耐盐锻炼黑果枸杞适应盐胁迫的特征

  目的  明确耐盐锻炼黑果枸杞适应长期盐渍化胁迫的机理，为其修复极端干旱区盐渍化土壤提供依据。  方法  应用回归分析及主成分分析低盐胁迫（MSS）、中盐胁迫（HSS）和高盐胁迫（SS）土壤黑果枸杞各器官K+、Na+和Ca2+区隔化特征，器官干质量和根系形态对盐胁迫的响应。  结果  （1）NaCl浓度小于183.63 mmol/L，耐盐锻炼黑果枸杞植株成活率随着NaCl浓度增加而增大，NaCl浓度 ≥ 355.88 mmol/L植株全部死亡。随着NaCl浓度升高，花期到初果期果实相对生长速率显著减缓，初果期到果实完全成熟期果实相对生长速率加快。（2）HSS处理的根K+和Na+显著高于MSS和SS，茎中K+、Na+和Ca2+含量均显著低于MSS和SS。HSS处理的根和茎中K+/Na+和Ca2+/Na+差异不显著。SS处理的叶Ca2+分别是MSS和HSS的5和3倍。SS处理的根和茎Na+含量没有显著差异，根和叶Ca2+含量也没有显著差异。胁迫程度从MSS上升到SS，茎中Na+含量平均增加0.78 g/kg。（3）PCA分析表明，主成份1（PCA1）和主成份2（PCA2） 共解释了黑果枸杞适应盐胁迫的73.9%。PCA1可解释黑果枸杞盐胁迫的57.8%信息，其中，地上器官干质量对PCA1贡献最大，按照对PCA1贡献率大小排序为叶干质量、茎干质量、根干质量和主根直径。PCA1与根Na+含量、地上器官Na+含量和侧根直径呈显著负相关。株高、根Ca2+含量、茎粗、地上器官K+/Na+、根干质量、主根直径与PCA1呈正相关。植株K+/Na+、根系K+/Na+、根际土壤K+/Na+、根Ca2+含量和地上器官Ca2+含量可以解释PCA2盐胁迫的16.1%信息，上述指标均与PCA2呈显著负相关。  结论  随着盐胁迫程度增加，叶维持高浓度Ca2+调控植株体K+/Na+，根和茎富集储存Na+能力显著增强，说明经过耐盐锻炼黑果枸杞倾向于不同器官协同分担盐胁迫以适应长期盐胁迫。      

新疆小麦、玉米的产量和氮磷钾肥利用效率

【目的】明确新疆小麦、玉米化肥利用效率现状,进一步优化养分管理,提高化肥利用效率,为新疆乃至全国粮食安全提供基础数据和技术支撑。【方法】2018—2020年,在新疆主要粮食种植区开展72个田间试验（小麦40个、玉米32个）,设置氮磷钾（NPK）、无氮（PK）、无磷（NK）、无钾（NP）4个处理,3次重复,分析新疆当前施肥条件下小麦、玉米的养分吸收,氮、磷、钾肥产量反应,农学效率,肥料利用率等特征。【结果】（1）新疆小麦氮（N）、磷（P₂O₅）、钾肥（K₂O）平均施用量分别为233.1、128.0和75.5 kg·hm^-2,玉米氮、磷、钾肥平均施用量分别为254.9、148.0和67.8 kg·hm^-2。（2）小麦NPK处理平均产量为7 504 kg·hm^-2,氮、磷、钾肥的平均产量反应分别为2 206 kg·hm^-2（500—3 795 kg·hm^-2）、2 016 kg·hm^-2（288—4 230 kg·hm^-2）和1 362 kg·hm^-2（105—2 910 kg·hm^-2）,施氮、磷、钾肥的平均增产率分别为45.0%、39.7%和23.0%;玉米NPK处理平均产量为13 715 kg·hm^-2,氮、磷、钾肥的平均产量反应分别为4 657 kg·hm^-2（1 559—6 900 kg·hm^-2）、1 942 kg·hm^-2（473—4 699 kg·hm^-2）和1 297 kg·hm^-2（113—5 440 kg·hm^-2）,施氮、磷、钾肥的平均增产率分别为52.2%、21.2%和15.5%。玉米施氮肥的产量反应明显高于小麦。（3）NPK处理中,每形成100 kg小麦籽粒需氮（N）2.7 kg（1.7—4.0 kg）、磷（P₂O₅）0.8 kg（0.4-1.3 kg）、钾（K₂O）2.1 kg（1.2—3.9 kg）;每形成100 kg玉米籽粒需氮（N）2.1 kg（1.5-2.9 kg）、磷（P₂O₅）0.8 kg（0.4-1.2 kg）、钾（K₂O）2.1 kg（0.7—3.4 kg）。（4）新疆小麦氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为9.6、15.9和18.7 kg·kg^-1,磷、钾肥显著高于氮肥;玉米氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为18.7、13.4和18.1 kg·kg^-1,氮、钾肥显著高于磷肥。玉米氮肥的农学效率高于小麦,磷、钾肥的农学效率两种作物差异不大。（5）新疆小麦氮、磷、钾肥的平均利用率分别为41.4%、21.8%和45.2%;玉米氮、磷、钾肥的平均利用率分别为46.9%、20.5%和49.6%。小麦、玉米的氮、钾肥利用率均显著高于磷肥。【结论】当前新疆小麦、玉米产量水平较高,氮、磷、钾肥利用效率已处于较高水平,氮、钾肥的利用率显著高于磷肥。小麦、玉米对缺氮最为敏感,其次对缺磷,缺钾的减产幅度最低。当前新疆小麦、玉米的氮肥施用量较合理,施钾量不足,小麦存在过量施磷。今后需加大小麦、玉米的钾肥投入,减少小麦的磷肥投入。     

施用生物质炭5年后夏玉米土壤呼吸研究

为探明施用生物质炭对风沙土土壤呼吸及其组分的影响,在新疆石河子121团,以单施化肥（T0）为对照,探究了一次施加15.75（T1）、31.50（T2）、63.00 t·hm^-2（T3）和126.00 t·hm^-2（T4）生物质炭5年后农田风沙土土壤呼吸组分特征及其影响因素。结果表明：风沙土土壤呼吸与异养呼吸日动态均呈单峰曲线,峰值出现在13：00左右;T4处理日平均呼吸速率为2.74 μmol·m^-2·s^-1,显著高于其他处理（P<0.05）;生物质炭显著改变了土壤异养呼吸,对自养呼吸无显著影响。土壤呼吸速率随生物质炭施用量的增加显著增加,随玉米生育期的推进而降低。土壤呼吸速率与土层5、10、15 cm温度显著相关,与土壤含水率无显著相关性;土壤呼吸温度敏感性随生物质炭施用量的增加而增强。综上,生物质炭通过改变绿洲农田风沙土土壤异养呼吸进而改变总呼吸,增强了土壤呼吸的温度敏感性,促进了土壤CO₂排放。     

炭化温度和时间与棉杆炭特性及元素组成的相关关系

为了揭示炭化温度和时间对生物质炭特性及元素组成的影响,以棉花秸秆为生物质炭制作原料,对比研究不同炭化温度（300、450、600℃）和时间（0.5、1、2、4、6 h）制备的棉秆炭的pH值、阳离子交换量（CEC）、电导率等特性及有机碳、氮和矿质元素含量及其间的相互关系。结果表明：棉秆炭化出炭率、棉秆炭有机碳含量随炭化温度的升高和时间的延长而降低（出炭率： 48.66%（300℃）>35.39%（450℃）>31.06%（600℃）,有机碳：564.02 g/kg（300℃）>405.94 g/kg（450℃）>259.36 g/kg（600℃）;在300℃下,pH值随着时间的延长而增大,450℃和600℃下基本保持在10.5左右;电导率随炭化温度的升高而增加,在炭化时间内变化不明显,且炭化温度300～450℃对棉秆炭的电导率影响相对较小,600℃影响较大;CEC随炭化温度的升高而降低,在300℃下随炭化时间的延长而增大,450和600℃下则降低。棉秆炭中全磷,全钾,速效钾,钙,镁含量随着温度的升高和时间的延长逐渐增加,全氮和碱解氮则相反,速效磷含量则表现出90.07 mg/kg（450℃）>60.72 mg/kg（600℃）>20.18 mg/kg（300℃）的变化趋势。炭化温度和时间与棉秆炭指标间相关分析表明,炭化温度和时间与出炭率、CEC、有机碳、全氮和碱解氮间呈负相关,与pH值、全磷、全钾、速效磷、速效钾、钙和镁含量呈正相关。综合分析,低温短时间（300℃,1～2h）制备的棉秆炭对农业利用预期效应较好,该研究结论为新疆棉秆炭的制备和农业利用提供理论依据和数据支撑。     

耕作年限对棉田土壤颗粒及矿物结合态有机碳的影响

研究耕作年限对棉田土壤颗粒及矿物结合态有机碳的影响.以相应荒地为对照,选取南北疆兰州湾、31团和普惠农场3个典型绿洲不同耕作年限土壤为研究对象,应用物理分组方法研究颗粒及矿物结合态有机碳的变化规律.结果表明:耕作有利于棉田土壤总有机碳的积累,耕作(0～5年)总有机碳增加迅速,年均增加在0.65 g/kg以上;颗粒有机物、有机碳和颗粒有机碳的分配比例在耕作0～10年间增加,较荒地分别增加50.12％,263.64％,79.79％,10年后下降.矿物结合态有机碳含量则随耕作年限的延长递增,矿物结合态有机物含量变化趋势与颗粒有机物相反.土壤有机碳在耕作1～10年增加,有利于土壤质量的提高,是荒漠区土壤碳汇,是合理的耕作年限.     

生物炭一次性施入对灌耕风沙土土壤性质及玉米产量的影响

以新疆主要低产土壤灌耕风沙土为研究对象,通过2015—2018年的田间定位试验,研究了生物炭不同添加量(0、22.5、67.5、112.5、225.0 t·hm~(-2))对土壤性质及玉米产量的影响。结果表明:生物炭于2011年一次性施入后,可明显降低土壤的容重,与初始土壤容重1.48 g·cm~(-3)相比,8 a后土壤容重降低至1.18～1.24 g·cm~(-3);施用生物炭后可以明显增加土壤中全氮、有机质及速效钾的含量,对土壤碱解氮的含量影响不明显,与对照相比,8 a后全氮、有机质及速效钾含量分别增加了14.42%～49.43%、22.02%～74.25%、1.27%～18.64%;随着定位试验的延续,一次性施用生物炭6 a后,土壤增碳、钾效应达到最大,随后逐年减弱,67.5 t·hm~(-2)的生物炭施用量最适宜;施用生物炭可以明显提高玉米产量,提高了9.4%～35.5%。     

施肥深度、灌水条件和氨挥发监测方法对氮肥氨挥发特征的影响

[目的]研究施肥深度、灌水条件和氨挥发监测方法对土壤氮肥氨挥发损失特征的影响,为评估田间原位监测试验结果提供依据.[方法]通过微区试验模拟大田基肥和追肥氨挥发条件.[结果](1)在轻度盐演化土壤上,氨挥发速率和损失累积量随着施肥深度的增加而降低,氮肥深施土壤10cm氨挥发降低到施氮量2;以下,可有效控制氮肥氨挥发损失;氨挥发持续时间随着施肥深度的增加而缩短.(2)施肥后延迟灌水情况下,初始含水量高的土壤比含水量低的土壤氨挥发损失大;在同等条件下,延迟灌水会增加氮肥氨挥发损失;随着灌水量的增加,氨挥发损失降低;(3)3种氨气吸收方法比较结果显示,密闭法检测值远低于抽气法和通气法;在试验区域和试验条件下,抽气法和通气法监测结果较为接近.[结论]施肥深度和灌水条件是否与当地大田操作一致,是氨挥发测定值能否反映田间真实值的关键;三种监测方法对氨挥发田间原位监测是系统影响,密闭法结果偏低,抽气法是否反映田间真实值与抽气速率相关;通气法不需动力,可适用于田间多处理试验.     

生物炭对新疆沙土微生物区系及土壤酶活性的影响

为评估生物炭在新疆改良沙土的潜力,在新疆和田设生物炭施用量为0(CK)、22 500、67 500、112 500kg·hm~(-2)和225 000 kg·hm~(-2)5个处理的微区试验,轮作方式为绿豆-冬小麦。通过对试验结束后小区土壤可培养微生物和生理菌群计数、土壤酶活性测定,研究不同用量生物炭对沙土土壤微生物区系及土壤酶活性影响。结果表明:施用生物炭对沙土土壤养分含量、微生物区系和土壤酶产生显著影响。22 500~67 500 kg·hm~(-2)生物炭施用量能显著提高沙土土壤有机碳、速效磷和速效钾含量。生物炭影响沙土中可培养细菌、真菌及放线菌数量,在生物炭施用量为67 500 kg·hm~(-2)下细菌数量最高,比CK增加了63.83%;施用量为22 500 kg·hm~(-2)放线菌数量最高,增加了250.00%;施用量为67 500 kg·hm~(-2)真菌数量最少,降低了71.43%。生物炭影响沙土中纤维素分解菌和自生固氮菌数量,随着施用量增加,其数量呈先增加后降低趋势,其中施用量为112 500 kg·hm~(-2)纤维素分解菌和自生固氮菌数量最多,分别比CK增加了211.11%和1 057.89%。土壤中添加67 500~112 500 kg·hm~(-2)的生物炭土壤中蔗糖酶、过氧化氢酶和蛋白酶活性最高。相关分析表明,不同生物炭施用量条件下,土壤养分与细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、土壤酶(磷酸酶除外)关系密切。因此,适量施用生物炭能提高沙土土壤养分、增加微生物菌群数量和土壤酶活性,在本试验点最适生物炭用量为67 500 kg·hm~(-2)。     

棉秆炭对灰漠土玉米生长及氮素利用的影响

通过盆栽试验,氮素设置3个水平,棉秆炭用量占土壤质量分数设置4个不同水平,研究棉秆炭对玉米生长及氮素利用的作用效果。结果表明,不施氮肥(N0)处理,添加棉秆炭抑制玉米器官的生长和生物量积累,生物量降低幅度为4.98%~17.36%;氮肥与棉秆炭配施提高玉米器官的生长和生物量积累,提高幅度为1.68%~11.30%,不同棉秆炭处理间差异不明显。添加棉秆炭促进玉米根系生长,提高根冠比,增加氮素对玉米根冠比的影响不明显;同时,添加棉秆炭抑制玉米根、茎、叶、棒以及植株吸氮量,增加施氮量抑制作用逐步降低。施入棉秆炭降低氮肥吸收效率,提高氮肥表观利用率,相比不添加棉秆炭(BC0)处理,添加2.0%棉秆炭(BC2.0)处理氮肥吸收效率降低2.50%和4.96%,氮肥表观利用率提高8.48%和7.49%,过量的棉秆炭添加可能降低氮肥表观利用率。     

喷施化学调控剂缩节胺、乙烯利对棉花植株氨挥发的影响

【目的】研究喷施化学调控剂缩节胺、乙烯利对新疆棉花植株氨挥发影响,揭示其影响机理,丰富棉花氮素营养理论。【方法】喷施化学调控剂缩节胺和乙烯利后,应用密闭生长室抽气法定期监测棉花植株氨挥发变化,同时监测可溶性蛋白质、与氮代谢相关酶活性及气孔特性等指标。【结果】棉花花铃期,喷施1g·L-1和1.5g·L-1的缩节胺棉花植株氨挥发平均降低28.80%和35.15%,氨挥发量与叶片可溶性蛋白质、气孔面积显著正相关(P0.05),与硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性呈显著负相关(P0.05);喷施1.5mL·L-1和2.5mL·L-1的乙烯利叶片氨挥发平均增加47.30%和37.40%,氨挥发量与叶片可溶性蛋白质、硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性之间呈显著负相关(P0.05),与气孔面积呈显著正相关(P0.05)。【结论】喷施缩节胺促进了叶片同化物向生殖器官转移,降低叶片可溶性蛋白质含量,增强了叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,缩小了叶片气孔面积,抑制了棉花植株氨挥发;喷施乙烯利加速了植株的衰老和蛋白质的降解,抑制了叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,增大了叶片气孔面积,促进棉花植株氨挥发。