中国苜蓿产量及水分利用效率对种植年限响应的Meta分析

为探究种植年限对苜蓿产量和水分利用效率(WUE)的影响,确定不同生境下苜蓿最适宜的种植年限,本研究以中国为研究区域,以3~5年生苜蓿为对照,通过检索文献整合已发表的相关田间试验数据,截至2019年5月共获得80篇文献、1496组苜蓿产量和220组WUE试验数据,将数据按照年降水量(<200 mm,200~400 mm,400~800 mm和≥800 mm)、施肥措施(施肥和不施肥)、水分管理(灌溉和雨养)进行分组,采用整合分析方法(Meta-analysis,包括异质性检验、综合效应量计算、发表偏倚检验和亚组分析),系统探究了种植年限对苜蓿产量和水分利用效率的时空效应与影响因素,并定量分析了环境因子与不同种植年限苜蓿产量以及WUE的关系。本研究结果表明,随种植年限的延长草产量和WUE呈现先升后降的趋势,3~5龄为苜蓿盛产期,而6~8龄苜蓿WUE最高。苜蓿种植年限受环境因素及水肥措施影响,干旱、半干旱区,苜蓿最适宜的种植年限为3~5年;半湿润区,苜蓿最适宜的种植年限可延长至6~8年,但湿润区由于温湿度过高,使得苜蓿最适宜的种植年限缩短至3~5年。施肥可适当延长苜蓿种植年限,但灌溉并不能有效延长苜蓿种植年限。     

中国苜蓿产量及水分利用效率对种植年限响应的Meta分析

为探究种植年限对苜蓿产量和水分利用效率(WUE)的影响,确定不同生境下苜蓿最适宜的种植年限,本研究以中国为研究区域,以3～5年生苜蓿为对照,通过检索文献整合已发表的相关田间试验数据,截至2019年5月共获得80篇文献、1496组苜蓿产量和220组WUE试验数据,将数据按照年降水量(200 mm,200～400 mm,400～800 mm和≥800 mm)、施肥措施(施肥和不施肥)、水分管理(灌溉和雨养)进行分组,采用整合分析方法(Meta-analysis,包括异质性检验、综合效应量计算、发表偏倚检验和亚组分析),系统探究了种植年限对苜蓿产量和水分利用效率的时空效应与影响因素,并定量分析了环境因子与不同种植年限苜蓿产量以及WUE的关系。本研究结果表明,随种植年限的延长草产量和WUE呈现先升后降的趋势,3～5龄为苜蓿盛产期,而6～8龄苜蓿WUE最高。苜蓿种植年限受环境因素及水肥措施影响,干旱、半干旱区,苜蓿最适宜的种植年限为3～5年;半湿润区,苜蓿最适宜的种植年限可延长至6～8年,但湿润区由于温湿度过高,使得苜蓿最适宜的种植年限缩短至3～5年。施肥可适当延长苜蓿种植年限,但灌溉并不能有效延长苜蓿种植年限。     

紫花苜蓿光能及叶片水分利用效率影响因子分析

大田条件下,利用C 340df光合仪,对12个紫花苜蓿Medicago sativa品种(初花期)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及生态因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度)和生理因子(胞间CO2浓度、气孔导度、叶温)进行测定,探讨影响其光能利用效率（LUE）和叶片水分利用效率（WUE）的主要因子。结果表明：1)品种胖多单株干质量最高,且LUE、WUE显著高于其他品种(P＜0.05),属于高光合、低蒸腾、高水分利用品种;2)影响LUE的主要是生理因子(胞间CO2浓度、气孔导度),而影响WUE的则为外界环境因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度)。     

苜蓿叶片碳同位素分辨率与水分利用效率的关系

在宁夏中部荒漠草原区设置三种水分处理,种植了10个遗传背景不同的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)品种,分析了不同组分Δ~(13)C与蒸腾蒸发量(ET)、水分利用效率(WUE)和产量的关系。结果表明:随着灌水量的增加,苜蓿不同茬次干草产量、ET、叶片Δ~(13)C、叶片可溶糖Δ~(13)C和第一、第三茬WUE显著增加,但第二茬WUE降低。叶片Δ~(13)C在第一茬低水条件下(T1)与ET显著负相关,在第二茬T1和中水(T2)条件下与WUE显著正相关、在第二茬T1条件和第三茬高水(T3)条件下均与产量显著正相关。叶片可溶糖Δ~(13)C在第二茬T1条件下与ET呈显著负相关、与WUE显著正相关,在第三茬T3条件下与ET和WUE显著正相关,在第一、第三茬T3条件下与产量显著正相关。在全年尺度(三个茬次)上,叶片Δ~(13)C在三种水分处理下均与WUE显著正相关(P0.01),叶片可溶糖Δ~(13)C仅在T1和T2条件下与WUE显著正相关(P0.05)。综合分析认为:在宁夏荒漠草原有灌溉条件(200~990mm)下选择高叶片Δ~(13)C的苜蓿基因型有利于提高长期水平的WUE。     

禾豆混播与调亏灌溉对河西地区饲草产量、品质和水分利用的影响

本研究于2019年在河西地区设置青贮玉米(Zea mays)单播(Z)、青贮玉米-秣食豆(Glycine max)混播(ZG)和青贮玉米-拉巴豆(Dolichos lablab)混播(ZD)3个种植方式,每个方式下设置6种灌溉模式,研究不同种植方式和灌溉模式对饲草产量、品质和水分利用效率的影响.结果表明:1)ZG和ZD的鲜干草产量显著(P<0.05)高于Z,鲜草产量较Z分别增加19.1％和16.4％,干草产量分别增加12.7％和9.0％.同一种植方式下,后期轻度亏水(I4)、前期轻度亏水(I5)和充分灌溉处理(I6)的鲜干草产量显著(P<0.05)高于重度亏水(I1),平均鲜草产量较I1分别增加39.1％、45.9％和46.6％,平均干草产量较I1分别增加35.8％、44.2％和43.8％.2)混播处理较单播提高粗蛋白含量,明显降低淀粉、酸性和中性洗涤纤维含量,进而提高相对饲用价值(RFV),且ZG较Z显著(P<0.05)增加粗蛋白、粗脂肪和粗灰分的产量.I5的平均粗蛋白、粗脂肪含量和RFV显著(P<0.05)高于I1,6种灌溉模式中I5的粗蛋白、淀粉、粗脂肪和粗灰分的产量最高.3)ZG和ZD较Z显著提高(P<0.05)水分利用效率(WUE).I5和I6的收获期土壤贮水量和蒸散量显著(P<0.05)高于I1,且I5的WUE显著(P<0.05)高于I4和I6.所有处理中ZG-I5的WUE以及粗蛋白、粗脂肪和淀粉的产量最高,并且鲜干草产量仅次于ZG-I6,该处理是适宜河西地区青饲玉米生产的栽培模式.     

不同水分处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响

为探明甘肃河西走廊地区不同水分处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响,以冬小麦临抗2号为试验材料,在冬灌水(180mm)相同的条件下,其他生育期以灌水量和灌水次数不等共设置5个处理。结果表明,返青期各层土壤有效含水量(AWC)均较低(2.37mm),至拔节期突增(9.88mm),随着生育期的推进,逐渐降低,成熟期降至2.54mm,特别是处理W1和W2在成熟期0～60cm层处于萎蔫点以下。处理间AWC的差异在灌浆期表现最为明显,尤其处理W1和W3,在0～60cm层AWC呈显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)差异。冬小麦日耗水强度最大的时期是抽穗～开花期,阶段耗水量最大的时期是播种～返青,冬灌水充足是保证出苗率和后期冬小麦的正常生长基本条件。处理W3具有最高籽粒产量(6296.52kg/hm²)、千粒重(53.12g)和单位面积穗数(61.83万穗/hm²),但相对灌水较少的处理W4(籽粒产量6240.37kg/hm²)而言,其水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均较低。相关分析表明,产量与千粒重(R=0.99^**)、WUE(R=0.97^**)、开花期～成熟期耗水量(CA_m)(R=0.88^*)、全生育期耗水量(CA_t)(R=0.88^*)呈极显著(P<0.01)正相关,表明生育后期水分胁迫,加速了冬小麦的衰老进程,灌浆期缩短,千粒重下降,最终表现为产量下降。综合考虑各种因素,处理W4具有重要的推广价值。     

岩溶石漠化区四种牧草植物光合生理适应性特征

以类玉米、紫花苜蓿、菊苣和杂交狼尾草4种牧草植物为研究对象,通过测定其叶片结构性状、光合生理特征以及土壤理化特性,研究其对岩溶石漠化环境的生理适应性的差异。结果表明,4种牧草植物的叶面积(LA)、叶干重(DW)、叶绿素含量(Chl)和比叶面积(SLA)差异显著,反映出4种牧草植物叶片结构性状差异种间较大;同科植物类玉米和杂交狼尾草光合能力相近,而不同科植物如菊苣和紫花苜蓿光合能力差异较大,但其水分利用效率(WUE)和潜在水分利用效率(WUEi)相近;相比较而言,类玉米和杂交狼尾草具有较强的光合能力和较高的水分利用效率,而菊苣和紫花苜蓿的光合能力和水分利用效率相对较低。4种牧草对0～10和10～20cm土层土壤含水量的影响差异不大,但对土壤容重的影响存在差异。相关分析表明,4种牧草植物蒸腾速率(T_r)与0～10cm土层土壤含水量为显著的正相关关系,而10～20cm土层土壤含水量对大气饱和蒸汽压亏缺(V_pdl)影响较大。相比较而言,类玉米和杂交狼尾草具有较高的P_n,WUE和WUEi,对岩溶环境具有良好的适应性。     

青海草地生态系统水分利用效率特征及其影响因素分析

水分利用效率(Water use efficiency, WUE)是深入理解生态系统碳水耦合的重要指标。本研究基于卫星遥感数据及青海草地系统分类数据，分析2000—2018年青海草地生态系统WUE变化特征，探讨净初级生产力(Net primary production, NPP)、蒸散(Evapotranspiration, ET)和气候因子对WUE年际和年内的变化影响。结果显示：2000—2018年，青海草地WUE均值为0.48 g·kg^-1,其中，62.0%的区域WUE显著减小(P<0.05)。年际尺度上，WUE受ET、降水量、风速和地表温度的影响，其中与ET呈显著负相关关系(P<0.1,R²=0.45)。月尺度上，WUE受ET,NPP、水热等气象条件影响，其中WUE与ET和NPP呈极显著正相关关系(P<0.01),其相关系数R²分别为0.90和0.49;月WUE与气温、降水量、地表温度、水汽压、空气相对湿度极显著正相关(P<0.01),其相关系数R²均大于0.55。本研...     

种植模式与管理措施对黄土高原紫花苜蓿、高羊茅草地产量、品质和水分利用的影响

研究不同种植模式(AT:紫花苜蓿和高羊茅混播;A:紫花苜蓿单播;T:高羊茅单播)和管理措施(N1M1:不施氮,每25d刈割;N1M2:不施氮,每50d刈割;N1M3:不施氮,紫花苜蓿初花期刈割;N2M1:施氮,每25d刈割;N2M2:施氮,每50d刈割;N2M3:施氮,紫花苜蓿初花期刈割)对黄土高原紫花苜蓿和高羊茅草地产量、品质和水分利用的影响,结果表明：AT处理的鲜干草产量、粗蛋白产量和水分利用效率(WUE)显著高于A和T(P<0.05),其中干草产量分别提高了22.10%和108.80%,粗蛋白产量分别提高了25.70%和218.40%,WUE分别提高了6.79%和85.70%。AT处理的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量显著低于T处理(P<0.05),使相对饲用价值(RFV)显著提高。N2M1处理下粗蛋白、粗脂肪含量、WUE及3种草地的鲜干草产量显著提高。综上,AT-N2M1是一种适于黄土高原地区紫花苜蓿、高羊茅人工草地的管理措施。     

灌溉和施氮对种植第2年紫花苜蓿产量、水分利用效率及土壤全氮含量的影响

在甘肃省河西绿洲灌区石羊河流域进行大田试验,研究不同灌溉量,分别为常规灌溉(330mm)、节水20%灌溉(264mm)和节水40%灌溉(198mm)和施氮量0、40、80和120kg/hm2对种植第2年紫花苜蓿(Medicago sativa)干草产量、水分利用效率(WUE)以及土壤全氮的影响。结果表明:紫花苜蓿全生育期总干草产量随灌溉量增加而显著增加,他们的次序是常规灌溉总干草产量(15 575kg/hm2)>节水20%(14 763kg/hm2)>节水40%灌溉(14 017kg/hm2)。节水20%灌溉的水分利用效率为27.49kg/(mm.hm2),显著高于常规灌溉25.96kg/(mm.hm2),节水40%灌溉的水分利用效率为26.89kg/(mm.hm2),与常规灌溉和节水20%灌溉之间相差不显著。各处理全氮主要富集于表层土壤(0～60cm),土壤全氮含量随土层深度的增加而减少。在0～120cm土层,灌溉对各土层全氮含量的影响没有出现规律性变化;施氮40kg/hm2土壤全氮含量显著高于不施氮和施氮80、120kg/hm2。当施氮量为40kg/hm2时,第2年紫花苜蓿干草产量15 905kg/hm2、WUE为28.62kg/(mm.hm2)以及土壤全氮含量达到最大值。在河西绿洲灌区石羊河流域种植第2年紫花苜蓿,从经济、生态和环境方面考虑,节水20%灌溉(灌溉量为264mm,不包括生育期降水量)和施氮40kg/hm2处理是较高干草产量、较高WUE及较高土壤肥力取得一致的处理,应大面积推广。     

水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生产性能及水氮利用效率的影响

为探讨不同水氮供应对紫花苜蓿生长、产量和水氮利用效率的影响,确定地下滴灌紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,以紫花苜蓿‘巨能7号’为供试品种,采用田间试验,全生长季共设置4个总滴灌量水平:480 mm(W₁)、550 mm(W₂)、620 mm(W₃)和690 mm(W₄);施氮量共设置4个水平:无氮(N₀,0)、低氮(N₁,60 kg·hm^-2)、中氮(N₂,120 kg·hm^-2)和高氮(N₃,180 kg·hm^-2)结合灌溉进行,试验采用田间裂区设计,研究了不同水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿全生长季内生长状况、产量和水氮利用效率的影响。试验结果表明:1)水氮供应对紫花苜蓿不同茬次的株高和茎粗均有不同的影响,表现为第1、2茬紫花苜蓿的株高均随施氮量和滴灌量的增加而增高,第1茬紫花苜蓿的茎粗随滴灌量的增加而增粗。2)第1、2茬紫花苜蓿干草产量均随滴灌量的增加而增加,施氮量对第1、4茬和全年的紫花苜蓿干草产量有显著的提高,其中滴灌量、施氮量和水氮互作对紫花苜蓿增产效应极显著(P<0.01)。3)增加滴灌量,降低施氮量,紫花苜蓿的水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均逐渐下降,WUE和IWUE最小值均出现在W₄N₀处理下,且该处理下的WUE和IWUE均明显小于其他处理。4)紫花苜蓿氮肥农学效率(ANUE)随施氮量增加在不同滴灌量下表现出不同的变化趋势,在W₁、W₂和W₃水平下,ANUE随施氮量的增加表现为先增大后降低趋势,ANUE最大值均出现在N₂水平,在W₄水平下,ANUE随施氮量的增加而降低;氮肥偏生产力(PFPN)则随施氮量的增加而显著降低。ANUE随滴灌量的增加先降低后升高,而PFPN先增加后降低,说明适当增加滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。综合考虑紫花苜蓿产量效应和资源利用、环境等综合效应,W₃N₂处理下(滴灌量为620 mm,施氮量为120 kg·hm^-2)宁夏引黄灌区地下滴灌紫花苜蓿种植较为适宜。研究结果可为宁夏引黄灌区紫花苜蓿大面积推广节水、高产优质种植提供理论依据。     

水体氨氮转化形式与调控利用的研究

在养殖水体中,有机污染物包括氮、碳、磷、硫4种主要物质,而后3者形成的产物在氧气充足的条件下对鱼类的影响程度不是很大,当氮以分子氨态或亚硝酸盐氮态存在时,却会对水生动物产生很强的神经性毒害。当前以强饲为特征的集约养殖方式加大了水体有机氮物质分解转化的负荷,微生物     

施氮和刈割频度对蕹菜再生及饲草产量和品质的影响

田间试验研究了施氮和刈割频度对蕹菜(Ipomoea aquatic)再生及饲草产量和品质的影响。结果表明:蕹菜再生草鲜草、干物质产量均随着施氮量的增加而增加,但随着刈割频度的增大而降低。在施氮量277.2 kg/hm2和415.8 kg/hm2处理下,蕹菜再生草鲜草产量分别达到75 441.1 kg/hm2和82 774.2 kg/hm2,但两者差异不显著(P0.05)。再生草产量与株高和叶片数呈极显著正相关。再生生长期(2008年6月24~10月22日)刈割4次处理的再生草产量还与分枝数呈极显著正相关。再生草粗蛋白含量随着施氮量的增加而增加,但随着刈割频度的增大而降低。再生草干物质体外消化率随施氮量和刈割频度的增加而增加,而酸性洗涤纤维含量则随施氮量和刈割频度的增加而降低。     

假臭草幼苗生长对水氮耦合效应的响应

为揭示入侵植物假臭草(Praxelis clematidea)幼苗生长对不同水、氮养分耦合模式的响应机制,探讨其与入侵性的关系,以假臭草为供试材料,设计3个供水量水平、4个供氮量水平共12个处理,比较假臭草的形态、生物量分配和叶绿素含量等生长指标对不同水氮耦合效应的可塑性反应。结果显示,假臭草幼苗生长受水氮耦合影响显著(P0.05),在适宜水分和养分条件,如中水中氮处理(沙土饱和含水量60%~70%,供水量60 mL·kg~(-1),供氮量0.30g·kg~(-1))处理下,假臭草幼苗株高、茎粗、叶面积、总根长度和根表面积等根、茎、叶形态指标表现较好,生物量积累较多,植株生长较好。低水处理(沙土饱和含水量30%~40%,供水量30 mL·kg~(-1))和高水处理(沙土饱和含水量90%~100%,供水量90mL·kg~(-1))的各个氮含量处理的假臭草植株的各项根、茎、叶形态及生物量指标均差于中水处理。假臭草叶绿素对氮素较为敏感,随着氮素增加其积累量也相应增多。研究结果表明,假臭草入侵植物喜好一定的水、氮环境,过多或不足的水分或养分则不利于假臭草的生长发育,但仍有一定的分布,这与其入侵性密切相关。     

Effects of high potassium chloride supplementation on water intake, urine volume and nitrogen balance in mice

Sixteen ICR male mice were assigned to a control diet group or a KCl diet group in metabolic cages to clarify the effects of KCl supplementation on water intake, urine volume and N balance, and 5% of KCl was supplemented in KCl diets for 4 or 8 weeks. Bodyweight of KCl supplemented mice was significantly higher than that of control mice from 24 to 28 days after treatment. Feed intake, water intake and urine volume of KCl supplemented mice were significantly higher than those of control mice, and the increased water intake and urine volume in KCl supplemented mice were 4.49 and 4.15 g, respectively. Urinary N, K and Cl excretion were significantly higher in KCl supplemented mice. Although N retention was not significantly different between control and KCl supplemented mice, N retention in KCl supplemented mice tended to be lower. Serum creatinine concentration at 8 weeks after treatment was lower in KCl supplemented mice. Histological alteration using hematoxylin-eosin and Sirius red staining was not found in the kidney of each mouse at 4 and 8 weeks after treatment. These results suggest that high KCl supplementation increases water intake, urine volume and urinary N excretion in mice.     

Using blood urea nitrogen to predict nitrogen excretion and efficiency of nitrogen utilization in cattle, sheep, goats, horses, pigs, and rats

The objectives of this study were to evaluate the potential for using blood urea N concentration to predict urinary N excretion rate, and to develop a mathematical model to estimate important variables of N utilization for several different species of farm animals and for rats. Treatment means (n = 251) from 41 research publications were used to develop mathematical relationships. There was a strong linear relationship between blood urea N concentration (mg/100 mL) and rate of N excretion (g x d(-1) x kg BW(-1)) for all animal species investigated. The N clearance rate of the kidney (L of blood cleared of urea x d(-1) x kg BW(-1)) was greater for pigs and rats than for herbivores (cattle, sheep, goats, horses). A model was developed to estimate parameters of N utilization. Driving variables for the model included blood urea N concentration (mg/100 mL), BW (kg), milk production rate (kg/d), and ADG (kg/d), and response variables included urinary N excretion rate (g/d), fecal N excretion rate (g/d), rate of N intake (g/d), and N utilization efficiency (N in milk and gain per unit of N intake). Prediction errors varied widely depending on the variable and species of animal, with most of the variation attributed to study differences. Blood urea N concentration (mg/100 mL) can be used to predict relative differences in urinary N excretion rate (g/d) for animals of a similar type and stage of production within a study, but is less reliable across animal types or studies. Blood urea N concentration (mg/100 mL) can be further integrated with estimates of N digestibility (g/g) and N retention (g/d) to predict fecal N (g/d), N intake (g/d), and N utilization efficiency (grams of N in milk and meat per gram of N intake). Target values of blood urea N concentration (mg/100 mL) can be backcalculated from required dietary N (g/d) and expected protein digestibility. Blood urea N can be used in various animal species to quantify N utilization and excretion rates.