花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦淀粉组分和理化特性的影响

花后弱光影响小麦淀粉分子积累和结构形成,进而使面粉的加工品质和食用品质变劣。本研究以非糯小麦轮选987和糯小麦农大糯50206为材料,设置3个花后遮光处理(不遮光、遮光30%和遮光60%),研究了花后不同强度遮光对小麦籽粒中淀粉组分及其理化特性的影响。结果表明,花后弱光胁迫使小麦籽粒中总淀粉含量减少,A-型淀粉粒比例增加,淀粉相对结晶度增大。花后光照强度降低,轮选987淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、稀澥值和反弹值增大,而农大糯50206淀粉的上述参数则呈减小趋势。轮选987淀粉的起始温度、峰值温度和终止温度随弱光胁迫的增强而降低,而糊化焓呈增加趋势;相反,农大糯50206淀粉的上述热力学特征参数呈降低趋势。相关性分析表明,直链淀粉含量、直/支比、A-型淀粉粒体积比例与相对结晶度、峰值黏度、谷值黏度、稀澥值、糊化时间和糊化焓呈显著负相关,与最终黏度和反弹值存在极显著正相关。可见,小麦花后光照强度降低影响籽粒淀粉组分和粒度分布,从而改变了淀粉的晶体、糊化和热力学特性。     

微喷水肥一体化氮肥后移对夏玉米氮素吸收及籽粒产量品质的影响

为了探明晋南地区冬小麦-夏玉米轮作区适宜的节水减氮管理模式,采用田间试验,研究分析了5个水氮组合模式对夏玉米氮素积累特征、籽粒产量、品质和氮肥利用率的影响。结果表明,与大水漫灌、传统撒施肥料(CK)相比,微喷水肥一体化处理的夏玉米籽粒产量提高12.05%～45.4%,其中以微喷灌4次(出苗水+小喇叭口水+大喇叭口水+抽雄水),施纯氮227.5 kg/hm2,氮肥后移、追氮2次处理(WN3)的籽粒产量和蛋白质含量最高,籽粒氮素积累量、总氮素积累量分别较施纯氮227.5 kg/hm2,追氮1次处理(WN2)提高6.8%、14.26%,且与微喷灌、施纯氮300 kg/hm2(WN1)和WN2相比,WN3处理的氮肥利用率分别提高41.81%、23.14%,氮肥农学利用效率分别提高47.45%、49.01%。综上所述,晋南冬小麦-夏玉米一年两熟区,采用微喷水肥一体化可替代漫灌实现节水减氮高产栽培,推荐微喷灌溉4次、氮肥后移处理(基肥45.5 kg/hm2+小喇叭口期追肥136.5 kg/hm2+抽雄期追肥45.5 kg/hm2)作为晋南地区夏玉米灌水施氮适宜的运筹方式,该模式相比CK减少灌水量50%、减施氮肥24.16%,提高氮肥利用效率的效果最好,实现了节水减氮的效果。     

豫西长期不同耕作下土壤肥力质量评价

基于河南洛阳长期定位试验(1999—2021年),分析不同耕作措施对土壤化学和生物性状的影响,采用隶属度函数和主成分分析法计算土壤肥力质量综合指数,评估豫西长期不同耕作制度下土壤肥力差异。选取传统耕作(CT)、免耕(NT)、深松(SS)和小麦-花生轮作(TC)共4个耕作处理,采集0~20和20~40 cm的土壤,测定土壤有机碳等指标,分析不同耕作对土壤肥力质量的影响。结果表明:(1)与传统耕作相比,免耕、深松和小麦-花生轮作处理显著提高了0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、硝态氮和速效钾含量,降低了土壤全磷和有效磷含量;而在20~40 cm土层小麦-花生轮作和传统耕作土壤养分含量更高。(2)相比于传统耕作,免耕显著提升了0~20 cm土层微生物量碳含量19.14%;免耕和深松显著提高了0~20 cm土壤亮氨酸氨基肽酶的活性;小麦-花生轮作土壤β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶酶活性最高。(3)4种耕作措施下0~20 cm土壤肥力质量综合指数从大到小的排序为小麦-花生轮作＞免耕＞深松＞传统耕作,20~40 cm土层为小麦-花生轮作＞传统耕作＞深松＞免耕。综上所述,免耕和深松提高了表层土壤有机碳等指标,改善了土壤肥力质量,小麦与豆科作物轮作也提升了土壤肥力质量。因此,与传统耕作相比,在豫西开展保护性耕作可以有效改善土壤质量。     

糯小麦和非糯小麦干物质积累及产量对灌浆期不同阶段弱光的响应

为了解花后弱光照对糯小麦和非糯小麦产量形成的影响差异,在大田条件下,选用非糯小麦品种轮选987和糯小麦品种农大糯50222两个小麦品种为材料,分别于灌浆前期(花后1～10 d)、中期(花后11～20 d)和后期(花后21～30 d)进行遮去60％的光合有效辐射处理,研究花后弱光胁迫时期对小麦干物质积累和产量的影响.结果表明,与不遮光处理(对照)相比,灌浆中期和后期遮光造成轮选987的生物产量和籽粒产量显著降低,而农大糯50222在籽粒灌浆的前期和中期遮光后均显著降低.花后不同阶段遮光处理均造成小麦花前营养器官贮存干物质在花后向籽粒的转运量及其贡献率发生变化,此影响存在明显的基因型差异.轮选987表现为籽粒灌浆前中期遮光后转运量均显著降低,后期遮光后增加,转运物质对籽粒的贡献率则表现为前期遮光降低,中后期遮光提高,尤其是后期遮光提高幅度更大.农大糯50222花前干物质的转运量在遮光后均增加,以中期遮光后增加最多,转运物质对籽粒的贡献率在前中期遮光下均增大,以中期遮光最明显,后期遮光下贡献率下降.花后不同阶段遮光改变了小麦的灌浆进程.随遮光时间的推迟,轮选987籽粒灌浆的渐增期和快增期缩短.籽粒灌浆中期遮光延长了农大糯50222灌浆的快增期.灌浆中期遮光致使小麦产量和经济系数下降的幅度最大.     

长期有机无机配施对暗棕壤土壤酶活性及春麦产量品质的影响

根据 41年长期施肥试验结果，研究有机无机配施对暗棕壤土壤肥力、春麦籽粒产量和品质的影响，探讨有机无机配施条件下土壤酶活性与作物产量、品质之间的内在关系，为建立科学合理的有机无机配施技术体系提供理论依据。长期定位试验于 1979年开展，位于黑龙江省黑河市农科院内，土壤类型为暗棕壤。设对照、低量化肥、中量化肥、高量化肥、有机肥、有机肥 +中量化肥 6个处理，于 2019年 8月采集土壤样品(0～ 20 cm)和小麦籽粒样品，测定分析了 5种土壤水解酶，即 β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和亮氨酸氨基肽酶活性，研究暗棕壤酶活性、小麦籽粒产量和品质的变化规律，并进行相关性分析。研究结果表明:1)各处理相比较，单施有机肥、有机肥配施中量化肥 2个处理均显著提高了土壤 β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和亮氨酸氨基肽酶活性，有机肥配施中量化肥处理较单施中量化肥处理土壤酶活性提高了 21.04%～ 95.74%。2)不同施肥处理小麦籽粒产量差异显著，各施肥处理小麦产量较对照增加了 6.93%～ 111.03%，以单施高量化肥、有机肥配施中量化肥 2个处理增产比例最高。3)小麦籽粒品质、面粉品质和面团品质均表现出一致性的规律，有机肥配施化肥处理的小麦综合品质均显著高于单施化肥处理。4)土壤酶活性与小麦籽粒品质、面粉品质和面团品质之间存在显著或极显著正相关关系，与小麦产量间呈正相关，但不显著。不同施肥处理下土壤酶活性、小麦产量和品质均存在显著差异，有机肥配施中量化肥处理对提高土壤酶活性、小麦产量和品质有明显的作用，有机肥与化肥的合理配施是提高土壤肥力并保障作物产量和品质的重要措施。     

免耕条件下施用有机肥对冬小麦土壤酶及活性有机碳的影响

【目的】探讨免耕条件下施用有机肥对冬小麦土壤酶活性及活性有机碳含量的影响,明确免耕条件下的科学施肥方法,为提升土壤生物学活性和改善土壤质量提供理论依据。【方法】基于山西运城长期定位试验,选取免耕（NT）和免耕增施有机肥（NTM）两个处理,在冬小麦不同生育时期测定与碳转化相关土壤酶的活性（β葡萄糖苷酶、β木聚糖酶、纤维二糖苷酶、α葡萄糖苷酶）、土壤温度、土壤含水量和土壤呼吸速率以及成熟期土壤总有机碳（TOC）和活性有机碳组分（可溶性有机碳,DOC;易氧化有机碳,EOC;微生物量碳,MBC）等关键指标。【结果】（1）在冬小麦生育期,两个处理不同土壤酶活性具有明显的季节性变化特征。其中β木聚糖酶与α葡萄糖苷酶的活性在拔节期和灌浆期表现出升高趋势;但β-葡萄糖苷酶与纤维二糖苷酶的活性随季节变化波动较小。不同生育时期β木聚糖酶和α葡萄糖苷酶的活性的变化趋势与土壤呼吸速率变化趋势基本一致。此外,主成分分析结果表明,不同生育时期土壤酶活性主要受土壤含水量和土壤呼吸速率的影响。（2）与NT相比,NTM显著提高不同生育时期土壤β木聚糖酶的活性（越冬期：17.6%;抽穗期：8.5%;灌浆期：14.1%和成熟期：10.0%）;在越冬期和拔节期土壤α葡萄糖苷酶的活性分别提高16.7%和10.2%。同时,主成分分析结果表明,不同处理间酶活性主要受土壤温度和土壤呼吸速率的影响。（3）与NT相比,NTM显著提升冬小麦生长季TOC、DOC、EOC和MBC含量（TOC：16.9%;DOC：27.7%;EOC：38.4%和MBC：50.7%）。（4）冬小麦生长季土壤生物学指标相关分析表明,β木聚糖酶与α葡萄糖苷酶的活性与总有机碳及其活性组分呈显著相关关系（相关系数均大于0.850）。【结论】免耕增施有机肥通过影响生育期土壤含水量和土壤温度,进而提升β木聚糖酶与α葡萄糖苷酶的活性;同时,秸秆还田基础上增加有机肥碳投入可进一步提高土壤总有机碳和活性有机碳组分的含量,有利于土壤酶等生物学活性和土壤质量的提升。     

添加玉米秸秆对旱作土壤团聚体及其有机碳含量的影响

【目的】研究玉米秸秆还田对不同耕作处理下旱地土壤团聚体及其有机碳的影响,旨在探究长期传统耕作土壤添加秸秆后团聚体及其有机碳的变化规律,并确定添加秸秆提高土壤有机碳的主要原因,为旱地农田固碳技术提供理论依据。【方法】采集大田长期试验地的传统耕作和免耕小区土样进行室内培养试验,设置4个处理,分别为传统耕作土壤不加秸秆（CT）、免耕土壤不加秸秆（NT）、传统耕作土壤加秸秆（CTS）和免耕土壤加秸秆（NTS）,15次重复;秸秆为传统耕作玉米植株地上部分,用量为5%烘干土质量,在25℃恒温培养箱中通气培养180 d,定期取样进行团聚体组成和有机碳含量的测定。【结果】（1）不加秸秆处理团聚体以250—53 μm为主,占全部团聚体的52%—66%;添加秸秆处理以2 000—250 μm团聚体为主,占全部团聚体的41%—50%,CTS较CT提高230%—302%,NTS较NT提高92%—134%。（2）添加秸秆处理平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）以及>0.25 mm团聚体百分比（R_0.25）显著提高,培养到180 d时,CTS较CT分别提高133%、130%和235%,NTS较NT分别提高53%、75%和87%。（3）培养至180 d时,CTS较CT分别提高250—53 μm和<53 μm团聚体有机碳70%和54%;NTS较NT分别提高250—53 μm和<53 μm团聚体有机碳30%和25%。（4）添加秸秆显著提高2 000—250 μm团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率,CTS和NTS分别为49%—61%和50%—60%,且受团聚体组成影响较大。【结论】添加秸秆能够有效提高旱作土壤大团聚体（>250 μm）形成并增强其稳定性,提高大团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率,且对传统耕作处理土壤的促进效果更明显。     

不同耕作措施下添加秸秆对土壤有机碳及其相关因素的影响

【目的】探究添加秸秆对不同耕作措施下土壤有机碳及其相关因素的影响,为北方旱作农田固碳增产管理提供理论依据。【方法】采集长期进行传统耕作（CT）和免耕（NT）的大田土壤样品进行室内培养试验,共设置4个处理,分别为传统耕作土壤不加秸秆（CT）、免耕土壤不加秸秆（NT）、传统耕作土壤加秸秆（CTS）和免耕土壤加秸秆（NTS）,每个处理15次重复。在25℃恒温培养箱中进行通气培养,培养时间共180 d,此间定期取样进行有机碳含量、水稳性团聚体构成、土壤微生物量碳和相关土壤酶活性的测定。【结果】（1）添加秸秆显著提高土壤有机碳含量和大团聚体含量。与CT相比,CTS提高土壤有机碳含量15%—46%;与NT相比,NTS提高土壤有机碳含量12%—21%;培养结束时,CTS、NTS处理的有机碳含量较初始分别提高26.8%和7.0%。CTS和NTS处理以2 000—250 μm团聚体含量最高,占全部团聚体的41%—50%,CTS较CT提高>250 μm团聚体比例235%—310%,NTS较NT提高>250 μm团聚体比例96%—149%。（2）添加秸秆显著增加土壤有机碳δ¹³C值,CTS处理为80.93‰—115.22‰,NTS为48.92‰—80.49‰;CTS秸秆来源碳所占比例显著高于NTS,较NTS处理提高13%—66%。（3）添加秸秆显著提高微生物量碳（MBC）含量、β-葡萄糖苷酶（BG）、β-纤维二糖苷酶（CBH）和β-木糖苷酶（BXYL）活性。CTS较CT提高MBC含量239%—623%,提高BG、CBH和BXYL活性58%—170%、52%—337%和117%-170%;NTS较NT处理提高MBC含量124%—555%,提高BG、CBH和BXYL活性28%—181%、4%—304%和13%—118%。（4）土壤有机碳含量与BG、CBH和BXYL活性、MBC及>2 000 μm、2 000—250 μm团聚体比例呈显著正相关关系,与250—53 μm、＜53 μm团聚体比例呈显著负相关关系;BG、CBH、BXYL 3种酶活性彼此之间表现为极显著正相关关系,且均与MBC、>2 000 μm团聚体、2 000—250 μm团聚体显著正相关,与＜53 μm团聚体极显著负相关。线性相关分析结果表明水稳性大团聚体（>250 μm）可解释有机碳变化的48%,MBC可解释有机碳变化的45%,BG、CBH和BXYL酶活性分别可解释有机碳变化的66%、44%、53%。【结论】添加秸秆可显著提高土壤有机碳和大团聚体含量,促进微生物数量增加和土壤酶活性增强,且对传统耕作土壤有机碳及其相关因素的影响更大,有机碳在土壤中的固定除了受团聚体物理保护外,还受土壤中微生物作用的调节。     

干旱胁迫对小麦不同品种胚乳淀粉结构和理化特性的影响

【目的】全面了解干旱胁迫对小麦不同品种胚乳淀粉组成、粒度分布、糊化特性以及晶体特性的影响,揭示小麦淀粉结构与理化特性的内在关系。【方法】2013—2015年度以小麦品种京冬8(JD8)、河农825(HN825)、冀麦585(JM585)、农大211(ND211)为试验材料,设节水灌溉(W)和旱作(D)2种处理,研究干旱胁迫对小麦胚乳淀粉结构及其理化特性的影响。【结果】干旱胁迫显著抑制了小麦胚乳淀粉的积累,但对小麦淀粉直/支比的影响不显著。小麦胚乳淀粉粒体积、表面积和数目分布均呈双峰曲线变化,干旱胁迫对淀粉粒粒度分布的影响因基因型和粒径大小的不同而存在差异,其中对粒径5μm淀粉粒的表面积、数目分布影响最大。干旱胁迫未改变小麦胚乳淀粉的晶体类型,但显著提高了小麦淀粉的结晶度,对小麦淀粉X-衍射图谱中各尖峰强度的影响因品种和衍射角的不同而存在差异。干旱胁迫显著提高了小麦淀粉的低谷黏度和糊化温度,延长了糊化时间,但显著降低了小麦淀粉的峰值黏度和稀懈值,对终结黏度和回生值的影响存在基因型差异。相关分析表明,小麦胚乳淀粉结晶度与总淀粉和直链淀粉含量呈显著负相关,与支链淀粉呈显著正相关。总淀粉含量与峰值黏度呈显著正相关。直链淀粉含量与峰值黏度和稀懈值呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关。支链淀粉含量与糊化特性的相关性不显著,而淀粉直/支比仅与糊化时间呈显著负相关。小麦胚乳淀粉中粒径5μm和10μm的淀粉粒体积百分比与终结黏度和回生值均分别呈显著、极显著负相关,而粒径15μm的淀粉粒与终结黏度和回生值均呈显著正相关。小麦淀粉粒体积分布与结晶度的相关性不显著。小麦淀粉糊化峰值黏度和稀懈值与结晶度分别呈极显著和显著负相关,而糊化温度与结晶度呈显著正相关。【结论】干旱胁迫改变了小麦胚乳淀粉组分、粒度分布、结晶度及其主要糊化参数。小麦胚乳淀粉结构与晶体特性和糊化特性之间均存在明显的相关性,表明干旱对小麦淀粉结构的影响,间接影响了其理化特性,因此,可以通过调节水分条件来生产一定品质的小麦。     

免耕对农田土壤持水特性和有机碳储量影响的区域差异

【目的】分析耕作对土壤碳储量的影响,明确我国东北、华北地区的科学耕作方式,为区域优化耕作模式、改善土壤提供依据。【方法】基于吉林公主岭（GZL）、山西寿阳（SSY）、河北廊坊（HLF）、山西临汾（SLF）4个长期定位试验,选择传统耕作（CT）、免耕（NT）两个耕作处理,分析耕作对有机碳影响的区域差异。【结果】（1）免耕对土壤容重和紧实度影响存在区域性差异,显著提高了东北冷凉区黏质黑土（公主岭）和华北砂质潮土（廊坊）的土壤容重和紧实度,土壤容重分别增加了12.1%、0.7%,但降低了黄土高原东部粉砂壤质黄土（临汾）和砂壤质褐土（寿阳）的土壤容重和紧实度,土壤容重分别降低了1.5%、8.2%。（2）公主岭试验点0、10 kPa土壤体积含水量处理间差异显著,免耕较传统耕作分别提高了40.4%、30.1%;寿阳试验点0、10、500 kPa下免耕较传统耕作土壤体积含水量分别降低了6.4%、4.3%、5.9%,350 kPa下提高了2.1%;廊坊试验点10、350、500 kPa免耕下土壤体积含水量分别提高了0.6%、5.6%、2.6%;临汾试验点0和10 kPa免耕下土壤体积含水量分别降低了7.1%、5.5%,350 和500 kPa土壤体积含水量分别提高了2.9%、8.9%。（3）在4个区域,免耕显著提高了0—10 cm表层土壤有机碳储量,其中公主岭增加最显著,提高了45.4%;但免耕对0—80 cm土层总有机碳储量影响存在区域性差异,公主岭提高了7.2%,寿阳、廊坊、临汾分别降低了26.8%、31.3%、23.5%。（4）土壤有机碳与饱和含水量呈极显著正相关关系,而与年均温、年降水、紧实度具有显著负相关关系,有机碳储量受气候因子、持水能力、紧实度的影响显著。【结论】由于我国东北和华北地区气候、作物类型、土壤性质等不同,免耕对土壤有机碳储量影响存在区域性差异,可以显著提高各区域表层土壤有机碳储量,但仅提高了东北冷凉区黏质黑土（公主岭）土壤总有机碳储量。总体来说,免耕保护性耕作技术是提高表层有机碳储量的有效途径。