利用小麦秸秆制备的保水剂性能研究

[目的]以小麦秸秆纤维素接枝丙烯酸制备保水剂,并检测各因素对保水剂吸水性能的影响,探索制备保水剂的最佳反应条件,以期制备出成本低,降解性好,保水性高的新型保水剂。[方法]采用水溶液聚合法制备保水剂,并通过单因素试验和正交试验来确定最佳反应条件,对合成产物的吸液倍率、保水性能和表观形态进行测定与表征。[结果]温度为70℃,去离子水用量为160ml,2.0%N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)用量为9ml,引发剂(过硫酸钾:硫代硫酸钠=3∶1)与丙烯酸单体比为2.0%,丙烯酸中和度为70%,反应时间为1h,合成的保水剂具有较高的吸水或盐水倍率,1g保水剂吸0.9%NaCl溶液41.2g/g,吸去离子水430.9g/g。红外光谱分析和电镜扫描结果表明,保水剂胶体接枝聚合成功,胶体具有良好的表面形态。[结论]制备的保水剂吸液速率快、重复吸水效果较好。保水剂在氯化铁溶液中吸水倍率最高,达到113g/g。复合离子溶液中,在离子浓度为1g/L时吸水倍率最高达57g/g。     

Soil salt and NaCl have different effects on seed germination of the halophyte Suaeda salsa

Seed germination is a key life‐history stage of halophytes. Most studies on seed germination of halophytes have focused on the effects of a single salt, while little information is available on the effects of mixed salt in the natural habitat. Due to the contribution of multiple ions in saline soil, we hypothesized that the effect of mixed salt on seed germination will differ from that of a single salt and the mechanism of how germination is affected will differ as well. The effects of mixed salt and NaCl on germination, water imbibition, and ionic concentrations of seeds of Suaeda salsa (L.) Pall. were compared at various salinity levels. Germination percentage (GP) and rate (GR) decreased with increasing salinity level, regardless of salt type. There was no difference in GP or GR between mixed salt and NaCl when the salinity level was below 20 dS m^?1. Above 20 dS m^?1, GP and GR in NaCl were lower than those in mixed salt. At the same salinity level, Na⁺ concentration in seeds was higher in NaCl than that in mixed salt, but the reverse was true for Ca²⁺ and Mg²⁺ concentrations. Imbibition rate for seeds in NaCl was lower than that in mixed salt at the same salinity level. Addition of Ca²⁺ and Mg²⁺ alleviated the inhibition of NaCl on seed germination. In conclusion, our results suggest that the effects of soil salts and NaCl on seed germination are different, and using NaCl instead of soil salt might not be realistic to show the effect of saline stress on seed germination of halophytes in the natural habitat.     

Impact of cycocel on seed germination and growth in some commercial crops under osmotic stress conditions

Most of plant growth regulators are known to alleviate negative effects of osmotic stress on crop growth. To evaluate the effects of cycocel (CCC), as a growth regulator, on crop seed germination, early growth, and vegetative growth under osmotic stress conditions, a study was conducted under controlled conditions. Six crops, wheat, barley, maize, sunflower, safflower, and rapeseed were grown under five osmotic potentials (0, as non-stress, ?0.5, ?1.0, ?1.5, and ?2.0 MPa), which were raised from seeds treated with three CCC concentrations (0, 2.5, and 3.5 g l^?1). Reduced germination, seedling and vegetative growth as well as enhanced leaf free proline and chlorophyll content index were observed under osmotic stress. The extent of these changes depended on the type of the used crops. Priming with optimum CCC concentration mitigated to great extent stress-induced adverse effects on these crops. The positive effect of CCC priming on wheat, maize, and rapeseed was observed only at moderate osmotic levels, whereas on barley and safflower the priming effects were found in all levels of osmotic stress. However, sunflower did not respond to CCC priming treatments which might have been due to its thick achene coat. CCC priming was found to be effective in diverting a major proportion of assimilates to root, because root to shoot dry weight ratio increased due to CCC application under all osmotic stress regimes. Since barley and safflower were found to be most responsive to CCC priming, further research for better understanding of mechanisms of CCC priming on their germination and vegetative growth is recommended.     

小麦萌发期幼苗相关性状耐旱系数的QTL定位

为了检测与小麦幼苗耐旱性相关的数量性状位点,用3个关联重组自交系(RIL)群体,对小麦萌发期幼苗的胚芽鞘长、苗高、最大根长、根数、苗鲜重、茎叶鲜重、根鲜重、根冠鲜重比、苗干重、茎叶干重、根干重、根冠干重比等12个表型性状的耐旱系数进行QTL定位。结果显示,共检测到28个耐旱相关位点,分布在小麦的1BL、1D、2B、3A、3B、3D、4A、6A、6B、6D、7A、7B等12条染色体上,可分别解释表型变异的5.61%~64.22%,其中,6个位点通过同一群体不同性状的耐旱系数检测到,2个位点通过2个群体不同性状的耐旱系数检测到,分别位于4A染色体的Xbarc61~wpt-9675标记区间和6A染色体的wpt-9679~wpt-8177标记区间内,这2个位点实现了在不同群体间的相互验证,可靠性大大提高。这些位点的发现对于小麦萌发期耐旱性的精细定位、图位克隆和分子标记辅助选择具有重要的意义。     

Predicting Biosolids Application Rates for Dryland Wheat across a Range of Northwest Climate Zones

We evaluated dryland wheat (Triticum aestivum L.) response to biosolids applications in the inland Pacific Northwest and compared agronomic application rates predicted from yield curves with those predicted from Extension guidance. We applied biosolids rate treatments during the fallow year in 10 on‐farm experiments and determined grain yield, protein, and postharvest soil nitrate. Nitrogen (N) rates were calculated from Extension guidance and compared with biosolids agronomic rate estimates based on yield regressions generated for each site. Eight of the 10 sites had quadratic yield responses. The agronomic biosolids rate at the responsive sites averaged 315 kg ha^?1 more grain than the farmer inorganic N rate. At responsive sites, a mean biosolids application rate of 4.7 dry Mg ha^?1 (226 kg total N ha^?1) was required for 95% of maximum grain yield. Results showed that Extension fertilizer guidance together with calculations for biosolids available N gave reasonable estimates for biosolids application rates.     

模拟酸雨对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

以中性溶液（pH=7.0）为对照,研究了pH值为1.0,2.0,3.0,4.0,5.0和6.0模拟酸雨对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,小麦种子萌发和幼苗生长各指标随着pH值的降低而降低,弱酸（pH5.0～6.0）条件下小麦种子能够正常萌发和生长,种子萌发和幼苗生长各指标与对照没有显著差异（P > 0.05）;在pH低于5.0时,小麦种子萌发和幼苗生长严重受阻,种子萌发和幼苗生长各指标均显著低于对照（P < 0.05）;pH为1.0时,小麦种子则完全失去活性;不同pH值模拟酸雨胁迫对小麦幼苗生理指标影响较大,叶绿素含量、类胡萝卜素含量、保护酶（SOD,POD,CAT）和非保护酶（PPO,PAL）活性随酸性的增强呈降低趋势,而相对电导率和丙二醛（MDA）含量呈上升趋势。综合分析认为,小麦幼苗生长比种子萌发对模拟酸雨的响应更为敏感。     

不同引发剂处理对水分胁迫下小麦发芽及幼苗生理特性的影响

为了解不同引发处理对水分胁迫下小麦萌发特性的生理机制差异,以半冬性小麦品种周麦18为试验材料,分别用H2O、0.25μM茉莉酸甲酯(Me JA)、20%聚乙二醇(PEG)、0.25μM Me JA+20%PEG引发处理6、12、18、24 h,然后在浓度为15%的PEG溶液中进行发芽试验,并测定幼苗生理指标。结果表明,4种引发剂处理均能显著提高小麦种子在水分胁迫下的发芽特性,促进幼苗生长,其中H2O和Me JA均在引发处理12 h效果最好,而PEG和Me JA+PEG均在引发处理18 h效果最好。在最佳引发时间条件下,4种引发处理均能显著降低小麦幼苗丙二醛(MDA)含量,加速小麦种子内部碳水化合物代谢,提高渗透调节物质含量;同时,显著提高酶促抗氧化系统的活性,有利于水分胁迫下小麦的生长。因此,适当的引发处理能增强水分胁迫下小麦种子的萌发能力,维持膜系统的稳定性,增强渗透调节能力和抗氧化能力,保证生物量的积累。本研究结果为旱地小麦栽培提供了理论依据。     

河北省低平原区近16年来农田施肥量、作物产量和养分效率的变化特征

为阐明近16年来河北省低平原区农田养分管理措施对作物产量和养分效率的影响,提高农田养分管理技术水平,对1998~2014年在河北省开展的6个土壤肥力定位监测试验进行了统计分析。结果发现,河北省低平原区小麦氮、磷、钾肥施用量一直维持在较高的水平,年平均施用量分别为315.2、199.5和173.2 kg/hm~2。玉米施肥量逐年增加,2014年氮、磷、钾施用量分别为247.0、69.8和128.5 kg/hm~2。小麦、玉米施肥区产量分别较1998年提升了40.7%和72.4%,小麦无肥区没有明显增产,玉米无肥区产量提高了36.1%。施肥量增加对小麦产量没有明显的影响,但对玉米产量增加有显著的促进作用,其中氮素是影响玉米产量的最主要因素。小麦的氮肥偏生产力和农学效率因施肥量较高在过去16年间没有明显的变化,而玉米则随时间和施肥量的增加呈下降趋势。土壤基础地力对小麦、玉米产量的贡献率呈逐年下降的趋势。     

濮阳冬小麦生育期气候变化及其对小麦产量的影响

利用线性分析方法,分析濮阳多时间尺度气温、降水、日照的变化特征及其对冬小麦生长发育与产量的影响。结果表明：（1）气温：濮阳地区冬季气温异常度在1991年发生跃变,从-0．3到0．8,春季气温异常度在1997年发生跃变,从～0．6到0．9;逐旬气温气候系数25旬有23旬为正值,最大为3月下旬的0．42;冬小麦生育期内寒冷日和酷冷日数平均每10a分别减少4．30d和1．81d。（2）降水：冬季降水距平百分率阶段性明显,极端事件增多,春季极端事件减少,降水变化趋向缓和;逐旬降水气候趋势系数25旬中有17旬为正值,最大为1月中旬,但生育内整体增减趋势不明显。（3）日照：冬季和春季日照异常度发生了跃变,冬季在1984年由0．1跃变到1985年的-2．2,进入一个明显减少的下降通道;春季在1983年由0．3跃变为1984的-1．1,跃变时间同步。逐旬日照气候趋势系数25旬中有19旬为负值,绝对值较大的为1月中旬和6月上旬,均通过0．01水平的显著性检验。结论：生育期内冬季气候明显变暖,寒冷日数和酷冷日数减少,有利于小麦安全越冬,生长期和灌浆期延长;冬小麦生育期各旬降水量呈现抛物线分布,降水为减少趋势,对冬小麦稳产高产不利;生育期内尤其在中后期日照时数迅速减少,不利于小麦发育成熟。     

冬小麦膜缝灌入渗模型试验研究

膜缝灌是一种新的灌水技术,其应用理论基础尚有待进一步研究。在大量的膜缝入渗和垂直一维入渗试验的基础上,分析了膜缝宽度和初始含水率对入渗参数的影响,根据试验分析,提出了包含膜缝宽度和初始含水率影响的入渗模型。这一研究对膜缝灌技术的应用研究将具有重要的价值。     

有机养分替代对小麦产量、土壤肥力及麦田氮磷径流流失的影响

为探讨不同有机肥替代率对小麦减肥增效及减少麦田氮磷流失的效果,在等氮有机养分替代条件下进行田间小区监测试验,设置8种不同处理,分别为空白对照(CK),常规施肥(CF),100%、50%、30%猪粪有机养分替代氮肥(M1、M2、M3)及100%、50%、30%秸秆有机养分替代氮肥(F1、F2、F3),研究有机肥替代率对小麦产量、麦田氮磷流失、肥料利用率和土壤肥力的影响。结果表明,100%有机养分替代处理与常规施肥处理相比小麦产量均显著降低,但减少了麦田氮径流流失,提高了土壤肥力。麦田不同处理下总氮流失量为21.90~33.66 kg·hm^-2,与常规施肥处理相比,不同比例猪粪、秸秆有机养分替代处理总氮流失量减少了8.44%~25.94%;总磷流失量为0.60~2.00 kg·hm^-2,100%有机养分替代处理相比于常规处理总磷流失量升高了24.64%~44.93%。不同处理下小麦氮、磷肥利用率分别为17%~35%、5%~19%,其中30%~50%猪粪有机养分替代处理下氮、磷肥利用率较高,而100%猪粪、秸秆有机养分替代氮、磷肥利用率较常规施肥处理均显著降低。有机养分替代能够缓解土壤酸化,使土壤pH值维持稳定,与常规施肥处理相比,有机养分替代处理下土壤肥力有所提高。综合不同比例猪粪、秸秆有机养分替代对小麦产量、土壤肥力及麦田氮磷径流流失的影响,30%~50%猪粪有机养分替代在保证小麦高产稳产的同时,能有效降低麦田氮径流流失量,且维持较低水平磷径流流失量,是一种适宜的资源有效利用、节肥增效的有机养分替代模式。本研究结果为小麦生产中合理利用养分资源、减少化肥投入、控制麦田氮磷径流流失提供了参考。     

不同粒重、粒型花生种子吸水规律及萌发特性的研究

为探讨花生种子粒重、粒型对萌发的影响,以不同花生品种种子为试材,采用水培方法,研究其发芽势、发芽率、吸水率、吸水量、吸水速率与粒重类型、形状间的关系。结果表明,不同粒重类型花生种子的发芽势间均无显著差异;花育20号各粒重类型种子的发芽率间差异均不显著,花育33号、花育22号、花育25号3个品种的大粒重类型和中粒重类型种子均与小粒重类型种子达显著或极显著差异,小粒重类型种子的发芽率最低;不同粒重类型种子吸水率趋势均表现为小粒重类型中粒重类型大粒重类型;播种单位面积各粒重类型花生种子,其萌发所需吸水量与吸水速率大小的变化趋势一致,均表现为大粒重类型中粒重类型小粒重类型。相关分析表明,种子吸水率与种子重量、长度、宽度、厚度均呈负相关,与宽度的关联度最大,与厚度最小;种子萌发所需吸水量与吸水速率均与种子重量、长度、宽度、厚度呈正相关,种子吸水量与厚度关联度最大,长度次之;吸水速率与长度的关联度最大,宽度次之。从萌发的角度考虑,选用籽仁细长饱满的中粒重类型的种子最佳。本研究为花生选种、节本增效提供了理论依据。     

准噶尔盆地沙漠梭梭造林中保水剂应用技术研究

对几种保水剂在沙漠梭梭造林中所表现的吸水倍率和释水特性进行了测试,分析了保水剂施用对土壤含水量和梭梭幼苗成活率的影响,并对沙漠沙丘施用保水剂进行梭梭造林的关键技术进行了归纳。结果表明,在充分吸水情况下,吸水倍率表现为:鸿森保水剂>海明保水剂>金元易保水剂>沃特保水剂。从综合吸水倍率和释水速率来看,海明保水剂的保水效果最好。在自然条件下,干施保水剂可极大降低保水剂吸水性能。保水剂湿施可显著提高20-30cm土层的土壤含水量和沙漠梭梭造林成活率(p<0.01),湿施60g效果最好。建议在沙漠梭梭造林中,采用湿施法,每株施60g,施用前将保水剂充分吸水(30min),施入深度为20-30cm的根系周围。     

离子液体[C_2mim][Val]对小麦幼苗生长及生理特性的影响

采用实验室营养液水培方法,主要研究了离子液体1-甲基-3-乙基-咪唑缬氨酸盐（[C2mim][Val]）对小麦幼苗生长及叶片保护酶活性的影响。结果表明,就小麦种子发芽这一生态毒理指标而言,[C2mim][Val]浓度为200～500mg·L-1时其发芽率显著降低;从生长角度来看,小麦幼苗对100～200mg·L-1浓度的处理不敏感,生长指标没有显著变化,在300～500mg·L-1处理下,小麦幼苗地上部及地下部生物量、株高、根长发生显著变化,均受到明显的抑制,且抑制效应具有典型的剂量依赖型特点。不同浓度[C2mim][Val]处理均致使超氧化物歧化酶（SOD）活性下降,且浓度越高抑制作用越明显;100～200mg·L-1浓度处理在8～13d过氧化物酶（POD）活性高于对照,后期不显著,300～500mg·L-1浓度胁迫后期（18d）,其活性均发生显著的变化,分别为对照的84%、83%、74%,并造成膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量升高,表明300～500mg·L-1浓度胁迫使植物生长受到抑制。[C2mim][Val]的亲水性及亲脂特性可能是其对植物存在潜在毒性的2个主要原因。     

小麦种子发芽率近红外定量分析模型的优化

The backward interval partial least squares (BiPLS) and the synergy interval partial least squares (SiPLS) were applied to select the characteristic spectral regions representing the germination rate of 84 wheat seeds and build the near infrared (NIR) quantitative analysis model of wheat seed germination rate.Results from comparison showed that the models built by two variable selection methods had better predictive ability than full-spectral partial least squares(PLS) model.The optimal model was obtained by SiPLS with the calibration and prediction correlation coefficient(R) at 0.902 and 0.967 respectively, and ratio of performance to standard deviate (RPD) at 3.75.Based on this, the physical chemistry significance of characteristic spectral regions was analyzed.The characteristic spectral of wheat seed germination rate contained characteristic peaks of water, protein, starch, fiber, which were the internal nutrients of the seed that influence the germination ability, thus explaining the mechanism of measuring wheat seed germination rate using NIR to a certain extent.     

植物多糖类复合制剂对冬小麦光合特性及籽粒灌浆进程的影响

为探明有效成分不同的植物多糖类复合制剂的增产作用和机理,在冬小麦始花期叶面喷施以植物多糖、5-氨基乙酰丙酸和缩节胺为有效成分复配的3种复合制剂P1、P2和P3(由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所自主研发),以清水为对照,比较研究不同制剂对冬小麦叶绿素含量、硝酸还原酶活性、光合蒸腾特性、籽粒灌浆进程及产量等的影响。结果表明,喷施3种制剂20 d内,小麦旗叶和倒二叶的叶绿素SPAD值均较对照有不同程度增加,且随生育进程下降的趋势较对照有所延缓。旗叶净光合速率较对照增加了8.7%~17.4%,且P1和P2对SPAD值和光合速率增加的效应大于P3。此外,P1和P2还促使小麦硝酸还原酶活性增强,单叶水分利用效率增加10%以上。3种植物多糖类复合制剂均促使小麦达到最大灌浆速率的时间提前1.3~4.2 d,且P1和P2使籽粒平均灌浆速率提高6%以上。P3虽未引起籽粒灌浆速率的明显变化,但灌浆时间延长1.0 d。喷施3种复合制剂未引起小麦穗数的明显变化,但穗粒数和千粒重增加,并促使小麦增产8%以上。分析认为,3种植物多糖类复合制剂可促进小麦叶绿素合成、延缓叶片衰老、改善旗叶光合潜能和籽粒灌浆进程,进而实现增产。     

水氮互作对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

采用完全随机裂区设计,研究不同水氮处理对田间冬小麦耗水特性和水分利用的影响。结果表明:冬小麦成熟期0-200cm土壤剖面水分含量均以0-20cm土层最低,在60-120cm土层内出现峰值,且随着灌水量的增加,各施氮处理的峰值逐渐增加;随灌水量的增加,耗水量增加,降水和土壤供水量占耗水量的比例降低;随施氮量的增加,降雨量和灌水量占耗水量的比例降低,土壤供水占耗水量的比例增加;生育阶段耗水量和耗水模系数均表现为开花-成熟期>播种-拔节期>拔节-开花期;随着灌水量增加,冬小麦水分利用效率、降水利用效率和土壤水利用效率逐渐增加,灌溉水利用效率降低;随着施氮量的增加,水分利用率、降水利用效率、土壤水利用效率和灌水生产效率呈先增加后降低变化,且均在施氮处理N150、N210和N270间无显著差异(P<0.05)。     

土壤改良保水剂在造林和育苗中的应用研究

以油松、侧柏、中槐等西北干旱地区主要造林树种作研究对象,采用蘸根和土壤施入等几种不同的使用方法,将旱露植保土壤改良保水剂应用于植苗造林和播种育苗,观察在干旱条件下的使用效果和对苗木生长和苗木质量的影响。研究表明,保水剂不同的使用方法对造林成活率、幼苗生长和育苗质量都有显著的影响,在播种育苗中的使用效果比植苗造林好。保水剂的使用效果因使用方法和使用对象的不同有所变化,油松、侧柏容器苗和裸根苗10～20 g/株的使用量,造林效果较好。在使用量比较小(10 g/株)的情况下,保水剂对油松容器苗的生长有一定的促进作用,中槐移栽、造林时使用保水剂,对其成活率影响不大,但在育苗时作用明显。蘸根有助于促进油松、侧柏和中槐幼林的生长和造林成活率的提高,是造林时用保水剂处理苗木的一种较为理想的方法。中槐育苗时,保水剂的使用效果十分明显,拌种后播种最为有效,可以在育苗中加以推广和应用。     

种衣剂和起垄栽培对玉米生长和产量的影响

针对北方地区春季玉米播种期干旱、出苗困难、苗情差等问题,筛选低聚糖、甲壳素、腐植酸盐等含量适宜的抗旱物质及多种助剂,制成玉米专用抗旱种衣剂,进行种子包衣,同时结合起垄栽培技术,进行大田实验,以探究其对玉米出苗率、生长状况和产量的影响。实验设4个处理：起垄+抗旱种衣剂（RD）、起垄（R）、抗旱种衣剂（D）,以平地种植为对照（CK）。结果表明,施用抗旱种衣剂对玉米种子进行包衣处理,出苗期提早1～2d,生育期缩短1周左右。RD、R、D处理的玉米出苗率与CK相比,分别提高18.3%、7.2%、12.1%,产量与CK相比,分别增加17%、6%、3%,其中RD处理与CK间的差异显著（P＜0.05）,说明抗旱种衣剂结合起垄栽培技术,对提高玉米出苗率、促进生长、提高产量有积极作用。     

小麦Rubisco抗体的制备和旗叶中Rubisco含量的ELISA测定

Rubisco(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶)为光合生物中的关键性酶。以小麦(Triticum aestivum L. cv.)叶片为材料，在(NH4)2SO4盐析和DEAE-Sepharose F F层析纯化的基础上添加了Sephacryl S 300分子筛，进一步纯化了Rubisco。 将纯化的Rubisco免疫大白兔制备了Rubisco的多克隆抗体， 经Western blot检测，Rubisco抗体与Rubisco呈免疫反应特异性。并运用Rubisco抗体，采用ELISA方法直接测定小麦旗叶生长发育过程中Rubisco含量的变化，结果表明：不同生长阶段，旗叶的Rubisco含量与光合速率大小呈正相关。该方法比免疫沉淀法更为快捷、准确。