生物质炭改善果园土壤理化性状并促进苹果植株氮素吸收

【目的】 探究生物质炭对苹果植株生长、土壤理化特性和氮素利用的影响,为生产上苹果园合理应用生物质炭提供依据。 【方法】 以两年生红富士/平邑甜茶为试材,以400℃亚高温热解木材产生的生物质炭为供试肥料,采用15N同位素示踪技术进行了盆栽试验。设底施生物质炭0、15、30、45和60 g/kg,分别以CK、T1、T2、T3和T4表示。调查了苹果植株生长发育、土壤理化性质、根际微生物数量及氮素的吸收、利用和损失。 【结果】 添加生物质炭的所有处理植株株高、茎粗和总干重均显著高于CK;T2、T3和T4处理的根系活力均显著高于T1和CK处理,但三个处理间差异不显著;随着生物质炭用量的增加,土壤容重逐渐降低,T3和T4处理的土壤容重分别为1.22和1.20 g/cm3,两者间差异不显著,但均显著高于CK、T1和T2处理;T3和T4处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和根际土细菌、放线菌、真菌数量均显著高于其他处理,两者间差异不显著;与CK相比,添加生物质炭显著增加了植株对肥料15N的吸收,T4和T3处理植株15N利用率分别为15.18%和15.63%,均显著高于其他处理;土壤15N残留率以T4处理最高,为38.16%,T3次之,T1最低,为30.02%;氮素损失以T1处理最高,为58.54%,T4处理最低,为45.66%,且T4与T3处理间差异不显著。通过对植株生物量和氮素利用效率与生物质炭施用量进行拟合分析,两者出现最大值时的生物质炭施用量分别为64 g/kg和55 g/kg。 【结论】 施用生物质炭降低了土壤容重,提高了土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量及根际土壤细菌、放线菌和真菌数量,促进了苹果植株根系和地上部的生长及对肥料氮的吸收,增加了土壤对氮的固定,减少了氮的损失,提高了氮肥利用率,本试验条件下适宜的生物质炭施用量为55～64 g/kg土。      

山东省苹果园磷素投入调查及磷环境负荷风险分析

以山东省苹果园土壤基础地力调查、农户肥料投入量调查和统计数据为基础,采用磷盈余法从区域角度分析了山东省胶东、鲁中南和鲁西南苹果产区果园生产体系中土壤磷素输入输出特点、磷养分盈余和土壤磷环境负荷风险。结果表明,山东省苹果园磷肥平均投入量(P_2O_5,下同)为676.17kg·hm~(-2),其中无机化肥投入的磷为477.36 kg·hm~(-2),占总投入的比例高达70.60%。不同产区间磷素投入存在显著差异,磷投入量以胶东苹果产区最高,为776.52 kg·hm~(-2),其中无机化肥带入的磷占总投入的69.14%,为3个产区最低;鲁西南苹果产区磷投入量最低,为348.90 kg·hm~(-2),但无机化肥带入的磷占总投入的比例最高(82.95%)。山东省97.82%的苹果园磷素处于盈余状态,平均盈余量为407.45 kg·hm~(-2),其中胶东苹果产区最高(615.62 kg·hm~(-2))、鲁中南苹果产区次之(342.81 kg·hm~(-2)),鲁西南苹果产区最低(263.92 kg·hm~(-2))。胶东、鲁中南和鲁西南苹果产区苹果园土壤Olsen-P含量高于风险阈值(50mg·kg~(-1))的样本比例分别为67.34%、40.51%和19.13%。整体来看,山东苹果园土壤Olsen-P含量超过风险阈值的样本比例高达56.69%,高于临界值的样本土壤Olsen-P平均含量为108.34 mg·kg~(-1),是土壤磷淋失环境风险临界值的2.17倍。     

不同时期施不同形态氮素对平邑甜茶生长及~(15)N吸收利用和损失的影响

以平邑甜茶实生苗为试材,采用~(15)N同位素示踪法、气压过程分离法(BaPS)和磷酸甘油双层海绵通气法,研究酰胺态有机氮[CO(NH_2)_2-N]、铵态氮(NH_4~+-N)及硝态氮(NO_3~--N)对平邑甜茶~(15)N利用、分配和损失的影响。结果表明:5月17日施无机氮肥对植株生物量积累效果显著,铵态氮和硝态氮~(15)N利用率分别为13.68%和13.25%,显著高于有机氮肥的5.25%;早施氮肥还可有效抑制氮素的土壤损失,其中施NO_3~--N处理植株的氨挥发损失仅占施氮量的1.83%;晚施(7月15日)处理中,无机氮肥利用率较早期施用显著减少时对酰胺态有机氮利用率和氨挥发损失影响不大。所以早期施用NH_4~+-N或NO_3~--N是确保植株生长量和氮肥利用率的有效措施,后期合理配施酰胺态有机氮则是减少氮肥损失的有效途径。     

小麦籽粒蛋白质含量的动态QTL定位

 【目的】检测灌浆过程中控制小麦籽粒蛋白质含量（GPC）的条件及非条件QTL,阐明不同时期及不同时段内QTL的表达方式,揭示籽粒蛋白质积累的分子遗传机理。【方法】以花培3号×豫麦57的168个双单倍体（doubled haploid,DH）群体为材料,于6个不同的环境下种植,在籽粒灌浆的5个时期取样,对小麦GPC进行动态QTL分析。【结果】共检测到影响GPC的9个非条件QTL和10个条件QTL。QGpc3A为整个灌浆过程都能表达的非条件QTL,其余条件和非条件QTL只在几个或单独一个时期表达。花后12 d,控制GPC的基因表达活跃,非条件QTL和条件QTL总共能解释表型变异贡献率的42.62%;花后22 d,条件QTL和非条件QTL总共可解释表型变异的贡献率较低,仅为17.43%,GPC降到“低谷”。 QGpc4A-1对GPC前期积累有重要意义,QGpc1D和QGpc4A-2对GPC灌浆中后期积累有重要意义。【结论】GPC呈现出“高-低-高”的变化规律,控制GPC的基因在灌浆过程中以一定的时空方式表达。     

小麦面团吹泡特性的QTL定位

 【目的】分析面团吹泡特性的遗传基础。【方法】以小麦品种花培3号、豫麦57构建的DH群体的168个株系为材料,利用含有323个位点的分子遗传图谱和3个环境的表型数据,对面团韧性(P)、延展性(L)、面团强度(W)、面团膨胀系数(G)和弹性指数(Ie)等5个吹泡性状进行QTL定位分析。【结果】共检测到17个加性效应位点和7对上位效应位点,分别位于1B、2B、3B、4B、1D、7D和5A染色体上。4B染色体Xwmc48—Xbarc1096区段上,同时检测到控制面团韧性(P)、延展性(L)和吹泡膨胀系数(G)的QTL位点(QDten4B、QDext4B和QSin4B),但遗传效应方向不同。在1D染色体Xwmc93—GluD1区段,检测到控制面团膨胀系数(G)、面团强度(W)和弹性指数(Ie)的位点,分别为QSin1D、QDstren1D和QEin1D,遗传贡献率分别为3.19%、17.74%和28.28%,且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57。7对上位性效应遗传贡献率较小,无环境互作效应。【结论】小麦面团吹泡品质相关性状的遗传主要受加性效应控制,同时也受上位性效应控制。在某些染色体区段存在着影响不同吹泡性状的共同QTL,表现出一因多效或紧密连锁。     

中国苹果化肥减量增效技术途径与展望

在中国贫瘠的果园土壤条件下,化肥在苹果增产过程中发挥了重要作用,同时不合理的化肥使用也带来了肥料利用率低、果实品质下降、土壤质量降低、水体富营养化和温室气体排放等问题。因此,科学施肥提高化肥利用率,减少由于化肥损失带来的环境污染是关系到苹果产业能否实现绿色可持续发展的重大科技问题。分析了中国苹果养分管理中存在的问题,综述了当前已有的苹果化肥减量增效技术,主要包括障碍性土壤改良与培肥地力、最佳养分管理、根层养分调控和新型肥料与"大配方、小调整"区域配肥技术,并对今后苹果化肥减量增效技术的研究进行了展望。     

供磷水平对平邑甜茶幼苗NO3-吸收、利用特性的影响

运用~(15)N示踪及非损伤微测技术,研究了不同供磷水平(0 mmol×L~(-1)、1.0 mmol×L~(-1)、2.0 mmol×L~(-1)、3.0 mmol×L~(-1)、4.0 mmol×L~(-1)、6.0 mmol×L~(-1)、8.0 mmol×L~(-1)、12.0 mmol×L~(-1)和16.0 mmol×L~(-1) H_2PO_4~-)对平邑甜茶幼苗NO_3~--N吸收及利用特性的影响,为提高果园氮肥利用效率提供理论依据。结果表明,在低磷水平(0~1.0 mmol×L~(-1))时,平邑甜茶根系长度、根系总表面积较小,且根尖数较少。随着供磷水平的增加,在2.0~4.0 mmol×L~(-1)磷浓度处理时,平邑甜茶幼苗生物量、根系长度、根系总表面积及根尖数显著高于其他处理。而在6.0~16.0 mmol×L~(-1)时,过量供磷抑制了根系的生长,使平邑甜茶幼苗根系长度、表面积均大幅降低,根尖数量骤降。非损伤扫描离子选择电极测试表明,当生长介质磷浓度在3.0~6.0 mmol×L~(-1)时,平邑甜茶对NO_3~-有吸收作用,并在3.0 mmol×L~(-1)磷浓度时其吸收速率最高。而在0~2 mmol×L~(-1)及8.0~16.0 mmol×L~(-1)磷浓度处理下,平邑甜茶对NO_3~-有外排作用。随供磷水平的增加,各器官从肥料中吸收分配到的~(15)N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)及植株氮素利用率呈现先升高后降低的趋势,4.0 mmol×L~(-1)磷浓度时植株氮素利用率最大,为42.24%,超过4.0 mmol×L~(-1)植株氮素利用率显著降低。适当充足的供磷刺激了幼苗根系生长,从而促进平邑甜茶对氮素的获取,过量的NO_3~-抑制了平邑甜茶根系的生长,同时叶片硝酸还原酶的活性受到抑制,因此其氮素吸收和利用效率较低。因此,磷浓度在3.0~4.0 mmol×L~(-1)时最有利于平邑甜茶幼苗的生长及氮素的吸收利用。     

果树科技面向国家重大需求Ⅰ：果树种质资源与遗传育种研究的四个坚持和四个面向

在乡村振兴这一国家战略背景下，果树资源育种工作者和研究生导师，必须坚持将产业问题转化为科学问题、理论创新与技术创新并重、良种与良法配套及以科研促教学培养创新人才；并坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求和面向人民生命健康；把水果盘子牢牢端在中国人手中是国家重大战略需求，即不依赖进口的国内果品生产与市场销售的内循环来满足14亿中国人优质水果的周年供应需求，推动农民增收和乡村振兴，苹果、柑橘、梨、桃和葡萄等大宗水果是主角；根据中国国情和果实特性，需要培育优质、耐贮、晚熟的苹果和梨主栽品种，以及早、中、晚熟期配套的桃、柑橘和葡萄品种；根据果树育种技术发展现状，杂交育种与芽变选种有机结合是解决果树品种问题、培育国家重大需求品种的有效技术途径。     

多种有机物料混施对苹果幼苗生长、氮素利用及土壤特性的影响

以"M9T337"苹果幼苗为试材,利用~(15)N同位素示踪技术,研究了等氮量投入下,不同有机物料单施及混施对苹果幼苗生长、~(15)N吸收利用及土壤特性的影响。试验设置CK(只施用化学肥料,不施有机物料)、S(秸秆)、B(生物炭)、F(牛粪)、SB(1/2秸秆+1/2生物炭)、SF(1/2秸秆+1/2牛粪)、FB(1/2牛粪+1/2生物炭)、SFB(1/3秸秆+1/3牛粪+1/3生物炭)8个处理。结果表明:施用有机物料可以促进苹果幼苗的生长,其中SFB处理植株鲜重、株高、茎粗、叶面积、根系活力达到最优,显著高于CK和单施有机物料的处理。添加有机物料能降低土壤容重、增加孔隙度、提高土壤含水量,其中施用生物炭的处理土壤容重降幅较大、孔隙度较高。处理期间,有机物料混合施用的处理土壤矿化氮含量、土壤酶活性及微生物数量均优于有机物料单独施用的处理。与CK和单施有机物料的处理相比,有机物料混合施用显著提高了苹果幼苗~(15)N利用率和土壤~(15)N残留率,降低了~(15)N损失率,其中3种有机物料混施效果最好。综合分析可知,有机物料能促进苹果幼苗生长,改良土壤性质,促进植株对~(15)N的吸收利用,其中牛粪、秸秆和生物炭混合施用的处理(SFB处理)效果最佳。研究结果以期为有机物料在苹果园土壤质量提升和化肥减施增效中的应用提供依据。     

果树科技面向国家重大需求Ⅲ：山农酥梨及配套技术助力黄河流域高质量发展

全面解读了《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，从中梳理出了水源涵养、水土保持、生态治理、水源节约、面污治理和富民产业6个关键词。对标6个关键词，总结提出以土壤有机质含量为核心的果园基础地力差是我国黄河流域高质量发展和果树产业提质增效面临的瓶颈或卡脖子问题。我国的盐碱地主要分布在黄河流域，梨树抗盐碱能力强，是黄河流域高质量发展及盐碱地高效利用的首选果树树种，但主栽品种“晚熟而不优质”是制约我国梨产业优质高效发展的卡脖子问题。利用苹果育种技术培育出优质、耐贮、极晚熟、抗氧化梨新品种山农酥，已经成为更新换代品种，推动了我国梨产业优质高效发展。在全面分析黄河流域生态特点、解读果园生草试验案例的基础上，发明了单一性与多样性有机结合、长柔毛野豌豆与自然生草多年交互生长的果园生草新模式，通过广泛应用取得了培肥、节水、省力的显著效果。