外源硅调控葡萄生理特性对低温胁迫的响应

本研究以大田葡萄品种‘梅鹿辄’为试材,采用大田喷施硅酸钾与室内低温处理相结合的方法,测定不同温度下葡萄叶片生理指标的变化,研究外源硅酸钾调控葡萄生理特性对低温胁迫的响应,探讨其提高葡萄抗寒性可能的作用机制。结果表明:低温胁迫下葡萄Inv活性被抑制,而其它指标则升高;喷施硅酸钾可显著降低低温胁迫下葡萄叶片的MDA含量,且当硅酸钾浓度为0.75%时对低温的损伤缓解作用最大;而脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量、Inv、SPS活性及SS净活性均随硅酸钾浓度的升高而显著提高,但是可溶性蛋白含量在硅酸钾浓度为0.50%时最大,其它指标均在浓度为0.75%时最大;通过葡萄叶片各抗寒指标的隶属度值与综合评价指标看出,始花期0.75%的硅酸钾处理后葡萄抗寒性最强。综合分析,喷施硅酸钾可提高低温胁迫下葡萄叶片渗透调节物质含量,加快蔗糖转运及代谢速率,缓解活性氧累积,增强其耐寒性。     

不同施肥处理对马铃薯农田土壤理化性状及产量的影响

为了探究不同施肥处理对马铃薯农田土壤理化性状及产量的影响,试验地采用马铃薯连作模式,设置3个施肥处理,即：单施化肥(T)、有机肥配施化肥(YTF 1/2)、全量有机肥(YTF)。结果表明：在不同施肥处理下马铃薯农田土壤的理化性质和马铃薯产量发生了变化,其中变化最为明显的土壤指标有土壤容重、孔隙度、饱和导水率、有效磷。YTF处理较T处理可分别显著(P<0.05)降低土壤容重16.8%,增加土壤孔隙度12.7%,提升饱和导水率25.3%。YTF处理可显著提升土壤有效磷含量43.0%,但各处理间土壤pH、有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效钾之间差异并未达到显著水平。同时,较之T处理,YTF处理亦可显著提升土壤团聚体含量。YTF和YTF 1/2处理可分别较T处理提升马铃薯产量24.6%和12.8%。因此,施用有机肥不仅可以改善土壤结构,改良土壤物理性状,亦能促产增收。     

绿洲灌区不同密度玉米群体的耗水特性研究

针对水资源不足严重制约绿洲灌区玉米生产,密植对玉米耗水特性影响研究薄弱,以及生产实践中缺乏调控种植密度以同步提高产量和水分利用效率的理论依据等问题,2012—2015年,以先玉335为参试品种,在相同施肥、灌水制度下,设75 000株hm–2(低,D1)、87 000株hm–2(中,D2)、99 000株hm–2(高,D3)3个密度水平,探讨密度对玉米耗水的时间动态、耗水结构以及利用效率的影响,以期为优化密植增产节水技术提供理论依据。结果表明,随密度增大,玉米全生育期总耗水量(ET)增大,大喇叭口期至吐丝期是耗水量增大的主要时期,高、中密度处理与低密度处理相比,全生育期总耗水量4年平均分别高22.8%、14.4%,大喇叭口期至吐丝期平均分别高28.4%、18.2%,其他生育时期不同处理的耗水量差异不显著。增加密度可降低玉米的无效耗水,提高水分利用率,高、中密度处理较低密度处理全生育期的棵间蒸发量(E)4年平均分别减少56.5 mm、27.6 mm,密植降低棵间蒸发量的主要时期在拔节至灌浆期,其中大喇叭口期至吐丝期的日均棵间蒸发量分别减少0.51 mm、0.27 mm;高、中密度与低密度处理相比,全生育期的E/ET分别降低15.8%、6.2%,其中拔节至大喇叭口期减小幅度最大,分别为22.1%、10.7%。与低密度处理相比,高、中密度处理的籽粒产量分别提高了17.9%、14.8%,但高、中密度处理间的产量差异不显著;高、中、低密度处理的水分利用效率(WUE)分别为18.2、19.3和16.8 kg hm–2 mm–1,中密度处理的WUE显著高于低密度处理;与低密度处理相比,高、中密度处理4年平均灌溉水利用效率(IWUE)分别提高了34.5%、19.6%。本研究说明,在传统供水覆膜条件下,进一步增加种植密度是干旱绿洲灌区提高玉米产量和灌溉水利用效率的可行措施。     

不同春小麦品种耐低磷性评价及种质筛选

筛选磷高效作物是充分利用土壤磷素和减少磷肥施用量的重要手段。本研究以162份春小麦种质资源为材料,对其苗期的株高、总根长、根表面积等8个指标的耐低磷系数进行分析,采用隶属函数法综合评价春小麦苗期的耐低磷特性,初步筛选耐低磷材料,并进一步进行成株期的耐低磷特性鉴定,筛选出耐低磷材料和磷敏感材料,分析其在低磷下酸性磷酸酶的活性变化。结果表明,低磷胁迫下春小麦材料苗期和成株期的各性状均受到不同程度的影响,并随着胁迫程度的增加,小麦生长受抑制程度增强。通过主成分分析将苗期8个指标转化成4个综合指标(累计贡献率为82.60%),将成株期的10个指标转化为3个综合指标(累计贡献率为83.23%);采用隶属函数法计算耐低磷综合评价值(D)值,对D值进行聚类分析,将苗期的162份春小麦种质资源划分为耐低磷型(10份)、较耐低磷型(26份)、低磷较敏感型(91份)、低磷敏感型(35份)4类。选取耐低磷型材料(5份)和低磷敏感型材料(4份),进一步进行成株期鉴定,最终筛选1份耐低磷材料wp-35和1份磷敏感材料wp-119。通过分析其酸性磷酸酶活性,发现在低磷胁迫下春小麦根系和叶片中的酸性磷酸酶活性均升高,且耐低磷材料的酸性磷酸酶活性高于磷敏感材料。本研究结果可为解析春小麦耐低磷特性、培育耐低磷品种提供种质资源和理论依据。     

行距比例及密度对绿洲灌区玉米水分利用效率的互作效应

探究是否可以将行距比例和种植密度集成于同一作物生产系统中来提高作物产量,增加水分利用效率。以玉米"五谷568"为研究材料,于2017—2018年进行大田试验,设7∶3(L_1,宽行56 cm∶窄行24 cm),6∶4 (L_2,宽行48 cm∶窄行32 cm),5∶5(L_3,等行距40 cm) 3个行距比例水平,82 500株/hm~2(D_1)、90 000株/hm~2(D_2)、97 500株/hm~2(D_3)、105 000株/hm~2(D_4)、112 500株/hm~2(D_5) 5个种植密度,探讨不同行距比例及密度处理对玉米的耗水特征、产量及水分利用效率的影响。结果表明,L1行距比例可有效降低玉米耗水量,但会增加棵间蒸发,对E/ET影响不显著,其中2017年L_1较L_3能有效降低耗水量11.9%,2018年无显著差异;此外与传统行距比例相比,L_1行距比例具有增产优势,玉米增产5.2%～10.5%,提高水分利用效率6.5%～8.7%。密度间比较,D_3密度较传统密度D_1能有效降低耗水量、棵间蒸发量以及E/ET,对玉米增产及水分利用效率的提高有促进作用;其中D_3密度较传统密度D_1耗水量降低13.3%,2018年差异不显著;棵间蒸发量减小7.1%～7.2%;E/ET减小6.8%～19.2%;玉米增产7.5%～17.1%;水分利用效率提高23.9%～46.2%。2年L_1D_3较传统处理L_3D_1耗水量降低12.8%～30.6%;棵间蒸发量降低8.5%～10.4%;E/ET降低7.3%～7.5%;玉米产量增加7.7%～25.5%;水分利用效率提高36.0%～41.2%。因此,在河西绿洲灌区,7∶3(L_1,宽行56 cm∶窄行24 cm)行距比例结合97 500株/hm~2(D_3)种植密度可有效增加玉米产量,提高玉米水分利用效率。     

不同氮素水平下有机物料添加对陇中黄土高原旱作农田N2O排放特征的影响

为了探究不同用量氮肥配施生物质炭或小麦秸秆对旱作农田N₂O排放通量的影响，在陇中黄土高原半干旱区连续进行4年不同氮素水平配施不同有机物料的田间定位试验，试验以3种施氮用量（不施氮肥、50 kg（N）·hm^-2氮肥、100 kg（N）·hm^-2氮肥）配施2种有机物料（小麦秸秆S、生物质炭B）及无有机物料 (C)共组成9个处理，于2016年11月—2017年10月，采用静态箱-气相色谱法，对N₂O通量进行全年内连续观测。研究结果表明：观测期内，各处理N₂O年平均通量大小排序SN100>CN100>SN50>CN50>BN100>SNO>BN50>CN0>BN0，各处理N₂O排放通量变化趋势一致；相较N0处理（CN0、SN0、BN0）的年平均排放通量，N50（CN50、SN50、BN50）和N100（CN100、SN100、BN100）处理分别增加了6.92%和10.03%。相较CN0、CN50和CN100，与其相同氮素水平配施生物质炭后，N₂O年平均排放通量分别降低了0.49%、3.15%和4.67%；配施秸秆后，N₂O年平均排放通量分别增加了6.37%、3.44%和2.73%。单施氮肥或小麦秸秆配施氮肥均增加了N₂O排放的增温潜势，生物质炭配施氮肥减少了N₂O排放的增温潜势。主效应分析表明，氮素、秸秆均对提升N₂O排放通量发挥显著效应，而生物质炭具有降低效应。相关分析表明，土壤温度与N₂O通量表现为显著正相关关系，土壤含水量与N₂O通量表现为显著负相关关系（P<5%）。通径分析表明，土壤温度对N₂O通量的增大作用远大于土壤含水量对N₂O通量的减小作用。秸秆或生物质炭与氮素无交互效应，N₂O排放通量随氮素水平的增加而增大，秸秆还田促进了N₂O排放而生物质炭抑制了N₂O排放。因此，添加生物质炭对旱作农田固氮减排具有较大的潜力。     

培肥措施对旱地农田土壤CO2排放和碳库管理指数的影响

阐明长期有机物料施肥下土壤CO₂排放特征及其影响机制以及碳库管理指数对黄土高原旱作农业区固碳减排及施肥模式选择的影响尤为重要。基于2012年设置在陇中黄土高原旱作区的长期定位试验,通过不施肥（CK）、氮肥（NF）、有机肥（OM）、秸秆（ST）、有机肥结合无机肥（OMNF）5个处理,测定并计算了2018年不同施肥措施下全年土壤CO₂排放、作物碳排放效率和碳库管理指数的变化,并运用结构方程模型分析了0~30 cm土壤温度、水分、微生物量碳氮、易氧化有机碳、蔗糖酶、脲酶与土壤CO₂排放速率的关系。结果表明：1）与不施肥相比,秸秆、有机结合无机肥和有机肥处理使生育期土壤CO₂排放平均速率提高了42.72%、30.82%和29.79%,秸秆、有机肥处理分别使生育期土壤CO₂排放量显著提高36.35%、32.45%（P<0.05）,有机结合无机肥处理使碳排放效率显著降低41.10%（P<0.05）;2）有机物料处理均能显著提高0~5 cm土层易氧化有机碳、微生物量碳氮、蔗糖酶活性和碳库管理指数,相比不施肥和氮肥处理,有机结合无机肥处理分别使0~30 cm土壤碳库管理指数提高127.41%,99.33%（P<0.05）;3）结构方程模型表明,环境因子对土壤CO₂排放速率的总解释度为53%,对土壤CO₂排放速率总效应较大的影响因素包括土壤温度（2.36）、微生物量碳（1.59）和土壤水分（1.18）,且均间接地影响着土壤CO₂排放速率,土壤温度促进了微生物量碳和蔗糖酶活性的提高,微生物量碳促进了微生物量氮和易氧化有机碳的增加。综合来看,有机结合无机肥处理可以提升土壤碳库管理指数,保持微生物活性,增加作物产量,降低土壤碳排放效率,是陇中黄土高原旱作农业区比较适宜的农田培肥措施。     

Yield and water consumption characteristics of wheat/maize intercropping with reduced tillage in an Oasis region

Higher irrigation quota for conventional farming causes substantial conflicts between water supply and demand in agriculture, and wind erosion near soil surface is one of the major causes of farmland degradation and desertification in arid areas. This research investigated the effect of the amounts of irrigation in combination with tillage practices on soil evaporation (E), water consumption (ET) characteristics, and grain yield performance and water use efficiency (WUE) for wheat (Triticum aestivum L.) intercropped with maize (Zea mays L.) in strip planting in an Oasis region. The field experiment, conducted at Wuwei station during 2008–2010, had two tillage systems (reduced tillage with wheat stubble retention vs. conventional tillage without stubble retention), and three (low, medium, and high) levels of irrigation, in a randomized complete block design. Averaged across three years, soil evaporation with medium and high levels of irrigation was 6.8% and 5.4% greater than that with low level of irrigation, respectively. Total water consumption of wheat/maize crops under the medium and high irrigation levels was 8.5% and 18.5% greater, respectively, than that under low irrigation. However, grain yields were similar under the medium and high levels of irrigation, so was WUE. The effect of tillage on the wheat/maize intercropping was inconsistent across years or among treatments: soil moisture at harvest was 3.0–7.6% greater in the fields with reduced tillage compared with those with conventional tillage in 2008 and 2009, but no difference was found in 2010; the E/ET ratio of reduced tillage was 9% lower than the ratio under conventional tillage in 2008, 3% higher in 2010, but no difference between the two tillage systems in 2009. Across three years, there was a general trend that the WUE of the wheat/maize intercropping system with reduced tillage was greater (by 4–11%) than that with conventional tillage. We conclude that a medium level of irrigation is sufficient to achieve crop yields and WUE equivalent to those under high level of irrigation, provided that a reduced tillage practice is applied to the wheat/maize intercropping in Oasis areas.     

矿物质有机肥与化肥配施对甘肃河西绿灌区玉米产量构成的影响

在甘肃省河西绿洲灌区通过大田试验,研究矿物质有机肥与化肥配施对玉米产量构成的影响。结果表明,配施矿物质有机肥可以显著提高玉米的生物产量、子粒产量及肥料贡献率。与当前施肥水平比较,玉米在配施矿物质有机肥750 kg/hm²的条件下,化肥不减量和减量15%生物产量分别为38 647、36 869 kg/hm²,比单施化肥处理增产7.61%和2.66%;子粒产量分别为16 544、15 783 kg/hm²,增产7.56%、2.48%;肥料对生物产量贡献率分别为56.26%和49.07%,比单施化肥处理提高11.05和3.87个百分点,表明在配施矿物质有机肥750 kg/hm²的前提下,将氮、磷化肥施用量在当前水平上减量15%可以保证玉米子粒产量稳定在高产水平。     

种植密度对全膜双垄沟播玉米子粒灌浆特征、干物质积累及产量的影响

以先玉335为试验材料,研究4个密度水平（4.5×10⁴、5.25×10⁴、6.0×10⁴、6.75×10⁴株/hm²）对旱地春玉米形态指标、灌浆特征、干物质积累、产量及其构成因素的影响。结果表明,随密度增加,株高表现为先增大后减小的趋势,处理间无显著差异,地上部分干物质积累量和叶面积指数提高,营养物质向子粒转运的效率降低。不同处理下产量受有效穗数的影响较大,随着密度增大,群体有效穗比例由77.00%降低至69.00%;灌浆速率和灌浆时间共同影响百粒重,密度较低时,子粒最大灌浆速率出现所用天数提前,有助于子粒灌浆过程提前完成;随着密度增加,穗行数和行粒数均表现为增大趋势,百粒重先增大后减小。因此,本试验中种植密度为4.5×10⁴株/hm²左右时,可以较好地协调玉米群体和个体生长关系之间的矛盾,实现子粒高产和水分高效利用的目标。