条带深松对不同密度玉米群体根系空间分布的调节效应

为探究条带深松耕作(SS)对密植玉米群体根系空间分布与容纳量的调节效应,本试验设置3个种植密度(低密：4.50万株 hm^-2、中密：6.75万株 hm^-2、高密：9.00万株 hm^-2),以土壤免耕(NT)为对照,利用小立方原位根土取样器,通过“3D monolith”根系空间取样方法,比较研究玉米个体与群体根系的空间分布对种植密度与土壤耕作方式的响应。结果表明,单株根长受种植密度影响显著,在0~50 cm土层中(每10 cm为一土层),高密种植的单株根长较低密种植减少110.31、43.18、15.73、10.49和17.45 m;在高密种植条件下,与土壤免耕比,条带深松耕作增加20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中的单株根长13.32%、19.80%、47.20%;单株根干重与单株根长的变化一致。种植密度对群体总根长的影响不显著,却显著影响群体根系的空间分布。与低密种植比,高密种植的植株中心根长密度在0~10 cm、10~20 cm土层中分别降低3.82 cm cm^-3、0.62 cm cm^-3,但植株之间的根长密度在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土层中分别增加1.13 cm cm^-3、0.18 cm cm^-3、0.06 cm cm^-3、0.05 cm cm^-3;在高密种植条件下对土壤进行条带深松耕作,与土壤免耕比,植株中心的根长密度在0~10 cm土层中降低16.10%,在10~20 cm、20~30 cm土层中却分别增加47.45%和13.37%,植株之间的根长密度在20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中分别增加50.26%、30.72%和106.15%;条带深松耕作显著提高密植玉米群体下层根系的容纳量。高密条件下条带深松耕作增加了群体根干重、深层根系量、植株间根系分布及根表面积,进而增加了地上部群体叶面积指数及地上部干重,最终促进产量显著提高。说明密植群体通过条带深松耕作改善了群体的根系空间分布,减弱了上层根系的拥挤,通过增加深层土壤根系量及植株之间根系量增加了群体根系容纳量,发挥了密植群体根系功能,实现了密植群体的高产。     

水氮运筹对新疆无膜滴灌棉花生长发育及土壤温室气体排放的影响

【目的】探究水氮运筹对新疆无膜滴灌棉田棉花生长发育、水氮利用效率及土壤温室气体排放的影响。【方法】设置2个灌水定额(W1:450 m³·hm^-2,W2:540 m³·hm^-2)和3个施氮量(150、225、300 kg·hm^-2纯氮),分析不同水氮条件下土壤和植株全氮含量、棉花株高与茎粗、籽棉产量、水分与氮素利用效率及土壤温室气体排放的差异。【结果】225 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2施氮量下,不同生育时期W1的0～80 cm土层平均全氮含量高于W2处理。同一施氮量水平下,W1处理的土壤CO₂、CH₄、N₂O累积排放量,全球增温潜势(global warming potential,GWP),土壤温室气体排放强度(greenhouse gas emission intensity,GHGI)及水分利用效率均高于W2处理。W1灌溉水平下,苗期和蕾期0～80 cm...     

稻草还田对免耕水稻根系生长及空间分布的影响

研究了稻草还田对免耕抛秧水稻立苗期根系生长及成熟期根系空间分布的影响。结果表明,稻草还田显著或极显著提高了立苗期免耕水稻根冠比、单株根生物量、总根数、白根数、单条根长、根毛区长、一次分枝、二次分枝根数量、根系活力和超氧化物歧化酶(SOD)活性,对根系的伸长、生长起到明显的促进作用。稻草还田明显提高了水稻产量及免耕抛秧水稻0~10cm土层根系干重和根系体积,6t/hm²稻草还田量比对照0~10cm土层根系干重和根系体积分别高29.85%、41.62%,产量提高11.18%,差异均达显著水平。     

AM真菌对苗期棉花根系形态特征的影响

【目的】为探讨不同盐度土壤土著丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)真菌对苗期棉花根系形态的影响。【方法】采用in-growth生长系统进行了田间原位研究。【结果】低盐(σ1.0 m S·cm~(-1))、中盐(σ2.1 m S·cm~(-1))、高盐(σ4.0 m S·cm~(-1))土壤条件下,土著AM真菌侵染显著增加了棉花株高、叶片数、蕾数、叶面积指数,说明土著AM真菌能够改善棉花的生长提高耐盐能力。土著AM真菌显著提高了总根长、根体积、根表面积以及直径(d)≤0.5 mm细根根长,低盐土壤条件下土著AM真菌显著增加了d≤0.5 mm细根的根长占总根长的百分比。相关分析表明,棉花总根长、d≤0.5 mm的细根根长与菌根侵染率、叶片磷、钾浓度及吸收量呈显著正相关,与叶片钠浓度呈显著负相关关系;棉花总生物量与叶片吸磷量、吸钾量极显著正相关。【结论】上述结果说明盐渍化土壤中的土著AM真菌侵染对棉花植株的磷、钾等营养状况的改善和棉株钠、氯效应的降低,与土著AM真菌促进细根生长、提高细根根长占总根长的比例有关。     

膜下滴灌水氮对棉花根系构型的影响

 通过分层挖掘法,研究了膜下滴灌棉花根系构型对水氮的响应。结果表明：灌水量增加,根干重增加,根长、根表面积降低。表土层根干重、根长下降,深土层增加,各土层根表面积下降。高氮对根系具有明显的抑制作用,各土层根干重、根长、根表面积下降。水氮交互对根干重、平均根长、亚表土层根干重、表土层和深土层根长、根表面积影响明显。灌水300 mm,根干重及根干重在亚土层中的分布以276kg·hm^-2最高。施氮对平均根长密度的影响差异不明显。低氮和高氮促进深土层根长、根表面积增加。灌水600 mm,深土层根长以276kg·hm^-2最高,各土层根表面积随供氮水平的增加下降。水分是影响皮棉产量的主要因子,水分胁迫降低了氮肥的增产效应,氮肥促进了灌水的增产效果,但过多的氮肥供应降低增产效果。     

麦棉两熟双高产条件下麦棉复合根系生长的时空动态分布

在麦棉两熟双高产条件下,以单作棉和单作麦为对照,利用根钻与DT-SCAN扫描相结合的方法研究麦棉复合根系群体生长的时空动态分布,结果表明,套作棉和单作棉的根长和根长密度、根表面积以及根系平均直径均随生育进程呈单峰曲线,套作棉40 cm以下各土层根系根长和根长密度、根表面积的衰退速率在盛花期后明显低于单作棉,根系     

水稻产量对氮肥响应的品种间差异及其与根系形态生理的关系

以籼稻天优华占、两优培九和粳稻陵香优18、宁粳1号为材料,研究了水稻产量对氮肥的响应。结果表明,水稻产量对施氮量的反应存在明显的品种间差异。上述4个水稻品种在获得最高产量(10.1~10.3 t hm^-2)时,天优华占和陵香优18所需施氮量为242.5~255.5 kg hm^-2,明显低于两优培九和宁粳1号的327.3~328.0 kg hm^-2。天优华占和陵香优18的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均明显高于两优培九和宁粳1号,表明天优华占和陵香优18产量对氮肥的反应较两优培九和宁粳1号敏感。在高产(10.5~10.9 t hm^-2)条件下,天优华占和陵香优18主要生育期根系的重量、长度和总吸收表面积低于两优培九和宁粳1号,而根系活跃吸收表面积及其占总吸收表面积的比例、根系伤流量以及根系活力则显著高于两优培九和宁粳1号。上述结果表明,通过栽培措施调控或选用根系活跃吸收表面积、根系伤流量和根系活力高的水稻品种将更有利于降低水稻施氮量和提高产量及氮肥利用效率。     

施磷量对黑木相思苗木生长的影响

为探究黒木相思苗木生长变化对磷肥的反映机制,本研究对1a生黑木相思(Acacia melanoxylon)苗木采用随机区组设计,设置了7个不同施肥量处理(0、50、75、100、125、150、200 mg P/株),测定并分析其苗高、地径、生物量及根系形态指标。结果表明：不同施磷量对苗木高生长、地径、生物量(地上部分、地下部分生物量)以及根系的生长都起促进作用,随时间和施磷量的增加,黑木相思根长、根平均直径、根表面积、根体积、苗高、地径、生物量总体表现均有所增加,总量为100 mg/株的等量施磷量对苗木生长促进作用效果最佳,试验结束时(即施肥第12 wk),该处理的根长、根表面积、根平均直径、根体积、苗高、地径、生物量(地上、地下部分)分别为417.09 cm、35.16 cm2、0.46cm、0.48cm3、36.2mm、2.30mm、1.236g(地上部分)、0.227g(地下部分),其中根长、根表面积、根平均直径、根体积分别比对照增加了81.2%、110.7%、61.2%和127.1%。     

乙矮合剂对粒用高粱根系建构和产量的影响

塑造良好的根系结构是发挥高粱高产潜力,提高粒用高粱产量亟待解决的关键问题。为研究乙矮合剂(ECK)对高粱根系形态建构和产量的调控效用及其作用机制,2020—2021年设置田间试验,以中高秆型高粱品种辽杂19(Liaoza 19, LZ19)和矮秆型品种辽杂37 (Liaoza 37, LZ37)为试验材料,采用随机区组试验设计,设置高粱五叶期叶面喷施0.75 L hm–2的ECK处理,对照喷施等量清水(CK)。结果表明,高粱根系干重从开花期后呈逐渐下降趋势,乙矮合剂(ECK)显著增加LZ19和LZ37灌浆期和成熟期根系干重,根系干重分别较CK增加11.4%和19.7%、10.6%和9.9%。在灌浆期,ECK提高LZ19在灌浆期的细根和中根(根系直径<4mm)根长和根表面积以及LZ37不同直径下的根长、根表面积和根体积;在成熟期, ECK提高LZ19的根长、根表面积、根体积和根系平均直径以及LZ37的根长、根表面积和根体积,并且2个品种的上述根系形态指标中粗根(根直径≥4mm)的增幅最大。相比CK,ECK处理下2020年和2021年LZ19增产3.3%和13.4%; LZ37增产1...     

小麦中国春背景下长穗偃麦草染色体代换对苗期根系形态性状的效应

以小麦中国春-长穗偃麦草二体代换系为材料, 利用基于图像扫描的根系分析系统对幼苗根系的总根长、根系表面积和根系平均直径等性状进行了研究, 计算了该代换系及其亲本中国春幼苗根系的分形维数。结果表明, 长穗偃麦草的3E^e、5E^e和7E^e染色体与单株根数性状有关, 代换入中国春后其单株根数降低; 1E^e、2E^e和4E^e染色体与总根长性状和根系总表面积性状有关, 导致根长和根系总表面积增加; 而决定根系平均直径的基因分散于长穗偃麦草各条染色体上。根系的分形维数与单株根数、根系总长度、表面积、根系平均直径显著相关, 因此分形维数能够作为一个综合指标反映中国春及其代换系的综合特征, 但其应用尚需进一步研究。     

地膜残留对连作棉田土壤氮素、根系形态及产量形成的影响

【目的】为探讨土壤中的残膜含量对棉花根区环境及生长发育的影响。【方法】在大田条件下,以新陆中47号为供试材料,设置了0(CK)、225、450、675和900 kg·hm~(-2)共5个残膜量处理,于2013-2014开展2年小区模拟试验,研究了棉田土壤氮素、根系形态、产量性状随土壤中残膜含量的变化规律。【结果】随着残膜量的增大产量均呈下降趋势,450、675、900 kg·hm~(-2)残膜量处理的产量均显著(P0.05)低于0 kg·hm~(-2)(CK),其中900 kg·hm~(-2)处理的产量降低了22.2%。残膜阻碍根系生长,根长、根直径、根表面积、根体积、根尖数均随残膜量的增加而下降,其中,900 kg·hm~(-2)处理较0 kg·hm~(-2)(CK)分别下降了33.7%,24.3%,19.72%,66.4%和35.3%;0 kg·hm~(-2)与225、450、675、900 kg·hm~(-2)残膜量处理在花期和铃期均具有显著性差异(P0.05)。随着残膜量的增加土壤中的铵态氮和硝态氮呈增加趋势,与0 kg·hm~(-2)(CK)相比,900 kg·hm~(-2)处理在铃期铵态氮增加了36.6%、硝态氮增加了40.1%。【结论】残膜降低氮素利用率,阻碍了根系生长,不利于棉花产量的提高。     

亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析

【目的】亏缺灌溉是节水农业的一种有效灌溉方式。定量分析亏缺灌溉对我国棉花产量及灌溉水分生产力的影响，为亏缺灌溉在我国进一步推广应用提供参考。【方法】整合2010―2022年已发表的53篇文献，采用元分析方法，定量评估亏缺灌溉条件下不同因素对中国棉花产量和灌溉水分生产力的影响特征。【结果】与充分灌溉相比，亏缺灌溉下籽棉产量平均降低16.2%，而灌溉水分生产力平均增加32.2%。亚组分析表明，在亏缺灌溉条件下我国西北内陆棉区的灌溉水分生产力提升最高，其中新疆地区的减产幅度较小效果最好；降水量相对较少的地区及大田栽培条件下能更有效地利用亏缺灌溉的水分；年平均气温≥10℃的地区，采用干播湿出，适当增加灌溉次数能够有效降低亏缺灌溉导致的减产风险；土壤容重<1.5 kg·cm^-3的土壤条件下，亏缺灌溉棉花的减产风险低于高容重的土壤环境；在灌水量为充分灌溉的80%～100%，氮、磷和钾施用量分别为200～300 kg·hm^-2、150～200 kg·hm^-2和100～150 kg·hm^-2的条件下能够有效促...     

水肥一体化条件下不同灌水量对甜菜产质量的影响

通过对甜菜在苗期、叶丛繁茂期、块根糖分增长期和糖分积累期的生理所需进行控水灌溉,研究不同灌水量对甜菜产质量的影响,确定少水、多糖、高产的最佳灌水方案,为甜菜节水灌溉提供理论依据,指导甜菜生产科学灌溉。试验设置3312.75、4005.30、4697.85、5390.40、6082.95、6775.50 m³/hm²等6个灌水梯度,在苗期、叶丛繁茂期、块根糖分增长期和糖分积累期分别按各生长期需水比例灌入不同水量,收获时测定甜菜含糖率、产量和产糖量,分析水分利用效率(WUE)和灌溉水分利用效率(IWUE)。结果表明,灌水量对甜菜含糖率、产量和产糖量影响明显,全生育期灌水量为3312.80 m³/hm²时甜菜的产质量处于较低水平,随着灌水量的逐渐增加,甜菜的含糖率、产量和产糖量呈现上升趋势,全生育期灌水量为4697.90 m³/hm²时甜菜的含糖率、块根产量和产糖量均为最高,但当灌水量高于4697.90 m³/hm²时甜菜的含糖率、块根产量和产糖量开始下降,在灌水量为6775.55 m³/hm²时,甜菜的含糖率、块根产量和产糖量均为最低。因此在新疆石河子地区甜菜全生育期灌水7次时,总灌水量在4697.90 m³/hm²,可以使甜菜含糖率、产量和产糖量达到最佳。     

种植密度和行距配置对超高产夏玉米群体光合特性的影响

在67 500株 hm^-2、90 000株hm^-2和112 500株hm^-2等3个种植密度条件下,研究了密度和行距配置对超高产夏玉米品种登海701产量和群体光合特性的影响。结果表明,随密度增加,籽粒产量、叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)上层截获率、群体光合(CAP)和群体呼吸(CR)、干物质积累量均提高;而叶绿素含量、穗位叶层和下层PAR截获率则降低。在67 500株 hm^-2下,宽窄行与等行距处理相比无显著优势。但在90 000株 hm^-2和112 500株 hm^-2密度下,80 cm+40 cm行距处理的产量、叶面积指数(LAI)、叶绿素含量、穗位叶层的PAR截获率、花后群体光合速率(CAP)平均值均显著高于其他行距处理(等行距、70 cm+50 cm和90 cm+30 cm);而群体呼吸速率与光合速率的比值(CR/TCAP)则显著低于其他行距处理。说明在较高密度条件下,80 cm+40 cm的宽窄行配置有助于扩大光合面积、增加穗位叶层的光合有效辐射、提高群体光合速率、减少群体呼吸消耗,从而提高籽粒产量。     

耐盐性不同水稻品种根系对盐胁迫的响应差异及其机理研究

为阐明耐盐性不同的水稻品种根系和产量对盐胁迫的响应及其生理特性,以4个耐盐水稻品种和2个盐敏感水稻品种为材料,设置4个不同的盐浓度处理(0.0、1.0、2.0和2.5g/kg)。结果表明,与盐敏感水稻品种相比,耐盐水稻品种能够耐受更高浓度的盐胁迫(2.5g/kg),且减产幅度较小。耐盐水稻品种具有较高的产量,得益于其较高的总颖花量和结实率,且总颖花量对产量的影响最大。与盐敏感水稻品种相比,在分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d,耐盐水稻品种在盐胁迫下具有更大的根系总吸收表面积和活跃吸收表面积,更高的根系氧化力,更有优势的根长、根直径和根表面积,较低的过氧化氢含量,较高的脱落酸含量以及更强的固定Na⁺的能力。上述结果表明,分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d根系生理性状和形态性状差异会影响水稻产量构成因素中的总颖花量和结实率,进而影响产量,且根干重与根长对总颖花量和结实率的影响最大。这也证实了较发达的根系是水稻具有较强耐盐性的生理基础。耐盐水稻良好的根系生理和形态性状是获得高产的基础。该研究结果对水稻耐盐生理机制研究与水稻耐盐育种有借鉴意义。     

播种行距和灌水量对春箭筈豌豆种子产量及其构成因素的影响

在山西雁门关生态畜牧区,普遍应用春箭筈豌豆作为生产饲草和绿肥。为了研究播种行距和灌水量对春箭筈豌豆种子产量及其构成因素的影响,2013年在山西农科院高寒所试验基地试验田,采用裂区设计,研究4种行距和4种灌水量对春箭筈豌豆种子产量及其构成因素的影响。试验结果表明：（1）随着行距增大,春箭筈豌豆植株高度下降,株高和种子产量呈负相关,R=-0.8563。（2）行距和灌水量对种子产量及产量构成因素的影响程度各不相同。行距对种子产量、有效分枝数、花序数和籽粒数等4个因素的影响较大;灌水量对各因素的影响较小。（3）种子产量构成因素中,有效分枝数(x₁)、花序数(x₂)和籽粒数(x₃)与种子产量呈显著正相关,相关系数分别为0.325、0.702和0.804,种子产量的回归方程为y=269.853+64.102x₁+49.978x₂+5.379x₃。（4）当行距为60 cm,灌水量为900 m³/hm²时,种子产量最高。     

玉米根系分泌碳、氮动态及与根系特征的关系

为深入认识玉米根系分泌碳、氮规律及其与根系特征的关系,以玉米品种‘迪卡653’为材料,采用土培-水培相结合的方法,测定了玉米根系形态指标和根系分泌物中碳、氮的含量。结果表明,玉米根系碳、氮分泌比强度(EI_root-C、EI_root-N)在生育前期高于生育后期,与比根长、比根表面积、比根体积呈显著正线性相关,而与根系C/N比呈显著负线性相关;玉米单株碳、氮分泌强度(EI_plant-C、EI_plant-N)在生育期内呈先升高后降低的趋势,累积分泌碳15.71 g/plant,累积分泌氮0.75 g/plant;EI_plant-C与根长、根表面积、根体积、根干重、根冠比、叶面积之间均存在极显著二次曲线关系,而EI_plant-N仅与根冠比之间有显著二次曲线关系。依据玉米根系特征与根系分泌碳、氮的定量关系,可为估算大田种植下玉米根系分泌碳、氮量提供参考。     

氮肥运筹对‘红大’烤烟根系形态与烟叶品质的影响

为筛选‘红大’烤烟在保山烟区合理的施氮量，采用田间试验方法研究不同施氮量对烤烟根系生长发育、农艺性状、经济性状和烟叶品质的影响。结果表明，现蕾期施氮75、90 kg/hm²处理的最大叶宽和最大叶长显著高于其他处理，分别比施氮45 kg/hm²处理增加了21.92%和18.83%。现蕾期和封顶后，施氮75、90 kg/hm²处理的根总长、根平均直径、根总体积、根尖计数和根系分叉计数均显著高于施氮45、60 kg/hm²处理。根总长在旺长期到现蕾期增长率最高，而根直径、根总面积和总体积从团棵到旺长期增长率最高。烤后上部烟叶的总氮和烟碱含量偏高，且随施氮量增加烟叶感官质量下降。整体上施氮75 kg/hm²处理的外观质量和化学成分协调性综合评价较好，施氮45 kg/hm²处理的物理特性和感官质量综合评价较优。综合考虑烤烟生长及烟叶品质，推荐保山烟区‘红大’适宜施氮量为75 kg/hm²。     

根际启动肥能够提高棉花磷效率和产量

【目的】探索磷肥条施和硫酸铵诱导根际酸化促进棉花根系生长、磷肥利用效率和产量的效应与技术原理。【方法】通过3年田间定位试验,在等量N、P养分投入条件下比较了磷肥全部作基肥、磷肥和硫酸铵作种肥条施、磷肥作种肥条施并配合滴施硫酸铵等调控根际过程的措施对棉花根系长度、根际pH、磷吸收及产量的效应。【结果】与磷肥作基肥、生育期滴施尿素的传统方法(对照)相比,施启动肥(即重过磷酸钙(P_2O_5)34.5kg·hm~(-2)和硫酸铵(N)7.5 kg·hm~(-2)作种肥条施)可促进棉花苗期的根系在施肥区(10～20 cm)增生,根长密度和根表面积分别比对照增加了114.3%和93.7%;同时,硫酸铵诱导根际土壤pH降低了0.41个单位,促进棉花苗期磷吸收和生长。在此基础上,花铃期进一步滴施硫酸铵可促进10～20 cm土层棉花根系生长,根际pH降低0.64个单位,提高了氮、磷的吸收量。3年平均的棉花籽棉产量比对照增加11.9%,氮肥偏生产力和磷肥当季利用率比传统施肥方法分别提高了28.5%和9.2个百分点。增加磷肥作种肥用量对棉花根系生长和菌根侵染无明显促进作用但可提高氮、磷肥效率和棉花产量。【结论】膜下滴灌棉花种植体系中,磷肥和硫酸铵作种肥条施并结合花铃期滴施硫酸铵能有效调节棉花根际pH、提高磷肥效率和棉花产量。     

铅胁迫对蔬菜根系形态的影响研究

通过营养液培养试验,铅胁迫对三种蔬菜根系生物量及根系形态影响表现为低浓度下（≤1 mg/L）的促进作用,随着处理浓度的提高（﹥2mg/L）,根系生物量及根长,根表面积,根体积均随之下降,抑制了根系的生长与发育。