氮磷配施和化肥减施对小麦生长、养分利用及产量性状的影响

为明确氮磷配施和化肥减施对小麦生长、养分利用及产量性状的影响,以8个晋南主栽品种为材料,于2019—2021年开展水培和大田定位试验,水培试验设置4个氮磷水平(N 0.2 mmol·L^(-1)+P 0.1 mmol·L^(-1)、N 0.2 mmol·L^(-1)+P 2.5 mmol·L^(-1)、N 4 mmol·L^(-1)+P 0.1 mmol·L^(-1)、N 4 mmol·L^(-1)+P 2.5 mmol·L^(-1)),对不同小麦品种苗期性状进行初步考察筛选;大田试验设置常规施肥(CF)、化肥减施(FR)和不施肥(CK)3个处理,研究不同年型下化肥减施对小麦生长发育、养分利用及产量的影响。结果表明,水培条件下,不同氮磷水平品育8161株高、根长、植株干重、根干重及根冠比均最低;良星67在低磷时正常氮较低氮植株干重增幅仅为17.07%,根干重反而降低,且在正常氮磷时根冠比较低。大田生产条件下,2019—2020年度(丰水年)化肥减施处理下以品育8012、济麦22产量较高,二者差异不显著,邯农1412产量最低,仅为7520.18 kg·hm^(-2)。其中,山农20、中麦4072和邯农1412产量均表现为化肥减施显著低于常规施肥。2020—2021年度(干旱年)化肥减施处理下济麦22产量为6191.53 kg·hm^(-2),显著高于品育8012和石农086,其籽粒氮素积累量和磷素吸收效率均最高,分别为130.35 kg·hm^(-2)和0.79 kg·kg^(-1)。干旱年减施化肥导致小麦生育后期叶片早衰,显著降低成熟期干物质积累,但对茎秆形态特征影响较小。综上,晋南小麦-玉米轮作区小麦生育期基施纯N 180.0 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)105.0 kg·hm^(-2)、K_(2)O34.5 kg·hm^(-2),拔节期追施纯N 60.0 kg·hm^(-2)时,丰水年品育8012和济麦22产量较高,干旱年济麦22产量最高,且化肥减施有利于提高济麦22开花前营养器官干物质贮藏再转运量及其对籽粒的贡献率和第3节间厚度。单纯的连年化肥减施在干旱年份会导致小麦产量的稳定性和可持续性降低。本研究结果为晋南麦区小麦稳产高效栽培提供了技术参考。

晋南冷凉区不同熟期玉米品种乳线比例、产量及品质研究

晋南高海拔冷凉区生态气候复杂,早霜冻灾害频发,中晚熟玉米品种与有效积温之间的不匹配导致实际产量和理论产量差距大,最终影响玉米品质。因此,在上一年度筛选的基础上,选取山西省临汾市典型的气候代表区域进行了中早熟品种适应性研究,早霜冻灾害发生后调查中早熟品种与当地种植品种的乳线比例、产量及其构成因素和品质指标的差异。结果表明,太林乡夏家岭中早熟玉米品种先玉1409较农户品种增产3.81%~18.49%,脂肪和淀粉含量较高,但种植模式没有充分发挥其密植增产潜力,增产空间有待进一步提升;克城镇上柳村中早熟玉米品种先玉1506适应性较好,较农户品种(覆膜)增产7.34%~22.66%,淀粉含量较高,适宜该地区推广种植;乔家湾乡木掌村地区和育187较农户品种增产8.65%,先玉1409和先玉1506较农户品种减产1.66%~6.45%,且2个年度试验(2022年度试验结果已发表)均表明和育187积温与当地光热资源相匹配,稳产性更好,增产潜力更大,其脂肪和淀粉含量较高,对早霜冻提前和低温寡照灾害更加安全,适宜该地区推广种植。研究结果为晋南高海拔冷凉区玉米生长发育充分利用自然资源、优化农艺措施、实现高产增效提供了科学依据。

种植密度和施氮量对小麦产量和品质的影响

为探明不同种植密度和施氮量互作下对小麦产量和品质的调控效应,明确最佳种植密度和施氮量组合。研究采用两因素三水平随机区组试验设计,设置种植密度和施氮量两个因素,于2021年10月至2022年6月在山西省临汾市洪堡小麦实验基,以当地主栽品种“临麦5311”为试验材料开展田间研究。结果表明:小麦籽粒产量、籽粒容重、籽粒硬度、湿面筋含量和蛋白质含量随着施氮量和种植密度的增加均表现为先上升后下降的趋势,在种植密度4×105株/亩施氮量15 kg/亩下取得最大值,分别为646.4 kg/亩、835 g/L、62.47%、31.79%和13.99%。综上,在山西临汾地区,“临麦5311”种植密度4×105株/亩下配施氮肥15kg/亩为该地区获得高产和优质小麦的最佳种植密度和施氮量组合。

不同熟期玉米品种生长发育特性与产量形成研究

以3个不同熟期玉米品种和育187(早熟)、迪卡1563(中早熟)和先达6018(中晚熟)为材料,研究其生育进程、叶面积指数、SPAD值、地上部干质量、灌浆过程中百粒质量和单穗鲜质量的变化以及产量的差异,为晋南冷凉区高产、优质玉米的选择提供依据。结果表明,不同熟期玉米品种生育进程不同,生育期表现为和育187<迪卡1563<先达6018,生育期延长主要体现在出苗-吐丝营养生长阶段,其次是吐丝-成熟。不同熟期玉米品种苗期和大喇叭口期叶面积指数无显著差异,灌浆期叶面积指数差异达显著水平,表现为和育187>先达6018>迪卡1563。3个不同熟期玉米品种均表现为吐丝后54 d棒三叶SPAD值快速下降,其中吐丝后54 d和育187棒三叶SPAD值最高。成熟期茎、叶和籽粒干质量均表现为先达6018>和育187>迪卡1563。和育187和迪卡1563单穗鲜质量表现为先升后降,先达6018单穗鲜质量表现为上升趋势;百粒质量的增长速度呈慢-快-慢的变化趋势,3个玉米品种在吐丝后18 d百粒质量差异开始变大,吐丝后54 d差距缩小,吐丝后54 d和育187百粒质量最高。3个不同熟期玉米品种穗粒数差异显著,以先达6018最高;百粒质量以和育187最高,显著高于其他2个品种;产量表现为先达6018>和育187>迪卡1563,差异未达显著水平。

春季追肥方式对不同苗情小麦生长发育、产量及品质的影响

为研究不同苗情小麦生长发育、产量及品质对春季追肥方式的响应,于2021—2022年以10月13日(一类苗)、10月19日(二类苗)、10月28日(三类苗)和11月10日(一根针)播种的小麦为研究对象,在基施复合肥(N、P_(2)O_(5)、K_(2)O含量分别为25%、14%、5%)750 kg/hm^(2)条件下设置不同追肥方式,一、二、三类苗仅追施尿素,其中一类苗拔节期追施135 kg/hm^(2)(N_(拔135));二类苗设返青期45 kg/hm^(2)+拔节期90 kg/hm^(2)(N_(返45)+N_(拔90))、拔节期135 kg/hm^(2)(N_(返0)+N_(拔135))2个处理;三类苗返青期和拔节期追施,设45 kg/hm^(2)+75 kg/hm^(2)(N_(返45)+N_(拔75))、75 kg/hm^(2)+75 kg/hm^(2)(N返75+N拔75)、105 kg/hm^(2)+75 kg/hm^(2)(N_(返105)+N_(拔75))和不追肥(CK)4个处理;一根针返青期追施尿素和磷酸二铵,尿素设45 kg/hm^(2)(N_(返45))、75 kg/hm^(2)(N_(返75))、105 kg/hm^(2)(N_(返105))3个水平,磷酸二铵均施30 kg/hm^(2)和不追肥(CK)4个处理,分析追肥方式对不同苗情小麦生育进程、茎蘖动态、植株干质量、产量及其构成和品质等指标的影响。结果表明,二类苗尿素返青期和拔节期分施有助于提高拔节期和扬花期分蘖数,三类苗追肥处理则对扬花期分蘖数无显著影响,一根针主茎成穗是其主要特征;在基施复合肥750 kg/hm^(2)条件下,二类苗分次与一次性追施产量差异不显著,因此拔节期一次性追施尿素135 kg/hm^(2)较宜;三类苗产量随返青期追肥量增加而增加,尿素以返青期105 kg/hm^(2)+拔节期75 kg/hm^(2)追施产量最高,为8067.3 kg/hm^(2),一根针返青期追施75 kg/hm^(2)尿素+30 kg/hm^(2)磷酸二铵产量和品质可以实现同步提高;返青期追肥有利于缩小因晚播导致的产量和产值损失。

化肥减施对小麦产量及品质的影响

为探明在滴灌条件下化肥减施对小麦产量及品质的影响,于2020—2021年以晋南麦区主推品种为供试材料,采用裂区设计,以小麦品种为主区,施肥模式为副区,调查其产量和品质指标。结果表明:小麦品种间化肥减施潜力不同,4个小麦品种化肥减施潜力依次为‘烟农1212’>‘济麦22’>‘石农086’>‘品育8012’,小麦产量主要受限于群体数量和千粒重。施肥量对小麦蛋白质组分的影响因品种而异;适量减施化肥有利于提高‘济麦22’‘石农086’和‘烟农1212’的面团流变学特性,进而改善小麦的加工品质。试验表明:晋南地区冬小麦在生育期进行化肥减施,即总施纯N 240 kg∕hm^(2),其中基施纯N 180.0 kg∕hm^(2)、P_(2)O_(5)105.0 kg∕hm^(2)、K_(2)O_(3)4.5 kg∕hm^(2),拔节期追施纯N 60.0 kg∕hm^(2),‘烟农1212’和‘济麦22’能够实现稳产提质和化肥减施增效。

中早熟玉米品种在晋南高海拔冷凉区的适应性研究

为提高晋南高海拔冷凉区玉米品种与光热资源的吻合度,明确中早熟玉米品种和育187和迪卡1563在当地的适应性,2022年以蒲县6个村为试验点,以当地农户种植品种为对照,调查产量及其构成要素、穗部性状和收获期成熟度。研究认为通过地膜覆盖弥补自然积温不足而种植中晚熟品种不是该区域最佳选择。岔上村、瓷窑河村、木掌村及夏家岭村气温偏高、降雨多的区域,和育187增产幅度较大,达21.42%~91.73%;上柳村海拔较高,气温偏低,和育187在收获期乳线比例为88.14%,粒重潜力未充分发挥,导致产量增幅较小,和育187和迪卡1563分别为13.61%、5.28%;后沟村肥力差且低温少雨,生育期延迟,导致和育187在收获期成熟度差,乳线比例仅为58.24%,产量显著降低,百粒重为主要限制因子。中早熟品种和育187在气温偏高、降雨多的冷凉区域具有很好的适应性,而在海拔较高、气温偏低的区域适宜的玉米品种有待进一步筛选。

不同施氮措施对强筋小麦生长、产量和品质的调控效应

为明确不同施氮措施对山西临汾地区强筋小麦生长发育、产量和品质的调控效应,解决区域小麦种植生产中因氮肥施用不科学而导致小麦品质和产量下降、氮肥利用率低等方面问题,本研究于2022年9月至2023年6月在临汾地区开展田间试验,以当地主栽强筋小麦品种晋麦29为试验材料,采用单因素随机区组试验设计,共设计5种施氮措施,并测定了不同施氮措施下强筋小麦叶片的SPAD值、产量和品质变化特征。结果表明,小麦叶片SPAD值随着氮肥基追比的上升,表现为先上升后下降的趋势,小麦不同生育时期均在基追比4∶6时呈现最大叶片SPAD值;同时小麦产量及其构成因素指标(穗数、穗粒数、千粒重和产量)和品质指标(籽粒硬度、湿面筋含量、蛋白质含量、清蛋白含量和球蛋白含量)也均在基追比为4∶6时呈现最大值。因此,在山西临汾地区强筋小麦种植生产中,氮肥基追比为4∶6时可提高叶片SPAD值、产量和改善品质,且效果最优,可在该区域推广应用。本研究可为优化山西临汾地区小麦施肥栽培技术,提高区域小麦产量和品质及氮素利用效率,进而为提升小麦种植效益提供理论依据,以保障区域粮食生产安全。

炎调方调控Rho/ROCK信号通路对脓毒症急性胃肠损伤小鼠肠上皮细胞凋亡的研究

目的探讨炎调方调控Rho/ROCK信号通路对脓毒症急性胃肠损伤小鼠肠上皮细胞凋亡的影响。方法取70只BALB/c小鼠随机分为空白组、假手术组和造模小鼠。除空白组、假手术组外,各组小鼠均采用盲肠结扎穿孔术(cecum ligation and puncture,CLP)构建脓毒症急性胃肠损伤小鼠模型,将造模成功的小鼠随机分为模型组、炎调方低、中、高剂量组和ROCK抑制剂组。采用HE染色观察小鼠回肠组织病理学改变;ELISA法检测各组小鼠血清IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-10水平;免疫组织化学检测观察PCNA、Ki-67的表达;蛋白印迹法检测回肠组织凋亡指标cleaved caspase3蛋白、Bax蛋白表达;RT-qPCR检测小鼠回肠组织ROCK mRNA、MLC mRNA表达。结果较空白组和假手术组相比,模型组小鼠的Chiu’s病理评分、促炎介质(IL-1β、IL-6、TNF-α)水平、cleaved caspase3蛋白、Bax蛋白、ROCK mRNA、MLC mRNA水平升高(P<0.05),而抑炎介质(IL-10)水平和回肠组织中PCNA、Ki-67表达降低(P<0.05)。与模型组比较,炎调方各组随着剂量增加,回肠组织病理学改变均得到不同程度改善,其Chiu’s病理评分、血清中IL-1β、IL-6、TNF-α水平、cleaved caspase3蛋白、Bax蛋白、ROCK mRNA、MLC mRNA的表达降低(P<0.05),而IL-10水平、回肠组织中PCNA、Ki-67表达升高(P<0.05)。结论炎调方可能通过调控Rho/ROCK信号通路抑制脓毒症急性胃肠损伤小鼠的肠上皮细胞凋亡,从而具有减轻肠道组织炎症反应,最终达到防止肠黏膜组织损伤的作用。

施氮量对不同品质类型小麦产量、品质和旗叶光合作用的调节效应

采取田间试验,研究了施氮量对强筋小麦临优145和中筋小麦临优2018产量、品质、灌浆进程及旗叶光合作用的影响。结果表明,施氮使成穗数、穗粒数和结实小穗增加,千粒重降低,产量提高,以成穗数对产量贡献最大;施氮使平均灌浆速率降低,灌浆持续时间延长,灌浆后期灌浆速率下降相对较慢;旗叶叶绿素相对含量和净光合速率提高。临优145施氮量225 kg/hm2和临优2018施氮量150 kg/hm2时,2个品种的营养品质和加工品质均得到改善,蛋白质各组分均有所提高,达到产量与品质的协调。综合考虑施氮对2个不同品质类型小麦产量和品质的影响,施氮量对成穗数、穗粒数和产量影响作用大,千粒重和品质主要决定于品种遗传特性。

基因型、播期和密度对不同成穗型小麦籽粒产量和灌浆特性的影响

采用裂裂区设计,研究了主茎分蘖成穗并重型品种临优145、临优2069、临优2018和主茎成穗为主型品种临汾138、临汾139播期和种植密度对小麦籽粒产量及灌浆特性的影响.结果表明,在本试验条件下,基因型、播期和种植密度对小麦籽粒产量的效应大小为:播期>基因型>种植密度.临优145和临优2018最佳播期为10月3日,最佳种植密度分别为318.16×104hm-2和313.77×104hm-2;临汾138最佳播期为10月1日,最佳种植密度为375.00×104hm-2;其最高产量分别达7573.43kghm-2、8202.52kghm-2和8390.34kghm-2.小麦籽粒灌浆进程符合一元三次方程"慢、快、慢"的"S"型变化;随播期推迟,理论最高粒重(W)、最大灌浆速率(Rmax)、平均灌浆速率(R)和起始生长势(C0)均提高,灌浆持续期(S)和有效灌浆持续期(Se)延长,籽粒产量先升高后降低;种植密度对小麦籽粒灌浆速率影响较大,对灌浆持续期影响较小.相关分析表明,灌浆速率与千粒重极显著正相关;临优145的Se与千粒重显著正相关,而临优2018不显著.不同成穗型品种对播期和种植密度敏感性存在差异,其中,临汾138对播期的敏感性大于临优2018和临优145;临优145和临优2018对种植密度的敏感性大于临汾138.

不同基因型小麦对低氮胁迫的生物学响应

采用溶液培养法,研究了不同基因型春小麦(加春1、24、号)根系对低氮胁迫的生物学响应、苗期氮素吸收、分配的基因型差异以及与根系形态之间的相关关系。结果表明,在低氮胁迫下,小麦的根重、根长、根条数、根系总吸收面积与活性吸收面积、根系活力均明显降低,但不同基因型间差异明显,加春2号根系具有较好的形态学与生理学性状,根重、根长、根总吸收面积与活性吸收面积、根系活力的下降幅度明显低于其他2个基因型,地上部氮累积量占总氮量的百分率比其他2个基因型分别高7.6%和8.2%,氮的利用率也分别高8.0%和9.9%,差异达显著水平。加春2号比其他2个基因型更能适应低氮环境胁迫。在低氮胁迫下,春小麦根重、根总长度、根系活力、根系总吸收面积及活性吸收面积与总吸氮量呈显著线性相关,而在高氮水平下无相关关系,表明在氮素胁迫条件下,根系形态对氮吸收率起重要作用。

除草剂对强筋小麦产量及生理特性的影响

在盆栽和大田条件下,研究4种除草剂对2个强筋小麦品种(“临优145”和“临汾138”)产量及生理特性的影响.结果表明,在推荐用量下,除草剂对成穗数、穗粒数和穗长的影响较小,对株高、千粒重、旗叶叶绿素相对含量(SPAD值)、净光合速率及灌浆进程影响较大.2,4-D丁酯使旗叶SPAD值、净光合速率一直较低,千粒重降低;“巨星”在灌浆前期使旗叶SPAD值、净光合速率保持较高,灌浆中后期快速下降,并使灌浆持续时间相对缩短,千粒重最低,较对照分别低2.40g和0.84g;而“世玛”使灌浆前中期SPAD值和净光合速率较低,但下降相对缓慢,使灌浆持续时间分别延长3.48d和1.86d,“库”容增加,千粒重分别提高1.18g和1.05g,同时具有一定的降低株高作用;“骠马”虽使灌浆持续时间延长,但影响相对较小.除草剂对籽粒生长模型参数的影响,品种间存在一定差异,除草剂对“临优145”初始生长势、快增期和缓增期持续时间、快增期和缓增期平均灌浆速率影响较大,而对“临汾138”的这些指标以及总灌浆持续时间影响较大.分析旗叶光合特性、灌浆进程、千粒重及产量间的相关性,表明除草剂主要是通过旗叶生理和灌浆进程来影响千粒重和产量.

小麦氮、磷与钾配合施用的研究

晋南小麦氮、磷和钾配合施用的田间试验和盆栽试验结果均表明：氮钾、磷钾和氮磷钾配合施用，对小麦的生长发育均有明显的促进作用。其增产效果是：三元素配合施用效果优于二元配施，二元配施高于单独施用。氮、磷、钾配合施用比较经济合理的公顷施用量是：Ｎ１５０～２２５ｋｇ，Ｐ２Ｏ５７５～１５０ｋｇ，Ｋ２Ｏ６０～１２０ｋｇ。

施氮量对不同小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基表达量及品质影响的研究

采用盆栽试验和SDS-PAGE技术,研究了氮肥对强筋和中筋小麦亚基表达量、品质性状及相关关系的影响。结果表明,施用氮肥提高了优质小麦高分子量谷蛋白亚基表达量,对强筋小麦影响较小,而对中筋小麦影响较大。施氮后,强筋小麦的亚基表达量与醇溶蛋白和谷蛋白的含量极显著相关,而中筋小麦的亚基表达量仅与谷蛋白的含量显著相关,说明氮肥对不同亚基组成小麦高分子量谷蛋白表达量及蛋白组分调控有一定差异。施氮后,高分子量谷蛋白亚基表达量与各项加工品质指标呈正相关;强筋小麦的亚基表达量与湿面筋含量、稳定时间、沉降值和评价值相关性达到显著或极显著水平;而中筋小麦的亚基表达量仅与沉降值相关性达到显著水平。

水地小麦产量品质同步提高栽培技术研究

针对全球气候变暖、降雨量减少、水资源短缺以及当前黄淮麦区玉米秸秆还田后小麦生产中存在的主要问题,采取多年多点田间试验,结合生产调查,研究分析小麦产量提高和品质同步改善的栽培技术措施。结果表明,在小麦生产中,宜选用氮-高效型高产优质小麦品种;适宜播期应由9月25日左右推迟到10月2—9日,半冬性品种适当晚播,种植密度300万株/hm2,冬性品种适当早播,种植密度375万株/hm2;化肥施用量为氮225.0kg/hm2、磷(P2O5)135.0kg/hm2、钾(K2O)103.59～130.20kg/hm2、硫酸锌20.39～25.04kg/hm2和硫酸锰19.26～24.34kg/hm2,氮肥70%基施+30%拔节期追施;确保底墒充足,冬前限量灌水(450m3/hm2),拔节期增量灌水(900m3/hm2);使用高效安全的防治药剂,保障小麦产量不下降、品质不降低。建立了以选用品种,调整播期、播量,重施底氮、平衡施肥,确保底墒充足、冬前限量灌水、拔节期增量灌水和全生育期病虫草害综合防治为核心内容的水地小麦产量品质同步提高抗逆栽培技术体系。

沟川地玉米氮磷有机肥适宜用量及施氮时期的研究

通过对沟川地玉米氮、磷、有机肥用量的定量研究，建立了中等以上肥力沟川地玉米产量形成的施肥数学模型及最佳施肥组合方案，并确定了沟川地玉米氮、磷、有机肥作用效应顺序：氮肥＞磷肥＞有机肥。氮肥使用时间上以“一底一追”，施足底肥，重施拔节肥效果最好。实施最佳施肥方案，公顷产量达１０４３１０ｋｇ，比习惯施肥增产３７８％。

坡旱地集水深蓄耕作技术研究

１９９０～１９９４年在地处黄土高原的山西隰县坡旱地进行了集水深蓄耕作效应研究。结果表明：与常规耕作相比，采取耕翻地孔或耕翻深松，０～２００ｃｍ土层贮水量增加５０．８ｍｍ和５４．８ｍｍ；地面径流量减少５７．８％和５２．８％，土壤侵蚀量减少５８．０％和５３．５％；降低土壤温度０℃和１．２℃；连续覆盖４年，土壤有机质提高了１．７ｇ／ｋｇ，速效钾提高了１５．９ｍｇ／ｋｇ；小麦单产提高２３．５％和２７．７％；水分利用率提高了０．０４３ｋｇ·（ｍｍ－１·亩－１）和０．０６８ｋｇ·（ｍｍ－１·亩－１）。

施钾量对强筋小麦产量和品质的影响

以强筋面包小麦“临优145”为试验材料，研究了不同施K量对强筋小麦籽粒产量和品质的影响。结果表明，在施K（K20）37．5～112．5kg／hm^2范围内，随施K量增加，小麦产量逐渐提高，可增产793．5～1672．5kg／hm^2，净增收益981．0～1878．0元/hm^2，且处理间差异显著，但当施K量增加到150kg／hm^2时，小麦产量却降低，中产条件下施用K肥以112．5kg／hm^2左右为宜。施K处理对清蛋白影响小，对球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白影响大。施K可显著提高小麦的贮藏蛋白、总蛋白及各种氨基酸含量，进而改善小麦品质。在一定范围内小麦的主要加工品质性状随施K量的增加而改善，与对照相比，湿面筋、沉降值、稳定时间、面包体积和延伸性等重要烘焙品质指标均有改善。本试验条件下，N（N）、P（P2O5）、K（K2O）最佳比例以2：1：1、施K量（K2O）103．0--112．5kg／hm^2范围内，有利于强筋小麦产量和品质同步提高，实现高产、优质、高效。