作物涝害及耐性机理研究进展

涝害是世界上大多数国家面临的重大自然灾害之一,涝害引起作物一系列的伤害甚至死亡,严重地限制了作物的产量和分布。综述了植物涝害产生的机制及耐涝机理的研究现状,并提出和讨论了有关该领域有待进一步探讨的系列问题。

农作物覆膜栽培研究进展

我国于上世纪70年代从日本引进覆膜栽培技术,现已得到广泛应用,成为农作物高产栽培的重要途径。综述了覆膜栽培对田间生态因子、土壤理化性质、土壤微生物、农作物生长发育等方面的影响,指出覆膜栽培存在的主要问题和未来的研究方向。

不同株型小花生品种氮素养分吸收利用特性

南方小花生植株高大的地方良种与矮化改良的品种并存。为探明其需氮规律,实现差异化施肥的高产管理,以湖南主栽的高秆地方良种安化小籽、矮秆现代品种湘黑小果为材料,设置4个基施复合肥用量0、450、600、750 kg/hm^(2),分别代表土壤背景(CK)、低肥(F30)、中肥(F40)、高肥(F50)水平,于4个生育时期测定并分析植株各器官氮含量、积累与分配状况。结果表明:氮含量以高秆品种果>叶>根>茎为序;矮秆品种则以叶>果>根>茎为序。叶、根氮含量表现为高秆<矮秆,而茎、果反之。增施肥料对氮含量的影响程度总体趋势为茎>叶>根>果,利于营养器官的氮素同化吸收。氮积累量两品种各器官以叶>果>茎>根为序。除苗期外,其余时期的全株、叶、茎氮积累量表现为高秆>矮秆;根在苗期、结荚期为高秆<矮秆,其余时期相反;果则为高秆<矮秆。施肥利于营养器官前期的氮素积累。氮素分配率两品种均以叶最高,荚果和茎其次,根最少。地上部为高秆>矮秆,而地下部反之,说明矮秆植株吸收的氮素更利于转运到荚果。氮素利用效率均为矮秆>高秆,氮素生产效率、氮肥偏生产力两品种均以F40、F30最高,过度施肥降低氮素利用效率。综上,矮秆品种氮素积累量对增肥的响应度较低,总积累量虽然较少而在荚果中分配较多,并具有更高的氮素利用效率;品种株型特点应作为南方典型贫瘠酸性红壤区小籽花生生产上确定施肥量的主要依据。

227个花生品种主要油脂性状的遗传多样性分析

为深入了解花生油脂含量及脂肪酸组分的遗传特性,给花生品质育种和油脂改良提供理论依据,本研究选用227份花生资源(育成品种和地方品种)组成自然群体为试材,采用变异分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析等方法,对花生9个主要油脂性状(油脂含量及油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸、木质素酸含量、油亚比)进行多元统计分析,以揭示油脂性状之间的关联,明确提升油脂品质的关键因素。结果表明,油亚比变异系数最大,为73.66%,硬脂酸、油酸和亚油酸的变异系数较大,指标值分别为22.06%、20.86%和20.77%,品种间存在丰富的变异类型;其他性状的变异系数为3.96%~14.83%,遗传特性相对稳定。亚油酸与棕榈酸、花生酸与硬脂酸、油酸与油亚比、山嵛酸与木质素酸呈极显著正相关,油酸与棕榈酸、油酸与亚油酸、棕榈酸与油亚比、亚油酸与油亚比呈极显著负相关。9个油脂性状可综合成3个主成分因子,即高油酸因子、饱和脂肪酸因子和粗脂肪因子,这三个因子包含了种质86.25%的信息。227份种质可聚类为3大类群:第一类的油酸、木质素酸含量和油亚比在三个类群中最高,第二类的山嵛酸和棕榈酸含量较高,第三类的花生酸和硬脂酸含量较高。结果表明参试品种间差异明显,遗传多样性丰富。

杀菌剂和根瘤菌剂拌种对花生根际微生物及荚果产量的影响

为筛选出能替代化学药剂的生物杀菌剂,促进花生绿色生产,本试验以湖南主栽品种湘花2008为试材,开展化学杀菌剂(甲基硫菌灵)、生物杀菌剂(哈茨木霉菌和解淀粉芽孢杆菌)单拌及与根瘤菌剂复配拌种大田试验,在花生苗期至结荚期测定根际土壤微生物数量,收获时测定荚果性状及产量。结果表明:(1)甲基硫菌灵单拌能显著促进细菌生长;甲基硫菌灵单拌、根瘤菌剂单拌及3种复配拌种处理在抑制真菌、促进根瘤菌方面表现较好;哈茨木霉单拌和解淀粉芽孢杆菌单拌对放线菌的促生效果更明显;解淀粉芽孢杆菌单拌及其复配显著抑制黄曲霉生长增殖。(2)从微生物群落结构来看,甲基硫菌灵单拌能够在全生育期提高细菌/真菌、放线菌/真菌比值,哈茨木霉单拌、解淀粉芽孢杆菌单拌二者在苗期和结荚期均能提高放线菌/真菌比值。(3)除哈茨木霉单拌及其复配外,各拌种处理均能够增加花生产量,解淀粉芽孢杆菌单拌增产最大,增幅为49.39%;根瘤菌剂单拌增产40.24%,解淀粉芽孢杆菌复配增产32.78%。结论归纳为:甲基硫菌灵单拌、哈茨木霉菌与根瘤菌剂复配、解淀粉芽孢杆菌与根瘤菌剂复配在微生物方面综合表现更好,更适宜改善花生根际土壤微生物群落;解淀粉芽孢杆菌单拌及复配、根瘤菌剂拌种在荚果产量上增幅较大。因此,推荐解淀粉芽孢杆菌单拌及复配、根瘤菌剂拌种在生产上推广使用。

花生钙素营养研究进展

综述了花生的缺钙症状,钙素对花生生长发育、产量组成、品质的影响及其形态解剖、生理生化及分子生物学的机理,归纳了钙肥与其他肥料配施的综合效应,对比分析了花生缺钙的几种判断标准。认为今后花生钙素营养研究似应进一步研究缺钙导致花生空壳的内部机理;改进花生缺钙的诊断方法与判别标准;广泛收集鉴定耐低钙或钙素利用率高的花生种质,并进行有关的品种改良;加强钙肥的精量、快速、高效、缓释等施用技术的研究。

232份花生种质资源荚果和籽仁相关性状的遗传多样性分析

为了解花生种质资源的遗传多样性,本试验利用荚果及籽仁相关性状调查数据对232份花生种质资源组成的自然群体进行表型多样性分析、变异系数分析、遗传参数分析、相关性分析及聚类分析,籍此为花生品种资源的有效利用和新品种选育提供理论依据。结果表明:花生荚果和籽仁相关的9个分级性状和13个农艺性状的遗传多样性指数变幅分别为0.44~1.34和1.81~2.10,均值分别为0.95和2.03。13个农艺性状的变异范围在8.02%~36.78%之间,均值为18.55%,达到中等程度变异,说明该群体存在较为丰富的遗传多样性。总体来看,13个农艺性状的广义遗传率差异较大,变幅为31.24%~85.54%,其中荚果长、宽、厚的广义遗传率都在80%以上。百果质量和百仁质量的相对遗传进度分别为35.94%和39.27%,可获得的遗传增量分别为56.958和21.841。相关性分析结果表明,各农艺性状之间互相影响、相互制约,荚果长、荚果宽、荚果厚、果腰、籽仁长、籽仁宽、单株产量、百果质量、百仁质量这9个农艺性状之间彼此显著正相关。系统聚类分析在平方Euclidean距离为12时将232份花生种质资源划分为三类,不同类群间多数性状差异较大;同时筛选到10份优良的大果大粒型花生种质资源。综上说明232份花生种质资源间存在丰富的遗传多样性,性状改良空间大。

花生主要营养品质的农艺调控研究进展

油分与蛋白质含量、各种脂肪酸的组成等是花生的主要营养品质指标,这些指标还与花生的贮藏、加工利用以及相应的育种研究密切相关。农艺调控措施不仅对花生产量有重大影响,而且对花生品质的形成有重要贡献。为此,综述了近20年国内外花生施肥、水分条件、种植方式、播收期等农艺调控措施以及全球变化对主要营养品质的影响,分析了花生品质研究的复杂性。认为未来研究的重点是在明确花生品质形成机制的基础上,加强相关的理论、方法与品种的全面创新,因地制宜地开展农艺措施对花生品质影响的综合调控研究,协调产量与专用品质的关系。还需进一步探索栽培调控对花生功能成分等高端品质、脂肪酸与氨基酸等精细品质成分的影响以及全球气候变化对品质的影响。

湖南不同区域花生气候生产潜力评价

以大籽品种（湘花2008）和小籽品种（湘农小花生）为试材,分别在湖南4个花生主产区的邵阳、邵东、道县和麻阳开展调查、试验,利用当地花生生育期内总太阳辐射量、降水量、蒸发量、温度为依据,初步对湖南不同区域花生气候生产潜力进行估算。结果表明,大籽花生气候生产潜力显著高于小籽花生。影响湖南花生产量的限制生态因子在播种∽出苗期、苗期和荚果发育期主要是温度因子;花期水分因子是湘中南和湘西北花生产量的主要限制条件。各花生主产区气候生产潜力利用率较低,其中道县和麻阳的花生实际产量均低于气候生产潜力的30%。湖南花生产量具有很大的上升空间,这为高产品种繁育和高产高效栽培技术的推广提供了理论依据。

花生高产栽培研究进展及我国南方花生高产途径分析

通过提高单产来增加总产是确保花生持续供应的根本途径。介绍了全球和我国花生的单产水平状况、高产纪录及产量潜力,并从高产花生的形态建成和生理生化特性、获得高产的自然条件和栽培管理措施等方面综述了国内外花生高产研究的进展,分析了造成我国南、北方花生单产差异的原因,阐述了我国南方花生进一步高产的途径。

施钙对瘠薄红壤旱地花生土壤理化性质的影响

为探讨钙肥对瘠薄红壤旱地花生土壤理化性质影响,同时为优化花生生长环境提供理论依据,本研究在湖南长沙选取红壤瘠薄旱地以及3个不同粒型大小花生品种(大粒湘花2008、中粒湘花55、小粒蓝山小籽),运用土柱试验栽培法,设置施钙肥(CaO)和不施钙2个处理,对花生主要生育期的根际、0~20cm土壤理化性质进行测试与分析。结果表明:在缺钙酸性土壤下,施钙能提高所有品种、各时期(成熟期略有不同)、各土层花生土壤的pH值,调节土壤过酸强度;提升土壤有机质含量(蓝山小籽>湘花2008>湘花55);显著增加土壤碱解氮含量(湘花55>湘花2008>蓝山小籽);更好地提高大、中粒型品种土壤有效钾含量;降低大、中粒型品种土壤有效磷含量。因此,在氮、磷、钾营养元素充足,钙元素缺失的土壤下,增施石灰钙肥,既可降低土壤酸度,又能提高有机质、碱解氮、有效钾含量,却降低速效磷含量,在缺钙酸性土壤花生生产中施用石灰时应增施磷肥,从而保障花生高产高效栽培。

不同施肥处理花生反射光谱与产量相关性研究

了解不同施肥条件下花生叶片光谱反射率与产量的相互关系,设计包含7种施肥处理、3次重复的田间试验,在主要生育期测定叶片光谱反射率和功能叶叶绿素的相对含量。结果表明,随生育期推进不同施肥处理叶片SPAD值呈现相似的先升后降的变化趋势;不同施肥条件花生叶片的光谱曲线相似,但不同波段光谱反射率大小存在一定程度的差异;"低肥+钙肥+锌肥+根瘤菌"施肥处理产量高于其他施肥处理,其中钙肥增产效果明显;开花下针期、结荚期、饱果成熟期花生叶片光谱与产量相关性较好,其中在结荚期花生叶片光谱与产量相关性最好。花生叶片光谱特征波段与产量之间具有较密切的关系,可利用叶片光谱反射率监测花生营养状况。

花生种质资源耐涝性鉴定的研究进展

湿涝是影响我国花生生产的重要生态因子,花生种质耐涝性鉴定是选育耐涝品种的重要基础。在概述作物耐涝性评价指标的基础上,综述了花生种质耐涝性的鉴定方法,包括形态与生长发育鉴定、产量及相关性状鉴定、生理生化鉴定,并分析了室内鉴定替代大田鉴定的可行性。

密度对不同株型花生单粒精播群体质量及产量的影响

为明确种植密度对不同株型花生单粒精播群体质量的影响,选用直立型大花生品种“花育22”(Huayu 22,HY22)和半匍匐型大花生品种“花育9513”(Huayu 9513,HY9513),设置D1(7.5万株hm^(-2))、D2(15万株hm^(-2))、D3(22.5万株hm^(-2))3个密度,对不同密度下不同株型花生产量、光合产物累积与分配、叶面积系数、植株性状和粒叶比进行了研究。结果如下:(1)随密度的增加,“花育22”荚果产量呈增加趋势,“花育9513”呈先升高后降低的趋势,“花育9513”最适种植密度低于“花育22”。(2)“花育22”植株群体干重整个生育期均随密度的增加而增加,密度越大增幅越小,“花育9513”幼苗期干重随密度的增加而增加,花针期之后随密度增加先增加后降低,D2密度植株干重最大。随密度增加,根的干物质分配比例增加,果针的分配比例降低;“花育9513”与“花育22”收获期干重相当,但干物质向荚果的分配比例较小、经济系数和粒叶比低。花生生育前期叶面积系数、光合势随密度的增加呈增加的趋势,“HY9513”增幅高于“HY22”;“HY9513”的叶面积系数、光合势在结荚之前与“HY22”差异不显著,但结荚至收获期显著高于“HY22”。(3)收获期单株侧枝数和果枝数随密度的增加而降低,群体侧枝数、果枝数随密度的增加而增加。(4)相关性分析结果表明,荚果产量与结荚后的干物质累积,尤其是饱果期的干物质累积、光合势及收获期的植株干重、叶面积系数呈显著或极显著正相关。综上,密度对不同株型花生群体质量影响不同,直立型花生“花育22”耐密性好,最适密度高,而半匍匐型花生“花育9513”耐密性较差,最适密度低。

施钙和起垄对低钙耐性差异花生品种光合性能与产量的影响

土壤渍涝与缺钙是南方花生生产上主要的非生物胁迫。为明确不同钙耐性花生品种在生产上对耕种模式及施钙的互作关系,采用钙肥、耕作模式、品种三因素设计大田裂区试验,钙肥为主区,分别为0 kg/hm^(2)、750 kg/hm^(2);耕作模式为裂区,分别为垄作、平作;品种为裂裂区,分别为湘花2008(钙敏感)和湘花55(耐低钙),通过测定光合参数、荧光参数、产量及其构成因素,研究不同处理对花生生长阶段光合性能和荚果产量的影响。结果表明:在施钙条件下,垄作更能提高花生的光合特性;垄作时,施钙使敏感品种的光合参数(净光合速率、蒸腾速率、初始荧光、最大荧光、最大光化学效率、潜在光化学活性、可变荧光参数)值升高,但耐低钙品种施钙和不施钙差异不明显。钙敏感或耐低钙品种均以施钙垄作栽培条件下(Ca_(1)H)的荚果产量最高,比传统的不施钙平作栽培(Ca_(0)F)大幅增产(57.45%和11.40%),主要原因是施钙和起垄栽培能显著提高两品种尤其是钙敏感品种的光合效率和荧光性能,强壮个体素质,优化群体结构,实现了花生产量结构因子如单株果数、百仁重(百果重)的协同提高。因此,对于花生品种尤其钙敏感类型,施钙起垄组合是适合南方缺钙、多雨生态环境下花生高产高效的栽培模式。

氧化钙、哈茨木霉及三种杀菌剂对花生苗期根际土壤微生物的影响

为探究氧化钙(生石灰)、哈茨木霉(生物拮抗剂)及三种不同类型化学杀菌剂对花生根际土壤微生物的影响,在大田试验条件下,以当地主栽花生品种湘花2008为材料,利用16SrRNA、ITS高通量测序技术和生物信息学分析方法,分析了氧化钙基施、哈茨木霉拌种及常用的三种化学杀菌剂(甲基硫菌灵、噻呋酰胺、咯菌腈)拌种对花生苗期根际土壤微生物多样性及群落结构影响的差异。结果表明:①氧化钙基施和哈茨木霉拌种处理,特有的根际土壤细菌和真菌OTU数目远多于三种化学杀菌剂拌种处理。②Shannon指数、ACE指数分析表明,氧化钙和哈茨木霉处理明显提高细菌多样性和微生物丰富度,而三种化学杀菌剂处理的微生物多样性降低。③各处理优势细菌的门与属相对丰度比较,氧化钙处理蓝藻细菌门和硝化螺旋菌属丰度降低,绿弯菌门、芽单胞菌门、粘球菌门、拟杆菌门、芽单胞菌属丰度明显增加;哈茨木霉处理变形菌门和蓝藻细菌门丰度降低,拟杆菌门丰度增加;三种化学杀菌剂处理下拟杆菌门和蓝藻细菌门丰度明显大于其他处理。优势真菌的门与属相对丰度比较,氧化钙和哈茨木霉处理均降低了子囊菌门的丰度,其中氧化钙处理的被孢霉门、梳霉门、火丝菌属、柔膜菌属、伏革菌属相对丰度均高于其他处理,三种化学杀菌剂处理均增加了子囊菌门丰度。④LEfSe分析显示,氧化钙和不同杀菌剂处理均显著改变了花生苗期根际土壤细菌和真菌的群落结构,氧化钙处理的真菌优势菌群较多,哈茨木霉处理的细菌优势菌群最多。差异显著的细菌群落中,氧化钙处理下有Chthonomonadetes纲、Chthonomonadales目,哈茨木霉处理下有梭菌目、脱硫弧菌目、乳酸杆菌科、Bryobacteraceae科等。差异显著的真菌中,氧化钙处理下有粪壳菌科。这些菌群一定程度上利于根系营养物质吸收和转化,促进植株生长发育。综上,氧化钙和哈茨木霉的合理使用能提高根域微生物的多样性和丰富度,维持根际微生态平衡,而三种化学杀菌剂处理则降低土壤微生物多样性和丰富度,进一步印证了现代化学农药的大量投入对土壤生态环境的危害。

不同花生品种对旱涝胁迫的响应及生理机制

为评价花生对旱、涝胁迫的响应,本试验以4个旱、涝耐性差异明显的花生品种为材料,运用温室防雨盆栽方法,在苗期、花针期分别进行正常灌溉(对照)、干旱(7d,叶片萎蔫)、根部淹涝(土面水深2 cm,时间1d、3d、7d)和整株淹涝(水深至苗顶,时间1d、3d、7d)的处理,测定地上部及根系生物量、根冠比、根系活力、叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量。结果表明,苗期、花针期干旱均抑制地上部生长,提高根冠比;苗期干旱降低根系生物量,而花针期增加。2个时期淹涝均促进地上部生长、抑制根系生长、降低根冠比,并随淹水加深、延时而加重。旱、涝条件下根系活力均降低,SOD、MDA呈上升趋势。遭受相同时间(7d)的水分胁迫后,危害程度以干旱重于淹涝,花针期重于苗期。基于生物量、生理指标变化的综合分析进一步表明,4个花生品种的旱、涝耐性差异很大,湘花55号耐旱性强、耐涝性弱,豫花15号耐旱性弱、耐涝性强,中花4号耐旱、涝性均最弱,中花8号耐旱、涝性均最强。

施钙与覆膜栽培对缺钙红壤花生干物质生产、熟相、产量构成及品质的影响

为解决南方缺钙红壤旱地花生空壳问题,探明施钙与覆膜对花生干物质生产、熟相、产量构成及品质的影响,以大籽品种湘花2008和南方典型第四纪红土发育的缺钙红壤为材料,设置3个基施钙肥梯度(不施钙、施钙375 kg/hm^2、施钙750 kg/hm^2,分别标记为Ca0、Ca375、Ca750)和2种栽培方式(露地与覆膜栽培),采用土柱栽培,测定花生净光合速率、叶绿素含量(SPAD值)、熟相、干物质、产量构成因素和品质。结果表明,覆膜栽培提高了花生植株营养器官和生殖器官干物质,而施钙更好地促进了生殖器官生长,提高收获指数,降低根冠比。其中,Ca750-OF、Ca750-PF生殖器官干物质比对照(Ca0-OF)增幅达74. 0%,94. 3%。增施钙肥,叶片净光合速率在苗期和花针期逐渐升高,但在结荚期、饱果期和成熟期降低。露地栽培处理(OF)叶片SPAD值在苗期:Ca750> Ca375> Ca0; 2015年覆膜栽培(PF)叶片SPAD值在苗期、花针期、饱果期、成熟期中施钙处理高于不施钙(Ca0)。成熟期花生单株产量与SPAD值呈一元二次方程曲线关系(y=-0. 020x^2+1. 034x-1. 930,R^2=0. 308**),且极显著相关。Ca0处理生育后期贪青晚熟,植株不能正常衰老;随施钙量增加,花生熟相明显,叶色由青转黄,正常衰老、成熟,产量较高。施钙与覆膜栽培增加了单株总果数、饱果数,提高了出仁率、荚果饱满度、脂肪含量及油亚比,降低了烂果数、空果数、每千克果数,进而提高了荚果产量和改善了品质。

不同钙肥梯度与覆膜对低钙红壤花生根系形态发育及产量的影响

通过设置盆栽试验,研究不同钙肥梯度与覆膜栽培对湖南低钙红壤花生根系形态发育特征与产量的影响。结果表明:施钙肥对根系生物量影响较小,覆膜显著增加了根系生物量、总根系长度、体积、表面积。露地栽培Ca50处理(折合每公顷施熟石灰750kg)总根系长度、表面积及体积与Ca0(未施用钙肥)相比,提高幅度分别为49.48%、39.07%、27.91%,Ca25(折合每公顷施熟石灰375kg)与Ca50处理0~20cm土层内根长密度分布比例分别比Ca0处理高13.53%和17.22%。同一钙肥处理下,覆膜栽培不同土层根系表面积和体积表现高于露地栽培。露地栽培中不同钙肥处理根系表面积和体积在0~20cm和40cm以下土层大小顺序为Ca50>Ca25>Ca0,Ca50处理比Ca0提高54.99%、35.97%。总根系长度、0~20cm土层内根系长度和表面积与产量呈极显著正相关,总根系表面积与产量呈显著正相关。钙肥与覆膜有利于湖南低钙红壤花生0~20cm土层内侧根及根毛的生长,增加不同土层根系表面积和体积,有利于获得高植株群体质量、产量和收获指数。

施钙与覆膜对缺钙红壤花生氮、磷、钾吸收利用的影响

为探明施钙与覆膜栽培对南方典型缺钙红壤(第四纪红土发育而成)花生氮、磷、钾吸收分配的影响,本试验以大籽品种湘花2008为材料,设置3个基施钙肥梯度(不施钙、每公顷施钙肥375kg、每公顷施钙肥750kg,分别标记为Ca0、Ca375、Ca750)和2种栽培方式(露地OF与覆膜栽培PF),采用土柱栽培,测定花生植株氮、磷、钾素含量、积累与分配特性。结果表明:随施钙量增加,花生叶、茎秆、根、果针、果壳氮素积累和分配率显著降低,而籽仁的氮素积累量和分配率、植株总氮素积累量提高,覆膜栽培降低叶和果针氮素分配率。增施钙肥有利于花生籽仁磷素的吸收积累、提高其分配率,但显著降低叶、茎秆、根系、果针、果壳磷素分配率。覆膜栽培提高植株对磷素的吸收,而降低茎秆磷素分配率。增施钙肥与覆膜栽培促进花生籽仁中钾积累,提高分配率。植株总钙积累量与总氮素积累量的协同吸收关系(决定系数R^2=0.783 7)优于总钙积累量与钾、磷总积累量的协同关系(决定系数R^2=0.659 1、0.201 9)。增施钙肥提高了氮、磷、钾的利用效率和收获指数(HI)。露地播种每公顷750kg钙肥处理每生产100kg荚果比对照(Ca0-OF)节省纯N 3.17~4.04kg、纯P 0.27~0.30kg、纯K 2.41~2.65kg。因此,花生生产中增施钙肥的同时,可适当减少氮磷钾肥的用量,利于花生高产高效栽培。