老芒麦种子发育过程中生殖枝中糖分、丙酮酸含量及硝酸还原酶活性变化

以灌浆期、乳熟期、蜡熟期老芒麦生殖枝的叶、茎、穗柄、穗轴、种子等构件为研究对象,通过测定各构件可溶性糖(SS)、蔗糖(SU)、淀粉(ST)含量变化,呼吸作用中间产物丙酮酸(PA)含量变化及硝酸还原酶活性(NR)变化,分析糖分含量、呼吸强度及氮代谢速度在发育期间、构件间差异,研究种子发育过程中灌浆物质在源、流、库器官间转移规律,探讨种子饱满度与构件物质含量的关系。结果表明,1)可溶性糖、蔗糖和丙酮酸含量及硝酸还原酶活性在发育期间和构件间均有极显著差异(P<0.01),淀粉含量在构件间差异显著,在发育期间变化较小。2)随种子发育各构件可溶性糖和蔗糖含量显著下降(P<0.05),而淀粉含量无显著增加;乳熟期构件中丙酮酸含量显著增加,蜡熟期又显著下降(P<0.05);灌浆期和乳熟期构件中硝酸还原酶活性无差异,蜡熟期硝酸还原酶活性显著下降(P<0.05)。3)种子发育过程中叶片丙酮酸含量显著高于其他构件,穗轴中可溶性糖、蔗糖和淀粉含量及硝酸还原酶活性数倍于其他构件。4)灌浆期硝酸还原酶活性与构件中可溶性糖、蔗糖、淀粉和丙酮酸含量呈显著正相关(P<0.05),相关性大小为淀粉>蔗糖>可溶性糖>丙酮酸;乳熟期硝酸还原酶活性与糖相关性大小为可溶性糖>淀粉>蔗糖,与丙酮酸含量无显著相关(P>0.05);蜡熟期硝酸还原酶活性仅与可溶性糖和淀粉呈极显著正相关(P<0.01)。5)种子饱满度与叶中可溶性糖含量和穗柄中丙酮酸含量呈显著正相关(P<0.05),与穗轴中硝酸还原酶活性、蔗糖含量呈显著负相关(P<0.05),与种子中硝酸还原酶活性、淀粉含量呈显著正相关。总之,生殖枝各构件均参与种子发育过程中“源-库”物质运输,乳熟期运输速度与贮藏物沉积最快,穗轴对源库流起调控作用,氮代谢速度与种子饱满度显著相关。     

套作对大豆苗期碳氮物质代谢的影响及其与抗倒伏性的关系

为从植株光形态建成的角度,阐明玉米-大豆套作模式下,大豆苗期倒伏发生的原因。在大豆单作和玉米-大豆套作两种种植模式下,以强耐阴大豆南豆12和弱耐阴大豆南032-4为试验材料,对大豆倒伏率、茎秆形态、叶片光合特性,茎秆和叶片碳氮代谢物质含量等进行调查、测定和分析。结果表明,由于套作受共生期内玉米的遮阴,大豆处于弱光环境,导致植株形态发生改变,光合速率降低,并发生倒伏,但两种大豆品种受荫蔽影响的程度不同。南豆12受荫蔽的影响较小,倒伏率显著低于南032-4,茎秆长粗比增加幅度和光合速率降低幅度也显著低于南032-4,相关分析表明,倒伏率与茎秆长粗比呈极显著正相关(r=0.946;P<0.01);与叶片光合速率呈显著负相关(r=-0.886;P<0.05);叶片光合速率与光合有效辐射呈极显著正相关(r=0.900;P<0.01),说明套作荫蔽降低了大豆冠层的光合有效辐射而导致大豆叶片光合速率降低是引起套作大豆形态改变,发生倒伏的重要原因;分析大豆叶片光合速率、茎秆碳氮比、叶片碳氮比和倒伏率发现,套作显著降低了茎秆和叶片碳氮比,降低幅度表现为南032-4显著高于南豆12,相关分析表明,叶片光合速率与茎秆和叶片碳氮比呈显著或极显著负相关(r=-0.871,-0.930;P<0.05),茎秆和叶片碳氮比与倒伏率呈极显著正相关(r=0.985,0.968;P<0.01),说明较高的碳氮比是南豆12具有较强抗倒伏能力的生理基础,使其能够在套作环境下维持较优的光形态特性,更适合于套作种植;分析大豆碳氮物质代谢可知,套作显著降低了大豆茎秆和叶片的碳氮代谢物质含量,不同品种间表现为南豆12显著高于南032-4。说明较高的碳氮代谢活性和光合产物运输能力是增强套作大豆抗倒伏能力的物质基础和代谢基础。以玉米-大豆带状套作种植为对象,探明了套作大豆植株倒伏与茎叶碳氮代谢物质转运的关系,为培育套作专用的耐阴抗倒伏大豆品种提供理论支持。     

两种色型豌豆蚜生物学特征对不同大豆品种的响应

研究“汾豆牧绿2号”、“南夏豆25”、“南黑豆20”和“南豆5号”4种大豆品种对红绿两种色型豌豆蚜生物学特征的影响,旨在为大豆品种的抗性评价及其豌豆蚜危害的综合防治提供理论依据。在光周期10Light∶14Dark、温度(23±1) ℃,湿度60%±10%,光照强度212 μmol·m^-2·s^-1的人工气候箱条件下,组建了两种色型豌豆蚜取食不同大豆品种,测定豌豆蚜龄期、发育历期、体重差、相对日均体重增长率等生物学参数。结果表明:1)红色型豌豆蚜发育历期和相对日均增长率均存在寄主的显著效应,“南夏豆25”组的发育历期所需时间最长(8.30 d),“南黑豆20”组最短(7.29 d);相对日均增长率“南夏豆25”最低,比“汾豆牧绿2号”、“南黑豆20”和“南豆5号”分别减小31.25%、25.00%和12.50%;若虫存活率“南黑豆20”上最高;喜食品种依次为“南黑豆20”>“汾豆牧绿2号”>“南豆5号”>“南夏豆25”。2)绿色型豌豆蚜在各龄期、发育历期和相对日均增长率均差异显著,在“南豆5号”上发育历期所需时间最长(8.84 d),在“南夏豆25”上最短(7.81 d);相对日均体重增长率“南豆5号”上最低,比“汾豆牧绿2号”、“南夏豆25”和“南黑豆20”分别减小6.25%、25.00%和12.5.0%;若虫存活率“南黑豆20”上最高;喜食品种依次为“南夏豆25”>“南黑豆20”>“汾豆牧绿2号”>“南豆5号”。综上,两种色型豌豆蚜生长发育与不同大豆品种相关,且红色和绿色型豌豆蚜对不同大豆品种反应均不相同。     

低温弱光胁迫下芸豆叶片光抑制与类囊体膜脂构成变化

以对低温弱光敏感性有差异的两个红芸豆品种为材料,研究了低温弱光胁迫处理及恢复过程中幼苗叶片的叶绿素含量、荧光参数和类囊体膜脂肪酸组成的变化。结果表明:与对照相比,随胁迫时间延长,叶片中Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量降低(P<0.05);F_v/F_m、F_v'/F_m'、qP、Φ_PSⅡ和ETR下降(P<0.05),Chl a/b和NPQ上升(P<0.05);类囊体膜脂MGDG、DGDG和SQDG中的亚麻酸(C18:3)含量显著降低(P<0.05),棕榈酸(C16:0)含量显著升高(P<0.05),PG中的棕榈酸(C16:0)和反式十六碳-烯酸[C16:1(3t)]含量降低(P<0.05),而亚麻酸(C18:3)和亚油酸(C18:2)含量升高(P<0.05),在叶片抵御低温弱光胁迫过程中维持一定的膜脂不饱和度的重要作用。随胁迫时间延长,类囊体膜总饱和脂肪酸(SFA)含量升高,多不饱和脂肪酸(PUFA)含量以及膜脂不饱和度(U/S)显著降低,恢复期则相反。在胁迫处理和恢复期,“英大红”和“小红芸豆”的U/S变化差异不明显,PUFA含量变化差异显著(P<0.05),且与F_v/F_m的相关性分别达到86.21%和83.92%,表明低温弱光处理及恢复过程中,光抑制后PSⅡ功能的修复与PUFA含量增加存在一定关系。因此,低温弱光胁迫下“英大红”光抑制程度较“小红芸豆”轻,可能是较高含量的PUFA增加了类囊体膜的不饱和度,维持膜的稳定性,减轻了光抑制。     

种植密度对光敏型高丹草营养成分及动态变化的影响

在黄土高原雨养农业区,以光敏型高丹草品种“大卡BMR”和“海牛”为材料,采用8.33、12.50和16.67万穴·hm^-2 3个低、中、高密度全膜平铺穴播种植,在植株不同生长阶段,测定了粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、总可消化养分(TDN)和糖锤度(BX)含量,以研究光敏型高丹草在当地的最佳种植密度和收获时期。结果表明:生长发育进程在植株营养形成过程中占主导地位。在品种间,两品种生长前期CP含量差异较大(P<0.05);“大卡BMR”的NDF、ADF和BX整体低于“海牛”,TDN含量高于“海牛”。密度对营养成分有影响,CP含量随密度的增大有所降低;密度对BX含量前期影响较大(P<0.05),中后期影响不明显(P>0.05);在全生长期内NDF和ADF含量整体上高密度处理明显低于(P<0.05)低密度处理;密度对TDN含量影响明显(P<0.05),生长后期(出苗后126~140 d)依次均为高密度>中密度>低密度。营养成分和产量的动态变化表现为,两品种随生长发育进程的延长,CP含量均呈逐渐下降的变化趋势,BX均呈逐渐上升的变化趋势,NDF和ADF含量均呈“升—降—升”的变化趋势,TDN含量均呈“降—升—降”的变化趋势;在出苗后126~140 d,干物质产量仍在上升,CP和TDN产量平稳,TDN的含量处于下降趋势。这种动态变化为北方不抽穗或能抽穗不能成熟的光敏型高丹草最佳刈割期的决策提供了重要依据。从饲草生产角度考虑,在春播一茬青贮收割模式下,当地以“大卡BMR”品种较好,种植密度以每公顷12.50万穴较好,两品种均在出苗后126~140 d(9月上中旬,大卡BMR处于抽穗期、海牛处于开花期)刈割最佳。     

冬季种养结合对稻田土壤微生物量及有效碳氮库的影响

以双季稻冬闲田种植绿肥与养鸡结合的新型种养制度为平台,通过冬季绿肥和鸡粪还田,减少水稻生育期化肥用量,探讨“冬季绿肥-双季稻”轮作种植制度和“冬季种养结合-双季稻”种养制度下对稻田土壤微生物碳、氮和可溶性有机碳、氮的影响。试验包括5个处理,分别为冬闲(F)、冬季种植黑麦草(R)、冬季种植紫云英(M)、冬季种植黑麦草与养鸡结合(RC)以及冬季种植紫云英与养鸡结合(MC)。结果表明,在整个试验的动态过程中,微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮含量高低总体趋势表现为绿肥养鸡>绿肥>冬闲,各处理间差异显著(P<0.05);“冬季种养结合-双季稻”种养制度能显著提高土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮。各处理微生物量碳、氮和可溶性有机氮在3月24日达到最大值,RC、MC、R和M处理微生物量碳最大值分别为492.22,464.91,432.34和435.48 mg/kg;微生物量氮的最大值分别为118.20,101.03,70.13和85.46 mg/kg;可溶性有机氮的最大值分别为1001.47,926.21,832.80和870.75 mg/kg;可溶性有机碳在早稻苗期达到最大值,RC、MC、R和M最大值分别为278.95,266.40,246.13和249.84 mg/kg。微生物量碳含量的高峰在早稻移栽初期、晚稻孕穗期和灌浆期,微生物量氮的高峰出现在早稻分蘖期、齐穗灌浆期和晚稻孕穗期,可溶性有机碳在稻田养鸡及成鸡出栏后较高。与冬闲田种植绿肥和休闲相比,冬闲稻田种植绿肥结合养鸡对增加微生物生物量的贡献更大,并显著提高土壤的可溶性有机碳氮,间接反映了种养制度能提高土壤有机碳、氮的矿化速率和土壤的活性有机碳氮以及满足水稻生长期间自身养分需求。     

秋末刈割处理对沙地苜蓿冬季根颈非结构碳氮的影响

为解决科尔沁沙地紫花苜蓿秋末是否应该刈割及最佳刈割时期的争议,对秋末不同时期刈割处理和未刈割的8个紫花苜蓿品种根颈中非结构碳氮物质变化进行了测定。结果表明,未刈割紫花苜蓿根颈中可溶性糖含量、淀粉含量均显著高于不同时期刈割的紫花苜蓿根颈中含量(P<0.05);土壤冻融交替期(11月1日),秋末晚割(10月15日)紫花苜蓿根颈中可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量与未刈割相比均显著增加(P<0.05)。土壤封冻期(12月1日),未刈割紫花苜蓿根颈中可溶性蛋白、游离氨基酸含量均高于不同时期刈割根颈中含量,其中游离氨基酸含量晚割(10月15日)均显著低于未刈割根颈中含量(P<0.05),可溶性蛋白含量10月1日刈割均显著低于未刈割根颈中含量(P<0.05),且10月1日刈割后苜蓿根颈中游离氨基酸、可溶性蛋白含量经过“增长-降低-稳定”过程。两时期测定结果不同,可能与刈割后苜蓿再生长有关;未刈割与刈割处理不同紫花苜蓿品种间根颈中可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白、游离氨基酸含量存在差异;未刈割紫花苜蓿根颈中C/N显著大于不同时期刈割处理的根颈中C/N。初步结论为:科尔沁地区冬季寒冷、降雪少,秋末刈割导致地上碳水化合物无法向根系运输,且刈割后苜蓿再生长消耗根系营养物质。为确保紫花苜蓿安全越冬保障苜蓿根系中积累大量储藏物质,不适宜秋末敏感期刈割或选择种植刈割后根颈中C/N高的紫花苜蓿品种如东苜1号等。     

光敏型高丹草在陇东旱塬的生物学特性和营养成分比较研究

在陇东旱塬地区研究了海牛、BJ0603和大卡,共3个光敏型高丹草品种的生物学特性、不同生育时期营养成分变化及刈割次数对产量的影响。结果表明:4月下旬播种、10月上旬收获时,各品种都处于抽穗或开花期,不能完成生殖生长。收获前测定表明,品种间在株高、节间数、叶数和茎粗方面差异不显著(P>0.05),但叶片和单秆重差异显著(P<0.05);每个品种全年刈割1茬的标准草产量(65%含水量)和干物质产量均高于全年刈割2茬的,但差异不显著(P>0.05),全年刈割2茬的鲜草产量极显著高于(P<0.01)1茬的。无论全年刈割1茬或2茬,品种间的鲜草、标准草(65%含水量)和干物质产量均差异显著(P<0.05),产量依次为海牛>BJ0603>大卡;从拔节前期到孕穗期,各品种茎秆中粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)含量呈下降趋势;酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)含量呈上升趋势,粗纤维(CF)、可溶性糖含量呈先升后降的趋势;粗灰分(ASH)含量呈直线下降的趋势;无氮浸出物(NFE)含量呈先下降后上升的趋势。茎秆中CP、ADF、NDF、ASH、NFE及可溶性糖含量在品种间差异显著(P<0.05),但EE、CF含量差异不显著(P>0.05)。综合考虑产量和养分含量变化,我们认为,在陇东旱塬地区春播光敏型极晚熟高丹草生产模式中,作为青贮利用时,以全年刈割1茬且在霜降前收割最佳;作为干草调制或青饲利用时,以全年刈割2茬且第1茬在拔节后期孕穗前刈割,第2茬在霜降前刈割最佳。     

遮阴对大豆幼苗光合和荧光特性的影响

为了探寻不同遮阴条件下大豆幼苗叶片的光合响应机理及寻求适度的遮阴比例,本试验模拟田间玉/豆套作,以强耐阴“南豆12号”和弱耐阴“桂夏3号”2个大豆品种为材料,在不遮阴、半侧遮阴(30%,50%,70%)和全遮阴(50%)5个不同遮阴方式下,测定了不同生育期遮阴和复光后大豆幼苗叶片色素含量、光合速率和叶绿素荧光参数的变化。结果表明,随着遮阴程度增加,大豆幼苗叶片的色素含量和初始荧光强度(F₀)增加,叶绿素a/b值变小;光合速率(P_n)、最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)呈先升后降趋势,非光化学淬灭系数(NPQ)则呈先降后升的趋势。遮阴胁迫对2个大豆品种幼苗第四复叶期的影响最为显著。2个品种间比较,“南豆12号”和“桂夏3号”在弱遮阴下都能通过改变色素组分比例、促进光合电子传递等途径提高光能潜力的利用来适应弱光环境。在强遮阴胁迫下,“南豆12号”的PSⅡ反应中心抗胁迫能力更强,“桂夏3号”则不能及时耗散过剩光能,导致光合机构受到破坏。     

栽培方式对光敏型高丹草营养成分含量与产量的影响

在陇东旱作区,采用全膜双垄沟、全膜平铺、半膜平铺和露地(传统种植)4种栽培方式,种植了具有代表性的两个光敏型高丹草品种“海牛”和“大卡BMR”,测定并分析了两个品种不同发育阶段干物质积累、主要营养成分含量和产量及其这些特征的动态变化规律,以期确定该类牧草的最佳栽培和饲用技术。结果表明,在旱作4种栽培方式下,随生长发育进程的延长,两品种的粗蛋白(CP)含量逐渐下降,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量整体呈“升-降-升”的变化趋势,总可消化养分(TDN)含量整体呈“降-升-降”的变化趋势,糖锤度(BX)含量整体呈逐渐上升的变化趋势。在植株生长后期(出苗后126和140 d),品种对CP和NDF含量影响不显著(P>0.05),对ADF、TDN和BX含量影响显著(P<0.05),其中褐色中脉型(BMR)品种“大卡”的ADF含量较低,平均分别为33.13%和40.39%,TDN含量相应较高,平均分别为58.14%和52.24%,非BMR型品种海牛的BX含量较高,平均分别为12.41%和14.59%。栽培方式对各营养成分含量影响均不显著(P>0.05),其中在不覆膜和半覆膜处理下ADF含量较低,在出苗后126 d平均分别为34.39%和34.01%,在出苗后140 d平均分别为39.98%和40.60%;而TDN含量相应较高,在出苗后126 d平均分别为57.42%和57.34%,在出苗后140 d平均分别为52.66%和52.20%。CP和TDN产量受品种及栽培方式的影响显著(P<0.05),且与干物质产量表现一致,可消化营养物质含量和干物质产量相对平衡点在126 d前后。因此,从饲草生产角度考虑,作青贮饲料利用时,选择BMR型品种“大卡”在全膜双垄沟或全膜平铺的栽培方式下种植,并于出苗后120~140 d收获为最佳栽培饲用模式。     

小麦施氮后效和种植方式对大豆产量及农艺性状的影响

通过2013-2014年度田间试验,在种植小麦时设置不施氮、低氮、中氮、高氮4个氮肥施用量(0,60,120,180 kg/hm²),同时设置净作大豆(小麦-大豆)和套作大豆(小麦/玉米/大豆)两种种植模式,探究了前作小麦施氮后效及净作、套作两种种植方式对大豆产量和农艺性状的影响。结果表明,1)无论净作或套作,大豆均能利用前作小麦的施氮后效,生物量和籽粒产量均随施氮量增加呈先升高再降低的变化趋势,均在N₁₂₀处理(纯氮120 kg/hm²)时达到最大值,其中套作大豆籽粒产量最高为4133 kg/hm²,达高产水平。2)分枝期时大豆地上部生物量为净作显著高于套作,平均高 62.3%,而收获期时为套作显著高于净作,平均高 57.9%。与净作相比,套作大豆单株粒数、籽粒产量分别高63.9%和55.9%,百粒重二者间相差不大。净作大豆的籽粒重在主茎、分枝上分别占54.2%和45.8%,以在主茎上较多,而套作大豆的籽粒主要分布在分枝上,平均达68.9%。虽然套作大豆的倒伏率比净作大豆高5.2%,但空杆率、瘪荚率却分别低78.0%和25.4%。前作施氮量增加,套作大豆籽粒在分枝上的比例增大。3)大豆主茎长,在分枝期时为套作(平均39.5 cm)比净作(平均33.3 cm)显著高6.2 cm,而收获期时为净作(平均84.8 cm)比套作(平均74.4 cm)高10.4 cm;第一节间长,在分枝期、收获期均为套作(8.3和6.6 cm)大于净作(5.6和4.6 cm);分枝数,在分枝期时为净作(平均1.9个)显著高于套作(平均0.7个)1.2个分枝,而收获期时是套作(平均6.1个)高于净作(平均3.5个)2.6个分枝。同时套作大豆分枝数随前作施氮量增加而增加。说明在小麦-大豆和小麦/玉米/大豆体系中大豆能充分利用前作小麦的施氮后效;套作大豆前期虽受玉米的抑制影响,但玉米收获后能加快生长,可以通过合理的前作氮肥调控促进分枝、结荚和鼓粒,提高产量。     

玉米/大豆不同种植模式对土壤有机质和全氮空间分布的影响

土壤中有机质和全氮的空间分布，及其在土壤微生态、养分循环和农业可持续发展等方面有着巨大的现实意义。因此，本试验于2018—2020年，研究了土壤有机质和全氮在带状套作玉米/大豆连作(MS1)、带状套作玉米/大豆轮作(MS2)、传统套作玉米/大豆(MS3)、玉米单作(M)、大豆单作(S)和休闲地(FL)6个模式下的含量及空间分布。结果表明，套作土壤全氮大豆行含量大于玉米，不同种植模式下有机质含量存在显著差异(P<0.05)。土壤有机质(29.19 g·kg^-1)和全氮(10.19 g·kg^-1)以MS2含量最高。FL土壤有机质含量(1.69 g·kg^-1)和全氮含量(0.64 g·kg^-1)最低。本研究认为，MS2是较好的带状套作种植模式，该模式能增加土壤有机质和全氮的空间分布，从而提高土壤肥力和C∶N比。     

高寒地区燕麦与蚕豆间作对作物生长发育及产量的影响

为探究高寒地区燕麦与蚕豆间作对作物生长发育和产量的影响,本研究设置燕麦单作、蚕豆单作、燕麦与蚕豆间作3种种植模式,对不同种植模式下燕麦和蚕豆的生长指标、光合特性及产量进行研究。结果表明：开花期和乳熟期,间作燕麦的株高、分蘖数、叶长、蒸腾速率和胞间CO₂浓度显著高于单作;间作蚕豆的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著高于单作。乳熟期,间作燕麦的地上生物量与单作相比增加了6.03%,间作蚕豆的地上生物量与单作相比增加了6.87%。相关性分析表明,不同种植模式与乳熟期燕麦的地上生物量呈显著正相关,相关性系数达0.93。综上,燕麦与蚕豆间作是一种在高寒地区可行的,能够促进燕麦的生长发育改善燕麦蚕豆的光合特性并提高产量的种植模式。     

小麦/玉米/大豆套作的产量、氮营养表现及其种间竞争力的评定

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4,麦/玉/豆)和小麦/玉米/甘薯(A5,麦/玉/薯)5种种植模式的生物积累和氮素吸收特性,以探讨麦/玉/豆套作体系的种间竞争力变化规律。试验通过土地当量比(LER)、种间相对竞争力(A)、氮营养竞争比率(NCR)等指标来评定不同套作系统内的作物竞争力。结果表明,麦/玉/豆套作表现出明显的套作优势(LER＞1、A_wc<0、A_cs>0、NCR_wc<0、NCR_cs>1),玉米始终占据套作系统的优势生态位,小麦、大豆处于竞争劣势;与A1、A2、A3及A5相比,麦/玉/豆套作提高了各作物在开花期(或吐丝期)与成熟期的籽粒产量与吸氮量和地上部植株的总生物量与总吸氮量;各作物的生物量与吸氮量在处理间的变化规律为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口,以A4处理最高。麦/玉/豆套作的全年总经济产出比麦/玉/薯套作平均高28.02%。     

玉米/大豆套作体系中大豆茎秆生长过程模拟

为建立套作系统中大豆(Glycine max)茎秆生长过程的模拟方程,本研究以玉米(Zea mays)/大豆套作为对象,单作大豆为对照,3种不同株型大豆(南豆032-4、南豆12、九月黄)为材料,对两种种植模式下大豆茎秆生长进行定量化模拟。运用Richards方程[y=α/(1+βe-γx)1/δ],构建大豆茎长、茎粗生长变化的动态模型,方程参数α值(终极生长量参数)为各品种遗传参数,β值(初值生长量参数)、γ值(生长速率参数)和δ值(形状参数)在不同栽培模式、品种间变异较大,可见主要通过调节参数β、γ、δ值来实现对整个方程的调控。采用Logistic方程[y=α/(1+βe-γx)],构建大豆茎秆干重动态模型,β、γ值在不同栽培模式、品种间变异较大,主要通过调节参数β、γ值来实现对整个方程的调控。因此分别建立套作和单作栽培模式下的大豆模拟方程,构建大豆茎秆长、茎秆粗的生长动态模型,以及构建大豆茎秆干重积累的动态模型,所建立套作和单作生长模型方程精确度(R2)均在0.99以上。检验结果表明,模型对不同类型大豆材料在单套作体系下茎秆节间长度、粗度、干重都能很好的预测,能较好地拟合茎秆生长动态。本研究结果对探究玉米/大豆套作体系下大豆茎秆生长规律研究,具有一定的生物学意义。     

“麦/玉/豆”模式下氮肥运筹对玉米碳氮代谢的影响

在“麦/玉/豆”套作模式下,以玉米杂交种川单418为材料,采用两因素随机区组设计,通过2年试验研究了不同施氮量0,90,180,270,360 kg纯N/hm²,和不同施氮时期即底肥∶拔节肥∶攻苞肥=5∶0∶5,3∶2∶5和5∶2∶3对玉米碳氮代谢的影响。研究结果表明,施氮量低于270 kg纯N/hm²时,随着施氮量的增加,玉米叶片、茎鞘的氮素和总糖积累以及碳氮代谢关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性表现出增加趋势,超过270 kg纯N/hm²时会起抑制作用,2年均以施氮量为270 kg纯N/hm²时表现最优,其次是施氮量为180 kg纯N/hm²,施氮量为180和270 kg纯N/hm²时显著或极显著高于对照。各施氮处理叶片C/N从拔节期至乳熟期平均下降速率分别为26%,25%,21%,23%,且当施氮量为270 kg纯N/hm²时茎鞘C/N保持较低水平,叶片乳熟期仍然保持高效合成能力,有利于产量形成。不同氮肥配比对碳氮代谢影响表现为3∶2∶5>5∶0∶5>5∶2∶3,氮肥后移(3∶2∶5)促进叶片和茎鞘糖、氮积累,增强硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性,与氮肥前移(5∶2∶3)相比差异显著。因此“麦/玉/豆”模式结合氮肥运筹能够协调并能明显改善玉米碳氮代谢,进而实现周年作物的可持续生产。综合总糖、氮素的积累以及碳氮代谢关键酶的表现,“麦/玉/豆”模式下以施270 kg纯N/hm²,基追比3∶2∶5为最佳氮肥运筹方式。     

紫花苜蓿/燕麦间作对燕麦碳、氮代谢及其物质积累的影响研究

为探明紫花苜蓿（Medicago sativa）/燕麦（Avena sativa）间作下碳、氮代谢及其物质积累规律,本研究采用桶栽土培法对紫花苜蓿和燕麦进行模拟间作,对不同种植模式下及不同生育时期紫花苜蓿和燕麦的光合特性、碳氮代谢关键酶及碳氮代谢产物进行研究。结果表明：燕麦的蒸腾速率、净光合速率、碳氮代谢酶活性、碳水化合物积累量和地上蛋白积累量在各生育时期下表现为燕麦间作显著大于燕麦单作（P<0.05）,而紫花苜蓿光合气体交换参数、氮代谢关键酶活性、碳水化合物积累量及蛋白积累量在现蕾期时均表现为紫花苜蓿单作显著大于紫花苜蓿间作（P<0.05）。由此可见,紫花苜蓿与燕麦间作更有利于燕麦提高光合速率,增强燕麦碳氮代谢酶活性,进而提高其碳、氮代谢水平,促进燕麦体内碳水化合物及蛋白质积累,提高间作燕麦生物量和品质;且随着生育期的推进,燕麦碳氮代谢随之增强,并在间作中的紫花苜蓿现蕾期时燕麦碳氮代谢最为活跃。     

小麦/玉米/大豆套作和施氮对玉米生长及氮吸收利用的影响

为研究小麦/玉米/大豆套作种植模式和施氮水平对玉米生长、产量及氮吸收利用规律的影响,进行了2个种植模式(玉米单作和小麦/玉米/大豆套作)和2013年3个施氮水平(0,180,360 kg/hm²)及2014年4个施氮水平(0,90,180,270 kg/hm²)的双因素随机区组实验,以期揭示施氮及套作对玉米产量的影响规律,为进一步提高小麦/玉米/大豆套作体系产量提供理论依据。研究结果表明,1)在N₀及N₉₀处理下套作玉米的产量分别比单作低20.5%、7.5%,表现为套作劣势,而在N₁₈₀、N₂₇₀、N₃₆₀处理下,套作玉米与单作玉米产量无显著差异。2)单/套作玉米地上部生物量在各生育时期均表现为随施氮量的增加先增加后略有降低,干物质积累速率均在吐丝期到收获期达到最大。相对单作,各施氮处理下小麦对套作玉米的茎秆生长均产生显著不利影响,在拔节期套作玉米茎秆生长率比单作低12.5%,这种影响随施氮量的增加而减小,在施氮量到达180 kg/hm²后影响不显著。3)在N₀、N₉₀处理下,单作玉米花期氮积累量在生殖生长期更多转运到籽粒,而在N₁₈₀、N₂₇₀、N₃₆₀处理下,套作花期前氮积累量转移到籽粒的比例更高。而两种模式下均以施氮180~270 kg/hm²下氮转运指标最优,这说明在该施氮条件下最有利于提高植株氮素转运机能。综上所述,适量施氮有利于稳定小麦/玉米/大豆套作种植模式中的玉米产量,提高氮的吸收转运效率,减轻小麦对玉米生长和氮吸收利用的影响,本研究条件下,套作玉米施氮量以180 kg/hm²为宜。