植烟区烟草重金属含量及其与土壤环境因子相关性研究

在植烟区采集具有代表性的土壤和烟叶样品112个，测定其烟草重金属Cu、zn、Pb、Cd的平均含量分别为：20．46、120．71、3．07、7．51mg／kg，研究了烟叶Cu、zn、Pb、Cd的含量特征及其影响因素。结果表明，烟草中Cu、zn、Pb、Cd含量和土壤pH呈显著负相关，和土壤有机质含量呈显著正相关，氯离子和烟叶zn和Cd呈显著正相关。表明土壤理化性质影响烟叶重金属的积累。     

不同抗旱性小麦品种耗水量及产量形成的差异

为明确年际间不同抗旱性旱地小麦品种的产量差异,筛选适于黄土高原东缘种植的旱地小麦品种,于2012—2017年在山西省运城市闻喜县试验基地进行田间试验。选取10个小麦品种,将降水年型与小麦品种抗旱性进行分类(降水年型:欠水年、平水年;小麦品种:强抗旱性、弱抗旱性),比较分析不同年型下抗旱性不同的小麦品种水分利用效率、干物质积累量、产量及产量构成要素的差异,分析产量及干物质积累量与耗水量的关系,明确不同品种小麦的节水增产效果。结果表明,强抗旱性品种包括‘晋麦92’‘运旱20410’‘运旱22-33’‘运旱618’‘运旱719’和‘长6697’,弱抗旱性品种包括‘洛旱6号’‘洛旱9号’‘洛旱11号’和‘洛旱13号’。欠水年,强抗旱性品种的平均耗水量高于弱抗旱性品种,当耗水量增加1 mm时,强抗旱性品种产量提高29.6 kg·hm~(-2),且影响其产量的主要因素是穗数和穗粒数,营养器官干物质积累量提高50.8 kg·hm~(-2),从而水分利用效率较高,尤其‘晋麦92’和‘运旱20410’。此外,强抗旱性品种较弱抗旱性品种单位粮食生产的节水量提高13.61%,消耗1 mm土壤水分增产量提高15.74%,具有较好的节水增产效果。平水年, 6个强抗旱性品种耗水量普遍较高,其中‘运旱20410’和‘晋麦92’的水分利用效率较高,产量也较高。因此,本研究条件下,欠水年和平水年表现均较好的品种是‘晋麦92’和‘运旱20410’。     

休闲期轮耕对旱地小麦群体质量与产量的影响

为探索适宜黄土高原东部旱地小麦的轮耕模式,试验于2013—2016年连续3 a在闻喜旱地小麦试验基地进行,于每年7月上旬休闲期进行处理,设4个轮耕处理,分别为免耕/免耕/免耕(NT/NT/NT,CK)、深翻/深翻/深翻(DT/DT/DT)、深松/深松/深松(ST/ST/ST)、深松/深翻/深松(ST/DT/ST),研究轮耕对旱地小麦群体质量及产量的影响。结果表明,休闲期轮耕较免耕/免耕/免耕(NT/NT/NT)处理可增加群体分蘖数,提高小麦冬前分蘖速率、群体分蘖力及茎蘖成穗率;提高小麦各生育时期株高、叶面积指数及干物质积累量,提高小麦花前干物质转移量及其对籽粒的贡献率;提高可孕小穗数及其占比;可提高穗数6.93%～15.85%,穗粒数2.06%～8.67%,千粒质量0.14%～5.63%,产量13.71%～24.84%,以深松/深翻/深松(ST/DT/ST)处理效果最好。旱地麦田休闲期采用深松、深翻交替耕作有利于冬前分蘖、有效穗形成,可提高叶面积,从而提高干物质量,最终优化群体实现增产。     

富硒区补硒对黑小麦植株硒积累的影响

为提高黑小麦籽粒硒含量,达到富硒标准,于2017—2018年在天然富硒区山西省洪洞县马三村开展大田试验,以黑小麦为供试材料,依据研究区域黑小麦的籽粒硒含量范围,研究增补硒肥(开花期叶面喷施有机硒肥)对3个品种黑小麦植株硒积累、籽粒硒含量及产量的影响。结果表明:天然富硒区黑小麦籽粒硒含量在159～175μg/kg之间,但仅达富硒标准的最低水平(150～300μg/kg)。开花期喷施有机硒肥后,黑小麦成熟期各营养器官的硒含量、硒积累量和干物质量均显著提高,茎秆硒积累量占比降低,籽粒硒代蛋氨酸、硒代胱氨酸含量显著提高,且‘冀紫496’和‘临黑131’2品种籽粒硒酸盐含量降低,最终黑小麦籽粒硒含量达246～258μg/kg,不超人体吸收籽粒硒含量的推荐量。富硒区开花期喷施有机硒肥较不喷施硒肥黑小麦产量提高6%～8%,主要通过提高穗粒数和千粒重来提高产量,以‘冀紫496’表现较好。总之,富硒区开花期补有机硒肥有利于促进黑小麦植株吸收积累硒元素,促进茎秆硒运转,提高籽粒硒含量,同时提高穗粒数和千粒重,从而提高籽粒产量,以‘冀紫496’表现较好。     

硒酸钠对小麦幼苗生长及微量元素积累的影响

外界硫酸盐环境的变化会影响植物对硒酸盐的吸收转运,且营养元素之间的相互作用会影响植物营养状况、健康和产量。试验选取2个小麦品种冬黑1号和洛旱6号在硫充足(+S)和缺硫(-S)营养液中培养,研究不同浓度硒酸钠对小麦幼苗生长及硒、钼、铁、铜和锌元素含量的影响,从中筛选促进小麦幼苗生长的最适硒酸钠浓度。结果表明,小麦根部吸收的硒和钼可以向地上部转运,主要集中在地上部,叶片硒含量随硒酸钠浓度的增加而增加,且缺硫处理下小麦幼苗对硒和钼的吸收积累能力更强;铁、铜和锌多集中在根部,在植物体内迁移转化能力弱,适宜浓度硒酸钠可以提高叶片铁、铜和锌含量,而硫缺乏和硒酸钠处理均会降低根部铁、铜、锌含量;硫充足(+S)和缺硫(-S)条件下促进小麦幼苗生长的最适硒酸钠浓度分别为5、1μmol/L,此时小麦生长状况良好,微量元素积累也较高;缺硫营养液中高浓度硒酸钠(10μmol/L)处理下,小麦叶片中硒含量最高,但对小麦幼苗有毒害作用,根长、叶绿素含量及硒耐受指数均最低,而硫酸盐可以减弱硒的毒害作用。不同营养环境下只有添加适宜浓度硒酸钠才能促进小麦幼苗生长,同时增加植物中营养元素含量。     

外源硒肥对小麦籽粒产量及植株硒元素积累的影响

为明确不同种类硒肥对小麦富硒能力的影响,本研究以山西中部大面积推广的优质小麦品种‘中麦175’为材料,在开花期叶面喷施3种不同种类硒肥(无机硒肥、有机硒肥、纳米硒肥),对小麦农艺性状、产量形成、籽粒硒积累、硒强化指数等进行测定计算。结果表明:小麦开花期叶面喷施硒肥较不喷硒植株干物质量显著增加,千粒重显著提高,产量显著提高,达5.7%～10%,且以喷施有机硒肥最高;成熟期各器官硒含量及其累积量显著提高,籽粒中硒含量达236～275μg/kg,均达到富硒稻谷标准。喷施有机硒肥较纳米硒肥和无机硒肥成熟期茎、颖壳+穗轴及籽粒硒含量及其积累量显著提高,叶硒含量及其积累量显著降低;籽粒中硒代蛋氨酸、甲基硒代半胱氨酸含量显著提高,硒酸盐降低。此外,喷施纳米硒肥和有机硒肥植株和籽粒硒强化指数均显著高于喷施无机硒肥,且籽粒及籽粒有机态硒强化指数均以喷施有机硒肥显著最高。综上所述,小麦开花期喷施有机硒肥有利于通过提高千粒重提高产量,有利于促进植株中硒素向到籽粒中运转,有利于减少籽粒中无机态硒积累,促进有机态硒积累。     

CO2浓度升高与氮素胁迫对谷子光合特性和产量因素的影响

为阐明氮肥和CO_2浓度升高互作对谷子光合生理特性与产量构成因素的影响,客观评估气候变化背景下谷子的生产潜力,采用开顶式人工气候室和盆栽方法,在不同供氮水平(低氮为0 g/kg;高氮为0.2 g/kg)与不同CO_2浓度(大气CO_2浓度为400μmol/mol;高CO_2浓度为600μmol/mol)下测定谷子拔节期与抽穗期的光合特性、叶片性状以及收获后籽粒产量构成因素参数。结果表明,2种CO_2浓度下,氮素胁迫均显著降低了谷子叶片比叶质量与叶氮含量,但在高CO_2浓度下,谷子叶片净光合速率(Pn)、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素(a+b)含量、叶片单位横截面积的光能吸收(ABS/CSM)、QA还原(TRO/CSM)、单位面积电子传递的量子产额(ETO/CSM)以及PSII单位面积内反应中心的数量(RC/CSM)均较正常CO_2浓度对氮素胁迫更加敏感;氮素胁迫显著抑制了正常CO_2浓度下谷子植株的穗质量与穗粒质量,但对大气CO_2浓度升高下的植株无显著抑制。总之,高浓度CO_2下,谷子叶片光合性能较正常CO_2浓度对氮素胁迫的响应更加敏感,但构成籽粒产量参数并未显著下降。     

叶面喷硒对糯玉米生理特性及子粒硒含量的影响

采用2因素裂区设计,对4个糯玉米品种在5个供硒水平下的不同生理指标及子粒硒含量进行比较研究。结果表明,60 g/hm2的叶面喷硒处理不仅显著提高糯玉米过氧化物酶(POD)活性、谷胱甘肽(GSH)含量,降低丙二醛(MDA)含量,还能有效提高糯玉米叶片中叶绿素含量,在该处理浓度下4个品种子粒硒含量与对照相比均极显著增加。品种、浓度单一及其互作对子粒硒含量的影响均存在显著差异,各因素对总变异的贡献表现为处理浓度>品种>品种×处理浓度。与不喷硒处理相比,4个品种的子粒硒平均含量分别提高118.0545、139.3179、162.9583和87.1647μg/kg。综合考虑生理特性和子粒硒含量,确定选用CTN1965和JN20作为富硒品种,两个品种推荐叶面喷硒浓度分别为60~61.5529 g/hm2和60~78.8770 g/hm^2,在61.5529、78.8770 g/hm^2阈值下,两个品种子粒硒平均含量可达300μg/kg的安全上限。     

黄土高原休闲期深松后覆盖播种对旱地小麦产量的影响

为明确旱地麦田休闲期深松、生育期覆盖对土壤水分的影响及其与产量构成因素的关系，探索旱地小麦增产增效的最佳蓄水保墒土壤管理技术，于2014-2016年在山西省闻喜县旱地麦田进行大田裂区试验，以休闲期深松和当地传统耕作（对照）为主区，以全膜覆土穴播、膜际条播、常规条播三种播种方式为副区，研究休闲期深松、生育期覆盖播种对土壤水分和产量及其构成因素的影响。结果表明：两试验年度休闲期深松耕作显著提高了播种期土壤蓄水量，0~300 cm土层较传统耕作多蓄水达24~33 mm；越冬-成熟期土壤蓄水量提高了12%~16%，休闲期土壤蓄水效率显著提高了18%~24%，降水生产效率提高了6%~11%，水分利用效率显著提高了15%~23%。2 a休闲期深松较对照小麦产量分别提高了12%~16%、18%~24%。休闲期深松条件下两种覆盖播种模式较常规条播产量显著提高了9%~13%、8%~21%；对照条件下，产量分别提高了6%~13%、12%~19%。2 a膜际条播较全膜覆土穴播产量分别提高了3%~7%、6%~12%，降水生产利用效率和水分利用效率均以膜际条播最高。年份对产量和穗数有极显著影响，休闲期深松效果大于播种方式效果。此外，本试验条件下，穗数的形成与越冬期上层土壤水分、拔节期中层土壤水分、孕穗期深层土壤水分相关性极显著。产量的形成与越冬期上层、拔节期上层和中层、孕穗期和开花期深层水分相关性极显著。休闲期深松可实现蓄水增产，土壤蓄墒每增加1 mm，2 a休闲期增墒增产量分别达26 kg·hm^-2、46 kg·hm^-2，且结合膜际条播蓄水对产量的贡献最高。总之，休闲期采用深松、生育期采用覆盖，均有利于提高花前土壤水分，增产主要通过提高穗数来实现，且降水少的年份增产效果明显。因此，休闲期深松结合生育期膜际条播处理是兼顾高产蓄水高效的耕作栽培方式。     

旱地休闲期间翻耕及覆盖对小麦氮素吸收、运转的影响

立足旱地小麦休闲期降水和生育期用水错位问题，连续两年（2009—2011年）在山西闻喜旱地小麦试验基地进行休闲期耕作和覆盖试验，研究不同时间深翻和不同覆盖方式的蓄保水分效果及水分与小麦植株氮素吸收运转的关系。结果表明:休闲期深翻（即麦收后45 d或15 d深翻），渗水地膜覆盖和液态地膜覆盖较不覆盖可提高播前0~300 cm土壤蓄水量，可提高旱地小麦各生育阶段，尤其前中期氮素积累量，且麦收后45 d深翻后渗水地膜覆盖效果较好;休闲期深翻，渗水地膜和液态地膜覆盖较不覆盖可提高开花期各器官氮素积累量，尤其是麦收后45 d深翻后渗水地膜覆盖处理。渗水地膜条件下，麦收后45 d较15 d深翻可提高开花期叶片和茎秆氮素积累量，可显著提高颖壳+穗轴氮素积累量，可显著提高开花期各器官氮素对籽粒的贡献率，尤其是叶片和茎秆，从而显著提高籽粒氮积累量、成熟期氮素积累量和籽粒产量，且除开花期各器官氮素对籽粒贡献率外，渗水地膜覆盖较液态地膜覆盖效果好，籽粒氮素积累量达17%，籽粒产量达13%。两年相关分析表明，休闲期深翻渗水地膜覆盖或液态地膜覆盖，降水较少年份的旱地小麦播前3 m土壤水分与花前氮素运转关系密切，而降水较多年份与花前氮素运转关系及花后氮素积累关系均较为密切，且与花后氮素更密切。研究表明,休闲期深翻（即麦收后45 d深翻）后采用渗水地膜覆盖，有利于旱地麦田蓄积休闲期降水，提高播前3 m各土层底墒；有利于小麦各生育阶段氮素吸收积累，尤其前中期；有利于花前氮素向籽粒中运转，尤其叶片和茎秆；有利于籽粒中氮素积累和籽粒产量的提高。