不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征

【目的】研究华北平原地区小麦-玉米周年复种模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,并探索农田土壤肥力对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究以华北平原小麦-玉米周年复种农田土壤为研究对象,采用Miseq高通量测序技术,结合FUNGuild真菌功能预测工具,分析3种耕作方式（免耕、深耕与旋耕）与两种秸秆还田方式（麦秸单季还田与小麦-玉米秸秆双季还田）定位试验条件下,小麦成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。【结果】与免耕双季还田相比,深耕秸秆双季还田与深耕单季还田0—10 cm耕层土壤有机碳含量分别降低35.04%和44.30%;免耕秸秆单季还田10—20 cm耕层土壤中碱解氮含量显著低于其他处理。农田土壤0—10 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),相对丰度分别为68.98%、16.96%和1.62%;10—20 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门（Basidiomycota）、壶菌门(Chytridiomycota)和球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度分别为68.44%、15.52%、1.51%和1.23%。不同处理土壤真菌群落结构存在差异,与秸秆单季还田相比,秸秆双季还田0—10 cm和10—20 cm土层担子菌门(Basidiomycota)相对丰度分别提高了50.07%和29.08%。进一步分析土壤群落结构发生变化的原因,结果显示0—10 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以土壤有机碳为节点,其阈值为11.17 g·kg ^-1,旋耕双季还田和免耕双季还田与其他处理分离;10—20 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以碱解氮为节点,其阈值为6.52 mg·kg ^-1,免耕单季还田与其他处理分离。从营养类型看,各处理0—10 cm（26.84%）和10—20 cm（23.91%）土层土壤真菌均以病理营养型为主;与免耕相比,深耕和旋耕处理0—10 cm土层病理营养型真菌相对丰度分别显著降低25.16%和16.45%,且以深耕单季还田最低。病理营养型真菌相对丰度与土壤有机碳、可溶性有机碳、全氮、碱解氮和速效钾含量均呈显著正相关关系。【结论】不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落结构及功能,土壤有机碳和碱解氮的改变是影响真菌群落组成的主要因素;深耕能够降低秸秆还田后土壤病理营养型真菌相对丰度,利于保持农田土壤生态系统健康。     

种植密度对玉米种皮形态建成及胚乳淀粉粒发育的影响

【目的】阐明种植密度对玉米种皮形态建成及胚乳淀粉粒发育的影响。【方法】利用荧光显微镜和透射电镜,研究了30 000株/公顷（低密度）和90 000株/公顷（高密度）两种种植密度下玉米种皮形态建成及胚乳淀粉粒发育规律。【结果】随着籽粒的发育,内珠被中的细胞质首先作为营养物质被吸收、解体,形成珠被绒毡层;珠被绒毡层退化消失的同时,子房壁细胞也离散解体,最终使子房壁和内珠被愈合在一起,形成种皮。胚乳内淀粉粒的积累是由内向外进行的,胚乳第二层细胞内淀粉粒的发育要早于胚乳最外层细胞。授粉后10～15 d是胚乳淀粉粒发育的质变关键时期（由无到有）;而授粉后20～25 d是淀粉粒发育的量变关键时期（由少到多）。高密度处理的种皮细胞总层数约占低密度处理的1/2,但其各层细胞中的内容物相对较多,种皮形态建成的速度较慢。授粉后10～20 d,高密度处理的胚乳淀粉粒明显比低密度处理大且多;而授粉后25 d表现相反。玉米胚乳淀粉粒的剖面面积多数集中在0～0.8μm2之间,约占52.90%,大于3.6μm 2的仅占0.72%,有90.58%的淀粉粒的剖面面积小于2.0μm2。【结论】通过改变玉米种植密度,可以调节其种皮形态建成及胚乳淀粉粒发育速度。     

玉米不同基因型双列杂交后代抽丝后氮素代谢特性

【目的】阐明保绿型玉米和非保绿型玉米双列杂交后代抽丝后氮素代谢特征。【方法】选育氮高效品种是实现玉米高产高效生产的根本途径。为明确不同基因型玉米双列杂交后代的氮代谢和利用特征,筛选出保绿型玉米氮高效品种,采用大田试验的方法,选择保绿型（SG, stay-green）玉米自交系Q319、CZ01、VA91和非保绿型（NSG, non-stay-green）玉米自交系BM、B73、MO17,以此组配6×6完全双列杂交,以双列杂交后代为材料,系统研究不同玉米品种主要生育时期叶片、茎鞘、籽粒氮含量和粗蛋白质含量的变化,抽丝前后氮素积累、分配和氮收获指数,叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性等的影响,并对叶片氮代谢酶活性与保绿性的相关性进行了分析。【结果】不同基因型双列杂交后代抽丝后叶片氮含量呈倒“V”型变化特性,高峰期在灌浆期前后。茎鞘和籽粒氮含量均随生育期推进呈逐渐降低的变化趋势。保绿型（SG）玉米叶片、茎鞘、籽粒氮含量均显著高于非保绿型（NSG）玉米。抽丝前保绿型玉米自交后代氮积累、抽丝后氮积累、氮积累总量分别比NSG高20.00%、82.30%和45.23%;其转移量、转移率和氮素收获指数则分别比NSG低51.28%、66.59%和14.32%,抽丝后保绿型玉米的氮积累量约占50%,而非保绿型玉米仅为40%左右。保绿型玉米自交后代叶片和茎鞘粗蛋白质含量分别比非保绿型高108.23%和33.63%。抽丝至成熟期叶片硝酸还原酶活性的变化呈单峰曲线,高峰期在灌浆期前后,不同基因型玉米间变化趋势一致。抽丝后叶片GS活性、GOGAT活性和可溶性蛋白含量变化均呈单峰曲线,高峰期在抽丝后15 d左右。保绿型玉米NR活性、GS活性、GOGAT活性和可溶性蛋白含量在各时期均高于非保绿型。相关分析表明,叶片保绿度与叶片氮含量、可溶性蛋白含量、GOGAT活性呈极显著的正相关,与GS活性呈显著正相关,与NR呈正相关,但不显著。叶片氮含量与可溶性蛋白、GOGAT活性、GS活性呈极显著的正相关。氮素的同化与相关的酶活性关系极为密切。【结论】较高的氮代谢水平是叶片保绿的营养生理基础之一,保绿型玉米有较高的氮代谢酶活性,在后期有较强的氮素吸收和同化能力,保绿性可作为筛选氮高效玉米品种的一个重要农艺性状。     

玉米空间布局种植方式研究进展评述

通过调配种植株距、行距改变玉米种植的空间布局,有助于改善田间微环境,提高光、热等资源的利用效率,是提高玉米产量较为可行的方法之一。在前人对空间种植方式改进研究的基础上,总结国内外玉米主要空间布局种植方式,包括单株等行距种植、宽窄行种植、一穴多株种植及相邻行错位种植方式,对这4种种植方式的优、缺点以及由于空间微生境变化产生的竞争进行评述;分析不同空间布局方式对玉米产量的影响及其作用机理,对下一步研究重点进行展望,为进一步完善玉米高产种植制度提供参考。     

高产栽培条件下种植密度对不同类型玉米品种根系时空分布动态的影响

以平展大穗型品种鲁单981 (LD981)和紧凑中穗型品种鲁单818 (LD818),比较研究了不同种植密度下根系时空分布动态,以期为玉米品种的选育和高产栽培提供理论依据。结果表明, 随生育进程,2个品种的根系总体积、总表面积、活跃吸收面积与总干重均呈先升后降趋势,多为开花期至乳熟期达最大。随种植密度递增,LD981和LD818的根层数与数量、总体积、总表面积、活跃吸收面积以及水平与垂直方向各分布区域的干重均呈递减趋势,LD981的递减速率明显大于LD818。生育期内,不同种植密度下LD981和LD818的根系干重水平方向0~6 cm、6~12 cm和12~18 cm分布表现为高密度区、中密度区和低密度区; 垂直方向0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~80 cm土层分别表现为高密度层、中密度层、低密度层和稀密度层; LD981水平方向0~6 cm范围根系干重所占比例比LD818的低2.96%,6~18 cm则高14.33%,垂直方向0~40 cm土层根系干重所占比例前者比后者高3.71%,40~80 cm土层则低35.97%。本研究说明不同类型玉米品种对根系伸展空间方向和大小的要求存在差异,平展大穗型品种LD981单株根量多,吸收能力强,根系分布较浅,对种植密度递增导致的水平方向空间受限制的反应更为敏感,宜适当增大株距稀植; 紧凑中穗型品种LD818单株根系呈现“横向紧缩,纵向延伸”的特点,更能适应随着种植密度递增导致的水平方向空间受限制的“拥挤”,宜适当减小株距密植。     

不同氮磷配施比对夏玉米花后光合特性和产量的影响

在黄淮海地区小麦-玉米一年两熟种植模式下，常规施氮270 kg/hm²且氮磷肥配施比为3∶1时，夏玉米叶片衰老较缓慢，花后光合能力较强，穗粒数增加，获得夏玉米高产；减量施氮33%并调整氮磷比为2∶1，可延缓夏玉米花后叶片衰老，提升花后光合能力，获得夏玉米丰产高效。综上，施用磷肥90 kg/hm²且维持氮磷配比为2∶1至3∶1，利于夏玉米高产高效。     

干旱条件下硫对玉米生理特性的影响

以农大108为供试材料,以4个不同含硫量的Hogland营养液为硫素处理,以正常供水和30%PEG6000作为水分处理来模拟干旱胁迫,探究硫在干旱条件下对玉米叶片生理特性的影响。结果表明,与对照相比,干旱显著降低苗期玉米叶绿素含量,减少叶片可利用的光能,对PSⅡ反应中心造成损伤,降低叶片光合能力,影响玉米苗期干物质积累。与不施硫相比,干旱下施硫4 mmol/L处理的SPAD值、净光合速率和干物质积累量分别提高39.71%、73.25%和47%。叶绿素荧光参数Fv/Fm、ETR、φPSⅡ、q P和Fm分别增大18.71%、21.16%、45.22%、44.34%和19.65%,NPQ降低61.27%,改善了PSⅡ反应中心活性。SOD、POD和CAT酶活性分别提高26.37%、13.95%和82.20%,MDA含量降低48.63%,表明硫可以缓解叶片干旱损伤,施硫浓度在4 mmol/L有较好表现。     

黄淮海区主推玉米品种子粒主要矿物质元素含量分析

对黄淮海区36个主推玉米品种子粒各微量和常量矿物质元素含量进行分析。结果表明,玉米子粒Zn、Fe、Mn和Cu浓度变化范围分别为16.2~24.0、17.7~32.9、3.3~7.4和1.1~2.4 mg/kg,其平均浓度分别为20.1、23.0、4.5和1.6 mg/kg,变异系数分别为10.3%、23.0%、23.9%和22.1%。Ca和Mg浓度范围分别为37.8~93.5和1 002.1~1 357.4 mg/kg,平均浓度分别为68.3和1 163.2 mg/kg,变异系数为25.3%和7.9%。N,K和P浓度范围分别为8.9~14.0、3.2~4.8和2.2~3.0 g/kg,平均浓度分别为11.5,3.9和2.6 g/kg,变异系数分别为12.4%,10.7%和8.3%。子粒中60.2%~85.9%的P以植酸磷形态存在,与Zn和Fe均无相关性;Zn和Fe同时与Mn、Mg和K呈显著正相关,表明玉米子粒中Zn、Fe、Mn、Mg和K浓度提高的同时不会提高植酸P浓度,有利于提高子粒Zn和Fe的生物有效性。     

麦茬耕作方式对免耕直播夏玉米产量建成的影响

基于始于2012年的不同耕作方式长期定位试验，分析冬小麦播前深翻(DT)、旋耕(ST)和免耕(NT)3种耕作方式对后茬免耕直播夏玉米生长(干物质积累与分配)、生理指标(叶面积指数和SPAD值)、子粒灌浆速率的影响，探析麦茬耕作方式对后茬夏玉米生长发育和产量建成的影响。结果表明，ST处理成熟期干物质积累量显著高于DT和NT处理(P<0.05)，穗部干物质的分配比例分别较NT与DT处理显著增加了7.94%～13.79%、10.34%～17.48%。ST处理叶面积和持绿性优于DT和NT处理。ST处理的子粒灌浆速率较DT与NT处理提高12.71%～18.96%、5.25%～8.71%，最终获得最大产量。因此，冬小麦-夏玉米1年两熟种植模式下，麦茬旋耕更利于免耕直播夏玉米的生长和产量建成。     

施氮量对花后高温胁迫下冬小麦籽粒淀粉合成的影响

为探明氮肥对花后高温胁迫下小麦籽粒淀粉合成的响应机制,明确氮肥缓解高温胁迫危害的生理机理及适宜运筹措施,本研究于2018—2019年和2019—2020年在山东济南、济阳试验基地进行,以不同耐热性小麦品种济麦44(耐热型)和新麦26(敏感型)为材料,设2个温度水平(对照:CK;花后10～16d高温:H)和3个施氮量(N1:180kg hm^-2; N2:240kg hm^-2; N3:300 kg hm^-2),研究了施氮量对花后高温胁迫后粒重、灌浆特性、蔗糖与淀粉合成及其相关酶活性影响。结果表明,花后高温显著缩短2个品种各施氮处理的灌浆天数,显著降低了籽粒最大灌浆速率、支链淀粉含量、总淀粉含量及支/直比值。花后高温胁迫下,与180kghm^-2和300 kghm^-2处理相比,240kghm^-2处理2个品种旗叶中蔗糖含量最高;同时籽粒中直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量和粒重最高;籽粒中蔗糖合成酶分解方向(SS-I)活性、可溶性淀粉合成酶(SSS)活性和淀粉分支酶(S...