水分与氮素及其互作对水稻产量和水肥利用效率的影响研究进展

了解水分、氮素及其互作对水稻产量与水、氮利用效率的影响,对协同提高水稻产量与水氮利用效率有重要意义。本文概述了水稻节水灌溉技术、氮肥利用效率与氮肥施用技术、水分与氮素对水稻产量及水氮利用效率的耦合效应、作物-土壤关系及水氮调控机制等方面取得的进展;讨论了存在的问题,这些问题包括:高产水稻作物与土壤的水氮互作效应尚不明确;高产水稻水氮耦合与高效利用的分子机理不清楚;协同提高水稻产量与水氮利用效率的调控途径尚未掌握。针对这些问题,建议今后重点研究:高产水稻作物与土壤的水氮互作效应及其机制;水氮互作调控水稻吸收利用水分和氮素的生理与分子机理;协同提高水稻产量和水氮利用效率的调控途径与关键技术。     

8株优良大豆根瘤菌与不同地区27个大豆主栽品种的匹配性研究

大豆是我国重要的油料作物和高蛋白粮饲兼用作物,具有与根瘤菌共生固氮的能力。近十几年来,我国大豆品种更新快,导致大豆根瘤菌株与新品种匹配能力差、接种效果不明显。筛选与主栽大豆品种匹配性好、固氮效率高的广谱性优良菌株,可为针对性的施用大豆根瘤菌接种剂提供菌种资源和方案。选取本实验室前期分离保存的6个优良快生型大豆根瘤菌株和2个慢生型大豆根瘤菌株,在砂培盆栽条件下与不同地区的27个大豆主栽品种进行匹配试验。测定分析了植株地上部分生物量、高度、根瘤数量、根瘤生物量和根瘤固氮酶活指标。结果表明:不同大豆根瘤菌之间结瘤固氮能力存在极显著的差异;供试根瘤菌均能够与国内24个大豆品种结瘤,广谱性较好;植株地上部分高度、根瘤数量、根瘤生物量和根瘤固氮酶活与地上部分生物量呈显著相关;大部分接种根瘤菌后的植物生物量显著高于CK;HN01、GR3、HH29、HH103匹配性和固氮效率均不逊色于USDA110,具有在东北地区、黄淮海地区、长江流域、东南地区推广的潜能;从品种来看,中豆39、BD2、天隆1号与8株供试大豆根瘤菌的匹配接种表现出高生物量特点。此外,本文还筛选出大豆-大豆根瘤菌的表型最佳匹配组合中豆39-GR3,适合长江流域地区;同样筛选到东北地区、黄淮海地区、东南地区最佳匹配组合,分别是HN01-辽豆14、HN01-徐豆14、HN01-BD2。本文初步建立了优良根瘤菌与大豆主栽品种的匹配关系,为在田间试验中进一步筛选和应用这些优良菌株提供了材料和指导。     

耕作方式及秸秆还田对土壤性质、微生物碳源代谢及小麦产量的影响

以小麦品种济麦22为试验材料,采用裂区试验设计,耕作方式为主区,分别设常规翻耕(C)、深松(S)、旋耕(R)处理,副区为秸秆还田量,分别设秸秆全还田(P)和秸秆不还田(A)处理,采用Biolog Eco技术测定土壤微生物碳源代谢功能,并分析土壤基本理化性质和作物产量。结果显示:深松与秸秆还田均有利于土壤含水量和有机碳含量的提高,0～15 cm土层分别提高了9.78%和24.00%,15～30 cm土层分别提高了7.08%和15.81%;深松提高了15～30 cm土层的pH值6.67%,秸秆还田提高了0～15 cm土层的pH值4.32%。深松和秸秆还田均有利于代谢多样性(丰富度指数、香浓多样性指数)、碳源代谢强度的提高,0～15 cm土层分别提高了26.84%、3.84%和38.02%,15～30 cm土层分别提高了11.87%、 3.63%和14.74%。主成分分析表明常规翻耕秸秆不还田和旋耕耕作秸秆不还田碳源代谢功能相近,15～30 cm层次内常规翻耕秸秆全还田碳源代谢功能和深松耕作秸秆全还田处理相近。深松和秸秆还田平均提高了小麦产量5.82%,微生物碳源代谢功能与小麦产量具有极显著的相关性。     

基于P-S-R框架模型试点研究高寒地区生态承载力——以甘肃省迭部县为例

全面客观评价生态资源承载能力,进而为区域可持续发展提供理论依据。以甘肃省迭部县为例,首先,采用压力-状态-响应(P-S-R)模型构建生态承载力评估指标体系,运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)确定各指标权重,评估生态环境承载力现状;其次,在生态功能区层面对迭部县水源涵养功能及生物多样性功能进行评价;最后,对生态承载力状况进行成因解析。研究结果表明：（1）迭部县整体生态承载力得分为0.239,处于“较强”承载力状态,构成整体生态承载力的生态弹性力、资源和环境承载力和人类社会影响力得分分别为0.222、0.062和0.063。（2）2016年,迭部县单位面积水源涵养量为111.76 mm,水源涵养功能处于“高”状态,其中,水源涵养功能较高地区主要集中在以草地和针阔混交林为主的区域。（3）自然栖息地面积占迭部县总面积的83.67%,其自然栖息质量指数(Natural Habitant Quality Index,NHQI)处于“高”状态。（4）从自然和经济2个因素进行分析,发现迭部县生态环境条件较好,但林草地面积已呈现出逐渐减少状态,因此需要通过合理科学的开发引导,发展文化旅游事业,推动迭部县的可持续发展。     

绿色超级稻品种的农艺与生理性状分析

探明绿色超级稻的农艺与生理性状,对于培育和选用绿色超级稻品种有重要意义。本研究以4个绿色超级稻品种为材料,1个超级稻品种和1个非超级稻品种为对照,观察了绿色超级稻的农艺与生理表现。结果表明,与对照品种相比,绿色超级稻品种具有较高的产量和氮素利用效率。绿色超级稻品种较高的产量得益于总颖花数和结实率的同步提高,较高的氮素利用率主要在于较高的植株氮素籽粒生产效率(氮素内部利用效率)。绿色超级稻具有较高的茎蘖成穗率和粒叶比,抽穗期较高的糖花比,灌浆期较高的作物生长速率、净同化率、根系氧化力和茎中同化物向籽粒的运转率和成熟期较高的收获指数。这些性状与产量及植株氮素籽粒生产效率均呈极显著的正相关。建议将上述性状作为培育和选用绿色超级稻品种的参考指标。     

不同施氮水平对柳枝稷光合特性及抗旱性的影响

为了探究宁夏银北盐碱地区柳枝稷高产优质高效栽培过程中最佳的施氮量及其对柳枝稷叶片光合特性及抗旱性的影响,本研究采用大田试验,以Cave-in-Rock品种柳枝稷为供试材料,设无氮添加(0 kg·hm-2,N0)、施低氮(60 kg·hm-2,N60)、中氮(120 kg·hm-2,N120)和高氮(240 kg·hm-2,N240)共4个施氮水平,分析比较了各生育时期内柳枝稷叶片光合特性、渗透调节物质及抗氧化酶活性的变化,同时采用隶属函数法综合评价了盐碱地柳枝稷的抗旱性.结果表明,随着不同施氮水平的增加,柳枝稷各生育时期内叶片叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和细胞间隙CO2浓度(Ci)整体呈现先升后降的趋势,均在施中氮(N120)处理下达到峰值.与无氮添加(N0)处理相比,施低氮(N60)、中氮(N120)和高氮(N240)处理下柳枝稷叶片的SPAD值平均增加了4.73％、18.71％和8.86％,净光合速率(Pn)平均提高了5.55％、17.02％和12.41％,气孔导度(Gs)平均升高了7.87％、56.18％和39.33％,细胞间隙CO2浓度(Ci)平均增加了7.86％、30.71％和13.81％.柳枝稷叶片蒸腾速率(Tr)在高氮(N240)处理下达到最大值,叶片水分利用效率(WUE)随着不同施氮水平的增加而逐渐下降.隶属函数分析结果表明,施中氮(N120)处理下柳枝稷各抗旱指标隶属函数值的均值最大.因此,本试验条件下有利于提高柳枝稷叶片光合能力和抗旱性的适宜施氮水平为120 kg·hm-2.     

Dietary Lipid Levels Affect the Growth Performance,Lipid Deposition,and Antioxidative Capacity of Juvenile Scaleless Carp,Gymnocypris przewalskii,on the Qinghai‐Tibetan Plateau

A 56‐d growth trial was conducted to evaluate the growth performance, lipid deposition, and antioxidative capacity of juvenile scaleless carp, Gymnocypris przewalskii, on Qinghai‐Tibetan Plateau. One‐year‐old juveniles (initial weight: 15.99 ± 0.02 g) were fed practical diets with different lipid levels of 4, 5.5, 7, 8.5, and 10%, respectively. Results showed that the best specific growth rate (SGR), feed conversion rate, and total antioxidative capacity (T‐AOC) in hepatopancreas were observed in fish fed the diet with 7% lipid level. Fish fed with high lipid diets (8.5 and 10%) had significantly higher condition factor and viscerosomatic index as well as lipid in muscle, intestine, mesenteric fat tissue, and whole body. Highest level of hepatopancreas lipase and lipoprotein lipases activities as well as malondialdehyde content and the lowest level of feed intake and T‐AOC content in hepatopancreas and intestine were also observed in fish fed with high lipid diets (8.5 and 10%) (P < 0.05). In conclusion, based on SGR and hepatopancreas T‐AOC content, dietary lipid requirement of juvenile G. przewalskii was estimated to be 7.35 and 7.39%, respectively.     

米槠人工林土壤微生物群落组成对凋落物输入的响应

全球气候变化显著影响森林凋落物数量,进而会对土壤微生物群落造成影响。本研究以亚热带米槠人工林为研究对象,探究不同凋落物量输入处理(凋落物去除、凋落物加倍、对照)下,森林土壤微生物群落组成的变化。结果表明:与去除凋落物相比,凋落物加倍后0~10 cm土壤铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)、全氮(TN)、有效磷(AP)含量分别显著增加了30.30%、49.66%、12.77%和13.90%。与对照相比,凋落物加倍与去除处理土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量分别显著增加和下降(P<0.05),但凋落物加倍与去除处理间无显著差异。凋落物加倍处理下土壤丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阳性菌[G(+)]、革兰氏阴性菌[G(-)]、放线菌(ACT)、真菌(F)丰度和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量分别比去除凋落物处理的土壤高68.35%、63.35%、82.65%、69.02%、40.56%和65.85%,而土壤革兰氏阳性菌与阴性菌比值、真菌与细菌比值则分别降低11.64%和26.67%。冗余度分析表明,铵态氮是影响该人工林土壤微生物群落组成的最主要环境因子。可见凋落物输入量变化改变了土壤养分有效性,进而显著影响了土壤微生物群落组成,这对进一步深入探究全球气候变化对亚热带森林土壤养分循环的影响具有重要意义。     

基于RGB颜色空间的早稻氮素营养监测研究

针对双季稻区水稻过量施肥带来环境污染和成本提高问题,设计不同品种氮肥梯度大田试验,应用数码相机获取早稻冠层数字图像,研究不同色彩参数及早稻氮素营养指标的时空变化特征,以期确立双季早稻氮素营养预测模型。结果表明:不同品种同一氮肥处理下图像色彩参数差异不大;拔节期数字图像参数对氮素营养指标敏感;模型构建结果显示,图像参数INT与水稻氮素营养指标构建的模型决定系数(R2)最大,模型预测效果最佳,R2分别为0.895 7和0.924 7;进一步采用多元回归分析和BP神经网络分析法进行预测,预测效果均较好。对预测结果进行检验,发现品种对于模型的构建影响不大,以BP神经网络分析法构建的叶片氮浓度(LNC)模型和以INT为敏感色彩参数构建的叶片氮积累量(LNA)回归模型效果最优,而多元回归分析方法则效果不佳。早稻冠层RGB颜色空间敏感参数与氮素营养指标间相关性较好,可以实现氮素营养的无损监测诊断。     

不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对大气CO2浓度升高响应的差异

目的 探明不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对FACE(大气CO₂浓度增高)响应的差异。方法 以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料,研究FACE对不同类型水稻产量、氮素吸收利用的影响。结果 1）FACE处理极显著提高了水稻产量,平均增加24.17%, 常规籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高;2）FACE处理显著增加了单位面积穗数,常规粳稻增幅最大,并显著增加了杂交籼稻和常规籼稻每穗粒数;3）FACE处理显著提高了成熟期吸氮量和氮素籽粒生产效率,成熟期吸氮量平均增加21.23%,杂交籼稻增幅最大, FACE和对照均以常规籼稻最高;氮素籽粒生产效率平均增加7.33%,杂交籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高。成熟期吸氮量对产量促进作用略大于成熟期氮素籽粒生产效率;4）FACE处理降低了植株含氮率,成熟期平均下降0.105个百分点,常规粳稻降幅最大。FACE处理极显著提高植株干物质量,成熟期平均增加23.95%,常规籼稻增幅最大;FACE处理显著提高常规籼稻和杂交籼稻成熟期单穗吸氮量,分别增加10.79%、13.93%,但常规粳稻下降了9.60%;FACE处理显著提高了成熟期群体吸氮强度,平均增加22.29%,杂交籼稻增幅最大。FACE处理对水稻全生育期天数无显著影响;FACE处理显著提高茎鞘、叶片、穗各器官吸氮量,叶片增幅最大,平均增加51.86%,杂交籼稻增幅最大;FACE处理显著提高了不同生育阶段吸氮量,抽穗-成熟阶段增幅最大,平均增加108.90%,杂交籼稻增幅最大;5）植株干物质量、单穗吸氮量、吸氮强度、穗吸氮量、抽穗-成熟阶段吸氮量对成熟期总吸氮量的促进作用分别大于植株含氮率、单位面积穗数、生育天数、茎鞘叶吸氮量、移栽-分蘖和分蘖-抽穗阶段吸氮量;6）FACE处理显著提高了氮肥偏生产力,降低了每百千克籽粒需氮量,前者平均增加24.16%,常规籼稻增加最多;后者平均降低4.7%,常规籼稻降幅最大。结论 FACE处理可显著提高水稻产量和氮素吸收利用效率,但品种间差异较大。