分别为21.6%和10.8%;P表现为ZD958大于JK528,而W_max、G_max、G_ave和T_max表现为JK528大于ZD958;同一播期,JK528在灌浆中期的平均灌浆速率高于后期,且高于ZD958.相关分析表明,籽粒干物质积累量与平均气温和积温间呈极显著正相关.可见,充分利用光热资源,提高灌浆速率,有利于获得较高粒重,从而提高玉米产量.JK528在灌浆前中期灌浆速率快的优势弥补了其灌浆活跃期略短的情况,进而在不同播期条件下均可获得较高的粒重.     

不同基因型玉米间作的群体质量

采用大田试验,研究了不同基因型玉米间作的群体质量特征.结果表明,HF9‖XD20间作,植株中部叶片平均叶龄延长,而对下部和上部叶片影响不大;ZD958‖LD981间作,ZD958植株下部叶片平均叶龄延长,而中、上部叶片则缩短,LD981植株下、中、上部叶片平均叶龄均有所延长.吐丝前,群体叶面积指数(LAI)单间作无明显差异,吐丝后,HF9和LD981的LAI分别大于和显著大于单作群体,而ZD958和XD20则分别小于和显著小于单作群体.紧凑型品种和半紧凑型品种间作增加了群体透光率,吐丝后10d,4个品种棒三叶叶色值(SPADR)均有所增加,并且除ZD958外,其余3个品种棒三叶净光合速率均有所增加,其中LD981增加显著.间作对吐丝以前的群体干物质积累量影响不大,吐丝后,半紧凑型品种(HF9和LD981)的干物质积累量增加,其中LD981增加显著,而紧凑型品种(XD20和ZD958)的干物质积累量减少,其中ZD958显著减少;间作还提高了收获指数,并且两种间作群体的土地当量比(LER)均大于1.结果提示,紧凑型与半紧凑型玉米品种的间作可以提高群体质量,延长叶片功能期,提高光合效率,增加籽粒产量.     

土壤和大气铅对玉米植株内铅积累的影响和贡献率

采用土壤添加Pb和叶面喷施Pb溶液的方式,分别研究了土壤Pb和大气Pb在玉米植株各器官中的积累规律和Pb污染浓度与籽粒Pb含量、叶片Pb含量与籽粒Pb含量的相关性,以及土壤Pb和大气Pb对玉米籽粒Pb的贡献率.结果表明:土壤添加Pb后,玉米各器官中Pb含量表现为根＞茎＞叶＞籽粒,且主要富集在根系中;叶面喷施Pb后,玉米各器官Pb含量大小顺序是叶片＞茎、根＞籽粒,且主要富集在叶片中;随着土壤和大气Pb浓度的增加,玉米各器官Pb含量均呈现不同程度的增加;玉米籽粒中的Pb含量与土壤和叶片Pb浓度呈显著正相关(P＜0.01);土壤施加Pb的毒性临界值为118.95 mg·kg-1;大气Pb对玉米籽粒的贡献率为53.7％,土壤Pb对玉米籽粒的贡献率为46.3％,说明大气Pb通过叶面传输是玉米籽粒吸收Pb的重要途径.     

不同基因型玉米间作对叶片衰老、籽粒产量和品质的影响

 采用大田试验, 研究了不同基因型玉米(Zea mays)间作对叶片衰老、籽粒产量和品质的影响。结果表明, ‘豫玉19’(YY19)与‘周单 041’(ZD041)、‘郑单958’(ZD958)与‘鲁单981’(LD981)间作, 可提高叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活 性, 降低丙二醛(MDA)含量, 延缓叶片衰老。具体表现为, 在吐丝后10 d, 4个玉米品种叶片中的SOD和POD活性均有所提高或显著提高, ZD041和 ZD958叶片中的CAT活性提高或显著提高, YY19和LD981变化不显著; 4个玉米品种叶片中的MDA含量降低。在吐丝后40 d, SOD和POD活性及MDA含 量的变化与吐丝后10 d基本一致, CAT活性均有所提高, 其中以YY19较为显著。研究还表明, 间作增加了复合群体产量, 土地当量比(Land equivalent ratio, LER)均大于1, 籽粒品质也有所改善。     

中国东部南北样带森林生态系统102个优势种叶片碳氮磷化学计量学统计特征

选择中国东部南北样带森林生态系统112个采样点,研究了102个优势植物叶片的有机碳、全氮和全磷化学计量学特征及其变异性.结果表明： 在中国东部南北样带森林生态系统中,优势植物叶片的有机碳含量(Cmass)、全氮含量(Nmass)和全磷含量(Pmass)的变化范围分别为374.1～646.5 mg·g-1、8.4～30.5 mg·g-1和0.6～6.2 mg·g-1,算术平均数分别为480.1、18.3和2.0 mg·g-1,变异系数分别为11.1%、27.5%和56.4%;C/N、C/P和N/P的变化范围分别为14.1～64.1、70.9～838.6和1.5～21.2,算术平均数分别为29.1、313.9和11.5,变异系数分别为32.8%、48.3%和44.1%.C∶N∶P质量比为313.9∶11.5∶1,摩尔比为810.9∶25.4∶1.与全球尺度的研究结果相比,本研究区域树木叶片Cmass和C/N明显偏高,叶片Nmasss和N/P明显偏低,而叶片Pmass和C/P差异不显著.     

云雾山草坡和泾川刺槐林坡面土壤电阻率和含水率的空间差异

采用盆栽控水的方法,研究干旱胁迫（80%FC、60%FC、40%FC和20%FC）及施氮（N0 0 g·pot-1、Nl 1.2 g·pot-1、Nm 3.6 g·pot-1和Nh 6.0 g·pot-1）对麻疯树幼苗叶、茎和根部主要渗透调节物质积累的影响.结果表明： 干旱胁迫条件下,麻疯树幼苗茎和根部的游离脯氨酸、可溶性蛋白和茎部可溶性糖大量积累,叶片中脯氨酸含量也随干旱胁迫程度的增加大幅度上升;Na+、Ca2+和Mg2+在麻疯树幼苗叶、茎和根中大量积累,而K+仅在茎中大量积累,叶片和根部K+含量略微上升.施氮对植株渗透调节物质的影响与干旱胁迫强度和施氮水平有关.在80%FC和60%FC水分条件下,增加N肥施用量能明显促进麻疯树幼苗各组分渗透调节物质的积累;在40%FC水分条件下,Nh处理对渗透调节物质积累的促进作用减弱;而在20%FC条件下,Nl处理植株的渗透调节能力较高,Nm和Nh处理对植株渗透调节的促进作用不明显甚至转为抑制.     

底墒和施氮量对渭北旱塬冬小麦产量与水分利用的影响

通过西北典型旱地渭北旱塬5年定位试验,在施磷100 kg P2O5·hm-2的基础上,设0、80、160、240、320 kg N·hm-2 5个施氮水平,结合5年降水情况,研究了播前底墒与施用氮肥对旱地冬小麦产量及水分利用的影响.结果表明： 夏季7-9月的降水与播前底墒呈线性相关,每增加1 mm夏季降水,土壤贮水量增加0.6 mm;要保持小麦稳产或高产,底墒应保持在550 mm左右,夏季降水应有370～390 mm.夏季降水充足（>386 mm）的年份,前季小麦施氮量增加造成的下季小麦播前底墒下降不明显;降水偏少（<350 mm）的年份,前季小麦每增施氮肥100 kg·hm-2,可使下季小麦播前底墒减少9～17 mm.除底墒外,关键生育期的充足降水也是保证旱地小麦产量的重要因素,每毫米播前底墒和关键生育期降水分别能形成106～114和306～33.1 kg·hm-2小麦籽粒产量.变异分析表明,氮肥投入水平影响小麦对底墒的利用程度,底墒制约小麦植株干物质向籽粒转移的比例.     

施氮时期对高产夏玉米氮代谢关键酶活性及抗氧化特性的影响

选用玉米品种登海661和郑单958为材料,研究了高产条件下施氮时期对夏玉米产量、氮素利用率、氮代谢相关酶及抗氧化酶活性的影响.结果表明:拔节期一次性施氮不利于夏玉米产量提高和氮素积累,分次施氮且增施花粒肥显著提高了植株和籽粒的吸氮量,并提高了籽粒产量.拔节期、10叶期、花后10d按2∶4∶4施氮,登海661产量最高可达14123.0kg· hm-2;基肥、拔节期、10叶期、花后10 d按1∶2∶5∶2施氮,郑单958产量最高可达14517.1 kg· hm-2,这2种施氮方式较拔节期一次性施氮分别增产14.5％和17.5％.花前分次施氮可以显著提高开花期硝酸还原酶活性;登海661和郑单958在花后0～42 d中,施氮处理的谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶活性分别平均提高了32.6％、47.1％、50.4％和14.5％、61.8％、25.6％,减缓了其下降趋势;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性提高了22.0％、36.6％和13.4％、62.0％,丙二醛含量显著降低.在高产条件下,分次施氮且适当增加花粒肥施入比例可以提高氮代谢相关酶活性,延缓植株衰老,促进氮素吸收利用,进而提高籽粒产量.     

种植密度对夏玉米产量和源库特性的影响

以高产玉米品种郑单958(ZD958)和登海661(DH661)为试验材料,在4个不同区域(山东农业大学、汶口、兖州和莱州)设置22500、45000、67500、90000和112500株.hm-25个种植密度,研究了种植密度对夏玉米产量及源库特性的影响.结果表明:两品种在112500株.hm-2密度条件下玉米籽粒产量和生物产量最高,分别为19132和36965kg.hm-2,与22500和67500株.hm-2密度相比,籽粒产量分别增加了72%和48%,生物产量分别增加了152%和112%.两品种单株叶面积、最大花丝数、穗粒数和千粒重随密度增大而减小,但叶面积指数随密度增大而显著提高.收获指数与粒叶比随密度增大而显著减小,当密度超过67500株.hm-2时差异不显著,表明高密度条件下玉米通过增加群体库来提高产量.     

硒对水稻的生态毒理效应及临界指标研究

通过土壤添加硒盆栽试验,研究了黄棕壤不同浓度Se对水稻生物量、叶绿素含量、抗氧化酶系统的影响.结果表明,低浓度Se(<8mg·kg^-1)对水稻根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有促进作用,并整体提高了作物抗氧化酶系统,使MDA下降,SOD、CAT、POD、GSHPx活性相应提高.而高浓度Se(>16mg·kg^-1)对水稻根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有明显的抑制作用,对抗氧化酶系统产生胁迫效应,使GSHPx明显上升,MDA上升,SOD、CAT、POD酶活性明显下降.各项生理指标与土壤Se处理浓度之间相关分析表明,土壤Se浓度与地上部干重相对百分率、根干重百分率、叶绿素a/b、MDA、SOD、CAT、POD之间有显著相关性.比较胁迫效应10%值的临界指标EC10值表明,作物地上部干重抑制率作为土壤临界值制定的依据更为可靠,EC10为21mg·kg^-1.     

Differential effect of the nitrogen form on the leaf gas exchange,amino acid composition,and antioxidant response of sweet pepper at elevated CO<Subscript>2</Subscript>

Cell wall invertases play an important role in plant growth and development, especially in the grain filling of crop plants. However, their potential in high yield crop breeding has not been investigated. In this study, the main hybrid maize cultivar Zheng Dan 958 (ZD958) was used as a basic variety to assess whether ZmGIF1, a cell wall invertase from maize, can be used to breed new cultivars with higher grain yields. ZmGIF1 expression, cell wall invertase activity, and sugar content in different parental inbred cultivars were compared with those in Zheng 58 and Chang 7-2, the parental inbred cultivars of ZD958. Parental cultivars which showed higher ZmGIF1 expression and invertase activity were selected and intercrossed to improve the expression of ZmGIF1. Compared with the basic cultivar ZD958, higher ZmGIF1 expression and cell wall invertase activity were observed in most hybrid F1 lines, leading to increased grain yield in them. All these results suggest that the expression of ZmGIF1 can be manipulated using different parental cultivars to increase the grain yield of their hybrid F1 progenies.     

不同密度混播对玉米植株13C同化物分配和产量的影响

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、叶绿素含量和穂位叶净光合速率,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.     

不同密度混播对玉米植株13C同化物分配和产量的影响

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、叶绿素含量和穂位叶净光合速率,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.     

Developing a sustainable phytomanagement strategy for excessive selenium in western United States and India

Phytomanagement technology is recognized as an inexpensive and environmental friendly strategy for managing natural-occurring selenium (Se) in soils and in poor quality waters. Multi-year field and greenhouse studies were conducted with different plant species in California, USA and Punjab, India under high Se growing conditions. Some of the plant species included; canola (Brassica napus), mustard (B. juncea), broccoli (B. oleracea), spearmint (Mentha viridis), sugarcane (Saccharum officcinarum), guar (Cyamopsis tetragonoloba), wheat (Triticum aestivum), and poplar (Populus deltoides). California soils had a sodium-sulfate-dominated salinity between 6-10 dS m(-1), while Indian soils had a calcium carbonate salinity less than 1 dS m(-1). Results demonstrated that high sulfate conditions reduced plant Se accumulation more than 100 x in Californian grown plants compared to Se accumulation in Indian grown plants. Tissue concentrations generally did not exceed 10 and 200 mg kg DM(-1) in leaves of plants grown in California and India, respectively. At these plant concentrations, Se phytomanagement is more effective in Indian soils than in California soils. Successful management of Se by plants requires selecting crops or crop rotations that are tolerant of the soil condition and identifying and creating new viable Se-enriched products.     

Response of maize genotypes with different nitrogen use efficiency to low nitrogen stresses

Objectives

This paper aims to compare the property difference of spatial and temporal distribution of different nitrogen use efficiency maize genotypes and discuss the physiological mechanism of nitrogen efficiency of maize.

Soil factors affecting selenium concentration in wheat grain and the fate and speciation of Se fertilisers applied to soil

UK crops have a low selenium (Se) status, therefore Se fertilisation of wheat (Triticum aestivum L.) at 10 field sites was investigated and the effect on the content and speciation of Se in soils determined. Soil characterisation was carried out at each field site to determine the soil factors that may influence wheat grain Se concentrations in unfertilised plots. Soil samples were taken after harvest from each treatment to determine the fate and speciation of selenate fertiliser applied to soil. Wheat grain Se concentrations could be predicted from soil Se concentration and soil extractable sulphur (S) using the following regression model: Grain Se?=?a?+?b(total soil Se)?+?c(extractable soil Se) - d(extractable soil S), with 86 % of the variance being accounted for, suggesting that these properties control Se concentrations in grain from unfertilised plots. Extractable soil Se concentrations were low (2.4 – 12.4 µg kg^?1) and predominantly consisted of selenite (up to 70 % of extractable Se) and soluble organic forms, whereas selenate was below the detection limit. Little of the added Se, in either liquid or granular form was left in the soil after crop harvest. Se fertilisation up to 20 g ha^?1 did not lead to a significant Se accumulation in the soil, suggesting losses of Se unutilised by the crop.