氯化钾对玉米木质素代谢的影响及其与茎腐病抗性的关系

 【目的】阐明氯化钾（KCl）对玉米木质素代谢的影响，探讨和揭示KCl对提高玉米茎腐病抗性的机制。【方法】通过田间试验与室内分析相结合，研究了KCl对玉米不同抗性品种在接种禾谷镰刀菌（Fursarium graminearum）前后茎基部髓组织木质素含量的影响以及相关酶活性的变化。【结果】抗病品种吉单180茎基部髓组织原生木质素含量低于感病品种吉单327，但诱导木质素高于感病品种；而施用KCl则可降低原生木质素含量，增加诱导木质素含量。抗病品种茎基部髓组织苯丙氨酸解氨酶（PAL）和酪氨酸解氨酶（TAL）活性高峰出现时间均早于感病品种。虽然KCl降低了接种前玉米茎基部PAL、TAL和过氧化物酶（POD）活性的本底值，却提高了接种后PAL、TAL和POD的活性，尤其是高峰值。而且在接种前后，KCl处理的玉米茎基部髓组织肉桂醇脱氢酶（CAD）活性均保持较高水平。【结论】诱导玉米在接种后PAL、TAL、POD和CAD酶系的快速反应，提高诱导木质素含量，进而增强植株对病原菌的抗性，是KCl增强玉米茎腐病抗性的机制之一。     

群体密度对玉米茎秆强度及相关生理指标的影响

【目的】研究群体密度对玉米茎秆强度及相关生理指标的影响,以揭示玉米倒伏机制,为玉米抗倒伏高产栽培和育种提供理论依据。【方法】以抗倒伏性能不同的2个玉米品种先玉420(抗倒伏性能差)和益丰29(抗倒伏性能好)为试验材料,设定5,6,7,8,9,10和11万株/hm2 7个群体密度处理,分别在抽雄期(07-23)和灌浆初期(08-05),测定玉米基部向上第3,4和5节间木质素含量及关键合成酶活性和茎秆强度,同时分析茎秆强度与各项生理指标的相关性。【结果】随着群体密度的增加,2个玉米品种第3到第5节各项指标均呈现先增加后降低的变化,第3和第4节各项指标随群体密度的变化较第5节敏感;益丰29各节位茎秆抗折断力和生理指标总体优于先玉420。相关分析表明,玉米茎秆强度与各生理指标的相关性因品种和生育时期不同而不同;益丰29茎秆强度与木质素含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性和酪氨酸解氨酶(TAL)活性呈现显著正相关,而先玉420茎秆强度则仅与TAL活性存在显著正相关。【结论】过高的群体密度会降低玉米的茎秆强度,从而减弱其抗倒伏性能。在选择玉米抗倒伏品种时,应综合考虑形态和生理指标,合理密植,保证优良玉米品种的生产潜力得到充分发挥。     

不同春季追氮模式对小麦茎秆抗倒性能及木质素积累的影响

【目的】 探讨春季不同追氮模式对小麦各节间茎秆抗倒伏能力、木质素积累及籽粒产量的影响,明确高施氮量条件下适宜的春季追氮模式,为小麦高产稳产抗逆应变栽培提供技术支撑。【方法】 于2017—2018和2018—2019年2个小麦生长季,以倒伏敏感型品种山农16和抗倒伏品种济麦22为供试材料,在高施氮量300 kg·hm^-2基施1/3条件下设置4种春季追肥模式,分别为等量二次性追氮和剩余一次性追氮,即起身期﹕孕穗期1/3﹕1/3（T1）,拔节期﹕开花期1/3﹕1/3（T2）,孕穗期一次性追施剩余2/3氮（T3）和拔节期一次性追施剩余2/3氮（CK）。深入研究春季不同追氮模式对冬小麦植株茎秆抗折力、木质素积累、木质素合成关键酶基因的表达丰度及籽粒产量的调控效应。【结果】 抗倒伏品种济麦22的各节间茎秆抗折力、木质素积累量以及单体含量均高于倒伏敏感型品种山农16,2种类型品种开花期T1、CK处理的抗折力高于T2和T3处理,木质素积累量、单体的含量表现为T1>T3>CK>T2,灌浆期和成熟期各处理间抗折力、木质素积累量以及单体的含量表现为T1>T3>T2>CK。灌浆期山农16和济麦22在T1处理下抗折力较CK、T2、T3处理分别增加24.69%、19.97%、13.15%和26.92%、15.36%、5.87%;山农16和济麦22在T1处理下的各生育阶段木质素积累量平均值分别较CK、T2、T3处理提高了21.71%、15.45%、8.85%和25.19%、21.75%、15.83%;成熟期2个品种T1处理的木质素S型单体含量平均值分别较CK、T2、T3处理高18.82%、18.48%、8.39%。不同追氮模式处理的木质素合成相关酶基因（苯丙氨酸解氨酶:PAL、咖啡酸3氧甲基转移酶:COMT、香豆酸-3-羟基氧化酶:C3H、肉桂酰辅酶 A 还原酶:CCR、肉桂酸4羟化酶:C4H等）表达均随生育进程呈下降趋势,其表达量高低依次为T1>T3>T2>CK。孕穗期追氮处理模式的千粒重高于其他处理,因T1处理可提高穗粒数以及群体有效穗数,其最终籽粒产量较高。同一时期相同处理各节间茎秆木质素积累量、单体含量均呈现为I1>I2>I3>I4>I5的趋势。【结论】 高施氮量300 kg·hm^-2基施1/3条件下起身与孕穗期等量二次性追氮模式较其他春季追氮模式处理显著提高了小麦开花后茎秆各节间抗折能力、木质素积累量、木质素合成途径相关酶基因的表达以及籽粒产量。因此,起身与孕穗期等量二次性追氮模式可作为黄淮海麦区高施氮量300 kg·hm^-2基施1/3条件下的春季适宜追氮模式。     

播期和种植密度对油菜产量和茎秆抗倒性的影响

【目的】茎秆倒伏是制约我国油菜生产效益提高的重要因素,研究不同播期及密度下油菜茎秆抗倒性变化规律及其生理机制,为油菜高产抗倒栽培提供理论及技术支撑。【方法】本研究以华油杂62和沣油520为材料,设置2个播期（9月25日、10月25日）和4个密度（15×10⁴、30×10⁴、45×10⁴和60×10⁴ 株/hm²）裂区试验,测定产量及其构成,茎秆抗折力、倒伏指数、显微结构、主要成分及木质素合成关键酶活性等指标。【结果】（1）9月25日播种（T1）,密度从15×10⁴hm^-2增至60×10⁴hm^-2,油菜单株产量、单株角果数及每角粒数均下降,小区产量在45×10⁴ hm^-2处理达峰值,此时倒伏指数最小,抗倒能力最强,产量及抗倒性协同提高;播期推迟至10月25日（T2）,在任何密度下,小区产量、单株产量、单株角果数及每角粒数均显著降低,但地上部鲜重下降更明显,导致迟播油菜的倒伏指数下降、抗倒性增强。（2）适期播种时,密度增大,株高和茎秆干重均显著降低,倒伏指数呈先降后增的趋势,易倒伏部位从主茎中上部转移至主茎中下部,茎秆维管束长度/髓腔外组织宽度和维管束面积/茎横截面积等指标参数逐渐增加,茎秆木质素和纤维素含量呈先增后降趋势。油菜播期从T1推迟至T2,株高和茎秆干重均显著降低,茎秆木质素、纤维素含量显著下降,但植株地上部鲜重降幅较大,倒伏指数下降,抗倒性增强。逐步回归分析表明木质素是改善输导组织结构、协调倒伏指数及小区产量的关键指标,茎秆木质素含量及群体木质素总量高,可同时获得较强的茎秆抗倒性及较高的小区产量。（3）适期播种,密度从15×10⁴hm^-2增至60×10⁴hm^-2时,与木质素合成相关的过氧化物酶（POD）、肉桂醇脱氢酶（CAD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）及4-香豆酰-CoA连接酶（4CL）酶活性增强,油菜播期从T1推迟至T2,木质素合成酶POD、CAD、PAL、4CL的活性均显著降低。【结论】不同播期条件下,优化种植密度,可显著提高油菜的群体产量;且播期推迟,可通过进一步增大种植密度弥补单株产量的不足,晚播密植条件下茎秆木质素合成能力增强,木质素含量增加,协调了高产和抗倒的矛盾。     

烤烟成熟期烟叶木质素代谢和保水性变化及其相关分析

【目的】分析不同烤烟品种成熟过程中木质素及保水性变化,为揭示烤烟品种特性提供理论支撑。【方法】以秦烟96、K326和中烟100中部烟叶为材料,测定了打顶后不同成熟时间烟叶的木质素含量与其相关代谢酶(苯丙氨酸转氨酶(PAL)、肉桂酸4-羟化酶(C4H)、4-香豆酰CoA连接酶(4CL)、香豆酸3-羟化酶(C3H)和肉桂醇脱氢酶(CAD))活性以及烟叶的保水力和相对含水量变化。【结果】不同品种烤烟烟叶在打顶后成熟过程中保水力及相对含水量各时期均表现为K326最高,秦烟96次之,中烟100最低;不同品种烤烟烟叶在打顶后成熟过程中的木质素含量存在明显差异,基本表现为K326含量最高,秦烟96次之,中烟100最低;不同品种烤烟烟叶在打顶后成熟过程中的PAL活性呈先缓慢升高后降低的变化趋势,C4H、4CL和CAD活性呈先降低后缓慢升高而后再降低的变化趋势,C3H活性呈先降低后升高的变化趋势;烟叶木质素含量与保水力和相对含水量呈显著正相关;PAL、C4H和CAD活性与木质素含量呈显著正相关,4CL和C3H活性与木质素含量相关性不显著。【结论】较高的PAL和CAD活性是木质素含量增加的酶学基础,烟叶木质素含量高低可以作为衡量烤烟品种烟叶保水能力强弱的一个指标。     

施钾量与密度对胡麻木质素合成积累及抗倒伏特性的调控

为探索胡麻木质素代谢与抗倒伏性能对钾肥和密度的响应规律,以‘陇亚11号’胡麻为供试材料,设置施钾(K₂O)量(0 kg·hm^-2、60 kg·hm^-2、90 kg·hm^-2 分别记作K0、K1、K2)和种植密度(6.0×10⁶ 株·hm^-2、7.5×10⁶ 株·hm^-2、9.0×10⁶ 株·hm^-2分别记作D1、D2、D3)二因素随机区组试验,研究施钾和密度对胡麻茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素代谢关键酶活性、木质素含量及分布和产量构成的影响。结果表明,随着胡麻生育时期的推进,PAL、TAL活性迅速增加,在青果期达到最大值;青果期,各钾肥水平PAL、TAL活性较K0水平显著升高2.90%～16.78%、12.39%～33.72%,中密度D2水平下木质素含量较其他密度水平显著增加1.32%～14.01%,茎秆抗折力和抗倒伏指数均达到最大值,与其他密度水平差异显著;密度/钾肥...     

接种枯萎病菌对甜瓜木质素合成相关酶活性及CmCADs表达的影响

【目的】明确接种枯萎病菌对甜瓜幼苗植株表型、木质素含量、木质素合成相关酶活性及肉桂醇脱氢酶（cinnamy alcohol dehydrogenase,CAD）基因表达的影响,找出响应枯萎病菌的CmCADs成员。【方法】选用抗枯萎病品种薄皮甜瓜‘彩虹7号’为试验材料。在甜瓜幼苗长至“三叶一心”时接种枯萎病菌-尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. melonis)。以长势相同的健康植株浇灌等量无菌水为对照。在接种后0、1、3、5、7和9 d观察甜瓜植株表型变化,并测定其营养器官中的木质素含量、木质素合成关键酶（苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和CAD）活性及CmCADs的表达量。【结果】接种枯萎病菌后,甜瓜植株表型发生明显变化。在接种枯萎病菌后5 d甜瓜植株叶片出现轻微萎蔫,接种后9 d植株全部叶片均已萎蔫。甜瓜营养器官中木质素含量及木质素合成相关酶PAL、POD和CAD活性在接种枯萎病菌后与对照相比均有不同程度的升高。其中木质素含量在根、茎和叶中呈现出一致的变化趋势,即木质素含量均随着接种枯萎病菌后天数的延长而增加,且显著高于对照。PAL活性在甜瓜根和茎中呈现先升高后下降的变化趋势,在叶片中整体呈现升高的趋势且显著高于对照。POD活性在各时期均高于对照并呈现出不同的变化趋势。CAD活性在甜瓜根、茎、叶中变化趋势一致,均呈现先升高后下降的趋势。接种枯萎病菌后,CmCADs各成员在甜瓜营养器官中的表达表现出组织特异性。根中除CmCAD4外,其他4个成员均在接种后7 d受强烈诱导。茎中各成员均无表达,而叶中CmCAD2和CmCAD5在接种后5 d受到强烈诱导。【结论】与对照相比,甜瓜营养器官中木质素含量及木质素合成相关酶PAL、POD和CAD活性在接种后均升高,表明木质素合成途径可能在甜瓜抵御枯萎病中起重要作用,根和叶中均受枯萎病菌诱导表达的CmCAD2和CmCAD5可能是响应枯萎病菌的CmCADs成员,并在甜瓜抗枯萎病中起一定作用。     

钾水平对小麦酚类物质、木质素代谢和接种蚜虫群体动态的影响

摘要：【目的】揭示钾素水平对小麦后期蚜虫抗性的影响效果及其机理, 为指导钾肥合理施用,降低小麦蚜虫危害提供依据。【方法】利用设置K0(0 )、K1(0.1 )、K2(0.15 )三个钾 (K2Omg/kg土)处理的盆栽试验并结合室内分析,研究了供钾水平对小麦后期酚类物质、木质素含量及其代谢相关酶活性的影响,比较了处理间接种蚜虫种群变化动态的差异。【结果】接虫后14-28d,单株小麦蚜虫数量不同施钾处理间出现明显的差异,其中以K0蚜虫群体最高,其次是K2,K1最低。群体高峰期出现时间K2、K0较K1提前2-3天。三个处理相比,K1植株总酚、酚酸、木质素含量及其代谢相关酶（PAL、TAL、POD、PPO）活性最高,其次是K2,K0最低。相关分析表明,植株总酚、酚酸、木质素含量及其代谢相关酶活性与植株钾素含量相关性不显著,但与植株干物质积累量及籽粒产量相关性显著。【结论】适量供钾可增加了植株对钾素的吸收,促进了植株生长和总酚、酚酸、木质素的合成及代谢相关酶的活性,从而可增加小麦对蚜虫的抗性;而供钾不足或过量,或降低了植株对钾素的吸收,或使植株对钾素产生奢移吸收,均不利于植株干物质积累和酚类物质、木质素的合成,从而降低了小麦对蚜虫的抗性。     

不同抗倒伏能力甜荞品种茎秆木质素及其单体合成特征

【目的】研究不同抗倒伏能力甜荞品种在不同生育时期茎秆木质素、总木质素单体及G型、S型和H型木质素单体含量的变化,探讨甜荞茎秆木质素及其单体合成特征。【方法】选用酉荞2号(高抗倒伏、YQ2)、信农1号(中抗倒伏、XN1)和乌克兰大粒荞(易倒伏、UD)为试验材料,试验采用随机区组设计,3次重复。分别于分枝期、盛花期和乳熟期测定其茎秆抗折力、倒伏指数、木质素含量(溴乙酰法)、总木质素单体及S型、G型和H型木质素单体含量(GC-MS法)。【结果】相同生育时期,与XN1和UD相比,YQ2茎秆抗折力大、倒伏指数小;分枝期到乳熟期,茎秆抗折力先增大后减小,在盛花期达到最大值;倒伏指数的变化存在品种差异,分枝期到乳熟期,YQ2和UD倒伏指数先增大后减小,盛花期达到最大值,XN1倒伏指数逐渐增加,乳熟期达到最大值。茎秆木质素和木质素单体含量从分枝期到乳熟期逐渐增加,YQ2木质素和木质素单体含量高于XN1和UD;在相同生育时期,S型木质素单体含量均最高,G型木质素单体次之,H型木质素单体含量均最低;分枝期到乳熟期,S和G型木质素单体含量逐渐增加,H型木质素单体逐渐降低。随着生育时期,S/G(S型木质素单体含量/G型木质素单体含量)的比率逐渐降低,G型木质素单体占总木质素单体的比例逐渐升高。【结论】甜荞茎秆木质素单体主要为S-G型。高抗倒伏品种木质素及其单体的合成特征表现为:各生育时期木质素、总木质素单体、G型、S型和H型木质素单体含量高于中抗倒伏和易倒伏品种;分枝期大量积累S型木质素单体,分枝期到乳熟期主要积累G型木质素单体。     

BTH诱导黄瓜幼苗对霜霉病的抗性与细胞壁HRGP和木质素含量的关系

【目的】苯并噻二唑（BTH）对黄瓜幼苗霜霉病的诱导抗性与苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、过氧化物酶（POD）活性、木质素和富含羟脯氨酸糖蛋白(HRGP)含量的关系。【方法】用比色法对BTH诱导或接种霜霉菌的植株进行PAL和POD活性以及木质素和HRGP含量的测定。【结果】BTH不仅能提高黄瓜幼苗对霜霉病的抗性，而且明显提高了PAL和POD的活性以及木质素和HRGP的含量。BTH诱导处理和霜霉菌侵染黄瓜叶片，细胞壁中HRGP的积累与木质素的沉积在时间进程中表现出明显的同步性。【结论】HRGP的积累和细胞壁的木质化与黄瓜对霜霉病的抗性反应有关，是寄主抗病反应的生化机制之一。     

不同抗倒性甜荞茎秆木质素合成关键酶基因的表达分析

【目的】测定不同抗倒伏能力甜荞品种在不同时期的茎秆木质素含量及其相关合成酶基因表达量,探讨甜荞茎秆木质素合成积累的关键时期及其关键酶基因,为甜荞抗倒伏育种提供理论依据。【方法】用简并引物扩增得到基因CAD、CCR、F5H、COMT和CCOAOMT的部分CDS序列,在NCBI数据库中进行比对分析;用紫外分光光度法测定4个不同抗倒性甜荞品种在分枝期、盛花期和乳熟期茎秆基部第2节间木质素含量;用荧光定量PCR（qRT-PCR）方法分析木质素合成途径中9个相关基因PAL、4CL、C4H、C3H、CAD、CCR、F5H、COMT和CCOAOMT的表达,用2^-△△CT法计算其相对表达量。用Microsoft Excel 2003整理数据和作图,用SPSS 19软件进行方差分析和相关性分析。【结果】扩增得到CAD、CCR、F5H、COMT和CCOAOMT的CDS序列可用于设计后续荧光定量引物。甜荞茎秆木质素含量从分枝期到乳熟期逐渐增加,不同抗倒性品种间,高抗倒伏品种木质素含量在各个时期均显著高于易倒伏品种。基因PAL、4CL、C4H和CCR表达量在品种间和时期间均差异显著或极显著,CCOAOMT在品种间不显著,时期间显著,F5H在品种间差异显著,时期间不显著,C3H、CAD和COMT在品种和时期间差异均不显著。从分枝期到乳熟期,各品种的PAL、4CL、C4H、CAD、CCOAOMT、F5H和CCR表达量均先增后减,在盛花期达最大值,高抗倒伏品种表达量显著高于易倒伏品种;从分枝期到盛花期COMT表达量逐渐下降,易倒伏品种表达量显著高于高抗倒伏品种,乳熟期高抗倒伏品种显著高于易倒伏品种;从分枝期到乳熟期C3H表达量无明显变化规律。木质素含量与PAL、4CL、C4H、CCOAOMT、CAD和CCR基因表达量呈显著正相关,与C3H呈负相关,与COMT在分枝期和盛花期呈负相关,乳熟期呈正相关,与F5H呈正相关。【结论】木质素含量与甜荞茎秆倒伏密切相关,抗倒伏能力强的甜荞品种其茎秆木质素含量高;盛花期是甜荞茎秆木质素合成积累的关键时期;PAL、4CL、C4H、CAD、CCOAOMT和CCR是甜荞茎秆木质素合成的关键酶基因。     

施硅量对甜荞倒伏及产量的影响

【目的】通过研究硅肥对甜荞倒伏和产量相关性状的影响,筛选甜荞栽培最适施硅量,为其实现高产、稳产、抗倒伏提供参考。【方法】以宁荞1号（中抗倒伏）为试验材料,2015-2016年在西南大学歇马科研基地进行田间试验,试验设置基施0（CK）、100 kg·hm^-2（S1）、200 kg·hm^-2（S2）、300 kg·hm^-2（S3）和400 kg·hm^-2（S4）5种施硅量梯度（SiO₂≥25%）,研究各生育阶段不同器官硅含量及倒伏和产量相关指标。【结果】（1）根中硅含量高于茎,从盛花期到成熟期先增后减,在灌浆期达到最大值,并且随着施硅量的增加而增加;茎中硅含量从盛花期到成熟期逐渐增加,随着施硅量增加先增后减。（2）总根长、总根表面积、平均根直径和根尖数从盛花期到成熟期逐渐增加;根表面积随施硅量的增加而增加;平均根直径和根尖数随着施硅量增加先增加后减少,S2处理达到最大值。（3）茎秆基部第二节间长度、直径、鲜重和抗折力从盛花期到成熟期逐渐增加;茎秆基部第二节间长度、直径随施硅量的增加而增加;茎秆基部第二节间鲜重和抗折力随着施硅量的增加先增加后减少,均在S3处理达到最大值。（4）木质素含量从盛花期到成熟期逐渐增加,4CL、PAL和CAD活性从盛花期到成熟期先升后降,在灌浆期达到最大值;木质素含量,4CL、PAL和CAD活性随着施硅量的增加先升后降,在S3处理达到最大值。（5）硅肥降低甜荞倒伏级别,显著减小倒伏率;当施硅量在300-400 kg·hm^-2时,甜荞倒伏时期推迟到成熟期。（6）产量、单株粒重和千粒重随着硅肥施用量的增加先增后减;单株粒数随着硅肥施用量的增加而增加。【结论】本试验条件下,硅肥基施300 kg·hm^-2效果最佳,可在实际生产中推广应用。     

施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响

【目的】在黄淮冬麦区,研究施氮量对旱地小麦氮素利用规律的影响,为该区旱地小麦合理的氮肥运筹提供理论依据。【方法】于2009-2010和2010-2011两个小麦生长季,在大田条件下设置6个施氮量处理（0、90、120、150、180和210 kg•hm-2）,研究施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响。【结果】在150 kg•hm-2及以下的处理增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量显著增加;在150 kg•hm-2基础上增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量与150 kg•hm-2处理无显著差异,成熟期籽粒氮素积累量及分配比例降低,营养器官氮素积累量及分配比例升高。施氮量为180 kg•hm-2和210 kg•hm-2,成熟期0-140 cm土层土壤硝态氮含量显著高于150 kg•hm-2处理,深层土壤硝态氮含量增加。施氮150 kg•hm-2处理小麦籽粒产量最高,氮素利用效率和氮肥生产效率较高。【结论】本试验条件下,施氮量为150 kg•hm-2,是兼顾产量和氮肥利用效率的适宜施氮量。     

超级杂交籼稻抗倒能力比较及其对氮素的响应

【目的】比较不同抗倒性超级杂交籼稻抗倒伏性差异及其原因,并分析氮素影响超级杂交籼稻抗倒性的生理机制,以期为水稻高产抗倒伏品种选育与栽培管理提供依据。【方法】以超级杂交籼稻Y两优2号（抗倒伏品种）和Ⅱ优084（易倒伏品种）为材料进行大田试验,2012年设置0、150和300 kg·hm^-2 3个氮肥水平,2013年设置135、270和405 kg·hm^-2 3个氮水平,比较不同处理倒伏发生率,并从力学、形态学和生理学指标等方面分析倒伏差异的原因。【结果】Y两优2号产量达11.7 t·hm^-2,较Ⅱ优084高9.45%。这主要归因于Y两优2号较高的穗粒数及颖花量,二者分别较Ⅱ优084高28.0%和31.8%。与Ⅱ优084比较,Y两优2号成熟期田间倒伏率明显减少,倒伏指数下降19.0%,差异达显著水平,原因是Y两优2号基部节间显著缩短,茎壁明显增厚,叶鞘单位长度干重显著提高,从而弥补了茎秆粗度方面的劣势;其基部节间单位长度茎干重虽略有降低,但结构性碳水化合物含量较高,导致茎秆弯曲应力和折断弯矩显著增加,抗倒伏性提高。随施氮量增加,超级杂交籼稻基部节间茎秆折断弯矩显著降低,导致倒伏指数显著上升。大幅增加氮肥水平显著降低了抽穗期单茎鞘干重和灌浆后期基部节间单位长度叶鞘干重,从而使得茎秆质量变劣,且叶鞘对茎秆的保护和支持能力降低;此外,基部节间茎、鞘中木质素含量明显降低,茎秆弯曲应力和折断弯矩随之下降,倒伏风险增加。Ⅱ优084在较低的施氮水平下,折断弯矩大幅降低,甚至低于Y两优2号高氮水平,导致倒伏指数明显上升,尽管增加氮素用量未能显著增加其倒伏率,却较大幅度地降低了产量。【结论】缩短基部节间长度,增加茎壁厚度以弥补茎秆粗度不足的劣势,增加叶鞘充实程度,提高对茎秆的保护和支撑作用,是增强超级杂交籼稻茎秆机械强度和抗倒伏性的主要途径。氮素主要通过降低基部节间叶鞘充实程度及茎秆中结构性碳水化合物含量,特别是木质素的含量,从而降低茎秆强度,增加倒伏风险。     

渭北旱塬不同施肥与覆盖栽培对冬小麦产量形成及土壤水分利用的影响

 【目的】研究不同施肥和覆盖栽培模式对渭北旱塬旱地冬小麦产量和水分利用的影响。【方法】通过田间试验,研究测土推荐施氮、顶凌追肥、垄覆沟播、秸秆还田覆盖等措施对冬小麦产量、生物量、收获指数、水分利用效率及土壤水分周年变化的影响。【结果】旱地早春追肥使冬小麦增产6%—14%,水分利用效率提高7%—10%,达到12.2—13.6 kg•hm-2•mm-1;“减氮+垄覆沟播”增产达15%—41%,水分利用率提高10%—30%,达到12.2—16.5 kg•hm-2•mm-1。主要原因是,通过测土优化氮肥用量,采用基肥﹕追肥（3﹕1）方式,并与起垄覆膜栽培措施相结合可促进冬小麦利用深层土壤水分,提高冬小麦抽穗开花期植株含水量和成熟期的生物量及收获指数;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。而单纯减少氮肥用量,不利于水分利用效率的提高;夏季垄上覆膜沟内覆盖作物秸秆可提高休闲效率,利于土壤水分恢复,实现土壤水分周年平衡和旱地小麦可持续增产。【结论】优化施氮结合垄覆沟播是黄土高原渭北旱地小麦增产增效的栽培模式。     

Shade stress decreases stem strength of soybean through restraining lignin biosynthesis

Lodging is the most important constraint for soybean growth at seedling stage in maize-soybean relay strip intercropping system. In the field experiments, three soybean cultivars Nandou 032-4 (shade susceptible cultivar; B1), Jiuyuehuang (moderately shade tolerant cultivar; B2), and Nandou 12 (shade tolerant cultivar; B3) were used to evaluate the relationship between stem stress and lignin metabolism in the stem of soybean. Results showed that the intercropped soybean was in variable light condition throughout the day time and co-growth stage with maize. The xylem area and cross section ratio played a main role to form the stem stress. The B3 both in intercropping and monocropping expressed a high stem stress with higher xylem area, lignin content, and activity of enzymes (phenylalanine ammonia-lyase (PAL), 4-coumarate: CoA ligase (4CL), cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD), and peroxidase (POD)) than those of B1 and B2. Among the soybean cultivars and planting pattern, lignin content was positively correlated with stem stress. However, a negative correlation was found between lignin content and actual rate of lodging. In conclusion, the shade tolerant soybean cultivar had larger xylem area, higher lignin content and activities of CAD, 4CL, PAL, and POD than other soybean cultivars in intercropping. The lodging in maize-soybean intercropping can be minimized by planting shade tolerant and lodging resistant cultivar of soybean. The lignin content in stem could be a useful indicator for the evaluation of lodging resistance of soybean in intercropping and activities of enzymes were the key factors that influence the lignin biosynthesis.