耕作方式对华北两熟区冬小麦生长发育和产量的影响

为了解华北地区小麦一玉米两熟区不同耕作模式对冬小麦生育进程、群体大小及产量形成的影响，2009—2011年通过田间定位试验比较了免耕（NTS）、旋耕秸秆还田（RTS）、翻耕秸秆还田（CTS）和翻耕秸秆不还田（CT）4种耕作模式对冬小麦生长发育和产量的影响。结果表明，RTS、CTS和CT处理对冬小麦生育进程、群体大小、籽粒灌浆和产量无显著影响，而NTS处理推迟了小麦生育进程，造成明显的贪青晚熟。在基本苗差异不大的情况下，NTS处理的单株分蘖显著低于其他处理，群体数量和有效穗数不足，降低了干物质积累量，最终产量最低，较CT处理有效穗数低14．4％～16．9％，产量低16．4％～18．3％。虽然NTS处理推迟了冬小麦的生育进程，分蘖少穗数不足导致减产，但其籽粒灌浆时间较长，千粒重显著高于其他处理。因此，通过增加播种量和选择分蘖能力强的品种，保证免耕小麦群体数量，是华北地区冬小麦免耕技术研究应用亟需解决的问题。

氮肥运筹对四川丘陵旱地带状种植小麦碳素同化、运转和产量的影响

为探讨四川丘陵旱地氮肥运筹对带状种植小麦碳素同化、运转和产量的影响,以川麦42号为材料,研究不同施氮量和施氮方式对带状种植小麦植株非结构性碳水化合物(NSC)的同化和转运的影响。结果表明:施用氮肥能有效提高花后旗叶叶绿素含量,促进花后NSC的累积,提高其对籽粒NSC的贡献率,但是过量施氮不利于茎鞘中可溶性糖(WSC)向籽粒的转运,同时花后NSC积累量及其对籽粒NSC的贡献率降低,不利于籽粒中NSC的累积;氮肥分次施用能显著提高花后旗叶叶绿素含量,促进花后NSC的累积,提高花后NSC对籽粒NSC的贡献率,尤以拔节期追施效果最佳。本试验条件下,施氮量为135～180kg/hm2、施氮方式为底肥∶拔节肥=7∶3时,小麦花后旗叶叶绿素含量较高,并能维持较长的高值持续期,花后NSC积累量增加,且其对籽粒NSC的贡献率提高,籽粒中NSC积累量增加,产量最高。

氮肥和种植密度对带状种植小麦抗倒能力的影响及边际效应

西南地区小麦以套作为主,因有效穗不足而使产量受到严重制约。本研究旨在提出该地区套作小麦高产栽培的适宜密度和氮肥施用量,提高小麦生育后期的抗倒伏能力,确保有效穗和最终产量。2009—2010和2010—2011连续两年度,选用主推品种川麦42,在纯氮120kghm-2和180kghm-22个施氮水平下,按60、120、180、240和300万株hm-2密度进行带状种植,对小麦群体发展、茎秆形态特征和倒伏机械特性进行了行间差异分析。结果表明,边行、次边行和中间行均随种植密度的增加茎蘖数和有效穗增多,但单株干物重及其在穗中的分配比例下降,茎秆质量降低。群体发展和个体质量在拔节后表现出显著的边行优势,成穗率、有效穗、单茎干物重、节间粗度、茎壁厚度、节间充实度和机械强度均以边行最优;同时密度对边行优势有显著影响,在180万株hm-2密度下,边行的有效穗基本达到饱和;密度继续增加时次边行和中间行的有效穗显著增加,并伴随株高和重心高度增加、单茎干物重降低、干物质分配在穗中的比例减小、节间充实度和茎秆机械强度急剧下降、倒伏时期提前、倒伏指数和倒伏程度增加。增加施氮量有提高中间行茎秆机械强度和降低倒伏指数、增强茎秆抗倒伏能力的趋势,但总体表现不显著。因此认为,120～180万株hm-2种植密度有利于套作小麦个体和群体质量的协调,是南方丘陵旱地带状种植小麦抗倒高产的适宜种植密度。

玉米杂交种苗期耐低氮指标的筛选与综合评价

为探明耐低氮玉米杂交种的苗期筛选鉴定方法,筛选出耐低氮能力强、可推广应用到生产上的玉米杂交种,本研究采用蛭石和珍珠岩盆栽、Hoagland营养液培养方式,以西南地区生产中应用的51个玉米杂交种为材料,对供试品种进行了2年的低氮胁迫苗期筛选试验。结果表明:低氮胁迫对各玉米品种苗期主要形态、生理指标均有显著影响,但影响的程度在指标间和品种间均有较大差异。根据相对值变异系数大小,筛选出叶面积、氮积累量、根冠比、地上部干重、根体积、根干重和单株干重7个指标作为耐低氮能力的评价指标。以7个指标归一化的变异系数为权重进行耐低氮能力模糊隶属函数综合评价,并与用全部指标(第1年为13个指标,第2年为25个指标)模糊隶属函数评价和主成分分析法评价的结果进行比较,7个指标评价结果与全部指标综合评价结果基本一致,得出的耐低氮能力强和弱的前10个品种的重合率分别达90%和80%,说明筛选指标的代表性和评价方法的可行性。本研究表明上述7个指标可以作为玉米苗期耐低氮能力评价指标,并筛选出‘正红311’、‘成单30’、‘黔北2号’等适宜于中国西南丘陵山区种植的耐低氮品种。

低氮胁迫对不同耐低氮玉米品种苗期伤流液性状及根系活力的影响

【目的】研究了低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期生长、伤流性状及根系活力的影响,比较不同耐低氮性玉米品种对低氮胁迫响应的差异,以期为西南丘陵地区耐低氮玉米品种的选育提供理论依据。【方法】以两个耐低氮品种‘正红311’、‘成单30’和两个低氮敏感品种‘先玉508’、‘三北2号’为试验材料进行水培试验,营养液设置4个氮水平:0、0.05、0.5、5 mmol/L。测定了苗期株高等形态指标、干物质积累量、根系活力,计算了根冠比、活跃吸收面积比、伤流液中可溶性蛋白等转运速度及氨基酸/硝态氮浓度的比值。【结果】低氮胁迫下玉米苗期苗高、茎粗、叶面积、SPAD、单株干重、地上部干重、伤流强度,伤流液中可溶性蛋白和可溶性糖转运速度,氨基酸和硝态氮转运速度及浓度,根系活力,根系总吸收面积和根系活跃吸收面积均显著下降,但耐低氮品种各指标的降幅均低于低氮敏感品种。根冠比、伤流液中氨基酸/硝态氮浓度比值均显著升高,可溶性蛋白和可溶性糖浓度随胁迫时间的延长表现出先下降后升高的趋势。耐低氮品种根冠比增幅低于低氮敏感品种,而可溶性蛋白浓度的增幅高于低氮敏感品种,且低氮胁迫下耐低氮品种根系活力、伤流液中可溶性蛋白和可溶性糖浓度显著高于低氮敏感品种。【结论】耐低氮品种在低氮胁迫下能够保持较高的根系活力,进而促进了根系对营养物质的吸收和转运,提高了伤流液中各组分的浓度和转运速度,较好地维持了碳氮循环,从而有效地协调了植株地上、地下部养分和物质的分配,控制了根冠比的增加,维持了地上部的生长。

氮肥对不同耐低氮性玉米品种花后物质生产及叶片功能特性的影响

为明确不同耐低氮性玉米品种花后物质生产及叶片功能特性,采用大田试验,以玉米耐低氮品种‘正红311’和低氮敏感品种‘先玉508’为试验材料,在6个氮水平下研究花后物质生产及叶片功能特性。结果表明:施氮可显著提高玉米干物质积累、叶面积指数和叶片光合速率,延缓花后叶片叶绿素含量和全氮含量的下降,抑制生育后期叶片C/N值的增加,从而提高玉米的最终产量。耐低氮品种‘正红311’花后干物质积累、叶片光合速率、叶面积指数和产量均显著高于低氮敏感品种‘先玉508’,‘正红311’较‘先玉508’平均提高30.5%、9.2%、35.0%和8.8%。两品种吐丝后叶片叶绿素含量差异显著,耐低氮品种‘正红311’平均较低氮敏感品种‘先玉508’提高4.85%。两品种吐丝后叶片氮含量差异不大,但‘正红311’和‘先玉508’吐丝?成熟期叶片全氮含量分别下降31.5%和34.9%,‘正红311’降幅低于‘先玉508’。两品种花后叶片C/N值差异显著,‘先玉508’较‘正红311’平均提高5.95%。与低氮敏感品种‘先玉508’相比,耐低氮品种‘正红311’花后叶片光合速率更高、叶面积指数更大,而叶片叶绿素含量和全氮含量降幅与C/N值增幅更低,延缓了生育后期叶片的衰老,延长了叶片的功能期,增加干物质积累和产量。施用氮肥可有效提高‘正红311’干物质积累、叶面积指数和产量,延缓其生育后期叶片C/N值升高,而‘先玉508’需要较高的施氮水平才能维持其花后叶片光合速率和全氮含量。

氮肥对不同耐低氮性玉米品种干物质及氮素积累与分配的影响

选用前期筛选出的玉米耐低氮品种正红311和低氮敏感品种先玉508为试验材料,采用裂区试验在6个氮水平下研究不同耐低氮性玉米品种的生长发育、干物质及氮素积累与分配差异。结果表明:正红311各阶段干物质及氮素积累量和积累速率、各时期茎鞘和叶片干物质及氮素分配比例均高于先玉508,而先玉508雌穗干物质及氮素分配比例更高。与先玉508相比,正红311提高了各主要生育时期叶片干物质及氮素积累量与分配比例,降低了雌穗干物质及氮素积累量与分配比例。正红311营养器官较高的干物质及氮素积累与分配比例有利于其保持较高的养分吸收和干物质生产能力,延缓叶片的衰老和延长高光合速率使其产量显著高于先玉508。施氮可显著提高玉米株高、茎粗、叶面积、干物质积累、氮素吸收、产量及产量构成,而对干物质和氮素在各器官的分配比例影响较小。过量施氮不仅不利于玉米生长发育,还会使玉米收获指数显著降低,从而不利于产量的提高。正红311施氮量在180kg/hm2时产量最佳,而先玉508需要氮肥360kg/hm2才能充分发挥其产量潜力。因此对于耐低氮品种正红311可适当降低施氮量或在土壤贫瘠的丘陵山区种植以充分发挥其低氮条件下的产量优势,而低氮敏感品种先玉508则应适当增加施氮量或种植在肥沃土壤的地区以保证其高产稳产。

行数与行距配置对带状条播小麦群体及个体质量的影响

为探索四川丘陵区机播带状小麦最优行数与行距配置方式及其播种机开沟器间距设计,2010—2012连续两年度,以紧凑型品种川农27和半紧凑型品种绵麦367为材料,在带宽2m和150×104hm-2固定密度下,以传统"双三零"模式(带宽2m,20cm等行距5行)为对照,设置每带3行和行距30cm+30cm(F3-1)、每带3行和行距35cm+35cm(F3-2)、每带3行和行距40cm+40cm(F3-3)、每带4行和行距20cm+20cm+20cm(F4-1)、每带4行和行距20cm+30cm+20cm(F4-2)以及每带4行和行距20cm+40cm+20cm(F4-3)等6种配置方式,研究其对田间通风透光和群体及个体质量的影响。结果表明,种植行数由5行减少到3或4行,同时增大行距后,孕穗期倒三叶位及基部透光率显著提高,群体内部空气流通加强。通风透光条件的改善显著提升了内行群体及个体质量,但对边行的影响较小,边行优势大幅削减,内行表现为成穗率提高,有效穗增多,孕穗到乳熟期叶面积消减速率减缓,干物质积累量增多,穗粒数、单穗重及产量提高。F3-3和F4-3处理的产量超过对照,是该地区带状机条播小麦行数与行距的最佳配置方式;F3-2和F4-2处理的产量与对照相当,但内行个体质量指标优于对照,也可替代传统"双三零"模式。

供氮水平对不同氮效率玉米物质积累及产量的影响

在3个氮水平(N 0、150、300 kg·hm^(-20)下,采用大田盆栽试验研究氮肥对不同氮效率玉米品种干物质积累、分配及产量的影响。结果表明,氮高效品种正红311各阶段干物质积累量、积累速率均显著高于氮低效品种先玉508,尤其在3个氮水平下,成熟期氮高效品种正红311单株干物质较氮低效品种先玉508分别高37.63%、43.97%、35.28%。施氮使单株干物质积累量增加,在中低氮(B2)下正红311增加幅度大于先玉508,而在高氮(B3)处理下增幅低于先玉508;而先玉508的花前干物质贡献率较正红311高9.80%,且施氮增加了氮高效品种正红311花后物质贡献率,以及氮低效品种先玉508的花前物质贡献率。氮高效品种正红311籽粒的分配比例较先玉508低了8.07%,施氮使籽粒的分配比例增加,且氮高效品种正红311增加了14.35%,氮低效品种先玉508增加了11.53%。各处理下正红311的产量显著高于先玉508的产量,且均随施氮量的增加而增加,正红311的增产幅度显著高于先玉508,尤其是在中低氮水平(B2)下,达24.53%。氮高效品种较氮低效品种具有较高的物质生产能力,在低氮下具有较高的产量优势,而氮低效品种在高氮水平下有利于产量的发挥。

不同播栽方式下杂交籼稻茎秆生长和穗粒形成特点及与气象因子的关系

为探明不同播栽方式下杂交籼稻幼穗分化期茎秆和幼穗生长的规律及差异以进一步明确不同播栽方式穗粒形成特点,于2014年采用两因素裂区试验设计,研究了机直播、机插和手插3种播栽方式下2个不同穗粒型杂交籼稻组合[宜香优2115(中穗型)和F优498(大穗型)]的穗分化期茎秆和幼穗生长规律和穗粒形成特点,并分析了幼穗分化期气象因素与幼穗和茎秆生长的关系。结果表明:1)基部向上第1至第3伸长节间长度分别在抽穗前20d、16d、12d后趋于稳定,故基部第1、2节间的降长增粗应在抽穗前16d之前;穗干质量和穗茎比在抽穗前12d后迅速增加。2)从抽穗前16d开始至抽穗期,穗茎干重比与多数枝梗和颖花性状呈显著或极显著正相关,穗与茎秆竞争同化物的能力直接影响到穗粒形成。3)机插穗分化中后期穗茎干质量比较高,且抽穗期穗干质量显著高于手插和机直播,有利于提高其每穗粒数,且机插拔节后群体生长率及单茎和群体干物质积累量较高,抽穗期叶面积指数较高,粒叶比高于机直播,较机直播更利于粒重的提高和穗长及着粒数的增加;大穗型品种F优498抽穗期穗干质量显著高于中穗型品种宜香优2115,且穗分化后期穗茎干质量比高于宜香优2115,是其每穗粒数高的重要原因;F优498穗部着粒较密,较大的叶面积指数及粒叶比利于大穗的形成。4)机插全生育期最长,机直播最短,且机插穗分化期历时较长,穗分化期积温和日照时数较高,为穗粒形成提供了较好的温光条件;茎秆长度和干质量及穗长受气象因子影响较大,孕穗前适宜的温度和一定的积温有利于茎秆和幼穗伸长及茎秆的物质充实。生产上应针对不同播栽方式及品种的生育进程差异,适时采取措施调节茎秆和幼穗生长及物质分配,在培育壮秆的基础上提高穗分化期穗茎比以达到增粒增产的目的。

黑豆种质苗期耐荫性评价及其根系对弱光胁迫的响应

玉米-大豆复合种植是西南地区重要的生态种植模式之一,而目前耐荫型专用黑豆种质十分匮乏,黑豆的耐荫机理也尚不清楚,这严重影响了该模式的进一步推广。本研究旨在建立黑豆苗期耐荫性评价数学模型,筛选出能够判断黑豆耐荫性的有效指标,并探讨不同耐荫型黑豆根系对弱光胁迫的响应差异,为耐荫型黑豆种质的选育及耐荫机理的阐释奠定基础。试验以23个黑豆种质为研究材料,采用盆栽试验方法,设置自然光和遮荫2个处理。在黑豆植株V3期测定株高、茎粗、下胚轴长度、叶片干重、茎干重、主茎节数、总根长、根表面积、总根体积等形态指标和光合参数、叶绿素荧光参数等生理指标。采用多元统计方法建立黑豆苗期耐荫性评价模型,并根据评价结果,关联分析不同耐荫型黑豆根系对弱光胁迫的响应差异。通过逐步回归分析建立了黑豆苗期耐荫性评价数学模型;并通过该模型,筛选出蒸腾速率、株高、叶干重、最大荧光强度和初始荧光强度等5个鉴定指标。在荫蔽条件下测定苗期黑豆的上述5个指标可实现对黑豆苗期耐荫性的综合评价。同时,对23份黑豆种质的耐荫性综合评价值D进行了聚类分析,结果表明,黑豆种质可划分为耐荫型、中度耐荫型和荫蔽敏感型3类。不同耐荫型黑豆种质的根系结构对弱光胁迫的响应程度不同,黑豆的总根长、根表面积、总根体积、根干重等根系强度指标均表现为耐荫型>中度耐荫型>荫蔽敏感型。这表明耐荫潜力大的黑豆根系更发达。

种植密度对川中丘区夏玉米冠层结构、干物质积累及产量的影响

通过设置4.50×104、5.25×104、6.00×104、6.75×104、7.50×104株·hm^(-2)(分别用T1、T2、T3、T4、T5表示)5个密度,研究种植密度对玉米冠层结构、干物质积累及产量的影响,为川中丘区夏玉米高产栽培提供理论依据和技术支撑。结果表明:随种植密度增加,玉米叶面积指数显著增加,茎粗、茎叶夹角和透光率显著降低;密度每增加1×104株·hm^(-2),茎粗分别降低1.4 mm(2015年)和1.3 mm(2016年),穗下、穗上第1叶夹角分别降低3.601°、1.440°,吐丝期和灌浆中期底层透光率分别降低3.73%和2.82%;玉米单株干物质积累随种植密度增加显著降低,T5较T1在成熟期分别降低37.13%(2015年)、25.95%(2016年);而群体干物质随种植密度呈增加趋势,2016年T5较T1在吐丝后7天、成熟期分别增加了26.72%、23.41%;玉米产量随种植密度呈先增后降的变化趋势,在密度为6.00×104株·hm^(-2)下产量最高;该密度下玉米群体和个体功能达到协同增益,玉米产量构成(有效穗数、穗粒数和千粒重)协调,是产量提高的主要原因。