耐低氮糜子品种的筛选及农艺性状的综合评价

【目的】探明耐低氮糜子品种的评价方法,筛选耐低氮糜子基因型材料及鉴定指标,为耐低氮品种的选育和耐低氮生理机制的研究提供理论依据。【方法】采用大田试验,以来自国内外100份糜子品种为材料,在低氮胁迫（0纯氮）和正常施氮（150 kg·hm^-2纯氮）处理下,连续2年进行株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积9个主要农艺性状和氮含量、氮素吸收共11个指标的测定,采用隶属函数法计算各指标耐低氮胁迫指数,通过主成分分析、回归分析与聚类分析评价各糜子品种的综合耐低氮能力。【结果】供试品种在不同氮水平条件下的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积、氮含量、氮素吸收均存在显著差异;低氮胁迫下,糜子的生长、生物量积累和氮素吸收受到抑制,各性状指标明显下降,变化范围幅度降低,各农艺指标降低幅度排序依次为叶面积>草重>单株粒重>单株穗重>茎粗>主茎节数>穗长>千粒重>株高,不同糜子品种籽粒的氮含量和氮素吸收均降低,降低幅度为氮素吸收>氮含量;低氮胁迫下,不同糜子品种的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重的变异系数大于正常施氮水平各指标的变异系数;不同氮水平下,不同糜子籽粒氮素吸收的变异系数高于氮含量的变异系数,且低氮胁迫的氮素吸收的变异系数高于正常施氮处理。对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,选择了5个主成分,累积方差贡献率达75.83%;株高、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、单株叶面积、氮吸收量的耐低氮胁迫指数与耐低氮综合评价值（D）的相关性均达极显著水平,其中,单株穗重、单株粒重、氮吸收量的相关性较高,其相关系数分别为0.858、0.812和0.812;根据耐低氮综合评价D值,通过聚类分析将100份糜子品种划分为耐低氮型、中间型和不耐低氮型3种类型。【结论】单株穗重、草重、氮吸收量等指标作为糜子耐低氮能力评价的首选指标;榆糜3号、2058、榆黍1号、雁黍7号4个品种耐低氮能力最强。     

蚯蚓-甜高梁复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理初探

为了有效地修复土壤镉污染,解决植物修复的二次污染问题,本试验以北京西南郊衙门口污灌土(土壤全镉含量为3.45mg·kg-1)为供试土壤,采用蚯蚓-甜高粱复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理进行了研究.试验设置对照、种植甜高梁(每盆5株)、接种蚯蚓(每盆12条)和种植甜高粱并接种蚯蚓4个处理,研究了杜拉蚓对能源植物甜高粱在镉污染土壤修复中的调控作用.结果表明;杜拉蚓能显著增加甜高粱的生物量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部干重生物量分别增加了16.02%和31.52%;投加蚯蚓的处理提高了甜高粱对Cd的吸收量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部总镉含量平均每盆分别提高了8.89和43.18×10-3 mg;蚯蚓处理提高了土壤中NH4Ac-Cd的含量,加蚯蚓较未加蚯蚓的处理45 d后使土壤有效镉提高了9.8%.此研究对植物修复重金属污染土壤有重要意义.     

复水对水分胁迫条件下糜子生长的补偿效应

为明确复水对糜子叶片衰老与活性氧代谢的影响,建立糜子抗旱节水栽培技术体系,以榆糜2号为试验材料,采用盆栽控水方式,研究复水对水分胁迫条件下糜子叶片衰老与活性氧代谢特征的动态变化。结果表明,随胁迫程度的加剧和胁迫时间的延长,糜子功能叶片自下而上依次衰老,其叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性逐渐降低,丙二醛(MDA)含量持续上升。复水后,中度水分胁迫拔节期复水效果最佳,糜子顶三叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、SOD和POD活性分别比对照高出7.65%、4.20%、5.30和3.52%,表现出超补偿效应;开花期复水产生了等量补偿效应;重度水分胁迫条件下,拔节期复水对糜子叶片SOD、POD产生了部分补偿效应,对叶绿素、可溶性蛋白质和MDA含量产生了等量补偿效应;开花期复水后各指标的补偿效果不明显。相关分析表明,糜子产量与生育后期各功能叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、SOD活性呈极显著正相关,与POD活性呈显著正相关,MDA含量与产量呈现显著负相关。拔节期复水对中度水分胁迫下糜子生长的补偿效应最佳。     

糜子叶片氮含量和籽粒蛋白质含量高光谱监测研究

【目的】本研究以叶片氮含量为切入点,探求糜子籽粒蛋白质含量的最佳光谱预测模型,为糜子优质生产的管理调控提供理论依据。【方法】结合2017年和2018年2年的氮肥运筹试验数据和光谱数据,通过“光谱特征信息—叶片氮含量—籽粒蛋白质含量”这一研究思路,以叶片氮含量为中间链接点将光谱模型和籽粒蛋白质含量链接,建立基于高光谱糜子籽粒蛋白质含量监测模型。【结果】利用支持向量机（SVM）构建的糜子全生育期叶片氮含量监测模型要优于逐步多元线性回归（SMLR）和偏最小二乘法（PLS）,并且原始光谱反射率（R）的SVM模型效果优于一阶导数（1ST）模型,建模集和验证集的R ²分别为0.928、0.924;RMSE相对较小,分别为0.19、0.12;RPD都大于2,分别为3.71、6.07。开花期、灌浆期和成熟期的叶片氮含量和籽粒蛋白质含量均达到极显著正相关,相关系数分别为0.48、0.66和0.73。灌浆期R-SVM模型能准确的监测糜子籽粒蛋白质含量,决定系数R ²为0.798,均方根误差RMSE为0.14,预测残差RPD为1.65。 【结论】建立基于灌浆期糜子籽粒蛋白质含量的高光谱R-SVM监测模型,有助于指导糜子优化田间管理、种植业结构调整和籽粒品质分级,为高光谱技术在糜子优质高产栽培和精准农业发展提供技术基础。     

水分胁迫后复水对糜子根冠功能的补偿效应

【目的】研究水分胁迫后复水对糜子根、冠生长和光合作用的补偿规律及补偿条件的影响,为糜子抗旱节水栽培和补偿效应研究提供理论依据。【方法】采用盆栽控水方式,以全生育期正常供水为对照,分别在糜子不同生育时期水分胁迫后复水,对复水后糜子根、冠功能的恢复以及复水前后新老叶片净光合速率等指标进行分析。【结果】(1)水分胁迫后复水,根冠功能和光合作用的补偿效应与胁迫持续时间、胁迫程度及复水时期有关。(2)三叶一心期水分胁迫复水后,重度胁迫拔节期复水处理的根冠比、根系伤流量和叶面积的恢复最快,分别高于对照和中度胁迫拔节期复水处理;同时,拔节期复水处理各指标的补偿效应高于抽穗期复水的2个处理。拔节期水分胁迫复水后,中度胁迫抽穗期复水处理的根冠比、根系伤流量和叶面积高于对照和重度胁迫复水处理。(3)与对照相比,无论是三叶一心期还是拔节期开始水分胁迫,胁迫前生长出的叶片复水后其净光合速率低,胁迫程度越重净光合速率越小;而复水后长出的新叶,三叶一心期重度水分胁迫拔节期复水处理新叶净光合速率最高,复水20d时比对照高出14.5%,中度水分胁迫拔节期复水后新叶净光合速率与对照无显著差异。【结论】三叶一心期重度水分胁迫拔节期复水有利于新生器官生理活性的提高,对糜子根冠功能和净光合速率的补偿效应最佳。     

水分胁迫对糜子物质运转和籽粒灌浆特性的影响

为探索不同生育期不同程度水分胁迫下糜子籽粒灌浆特性及产量形成特点,以榆糜2号为材料,采用盆栽试验,利用Richards方程对不同处理强、弱势粒的灌浆过程进行比较,进而分析研究了拔节期、孕穗期和开花成熟期中度(占田间最大持水量的40%~45%)、重度水分胁迫(占田间最大持水量的20%~25%)对糜子强、弱势粒灌浆特性与抽穗后物质积累和转运及产量形成的影响。结果表明:与对照(全生育期充足供水,占田间最大持水量的70%~75%)相比,重度水分胁迫下,籽粒的起始生长势R0降低,最大灌浆速率出现的时间Tmax延迟,灌浆后期时间缩短,灌浆中期和后期的贡献率下降,茎鞘向穗部的物质转运率降低,进而影响结实率和产量,其中孕穗期重度水分胁迫的穗粒数和穗粒质量比对照分别降低了44.62%和38.19%,是降幅最大的;中度水分胁迫加快了糜子灌浆进程,促进了糜子叶片和茎鞘向穗部的物质转运率,提高了结实率和籽粒充实度,提高了糜子产量,其中拔节期中度水分胁迫是增加幅度最大的,其穗粒数、结实率、千粒质量和穗粒质量比对照分别增加了24.17%、17.92%、7.19%、41.14%。因此,在适度水分胁迫下,协调并提高糜子籽粒的灌浆起始生长势和前期、中期的灌浆速率以及茎鞘向穗的物质转运率,对于保证和提高糜子产量有重要意义。     

不同氮肥处理对糜子产量及品质的影响

以晋黍9号为材料,研究了普通尿素和缓释尿素对糜子产量和品质的影响。结果表明:施氮处理的糜子蛋白质含量都显著大于对照,而淀粉含量都显著小于对照;产量以PN2(普通尿素150 kg·hm-2)最高,增产幅度为28.48%;产量与穗数和单株粒重达到极显著正相关,相关系数分别为0.81和0.62;糜子产量与籽粒蛋白质含量呈极显著正相关,相关系数为0.83,与籽粒淀粉含量呈显著负相关,相关系数为-0.44。本试验条件下,糜子产量的增加主要是通过增加穗数和单株粒重来实现的。以普通肥料N150 kg·hm-2为最适施氮量。研究表明不是所有土壤类型都适合施用缓释尿素,研究区为砂质土,保水保肥能力差,通气性好,施用普通尿素比缓释尿素效果好。     

不同生育阶段灌水处理对糜子农艺性状及产量的影响

在年降雨量不足40 mm的甘肃省敦煌市,以陇糜10号为指示品种,研究了不同生育阶段灌水处理对糜子主要农艺性状及产量的影响,应用灰色关联度法分析了主要农艺性状与产量的相关性。结果表明：水分亏缺延迟糜子成熟,延长了拔节至抽穗阶段的生长发育天数;生育期内任何阶段水分亏缺都降低了糜子株高、千粒重和产量,主穗长缩短,主茎粗变细,抽穗灌浆期水分亏缺极显著地影响单株穗重、单株粒重及单位面积穗数。不同土壤水分条件下,糜子单株粒重、单株穗重、千粒重、株高、主茎粗、主穗长、单位面积穗数都与糜子产量相关性较大。     

不同种植方式对糜子干物质积累及产量的影响

为明确种植方式对糜子产量的影响,以抗旱高产糜子品种‘陕糜1号’为材料,常规等行距条播为对照(CK),研究等行距穴播(CX)、宽窄行条播(KT)和宽窄行穴播(KX)3种不同种植方式对糜子地上部干物质积累、顶三叶叶绿素含量及产量的影响。结果表明,糜子抽穗后,不同种植方式的地上部分干物质积累量均呈现先上升后随植株衰老下降的趋势;叶片、叶鞘和茎秆干物质积累呈单峰变化趋势,在抽穗后14d达到最大值;籽粒随着生育期推进呈"S"型增长趋势;顶三叶叶绿素相对含量(SPAD值)在抽穗14d后总体呈下降趋势。CX、KT和KX 3种种植方式的干物质积累量、顶三叶叶绿素含量均显著高于CK;KX、KT 2种种植方式下的产量显著高于CX、CK,但CX与CK的产量差异不明显。综合分析显示,因地制宜选择宽窄行种植方式是糜子增产增效的关键栽培措施。     

糜子新品种齐黍1号选育及栽培要点

齐黍1号是由黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院育成,2010年通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定命名推广的糜子新品种。以62绿1为母本,标准为父本,采用人工有性杂交技术育成。该品种生育期日数115 d左右,需要≥10℃活动积温2 400℃,粗蛋白含量15.03%,粗脂肪含量3.01%。具有高产、优质、抗病等优点。