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.     

紫花苜蓿与不同生活型多年生禾本科牧草混播生长生理特征

本研究通过测定紫花苜蓿分别与3种生活型禾草混播草地牧草生产力和生理指标对混播成分和比例的响应,为建植可持续高产的混播草地提供理论依据。结果显示：混播紫花苜蓿和苇状羊茅MDA含量减小,抗逆能力和光合能力增强;建植初期混播草地早熟禾MDA含量大于单播,抗逆生理和光合生理指标在豆禾比为7∶3时小于单播,5∶5和3∶7时大于单播;混播无芒雀麦MDA含量大于单播,抗氧化指标在豆禾比为7∶3时小于单播,5∶5和3∶7时大于单播,渗透调节物质含量和光合生理指标大于单播,说明紫花苜蓿与苇状羊茅混播时二者生理协同效应较好,建植初期豆禾比为7∶3时紫花苜蓿对草地早熟禾和无芒雀麦有种间竞争胁迫,适当下调紫花苜蓿比例有利于草地早熟禾和无芒雀麦生长。隶属函数评价结果显示紫花苜蓿与丛生型苇状羊茅3∶7混播时两种牧草生理表现最好,增产率和产量最高。     

间作行宽对玉米、高丹草青贮品质的影响

为探究间作行宽对玉米和高丹草青贮营养品质和发酵品质的影响,以玉米和高丹草宽行(6∶ 12)、中行(4∶8)和窄行(2∶4)种植模式下的材料为研究对象,以其单播为对照,在蜡熟期进行刈割及青贮发酵处理,青贮 60 d 后,测定其营养成分及发酵指标。结果表明：在宽行种植模式下,玉米青贮后中性洗涤纤维含量较对照降低了 5. 4%,泌乳净能提高了 2. 4%,高丹草青贮后粗蛋白含量较对照提高了 10. 8%,乙酸含量较对照提高了 480%;在中行种植模式下,玉米青贮后泌乳净能较对照降低了 1. 9%, 高丹草青贮后粗蛋白含量较对照提高了 7. 0%,泌乳净能较对照降低了 0. 8%;在窄行种植模式下,玉米青贮后可溶性糖含量较对照提高了 27. 6%,乳酸含量较对照提高了 49. 2%。高丹草青贮后干物质含量较对照降低了 1. 0%,泌乳净能较对照提高了 0. 8%。经灰色关联度综合分析表明,玉米在窄行种植模式下青贮品质最好,高丹草在中行种植模式下青贮品质最好。     

干旱胁迫对鹰嘴紫云英种子萌发及幼苗叶绿素荧光特性的影响

为探明鹰嘴紫云英(Astragalus cicer)在干旱胁迫下的种子萌发及幼苗叶绿素荧光特性,本研究采用聚乙二醇(PEG‐6000)溶液模拟干旱胁迫,在鹰嘴紫云英种子萌发期共设置 7 个浓度处理,分别为 0(对照)、5%、10%、15%、20%、25%、30%,分析种子萌发及生长特性;幼苗期共设置 4 个浓度处理, 分别为 0(对照)、10%(轻度)、20%(中度)、30%(重度),分析不同胁迫时间(0、2、4、6、8、10 d)下的幼苗光合色素含量及荧光参数动态变化特征。结果显示：(1)在 5%~10%PEG 下,种子萌发和胚根生长得到一定程度促进,发芽势、胚根长度、干重等显著上升,而随胁迫程度加深,种子萌发及生长受到明显抑制,于 30%PEG 下,发芽率趋近于 0,相对胁迫率趋近于 100%。(2)轻度胁迫下,光合色素含量小幅度上升,非光化学淬灭系数(NPQ)显著增加,第 10 天较对照增加 110. 6%(P＜0. 05);中度胁迫下,叶绿素 b 含量、NPQ 呈先升高后降低趋势,实际光化学量子 Yield 含量、相对光合电子传递速率(ETR)于胁迫末期显著降低,第 10 天较对照分别减少 34. 2%、50. 6%;重度胁迫下,叶绿素含量呈降低趋势,而类胡萝卜素含量于胁迫中期明显增加,第 6 天较对照增加 20. 5%,Yield、ETR 于胁迫后期明显减小,第 10 天较对照分别减少 42. 5%、61. 4%。综上所述,鹰嘴紫云英对轻度、中度干旱胁迫具有较强耐受性,能在幼苗期提升叶片内光合色素含量、加快光合电子传递速率、增加光化学电子产量、增强热耗散性能等一系列生理调节措施来适应逆境,而对重度干旱胁迫抵抗力较差,种子萌发及生长受到严重抑制,幼苗光合系统遭到严重破坏,叶绿素含量及荧光参数显著下降。     

气候变化下子午沙鼠在中国的潜在分布分析

为探究气候变化下子午沙鼠在中国的潜在分布和时空变化,本研究利用子午沙鼠分布数据以及气候、地形等环境数据,基于最大熵模型(The maximum entropy,MaxEnt)和地理信息系统(Geographic information System,GIS)技术,分析大空间尺度上限制子午沙鼠地理分布的主导环境因子。结果表明：当前气候下子午沙鼠高适生区主要分布在甘肃河西走廊、内蒙古西南部、宁夏北部,以及新疆塔里木盆地和天山山脉之间、伊犁州和塔城等地区,中适生区主要分布在甘肃酒泉的北部,内蒙古西北部,青海中部以及新疆的大部分地区;温度是限制子午沙鼠分布的主导气候因子,其次是海拔,降水量也有一定影响。随着全球气候变暖,子午沙鼠生境适宜度提高,在中国的潜在分布范围将扩大。本研究对子午沙鼠危害监测预警和精准防控具有重要的指导意义。     

褪黑素受体MT1和MT2在绵羊胃中的分布及表达

【目的】应用分子生物学技术探究绵羊不同胃室组织褪黑素(MT)特异性膜受体MT1和MT2的分布规律及表达模式,以初步探明绵羊不同胃室组织褪黑素调节胃消化的生物效应机制。【方法】采集绵羊瘤胃背囊、瘤胃腹囊、网胃、瓣胃和皱胃5个组织部位,用ELISA、实时荧光定量PCR、免疫组化和Western blotting方法检测褪黑素特异性膜受体MT1和MT2在绵羊胃组织不同部位的分布规律及表达模式。【结果】ELISA结果显示,绵羊各胃组织中均含有褪黑素,且皱胃中褪黑素含量最高,瓣胃次之,瘤胃背囊、瘤胃腹囊和网胃中均较低。实时荧光定量PCR结果显示,MT1和MT2基因mRNA在皱胃中含量均最高,其次是瘤胃腹囊,在瘤胃背囊和网胃中含量较低。免疫组化结果显示,MT1和MT2蛋白在绵羊各胃组织中均有分布,主要表达于各胃组织的黏膜层,且在皱胃腺体中的分布呈从底部到颈部逐渐增多的趋势。Western blotting结果显示,MT1和MT2蛋白在网胃中表达均最高,瓣胃次之,在瘤胃背囊、瘤胃腹囊和皱胃中表达均较低。【结论】褪黑素在绵羊各胃组织中差异化表达从而发挥多样性生理功能,可能通过与胃组织上特异性受体MT1和MT2结合,通过信号传导系统而调控前胃受食糜刺激后发生反刍生理过程。     

“抗”“感”苜蓿品种对豌豆蚜适应性及体内酶活的影响

本研究通过测定豌豆蚜在取食“抗”“感”2个紫花苜蓿品种(高抗品种'甘农5号’和感虫品种'猎人河’)之后的存活率、体内酶活性等指标,分析2个苜蓿品种对豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)存活率及体内保护酶和解毒酶活性的影响。结果表明：取食高抗苜蓿品种的豌豆蚜在24 h时体内的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、羧酸酯酶(Carboxylesterase,CarE)、谷胱甘肽-S-转移酶(Glutathione-S-transferase,GST)和细胞色素P450s (Cytochrome P450s,P450s)活性最高,其存活率从12 h的85.3%降到46.7%;取食感虫苜蓿品种的豌豆蚜过氧化物酶(Peroxidase,POD),SOD和CarE活性呈现先上升后下降的趋势,过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性呈现先下降后上升的趋势,存活率从12 h的90.7%降到24 h的86.0%。从结果可以看出,抗虫品种对豌豆蚜的影响大于感虫品种,24 h为豌豆蚜通过酶活维持机体内代谢平衡的关键期,且CarE在豌豆蚜适应两苜蓿品种时起到重要的调控作用。     

藏沙蒿与多年生禾草混播对西藏沙化草地土壤酶活性和微生物生物量的影响

为分析藏沙蒿(Artemisia wellbyi)与多年生禾草混播3年的土壤酶活性和微生物生物量的含量特征,筛选出修复效果最好的混播比例,本研究采用比色和氯仿熏蒸的方法分别测定不同处理下的土壤酶活性和微生物生物量,以藏沙蒿、垂穗披碱草(Elymus nutans)和细茎冰草(Agropyron trachycaulhum)不同比例混播为处理,分别为T₁(4∶1∶2),T₂(4∶2∶1)和T₃(5∶1∶1),同时以未修复沙化草地为对照(CK),并与天然草地(NG)作比较。结果表明：与CK相比,3个比例混播处理均能改善土壤理化性质、提高土壤酶活性和微生物生物量碳氮磷含量,以T₃处理的效果最好。相关性分析表明,土壤酶活性与有机质、速效钾和全氮呈正相关;土壤微生物生物量与有效磷、碱解氮和含水量呈正相关。因此,灌草混播时,适当增加灌木的占比有利于土壤养分及生物学特性的恢复。     

紫花苜蓿种子内生根瘤菌定位及灭菌方法研究

为探寻苜蓿种子内生根瘤菌的有效灭菌方法,试验以‘甘农9号’紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Gannong No.9’)种子为材料,设置DF(碘伏浸泡6min),DS(碘伏浸泡5min→无菌水冲洗→ST液-0.9%无菌氯化钠溶液和0.5%吐温80浸1min),SH3(3%次氯酸钠浸泡6min)和SH10(10%次氯酸钠浸泡6min)4种灭菌方法,分别以完整种子、去皮种子、种皮、子叶、胚、子叶+胚、子叶-胚连接处、幼苗为研究材料,以无菌水浸泡相应时间处理为对照,分析4种灭菌方法对供试材料内生根瘤菌的灭菌情况以及对种子萌发能力及幼苗生长的影响。结果表明：内生根瘤菌主要分布于紫花苜蓿种子的子叶+胚(52.7个·粒^-1)中,种皮有少量分布(16个·粒^-1),而在子叶+胚组织中内生根瘤菌主要分布于子叶-胚连接处(38.33个·粒^-1),其余分布数量依次为子叶(9.67个·粒^-1)、胚(4.17个·粒^-1);DS处理可对种子完全灭菌,且DS处理下完整种子的发芽率、发芽势、发芽指数、胚芽长、胚根长和幼苗长与CK差异不显著。综上,子叶-胚连接处是紫花苜蓿种子内生根瘤菌的主要存在部位,DS处理是紫花苜蓿种子内生根瘤菌的最佳灭菌方法。     

甘南白龙江2种次生林不同器官C、N、P、K计量特征

为明确甘南白龙江2种次生林各器官C、N、P、K生态化学计量特征,掌握养分元素在不同次生林分配格局及各器官养分受限状况等情况,对该地区红桦和辽东栎2种主要次生林各器官（根、主干、各级枝、叶片）进行取样,分析其含水率、C、N、P和K含量以及各元素之间化学计量特征,结果表明:1）2种次生林叶片含水率最大,红桦各器官含水率在34.09%～59.01%,从大到小依次为叶片＞一级枝＞根＞二级枝＞三级枝,辽东栎各器官含水率在33.98%～52.66%,叶片＞根＞一级枝＞二级枝＞三级枝＞四级枝,叶片含水率均最高,其次为根,枝级越高含水率越小。2）2种次生林叶片的C、N、P、K含量最高。辽东栎C含量在387.19～529.64 g·kg^-1,叶片C含量最高,其他各器官含量相差不大,C属于弱变异。N含量在5.03～19.54 g·kg^-1,从大到小依次是叶片＞三级枝＞四级枝＞根＞二级枝＞一级枝＞主干。叶片P和K含量也是最高,除根的K含量以外,其他器官都表现出2种元素含量从形态学的下端到上端依次增加。N与K含量呈显著性相关,P变异系数较大,属于强变异。红桦C、P和K变化一致,除根以外,从主干到叶片3种元素含量依次增加,P含量从根到叶片依次增加,C变异系数最小属于弱变异,K含量属于强变异。3）2种次生林叶片的C:N、C:P、C:K和P:K最小,N:P最大。红桦叶片的N:K也是最小,C:N与N:K呈显著性负相关,C:P与N:P以及C:K与N:K呈显著性正相关。辽东栎的N:K除叶片,从根到四级枝依次减小,C:P与N:P呈显著性正相关,C:K与N:K和P:K也呈显著性正相关。由此可见,甘南白龙江2种次生林各器官营养元素含量与相应器官的功能结构密切相关。