小麦根中NADP-脱氢酶系统关键酶活性与根系活力和产量的关系分析

【目的】在黄淮平原典型农田氮肥减施条件下,探索决定小麦根系活力的关键脱氢酶种类及酶活性变化及其对籽粒产量的影响。【方法】采用大田试验方式,运用裂区设计,主处理为施氮量,设0（N0）,135（N1）,157.5（N2）,180（N3）,202.5（N4）,225（N5）kg·hm^-2 6个施氮水平,副处理为半冬性品种矮抗58和周麦27号。对小麦越冬期、返青期、拔节期、挑旗抽穗期、灌浆期和蜡熟期根中异柠檬酸脱氢酶（NADP-ICDH）、NADP-苹果酸酶（NADP-ME）、戊糖磷酸途径总脱氢酶（G6PDH+6PGDH）活性与根系活力（改良TTC法）和产量间的关系进行分析。【结果】小麦关键生育时期根系活力呈“高-低-高-低”变化,NADP-ICDH,NADP-ME和（G6PDH+6PGDH）活性变化均表现为先上升后下降的趋势,灌浆后活性变化不明显。越冬前后,不同施氮处理间根中NADP-脱氢酶系统关键酶活性表现为不施氮处理（N0）大于施氮处理（N1-N5）;拔节-抽穗期,NADP-脱氢酶系统关键酶活性和根系活力均表现为施氮处理（N1-N5）显著高于不施氮（N0）处理,随着施氮水平逐步降低不同酶活性随之降低,与N5处理相比,N4处理NADP-ICDH和NADP-ME的活性未达显著水平,同时（G6PDH+ 6PGDH）活性和根系活力降幅最少。施氮量显著影响小麦籽粒产量及其构成因素,与不施氮处理（N0）相比,施氮处理（N1-N5）下的单位面积成穗数、穗粒数显著提高。综合两年度产量平均值可知,N5处理下籽粒产量最高,达9 238.02 kg·hm^-2,N4处理次之,较N5处理仅下降0.3%且差异未达显著水平。进一步分析表明,不同生育时期根中NADP-ICDH、NADP-ME与（G6PDH+6PGDH）三者之间呈显著或极显著正相关关系;NADP-脱氢酶系统关键酶活性与根系活力呈正相关关系,其中生育中、后期达显著或极显著水平;根系活力及NADP-ICDH,NADP-ME和（G6PDH+6PGDH）活性与产量呈显著或极显著正相关关系。通径分析表明,两年度NADP-ICDH,NADP-ME和（G6PDH+6PGDH）活性在拔节期和挑旗抽穗期对产量有较大的正向作用;挑旗抽穗期根系活力对产量的直接作用较小,但其通过NADP-ME和戊糖磷酸途径总脱氢酶（G6PDH+6PGDH）活性对产量所产生的间接正向作用较大,因而根系活力对产量的影响达极显著水平。【结论】本试验条件下,综合考虑NADP-脱氢酶系统关键酶活性和根系活力变化及籽粒产量表现,黄淮平原麦田施氮水平由N5减至N4水平当是最佳选择。NADP-ICDH,NADP-ME和（G6PDH+6PGDH）活性与采用改良TTC法测定的“根系活力”密切相关,其中NADP-ME和（G6PDH+6PGDH）活性对根系活力影响最大,实践中可通过分子育种手段和有效栽培措施实现NADP-ME和（G6PDH+6PGDH）在根中的高表达以提高小麦根系活力。     

不同氮素利用效率小麦苗期的根系形态数量性状分析

为在苗期可通过根系形态数量性状对氮高效小麦品种进行鉴别,利用营养液培养法,在正常氮(5mmol·L~(-1))和高氮(45mmol·L~(-1))处理下,研究了黄淮平原区18个主栽小麦品种苗期氮素利用效率与根系形态数量性状的关系;通过干物重和氮积累量与根系形态指标相结合的方式对供试小麦品种植株氮效率进行了综合评价,并划分不同氮效率类型。结果发现,在两种氮处理下,供试小麦品种的根干重、茎叶干重、单株干重、根氮含量、茎叶氮含量、单株氮含量、单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数的变异系数均大于15%,可作为氮效率评价指标。小麦的单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数与植株氮积累量呈显著正相关,可以作为育种早期筛选高氮效率材料的指标。不同氮效率类型的单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数均表现为氮高效型氮中效型氮低效型。通过逐步回归分析,建立了小麦幼苗植株氮积累量和根系形态数量性状的预测模型,拟合精度在91.91%以上。小麦不同氮效率类型间的单株总根长、根总表面积、单株根尖数的差异均达显著水平,生产上可根据小麦苗期根系的主要形态数量性状判断其氮效率高低。     

小麦根蘖发育和产量对耕作和追氮方式以及施氮量的响应

  【目的】  黄淮平原小麦生产中大量施用氮肥，探讨不同耕作和施肥方式对小麦根蘖发育的影响，以期实现减氮不减产并提高氮肥利用率的目标。  【方法】  2016—2018年连续两个种植年度，以半冬性中熟小麦品种矮抗58为材料，采用裂裂区设计试验方法，主区为施氮量 (240 、180 kg/hm2)，副区为耕作方式 (旋耕、深耕)，副副区为追肥方式 (撒施、隔行开沟追肥、隔二行开沟追肥)，研究了小麦根系生长和生理活性、主茎和分蘖发育动态与成穗、籽粒产量和氮肥利用率。  【结果】  小麦不同生育时期单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数、叶面积指数 (LAI) 均随施氮量降低而降低。与旋耕相比，深耕条件下小麦生育中、后期单株次生根数和单位面积茎蘖数增多、根系活力提高、LAI增大。生育后期，隔行开沟追肥的单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数和LAI最高，撒施次之，隔二行开沟追肥最低。减量施氮较常规施氮籽粒产量降低了2.41%，氮肥偏生产力、氮肥吸收效率和氮肥内在利用率分别增加了29.67%、25.69%和2.29%。与旋耕相比，深耕条件下籽粒产量增加了5.60%，氮肥偏生产力和氮肥吸收效率分别提高了4.48%和8.47%。不同追肥方式中，隔行开沟追肥的籽粒产量最高，氮肥偏生产力和氮肥吸收效率显著提高，较撒施分别提高了3.62%、3.98%和7.38%，较隔二行开沟追肥分别提高了5.93%、6.34%和12.93%。  【结论】  深耕可提高生育中、后期小麦单株次生根数、根系活力和单位面积茎蘖数。常规施氮 (纯氮240 kg/hm2) 结合深耕 (深度25～30 cm)、隔行开沟追肥，可获得最高小麦产量；减施25%氮肥 (180 kg/hm2) 会导致籽粒产量降低，但结合深耕并采用隔行开沟施肥方式，可显著提高氮肥利用率，部分降低减氮所造成的产量损失，是获得高产高效的最佳组合。     

花生根和荚果对外源钙的吸收特性研究

为了明确花生根和荚果对外源钙的吸收特性,本研究选取对钙敏感性不同的豫花37和豫花23为试材,利用自主研发的花生根果分区培养装置开展试验,设置不施钙(CK)、根区施0.20 g·kg^-1CaO(RL)、根区施0.80 g·kg^-1 CaO(RH)、荚果区施0.20 g·kg^-1CaO(PL)、荚果区施0.80 g·kg^-1 CaO(PH)共5个处理,探究根区和荚果区不同外源钙处理对土壤钙含量、花生生长发育及产质量、钙吸收积累分配特征的影响。结果表明,饱果成熟期,同一基因型花生根区施钙土壤钙含量低于荚果区相同施钙量处理,且以酸溶态钙为主,占土壤全钙的37.97%~64.52%;与根区施钙相比,荚果区施相同量的外源钙提高了花生的饱果数、出仁率和荚果产量,降低了籽仁可溶性糖含量,增加了油酸/亚油酸比值(O/L)和粗蛋白、粗脂肪、蛋氨酸、赖氨酸的含量;根区施钙花生根茎叶的吸钙量占花生植株总吸钙量的87.39%~91.11%,果壳和籽仁占8.89%~12.61%,荚果区施钙花生根茎叶占74.10%~84.85%,果壳和籽仁占15.15%~25.90%;与根区施钙相比,荚果区施钙显著提高了钙利用效率,豫花37荚果和籽仁钙利用效率分别提高了42.35%~49.28%和37.73%~43.89%,豫花23分别提高了32.43%~46.17%和21.05%~47.09%。总体来看,荚果区施钙较根区施钙显著提高了花生产质量和钙的利用效率。本研究结果为指导花生钙肥施用提供了理论依据。     

小麦冬前次生根对生育中后期地上部发育及产量的影响

为明确冬前小麦单株次生根的作用,采用大田育苗盆栽移植的方式,以半冬性中熟小麦矮抗58为材料,在越冬前将育苗区单株总分蘖数为4(包括主茎)的植株根据次生根数分为3个处理:处理A(次生根数较少,次生根1~2条)、处理B(次生根数中等,次生根3~4条)和处理C(次生根数较多,次生根5条以上),研究了冬前次生根数对小麦生育中后期地上部发育、单株根系生理势及籽粒产量的影响。结果表明,本试验条件下,冬前单株次生根数较多有利于生育中后期单株蘖数、地上部干物质量和单株叶面积的提高,进而提高了植株的光合面积,促进了地上部生长和干物质积累,不同处理间存在一定的差异。其中,相对于处理A和处理B,处理C的影响相对较大。结果还表明,冬前次生根数增加有利于单株根系生理势的提高,2015-2016年蜡熟期和2016-2017年拔节期,不同处理间差异达显著水平,说明冬前次生根数对提高生育中后期植株的根系生物量、维持较高的根系活性具有一定的正效应。随着冬前次生根数增加,小麦单株穗数、结实小穗数和穗粒数也随之增加,单株产量也因此提高,其中处理C的单株穗数、结实小穗数和穗粒数比处理A分别增加了25.0%,13.4%,26.2%,产量增加了52.4%。由此可见,越冬前单株分蘖数相同条件下,小麦单株次生根数较多有利于提高籽粒产量。     

去赘芽和打边心对棉花源库活性的调节及产量和品质的影响

【目的】探讨棉花赘芽和边心对源库活性的调节作用及对产量和品质的影响,为棉花简化整枝提供科学依据。【方法】2014-2015年在郑州市惠济区黄河滩地,选用鲁棉研28号品种,设计去赘芽、打边心和去赘芽+打边心3个处理,以不去赘芽不打边心为对照(CK),调查测定了不同处理下棉花源库大小及活性、产量性状、纤维品质和经济效益。【结果】与CK相比,去赘芽和打边心的3个处理在棉花生育后期可以维持较高LAI(Leaf area index)和干物质积累量,库/源比较高;在棉花生育中期,叶"源"中IAA(Indoleacetic acid)含量和SOD(Superoxide dismutase)活性较高,ABA(Abscisic acid)含量较低;从铃"库"来看,伏前桃和伏桃的棉籽中IAA含量和SOD活性较高,ABA含量较低,而伏前桃和伏桃的纤维表现正好与棉籽相反;去赘芽、打边心和去赘芽+打边心处理的皮棉单产分别提高4.43%、5.17%和9.31%,但处理间差异不显著。去边心对产量的效应大于去赘芽,且两者具有累加效应;去赘芽和打边心对棉花纤维品质无明显影响;打边心能稳定增加纯收入,但去赘芽减收,去赘芽+打边心增效不够稳定。【结论】棉花去赘芽和打边心总体上能协调源库关系,提高源库活性,可以增产但不显著,效益也不够理想。因此,在棉花规模化生产时,可以采用简化整枝,即不去赘芽、不打边心。     

有机无机肥配施对烟田土壤养分和烟叶产质量的影响

【目的】探明烟田有机肥与无机肥的适宜施用配比和优质烟叶品质形成的作用机理，为植烟土壤改良及优质烟叶生产提供科学参考。【方法】设置5个不同有机无机肥配比处理(T1，对照，纯施无机肥；T2：有机肥︰无机肥=30%︰70%；T3：有机肥︰无机肥=50%︰50%；T4：有机肥︰无机肥=70%︰30%；T5：纯施有机肥)，分析不同处理土壤主要养分、烟叶干物质积累和烟叶化学成分及其协调性的差异。【结果】与对照比，有机无机肥配施处理烟株团棵期和旺长期土壤微生物生物量碳氮和有机碳含量升高，成熟期烟株根、茎、叶干物质积累升高；调制后烟叶总氮含量下降，烟碱、总糖、还原糖和钾氯含量升高。烟叶经济效益以T2最高，烟叶产量、产值、均价和上等烟比例分别较对照升高22.00%、28.42%、5.42%和18.98%。土壤有机碳、微生物生物量碳与烟叶总氮、烟碱、钾氯含量密切相关。【结论】有机无机肥配施能有效改良土壤结构并提高烟叶产质量，适宜的配比为有机肥︰无机肥=30%︰70%。     

钙钼肥对花生氮素利用、生长发育及产量的影响

为探讨钙、钼肥对花生干物质积累、氮素利用及产量的影响，以商花18号为试验材料，设常规施肥(CK)、增施钙肥(T1,75 kg/hm²)、增施钼肥(T2,0.45 kg/hm²)、钙钼配施(T3,Ca 75 kg/hm²+Mo 0.45 kg/hm²)4个处理，分别在河南省花生主产区正阳县(豫南)和武陟县(豫北)开展试验。结果表明，在正阳增施钙肥或钼肥可以提高植株的干物质积累、氮素积累、单株结果数和单株双仁果数。其中增施钙肥处理不仅提高荚果占总干物质的分配率和氮素分配率，还能降低地上部干物质积累，减少无效分枝发生，显著提高千克饱果数、百果质量，降低千克秕果数，比对照增产8.45%。在武陟增施钼肥的处理效果优于增施钙肥的处理，其中T3处理的效果最佳。与CK相比，T3处理的干物质积累、氮素积累分别增加22.85%、12.64%,千克饱果数、百果质量和荚果产量分别提高22.67%、5.28%和6.85%。以上结果表明，增施钙肥和钼肥能够不同程度提高花生成熟期荚果的干物质分配率和氮素积累量，提高花生千克饱果数...     

白粉病对小麦品种西农979籽粒淀粉合成关键酶基因表达的影响

为了揭示白粉病对花后小麦籽粒淀粉合成的影响机制,以小麦品种西农979为材料,利用实时荧光定量PCR技术研究白粉病不同发病程度对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达的影响。结果表明,随着感病程度的增加,小麦籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因AGPase、淀粉分支酶基因SBE和可溶性淀粉合成酶基因SSS的表达均被抑制,其酶活性下降;束缚态淀粉合成酶I基因GBSSⅠ的表达量和酶活性均高于对照;去分支酶基因DBE的表达量与对照相比没有明显变化,但其酶活性在病害高峰期高于对照;支链淀粉含量和总淀粉含量显著降低,而直链淀粉含量增加。由此可知,白粉病通过改变籽粒淀粉合成相关酶基因的表达及活性而影响淀粉的积累。     

高碳基肥与微生物菌剂配施对土壤肥力及烟叶产质量的影响

采用随机区组试验设计，研究了高碳基肥配施不同微生物菌剂对土壤肥力及烟叶产质量的影响。结果表明，高碳基肥与解淀粉芽孢杆菌或绿色木霉菌剂配施较常规施肥对照（T1）可提高土壤细菌和真菌数量以及烤烟株高、茎围、最大叶面积、干物质积累量、产量、产值和中上等烟比例，其中常规施肥+高碳基肥+解淀粉芽孢杆菌+绿色木霉（T5）处理对烟叶产量和品质的改善效果最优，产量、产值和中上等烟比例比T1处理分别提升25.96%、35.69%、12.13%。与T1相比，T5处理还可以提高土壤含水率、有机质含量、铵态氮含量、有效硫含量以及土壤微生物的生物量碳、氮和磷含量。由此可知，高碳基肥与解淀粉芽孢杆菌和绿色木霉生物菌剂配施能有效改善烟田土壤生物学特性，提升烟叶产量和品质。