不同种植方式下温度升高对水稻产量及同化物转运的影响

【目的】气候变暖对水稻生产系统的影响备受关注,研究不同种植方式下,水稻产量及其形成对气候变化的响应规律,为水稻种植区划、栽培措施和品种调整提供依据。【方法】 2017—2018年以南粳9108和南粳46为供试品种,模拟机插秧移栽和机械化直播2种种植方式,以常温（NT）为对照,于始穗期进行中度升温（平均增加2℃,MT）和极端高温胁迫（平均增加5℃,HT）,研究不同种植方式下温度升高对不同水稻品种的产量及其构成、同化物转运、光合生产特性的影响。【结果】在中度升温和极端高温胁迫下,南粳9108和南粳46产量降幅均为移栽<直播,长生育期品种南粳46产量降幅较小。穗干物重增长速率表现为NT>MT>HT,水稻茎叶向穗的干物质转运量、转运率均随着温度升高而递减,且南粳9108下降趋势大于南粳46。穗后21 d至成熟期,剑叶SPAD值总体随着温度的升高而增加,差异达极显著水平;剑叶净光合速率穗后14—21 d均以极端高温胁迫处理下最小,而到穗后35 d以极端高温胁迫处理下最大。剑叶气孔导度、蒸腾速率均呈NT>MT>HT趋势,生育后期差异更显著。通径分析表明,产量各构成因子对产量的影响程度为结实率>千粒重>穗数>每穗粒数,温度处理对产量各构成因子的影响都表现为负效应,且以结实率影响最大（-0.819）。相关分析表明,不同种植方式下受中度升温、极端高温胁迫后,成熟期干物质总重量、茎叶干物质转运量与产量构成因子（穗数除外）,一、二次枝梗籽粒结实率都呈极显著正相关。【结论】始穗期2—5℃升温均显著降低粳稻结实率,从而导致水稻产量降低。从光合物质特性究其原因是由于温度升高降低了干物质向穗的转运率和穗干物质积累速率,从而导致生育后期水稻剑叶SPAD值增加,延长叶片持绿时间,抑制“源”向“库”转移。从气候变暖应对措施来看,选择采用移栽种植方式和长生育期品种易于表现出对极端高温胁迫逆境较好的抗性。     

吸附到白浆土中铝的解吸行为研究

为探讨发生铝污染的白浆土中金属铝的解吸特性,采用平衡振荡法,研究铝在白浆土中的解吸行为及不同因素的影响。结果表明:在720min后,白浆土中的铝解吸基本达到平衡;25℃下,土壤有机质含量为42.2g/kg,铝在白浆土中的解吸量仅为吸附量的1.5%;用Langmuir方程可很好地拟合白浆土中铝解吸等温曲线(r=0.985 9**),说明表面均匀单层解吸占主导;热力学参数ΔG0,ΔH0,ΔS0,表明铝的解吸是自发、吸热和熵增加的过程。土壤有机质由42.2g/kg降至27.8g/kg时,白浆土中铝的最大解吸量由25.87mg/kg升至66.11mg/kg,且导致解吸滞后现象的加剧。pH降至3时,铝的解吸量升至226.4mg/kg,是pH在5~7时的8倍以上。随着解吸液中NaCl和Na_2SO_4浓度的增加,铝的解吸量增加。总之,吸附到白浆土中的铝解吸能力较弱,但pH和有机质含量降低,无机盐含量升高,铝的解吸量大幅增加,污染风险急剧上升。     

Soil Nutrients Status after Fifty Years of Tillage and Nitrogen Fertilization

Long-term studies are valuable in assessing the impact of crop management practices on soil sustainability and function. This study used two calculation scenarios, fixed depth and Equivalent Soil Mass (ESM) to assess (i) soil nutrient status and (ii) soil organic carbon (SOC) after 50 years of nitrogen (N) fertilizer application rates (0, 22, 45, and 67 kg N ha^?1) and tillage [clean tillage (CT), reduced tillage (RT), and no-tillage (NT)] in a dryland winter wheat-sorghum-fallow cropping system. The soil organic matter (SOM) content increased by 33% with NT and RT compared with CT. The SOC at 0–30 cm was 39% greater than 30–60 cm depth with both fixed depth and ESM calculations. Soil nutrient specifically soil calcium (Ca), magnesium (Mg), and phosphorus (P) associated with N rates were no different than the control. Crop nutrient removal may eventually reduce soil nutrient contents with only N application. Nutrient addition specifically P should be considered in the future.     

3种植物对镉污染土壤修复的试验研究

为探究植物修复技术在济源镉(Cd)污染土壤的应用特征和效果,笔者以不同Cd污染程度的实际土壤为对象,采用盆栽试验,对比三叶鬼针草、黑麦和印度芥菜对Cd的耐受、富集、转移能力及修复效率。结果表明:污染组植物的生物量无显著下降,供试植物均具有较强的Cd耐性。3类植物富集特征不同,地上部分富集Cd浓度顺序依次是:三叶鬼针草印度芥菜黑麦。3种植物中黑麦地下部分Cd含量最高,轻、重度污染组的Cd含量分别达到11.95、28.56 mg/L。三叶鬼针草对Cd具有较强的转移能力,其中在轻度污染土壤中转移系数(TF=2.23)最大。此外,三叶鬼针草修复效率最高,轻、重度污染组分别为2.04%、1.59%。综上所述,三叶鬼针草的生物量、富集转运系数和修复效率均高于黑麦和印度芥菜。因此,三叶鬼针草可作为济源Cd污染土壤修复植物之一,为当地土壤Cd污染治理提供理论参考和技术依据。     

普通小麦大赖草易位系T3AS·3AL-7Lr#1S的分子细胞遗传学鉴定

大赖草对赤霉病具有较好的抗性,将大赖草赤霉病抗性基因转入普通小麦,对拓宽小麦赤霉病抗性基础有重要意义。本研究在获得抗赤霉病普通小麦-大赖草异附加系基础上,采用1 200 R ⁶⁰Co-γ射线处理小麦-大赖草二体附加系DA7Lr花粉,授予已去雄的普通小麦中国春,对其后代(M₁)种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH分析,获得了1株具有1条普通小麦-大赖草易位染色体的植株,让其自交,对自交后代中具有2条易位染色体植株的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ进行观察,发现2条易位染色体形成了稳定的环状二价体,表明该植株为纯合体。利用顺序GISH-双色FISH分析,结合C-分带、小麦D基因组专化探针Oligo-pAs1-2和B基因组专化探针Oligo-pSc119.2-2,进一步鉴定出该普通小麦-大赖草易位系为T3AS·3AL-7Lr#1S,且筛选出了可追踪该易位系的3个EST-STS分子标记BE591127、BQ168298和BE591737。该易位系的育成为小麦赤霉病遗传改良提供了新种质。     

Sulfur uptake and translocation in maize (zea mays) grown in a high pH soil treated with elemental sulfur

A glasshouse experiment was conducted to elucidate the influence of elemental sulfur (S) application rates (0, 0.5, 1.0, and 2.0 g S kg^?1 soil) on the release and uptake of S at 0, 20, and 40 days after incubation. Results showed that there was a progressive upward trend in maize leaves, stem, and root S content with application of elemental S. However, maize production followed a nonlinear model. Plants grown in untreated soils suffer from S deficiency and addition of elemental S at a rate of 0.5 g S kg^?1 soil alleviated S deficiency. The decrease in maize performance due to the highest S application rate was not related to S toxicity. The greatest leave, stem, and root productions were obtained at S concentrations of 0.41, 0.58, and 0.2%, respectively. Overall, application of elemental S at a rate of 0.5 g S kg^?1 soil is recommended for maize performance improvement.     

等氮量下不同分施次数对燥红壤N2O排放的影响

通过室内培养试验研究等氮量下不同施肥次数对N_2O排放的影响。试验设一次性施氮(S1,将200 mg/kg氮肥一次性施入土壤),二次分施(S2,将200 mg/kg氮肥分两次平均施入土壤),三次分施(S3,将200 mg/kg氮肥分80、60、60 mg/kg 3次施入土壤)和空白(CK,不施肥)4个处理。培养在65%田间持水量,30℃恒温箱中进行。结果表明,氮肥施入显著促进土壤N_2O排放;等施氮量下,不同分施次数使土壤pH呈显著性差异,而土壤pH的差异又影响了土壤N_2O累积排放量;分施次数越多,土壤酸化程度越强,N_2O累积排放量越少。因此,在等施氮量下,要充分考虑土壤酸化、N_2O排放、NO–3-N积累以及施肥成本等,确定合理分施次数。     

引入时相信息的耕地土壤有机质遥感反演模型

土壤有机质(soil organic matter,SOM)是土壤质量评价的重要指标。监测SOM含量及其空间分布对土壤利用与保护、土壤有机碳库估算等具有重要意义。该文以松嫩平原典型区为研究区,采集4种主要土壤类型样本共147个,获取裸土期多时相MODIS地表反射率8 d合成产品,以单期、多期影像所构建光谱指数作为输入量,构建包含含水量变化与有机质含量信息的多光谱指数,建立SOM线性回归遥感反演模型,揭示SOM空间分布规律。结果表明:由于土壤含水量空间差异随时间变化,基于单期影像构建的模型主要输入量发生规律性改变,其中年积日137 d裸土条件最好,反演模型最优;比值光谱指数R61与SOM显著相关,而和含水量相关性极小,适于作为反演模型输入量;基于多期影像构建的模型引入时相信息后,精度与稳定性较单期影像模型显著提高,其中基于年积日137、105 d两期影像光谱指数所建立的多元线性模型最优;松嫩平原SOM呈现由东北向西南递减趋势。     

氮磷钾用量对小麦冠层不同层次光截获和干物质分配的影响

为明确不同氮、磷、钾用量对小麦冠层不同层次光截获和干物质分配的影响，以济麦22为供试材料，设置F0（不施肥）、F1（N 180 kg·hm^-2，P₂O₅ 75 kg·hm^-2，K₂O 60 kg·hm^-2）、F2（N 225 kg·hm^-2，P₂O₅ 120 kg·hm^-2，K₂O 105 kg·hm^-2）和F3（N 270 kg·hm^-2，P₂O₅ 165 kg·hm^-2，K₂O 105 kg·hm^-2）4个施肥量处理，比较分析开花后不同氮、磷、钾用量对小麦叶面积指数、冠层不同层次光截获特性和成熟期干物质分配的影响。结果表明，F1处理下叶面积指数显著高于F0处理，而与F2和F3处理间无显著差异；开花后15 d，F1处理下小麦冠层不同层次及总PAR截获率和截获量均显著高于F0处理，而与F2和F3处理间无显著差异。F1处理下成熟期干物质在小麦冠层不同层次营养器官中的分配量、籽粒中的分配量及总干物质积累量显著高于F0处理，而与F2和F3处理间无显著差异。成熟期干物质在小麦冠层不同层次营养器官和籽粒中的分配量以及总干物质积累量与冠层上层（顶部至株高2/3）、中层（株高2/3至株高1/3）和总PAR截获率均呈显著正相关。F1处理（N 180 kg·hm^-2，P₂O₅ 75 kg·hm^-2，K₂O 60 kg·hm^-2）为本试验条件下的最优处理。