近地层臭氧(O3)已严重威胁到作物生产,而施肥可以调节土壤的养分平衡,进而促进作物生长.以两个水稻品种(徽两优898和南粳9108)为研究对象,利用开顶式气室,设置2个O3浓度处理(NF:环境大气为对照;NF40:环境大气+40 nmol/mol O3),每个O3处理下嵌套设置3个肥料处理(Ino:施无机肥处理,270 kg N hm-2 a-1;Red:减施无机肥30％处理,189 kg N hm-2 a-1;Com:有机无机肥配施处理,Red+有机肥鸡粪5000 kg hm-2 a-1),通过测定不同生育期水稻光合参数,探究不同肥料处理下O3对水稻不同生育阶段光合生理的影响.结果表明,NF40对水稻营养生长阶段的饱和光合速率(Asat)没有显著影响,而显著地降低了水稻灌浆期的Asat.基于两个水稻品种的Asat和相对叶绿素含量(SPAD)相对减少量与O3累积剂量关系的斜率,发现杂交稻徽两优898(Asat和SPAD的斜率:-1.55和-0.98)比常规稻南粳9108(Asat和SPAD的斜率:-0.92和0.06)对O3更敏感.此外,基于不同O3处理下水稻的气孔导度(gs)和胞间二氧化碳浓度(Ci),可以看出O3造成南粳9108光合速率降低的主要是非气孔因素,而徽两优898光合的降低是由气孔因素和非气孔因素共同限制.与Ino处理相比,Red处理主要通过降低叶片SPAD进而显著地抑制两种水稻品种的Asat,但Ino处理和Com处理间Asat没有显著差异,说明有机无机肥配施能部分缓解减施无机肥造成水稻光合的降低.O3和肥料处理对两个水稻的所有光合参数都没有显著的交互影响,表明短期有机无机肥配施并不能有效缓解O3对作物造成的负面影响.在O3污染背景下,研究结果可以为通过合理的农田氮肥管理措施减缓O3造成的作物减产提供理论依据.

[目的]籽粒大小是影响藜麦产量、商品性和加工特性的重要因素,考察灌浆期大小粒型藜麦籽粒表型、灌浆特性和淀粉合成酶活性的差异,可为大粒型藜麦品种的选育提供理论指导.[方法]选择千粒重大于5.0 g和小于3.0 g的藜麦材料各2份,在青海省农林科学院种质资源创新试验基地进行田间试验,比较自灌浆期始7 d、14 d、21 d和28 d籽粒表型、灌浆特性和淀粉合成酶活性等在大小粒型藜麦间的差异.[结果](1)大小粒型藜麦籽粒面积、周长、直径、粒长、粒宽表型性状随着生育时期均极显著增大,且粒型间存在显著差异,并以籽粒面积和周长差异最大,大粒型藜麦分别显著高于小粒型藜麦9.12％～11.54％和21.49～23.92％.(2)灌浆期间大粒型藜麦百粒干质量始终显著高于同期小粒型藜麦,平均增幅在21.23％～31.04％;大小粒型藜麦灌浆速率随生育期均先上升后下降,均符合"慢—快—慢"的变化规律,但达到峰值时间和峰高明显不同,大粒型峰值出现早而高,小粒型则低而迟.(3)淀粉分支酶(SBE)、蔗糖合成酶(SS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和ADPG焦磷酸化酶(AGP)在大小粒型藜麦籽粒灌浆期呈现不同的变化趋势,SBE和SS活性表现为小粒型藜麦强于大粒型藜麦,而SSS和AGP活性则表现为大粒型藜麦强于小粒型藜麦.[结论]藜麦籽粒灌浆期间4种淀粉合成酶活性的差异,致使淀粉合成积累量和灌浆速率峰值的不同,进而形成籽粒表型性状的差异,而SSS和AGPase是影响藜麦籽粒大小形成的关键酶.

本研究于2021-2022年,以前期试验筛选出的热敏感型小麦品种'泛麦5号'(FM5)和耐热型品种'淮麦33'(HM33)为试验材料,采用大田种植方式,以被动式增温棚模拟花后高温环境(平均增温5.13 ℃),设置常温喷施清水对照(CK)和喷施清水+灌浆期高温胁迫处理(H),分析外源海藻糖(喷施浓度为10、15、20 mmol·L-1)对灌浆期高温胁迫下小麦灌浆特性和糖组分含量的影响.结果表明:与CK相比,高温胁迫(H)显著降低了小麦籽粒产量和灌浆期粒重,外源喷施海藻糖缓解了高温胁迫下小麦籽粒产量和灌浆期粒重的降低,与H处理相比,HM33和FM5两个小麦品种平均分别提高了 3.5％、6.7％和4.2％、5.4％;高温胁迫显著提高了两个小麦品种旗叶海藻糖含量及海藻糖酶(THL)活性,降低了果糖和葡萄糖含量,与H处理相比,外源喷施海藻糖提高了小麦旗叶海藻糖、果糖和葡萄糖含量,降低了旗叶海藻糖酶活性,有利于提高灌浆期小麦的糖代谢能力,且对FM5的提升效果高于HM33;高温胁迫显著降低了小麦旗叶和籽粒的淀粉含量,外源喷施海藻糖缓解了高温胁迫下小麦旗叶和籽粒淀粉含量的降低,有利于高温胁迫下小麦籽粒的物质积累.本试验条件下两个小麦品种均以开花期喷施15 mmol·L-1海藻糖效果最佳.

为明确宽幅精播条件下小麦高产高效的适宜基本苗密度,于 2018-2019 年和 2019-2020 年在山东兖州大田试验条件下设置 4 种基本苗密度处理:90×104株·hm-2(D1)、180×104株·hm-2(D2)、270×104株·hm-2(山东高产田常用基本苗密度,D3)、360×104株·hm-2(D4),研究基本苗密度对小麦光合特性、衰老特性以及籽粒产量和水分利用效率的影响.结果表明:与D1、D4处理相比,D2处理显著改善了灌浆期间小麦旗叶光合特性,提高了旗叶和根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白质含量,降低了旗叶和根系丙二醛(MDA)含量,延缓了旗叶和根系衰老;与D1、D3、D4处理相比,D2处理显著提高了 0～40 cm土层小麦根长、根表面积和根体积.2018-2019 年和2019-2020 年,与D1、D3、D4处理相比,D2处理的籽粒产量分别提高11.8%、2.5%、6.4%和 22.7%、5.7%、17.1%,水分利用效率分别提高 9.2%、8.8%、14.2%和21.1%、6.2%、21.5%.综上,基本苗密度为180×104株·hm-2的D2处理通过提高小麦灌浆期旗叶光合特性,改善小麦根系形态,延缓了植株衰老,籽粒产量和水分利用效率最高,是山东宽幅播种高产麦田的最优处理.

以“先玉335”和“鑫鑫2号”为试验材料,于花后25 d喷施噻苯隆和噻苯隆-乙烯利复配剂,清水为对照,探究噻苯隆-乙烯利复配对玉米籽粒灌浆后期灌浆特性的影响及其激素调控机理.结果表明:噻苯隆-乙烯利复配可以缩短籽粒灌浆快增期和缓增期的灌浆持续时间,提高灌浆平均速率和籽粒重量,显著增加春玉米灌浆后期籽粒中生长素(IAA)和赤霉素(GA)含量,降低脱落酸(ABA)和细胞分裂素(CTK)含量;同时显著提高灌浆期籽粒IAA与ABA、GA与ABA比例,降低CTK与IAA、CTK与GA比例,对CTK与ABA、GA与IAA比例影响较小.相关分析表明,噻苯隆-乙烯利复配处理后,春玉米籽粒中ABA和CTK含量与灌浆快增期速率呈显著负相关.本研究表明,噻苯隆-乙烯利复配主要通过影响籽粒中IAA、ABA、CTK和GA含量及其比例,从而调控春玉米籽粒灌浆进程,最终实现春玉米产量提高,熟期提前的功效.研究为噻苯隆-乙烯利复配应用到玉米生产上提供理论及试验依据.

选用2个品质类型和成熟期不同的新疆主栽小麦品种'新春11号'和'新春39号',分别进行花后灌浆早期高温(花后5~8 d,32 ℃,T1)和中期高温(花后15~18 d,38 ℃,T2)处理,分析花后高温对小麦籽粒发育及淀粉晶体的影响.结果显示:(1)T1处理明显降低了两品种籽粒长度和粒重,而 T2处理显著影响籽粒宽度和厚度;高温处理虽然降低了籽粒灌浆速率,但两品种灌浆最大峰值出现时间均在花后18 d.(2)T1处理对小麦籽粒A型淀粉粒形态的影响较大,中熟品种'新春11号'的A型淀粉粒表面在花后10 d时可观察到微孔,在花后15~20 d时其粒径明显小于同期对照,在花后20~25 d时淀粉粒表面压痕增多且A、B型淀粉粒表面出现明显缢缩;而早熟品种'新春39号'淀粉粒形态和粒径大小受花后高温的影响相对较小.(3)两品种在不同高温处理下,其淀粉粒晶体特性衍射峰出现的位置相同,但淀粉粒的尖峰强度不同,表明高温胁迫不影响淀粉粒的晶体类型,但可能改变了淀粉粒内部的层状结构.研究表明,花后早期高温不仅对小麦籽粒外部形态有较大的影响,同时也影响到籽粒内部淀粉粒的形态和晶体的特性.

试验于2013-2014和2014-2015年连续2个生长季在自动控制干旱棚内的隔离池中进行,拔节期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(J0)、37.5(J1)、75mm(J2),扬花期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(F0)、37.5(F1)、75 mm(F2),灌浆期所有处理均按75 mm灌溉,共9个处理,研究不同灌溉模式对小麦中后期不同生育阶段植株生长、耗水量、水分利用效率、光合特性和产量构成因素的影响.结果表明:拔节期干旱(0和37.5 mm)显著降低了小麦扬花期的净光合速率和拔节后的叶面积,扬花期的灌水量直接影响扬花期后的旗叶净光合速率;拔节期干旱扬花期补水和扬花期干旱灌浆期补水都可以有效提高植株的干物质量;拔节期灌水量越多,全生育期耗水量越大;除J1F2外,全生育期灌水量越大,耗水量越大,产量也越高;J1F2处理产量和水分利用效率最高.扬花期充足的灌水量使J1F2处理具有较高的花后旗叶净光合速率,此期补偿性灌溉加快了干物质积累,也保证了较高的穗粒数,使其最终产量高于J2F2处理或与之持平,同时J1F2拔节期较低的灌水量降低了小麦生育中后期的耗水量,其水分利用效率也显著高于其他处理.综上,J1F2是小麦生育中期理想的水分处理组合.

为探索娄彻氏链霉菌(D74)和密旋链霉菌(Act12)及其混合菌剂对玉米生长的影响,采用皿内发芽试验、沙培试验及小区试验观察供试链霉菌无细胞发酵滤液及活菌制剂种子包衣对玉米生物学性状、叶片诱导酶活性、光合作用、穗性状、产量及品质的影响.结果表明:供试链霉菌无细胞发酵滤液处理玉米种子可促进玉米胚根、胚轴及幼苗生长,提高玉米幼苗叶片诱导酶活性.D74发酵液稀释1000倍处理可使玉米胚根长度、胚轴长度及须根数较对照分别增加43.4％、26.4％和100.7％ (P＜0.05);D74原液可使玉米叶片多酚氧化酶(PPO)活性较对照增加40.2％.Act12发酵液稀释100倍处理可使玉米胚根长度、胚轴长度和须根数较对照分别增加36.3％、36.3％和117.5％ (P＜0.05),玉米幼苗总鲜质量、根系鲜质量分别较对照增加31.1％、36.6％(P＜0.05);Act12稀释10及1000倍处理玉米种子可使玉米叶片PPO活性分别较对照增加38.1％和39.5％(P＜0.05).混合菌剂种子包衣具有以下作用:1)促进玉米根系发育;2)显著增强叶片光合能力;3)显著改善穗性状并提高籽粒产量;4)显著促进籽粒灌浆速度;5)明显提高灌浆期玉米叶片诱导酶活性.表明供试链霉菌制剂包衣玉米种子可显著影响玉米的生物学特性、光合生理及生化代谢,刺激根系发育,促进玉米生长,提高产量.

基于黄土高原干旱地区生态环境特性,研究了4种糜子(P)-绿豆(M)间作模式下[2∶2(2P2M)、4∶2(4P2M)、4∶4(4P4M)、2∶ 4(2P4M)]农田小气候特征及产量效应.结果表明:糜子-绿豆间作模式显著增加了生育后期糜子的株高、叶面积指数(LAI)和叶绿素含量(SPAD),使其达到最佳的生长状态;由于高位糜子的遮阴,导致矮位绿豆阶段性徒长,株高显著增加,而LAI和SPAD均有所下降.糜子-绿豆间作模式降低了糜子籽粒灌浆过程中的群体上层光照度和空气温度,而相对湿度显著上升.地上部气候环境的变化调控了间作体系地下部的土壤温度,减少了群体的漏光损失,使其表现出冷湿的生态环境.而矮位绿豆较差的通风透光条件形成相对封闭的间作系统,抑制了绿豆植株的生长发育,使其处于间作劣势.与单作相比,2P2M、4P2M、4P4M和2P4M处理的糜子单株穗数、穗长、单株粒重和千粒重分别增加了7.5％ ～45.0％、2.2％ ～ 12.2％、35.4％ ～94.0％和2.3％ ～4.7％,产量比单作提高了5.6％ ～ 20.7％;间作处理下矮位绿豆的分枝数、单株荚数、单株粒重和百粒重均有不同程度的下降,2P4M间作模式下的绿豆受糜子影响最小,产量比单作降低了34.8％.糜子-绿豆间作存在明显的间作优势,各间作处理下的土地当量比(LER)均大于1,2P4M间作模式下的LER达到最大值(1.86).因此,黄土高原地区糜子-绿豆最佳的间作配比为2P4M.

研究品种之间群体耗水特性的差异及其关键影响因素,为品种耗水特性评价与低耗水品种鉴选方法提供依据.选用水分亏缺条件下产量差异不显著,但耗水量差异极显著的冬小麦品种晋麦47和京41 1及其15个近等基因系为实验材料.利用防雨池和防雨棚开展实验,模拟水分亏缺条件.监测全生育期土壤水分含量,计算总耗水量,收获后测定籽粒产量,计算水分利用效率(WUE).同时,分别在拔节-孕穗期、抽穗-开花期和灌浆期3个不同生育期监测冠层-大气温度差值(CTD)、叶片蒸腾速率和气孔导度.结果表明,3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD均达到显著差异.CTD的方差分析表明,基因型和年份均对不同生育期的CTD有显著影响,但是二者之间仅在抽穗-开花期存在互作(P=0.0002).15个近等基因系及其亲本之间耗水量存在显著差异,产量没有显著差异.源于耗水量的差异,部分品种/系之间WUE达显著差异.3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD与总耗水量均呈极显著负相关关系.抽穗-开花期最高,2012-2013年度和2016-2017年度分别达到0.7042和0.6095.叶片蒸腾速率和气孔导度与群体总耗水量之间相关性很弱,3个生育期均未达到显著水平.对该组近等基因系材料,影响群体总耗水量的关键因素不是叶片蒸腾生理特性,而是群体冠层生长特性.表明构建合理的群体冠层结构不仅是获得高产的途经,而且是调控群体总耗水量,提高品种水分利用效率的重要途径.