红甜菜具有很高的营养价值和药用价值。硒元素是人体所必需的元素,被国内外医药界和营养学界尊称为“生命的火种”。为探究硒元素对红甜菜苗期各矿物质累积的影响,本研究以荷兰红甜菜品种‘必久’为研究材料,对其施用不同种类不同浓度的外源硒(0、0.5、5、10 mol/L)。根据试验结果得出以下试验结论：Na2SeO4和Na2SeO3在0.5 mol/L时,对红甜菜吸收Na、Mg、Ca、Mn、Fe影响不大;Na2SeO4和Na2SeO3在5 mol/L时均能够促进红甜菜对Na、Mg、Ca、Mn、Fe的吸收;Na2SeO4和Na2SeO3在10 mol/L时,除对Mg元素吸收起到抑制作用外,红甜菜吸收Na、Mg、Ca、Mn、Fe量均略高于对照,但吸收促进作用将会减弱。结论在红甜菜苗期施用适当浓度的外源硒会提高红甜菜苗期对Na、Mg、Ca、Mn、Fe的吸收。
为探究叶面喷施微肥对烟叶成熟的影响,提高烟叶适烤性,以‘翠碧一号’为试验材料,在连续10年纯化肥定位施肥烟田,于烟株打顶后10、20天时喷施不同中微量元素,测定其对烟叶生理代谢的影响。叶面喷施不同中微量元素后,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均有较明显上升,叶片光合速率、蒸腾速率和气孔导度明显提高,荧光参数中Fo和Fo/Fm显著下降,Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo显著上升;硝酸还原酶活性显著提升;细胞膜相对透性显著降低;过氧化氢酶和超氧化物歧化酶均能保持较高的活性,而丙二醛含量显著下降。表明在长期纯施化肥烟田的烤烟生长后期喷施中微量元素有利于提高细胞膜结构稳定性,减轻膜脂过氧化程度,维持光合结构的稳定性,减少叶绿体色素的降解,提高光能转化效率,减缓活性氧伤害。喷施微肥有利于提高烟叶光合作用能力,缓解烟株叶片伤害与衰老,提高上部烟叶的适烤性。
探讨中药渣有机肥氮替代化肥氮不同比例对水稻生长发育、水稻产量及氮肥利用的影响,以期为水稻提质增效和实现有机废弃物的资源化利用提供新思路。在总施氮量不变的情况下,以中药渣有机肥为供试材料,设置不施肥对照(CK)和有机肥氮替代化肥氮0%、25%、50%、75%、100% 6个处理,研究有机肥氮替代化肥氮不同比例对水稻产量和氮肥利用率的影响。试验结果表明,在等氮量下以合理比例有机肥氮替代化肥氮有利于提高结实率、增加有效穗数。25%有机肥替代化肥增产最高,比单施化肥增产9.06%。本试验条件下,回归计算有机肥氮部分替代化肥氮比例为35.3%,产量可达到9057 kg/hm2,有机氮替代比例能显著提高水稻的生长和氮肥利用率。在农业生产实际中,等氮量替代条件下有机肥施用比例25%~35%是较理想的施肥比例。
江西省从2009年起开展“籼改粳”引种、示范和推广,至2016年粳稻种植达到一定规模。2015年,农业部在全国部署开展化肥使用量零增长行动,推动化肥减量增效。为探索粳稻化肥减量增效施用技术,并助推“早籼-晚粳”种植模式,于2016年在浮梁县开展了晚粳化肥减量增效施用方法的比较试验。试验设空白对照、农户习惯施肥方法和2种推荐施肥方法4个处理。推荐施肥方法为化肥减量配方施肥。试验结果显示,2种推荐施肥方法中以推荐施肥方法1较好,推荐施肥方法1比农户习惯施肥方法氮磷钾养分总量节省123.9 kg/hm2、稻谷增产608.75 kg/hm2、增加净收入2070.35元/hm2,经济效益达到了显著水平。推荐施肥方法1的总偏生产力为13.34、投产比值为6.39,比农户习惯施肥方法分别增38.4%和36.54%。试验表明,推荐施肥方法较农户习惯施肥方法具有明显的节肥增产增收效果,可在当地双季晚粳化肥减量增效生产中推广应用并加以完善。
近年来,中国稻鳖共作技术发展迅速,国内学者对这一技术进行了大量的理论研究和应用实践。对于技术理论的研究,主要涉及稻鳖共作对稻田病虫草害的影响、对稻田土壤环境及微生物群落的影响、对水稻产量及稻米品质的影响,并取得了大量研究成果。从技术应用角度来说,不同地区的不同学者均开展了大量实践工作,明确了技术规范,部分地区形成了技术规程。部分学者还开展了“稻-鳖-鱼-鸭”、“稻-鳖-鱼”等进一步的创新工作。在总结现有研究的基础上,本研究在4个方面对该项研究进行了展望,分别是稻鳖共作关键技术的创新、对鳖品质质量的研究、专业化人才的培养、地区的标准化和产业化发展。
选取来自全国各地的不同遗传背景花生材料,对其进行性状统计和发芽实验,以期找到花生发芽产量与生物性状之间的关系,为创制更适宜花生芽产业化的材料提供参考。选取普通、红色、黑色和白色4种种皮颜色的材料127份,材料来自西南地区、华中地区、华东地区、华南地区和华北地区5个地区,种植后考种测定其百仁重、植株高度、单株生产力,并在植物工厂里发芽,比较发芽8天后花生芽的芽长、芽重系数等,并计算产出系数。结果表明,127份花生材料芽长差异显著,极值之间相差7.75 cm,芽长在12~13 cm之间的材料最多,占总数的26.77%;花生芽的芽重系数极值相差7.85倍,差异显著,平均芽重系数4.62。产出系数最高的为YY40号普通色花生,产出系数达到8.24。产出系数在7以上的均为产量性状比值大于1的材料,占总数的4.72%。颜色和产区对花生芽产出系数的影响不显著。随着花生百仁重增大,花生芽的产出系数逐渐降低,但不同遗传背景的花生芽重系数与产出系数差异很大,百仁重高的花生中依然有芽重系数与产出系数较高的材料,而百仁重低的花生中依然有芽重系数与产出系数较低的材料。
旨在分析穞稻与栽培稻间的遗传多样性,为穞稻的保护和开发利用提供分子依据。以包括穞稻在内的48份水稻种质资源为试验材料,利用1K mGPS SNP芯片进行基因分型,使用PowerMaker 3.25软件进行UPGMA聚类分析。结果表明,4785对多态性SNP标记共检测出9570个等位基因,平均每对标记检测出2个等位变异;多态性信息含量(PIC)变化范围为0.0400~0.5957,平均值为0.3123,基因多样性指数(GD)变化范围为0.0408~0.6667,平均值为0.3839。UPGMA聚类分析将48份参试种质划分为2个亚群,即籼稻亚群和粳稻亚群,其中穞稻分属于粳稻亚群。厌氧萌发耐受性评价表明,穞稻具有很强的耐低氧萌发能力,可为适宜直播水稻的培育提供重要的种质基础,同时本研究为穞稻优异基因的挖掘和利用提供理论基础。
为探索水稻孕穗期高温对生理生化特性和产量性状的影响,降低水稻生长发育过程中孕穗期高温对水稻的危害提供理论依据。以‘泰优553’和‘隆晶优1212’为材料,在孕穗期幼穗分化Ⅳ-Ⅵ期利用人工气候室以29、32、35、38℃处理7天,以同时期田间自然温度条件作对照（CK,平均温度30.6℃）,研究孕穗期不同温度对水稻生理特性和产量性状的影响。与对照相比,38℃处理显著降低了‘泰优553’和‘隆晶优1212’的可育花粉数和可育率,可育率分别比对照下降了60.2%、54.7%。随温度的升高,2个品种的脯氨酸和丙二醛(MDA)含量呈上升趋势,在38℃处理显著高于对照(CK)和其他处理,过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降的趋势。高温处理显著降低了2个品种的结实率、千粒重和产量,但对有效穗影响较少。水稻孕穗期高温能显著降低可育花粉数和可育率,同时影响幼穗生理指标的变化,致使结实率和产量下降,不同品种对高温危害的表现存在差异。
对甜玉米品质性状进行主基因+多基因遗传分析,为甜玉米品质改良提供理论依据。用果糖含量、膳食纤维含量和维生素C含量差异显著的甜玉米自交系配制杂交组合T77（高值亲本）×T15（低值亲本）。以该组合F2代群体为试验材料,对其果糖含量、膳食纤维含量和维生素C含量等3个品质性状进行测定,利用主基因+多基因混合遗传模型分析3个性状的最适遗传模型及相关遗传参数。试验表明,果糖含量的最适模型为A-1,是受1对主基因控制的加性-显性遗传模型,主基因遗传率为76.4%;膳食纤维含量和维生素C含量的最适模型同为B-1,表明这2个性状符合2对主基因控制的加性-显性-上位性混合遗传模型,主基因遗传率分别为63.6%和64.7%。在育种实践中,对甜玉米果糖含量、膳食纤维含量和维生素C含量的遗传改良和选择,可在早期世代进行,同时要注意一定的环境因素,采用聚合回交或轮回选择的方法来积累微效基因以提高育种效率。
为了探究甜高粱主要农艺性状与生物产量的关系,筛选出综合表现优良的甜高粱材料,进而为今后甜高粱育种提供理论依据。以24份甜高粱杂交组合为试材,对其主要农艺性状及生物产量进行灰色关联度分析、相关性分析、通径分析以及主成分分析。结果表明：主穗长度和穗粒数的变异系数较大;灰色关联度结果表明糖锤度与生物产量关联度最大。相关分析表明株高与茎秆长度,主穗长度与千粒重达到极显著正相关;通径分析结果表明主穗长度、茎秆长度、千粒重、榨汁率、糖锤度本身的直接效应对甜高粱的生物产量有正向作用。主成分分析得出株高、茎秆长度、穗粒数、糖锤度、榨汁率、主穗长度、生物产量这7个性状相对品种的综合表现影响更大。因此,在选育甜高粱杂交种时,要注重对糖锤度、茎粗、茎秆长度的选择,同时兼顾对株高、穗粒数、主穗长度、榨汁率、千粒重的选择。
花生籽仁的含糖量与其食用品质和加工特性密切相关,为了明确花生籽仁发育过程中糖分积累特征以及与蔗糖代谢相关酶活性的关系,以3个不同蔗糖含量的花生品种为材料,分别比较了它们在籽仁发育不同时期可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量以及蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(SAI)等蔗糖代谢关键酶的活性差异。结果表明不同品种在籽仁发育过程中的糖组分含量及酶活性变化规律相似;无论是合成方向还是分解方向,都以SS活性值相对最高;相关性分析显示,籽仁发育后期蔗糖含量与NI呈极显著负相关,与SPS呈显著正相关。推测可以在花生籽仁趋于成熟时,通过调节NI和SPS活性来提高其蔗糖含量。
利用35对SSR引物分析40对不同的甜菜单胚细胞质雄性不育系与保持系的遗传多样性。结果表明：每对引物扩增得到的条带数在2~12之间,有效等位基因数(Ne)、Shannon’s信息指数(I)、Nei’s基因多样性指数(H)的平均值分别为2.306、0.891和0.519。采用类平均法(UPGMA)进行聚类分析并计算遗传距离。聚类结果显示,除供试材料22与其他材料的遗传距离较大,亲缘关系较远,单独为一类群;其余的供试甜菜品系可分为4个类群;共有14对甜菜单胚细胞质雄性不育系与保持系完全聚合在一起,说明经过回交后,不育系和保持系的细胞核基因组之间几乎达到一致,纯度较高,今后可以直接应用于甜菜育种中;另有26对纯度较低,遗传距离较大,还需要继续进行回交至纯合。80份供试材料的遗传距离最大为0.462,最小为0.120。14对聚合在一起的原配组中的不育系之间遗传距离各不相同,今后可选择14对中遗传距离较大的不育系和其异型保持系配制二元不育系,用于杂交种中的母本。加大培育出甜菜新品种的可能性,同时减少了育种工作中的盲目性,有效的提高了甜菜育种效率。
为了进一步明确播期对胡麻产量、品质和农艺性状的影响,本研究选用5个胡麻品种,设置4个播期,调查了产量、品质和农艺性状相关的15个性状。结果表明：（1）随着播期的推迟,5个胡麻品种的单产显著减少,籽粒的营养物质主要表现为减少趋势,其中棕榈酸含量能够保持稳定或略有增加;（2）‘坝选十六’和‘选三’的单产在4个播期均高于其他品种,其中‘坝选十六’的单产最高,而且含有丰富的亚麻酸、亚油酸、蛋白质、木酚素等营养物质,含油率较高,为供试品种中的最佳品种。本研究进一步量化了播期对胡麻产量、品质和农艺性状的影响,早播有利于获得高产、增强品质,并且筛选出‘坝选十六’为最佳品种,为胡麻生产的良种良法配套提供理论依据。
为了明确水稻萌发期种子简易活力指数、胚根及幼苗株高等形态指标及对外源NaCl、IAA、CaCl2调节的响应,本试验以盐敏感品种和耐盐水稻品种为试材,用发芽皿试验法,单因素LSD多重比较分析数据。结果表明,在0.1 mol/L NaCl胁迫下,与对照相比,4份材料的简易活力指数、胚根数、胚根长、株高分别低于对照21.9%~76.5%、20.0%~40.9%、14.6%~55.9%、23.9%~36.2%,均呈现显著差异。盐胁迫条件下外源添加IAA使盐敏材料简易活力指数提高2.6%和13.3%。而添加CaCl2能使简易活力指数提高9.6%~24.8%,胚根长和株高提高7.1%~49.0%和14.7%~20.9%。经CaCl2+IAA复合处理,简易活力指数、胚根数和株高分别提高6.9%~94.6%、2.1%~21.2%和9.9%~20.3%。水稻萌发和幼苗生长对外源物质的响应与基因型和形态指标相关。盐胁迫条件下,3项指标对外源CaCl2处理的响应程度高于IAA处理。且CaCl2+IAA复合处理能更有效抵消盐害对水稻生长的抑制作用。
为推进分子标记辅助选择在玉米育种中的应用,总结出近30年玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展。表明子粒产量的QTL为5~9个,主要分布在第1、2、5、6、7、8、9染色体上,穗行数、行粒数和百粒重的QTL均为3~6个,主要分布在第1、2、3、4、5、6、7、8染色体上,这些QTL成簇分布在几条主要染色体上,形成QTL富集区域,它们能解释性状表型变异的25%左右;多数性状的QTL主要表现为加性、显性、部分显性或超显性效应,部分性状的QTL存在遗传×环境互作效应。预示子粒产量及其组成性状的QTL存在共同染色体载体,育种选择应在多环境、大样本下进行,在不同环境下均能稳定表达的QTL更适用于育种选择;单株穗数、植株性状和抗逆性的QTL研究有待加强。
研究大田机械化条件下不同玉米-大豆间作模式下的群体产量及大豆的光合特性,为筛选适合河南省玉米-大豆的行距配置和减肥施用提供理论基础。设置行比和减肥2个因素,玉米单作、大豆单作为对照,其中行比设置玉米大豆行比2:4间作(2/4J)、玉米大豆行比4:4间作(4/4J)2个处理,减肥处理在上面行比处理上减量20%(2/4N、4/4N),研究了不同行距配置及减肥条件下的作物产量及大豆LAI、干质量、SPAD值及叶片光合速率的影响。2年试验结果表明,玉米处理2/4J、4/4J、2/4N、4/4N比单作减产,LAI、干物质、SPAD值和叶片光合速率均显著低于单作,但减氮前后比较,除LAI指标外,干质量、叶片光合速率(Pn)和SPAD值没有显著差异。建议河南玉米-大豆间作模式行距配置和施肥管理中,玉米大豆间作行比2:4(2/4J)减氮20%处理2/4N更增加光合产物积累,从而提高大豆产量,提高间作效益。
为了探明引进谷子品种在晋北春谷区广灵县种植的适应性,以‘晋谷21号’、‘晋谷59号’、‘大同45号’、‘鑫谷4号’、‘8311’为试验谷子品种,‘大白谷’为对照,在广灵县作疃乡百疃西堡村进行2年的种植试验,检测和分析主要农艺和营养品质性状的差异和相关性。结果显示,‘晋谷59号’和‘晋谷21号’的生育期分别为146天和139天,属于春播晚熟品种,‘8311’的生育期最短为120天。‘晋谷59号’的产量在2019年和2020年均为最高,分别为6483.11 kg/hm2和6707.80 kg/hm2,较对照‘大白谷’增幅分别为13.44%和15.15%,‘晋谷21号’的产量小幅高于对照。‘晋谷21号’和‘晋谷59号’的株高和穗宽值较大,‘大同45号’、‘晋谷21号’和‘晋谷59号’的穗较长;‘晋谷59号’、‘晋谷21号’和‘大同45号’的单穗重和单穗粒重值较大,较其他品种差异显著。‘大同45号’和‘鑫谷4号’千粒重值最大,与其他品种有显著性差异。‘晋谷21号’的蛋白质含量在2个年份均为最高,分别为13.03%和11.23%,其次为‘晋谷59号’,与其他品种有显著性差异。‘晋谷59号’的脂肪含量最高,分别为3.47%和5.13%。‘8311’的碳水化合物和淀粉含量最高。研究表明,谷子的产量、穗宽、旗叶宽、单穗重、单穗粒重、千粒重以及蛋白质、脂肪和膳食纤维含量的变异系数较大。产量与株高、穗宽、单穗重、单穗粒重和千粒重极显著正相关,与旗叶宽和脂肪含量显著正相关,与碳水化合物和淀粉含量显著负相关,这些性状对谷子产量有很大的影响,而且性状之间也存在着显著或极显著的相关性。综合分析引进谷子品种的农艺及营养品质性状,‘晋谷21号’和‘晋谷59号’在广灵县作疃乡的农艺性状表现正常且产量高于对照品种大白谷,主要营养成分含量较高,适应当地的生态环境,具有在当地推广种植的可行性。
干旱是影响作物生长发育和产量的最主要非生物胁迫之一,在气候变化背景下,作物遭受干旱胁迫的风险越来越大。为了应对干旱,作物表现出一系列的抵御机制,包括形态特征和生理生化（抗氧化酶、渗透调节物质、内源激素）特性改变。本研究从上述2个方面总结了作物对干旱胁迫的响应机制,并对提高作物抗旱能力的调控措施进行了论述,主要包括：（1）筛选抗旱性品种,促进对深层土壤贮水的吸收利用;（2）地面覆盖,有利于降低土壤蒸发,增加土壤含水量;（3）节水灌溉技术,如微喷灌、滴灌等灌溉方式能实现少量多次灌溉,根区局部灌溉有利于调节气孔关闭,减少奢侈蒸腾,降低土壤蒸发;（4）抗蒸腾剂,在作物枝干及叶面表层形成超薄透光的保护膜,抑制作物水分过度蒸腾;（5）植物生长调节剂,调控植物生理代谢,增强抗旱性;（6）纳米肥料,改变作物生理生化反应,促进植株生长发育;（7）生物炭,有利于土壤通气保水,改善土壤的物理性质和土壤的持水能力。本研究系统地对以上7种措施提高作物抗旱能力的作用机理、应用前景及存在问题进行了论述,以期为应对干旱胁迫提供理论依据和技术参考。
探讨不同程度干旱胁迫对甜菜苗期生长状况的影响,旨在为耐旱甜菜种质选育与抗逆性研究提供理论依据。本研究以两种耐旱型BGRC16137(V1)、依安一号(V2)和两种干旱敏感型92011/1-6/1(V3)、7412/823-3(V4)的甜菜种质为材料,采用PEG模拟干旱,以差异显著性检验和逐步回归分析的方法来衡量干旱胁迫对甜菜的影响。随着干旱胁迫程度的增加,4个甜菜种质的幼苗地上部指标、地下部指标与叶片相对含水量都有显著的降低,根冠比逐渐升高。在各种浓度的干旱胁迫下,耐旱型V1、V2种质的叶鲜重、叶干重、叶饱和鲜重、根长和根鲜重的下降程度都低于旱敏感型V3、V4种质。重度干旱胁迫下,旱敏感型V3、V4种质的叶片相对含水量分别比对照组下降37.33%、43.90%,而耐旱型V1、V2种质仅下降14.94%、20.45%。结果表明耐旱型甜菜种质通过增加叶鲜重、叶干重、叶饱和鲜重、根长、根鲜重和叶片相对含水量来适应干旱胁迫。
为了研究秋水仙素水溶液对甜高粱‘FH59’种子的诱变效应,创制优质甜高粱种质资源。本实验利用不同浓度的秋水仙素水溶液(0.05%、0.1%、0.15%、0.2%)浸泡甜高粱种子24、31、48 h,统计苗期变异率,并对成活植株进行大田鉴定。研究结果表明,秋水仙素诱变效果受到处理时间、药剂浓度以及二者交互作用的显著影响,在24 h,0.15%诱变条件下诱变效果最佳,幼苗变异效果显著。M2代田间鉴定发现株高、生育期、穗长、籽粒颜色、锤度等主要农艺性状的突变体,变异类型丰富,尤其是发现的大量的矮化、早熟突变体对甜高粱亲本的改良作用明显。
