小麦籽粒蛋白质组分含量的动态模拟研究

 【目的】建立小麦籽粒蛋白质组分含量的动态模拟模型,以期为预测小麦籽粒品质状况提供关键技术支持。【方法】通过定量分析不同品种和水氮处理下小麦籽粒蛋白质组分含量的变化过程,构建了小麦籽粒蛋白质组分含量随花后生长度日（GDD）的动态模拟模型。模型采用幂函数方程描述了清蛋白含量随花后GDD的动态变化,对数函数方程描述了醇溶蛋白和谷蛋白含量的变化过程;并以籽粒氮素和水分因子描述了不同水氮状况对小麦籽粒蛋白质组分含量变化的定量影响。同时利用独立的观测资料对所构建的模型进行了检验。【结果】模型对不同温度下灌浆期籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量预测的均方根差分别为0.44%、0.58%、0.53%和0.59%;对成熟期籽粒蛋白质组分含量预测的均方根差分别为0.41%、0.56%、0.75%和0.56%。【结论】模型对不同生长条件下小麦籽粒蛋白质组分含量的变化动态具有较好的预测性,从而为模拟小麦籽粒品质和完善小麦生长模拟系统奠定了基础。     

冬小麦冠层氮素垂直分布特征及其与籽粒蛋白质的关系

为了阐明小麦植株的氮素营养状况并合理调控品质形成,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料.研究了氮肥运筹对冬小麦冠层氮素垂直分布特征的影响及其与籽粒蛋白质的关系.结果表明,植株氮含量随冠层层次的降低而降低;与对照(N0)相比,施氮显著增加了冠层氮含量.氮肥基追比对两品种冠层氮素垂直梯度值影响不一致,宁麦9号中上部叶片氮素梯度值随追肥比例增加而减小,下部叶片及茎鞘层氮素梯度值随追肥比例增加而增大;豫麦34整个冠层氮素垂直梯度值均随追肥比例增加而增大.相关分析表明,宁麦9号开花期冠层的下部、灌浆期下层叶片、中上层茎鞘间形成大的氮素梯度,促进了蛋白质积累;而豫麦34开花期冠层的中下部及灌浆期整个冠层形成大的氮素梯度,有利于提高籽粒蛋白质含量.因此认为宁麦9号和豫麦34分别采用基追比7:3和3:7的氮肥运筹方式能够合理协调氮素垂直分布,定向调控籽粒蛋白质的形成.     

镉胁迫对小麦幼苗膜脂过氧化作用及镉吸收转运的影响

为了明确镉(Cd)胁迫对小麦幼苗生理生化指标的影响,选用川35050和山农483两个小麦品种,在水培条件下设置0、30、50 μmol/L 3个处理浓度,研究Cd胁迫下小麦幼苗膜脂过氧化作用、糖氮含量和Cd吸收转运的变化.结果表明,Cd胁迫下,两个小麦品种幼苗叶片丙二醛(MDA)含量随着Cd浓度增大而上升,超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性则随着Cd浓度增大而下降.植株地上部和地下部全氮含量和可溶性总糖含量均随Cd浓度增大而下降,游离氨基酸含量则呈相反趋势,糖氨比降低.小麦植株幼苗地上部、地下部Cd含量和积累量在Cd处理间差异显著,地上部/地下部Cd含量比随着Cd浓度的增大而呈下降趋势.Cd胁迫下叶片膜脂过氧化作用加剧、地上部和根系营养平衡失调,是Cd对小麦幼苗产生毒害的重要原因.     

红壤稻田钾肥施用量对超级稻生长及产量的影响

 以超高产水稻中浙优1号、甬优9号为材料,研究土壤不同钾素水平(50 mg/kg、90 mg/kg)及钾肥用量(0、75、150、225 kg/hm2氯化钾)对水稻生长和产量的影响。土壤不同钾素水平对穗数、成穗率、每穗粒数、着粒密度、株高、叶片叶绿素含量（SPAD值）和光合速率有显著影响,差异达显著水平;不同时期施用钾肥对产量的贡献依次为：基肥>分蘖肥>穗肥,产量差异达到3%~10%;随着施钾量增加植株高度明显增加,中浙优1号上表现更为明显,且随着施钾量增加,茎秆加粗,特别是基部节间粗度增加尤为明显。施钾与不施钾相比,两个品种产量分别增加5.6%和8.8%,但产量增加并不与施钾量成正比,不同施钾水平间产量差异不显著。     

灌浆期温度对两种类型小麦籽粒蛋白质组分及植株氨基酸含量的影响

以扬麦9号和徐州26两个蛋白质含量不同的小麦品种为材料,利用人工气候室模拟灌浆期高温环境,研究了高温对小麦籽粒蛋白质组分和植株游离氨基酸含量的影响。结果表明,高温处理显著提高了小麦籽粒蛋白质及清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量,但降低了谷蛋白含量,导致麦谷蛋白/醇溶蛋白比值降低。与适温处理相比,高温提高了地上部营养器官中游离氨基酸含量,显著降低了灌浆后期籽粒游离氨基酸含量。表明高温下提高的营养器官游离氨基酸含量及籽粒对氨基酸的快速利用是籽粒蛋白质含量增加的生理原因。此外,发现籽粒中蛋白质及其组分形成所需的适宜昼夜温差随不同小麦品质类型而异。     

施氮量对不同氮效率水稻花后干物质和氮积累与转运的影响

选用3个氮利用效率(NUE)和3个氮收获指数(NHI)显著不同的水稻基因型,在土培盆栽试验下,研究了施氮量(0kgN?ha-1、180kgN?ha-1和360kgN?ha-1)对水稻花后植株干物质和氮积累与转运的影响及与氮营养效率的关系。结果表明,施氮降低了水稻NUE和NHI,NUE和NHI差异分别以低氮和高氮为最大。施氮提高了水稻干物质和氮总积累量、花后积累量及转运量。不同NHI水稻花后干物质和氮转运率及转运贡献率随施氮量增加而增加,不同NUE水稻则降低。不同NUE水稻花前干物质积累和花后转运量差异最大,不同NHI水稻花后干物质积累和转运差异量最大。不同NUE水稻花后氮积累量差异最大,不同NHI水稻花后氮积累和转运差异最大。相关分析表明,水稻NUE与干物质积累总量、花后氮积累量、氮转运率和转运氮贡献率密切相关;而NHI与花后干物质转运量和转运氮贡献率的关系最大。因此,同一施氮量下,增加水稻干物质积累总量、降低花后氮积累量和促进花后氮高效转运是提高NUE的重要措施,提高花后干物质转运量和转运氮贡献率则有利于提高NHI。     

水稻冠层结构的动态模拟研究

根据水稻器官生长的生物学规律,在试验研究的基础上,结合生长模型相关输出,构建了普适性的水稻冠层拓扑结构模型。以节间及其着生叶或穗为单位,将水稻植株分解成若干生长单元,来描述水稻植株的冠层拓扑结构;利用Logistic曲线模拟器官伸长过程,并结合器官发育与叶龄关系,确定了各器官的初始伸长时间和伸长历期,构建了水稻植株冠层动态生长模型;最后对模型进行了检验,初步实现了以日为单位的虚拟水稻生长。     

不同复种方式的生产力和效益研究

对6种不同复种方式的生产力、能量效益、经济效益和综合效益进行了比较研究,结果表明:不同复种方式生产力和效益不同.灰色关联分析显示,多花黑麦草-水稻复种方式的综合效益最好,是值得推广的高效农牧结合型复种方式;其次为小麦-水稻复种方式,花黑麦草-杂交狼尾草复种方式的综合效益较小麦-水稻复种方式的稍差,但提供了大量的优质冷季型和暖季型牧草,是适合牧区畜牧业发展的"草-草"型复种方式;小麦-杂交狼尾草、黑麦-杂交狼尾草和黑麦-水稻3种复种方式的综合效益相对较差.     

基本苗数和施氮量对水稻氮吸收与利用的影响

以迟熟中粳稻武香粳 9号为材料 ,研究了基本苗和施氮量对水稻氮素吸收与利用的影响。结果表明 ,施氮量增加 ,水稻吸氮量增多 ,但营养器官的氮转运率、氮收获指数和产谷效率显著下降 ;基本苗增加 ,水稻吸氮量也增多 ,而营养器官的氮转运率、氮收获指数、氮素产谷效率和氮肥利用率则明显提高。因此 ,适当增加基本苗是提高水稻氮素利用效率、减少施氮量的有效方法。研究还发现 ,在 8 5t·hm-2 以上的高产条件下 ,10 0kg稻谷需氮量和氮肥利用率基本稳定 ,每生产 10 0kg稻谷需氮量约为 2 1kg ,氮肥利用率在 4 2 %左右。     

基于主动光源的作物生长信息监测仪的设计与试验

为了实现大田作物生长信息全天候实时、快速无损监测,基于作物生长光谱分析技术原理,研发了一种基于主动光源的作物生长信息监测仪。该监测仪包括由730和810 nm 2个光学通道组成的作物生长信息传感系统、控制器系统及其他部件,能快速、准确地获得作物冠层归一化植被指数值、比值植被指数值、差值植被指数值、重归一化植被指数值等主要光谱植被指数信息,为大田作物生长指标的实时反演奠定了基础。试验结果表明,在不同光照条件下,监测仪的抗光照稳定性能良好,标准差为1.05%和0.47%;该监测仪与Field Spec3地物光谱仪测得小麦冠层归一化植被指数值、比值植被指数值、差值植被指数值、重归一化植被指数值具有显著相关性,其决定系数分别为0.7017、0.7071、0.8178、0.7804;均方根误差分别为0.05362、0.2118、0.03434、0.04182。该监测仪具有稳定性好、抗干扰能力强、操作简便等优点,能够满足大田作物生长信息监测的要求,该研究为实现作物精确管理调控提供了可行的参考方法。