粉垄耕作对甘蔗根系生长及氮素吸收利用的调控作用

[目的]探究粉垄耕作对甘蔗根系生长和氮素吸收利用的调控作用,为粉垄耕作技术在甘蔗生产中的推广应用提供理论依据.[方法]以甘蔗品种福农41为试验材料,以传统耕作为对照,研究粉垄耕作对甘蔗根系生物量和氮含量的影响;采用转录组测序(RNA-seq)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析粉垄耕作对甘蔗根系中氮素吸收利用相关基因表达水平的调控作用.[结果]与传统耕作相比,粉垄耕作条件下甘蔗根系鲜重、干重、氮含量分别显著增加48.7%、46.8%和50.0%(P<0.05).RNA-seq分析结果表明,2种耕作方式的甘蔗根系存在14020个差异表达基因,其中12565个基因在粉垄耕作甘蔗根系中上调表达、1455个基因在粉垄耕作甘蔗根系中下调表达.进一步筛选到45个氮吸收利用相关的差异表达基因,包括硝酸盐转运蛋白基因、硝酸还原酶基因、亚硝酸还原酶基因、谷氨酰胺合成酶基因、谷氨酸合酶基因等,其中有44个氮吸收利用相关基因在粉垄耕作根系中上调表达.qRT-PCR分析结果显示,3个有代表性的差异表达基因TRINITY_DN194141_c0_g1、TRINITY_DN252586_c0_g1和TRINITY_DN241177_c0_g1在2种耕作方式甘蔗根系中的表达差异趋势与RNA-seq分析结果一致.[结论]粉垄耕作可能通过上调甘蔗根系中氮素吸收利用相关基因表达水平来增加甘蔗根系对氮的吸收利用能力,而增加甘蔗根系中氮含量并促进根系生长;此外,由于粉垄耕作的甘蔗根系更发达,可能通过增加根系与土壤接触的总面积,进而促进甘蔗根系对土壤中氮素的吸收利用.     

耕作对健康耕层结构的影响及发展趋势

土壤耕作与土地生产力密切相关,土壤耕层中的养分影响作物养分的吸收与利用,良好的耕层结构有利于水、肥、气、热之间相互协调。耕层深度与耕作方式有关,构建良好的健康耕层结构,有利于协调作物生长和根系分布。本文结合有关传统翻耕耕作、免耕、旋耕、深耕等对土壤耕层的研究结果,从土壤容重、土壤孔隙度、土壤团聚体、土壤入渗、土壤重金属、土壤呼吸及根系特征等方面,探讨耕作模式对健康土壤耕层构建的影响,并就耕作体系、系统定位、耕作效率、适生作物方面指出目前土壤耕层研究不足,从因地制宜发展耕作方式、建立综合性耕作体系、加快耕作新型农机的研究应用、开展农田小气候环境系统研究方面展望了构建健康理想耕层结构的发展趋势,以期最大限度地提高耕地资源综合生产能力,缓解人地关系矛盾,为农业生产中最佳耕作模式提供理论基础和技术支撑。     

不同耕作方式对玉米根系生长发育及土壤水分的影响

研究了不同耕作方式对玉米根系生长发育及土壤水分的影响。结果表明:不同耕作方式下,玉米的根系生物量、根数在不同生育期存在差异;不同耕作方式间玉米根系性状存在差异,翻耕覆膜方式的根系生长状况好于其他耕作方式。3种耕作方式中,土壤含水量的变化趋势表现出低—高—低的倒“V”字形变化,这种规律性变化与根系的生长发育特性和灌溉情况有关。     

2012年耕作方式试验总结

在小麦栽培中,不进行翻耕,仅利用旋耕机旋耕然后播种,已成为主要的的耕作模式。但多年旋耕在耕层以下形成坚实的犁底层,影响夏季降水渗入土壤深层,阻止小麦根系下扎,不利于蓄水保墒和根系对深层土壤水分的吸收利用。本次研究通过进行不同耕作方式试验,探明不同耕作方式与秸秆还田组合对小麦综合抗性及产量的影响,为农业生产提供依据。     

土壤物理性质的改良方法

土壤物理性状严重影响土壤水、肥、气、热状况,影响吸收水分、养分及根系伸展及吸收能力,还影响耕作消耗的能量和耕作质量。改良土壤物理性质,可通过合理耕作和培肥完成,以调节耕层构造,保护良好的土壤物理性状。     

土壤物理性质的改良方法

土壤物理性状严重影响土壤水、肥、气、热状况,影响吸收水分、养分及根系伸展与吸收能力,还影响耕作消耗的能量和耕作质量。改良土壤物理性质,可通过合理耕作和培肥完成,以调节耕层构造,保护良好的土壤物理性状。     

黄淮海平原耕作单元地块几何特征及其对机械耕作的影响——基于河北省曲周县的实证分析

为揭示平原地区耕作单元地块的几何特征及其对机械耕作的影响,以黄淮海平原曲周县为样地进行了实证分析。研究发现,耕作单元地块的平均面积、平均长度、平均宽度分别为0.16hm2、102.2m、17.1m,且其面积、长度、宽度的数值均分布离散。耕作单元地块的长度与面积呈显著(P0.01)正相关,函数关系呈幂函数特征。耕作单元地块长度与宽度呈显著(P0.01)负相关。每公顷耕地因耕作单元地块田埂边界的存在会产生非有效耕地0.03hm2。耕作单元地块的边界密度、平均宽度之间呈显著(P0.01)负相关,函数关系呈幂函数特征。耕作单元地块的形状呈狭长形,其长边方向不一致,且交通不便。单个农户耕作单元地块的位置分布离散。因耕作单元地块的面积较小、长度较短,其平均机耕效率、平均机耕工作行程率均较低。在黄淮海平原农用地整治中,应切实进行耕作单元地块归并及耕地规模化流转,以增加耕作单元地块的面积、长度,改善耕作单元地块的空间布局。     

耕作技术措施

<正> 耕作技术措施主要提高土壤的蓄水保水能力,促进作物根系发育、植株生长及肥料的高效利用,从而达到增产增效的目的。我国北方农业中经常采用的耕作技术措施有: 1 深翻耕 深翻耕一般有壁犁进行。 深耕能增加雨水的入渗速度和数量,提高农田的耐旱能力,使土壤持水量增加2％～7％。深耕可以打破犁底层,创造深厚的耕作层,促进土壤熟化,增厚活土层,使土壤容重降低0.1～0.2,非毛孔隙率增加3％～5％,从而促进作物的根系发育。同时,深耕还可以促进根系对土壤肥料的吸收,从     

耕作深度对红壤坡耕地花生根系生长及活力的影响

依托2015年设置的红壤坡耕地耕作深度试验,选取免耕(NT)和梯度耕作深度处理(P10:翻耕10 cm; P20:翻耕20 cm; P30:翻耕30 cm),研究了耕作深度对花生根长及根系活力的影响。结果表明:(1)耕作处理在促进根系生长方面明显优于NT处理,尤其以P20、P30处理的效果更佳,但根系增长潜力以NT处理最大;(2)与NT处理相比,P10、P20处理有利于提高花生各生育期的根系活力,缓解花生根系衰老效果以P20处理最佳;(3)不同耕作深度通过影响花生根系生长及其关键生育期根系活力,进而影响花生产量的形成。     

耕作方式对小麦根系构型及生长趋势的影响

为揭示耕作方式对小麦根系构型及生长趋势影响的作用机理。基于根系构型数字化平台研究全幅旋耕（FT）和2种带状耕作（ST1、ST2）方式对小麦根系3D构型及生长趋势的影响，提出了土体空间覆盖率差异系数（P）、角度拓展趋势差异系数（P_a）、长度拓展趋势差异系数（P_L）3种量化指标。结果表明，带状耕作条件下，小麦根系沿种沟方向生长趋势明显，ST1处理下在距离苗期14、28 d时沿种沟方向土体P、P_a、P_L分别比FT处理高出1 455%、4 520%、3 583%和2 610%、241%、 740%。ST1、ST2处理相比较发现，涂抹后的种沟壁对根系生长的限制更为明显，在距离苗期14、28 d时，ST1处理下小麦根系沿种沟方向P、P_a、P_L分别比ST2处理高出78%、88%、31%和20%、81%、37%。耕作方式直接影响小麦根系的空间拓展趋势，本研究提出的研究方法和评价指标能够简明耕作方式对小麦根系生长趋势影响的作用机理，为耕作机具的优化设计提供更加全面的理论支持...     

不同耕作方式对杂交水稻根系特性及产量的影响

 【目的】探明不同耕作方式下杂交水稻根系特性及增产的机制。【方法】在田间试验条件下，研究不同耕作方式(翻耕和免耕)对直播稻和移栽稻根系特性和产量的影响。【结果】无论直播或移栽，免耕稻最高分蘖期的根冠比、单蔸根干重、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积均高于翻耕稻，其成熟期0～5 cm土层的根重、根重密度和5～10 cm、10～20 cm土层的比根长也比翻耕稻高。在移栽条件下，免耕稻成熟期0～5 cm土层的根长、根长密度和根表面积高于翻耕稻，其最高分蘖期的根系32P吸收总量和根系氧化力分别比翻耕稻平均增加40.72%、13.81%；在直播条件下，免耕稻最高分蘖期、孕穗期、齐穗期的根系32P吸收总量和根系氧化力分别比翻耕稻平均增加54.56%、19.53%、2.80%和12.59%、24.06%、74.19%，其孕穗期的地上部32P的转运率比翻耕稻平均增加13.68%，而其根系残留率比翻耕稻平均降低10.22%。无论移栽或直播，免耕稻的有效穗数比翻耕稻低，但其每穗粒数高于翻耕稻。在直播和移栽条件下，免耕稻的产量平均分别为8979.0 kg·ha-1和8588.0 kg·ha-1，比翻耕稻分别增产2.30%和1.19%，但未达到5%的显著水平。【结论】免耕稻相对于翻耕稻有明显的增产优势，是其根系特性的一种响应。     

不同耕作方式对冬种马铃薯生理特性的影响

以冬种马铃薯品种早大白为试验材料,设置传统耕作、少耕覆盖稻草、免耕覆盖稻草等5种不同耕作方式,探讨其对冬种马铃薯植株叶绿素含量、根系活力、硝酸还原酶活性等的影响。结果表明:在不同时期,所有处理中,以少耕覆盖稻草方式的马铃薯叶片叶绿素含量、硝酸还原酶、蔗糖转化酶和淀粉酶活性以及根系活力相对表现出较高水平,传统耕作方式的相对较低,其余耕作方式之间没有明显差异;传统耕作方式的马铃薯植株易于早衰。因此,在粘壤土上栽培冬马铃薯,最好采用少耕覆盖稻草方式,在沙壤土上则适合采用传统耕作栽培方式,以利于马铃薯植株生理代谢过程的进行,从而提高马铃薯的产量和品质。     

吉林市农业保护性耕作技术的推广与应用

保护性耕作的前身叫"免耕法",随着推广面积的扩大和研究的不断深入,发现免耕只能适应部分土壤和自然条件,保护性耕作的最大功能是保水、保土,故在1980年以后称之为保护性耕作。20世纪60年代我国开始进行免耕种植小麦试验示范,90年代初期开始有规划的进行系统的研究与示范。21世纪初,吉林市地区开始出现玉米垄侧保墒保护性耕作技术的小面积应用,随着国家、省、市各级部门对保护性耕作的重视,吉林市的保护性耕作技术推广应用面积逐年增加,效果明显。     

深耕对小麦发育及节水效果影响的研究

试验研究表明,深耕深翻30cm+深松10cm、深耕深翻30cm、常规浅耕15cm每666 7m2小麦的水分腾发量分别为233 14m3、230 20m3、231 12m3。深耕深翻增强了土壤接纳灌溉水和自然降水的能力,从而提高了田间水分利用率。并且增强了土壤通透性,改善了根系的生长条件,有利于根系下扎和吸收深层土壤水分,小麦根系发达,促进了对肥水的吸收,叶面积系数大,干物质积累快。提高了经济产量和单位耗水生产率。综合考虑不同耕作深度的节水效果、对小麦产量的影响以及经济效益,认为以深耕深翻30cm效果最好。     

小麦玉米周年生产中耕作方式对夏玉米根系特性和产量的影响

【目的】黄淮海平原地区冬小麦-夏玉米一年两熟,长期冬小麦免耕或旋耕、夏玉米免耕使耕层变浅,养分含量降低,对根系发育和产量造成影响。通过探讨冬小麦夏玉米周年生产中不同耕作模式来探寻小麦玉米周年中夏玉米高产高效生产的耕作模式及机理。【方法】供试品种选用郑单958(ZD958),3个试验处理为冬小麦播前旋耕夏玉米播前免耕(RN)、冬小麦播前翻耕夏玉米播前免耕(MN)与冬小麦播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR),探究不同耕作方式对小麦玉米周年生产中夏玉米根干重、根冠比、根长、根表面积、根体积和节根数量等根系特性及产量的影响。【结果】MR与MN处理0—30 cm的根干重、根冠比、根长、根表面积、根体积、节根层数、节根条数及节根干重较RN处理差异显著,分别提高59.1%、37.5%、22.8%、41.1%、59.2%、5.9%、21.0%、50.8%和68.5%、50.0%、16.7%、33.7%、44.0%、3.9%、20.1%、57.6%;根系TTC还原强度、TTC还原量、活跃吸收面积、总吸收面积及根系伤流速率也有显著提高,分别提高82.6%、91.9%、33.9%、34.5%、24.0%和109.9%、108.5%、83.8%、65.1%、14.7%;与RN处理相比,MR与MN处理的有效穗数、穗粒数、千粒重显著增加,分别提高8.5%、11.7%、4.9%和3.9%、8.5%、4.2%,产量显著提高29.5%和23.7%。冬小麦播前翻耕可以显著改善夏玉米根系数量与质量特性,有利于提高产量。与MR处理相比,MN处理显著提高根系总吸收面积和活跃吸收面积,分别提高了22.8%、37.21%;但MN处理的根长、根表面积、根体积、节根层数、茎秆伤流速率、TTC还原量及TTC还原强度较MR处理没有达到显著性差异水平。MR处理与MN处理相比,其有效穗数提高4.7%,但两处理之间千粒重和穗粒数差异不大,产量没有达到显著差异水平。【结论】冬小麦播前翻耕夏玉米播前免耕(MN)与冬小麦播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR)较冬小麦播前旋耕夏玉米播前免耕(RN)可显著提高根系特性从而提高了产量。而冬小麦播前翻耕夏玉米播前免耕(MN)和冬小麦播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR)的根系特性指标和产量不具有显著性差异,表明小麦玉米周年生产中主要是冬小麦播前翻耕对夏玉米产量及根特性指标起主要作用。综合比较3种不同的耕作方式,冬小麦播前翻耕夏玉米免耕(MN)是黄淮海区夏玉米生产最为适宜的耕作方式。     

榆林市风沙草滩区粉垄耕作对玉米根系及产量的影响

对土壤进行粉垄与旋耕整地,研究粉垄耕作对玉米产量和根系的影响。结果表明:粉垄耕作可促进玉米根系生长,与旋耕相比,根长、根数、生物量均有所增加,同时在覆膜情况下可实现增产。     

长期定位耕作方式下冬小麦田根系呼吸对土壤呼吸的贡献

为探讨长期定位耕作方式对冬小麦田土壤呼吸以及根系呼吸的影响,研究根系呼吸对土壤呼吸的贡献,基于设在山东农业大学农学实验站的长期保护性耕作定位试验（始于2002年）,包括常规秸秆还田（PC）、免耕秸秆还田（PZ）、深松秸秆还田（PS）和旋耕秸秆还田（PR）4种处理,采用静态箱法测定和分析麦田土壤呼吸及水热因子,并利用根去除法研究根系呼吸对土壤呼吸的贡献。结果表明,不同耕作方式下根系呼吸与土壤呼吸的变化趋势相同,即在冬小麦整个生育期内,土壤呼吸与根系呼吸速率均呈“低-高-低”的趋势。各处理之间的土壤呼吸速率差异显著,与PC相比,PZ、PS、PR的土壤呼吸速率分别降低37.2%、17.0%、15.4%,PC、PZ、PR的根系呼吸速率较PS相比分别下降了9.4%、24.3%、22.4%。在冬小麦生育期内,根系呼吸占土壤呼吸的比例呈双峰型,比例波动为21.7%~82.0%,均值为49.1%,总体表现为PZ > PS > PR > PC。土壤呼吸与10 cm土层地温呈极显著正相关（P<0.01）,而与土壤湿度未达到显著相关。研究表明,与PC相比,长期定位耕作方式中PZ和PS可以降低麦田的土壤呼吸速率,减少麦田土壤的碳排放,并且可以提高根系呼吸对土壤呼吸的贡献,其中PS的根系呼吸速率最高,更有利于作物的生长。     

耕作对旱地小麦根系生长及土壤水分利用的影响

在运城市闻喜小麦试验基地于前茬小麦收获后15 d进行休闲期深松、深翻、免耕,探索旱地小麦土壤蓄水量、根系特性、产量及其构成因素对耕作的响应,研究夏闲期耕作对旱地小麦土壤水分蓄积、根系生长及产量形成的影响,明确最佳夏闲期耕作技术。结果表明,休闲期耕作显著增加旱地小麦播种前0~100 cm土壤蓄水量,达18~36 mm,且其蓄水效果可延续至孕穗期;显著增加旱地小麦各生育时期0~80 cm根长、根表面积、根体积以及根尖数,且深松效果较深翻好;显著提高旱地小麦各生育时期根系活力,尤其越冬—孕穗期;显著提高旱地小麦水分利用效率5.6%~15.2%;最终,提高穗数达6.2%~18.6%,提高产量达10.9%~26.2%,且以深松效果更佳。休闲期耕作可促进旱地麦田土壤蓄积休闲期降水,促进小麦根系下扎,提高其根系活力,从而提高产量。     

土壤结构和耕作对根际微生态系统的影响

 从土壤结构和土壤耕作与根区的环境条件关系、土壤结构、根际微生物和分泌物的关系、土壤结构和耕作对根系生长的关系几个方面讨论了土壤结构和耕作对根际微生态系统的影响以及与持续农业的关系。     

不同耕作方式对苦荞衰老和籽粒灌浆特性的影响

为明确耕作方式对苦荞籽粒灌浆特性及衰老进程变化特征的影响,以苦荞品种黔苦5号为试验材料,设置了免耕、常耕、深耕3种耕作处理,研究了其对苦荞籽粒灌浆动态、根系形态生理、叶片中光合色素含量、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量、农艺性状及产量形成指标的影响。结果表明:3种耕作方式下苦荞籽粒灌浆的形态参数(N值)均小于1,耕作方式间差异不明显;灌浆起始势(R₀)、最大灌浆速率(G_max)、灌浆速率为最大时的生长量(W_max._G)均以深耕处理最大,免耕处理最小;不同耕作方式间的最大灌浆速率下的生长量与籽粒生长终值量比值(I)差异较小。深耕处理能促进苦荞根系的生长,且随生育期的推进,根系总长度、根系表面积、根系体积和根系平均直径均呈现单峰曲线的变化趋势,均在灌浆期达最大;深耕处理的根系活力在各时期均高于常耕和免耕处理;随生育期的推进,苦荞叶片中的光合色素含量、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性表现为先增加后降低,耕作方式间以深耕处理最大;MDA含量随生育期的推进则表现为持续增加的趋势,以免耕处理最大,深耕处理最小;深耕处理能显著提高苦荞的农艺性状及产量。综上,深耕处理能促进苦荞籽粒的灌浆,延缓衰老,提高产量,实现增收。