品种与密度对豫中地区小麦光合生理特性及光能利用率的影响

为了解不同小麦品种光合生理及光能利用对种植密度响应的差异,以豫中地区两个主栽冬小麦品种周麦22和郑麦9023为材料,设置180×104、270×104、360×104和450×104株·hm-2 4个密度水平,通过大田试验,比较分析了不同种植密度下两个品种光合特性、干物质积累、光能利用率和产量的差异。结果表明,随着种植密度的增加,两个品种旗叶叶绿素含量(SPAD值)降低,叶面积指数增大,单茎干物质积累量呈现降低趋势。与郑麦9023相比,周麦22的单茎干物质积累量和籽粒光能利用率较高,灌浆期旗叶叶绿素含量下降缓慢。周麦22的最终产量以密度270×104株·hm-2最高,郑麦9023以密度360×104株·hm-2最高。

铬胁迫下不同品种小麦萌发和内源激素的变化

采用K2(CrO4)3溶液,设5个浓度,对3种不同抗性的小麦品种(新麦19、矮抗58和豫麦18)进行萌发期胁迫处理,研究了幼苗的发芽势、发芽率、根长、芽长及内源激素含量的变化.结果表明:(1)随着铬浓度的增加,发芽势、发芽率和芽长均基本呈"先升后降"趋势;(2)同一浓度铬处理下,发芽率、发芽势和芽长从大到小的顺序依次为:新麦19、矮抗58、豫麦18,根长从大到小的顺序为:豫麦18、新麦19、矮抗58;(3)150mgL-1的铬胁迫下,IAA与ABA在小麦幼苗、幼根中含量降低,在籽粒中含量升高,其中新麦19籽粒和根芽中ABA含量均高于其他品种的;(4)不同浓度铬胁迫下,IAA/ABA值在新麦19中最低,变化幅度最小,新麦19表现出较强的抵抗铬胁迫能力.

ICP-MS/ICP-AES测定小麦穗离体培养籽粒营养元素及重金属含量

环境中重金属污染会导致谷物营养缺乏、代谢紊乱。借助ICP-MS/ICP-AES系统和离体穗培养方法,准确测定灌浆期不同浓度铜、镉(0,5,15,45 mg.L-1)处理对籽粒营养元素及重金属元素含量的影响。结果显示,不同浓度铜、镉处理显著降低小麦粒重;外源铜促进了籽粒P,K,Mg,Ca,Na,Mn和Zn含量的增加,抑制了Fe和B的吸收。镉的加入对小麦籽粒P,K,Ca,Mg和Mn的吸收起促进作用,然而对Na,Fe,Zn和B的吸收起拮抗作用。外源铜、镉抑制小麦籽粒对Hg的积累,但籽粒Cu和Cd含量最高分别超过国家食品卫生标准的55和62倍,存在极大安全隐患。

小麦植株对重金属铬吸收累积的研究

为研究重金属Cr在小麦植株吸收、积累规律,为Cr污染修复与防治提供一定的依据。试验以矮抗58为供试品种,采用大田种植和盆栽试验,测定小麦不同生育期、不同部位的Cr含量,研究小麦植株中Cr吸收和累积的动态变化。结果表明,小麦植株中Cr含量较多的部位为根,而籽粒中含量较低。Cr的吸收速率以灌浆中末期最快,其次是返青-拔节期,出苗期至分蘖期最慢。并通过测定土壤Cr含量、成熟期籽粒Cr含量等建立回归方程,以此预测籽粒中Cr的含量。

测墒滴灌对氮肥调控下冬小麦水分利用效率及灌浆动态的影响

为研究氮肥调控下测墒滴灌对冬小麦水分利用效率及灌浆动态的影响,通过2013-2015年的大田试验,在3个施氮水平(90 kg·hm^(-2)、240 kg·hm^(-2)和350 kg·hm^(-2))下,于冬小麦的播前、拔节期及开花期通过测墒补灌至土壤相对含水量为田间持水量的75%,以全生育期0灌溉及漫灌作为对照,分析了滴灌对冬小麦耗水量、水分利用效率、产量及灌浆特性的影响.结果表明:在滴灌条件下,田间耗水量随滴灌次数的增加而增加,而土壤贮水和降水占总耗水量的比例显著下降,灌溉水所占比例明显提高.施氮量为240 kg·hm^(-2)时,滴灌底墒水、拔节水和开花水的籽粒产量最大,达到10 109.79 kg·hm^(-2),WUE和IUE分别比漫灌显著提高50.52%和68.01%.在整个灌浆过程中,强势粒的灌浆速率均明显高于弱势粒,灌浆参数随施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势,测墒滴灌能有效增加冬小麦的终极生长量,并且提高平均灌浆速率,提升灌浆能力.综合看来,施氮量为240 kg·hm^(-2),测墒滴灌底墒水、拔节水和开花水的产量和水分利用率较高,籽粒的灌浆能力较强.

铜胁迫下小麦幼根转录组学及蛋白质组学研究

为探讨外源铜胁迫对小麦幼根的影响,采用水培方法,测定0~60 mg/L不同质量浓度铜处理下小麦幼苗生长发育、转录组表达和蛋白质组表达的差异,探索其抵御重金属毒害的分子机制。结果表明：高质量浓度的铜影响小麦生长,随胁迫时间的延长,小麦幼苗萎蔫发黄,幼根生长受抑。小麦幼根转录组测序检测,共得到2 283个差异表达基因（DEGs）,其中826个DEGs表达上调,1 457个DEGs表达下调;将DEGs进行KEGG pathway注释,被注释到31个代谢途径中。双向电泳试验检测,小麦幼根中有2 049个蛋白质点,30 mg/L铜处理96 h后,与对照（0 mg/L处理）相比,约130个蛋白质点表达出现显著差异,其中56个丰度增加,74个丰度降低;质谱鉴定部分差异表达蛋白,抗性蛋白如谷胱甘肽转移酶、27K蛋白等在胁迫下表达上升,而生理代谢相关蛋白表达降低。

不同耕作与培肥对小麦氮吸收效率、根效率及产量的影响

为了解不同耕作与培肥措施对小麦氮素吸收效率、根效率及产量的影响,在前5年定位试验基础上,以百农207为试验材料,采用二因素区组设计,设置深耕(DTF_0)、浅耕(STF_0)、免耕(NTF_0)、深耕有机肥(DTF_1)、浅耕有机肥(STF_1)和免耕有机肥(NTF_1)等6个处理.结果表明,0~20cm土层,浅耕有机肥处理下,全氮含量高于其他处理;40~60cm土层,免耕有机肥处理下,全氮含量显著高于其他处理(P<0.05),浅耕有机肥处理下叶片和穗部氮素积累量及植株氮素吸收效率均显著高于其他处理(P<0.05);与其他处理相比,深耕有机肥处理下旗叶净光合速率和根效率最高,根系呼吸速率最低.浅耕有机肥处理下小麦产量最高.

耕作方式和有机肥对灌浆中后期小麦茎秆抗倒特性的影响

为了解玉米秸秆还田下耕作方式与增施有机肥对小麦茎秆抗倒特性的调节作用,在前期定位试验的基础上,于2014-2015和2015-2016小麦生长季,选用百农207为材料,分析玉米秸秆全量粉碎还田条件下,不同耕作方式(深耕、浅耕、免耕)与增施有机肥相结合后小麦茎秆主要物理特性、抗倒性及产量的变化。结果表明,增施有机肥后小麦灌浆中后期的茎秆重心高度降低,茎秆鲜重、基部第二节间的茎壁粗度及茎壁厚度增加,抗折力增强,倒伏指数降低,抗倒性提高。两个年度的数据显示,小麦茎秆抗倒性均以深耕+有机肥处理效果最好,浅耕+有机肥处理次之;同时,深耕+有机肥处理(2014-2015)与浅耕+有机肥处理(2015-2016)产量较高。

铬胁迫下三种基因型小麦萌发和抗氧化酶差异的研究

采用3种不同基因型小麦品种(新麦19、矮抗58和豫麦18),对其进行萌发期不同浓度Cr2(SO4)3胁迫处理。研究幼苗的发芽势、发芽率、根长、芽长、叶绿素、根系活力、MDA含量,以及抗氧化酶的变化。结果表明:随Cr浓度的增加,发芽势、发芽率和芽长均基本呈"先升后降"趋势;同一浓度Cr处理下,发芽率、发芽势和芽长均表现为新麦19>矮抗58>豫麦18,根长为豫麦18>新麦19>矮抗58;150 mg/L的Cr胁迫下,小麦幼芽叶绿素含量、幼根根系活力降低,MDA含量升高;随Cr浓度的升高,幼芽SOD、POD活性升高;SOD、POD活性在新麦19中变幅最小。

不同群体下小麦花期干物质转运和冠层光分布特性研究

为研究不同群体条件下小麦开花期干物质转运及光分布特性，以半冬性周麦22和弱春性郑麦9023为试验材料，研究了2个品种在不同群体条件下开花期分层干物质转运、光分布、光能利用和产量的差异。结果表明，在2个小麦品种群体中，40～60am冠层单株干物质转运量、冠层截获光合有效辐射（PAR）及其对籽粒的贡献率优于其他冠层。半冬性周麦22地上部干物质对籽粒贡献率以及产量三要素都优于弱春性郑麦9023。

NO在小麦生长发育与环境胁迫响应中的作用研究进展

一氧化氮(NO)是一种易扩散的具有生物活性的气体分子,能够对小麦生长、发育、衰老等生理作用直接进行调节,而且可以参与小麦对环境胁迫的应答。本文对NO在小麦生长发育及环境胁迫等方面的作用及内源NO在植物体内的合成途径进行了综述,并指出探明在正常生长状况下植物内源NO对其生长发育的调控机制及其参与信号转导的生理机制,应是目前研究的重点之一。

不同冬春性小麦品种在豫中、豫北地区光能利用率及生产潜力比较

以不同冬春性小麦品种为材料,在豫中和豫北地区各设1个典型观测点,进行田间栽培,对比分析其光合特性、光能利用率和生产潜力,以期为豫中和豫北两地区冬春性小麦品种的选择利用提供理论依据。结果表明:在主要生育时期,豫北地区小麦旗叶的SPAD值高于豫中地区(冬性品种除外);同一品种在豫中地区的冠层截获光合有效辐射(PAR)高于豫北地区,开花期两地区冬性品种(济麦20)最大,弱春性品种最小,不同冬春性类型间差异显著;两地区各小麦品种开花后旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)总体上均随生育进程的推进表现出逐渐下降的趋势,Pn下降较Gs更加剧烈,而胞间CO_2浓度则表现出逐渐上升的趋势。豫中和豫北地区小麦总光能利用率以弱冬性品种最高,两地区光合生产潜力已开发度分别为20.67%和22.76%,光温生产潜力已开发度分别为40.72%和43.31%。

测墒滴灌下不同氮肥水平对冬小麦光合特性及氮素转运的影响

采取裂区设计,探讨测墒滴灌下不同氮肥水平对冬小麦不同生育期光合特性与氮素积累转运的变化特征.其中,氮肥为主区,设3个水平(N1:100 kg·hm^-2,N2:250 kg·hm^-2,N3:350 kg·hm^-2);滴灌为副区,设3个水平(W0:滴灌底墒水,W1:滴灌底墒水+拔节水,W2:滴灌底墒水+拔节水+开花水).结果表明:相同滴灌水平下,小麦最大光化学效率(Fv/Fm)在开花期达到最高,N2处理高于N1,N3处理;小麦叶绿素含量全生育期均表现为N2,N3显著高于N1处理;氮素总积累量、氮素籽粒积累量在N2水平下最高.N2W2处理下营养器官氮素转运量、对籽粒的贡献率最高;相同氮肥处理下,氮素总积累量、氮素籽粒积累量以W2水平最高,产量在N2W2最高,为6684.71 kg·hm^-2.综合籽粒产量、氮素积累与转运和光合特性来看,在本试验条件下,250 kg·hm^-2的施氮量、滴灌量为214.52 mm为最优的节水节氮、高产模式.

外源NO对不同冬春性小麦花后光合生理的影响

为利用一氧化氮(NO)调节作用实现小麦(Tritivum aestivum L.)高产优质之目的,本试验在网室盆栽条件下,以冬春性不同的2个小麦品种(弱春性偃展4110和半冬性周麦18)为试验材料,研究了不同浓度外源NO供体——SNP处理对花后小麦光合生理特性及成熟期产量构成因素的影响。结果表明,不同浓度SNP处理对2种小麦旗叶叶面积、RWC、可溶性糖、总叶绿素含量、WUE、千粒质量、穗粒质量等均有不同程度的促进作用;与对照相比,低浓度SNP(0.075～0.15 mmol.L-1)明显降低2种小麦旗叶枯叶/绿叶值(Y/G),而高浓度(0.30 mmol.L-1)处理则使Y/G值上升。综合分析:本试验条件下,外源NO对半冬性品种周麦18的调控效果优于弱春性品种偃展4110;周麦18以0.30 mmol.L-1SNP处理、偃展4110以0.15mmol.L-1SNP调控对小麦增产较为明显。

不同耕作方式与增施有机肥对麦田土壤有机碳库及小麦产量的影响

为了解不同耕作方式与增施有机肥对麦田土壤有机碳库及小麦产量的影响,改善土壤质量,提高小麦产量,特设置本试验。在前6年定位试验基础上,以百农207为试验材料,采用二因素区组设计,设置深耕(DTF0)、浅耕(STF0)、免耕(NTF0)、深耕有机肥(DTF1)、浅耕有机肥(STF1)和免耕有机肥(NTF1)6个处理。结果表明,0~5cm土层,与其他处理相比,NTF1处理下土壤有机碳和土壤活性有机碳的含量较高;5~20cm土层,STF1处理下土壤有机碳和土壤活性有机碳的含量高于其他处理;40~60cm土层,NTF1处理下土壤有机碳和土壤活性有机碳含量均显著高于STF1与DTF1处理(P<0.05)。就小麦产量及其构成因素而言,DTF1处理下穗粒数、千粒质量和产量均最高。

外源Si、NO对铜胁迫下小麦幼苗根系生长及光合作用的影响

采用水培法,研究不同外源物质硅(Si)、一氧化氮(NO)对铜(Cu)胁迫下小麦幼苗根系生长、叶片叶绿素含量及最大光化学效率(Fv/Fm)的影响,以期为土壤Cu污染的防治提供理论依据。结果表明,Cu胁迫处理后,小麦幼苗根长、根表面积、根体积、根系活力、叶绿素含量和Fv/Fm均降低,且处理时间越长降幅越大,但根直径先降低后增加。根系Cu、Si、铁(Fe)含量增加,但钙(Ca)、钾(K)、镁(Mg)、钠(Na)、锰(Mn)、锌(Zn)含量降低。与Cu处理相比,添加Si、NO总体上提高了小麦幼苗的根系活力、长度、表面积、体积以及叶绿素含量、Fv/Fm、营养元素(Ca、K、Mg、Na、Fe、Mn、Zn、Si)的含量,但小麦幼苗的根直径随处理时间延长先升高后降低,提高了小麦对Cu胁迫的耐受能力。此外,Mg含量与Mn、Zn含量及Si含量与Na含量均呈极显著正相关,Cu含量与Mg、Mn含量均呈极显著负相关,表明这些元素间存在协同或拮抗作用。综上,外源Si、NO均能够在一定程度上缓解重金属Cu胁迫对小麦幼苗造成的伤害,且Si的缓解效果强于NO。

小麦耐Cu性综合评价及其谷胱甘肽相关酶活性差异研究

近年来,小麦(Triticum aestivum L.)受重金属污染导致的减产和污染问题十分严峻。为明确中国不同主栽区小麦品种耐铜(Cu)性,探讨谷胱甘肽相关酶在耐性不同品种间的活性差异,进而揭示小麦在Cu胁迫下的抗氧化反应机制,采用室内水培法,选择来自不同主栽区的37个小麦品种,进行重金属Cu胁迫处理,96 h后测定幼根的6个生长生理指标,运用隶属函数法计算其平均隶属度值,再结合中位数聚类分析法,将参试品种分为3类:(Ⅰ)强耐Cu型,包括良星99、济麦22等7个品种;(Ⅱ)中等耐Cu型,包括众麦1号、石农952等22个品种;(Ⅲ)弱耐Cu型,包括西农979、洛麦23等8个品种。进一步选取强耐Cu型(济麦22、科农9204)和弱耐Cu型(西农979、洛麦23)各两个品种,测定幼根谷胱甘肽硫转移酶(GSTs)、谷胱甘肽还原酶(GR)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活力。结果表明,Cu胁迫下,3种谷胱甘肽相关酶的变化规律存在较大差异。与CK相比,Cu胁迫下,GSTs在洛麦23和西农979的活力显著高于其他2个品种;GR和GSH-PX在强耐Cu型品种间的活力均升高,与其他2个品种差异显著,而在弱耐Cu型小麦品种间变化不尽相同,这暗示了同一种酶在不同小麦品种间耐受Cu的质量浓度可能不同,其响应Cu胁迫机制存在一定的基因型差异。

种植密度对豫中区小麦群体构建和光能资源利用的影响

于大田条件下,研究种植密度对半冬性小麦"周麦22"群体构建及光能利用率的影响。结果表明,不同种植密度对周麦22群体光能利用具有显著的调控效应,随种植密度增加,小麦群体、干物质积累量呈升高趋势,叶面积指数(LAI)先升后降,成穗率以270万hm-2密度处理(D2)最高;D2处理的小麦LAI适宜,群体受光态势良好,较其他密度处理具有明显优势,最终产量和光能利用率最高。说明,在豫中地区周麦22密度270万hm-2左右是高产创建的理想指标之一。

小麦-玉米周年耕作方式与增施有机肥对夏玉米土壤有机碳库及温室气体排放的影响

合理的耕作与施肥方式对农业可持续性与减缓全球气候变化有重要意义。借助从2010年开始的大田耕作与增施有机肥长期定位试验平台,采用二因素区组设计,设置小麦深耕+玉米免耕(DT)、小麦浅耕+玉米免耕(ST)、小麦免耕+玉米免耕(NT)、小麦深耕有机肥+玉米免耕(DTF)、小麦浅耕有机肥+玉米免耕(STF)和小麦免耕有机肥+玉米免耕(NTF)6个处理,研究华北平原冬小麦(Triticum aestivum L.)-夏玉米(Zea mays L.)周年不同耕作与增施有机肥对夏玉米有机碳库、产量与温室气体排放特征的影响。结果表明:增施有机肥,0-20cm土层,成熟期土壤总有机碳、易氧化有机碳与颗粒有机碳含量表现为NTF>STF>DTF;20-40 cm土层,土壤总有机碳、易氧化有机碳在STF处理表现较高,分别为14.23 g·kg^-1和4.04 g·kg^-1,颗粒有机碳在DTF下表现较高,为3.50 g·kg^-1;40-60 cm土层,STF处理的土壤总有机碳与颗粒有机碳在成熟期表现较高,分别为8.99 g·kg^-1和0.89 g·kg^-1;产量在DTF处理达到最高,为12170 kg·hm^-2;DTF处理增加了玉米土壤N2O、CH4和CO2的排放,分别比DT处理增加了69.58%、83%和26.1%,NT与NTF处理能够有效地降低温室气体排放量、综合增温潜势与温室气体排放强度,NTF处理综合增温潜势与温室气体排放强度分别比DTF处理降低63.29%和57.22%。综合考虑耕作与施肥方式对玉米有机碳库、产量和温室气体的影响,短期监测来看,采用小麦免耕增施有机肥+玉米免耕的一年两熟制能够在保持玉米较高产量的同时固定土壤碳与降低温室气体排放。

高产小麦灌浆籽粒含水量及茎节伤流强度的昼夜变化

为给小麦高产栽培提供依据,以两个半冬性高产小麦品种周麦22和豫农202为材料,研究了灌浆盛期小麦籽粒含水量、基部茎节和穗茎节伤流强度昼夜变化动态及其相关关系。结果表明,小麦籽粒有效含水量白昼低,夜间高,呈"U"型变化趋势,强势粒有效含水量高于弱势粒;两个小麦品种茎节伤流强度的昼夜变化趋势大体相同,表现为白昼高、夜间低;基部茎节与穗茎节伤流强度差异显著,前者约是后者的1.83～4.84倍,且存在品种间差异。高产小麦灌浆盛期籽粒含水量、茎节伤流强度均表现出昼夜变化趋势和较高活力。