作物相对耐盐性的研究Ⅰ.大麦和小麦不同生育期的耐盐性

本文通过盆栽生物试验和室内培养试验，对大麦和小麦两种作物不同生长发育阶段的耐盐性进行了研究。结果表明，两种作物均在萌芽期、苗期和拔节孕穗期对土壤盐分最敏感。随土壤盐度增加，作物对钠的摄取量剧增，对钾的摄取量明显减少，对钙的摄取量在苗期和拔节孕穗期也有一定程度减少。此外，随土壤盐度增加，作物叶中Ｃａ／Ｎａ比和Ｋ／Ｎａ比均降低，其中尤以Ｋ／Ｎａ比的降低最显著，表明盐分胁迫下作物吸钠对钾吸收的影响最大。     

缺磷对不同作物根系形态及体内养分含量浓度的影响

采用营养液培养方法,以水稻、 小麦、 玉米和大豆为试验材料,研究了短期缺磷（2周）诱导根表沉积铁氧化物是否为水稻特有的性质,以及缺磷对不同作物根系形态及其吸收钾、 钙、 铁、 锰、 铜、 锌营养元素的影响。结果表明,供磷和缺磷处理并没有影响小麦、 玉米和大豆3种作物根系的颜色,而缺磷处理水稻根表沉积了铁氧化物而呈红（黄）棕色,且铁氧化物不均匀地富集在根细胞壁的孔隙中; 缺磷促进了水稻,小麦,玉米和大豆根系的生长,分别比供磷处理伸长了11%、 11%、 20%和11%（P0.05）。此外,缺磷胁迫下水稻根表铁氧化物增强了钙、 铁、 锰、 铜和锌在根表的富集而成为其进入根系的缓冲层。缺磷处理水稻根中铁浓度明显高于供磷处理（P0.05）,而地上部铁的浓度仅为磷营养正常水稻植株的18%,这说明缺磷诱导的铁氧化物促进了根系对铁的吸收但抑制了铁由根系向地上部的转运。短期缺磷对其他养分在水稻根中和地上部的浓度没有明显影响。对于其他 3 种作物,短期缺磷没有明显影响钾、 钙、 铁、 锰、 铜和锌在其根表富集及在植物体内的浓度。因此,在供试的4 种作物中,由于磷胁迫诱导根表形成铁氧化物是水稻特有的性质,铁氧化物的沉积可促进铁的吸收但抑制了铁向地上部的转运,而短期缺磷并没有影响其他3种作物对钾、 钙、 铁、 锰、 铜和锌养分的吸收和转运。     

湘南红壤作物苗期铝中毒的研究

利用盆栽试验对湘南地区旱地上种植的几种主要的作物（小麦、玉米、大豆、花生、油菜）进行了铝毒害的研究。结果表明,各种作物苗期对铝的耐受能力不同。铝毒害临界指标为:小麦4.0cmol/kg,玉米4.8cmol/kg,油菜4.0cmol/kg,大豆5.2cmol/kg,花生4.4cmol/kg。铝毒害首先对作物根系生长产生危害,根系中积累大量的铝对根系细胞造成损害,严重阻碍作物吸收、运输养分和水分,继而影响到地上部生长,铝毒严重时使作物濒临死亡     

不同轮作体系土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响

采用盆栽试验,通过玉米-小麦和大豆-小麦轮作,探讨了不同种植模式中,土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响。结果表明,土壤中残留硒锌对小麦生物量和产量的影响与作物轮作体系有关。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌并没有表现出增加小麦产量的趋势,而大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌对小麦生物量和产量呈增加趋势。土壤残留硒锌可改变作物体内元素组成。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌有利于小麦籽粒对氮、钾、硫、钙、铁、锌、硒、铜元素的吸收累积。大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌促进小麦对钾、硫、镁、铁、锌、硒、铜、锰、硼的吸收,而氮、磷、钙吸收减少。     

不同作物对重金属复合污染物吸收特性的研究

利用田间小区实验的方法,研究了玉米,水稻,大豆,小麦不同作物对重金属的吸收及重金属在作物体内迁移,积累分配规律。研究表明,作物种类不同,对重金属吸收,积累的特性也不尽一致,水稻根系吸收重金属 担较多,占整个作物体吸收量的５８％－９９％;     

沙尘暴粉尘对不同作物气体交换特征的影响

沙尘暴粉尘附着于作物叶片,对作物的光合作用、蒸腾作用、气孔导度及呼吸作用有明显的负面影响,并最终导致作物产量下降。通过对小麦、玉米和棉花3种民勤传统农作物的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和呼吸速率(R)的测定,主要研究不同滞尘量对不同作物呼吸强度的影响,同时探讨了沙尘暴粉尘对同一作物不同生育期、不同叶位叶片呼吸强度的影响。结果表明,(1)棉花的Pn、Tr、Gs与小麦、玉米的相比,下降幅度较大,即小麦和玉米对粉尘污染生境的适应能力较强,棉花较差;(2)3种作物叶片的呼吸强度都随叶片滞尘量的增加而降低,呈明显负相关关系;(3)在不同生育期,作物呼吸强度差异达极显著(P<0.01);不同叶位叶片的呼吸强度也存在显著性差异。     

作物根系对土壤中老化HCH-DDT的富集作用

在室温条件下,采用盆栽试验方法研究了小麦和玉米作物根系对自然污染土壤中不同水平老化HCH、DDT的富集作用及其影响机制。通过连续提取,将根系富集的有机氯农药分为弱吸着、强吸着和吸收3种不同形态。结果表明,作物对老化HCH、DDT的富集存在选择性。在60d的试验周期内,玉米根系富集的HCH、DDT中55．4％～62．2％为根表强吸着,23．3％～36．9％为根内吸收;而小麦根系中HCH,DDT的73．8％-76．9％被根表强吸着,仅15．4％-20．5％可以进入根系组织内部。不同形态组分中异构体及代谢物的组成比例差异化明显,其中吸收态以β-HCH为主,强吸着态以P,p＇-DDT、p,p＇-DDE和P,p＇-DDD为主。随着土壤污染水平的增加,小麦和玉米根系对HCH、DDT的富集总浓度增加,而生物蓄积系数逆浓度梯度增加,小麦根系的富集能力强于玉米。在控制污染水平的条件下,作物根系对土壤老化HCH、DDT的富集量与其根系比表面积大小和总脂含量极显著正相关,而向根系深层组织运移的过程主要受总脂含量控制。     

叶面喷硒对不同作物籽粒硒含量及产量的影响

分析了黑龙江省主栽作物(水稻、大豆、玉米和小麦)叶面喷硒的效果。结果表明:原始籽粒含硒量以大豆最高,玉米最低,顺序为大豆小麦水稻玉米;而施入等量的硒后,4种作物籽粒硒含量都有明显的提升,提升幅度与喷硒量呈正相关,其中以小麦和水稻增加最高,大豆次之,玉米最少,且硒含量均在安全补硒值的范围之内。叶面喷硒后作物增产效果不明显。确定了叶面喷硒的浓度范围为11.25~22.50 g·hm~(-2),即可使水稻、大豆、玉米和小麦籽粒中硒含量满足低硒区居民补硒的需要;施硒时期综合比较,水稻的最佳喷硒时期是在扬花后期,玉米的最佳喷硒时期是在抽雄期,大豆是在初花期,小麦是在孕穗期。腐植酸硒降低了高浓度硒对作物的毒害作用,在生产实际中更具有安全性。     

中度和剧烈侵蚀黑土作物地上与地下生长发育的差异

土壤侵蚀导致黑土生产力下降已成为不争的事实,以往多采用盆栽、池栽或小区实验,主要关注侵蚀对地上生物量和产量的影响,缺少侵蚀对根系及其与地上生物量关系影响的研究.本研究选择不同侵蚀强度黑土的大田,于2014-2015同时观测地上和地下生长过程及产量,研究侵蚀对二者及其相互关系的影响.结果表明:大田情况下,剧烈侵蚀黑土导致玉米减产32.7％,大豆减产57.1％.与根系生长相比,侵蚀对地上生物量的影响更为显著,且主要在生殖生长期以后影响较大.从地上生物量与根系之间的关系看,随侵蚀加剧,根冠比增加.剧烈侵蚀玉米和大豆根冠比在全生育期平均增加41.8％和67.1％.2种作物的根系分布随土壤深度增加呈指数规律递减,侵蚀导致作物根系趋向深层——中度侵蚀根系的表层比例较高,剧烈侵蚀根系的深层比例较高.     

Cr(Ⅲ)胁迫对大豆、小麦生长及铬吸收和转运的影响

利用系统发育和根系形态不同的大豆与小麦,采用盆栽试验,研究了不同添加量铬对两种作物生长及铬吸收和转运的影响,并对两种作物铬耐受能力进行比较。结果表明,当土壤铬含量大于287.9 mg/kg(添加量为250 mg/kg)时,大豆植株生长变慢,无豆荚产生,且后期易枯萎死亡;大豆根系铬含量和富集系数超过小麦,而转移系数随铬添加量增加而逐渐降低,说明大豆对土壤中铬胁迫的耐性低于小麦;小麦籽粒铬含量超过规定的临界值。在土壤铬含量小于287.9 mg/kg时,小麦根系铬浓度和富集系数高于大豆,小麦根系比大豆具有更强的铬吸收能力;大豆茎叶富集系数高于小麦。     

长期不同施肥措施下黑土作物产量与养分平衡特征

为了明确长期不同施肥措施下黑土作物产量及养分平衡特征,利用开始于1979年的哈尔滨黑土肥力长期定位试验,以小麦-大豆-玉米轮作(3a)为一个周期,选取对照(不施肥,记作CK)、常量氮磷钾化肥配施(小麦施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为75、150 kg/hm2,玉米施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,K2O共施75 kg/hm2,记作NPK)、常量有机肥(施肥18 600 kg/hm2,记作M)、常量化肥有机肥配施(化肥施量同NPK,有机肥施量同M,记作MNPK)和二倍量氮磷化肥有机肥配施(小麦施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为150、300 kg/hm2,、玉米施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,有机肥共37 200 kg/hm2,记作M2N2P2)5个处理,研究了不同作物的平均产量、产量年际变化和土壤养分表观平衡。结果表明:1)较CK,长期平衡施用化肥或化肥配施有机肥提高了作物产量,多年平均增产率分别在82.5%~91.6%(小麦)和35.6%~40.9%(玉米)之间。长期不同施肥措施增产效果表现为M2N2P2MNPKNPKM,有机无机肥配施与单施化肥处理间作物产量差异不显著。2)长期不施肥处理小麦和玉米产量随试验年限推移呈下降趋势,降幅分别为13.93和42.61 kg/(hm2·a),大豆则以7.409 kg/(hm2·a)的速率增加。施肥处理小麦、大豆和玉米产量随试验年限的增加呈总体上升的趋势。3)在该试验条件下,长期施用常量化肥处理(NPK)和常量化肥有机肥配施处理(MNPK)土壤氮亏缺量分别为29.7和17.5 kg/hm2,磷盈余量分别为33.4和61.2 kg/hm2。各处理土壤中钾素均表现为亏缺,亏缺量在30.4~73.0 kg/hm2之间。MNPK处理氮、钾供应状况有所改善,较NPK处理分别增加12.2和27.6 kg/hm2。4)作物产量与土壤有机质、碱解氮、有效磷、降雨量、生育期日平均气温呈显著正相关关系(P0.05)。5)在黑土小麦-大豆-玉米典型轮作制度下,基于土壤养分平衡特征提出"稳氮、减磷和增钾"的施肥策略。该研究为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据。     

小麦-玉米轮作周期内土壤钾素与作物吸收钾动态变化研究

通过田间定位试验,研究了不同施肥条件下作物吸收与土壤速效钾动态的关系。研究结果表明:作物对土壤钾素的吸收量随施钾量的增加而增加,土壤速效钾在小麦-玉米轮作周期内呈现出"M"型动态变化。土壤速效钾的这种动态变化是作物吸收、施肥、气候等多种因素共同作用的结果。施用钾肥可以提高轮作周期内的土壤供钾能力,减轻土壤钾素消耗。     

污泥农用对土壤及作物的影响

本研究探讨了施用污泥后，水稻、小麦、玉米、棉花农田土壤中氮、磷、钾、矿物油、苯并（ａ）芘、重金属含量变化和４种作物的产量、品质变化及有害物质含量。结果表明，合理施用活性污泥能增加土壤肥力，提高作物产量和品质，而未对土壤和作物产生污染。     

种间相互作用对作物生长及养分吸收的影响

田间试验采用裂区设计,研究了蚕豆、大豆和小麦在两个施氮水平下与玉米间作对作物生长和养分吸收的影响。结果表明,与单作相比,间作对蚕豆生长和养分吸收无明显影响;间作促进大豆前期生长,但在玉米旺盛生长期其生长和养分吸收受到抑制;间作对小麦生长和养分吸收有明显的促进作用。与蚕豆间作,玉米能够获得更高的产量和养分吸收量;与大豆间作,对玉米前期生长有抑制作用,但玉米旺盛生长后其生长和养分吸收有明显增加;与小麦间作,在共处期玉米生长受到强烈抑制,小麦收获后玉米生长开始逐渐恢复。蚕豆/玉米间作具有产量优势,大豆/玉米间作为产量劣势;小麦/玉米间作在低氮条件下为产量劣势,提高氮肥用量会恢复以至达到单作水平。分析认为,蚕豆和大豆生物固氮和根系分泌物活化土壤磷的特点促进了玉米的生长,小麦强的根系竞争能力抑制了玉米生长;在共处期玉米的遮荫作用会抑制大豆的生长,而小麦收获后受抑制的玉米产量有向单作水平恢复的能力。表明选择合理的作物配置能够充分利用各种资源,促进种间有益作用,提高作物产量。     

添加铅对大豆和小麦生长及铅吸收特征影响的研究

盆栽条件下,研究了大豆和小麦在铅添加量为0~1 050 mg/kg的土壤中生长及对铅的吸收与富集特征。结果表明,外源添加铅能降低小麦和播种20 d后的大豆株高,但对播种40 d后的大豆株高无影响。添加铅能降低大豆和小麦单盆籽粒数和单盆籽粒重量,但适量低浓度的铅对大豆单盆籽粒重量有一定的促进作用。随铅添加量的增加,大豆与小麦根系和地上部的铅含量都是逐渐升高的,且土壤中铅含量与两种作物根系和地上部铅含量成显著正相关。多数情况下,铅主要分布在大豆和小麦的根系,两种作物不同部位富集系数顺序基本为根>茎叶>籽粒。     

作物茬口对连作棉田土壤环境及棉花产量的影响

于2007－2008年在连作8 a的棉田上进行不同作物轮作倒茬田间试验,以研究不同茬口对连作棉田土壤养分、土壤微生物区系以及棉花产量的影响,从而筛选出适宜棉田轮作倒茬的最佳作物茬口。研究结果表明：不同作物茬口的土壤有机质、速效养分含量及棉花产量均高于连作棉田,其中加工番茄茬口对土壤的速效磷含量增加最为显著,小麦、玉米茬口对土壤速效钾含量增加显著;各作物茬口土壤微生物总量均比连作棉田有明显的增加,表现为细菌和放线菌数量增加真菌减少;草木樨、番茄茬口土壤氨化细菌、硝化细菌生理群也明显增加。不同作物茬口的棉花产量表现为加工番茄→棉花＞草木樨→棉花＞小麦→棉花＞玉米→棉花＞棉花→棉花;加工番茄、玉米、小麦可作为连作棉田的良好前茬。     

不同栽培模式及施氮对半旱地冬小麦/夏玉米氮素累积、分配及氮肥利用率的影响

在陕西关中地区进行田间试验,研究了不同栽培模式、施氮量对夏玉米和冬小麦地上部分氮素的累积、分配和利用效率的影响。结果表明: 垄沟栽培模式显著增加了成熟期夏玉米的氮素累积总量及各个器官的氮素累积量,其余处理下成熟期夏玉米和冬小麦的氮素累积量差异未达显著水平; 不同栽培模式下,小麦的各器官除叶片的氮素累积量差异达显著外,其余器官的氮素累积量均未达到显著水平; 不同栽培模式下,小麦各器官对子粒氮素的贡献为垄沟常规覆草控水; 与不施氮肥相比较,施氮处理（N 120 kg/hm2和N 240 kg/hm2）显著增加了作物氮素累积量; 两个施氮肥水平相比,高氮处理显著提高氮素累积量,但小麦花后营养器官氮素向子粒转运和分配两个水平间无显著差异; 随着氮肥用量的增加,氮肥利用效率和氮肥农学效率均呈现降低趋势。     

春小麦大豆间作条件下作物养分吸收积累动态的研究

采用田间小区试验和微区根系分隔试验,通过间作与相应单作养分吸收动态的比较,阐明了小麦大豆间作中养分吸收的种间竞争作用和促进作用。结果表明,小麦具有更强的养分竞争能力,在两作物共生的８０多天中,间作小麦的吸氮量、吸磷量始终高于单作小麦,是其获得高产的基础。虽然间作大豆在前期养分吸收缓慢,在两作物共生期的氮磷钾吸收量均显著地低于单作大豆,但小麦收获后有明显的恢复。种间根系分隔试验结果表明,小麦大豆根系间不分隔时,小麦的吸氮量和吸磷量有明显的边行优势;用塑料膜分隔时,边行优势消失;但用尼龙网分隔时,小麦吸磷量表现出一定的边行优势,是大豆根际效应所致。     

丛枝菌根真菌(Glomus mosseae)对玉米吸镉的影响

盆栽试验研究了不同培养条件(土壤与河沙)下,3种施Cd水平(0、5、50 mg kg-1)对菌根玉米生长、根系侵染率及重金属Cd吸收的影响。结果表明:施Cd水平显著影响玉米吸Cd能力。随Cd浓度增加,各处理根系与地上部分Cd浓度和吸收量显著增加,各施Cd水平下玉米根系Cd浓度和吸收量远远高于地上部分。不同培养条件下,各处理也表现出明显的差异。以河沙为培养基质,接种菌根真菌显著增加玉米的生物量及根系侵染率;在高Cd水平下,接种处理玉米根系中的Cd浓度和吸收量较对照显著增加,但地上部分的Cd浓度和吸收量却相应降低。以土壤为培养基质,随施Cd水平提高,植株吸Cd量增加,但接种处理植株根部与地上部Cd浓度均显著低于对照。试验表明,丛枝菌根真菌Glomus mosseae可减少重金属Cd向玉米植株地上部的运输,将更多的Cd固持在菌根之中,这可能是菌根减轻宿主植物Cd毒害的一个重要机制。     

作物夜间呼吸作用与温度、二氧化碳浓度的关系

利用美国CID公司生产的CI-310PS便携式光合作用测定仪，在夜间对黄淮海地区秋季作玉米、棉花、大豆呼吸作用进行了测定研究。结果表明：叶片呼吸作用随渐度的升高而加强，其中大豆最为敏感，棉花次之，玉米相对来讲最不明显；CO2浓度升高会对作物夜间呼吸作用产生抑制作用。文中给出了相应的数学模型，为监测夜间作用呼吸作用提供了初步理论基础。