耕作模式对土壤生物活性与养分有效性及冬小麦产量的影响

为探讨长期玉米秸秆还田下不同耕作模式对土壤生化性状及冬小麦产量的影响,从2011年10月至2016年6月连续5个冬小麦生长季进行田间定位试验。设4个耕作处理,分别是连续旋耕秸秆不还田(RT)、连续旋耕秸秆还田(RS)、连续深耕秸秆还田(DS)及前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田(TS)。与RT相比,连续5年秸秆还田显著提高0~10、10~20和20~30 cm土层土壤有机碳、无机氮、速效磷、速效钾含量;土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和蔗糖酶活性及土壤微生物多样性分别提高23.1%~59.3%、13.2%~40.7%、14.1%~28.8%、10.9%~19.5%和31.9%~42.5%。秸秆还田使各土层变形菌门、硝化螺旋菌门及放线菌门的相对丰度显著提高,而酸杆菌门相对丰度则显著降低。与DS及TS相比,RS显著提高0~10 cm土层土壤养分状况及生物活性,10~30 cm土层则显著降低。连续旋耕至第3年,无论秸秆还田与否,小麦均表现减产;DS与TS处理则表现持续增产,平均年增产3.2%和3.9%。本研究表明在黄淮海东部地区,秸秆还田条件下,2年旋耕后接1年深耕的耕作模式有助于改善耕层土壤质量和提高冬小麦生产力。     

大穗型小麦品种强、弱势籽粒淀粉积累和相关酶活性的比较

在大田条件下, 以两个大穗型小麦品种山农12和PH01-35为材料, 对籽粒发育过程中强、弱势籽粒淀粉积累及其相关酶活性变化进行了比较研究。结果表明, 两品种强势粒直链淀粉积累量和支链淀粉积累量均高于弱势粒。Logistic方程模拟淀粉积累过程, 强势粒淀粉积累起始势(C₀)高, 活跃持续期长, 平均积累速率(R_mean)高, 最终淀粉积累量高。 籽粒蔗糖合酶(SS)、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、UDPG焦磷酸化酶(UGPase)、可溶性淀粉合酶(SSS)和束缚态淀粉合酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化, 强势粒上述酶活性均高于弱势粒。花后7~21 d, 弱势粒蔗糖含量明显高于强势粒, 表明弱势粒淀粉积累量低, 并不以其淀粉合成底物的供给为限制因子, 而主要与淀粉合成能力低有关, 同时与籽粒灌浆前期胚乳细胞的数量关系密切。     

强筋小麦胚乳淀粉粒度分布特征及其对弱光的响应

 【目的】揭示强筋小麦淀粉粒度分布特征，探讨小麦挑旗后不同阶段弱光对其胚乳淀粉粒度分布特征的影响。【方法】利用自制遮荫棚设挑旗-开花、花后1～10 d、花后11～20 d、花后21～30 d弱光处理，以大田种植小麦为对照，对2个强筋小麦品种（藁城8901和济南17）在不同弱光处理下胚乳中淀粉粒的数目、体积和表面积分布进行分析测定。【结果】小麦胚乳不同粒径淀粉粒数目分布呈单峰曲线变化，体积和表面积分布均呈双峰曲线变化。B型淀粉粒（直径<10 µm）占胚乳淀粉粒数目、体积和表面积的百分数分别为99.89%、46.85%和84.43%，A型淀粉粒（直径≥10 µm）的值分别为0.11%、53.15%和15.57%。挑旗后不同阶段弱光处理对小麦胚乳淀粉粒的数目、体积和表面积分布均有明显影响。花后11～20 d弱光处理时A型淀粉粒的数目百分数显著降低，其它处理变化不明显；弱光对B型淀粉粒内部的数目分布状况影响显著，且此影响存在遮光时期、基因型和粒位的差异。挑旗～开花弱光处理后，藁城8901强势粒BS型（直径<1 µm）淀粉粒数目降低，BL型（直径1～10 µm）淀粉粒升高，而弱势粒呈相反趋势；济南17强势粒的淀粉粒数目分布变化不显著，而弱势粒BS型淀粉粒数目降低，BL型淀粉粒升高。灌浆前期弱光处理提高小麦胚乳中BS型淀粉粒数目，中后期弱光处理提高BL型淀粉粒数目，且中期弱光处理的作用大于后期。2个品种B型淀粉粒的体积和表面积在灌浆前期弱光处理后显著提高，而A型淀粉粒的体积和表面积降低；挑旗～开花和灌浆中后期弱光处理后，A和B型淀粉粒的体积和表面积变化呈现与灌浆前期相反的趋势。【结论】强筋小麦胚乳淀粉粒数目分布呈单峰曲线变化，体积和表面积分布呈双峰曲线变化。弱光对强筋小麦胚乳淀粉粒度分布存在显著影响。     

花后高温、弱光及其双重胁迫对小麦籽粒内源激素含量与增重进程的影响

在田间试验条件下研究了花后不同时期高温、弱光和温光双重胁迫对小麦籽粒内源激素含量与增重进程的影响。结果表明，灌浆中期温光双重胁迫处理对小麦粒重的影响最为显著，不同时期3种处理后，单粒重的降低主要是缓增期灌浆速率和平均灌浆速率显著降低所致，而灌浆持续期对其影响较小。灌浆进程中籽粒GA₃含量的降低或ABA含量的升高可能是导致平均与最大灌浆速率以及渐增期、快增期和缓增期灌浆速率变化的生理原因。对籽粒各内源激素变化速率之间及其与籽粒平均灌浆速率的相关分析表明，对籽粒灌浆速率的调节作用GA₃主要体现在灌浆前期（开花后7~12 d）和后期（开花后19~28 d）；而ABA主要是在灌浆中期（开花后12~19 d），且籽粒平均灌浆速率与ABA之间的关系要比其与GA₃的关系相对密切。整个籽粒灌浆过程，ZR和IAA含量变化与籽粒平均灌浆速率的相关性均不显著。     

两种供水条件下两穗型小麦品种籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征

在灌溉和旱作2种栽培条件下，研究了大穗型（山农710331和潍麦8号）和多穗型（济南17和鲁麦21）小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征。结果表明，淀粉积累速率（SAR）和蔗糖合成酶（SS）、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合成酶（SSS和GBSS）和淀粉分支酶（SBE）等活性均存在明显的基因型差异。灌溉条件下大穗型品种籽粒淀粉合成相关酶的活性显著高于多穗型品种，旱作栽培条件下两穗型品种间差异变小。旱作栽培宜于增加灌浆前、中期AGPase、SS和SBE的活性，尤其对多穗型品种。大穗型品种在灌浆中后期比多穗型品种具有更强的淀粉合成能力，但对水分较为敏感。用 Richards方程模拟籽粒淀粉积累过程表明，大穗型品种籽粒淀粉积累时间长、速率高，是其淀粉积累量高的原因。     

银杏含水量变化与活性氧清除酶活性的关系

银杏种子不耐脱水，属于温带非典型性顽拗型种子，在干燥脱水过程中，胚和胚乳的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈现出降低－升高－降低的变化趋势；过氧化物酶(POD)活性以及丙二醛(MDA)含量先上升后下降；种子浸泡液的电导率不断增加，活力不断降低。     

施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响

选用两个优质小麦品种烟农15号和济麦19号,研究了施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响。田间试验设4个施氮水平,即N.0、120、240和360.kg/hm2。结果表明,施用氮肥对子粒发育前期清蛋白和球蛋白含量有明显的提高效应,但随子粒灌浆充实,这种效应逐渐削弱,到成熟期,施氮处理虽能提高子粒清蛋白和球蛋白的含量,但不同施氮水平间无明显差异。施用氮肥还能显著地提高子粒醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量,尤其是子粒麦谷蛋白的含量,使子粒麦谷蛋白/醇溶蛋白比值提高。试验还表明,施用氮肥能明显提高子粒湿面筋含量,延长面团形成时间、面团稳定时间和断裂时间。综合分析看出,子粒醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量以及麦谷蛋白/醇溶蛋白比值是影响小麦加工品质的重要因素,可以作为小麦品质育种中亲本及后代材料的选择、评价和优质栽培技术评价的依据。     

不同品质类型冬小麦籽粒产量和品质性状对氮肥的响应

为了研究不同品质类型冬小麦籽粒产量和品质性状对氮肥水平和追氮时期的响应,以两个强筋品种济南17和PH82-2-2以及两个筋力弱的品种PH97-4和PH97-5为材料进行了品种、施氮量、施氮时期三因素试验。结果表明,增施氮肥能显著提高小麦产量和氮收获量。起身期追肥比抽稳期追肥产量和氮收获量显著提高;不同品质类型的小麦蛋白质含量对施氮量和追氮时期反应不尽一致,蛋白质含量相对较低的两个品种济南17和PH97-4施氮处理间差异不显著,而蛋白质含量相对较高的品种PH82-2-2和PH97-5在高施氮量下抽穗期追肥蛋白质含量比起身期追肥提高0．6个百分点,差异达显著水平。不同品种的湿面筋含量、籽粒容重和硬度在不同施氮量下差异不显著。沉淀值、降落值对施氮处理不敏感;吸水率和面团稳定时间不同施氮量间差异不显著,抽穗期追肥吸水率提高0．7个百分点,但面团形成时间和稳定时间分别降低1．39min和0．61min;不同品种的粉质特性差异显著。运筹氮肥能改善小麦加工品质,但效果不明显。     

密穗与疏穗型小麦强、弱势籽粒淀粉积累及库强度的比较

 【目的】研究小麦强、弱势籽粒淀粉积累与库容量、库活性间的关系及不同穗型间的差异。【方法】以密穗型小麦品种鲁麦21、济麦20和疏穗型小麦品种山农1391、山农12为材料,对籽粒发育过程中强、弱势粒淀粉积累、胚乳细胞数目及相关酶活性变化进行比较。【结果】两种类型小麦强势粒直、支链淀粉积累量均高于弱势粒,密穗型小麦籽粒直、支链淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度高于疏穗型小麦。Logistic方程拟合籽粒淀粉积累进程表明,强势粒淀粉积累量较弱势粒高的原因是其积累启动时间较早和淀粉积累速率较高;密穗型小麦强、弱势粒淀粉积累速率的差异幅度较大,是造成其籽粒最终淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因之一。小麦强势粒胚乳细胞数目显著高于弱势粒,与疏穗型小麦相比,密穗型小麦强、弱势粒胚乳细胞数目的差异幅度较大。4个小麦品种弱势粒蔗糖含量在灌浆期均高于强势粒,说明籽粒蔗糖含量即淀粉合成底物的供给并不是造成强、弱势粒淀粉积累存在差异的限制因子。小麦强势粒蔗糖合酶（SS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合酶（SSS）和颗粒结合态淀粉合酶（GBSS）活性均高于弱势粒,密穗型小麦强、弱势粒上述酶活性差异幅度均较疏穗型大。【结论】小麦库容量（胚乳细胞数目）和库活性（淀粉合成相关酶活性）是制约强、弱势粒淀粉积累的主要因素。密穗型小麦强、弱势粒间的胚乳细胞数目和淀粉合成相关酶活性差异较大,这可能是造成密穗型小麦籽粒淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因。     

灌溉与非灌溉条件下黄淮冬麦区不同追氮时期农田土壤氨挥发损失研究

采用通气法研究了灌溉与非灌溉条件下黄淮冬麦区农田氨挥发损失.结果表明,非灌溉条件下,麦田追肥氮的氨挥发主要发生在施肥后的5～25d内,追氮时期由起身期(SE,GS30)推迟到拔节期(JT,GS32),追肥氮的氨挥发速率峰值增大且出现时间提前;继续推迟至孕穗期(BT,GS41),氨挥发速率峰值减小.SE、JT和BT三个追氮时期的氨挥发损失量分别占追肥氮的24.84％～25.32％、25.42％～25.50％和14.77％～16.62％.灌溉(60mm)条件,不论何时追氮,麦田追肥氮氨挥发速率均变化较小,氨挥发损失量在N 0.40～0.55 kg/hm2之间,仅占追肥氮的0.36％～0.49％.非灌溉条件,氨挥发速率与0-10 cm土层土壤铵态氮浓度呈极显著的正相关关系;灌溉条件,氨挥发速率与10-20 cm土壤浓度呈极显著的正相关关系.土壤温度和降水是影响氨挥发的重要因素.此外,氨挥发还与农田土壤表面的通气状况有关,多穗型小麦品种更有利于减少麦田氨挥发的损失.