通过2年定位试验研究不同玉米-豆科间套作模式下(玉米-大豆带状套作、玉米-花生带状间作、玉米净作、大豆净作和花生净作)作物氮素吸收与根系分布、豆科结瘤和土壤氮素有效性之间的关系。结果表明:与净作相比,间套作显著降低了单季作物的单位面积吸氮量,但玉米-大豆套作和玉米-花生间作的系统总吸氮量分别增加31.7-45.4%和7.4-12.2%。间套作显著增加了玉米和大豆的单株氮素吸收量,与净作相比分别增加61.6%和31.8%,间作花生的单株吸氮量较净作降低46.6%。间套作系统中玉米和大豆的根系呈现不对称性分布,其根长密度和根表面密度显著高于相应单作。间作花生受竞争抑制,其根表面密度显著低于相应单作。与净作相比,套作大豆的根瘤数量和根瘤鲜重显著增加,间作花生根瘤数和根瘤鲜重则显著降低。间套作显著提高了玉米和大豆的土壤酶活性(蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶)和土壤有效氮含量,但降低了花生的土壤酶和土壤有效氮含量。玉米-大豆带状套作系统比玉米-花生带状间作系统更有利于氮素吸收,玉米与豆科间套作可以促进玉米对氮素的吸收,从而降低氮肥用量,提高农业可持续性。
连阴雨天气导致田间湿度增大,诱发田间霉菌的生长繁殖,并侵染农作物导致田间霉变的发生。在大豆生长后期,因连阴雨天气导致的田间霉变严重影响大豆的产量和品质。为探究田间霉变诱导大豆品质劣变的机制,本研究利用人工降雨室模拟连阴雨天气,诱发大豆籽粒田间霉变,结合转录组学和多种代谢检测平台,解析田间霉变胁迫下大豆品质劣变的生化机理。研究结果表明,田间霉变影响大豆的外观品质,霉变大豆籽粒皱缩、变形,并出现霉斑。田间霉变使大豆籽粒中蛋白质、多糖等储藏性物质的含量降低,导致籽粒百粒重显著下降。转录组分析发现,田间霉变使大豆籽粒中氨基酸代谢、糖酵解、三羧酸循环、脂肪酸β氧化等初生代谢过程加强。代谢组分析结果也表明,霉变大豆籽粒中多种氨基酸、糖类物质、有机酸的含量显著增加,而脂肪酸的含量则显著下降。与此同时,大豆异黄酮作为一类重要的抗逆活性物质,其生物合成在转录水平和代谢水平均受到田间霉变的诱导。田间霉变诱发大豆籽粒的防御机制,通过分解和消耗储藏性物质为防御体系的构建提供能量和底物,但储藏性物质的消耗导致了大豆品质劣变。本研究为深入了解大豆籽粒田间霉变的机制提供了重要的理论基础,同时也为抗田间霉变大豆品种的筛选指明方向。
在自然条件下,植物经常遭受各种生物和非生物因素胁迫而影响其生长和发育,特别是限制作物的生产能力。在影响植物光合作用的各种非生物因素中,光是驱动植物碳代谢和维持地球生命的重要因素,而光环境中光强和光质的变化极大地影响植物的光合作用以及其形态,生理和生化参数,且不同植物对光强和光质的响应不同,与其生长的环境条件有关。目前,大量研究报道了光照强度是如何影响作物的生长和发育,而本综述归纳总结了光环境中不同光质成分和光强对作物的叶片形态和解剖结构,气孔发育,光合作用,色素组成,活性氧,抗氧化酶和激素动态等相关参数的影响,旨在为作物光合作用对光强和光质的响应机制研究提供理论支撑。