有机材料结合集雨措施对山地果园理化性质的影响

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地果园有机材料结合集雨措施(organic materials combined with rainwater collection measures,OMR)对苹果园土壤理化性质的影响,2016年4月在陕西延安山地苹果园,以果树树冠投影面反坡修建鱼鳞坑和集雨坑,研究了有机材料用量分别为5 250kg/hm2(OMR1),4 500kg/hm2(OMR2),3 750kg/hm2(OMR3),0kg/hm2(CK)以及传统处理T对苹果园土壤理化性质的影响,测定了0—300cm土层土壤含水率和土壤电导率,0—200cm土壤土层硝态氮含量和0—100cm土层土壤容重和饱和导水率。结果表明:有机材料结合集雨措施能够显著增加果园0—300cm土层土壤含水率,OMR2处理土壤平均含水率增加最显著,有机材料结合集雨措施处理(OMR1、OMR2、OMR3)的土壤根系湿润区主要集中在0—100cm土层。0—300cm土层OMR2处理土壤多次平均含水率值最高,为14.87%;OMR1、OMR3、CK和T处理的土壤多次平均含水率分别为14.74%,14.80%,12.79%和8.66%。有机材料结合集雨措施处理能够显著增加0—200cm土层土壤硝态氮含量,尤其增加40—100cm土层土壤的硝态氮含量;有机材料结合集雨措施能够显著降低土壤容重,尤其是20—60cm土层的土壤容重;有机材料结合集雨措施能够增加土壤饱和导水率,尤其增加0—40cm土层土壤的饱和导水率;有机材料结合集雨措施能够增大土壤的电导率,并且峰值出现在60—100cm土层中,0—300cm土层土壤电导率呈现OMR2OMR1OMR3CKT。总体而言,在陕西延安采用有机材料结合集雨措施能够显著提高山地苹果园土壤含水率和土壤硝态氮含量,降低土壤容重,增大饱和导水率和电导率,使果树在适宜的环境中生长,促进当地山地果业可持续发展。     

集雨种植模式对小麦-玉米周年农田土壤水分及作物产量的影响

[目的]针对关中地区冬小麦-夏玉米周年的生产特点,将垄沟集雨种植技术应用于作物周年生产,以期为冬小麦-夏玉米周年生产体系种植模式的改良提供依据。[方法]以西农979、郑单958为试验材料,设传统平作(CK)、垄沟配置为40cm∶40cm(R-F40)、40cm∶60cm(R-F60)、40cm∶80cm(R-F80)4个处理,探讨冬小麦-夏玉米周年生产条件下不同垄沟配置方式对农田土壤水分及作物产量的影响。[结果]小麦季R-F60和R-F80处理水分利用效率(WUE)增加;垄沟集雨各处理小麦籽粒产量随种植沟宽度增加呈上升趋势,其中R-F60、R-F80处理较CK仅减产1.75%、1.67%;集雨各处理灌溉水利用效率(IUE)显著提高,并随种植沟宽度增加增幅减小。在玉米季,集雨各处理WUE、产量显著提高,且随着种植沟变宽呈先增后降趋势。小麦-玉米周年WUE、产量显著增加,其中以垄沟配置为40cm∶60cm(R-F60)处理增幅最大,分别较CK增加12.75%、7.98%。[结论]垄沟集雨种植技术是调控作物高效节水的可行途径,其中R-F60处理是优化该地区冬小麦-夏玉米二熟制种植体系稳产高效节水的理想集雨栽培模式。     

播期对江苏省冬小麦产量及其构成的影响

以江苏省冬小麦播期为主要研究对象,利用近20年冬小麦大田播期试验数据相关文献,按照晚播天数、品性、区域、年代进行分组,利用Meta分析方法定量研究了播期变化对江苏省冬小麦产量及其产量构成的影响。结果表明：近20年江苏省冬小麦的播期随时间的推移总体呈现出延迟的趋势,约5.5 d·10a^-1,苏北和苏南地区冬小麦均在晚播18~22 d开始出现减产趋势,苏中地区冬小麦在晚播23~27 d开始出现减产趋势;整体上江苏省晚播13~17 d左右的冬小麦有显著增产效应,增产达3.1%（95%置信区间0.4%～5.8%）,晚播18~22 d及以上时,冬小麦产量开始呈现减产趋势。随着年代不断向后推移,晚播的减产效应出现的越来越早。2000—2010年,晚播23~27 d开始出现减产趋势;2011—2017年,晚播18~22 d开始出现减产趋势;（弱）春性冬小麦从晚播18~22 d开始出现减产效应,（半）冬性冬小麦从晚播8~12 d开始出现减产趋势,冬小麦的选择偏于春性化。Meta分析的数据中,冬小麦穗数对产量的影响更大（P＜0.05,R²＝0.3166）。适当晚播是江苏省稳定冬小麦产量,适应气候变化的有效手段,其主要是通过影响晚播小麦穗数进而影响冬小麦产量。     

基于M-DEM的黄土人工锄耕坡面水系分维特征研究

该文旨在微观尺度上对地表微地形水系形成过程及其几何分形特征进行研究与分析,为研究坡面流水侵蚀过程及其防治提供科学依据。通过构建90mm/h雨强、15°坡度下不同水蚀阶段(雨前—溅蚀—片蚀—细沟侵蚀)黄土人工锄耕坡面微地形数字高程模型,设置不同集水面积阈值提取微地形水系,并基于格网法计算相应的水系分维值。结果表明:(1)分形理论用于研究微地形水系及其形成过程具有可行性;(2)降雨前、溅蚀、片蚀和细沟侵蚀阶段的最适集水面积阈值分别为15,20,25,30cm2,对应的最佳分维值分别为1.067,1.088,1.068,1.079;(3)人工锄耕坡面在各侵蚀阶段均处于侵蚀发育的幼年期。该研究不仅为微观层面研究黄土耕作坡面水系分维提供方法指导,也可为进一步揭示土壤侵蚀机理提供数据支持。     

陕229干旱复水诱导基因表达及小麦乙烯受体(TaERS)基因特征分析

为了解小麦响应水分胁迫后复水条件下的基因表达特征,以小麦(Triticum aestivum L.)主栽品种陕229的3叶1心期幼苗为材料,采用消减杂交技术,构建了干旱复水条件下的SSH-cDNA表达文库。从消减文库中随机挑选59个插入片段大于400bp的阳性克隆测序,去除冗余序列和嵌合序列后,获得高质量EST序列32条(GenBank登录号为ES466767~ES466798)。序列比对分析表明,小麦干旱后复水的基因表达与植物对其他非生物胁迫的响应具有交叉性;17条EST序列与已知编码蛋白的基因同源性较高,涉及植物的信号传导、能量代谢、转录调控等方面;其他序列为新的EST。以其中一个与乙烯受体基因(ERS)同源性较高的EST序列为基础,采用同源克隆及RACE技术从小麦中分离了4个乙烯受体基因的全长cDNA序列,长度分别为2090、2271、2216和1886bp。4个全长cDNA序列所编码氨基酸序列的同源性极高(99%以上),且均具有ERS典型的GAF、HisKA和HATPase-c跨膜结构,分别命名为TaERS1(HM347272),TaERS2(HM601437),TaERS3(HM601438)和TaERS4(HQ111523)。植物ERS氨基酸序列多重比较表明,小麦与水稻的相似性最高(93%);TaERS基因的全长cDNA序列间比较共发现SNP位点23个。定量PCR表达分析显示,小麦TaERS家族基因参与了小麦植株响应水分胁迫和复水的调控机制。研究结果有助于进一步认识小麦干旱后复水的基因表达谱和小麦水分高效利用机制,探索小麦乙烯受体在水分高效利用中的作用。     

Ridge-furrow mulching system in semiarid Kenya: A promising solution to improve soil water availability and maize productivity

In semiarid Kenya, field productivity of maize has been at a low integrity level due to insufficient use of rainwater use. From 2012 to 2013, an innovative ridge-furrow mulching system (RFMs) was tested using local maize (Zea mays L.) hybrid, KCB in KARI-Katumani Farm, Kenya in long and short rainy seasons. Field experiments were conducted in a randomized complete block design with four treatments: 1) RFMs with transparent polyethylene film (RFT), 2) RFMs with black polyethylene film (RFB), 3) RFMs with grass straw mulching (RFS), and 4) RFMs without mulching (CK). Soil moisture & temperature, grain yield, water use and economic benefit were determined and analyzed. The results indicated that both RFT and RFB treatments significantly increased soil water storage amount in the depth of 0–60 cm. Grain yield and water use efficiency (WUE) in both treatments were increased by 66.5–349.9% and 72.9–382% respectively, compared with those of CK over two growing seasons. In addition, grain yield and WUE in RFS treatment were only increased by from 4.2–127.1% compared with those of CK. Particularly, two types of plastic films displayed different effects on modifying topsoil temperature. Transparent film mulching significantly increased topsoil temperature by 1.3 °C (p < 0.05) higher than CK, to facilitate growth and grain formation in long (but cool) growing season. In contrast, black film mulching lowered soil temperature by 0.3 °C lower than CK in short (but warm) growing season, which led to better soil thermal balance. Overall, RFMs with film mulching could serve as an effective solution to increase maize productivity, and hence a promising strategy to cope with food security under climate change in semiarid Kenya.     

基于Morris和EFAST的CERES-Wheat模型敏感性分析

依据在陕西杨凌获得的冬小麦试验资料,用Morris法和EFAST(extended Fourier amplitude sensitivity test)法分析了CERES-Wheat模型输出变量中小麦开花期、成熟期、产量、地上生物量对品种和生长参数的敏感性,并分析比较了两种方法的一致性。结果表明,光周期影响因子(P1D)、出苗-穗分化期积温(P1)、穗分化-挑旗期积温(P2)和春化影响因子(VEFF)均对开花期和成熟期较敏感,灌浆期积温(P5)对成熟期有较大影响;挑旗前、后的光能利用率(PARUE,PARU2)、P1D、P1和P2均对产量和生物量有较大影响;最适条件下标准籽粒质量(G2)和开花期单位地上生物量的籽粒数(G1)对冬小麦产量有较大影响,第一标准叶的比叶面积(SLAS)对地上生物量有较大影响。Morris法和EFAST法得到的参数敏感性结果具有较高的相关性,表明计算工作量较小的Morris法较适于筛选模型敏感参数。     

西红柿温室内无线传感器网络2.4 GHz信道传播特性

针对西红柿温室环境中无线传感器网络节点部署的要求及其应用环境的特性,以2.4 GHz为载波频率,研究了无线射频信号传播特性和通信距离、天线高度、传输路径等影响因素间的关系。结果表明,无线传感器网络信号在西红柿温室中的衰减符合对数模型;当天线高度固定时,接收信号强度随通信距离的增加总体呈递减趋势,丢包率随通信距离的增加总体呈递增趋势;西红柿温室中天线最宜部署在日光温室中央一列的位置,且西红柿顶部略高于它的位置为放置天线高度的首选,其次为西红柿顶部距地面1.5 m以上的部分,越接近西红柿顶部越好;在上述试验研究的基础上,建立了天线高度、通信距离和接收信号强度之间的关系模型,模型参数A与天线高度、衰减系数n与天线高度之间均呈二次多项式关系。验证试验结果表明:该模型可以较好地预测不同天线高度不同通信距离的接收信号强度,为西红柿温室无线传感器网络的部署提供技术支持。     

硅藻土微孔陶瓷灌水器制备工艺优化

为解决现有微孔陶瓷灌水器制备成本较高、产品性能低下,不利于大面积推广和应用的问题,该文以黏土、硅藻土和硫酸钙为主要原料,探索一种微孔陶瓷灌水器的低成本制备工艺。分析了硅藻土掺量和烧结温度2个因素对微孔陶瓷线收缩率、开口孔隙率、维式硬度、渗透系数和微孔陶瓷灌水器流量的影响规律。以线收缩率、维氏硬度、开口孔隙率、渗透系数和流量为指标,优选出微孔陶瓷灌水器的最佳制备工艺。结果表明:硅藻土掺量增加,或烧结温度降低,会使得微孔陶瓷的线收缩率和维氏硬度降低,开口孔隙率和渗透系数增大,进而使得微孔陶瓷灌水器的流量增大。综合比较,1 075℃烧结的硅藻土掺量质量分数为15%的微孔陶瓷灌水器,线收缩率为4.9%、开口孔隙率为26.3%、维氏硬度为448 MPa,在10 k Pa的工作压力下流量为1.64 L/h,兼备良好的力学性能和水力性能,是制备微孔陶瓷灌水器的最佳工艺。该研究为微孔陶瓷灌水器的制备和性能优化提供了参考。     

基于核磁共振技术检测小麦植株水分分布和变化规律

为研究活体冬小麦植株水分的分布状况和连续变化过程,该研究利用核磁共振无损、非侵入的技术优势,分析了小麦各器官T2弛豫谱特征及其反映的代谢特性,分别推求出小麦叶片、茎秆和穗的信号幅值与被检测器官纯水含量以及鲜质量的回归函数关系,在此基础上建立了测量活体冬小麦植株各器官湿基含水率的检测方法。对活体植株各器官湿基含水率核磁共振检测方法的可靠性验证表明,由核磁共振法和烘干法测定的小麦叶片、茎秆和穗的湿基含水率均方根误差分别为：5.3%、3.5%、3.3%。然后将该检测方法用于监测同一株冬小麦各器官湿基含水率的长期变化和日变化过程,结果显示,乳熟期至成熟期,小麦各个器官的湿基含水率均逐渐减小,而叶片湿基含水率的日变化则呈现先减小后增大的趋势。乳熟期叶片的湿基含水率由8:00逐渐减少,且在14:00－16:00达到最低值后开始恢复,于20:00恢复至当日初始水平。成熟期叶片湿基含水率由8:00逐渐减少,但在20:00不能恢复至日内的初始水平。由于这套基于核磁共振技术的小麦湿基含水率检测方法能够对同一植株进行活体无损连续监测,因此该研究的结果能够更直接更准确地揭示冬小麦植株体内水分的连续变化规律和植株衰老过程,从而为研究冬小麦健康生长耗水规律和制定合理的灌溉制度提供理论基础。