我国喀斯特断陷盆地石漠化区植物群落构建机制研究

喀斯特断陷盆地是我国石漠化综合治理8大喀斯特类型中治理成效最低、治理难度最大的区域，面临石漠化严重、干旱频发、植被恢复难等突出问题。文中针对水分是影响喀斯特断陷盆地石漠化治理与植被恢复成效最关键的限制因素，综合分析了国内外水分梯度差异与植物群落构建机制研究动态与发展趋势；提出利用日趋成熟的水分脆弱性评价方法，通过建立基于耦合暴露度、敏感性及适应性的水资源脆弱性评价指标体系，以满足遥感影像分辨率和植物群落调查样地大小的评价单元进行水分脆弱性评估；在建立物种库—功能性状—生境特征数据库的基础上，提出基于功能性状差异进行喀斯特断陷盆地植物群落机制构建的研究方案。提出的研究方案有望解决喀斯特断陷盆地石漠化区水分梯度特征与分布格局、自然植物群落组配规律及其生境特征、水分梯度与生境要素对植物群落特征及功能性状组成的影响规律等关键科学问题，可为不同脆弱生态区植被恢复群落构建机制研究提供重要参考和借鉴。     

不同施氮量对青贮玉米产量及水分利用效率的影响

为探究施氮量对陇东旱塬区青贮玉米(Zea mays)干物质积累及其水分利用的影响,本研究以豫青贮23为试验材料,于2019–2020年研究了不同施氮水平(0、70、140、210和280 kg·hm~(-2),分别用N_0、N_(70)、N_(140)、N_(210)和N_(280)表示)下青贮玉米的干物质积累与分配、土壤储水量、作物耗水量和水分利用效率。结果表明,青贮玉米干物质积累总体表现为随施氮量增加而增加的趋势。N_(210)处理下青贮玉米的干物质产量达到最大,在2019年和2020年分别为22.0和23.2 t·hm~(-2);随着生育时期的推移,青贮玉米叶片干物质比例逐渐降低,茎秆干物质比例先增加后降低,穗干物质比例逐渐增加。随着施氮量的增加,青贮玉米耗水量表现为先增加后降低的趋势;N_(210)处理下青贮玉米的水分利用效率达到最高,在2019年和2020年分别为45.7和65.0 kg·(hm~2·mm)~(-1)。因此,综合干物质积累与水分利用效率,在陇东旱塬区青贮玉米的推荐施氮量为210 kg·hm~(-2)。     

不同沟垄覆盖下土壤水热效应对旱作马铃薯生长及产量的影响

针对宁南山区春季降雨少、低温不利于马铃薯出苗,而作物生育中后期高温胁迫限制马铃薯块茎形成导致减产等问题,于2016年设置垄覆地膜沟内覆盖塑料地膜(DM)、玉米秸秆(JG)、生物降解膜(SM)、麻纤维地膜(MM)、液态地膜(YM)及沟不覆盖(BM),以传统平作为对照(CK),研究沟垄覆盖模式对土壤温度、土壤水分、旱作马铃薯生长及块茎产量的影响.结果表明:处理DM,SM,MM和YM马铃薯生育期耕层土壤温度表现出增温效应,而处理JG和BM表现为降温效应,其中处理DM增温效果和处理JG降温效果最佳.处理YM,JG对马铃薯生长前期保水效果较好,分别较CK显著提高13.3%,27.0%,而处理JG,DM对生育中后期的保墒效果较佳,分别较CK显著提高22.4%,13.2%.处理JG可显著促进马铃薯生长,其增产效果最为显著,DM次之,分别较CK增产47.8%,44.8%,其他处理较CK差异不具有统计学意义.可见,在宁南山区实施垄覆地膜沟覆秸秆模式可调控土壤水热环境,对旱作马铃薯生长及增产效果最佳.     

水分胁迫下马铃薯基因组DNA甲基化水平变化分析

DNA甲基化是表观遗传学修饰的重要研究内容之一,在植物生长发育和响应逆境胁迫等过程中起重要作用,其中水分胁迫是对植物生长发育最具危害的逆境胁迫之一。为探索马铃薯DNA甲基化与水分胁迫之间的关系,本研究采用PEG-6000模拟水分胁迫处理两个马铃薯品种‘青薯9号’和‘大西洋’,在PEG0%(对照),5%和10%浓度下,利用MSAP技术检测‘青薯9号’和‘大西洋’甲基化水平变化情况。结果表明:在相同条件下,抗旱型品种‘青薯9号’甲基化水平高均于干旱敏感型品种‘大西洋’。在0%(对照)、5%和10%PEG胁迫下,‘青薯9号’MSAP比率为42.49%、38.14%、49.21%,甲基化水平与对照相比先降低后升高,‘大西洋’MSAP比率29.17%、22.92%、17.58%,甲基化水平逐渐降低。经统计,5%PEG和10%PEG胁迫下,‘青薯9号’和‘大西洋’均出现甲基化和去甲基化现象,其中‘青薯9号’甲基化和去甲基化比率分别为10.92%、6.43%和11.98%、15.36%,‘大西洋’分别为1.59%、8.22%和42.18%、24.34%,甲基化变异模式以去甲基化为主。‘青薯9号’和‘大西洋’均能发生CNG、CG和CG/CNG位点的甲基化和去甲基化,在水分胁迫下会产生较多的CNG和CG/CNG位点。本研究结果为探究马铃薯抗旱机制提供了理论基础。     

热风干燥过程中山药水分状态的变化研究

为了解山药的水分赋存状态的变化，以襄阳道地山药为材料，分别在60、70、80、90、100 ℃条件下进行热风干燥，采用低场核磁共振（LF-NMR）和差式量热扫描（DSC）技术，每隔15 min测定山药在热风干燥过程中的水分状态及迁移规律。结果表明，在60~90 ℃条件下，温度越高，干基含水率的降速越快。山药的T2弛豫图谱有3个较为明显的吸收峰，随干燥进程的延续，各峰面积均明显减少，其中自由水所在峰的面积降幅最大，表明干燥过程中自由水散失最多，而且自由水逐渐向半结合水和结合水迁移，冷冻峰和解冻峰也随之变小。但在100 ℃下干燥时，样品可能因表面板结导致干基含水率、低场核磁吸收峰升高，冷冻和解冻峰面积增加。因此，在实际干燥过程中，山药的热风干燥温度不宜高至100 ℃。     

1957-2017年京津冀主要作物水分利用效率及节水潜力分析

水资源短缺以及农业用水效率不高制约着京津冀一体化国家战略的实施。【目的】提高主要作物水分利用效率,缓解京津冀地区农业水资源矛盾。【方法】基于FAO推荐的Penman-Monteith公式及有效降水计算公式估算了1957-2017年京津冀地区冬小麦、夏玉米的耗水量及水分利用效率以及冬小麦、夏玉米的节水潜力。【结果】冬小麦、夏玉米水分利用效率呈逐年线性增长趋势。冬小麦、夏玉米水分利用效率仍有20%~30%的提升空间,在产量不变的前提下,京津冀地区可节约水量43.6亿~60.4亿m^3。冬小麦节水潜力高于夏玉米。【结论】可通过改善土壤条件,优化灌溉管理以及秸秆覆盖等措施提高冬小麦及夏玉米的水分利用效率。     

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。     

猕猴桃园不同覆盖材料的水分效应评价

为保持土壤水分,提高猕猴桃园土壤水分利用效率,采用田间试验方法研究了黑色园艺地布、白色地膜和黑色地膜三种覆盖材料对猕猴桃园的土壤水分效应,结果表明:三种覆盖材料中黑色园艺地布的综合水分效应最好;在猕猴桃园行间铺设黑色园艺地布,不仅能保持土壤水分,提高猕猴桃产量和品质,而且能基本控制杂草生长,且比其他化学或非化学除草方法更具优势。     

水氮运筹对小麦、玉米周年产量及水分利用的影响

在田间试验条件下,采用喷灌带进行灌水,研究不同氮肥基追比(A1:70%基施、30%追施;A2:60%基施、40%追施;小麦季施纯氮240 kg/hm~2,玉米季施纯氮270 kg/hm~2)和不同灌水量(B1:0次;B2:2次;B3:3次;小麦季和玉米季每次的灌水量均为450 m~3/hm~2)对小麦、玉米生长过程中土壤储水量、光合生理特性、产量和水分利用等的影响,以期明确小麦、玉米合理的氮肥追施比例和灌水量。结果表明,随灌水量增加,小麦抽穗期、灌浆期及玉米灌浆期、收获期土壤储水量总体呈增加趋势,小麦收获期土壤储水量呈降低趋势。小麦前期氮肥供应较多更有利于光合速率的提高,而适度干旱更有利于叶片水分利用效率的提高。随着灌水量的增加,小麦产量和水分利用效率均先增加后降低,而生物量和千粒质量均增加。不同处理中,小麦产量、水分利用效率和灌水利用率均以A1B2处理最高,分别为8 207.8 kg/hm~2、26.7 kg/(mm·hm~2)和1.42 kg/m~3。对玉米而言,A2B2处理产量最高,A1B3处理水分利用效率和灌水利用率最高。小麦、玉米的周年耗水量表现为A1A2;A2B2处理小麦、玉米周年产量最高,A1B3处理周年水分利用效率和灌水利用率最高。