长期少免耕对中国东北玉米农田土壤呼吸及碳氮变化的影响

在黑土区37年不同耕作模式定位试验田，采用原位法比较常规旋耕灭茬起垄（CT）、旋耕留高茬行间深松-少耕（RT）、免耕（NT）和深翻（PT）4种耕作模式土壤呼吸速率及其与土壤温度和湿度的关系，测定土壤总碳氮、无机氮，微生物碳氮的变化。结果表明，玉米生育期间土壤呼吸呈单峰变化，开花期达最大值，生长季平均呼吸速率依次为RT > NT > CT > PT。4个处理土壤温度与土壤呼吸速率间存在显著指数关系。不同耕作模式0~10 cm土壤温度可解释土壤呼吸速率变异的38.3%~67.9%，温度敏感性系数Q10范围为2.1~5.3；RT和NT处理显著提高0~20 cm土壤碳氮含量；RT处理在0~20 cm土壤中微生物碳含量均高于CT、NT和PT处理。RT处理土壤呼吸对温度响应提高，RT和NT处理显著增加上层土壤总碳氮含量，利于土壤质量提升。     

基于MODIS TVDI和模糊数学方法的藏北地区旱情等级遥感监测

为了实现对藏北区域范围内春夏旱情的动态连续监测,基于温度植被干旱指数(TVDI)和模糊数学方法建立了遥感干旱的划分标准,研究时段为1980-2017年。首先利用MODIS产品数据计算TVDI,然后根据气象干旱等级监测结果,采用模糊数学法建立基于MODIS TVDI的干旱等级划分标准,并对监测结果进行精度验证,最后分析了近年来藏北地区旱情的时空变化特征。得到的主要结论:①基于归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)计算得到的温度植被干旱指数TVDIN和TVDIE,均与20 cm实测土壤水分含量在0.05的水平达到显著相关,TVDIE的决定系数更高;②基于TVDIE将旱情划分为无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱5个等级,其中,据此标准获得的藏北地区旱情等级与气象干旱等级监测结果大体一致;③近年来藏北地区旱情整体不太严重,且总体趋缓,其中,2009年最严重,发生中旱及以上旱情的区域面积达24%,年内旱情在6月最严重。就旱情的空间分布特征而言,研究区西南部和中部干旱比较严重,北部和东南部相对较轻。研究成果可为藏北地区干旱监测提供数据支撑,遥感干旱等级的划分方法可为其他地区的干旱研究提供参考。     

Ridge-furrow plastic mulching with a suitable planting density enhances rainwater productivity,grain yield and economic benefit of rainfed maize

Soil surface mulching and planting density regulation are widely used for effective utilization of limited rainwater resources and improvement of crop productivity in dryland farming.However,the combined effects of mulching type and planting density on maize growth and yield have been seldom studied,especially in different hydrological years.A field experiment was conducted to evaluate the effects of mulching type and planting density on the soil temperature,growth,grain yield(GY),water use efficiency(WUE)and economic benefit of rainfed maize in the drylands of northern China during 2015-2017.Precipitation fluctuated over the three years.There were four mulching types(NM,flat cultivation with non-mulching;SM,flat cultivation with straw mulching;RP,plastic-mulched ridge plus bare furrow;RPFS,plastic-mulched ridge plus straw-mulched furrow)and three planting densities(LD,low planting density,45.0×10^3 plants/hm^2;MD,medium planting density,67.5×10^3 plants/hm^2;HD,high planting density,90.0×10^3 plants/hm^2).Results showed that soil temperature was higher with RP and lower with SM compared with NM,but no significant difference was found between RPFS and NM.More soil water was retained by soil mulching at the early growth stage,but it significantly varied at the middle and late growth stages.Maize growth was significantly improved by soil mulching.With increasing planting density,stem diameter,net photosynthetic rate and chlorophyll content tended to decline,whereas a single-peak trend in biomass yield was observed.Mulching type and planting density did not have significant effect on evapotranspiration(ET),but GY and WUE were significantly affected.There were significant interacting effects of mulching type and planting density on biomass yield,GY,ET and WUE.Compared with NM,RPFS,RP and SM increased GY by 57.5%,50.8%and 18.9%,and increased WUE by 66.6%,54.3%and 18.1%,respectively.At MD,GY increased by 41.4%and 25.2%,and WUE increased by 38.6%and 22.4%compared with those of at LD and HD.The highest maize GY(7023.2 kg/hm^2)was observed under MD+RPFS,but the value(6699.1 kg/hm^2)was insignificant under MD+RP.Similar trends were observed for WUE under MD+RP and MD+RPFS,but no significant difference was observed between these two combinations.In terms of economic benefit,net income under MD+RP was the highest with a 9.8%increase compared with that of under MD+RPFS.Therefore,we concluded that RP cultivation pattern with a suitable planting density(67.5×10^3 plants/hm^2)is promising for rainwater resources utilization and maize production in the drylands of northern China.     

不适温度条件诱导西瓜嗜酸菌进入VBNC状态的研究

 由西瓜嗜酸菌(Acidovorax citrulli)引起的瓜类果斑病,是危害西瓜和甜瓜等葫芦科作物的一种典型的种传细菌性病害。已有文章报道西瓜嗜酸菌在铜离子诱导下可进入“有活力但不可培养”(viable but non-culturable,VBNC)状态,并在适当条件下复苏,成为生产中潜在的病害初侵染来源。本文结合实际生产中的种子温汤浸种和低温储藏等条件,分别设定了50℃、55℃高温和4℃低温对西瓜嗜酸菌AAC00-1进行处理,通过流式细胞术(flow cytometry,FCM)和平板培养法分别检测菌体活性和可培养性。结果显示,不适宜的温度条件能够诱导西瓜嗜酸菌AAC00-1进入VBNC状态,其中55℃高温20和30 min的两个处理,所有活菌均进入VBNC状态。将处理后的AAC00-1接种西瓜子叶,接种植株未表现出果斑病症状,且不能从接种部位分离得到可培养菌体。表明本诱导条件下的VBNC状态A. citrulli菌体不能通过短时间活体接种复苏。本研究分析了西瓜嗜酸菌在不适宜温度条件下进入VBNC状态的能力,为解析病害可能的初侵染来源提供了理论依据,对葫芦科作物果斑病防控具有重要的生产实践意义。     

基于辐射和温度的ET0模型在吐鲁番地区的比较与修正

利用吐鲁番地区3个气象站2000—2015年逐日气象资料,以FAO-56 Penman-Monteith(FAO-56 PM)模型为标准,对6种ET_0模型(M-A模型、P-T模型、M-H模型、H-S模型、Traj模型和B-H模型)进行评价并修正,采用均方根误差(RMSE)、绝对平均误差(MAE)、平均相对误差(MRE)评价指标和Wilcoxon非参数检验法比较年、月尺度上各模型修正前后的估算精度,以筛选适用吐鲁番地区ET_0简化估算模型。结果表明:吐鲁番地区ET_0的主要影响因子是R_s(太阳辐射),其次是e_s(饱和水汽压)和R_n(作物表面净辐射);修正前,年尺度上,M-H模型的估算精度最高;月尺度上,各模型误差较大且与FAO-56 PM模型存在显著差异,适用性较差;修正后,各模型在年、月尺度上的精度均有明显提高,无显著差异,其中修正后的P-T、M-H和B-H模型估算精度最高,可作为吐鲁番地区ET_0简化估算模型。     

外源ABA对低温胁迫下小豆幼苗生理及产量的影响

在盆栽条件下，以耐冷性不同的2个小豆(Vigna angularis）品种龙小豆4号（耐冷型）和天津红（冷敏型）为材料，于苗期在人工气候室进行低温（4℃，持续12 h）及预喷施外源脱落酸（abscisic acid，ABA）处理，旨在研究苗期低温胁迫下外源ABA对小豆叶片逆境生理指标（H₂2O₂2、丙二醛（MDA）、抗氧化酶活性、可溶性物质）和产量因子的调控效应。结果表明：幼苗期低温处理12 h后，龙小豆4号和天津红小豆叶片H₂2O₂2含量分别提高34.82%和27.10%；MDA含量分别提高65.56%和83.79%；SOD和POD活性分别提高6.67%和18.48%、45.53%和102.44%；脯氨酸含量分别提高33.12%和24.41%。低温处理导致龙小豆4号百粒重下降2.58%，与喷施清水相比，低温处理12 h后天津红的单株荚数和百粒重分别下降18.55%和10.61%(P＜0.05）。喷施外源ABA具有抵御低温的作用，外源ABA促进龙小豆4号和天津红叶片脯氨酸含量提高9.13%和19.76%；H₂2O₂2含量降低7.63%和8.36%；MDA含量降低10.18%和20.27%；SOD和POD活性分别提高9.06%和13.57%、8.26%和28.51%，同时百粒重分别提高8.56%和8.92%。低温胁迫下，不同品种小豆的生理应激存在显著差异；喷施外源ABA能够有效缓解低温胁迫对小豆的伤害。     

甜菜种子活力的测定——基于近红外高光谱技术

为保证田间甜菜种子的出苗率和生产潜力,需要在种植前对种子进行活力检测,挑选出活力高的甜菜种子进行推广种植。利用高温处理法对甜菜种子进行老化处理,再基于标准正态变换(SNV)、去趋势校正(DET)、Savitzky-Golay平滑处理(SG)、一阶差分(1D)和二阶差分(2D)5种近红外高光谱预处理方法,构建种子活力智能检测模型得出预测的种子发芽率,再利用老化处理后的甜菜种子进行发芽实验得出实际的发芽率。研究发现,甜菜种子经过一阶差分预处理建立的智能检测模型预测性能最好,其预测准确率达到91.92%。将未处理的甜菜种子的实际发芽率与一阶差分预处理法建立的智能模型预测结果进行对比,发现模型的预测准确率为88.2%。近红外高光谱技术是一种快速、无损的作物种子活力测定的新方法。     

年龄、温度、膘情对伊犁马卵泡发育的影响

【目的】 研究新疆昭苏地区伊犁马发情周期内卵泡发育变化规律,分析年龄、温度、膘情对伊犁马母马卵泡发育的影响,为掌握伊犁马母马卵泡发育规律提供理论依据。【方法】 选取伊犁哈萨克自治州昭苏县康苏马业配种站内,同一草场放牧情况下84匹母马作为研究对象监测发情期内卵泡发育,分析对比不同年龄、温度、膘情对伊犁马卵泡发育时长的差异性。【结果】 年龄Ⅱ组TF3-F5显著高于年龄Ⅲ组(P＜0.05)。年龄Ⅱ组TF4-5显著高于年龄Ⅲ组(P＜0.05)。平均高温对TF1-F2具有显著影响(P＜0.05),平均高温Ⅰ组TF1-F2显著高于平均高温Ⅱ组(P＜0.05)。平均低温对TF1-F2具有极显著影响(P＜0.01),平均低温Ⅰ组TF1-F2极显著高于平均低温Ⅱ组(P＜0.01)。积温对TF1-F2具有显著影响(P＜0.05),积温Ⅱ组TF1-F2极显著高于积温Ⅰ组(P＜0.01)。膘情对TF1-F2、TF3-F4、TF1-F5、TF2-F5、TF3-F5均具有极显著影响(P＜0.01),对TF2-F3具有显著影响(P＜0.05)。膘情Ⅰ组TF1-F2极显著高于膘情Ⅲ组(P＜0.01)。膘情Ⅰ组TF2-F3显著高于膘情Ⅲ组(P＜0.05)。膘情Ⅲ组TF3-F4极显著低于膘情Ⅰ组(P＜0.01),膘情Ⅲ组TF3-F4显著低于膘情Ⅰ组、膘情Ⅱ组(P＜0.05)。膘情Ⅰ组TF1-F5极显著高于膘情Ⅱ组、膘情Ⅲ组(P＜0.01),膘情Ⅱ组TF1-F5显著高于膘情Ⅲ组(P＜0.05)。膘情Ⅰ组TF2-F5极显著高于第Ⅲ组(P＜0.01),膘情Ⅰ组TF2-F5显著高于膘情Ⅱ组、膘情Ⅲ组(P＜0.05)。【结论】 年龄、温度、膘情均一定程度的影响伊犁马母马的卵泡发育,其中膘情对卵泡发育有极显著影响,体况较差可抑制母马卵泡发育。     

不同覆盖方式对旱作马铃薯生长及土壤水热特征的影响

【目的】探讨不同覆盖方式对西北旱作区农田土壤水热和马铃薯生长的影响。【方法】2015—2016年连续2年设置沟垄地膜全覆盖（DD）、沟垄地膜半覆盖（DB）和沟垄二元覆盖（DJ）3种覆盖方式大田试验,以平作不覆盖为对照（CK）,研究不同覆盖方式下土壤水温变异特征及对马铃薯生长及块茎形成的影响。【结果】覆盖处理全生育期0—200 cm土层土壤含水量均高于CK,DJ处理在播后70—90 d土壤保水效果最佳。覆盖能降低0—200 cm土层土壤水分变异系数,以DJ处理的土壤水分垂直稳定性最强。与CK相比,DD处理在播后30—50 d的0—15 cm土层土壤增温效果显著,而DJ处理在全生育期0—25 cm土层土壤温度表现“降温和增温双重效应”。各覆盖处理能降低0—25 cm土层土壤温度变异系数,以DJ处理最小,其土壤温度垂直稳定性最强。覆盖能提高马铃薯出苗率和影响出苗天数,其中DD处理平均出苗天数较CK提前4.5 d,而DJ处理推迟3.5 d。马铃薯生育期生物量累积动态变化符合Logistic生长模型,以DJ处理生物量理论值和生长速率最大,快速生长持续期最长。通过主成分分析发现,除马铃薯生物量、单株薯数及亩株数等因素外,土壤水分对马铃薯生长的影响高于土壤温度,是限制马铃薯高产的重要因子。【结论】沟垄二元覆盖（DJ）能改善土壤水温状况,维持相对稳定的土壤水热环境,利于马铃薯生长和块茎产量的提高。     

气候变暖背景下河南省夏玉米花期高温灾害风险预估

为预估未来气候变暖背景下夏玉米花期高温灾害风险,根据河南省19个农业气象观测站夏玉米抽雄期常年观测资料和未来RCPs(representativeconcentrationpathways)气候变化情景数据,构建夏玉米花期高温风险评价指标,开展河南省夏玉米花期高温灾害时空特征及风险演变分析。其中RCPs气候情景数据包括基准气候条件(1951—2005年, RCP-rf)和未来(2006—2050年)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径数据。以抽雄普遍期及之后7d确定为夏玉米花期,并内插匹配气候情景格点数据。以花期最高气温≥32℃和≥35℃作为轻度和重度高温灾害发生阈值,根据轻、重度夏玉米花期高温发生频率和高温积害,建立风险评价指标并分级。结果表明, RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温发生频率在20.5%～81.0%(≥32℃)和3.9%～51.9%(≥35℃)。与基准条件相比,≥32℃高温发生频率增加9.1%(RCP4.5)和11.0%(RCP8.5),≥35℃高温发生频率增加8.7%(RCP4.5)和8.3%(RCP8.5)。RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温积害在48.5～200.9℃·d(≥32℃)和9.8～138.5℃·d(≥35℃)。与基准条件相比,≥32℃高温积害增加25.4℃·d (RCP 4.5)和25.6℃·d (RCP 8.5),≥35℃高温积害增加25.8℃·d (RCP 4.5)和31.4℃·d (RCP 8.5)。由综合风险分析可知, RCP-rf情景下夏玉米花期高温灾害高值风险区主要分布在新乡、郑州、许昌、漯河、周口及其以东以北的地区(商丘除外),约占夏玉米主栽区面积的30.1%;RCP4.5情景下高值风险区扩大至洛阳和南阳以东的大部分地区,约占夏玉米主栽区面积的63.4%; RCP 8.5情景下高值风险区面积进一步向西扩大,约占夏玉米主栽区面积的占76.3%。