耕作方式及施氮量对砂姜黑土区小麦氮代谢及籽粒产量和蛋白质含量的影响

为明确砂姜黑土区小麦(Triticum aestivum)产量和品质形成的耕作方式及施氮量最优组合, 在大田试验条件下, 以深松、旋耕和常规耕作3种耕作方式为主区, 0、120、225、330 kg·hm^-2 4个施氮量为副区, 研究了不同耕作方式及施氮量组合对小麦拔节后氮代谢、籽粒产量和蛋白质含量的影响。结果表明, 随着生育期的推进, 叶片谷氨酰胺合成酶活性、游离氨基酸含量和可溶性蛋白含量均呈先升后降的趋势, 深松方式配合中高氮处理的峰值在花后10天, 而常规耕作和旋耕的4个施氮处理以及深松的低氮处理峰值多在开花期。与常规耕作和旋耕相比, 深松耕作显著降低了10-40 cm的土壤容重, 提高了土壤总空隙度和根干质量, 有利于中后期根系氮素吸收。耕作方式和施氮量对籽粒产量和蛋白质含量影响显著, 均以深松方式最高。3种耕作方式下小麦产量和蛋白质含量均随施氮量增加而增加, 籽粒产量以深松方式配合330 kg·hm^-2施氮量最高, 而常规耕作和旋耕方式的产量在施氮量为225 kg·hm^-2时达到最大。3种耕作方式下籽粒蛋白质含量均以施氮225 kg·hm^-2最高。因此, 在砂姜黑土区宜采用深松耕作方式配合适宜的施氮量, 以改善土壤条件, 促进根系氮素吸收, 延长叶片功能期, 达到产量与蛋白品质提升之目的。     

砷对烤烟碳氮代谢及其产量和品质的影响

采用盆栽试验,系统地研究了砷对烤烟全生育期的碳氮代谢及其产量和品质的影响。结果表明,砷毒害对烤烟全生育期的碳代谢有显著影响,抑制了碳的同化和转化,降低了整个生育期的叶绿素含量、光合速率,造成了全生育期可溶性糖的积累,导致了生育后期淀粉含量的降低,最终使碳积累减少。砷毒害也改变了烤烟的氮代谢,造成生育前期氮同化能力的降低,表现出硝酸还原酶(NR)活性下降、总氮和蛋白质含量低于CK。砷毒害烤烟的氮转化表现活跃,提高了其中的游离氨基酸含量和谷氨酸-丙酮酸转氨酶(GPT)活性,最终导致烤烟生育中后期总氮和蛋白质的积累,但使整个生育期的烟碱含量降低。研究还表明,砷毒害降低了烤烟的产量和经济性状,增加了叶片中砷的积累,可溶性总糖含量的提高和糖氮比的协调虽好,但烟碱含量的降低和总氮、蛋白质含量的增加,以及糖碱比和氮碱比的失调,不利于碳氮代谢有关的化学品质形成。     

行距和播种量对冬小麦冠层光合有效辐射垂直分布、生物量和籽粒产量的影响

为明确行距和播种量对冬小麦冠层光合有效辐射(PAR)垂直分布、生物量和籽粒产量的影响,在不增加水肥等投入的基础上,设置等行距(R₁,20 cm+20 cm)、宽窄行(R₂,12 cm+12 cm+12 cm+24 cm)两种行距方式和低(D₁,120 kg·hm^-2)、中(D₂,157.5 kg·hm^-2)、高(D₃,195 kg·hm^-2)3个播种量水平,分析不同处理组合下冬小麦主要生育时期冠层PAR的截获率及利用率、群体光合能力、生物量和产量差异。结果表明: 冬小麦冠层总PAR截获率、上层PAR截获率均表现为R₁行距显著大于R₂,而中层和下层PAR截获率则表现为R₂大于R₁,且在中层差异显著;从小麦开花至成熟期,相同播种量下R₂行距光合势(LAD)、群体光合速率(CAP)、PAR转化率和利用率都显著高于R₁,并以R₂D₂处理最大;冬小麦的群体生物量(BA)和不同层次叶片生物量(BL)均表现为随播种量增加而增加,但单株生物量(BP)则相反。在同一播种量下,BA、BL和BP均在开花期之后表现为R₂行距高于R₁,其中,BA、BP在成熟期行距间差异显著,中层和下层BL在D₂、D₃播种量下行距间差异显著;不同处理组合间冬小麦的穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量分别以R₂D₃、R₂D₁、R₂D₁、R₂D₂最大,其中,R₂行距下千粒重、穗粒数和籽粒产量显著大于R₁。综上,改变行距可以改善小麦冠层中下层PAR的截获量,增强冬小麦单株和群体光合能力、光合有效辐射的利用及转化效率,提高生物量和籽粒产量。在冬小麦高产栽培中,应重视通过优化田间结构,塑造麦田理想的群体光合结构,以充分利用单位土地面积上光照资源,挖掘作物自身的光合生产潜力,达到高产高效的目的。在本试验条件下,以R₂D₂配置群体光合能力、光合有效辐射利用率和产量最佳。     

不同肥料处理对豫麦49小麦冠层结构与产量性状的影响

为探讨不同肥料处理对小麦冠层结构和产量性状的影响,采用随机区组试验设计和大田切片法,研究了豫麦49小麦品种在单施尿素、鸡粪和鸡粪与尿素配施等条件下小麦冠层结构特征、产量构成因素的变化,结果表明:施用鸡粪有利于增加旗叶的叶绿素含量(SPAD),提高群体光合有效辐射(PAR),增大小麦群体的平均叶倾角(MLA),降低群体的冠层开度(DIFN),提高小麦群体的叶面积指数(LAI)和籽粒产量.综合考虑小麦产量、经济系数等因素,3种肥料处理以鸡粪与尿素配施为最佳,配施处理的小麦冠层结构适宜、株型最佳、群体光分布合理.     

氮素形态对专用小麦中后期根际土壤微生物和酶活性的影响

采用盆栽方法研究了酰胺态氮、铵态氮和硝态氮对强筋小麦(Triticum aestivum L.)"豫麦34"、中筋小麦"豫麦49"和弱筋小麦"豫麦50"生育中后期根际微生物和土壤酶活性的影响.结果表明,专用小麦根际真菌、细菌、放线菌数量和土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶活性以及根际pH值对氮素形态的反应不同."豫麦34"施用硝态氮,对根际土壤真菌、细菌(除成熟期外)和放线菌数量均具有明显的促进作用;"豫麦49"施用铵态氮,根际土壤细菌和放线菌数量最大,根际真菌数量在孕穗期和开花期以酰胺态氮处理最大,而成熟期以硝态氮处理最大;"豫麦50"施用硝态氮,对根际土壤真菌、细菌和放线菌数量均具有明显的促进作用.不同专用小麦品种均表现为在酰胺态氮处理下,根际土壤脲酶活性最高;在铵态氮处理下,根际土壤蛋白酶活性最高;在硝态氮处理下,根际土壤硝酸还原酶活性和pH值最高.     

不同形态氮素对专用型小麦花后氮代谢关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响

采用盆栽方法研究了氮素形态对不同专用型小麦开花后氮素同化关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响。结果表明:不同专用型小麦氮素同化关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶对氮素形态的反应不同。强筋小麦豫麦34施用酰胺态氮对旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、籽粒谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性具有明显的促进作用,最终籽粒蛋白质含量较高;中筋小麦豫麦4 9在施用铵态氮时,3种氮素同化关键酶活性均有较大增强,籽粒蛋白质含量最高;弱筋小麦豫麦5 0硝酸还原酶活性以铵态氮处理最高,而籽粒和旗叶谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性在酰胺态氮处理下明显增强,酰胺态氮对籽粒中蛋白质含量的增加具有明显的促进作用。相关性分析表明,籽粒蛋白质含量与旗叶GS活性和籽粒GOGAT活性呈显著或极显著正相关,与旗叶NR活性和GS活性、籽粒GOGAT活性相关性不显著     

土壤水分对不同专用小麦后期光合特性及产量的影响

采用盆栽方法,研究了土壤水分对专用小麦生育后期光合特性及产量的影响.结果表明,强筋小麦豫麦34旗叶叶绿素计读数(SPAD值)、PSⅡ活性(Fv/Fo)和PSⅡ最大光能转换效率(Fv/Fm)在土壤相对含水量60%(FC)的条件下最高,光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)、有效电子传递速率(ETR)和传递的量子产率(Φ2)在80%FC下最高;高产小麦豫麦49旗叶SPAD值、qP、qN、ETR均以80%FC下最高,Fv/Fo、Fv/Fm和φ2受土壤水分影响不大;弱筋小麦豫麦0,除qN在80%FC下最低外,其余光合特性参数均以80%FC的条件下最高.豫麦34产量和蛋白质含量均以60%FC最高,且产量达极显著差异;豫麦49和豫麦0籽粒蛋白质含量以40%FC最高,籽粒产量以80%FC最高,且豫麦49产质差异均达显著水平,而豫麦0的产量差异达极显著水平.     

基于归一化法的小麦干物质积累动态预测模型

为探讨基于归一化法的不同分蘖力小麦品种干物质积累动态预测模型和参数特征,实现不同小麦品种干物质积累的有效预测,以3个分蘖力不同的小麦品种(豫麦49-198、兰考矮早8和偃展4110)为材料,对3个密度(75、225和375万株/hm2)下的干物质积累动态进行了研究。结果表明,高成穗率小麦品种(豫麦49-198和偃展4110)的干物质重均以375万株/hm2密度最高,而分蘖力高成穗率低的小麦品种(兰考矮早8)以225万株/hm2最高。建立的基于相对干物质积累量和相对积温的干物质积累预测模型中最佳模型方程式为y=1.1435/(1+e0.2776-4.6558 x)1/0.1130,r=0.9927,可较好地对小麦干物质积累动态进行模拟。通过对小麦干物质积累模型的特征参数分析发现,干物质积累过程可划分为前、中和后期3个阶段,且干物质积累平均速率与最终干物质重呈极显著正相关,较高的干物质积累平均速率对小麦干物质重的稳定和提高都有十分重要的作用。     

土壤水分对强筋小麦‘豫麦34’氮素同化酶活性和籽粒品质的影响

 以强筋型小麦(Triticum aestivum)品种‘豫麦34号’为材料,采用盆栽方法研究了土壤水分对氮素同化酶活性及籽粒品质的影响。结果表明：旗叶硝酸还原酶（NR）活性于花后呈下降趋势,且土壤含水量为田间持水量（FC）60%的处理活性最强,其次为40%FC,活性最低的是80%FC。旗叶和籽粒中谷氨酰胺合成酶（GS）活性于开花15 d前均呈下降趋势,15 d后均为上升趋势,各水分处理间酶活性大小关系是：80%FC＞60%FC＞40%FC。各水分处理间旗叶和籽粒谷氨酸合成酶（GOGAT）活性的大小关系同GS。60%FC籽粒产量及品质最优,80%FC产量次之,40%FC产量最低;40%FC品质次之,80%FC品质最低。不同水分处理下籽粒蛋白质含量与叶片NR、GS 和籽粒GOGAT活性均呈正相关,与旗叶GOGAT活性呈负相关。且40%FC和80%FC下籽粒蛋白质含量只与旗叶GS活性相关性达显著水平, 60%FC下蛋白质含量则与旗叶NR和籽粒GS活性均达显著相关,与旗叶GS活性达极显著相关。     

冬小麦根系时空分布动态及产量对不同氮源配施的响应

为了解不同氮(N)源(有机/无机肥)配施对冬小麦(Triticum aestivum)根系时空分布特征和产量的影响, 采用微根管(minirhizotron)动态监测技术, 以强筋小麦品种‘豫麦34’为试验材料, 在等养分条件下, 设置不施肥(T₀)、100%尿素N (T₁)、75%尿素N + 25%鸡粪N (T₂)、50%尿素N + 50%鸡粪N (T₃)、25%尿素N + 75%鸡粪N (T₄)和100%鸡粪N (T₅)等6个有机N与化肥N配施处理, 研究分析了‘豫麦34’在不同生育时期及0-100 cm土层中根系直径、根长密度、根长生长量和死亡量等根系特征参数的变化及其产量表现。结果表明, 施肥不仅有利于各生育时期及不同土层中根系直径、根长密度和根长生长量的增加, 而且增加了根长死亡量, 促进了根系的周转。对不同配施处理进行比较, 发现T₃处理(尿素和鸡粪等氮配施)的效果最为显著, 全生育期平均根长密度、周期生长量与周期死亡量分别较对照T₀增加了55.52%、57.79%和61.61%, 有效分蘖数、穗粒重、经济产量和经济系数也以T₃处理增加最多, 分别较T₀增加了52.63%、43.90%、40.16%和12.02%; 穗粒数在T₄处理下最大, 较T₀增加了45.79%; 生物产量在T₅处理下最高, 比T₀增加了26.95%。因此, 不同氮源合理配施有利于促进冬小麦根系的生长及在不同土层中的扩展, 提高冬小麦产量。尿素和鸡粪为N源时等氮配施(50 : 50)的效果最佳。