摘要：研究深松深度对砂姜黑土耕层特性、作物产量和水分利用效率的影响,可为构建砂姜黑土合理耕层的耕作深度指标提供依据。本研究基于多年定位大田试验,采用大区对比设计,设置4个深松深度(30 cm、40 cm、50 cm、60 cm)处理,以旋耕(RT,平均耕作深度为15 cm)作为对照,研究不同深松深度对土壤紧实度、土壤三相比(R)值、作物根系形态、作物产量和水分利用效率的影响。研究结果表明,深松深度增加能显著降低土壤紧实度,使土壤的三相比(R)更加合理,进而促进作物根系生长。不同深松深度中,深松60 cm处理的土壤紧实度和三相比(R)值与对照相比降幅最大,深松40 cm处理的冬小麦根系生物量最大,深松50 cm处理的夏玉米根系生物量最大。深松不仅增加作物产量,还提高作物水分利用效率。深松30 cm处理的周年作物产量最高,比对照增产12.2%,但与深松40 cm处理差异不显著。深松50 cm处理的周年水分利用效率最高,但与深松30 cm和深松40 cm处理差异不显著。深松30 cm、40 cm和50 cm的周年水分利用效率比对照分别增加9.1%、8.8%和12.7%。因此,砂姜黑土适宜的深松深度为30~40 cm。

摘要：【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/hm^2),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/hm^2)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/hm^2)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。

摘要：植株根系的形态和生理特性决定着其获取养分和水分的能力,分析麦田冬小麦根系形态特征、根系活力对水氮的响应及其与地上干物质积累、产量和氮素利用的关系,有利于构建合理的冬小麦根群结构,促进根冠协调生长并提高氮肥利用效率。在麦田定位试验基础上,采用裂区试验设计,设置2个灌溉主处理(W0:全生育期不灌水、W1:拔节期和开花期各灌水1次)以及3个施氮副处理(N0:0 kg hm^(–2)、N180:180 kg hm^(–2)和N300:300 kg hm^(–2))。结果表明:与W0处理相比,W1抑制根长密度的增加,但增加根系平均直径,提高0~20 cm土层根表面积和根干重密度,显著提高根系活力4.98%~22.7%,降低根冠比1.47%~11.25%;2年平均小麦产量、氮素吸收效率和氮肥偏生产力分别提高15.50%、13.40%和14.91%。施氮促进根系生长,与不施氮处理相比,施氮显著提高根系平均直径、根长密度、根表面积、根干重密度和根系活力,降低根冠比。其中N180更有利于根系生长,提高冬小麦根系各形态指标和根系活力,与N300相比,2年平均产量提高2.53%,而氮素吸收效率和氮肥农学效率分别显著提高44.51%和39.37%。相关分析表明,拔节期至开花期根干重密度与产量、氮利用率呈显著正相关关系;根冠比与产量呈显著负相关关系,与氮利用率呈正相关关系。因此,合理的灌水和施氮能够优化根系形态及分布,提高根系活力,协调根冠干物质分配,提高产量和氮利用率。在冬小麦生产中拔节和开花期各灌水1次结合180 kg hm^(–2)施氮量有利于促进产量和氮素利用效率协同提高。

摘要：生长素极性运输在植物生长发育中发挥着重要作用,生长素输出载体蛋白(PIN-FORMED,PIN)是控制生长素极性运输的关键蛋白。虽然部分水稻OsPIN基因功能已有报道,但水稻OsPIN5c的生物学功能仍有待研究。本研究在OsPIN5c第1外显子处设计靶点并构建CRISPR/Cas9载体,通过转化粳稻品种日本晴获得24株转基因植株,PCR产物直接测序分析表明其中15株发生突变,突变率为62.5%,突变类型为双等位突变;进一步从T1代突变体中筛选获得3种不同的纯合突变体,将其命名为ospin5c-1、ospin5c-2和ospin5c-3。序列比对分析表明,这3种类型的突变均造成移码突变和蛋白翻译提前终止,由原来的398个氨基酸分别缩短为109、106和250个氨基酸;跨膜螺旋结构域分析表明,3种突变体中OsPIN5c蛋白的跨膜结构完全消失;蛋白结构预测表明3种突变体中OsPIN5c蛋白螺旋结构明显减少。突变体的苗高、根长和不定根数均显著低于野生型植株。组织特异性表达表明OsPIN5c主要在根中表达。突变体根中OsPIN1a和OsPIN5b表达量提高;生长素合成关键基因OsYUC1、OsYUC4、OsYUC6和OsYUC7的表达量也显著提高。ospin5c突变体根的向重性受到部分抑制。本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得ospin5c纯合突变体并探讨了OsPIN5c基因功能,为利用OsPIN5c基因进行作物遗传改良提供了潜在的基因资源。

摘要：以自选的8个自交系为母本、7个常用骨干自交系为父本,按照NCⅡ设计,组配56个杂交组合。对杂交组合子粒含水量性状进行表型分析和配合力分析。联合方差分析结果表明,不同组合不同时期的含水量间差异均达极显著水平。通过不同时期、不同组合子粒含水量变化趋势分析发现,出苗后95~98 d是子粒脱水速率发生变化的关键时期,出苗后95~98 d后脱水速率快的组合收获时子粒含水量低,更适合机收。配合力分析结果表明,PH4CV、08LF和ZX7在培育脱水速率快的玉米杂交种方面具有较大的应用潜力。子粒含水量在出苗后95 d受非加性效应影响较大,在接近收获时,受基因加性效应影响较大。

摘要：为明确小麦根系时空分布及其与土壤有效养分含量之间的相互关系,于2020—2021年进行大田试验,采用裂区设计,主处理为品种,分别选用大穗品种周麦30和多穗品种周麦32,副处理为种植密度,设置1.2×10^(6)、2.4×10^(6)、3.6×10^(6)苗·hm^(-2)3个密度。使用长方体铁盒(20 cm×5 cm×20 cm)在麦行上、行距1/4处、行距1/2处分别取0~20 cm和20~40 cm土层的样品。分析冬前期、返青期、拔节期、开花期、灌浆期、成熟期不同位点小麦根系形态数量性状(根长密度、平均根直径、根体积、根总表面积)及土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量。结果表明,随着生育时期的推进,根总表面积、根长密度、根体积表现为先升高后降低的单峰曲线变化趋势;0~20 cm土层平均根直径呈“W”形曲线变化趋势,20~40 cm土层平均根直径呈“V”形曲线变化趋势。小麦根系垂直分布状况表现为:0~20 cm土层中根总表面积、根长密度、根体积均显著高于20~40 cm土层;20~40 cm土层平均根直径高于0~20 cm土层。小麦根系水平分布状况表现为0~20 cm土层的小麦根总表面积、根体积、根长密度大小均为行上>行距1/4处>行距1/2处,平均根直径在行上最大;20~40 cm土层的小麦根总表面积、根长密度、根体积水平分布较为均匀,在行距1/4处略大。0~20 cm土层,中种植密度下周麦32的根总表面积、根长密度、根体积最大,低种植密度下周麦30的平均根直径最大;随着种植密度的增加,根总表面积、根长密度、根体积在行距1/4处和行距1/2处的占比逐渐增加,其中周麦32表现更为明显。整个生育时期内,0~20 cm和20~40 cm土层的根长密度、根总表面积与土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量均呈极显著负相关关系;平均根直径与土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量均呈显著正相关关系,此外,在0~20 cm土层,根体积与土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量呈负相关关系,在20~40 cm土层,根体积与土壤有效磷含量呈极显著负相关关系。综上所述,上层(0~20 cm)麦田根系的水平分布表现为距麦行越远根系越少;而土壤有效养分含量则表现为距麦行越远养分含量越高。周麦32种植密度为2.4×10^(6)苗·hm^(-2)时根量最大;随着种植密度的增加,距麦行越远处的根量占比越大,周麦32表现尤为明显。本研究结果可为协调土壤养分供应与小麦养分需求之间的时空差异,提高土壤养分吸收利用效率提供理论依据。

摘要：【目的】探讨肥料施用方式和施钾量对土壤不同形态钾含量及小麦根系活力的影响,以期为提高土壤钾素利用效率提供技术支持。【方法】2018-2020年连续两年,采用裂裂区设计,主区为肥料(A):设20%有机肥(鸡粪)+80%氮肥(A1),100%氮肥(A2)2个水平;副区为施钾量(B):设不施钾(B1)、减量施钾80 kg/hm^(2)(B2)、常规施钾120 kg/hm^(2)(B3)、增施钾肥160 kg/hm^(2)(B4)4个水平;副副区为小麦品种(C):西农979(C1)、豫农202(C2)。分别在冬前、返青、拔节、开花、灌浆、成熟时,调查分析根际解钾微生物数量、土壤不同形态钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率。【结果】联合方差分析结果表明,有机肥、施钾量、品种及年份对根际解钾微生物数量、土壤速效钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率和产量的影响均达5%或1%显著水平。在小麦全生育期内,与单施化肥相比,有机肥和化肥配施条件下根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力显著提高,缓效钾和矿物钾含量降低;随施钾量提高,根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力、钾素利用效率提高,而施钾量过大时则有所降低;有机肥和常规施钾量配施处理的根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力较其他处理显著提高,而缓效钾和矿物钾含量降低幅度最大。有机肥和钾肥配施较单施化肥处理的钾素利用效率提高2.24%,与不施钾相比,在两年中常规施钾植株钾素利用效率提高幅度最高可达75.15%,且有机肥和常规施钾配施处理下钾素利用效率提高幅度最大达4.66%。相关分析结果表明,不同生育时期根际解钾微生物数量与小麦根系活力、土壤速效钾、缓效钾或矿物钾含量呈显著或极显著正相关。【结论】有机肥和化肥配施可增加土壤根际解钾微生物数量,提高土壤速效钾含量而降低缓效钾和矿物钾含量。钾肥减施条件下,采用有机无机肥配施模式有利于提高土壤钾素利用率,增强小麦根系活力,本研究条件下,黄淮平原典型麦田的施钾策略是有机无机肥配施,K_(2)O施用量以120 kg/hm^(2)为宜。

摘要：粒重是小麦产量构成三要素之一,而粒重与籽粒大小高度相关。因此,开展籽粒大小相关的研究对小麦高产育种具有重要意义。小麦TaGS2基因正调控籽粒大小和粒重。为进一步探索该基因等位变异情况,本研究利用黄淮海麦区268个小麦品种,根据TaGS2三个同源基因的基因组DNA序列设计特异引物,利用PCR扩增技术对其进行了鉴定。结果发现在部分品种中TaGS2-2B基因组序列第4外显子3002 bp位有“CTT”3个碱基的缺失,导致其编码蛋白第306位苯丙氨酸(F)缺失。分别将TaGS2-2B基因无和有“CTT”缺失的变异类型命名为TaGS2-2B-a和TaGS2-2B-b。不同基因型小麦品种的籽粒性状比较分析发现,TaGS2-2B-a基因型品种的千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积和籽粒周长均显著高于TaGS2-2B-b基因型品种。本研究结果为小麦品种千粒重的提高提供了一种优良基因型信息。

摘要：【目的】设计能够快速、低成本、便捷检测农田挥发氨装置。【方法】构建基于二氧化锡(SnO_(2))半导体气体传感器阵列检测系统,并在新鲜空气(氨气质量浓度为0 mg·m^(-3))和氨气质量浓度分别为75.9、151.8、303.6 mg·m^(-3)条件下,以及混合有乙醇的空气、纯乙醇气体(质量浓度为151.8 mg·m^(-3))、混合有氨气的空气和纯氨气气体(质量浓度为151.8 mg·m^(-3))样品下,通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)、K-最近邻算法(K-nearest neighbors,KNN)和支持向量机算法(support vector machine,SVM)对多传感器阵列响应稳态阶段和暂态阶段的数据进行分类处理,分析该系统对不同质量浓度氨气和混合气体环境下氨气的区分效果。【结果】该装置能够明显区分不同质量浓度氨气,稳态阶段的主成分1值超过90%。KNN与SVM算法稳态阶段平均准确率超过97%,暂态阶段平均准确率68%,KNN与SVM平均分类准确率为68%。【结论】该多传感器阵列检测系统不需要等待传感器进入稳态阶段便可以读取数据,有助于农田环境中氨气快速和连续检测。