施氮对白刺灌木幼苗生长的影响

通过4种浓度氮素处理,对唐古特白刺的形态特性及生物量分配等方面进行研究,探讨施氮对唐古特白刺表型可塑性的影响。结果表明:1)一定浓度范围内的氮素有利于白刺生长,施用氮素后白刺的株高、基径、比叶面积、新枝数及生物量等指标均有所增加,但随施氮浓度的增加,部分指标呈现出先增加后降低的趋势。2)当施氮浓度为36mmol·L^-1时,白刺叶片干重和比叶面积增加幅度最显著(P<0.05),分别达1.14g、196.17cm2·g^-1,较不施氮处理增加48.05%和49.93%;当氮添加浓度为60mmol·L^-1时,白刺根总干重已显著低于无氮添加处理(P<0.05),此时根总干重仅为不施氮处理的59.54%。3)白刺根茎叶分配比例虽施氮浓度变化有所调整,其叶片分配比例和茎分配比例增加,根系分配比例和根冠比降低,60mmol·L^-1的氮添加对根系分配比例和根冠比的抑制作用最严重。并非浓度越高的氮素对白刺生长越有利。     

水氮耦合对棉花幼苗根冠生长和水分利用效率的影响

为明确节水灌溉条件下配施氮肥提高水分利用效率(WUE)的可行性,采用分根交替灌溉(APRI)和常规供水(NI)的方式分别培养棉花幼苗,同时配施不同水平氮素(高氮200 kg/hm~2、中氮120 kg/hm~2、低氮80 kg/hm~2),研究了干旱胁迫后棉花幼苗生长、光合作用、根系形态、根冠生物量、瞬时和生物量水分利用效率(WUEi和WUEb)等的变化。结果表明:干旱胁迫显著降低了棉花幼苗的株高、叶面积、光合作用参数[净光合作用速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)]、蒸腾耗水量和根冠生物量,但显著增加了棉花幼苗的根冠比、根系长度(总根长和直径2 mm的细根长度)和根系表面积;同时干旱处理也显著增大了WUEi和WUEb。与正常施氮(中氮处理)相比,增施氮肥促进了棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、蒸腾耗水量以及根冠生物量、总根长、根系表面积等的增大,显著降低了WUEi但未改变NI处理的WUEb;减施氮肥则加大了干旱对棉花幼苗生长、光合作用能力和根冠生物量积累的抑制程度,但在干旱条件下提高了WUEi和WUEb。与NI处理相比,APRI处理的棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、根冠生物量、总根长和根系表面积增加,蒸腾耗水量减少,WUEi和WUEb增加。综上,APRI配施氮肥处理可以减轻干旱对棉花幼苗生长和根系形态的抑制程度,并提高WUE;虽然在干旱条件下APRI配施低氮处理具有最大的WUE,但APRI配施高氮处理棉花幼苗的根冠生长最好。     

入侵植物黄顶菊不同器官和不同发育阶段DNA表观遗传多样性变化特征

DNA甲基化是植物DNA普遍存在的一种表观遗传修饰方式,不仅在植物快速适应新环境中发挥重要的作用,还参与植物生长发育和器官分化特异性过程。本研究通过构建优化的甲基化敏感扩增多态性（MSAP）体系来分析入侵植物黄顶菊不同器官和同一器官不同发育阶段的组织甲基化变异特征。结果表明：器官特异性MSAP体系利用筛选的13对引物共扩增536条条带,其中引物EhHM7对表观遗传多样性贡献率最大,多态性百分比为92.45%;发育阶段特异性MSAP体系利用筛选的14对引物共扩增407条条带,其中EcHM1对表观遗传多样性贡献率最大,多态性百分比为80.56%。甲基化类型变异结果显示,黄顶菊不同器官（根、茎和叶）间以及同一器官不同发育阶段（老叶和嫩叶）的组织间均表现出显著的甲基化水平差异性,半甲基化、全甲基化和整体甲基化三种甲基化变异类型中茎组织的甲基化发生率最高,分别达到30.28%、19.37%和49.66%,老叶组织的全甲基化和整体甲基化率显著高于嫩叶组织,分别达到33.29%和52.77%。主成分分析结果显示,黄顶菊叶片个体分布较根、茎的个体分布更为密集,且嫩叶较老叶密集,表明根个体间和茎个体间均存在较大的差异,这种个体差异大于黄顶菊叶片的个体间差异,且老叶的个体差异大于嫩叶,这种个体间差异在样品采集时不可忽视。所以,在利用表观遗传学方法进行黄顶菊入侵性的研究中,必须要制定科学的采样方案,把植物器官和生长发育阶段特异性作为一个重要因素考虑在内。     

不同供氮水平对常规稻与杂交稻产量及氮素利用效率的影响

[目的]通过研究不同施氮水平下常规稻、杂交稻的生长发育特征及产量形成过程,旨在明确常规稻、杂交稻的生长规律及其对氮素的响应差异。[方法]以江苏省沿江及苏南地区主推的常规稻品种‘镇稻11’和湖南地区广泛种植的杂交稻品种‘Y两优3218’为试验材料,研究了不同施氮水平(N0:0 kg·hm~(-2); N90:90 kg·hm~(-2); N180:180 kg·hm~(-2); N270:270kg·hm~(-2); N360:360 kg·hm~(-2))对‘镇稻11’和‘Y两优3218’的分蘖动态、生物量累积、产量形成以及氮素利用效率的影响。[结果]在不同施氮水平下,杂交稻在生育前期的生长速率均显著高于常规稻,而在开花—成熟期无显著差异。常规稻与杂交稻的生物量及产量均在施氮水平为180 kg·hm~(-2)时最高,2016和2017年平均分别为9 167和10 502 kg·hm~(-2)。在各施氮水平下,杂交稻的产量比常规稻显著增加15.62%～45.48%。常规稻与杂交稻对氮肥的利用效率均随施氮量的增加呈逐渐下降的趋势。与常规稻相比,杂交稻对氮素的吸收速率较快,地上部的氮素分配比例受水稻品种和氮水平的影响,2个品种水稻穗中的氮素分配在高氮条件下显著低于低氮处理。杂交稻穗中的氮素分配比例在低氮条件下(N0、N90)显著高于常规稻,在高氮条件下(N270、N360)低于常规稻。在施氮量大于等于180 kg·hm~(-2)时,杂交稻的氮肥农学效率显著低于常规稻。[结论]施氮对水稻的生物量和产量均有显著影响,与常规稻相比,杂交稻生物量及库容更大,导致杂交稻高产;同时杂交稻对氮素的利用效率更高,本试验模拟的常规稻和杂交稻最佳施氮量分别为133和76 kg·hm~(-2)。通过氮肥管理可以进一步提升杂交稻的产量并实现高产高效。     

山栀子幼苗表型可塑性对不同光环境的响应

通过遮荫设置5个光照强度(100%、52%、33%、15%和6%),研究不同光环境下山栀子幼苗形态、生物量积累及其分配,以及叶绿素含量和光合特性的响应。结果表明,随遮荫程度增加,叶长、叶宽和叶长/叶宽变化幅度较小,单株总叶面积显著减少,比叶面积则随光照有效性降低逐渐增大;叶绿素a、总叶绿素和类胡萝卜素含量在遮荫处理(除33%相对光照处理)中显著增加,但叶绿素b含量和叶绿素a/b在不同光环境中没有显著差异;最大净光合速率、光饱和点、光补偿点也随光照有效性降低显著减小。山栀子叶、枝、干、根及总生物量均显著降低,但地上、地下生物量的分配格局并不随光环境的变化发生显著改变。总体上,山栀子叶性状(叶面积和光合参数)具有较高的表型可塑性,而结构性状(生物量分配)可塑性较低。适度遮荫(52%相对光照)不会显著影响山栀子幼苗的生长,这对今后山栀子的复合经营和栽培提供了参考依据。     

氮素调控对水稻黄华占氮素吸收与利用的影响

【目的】探讨不同氮素调控方式下黄华占的氮素吸收与利用特征,对于黄华占的氮素养分管理具有重要意义。【方法】采用田间试验方法,设置常规施氮(180 kg/hm~2)和减量施氮(135 kg/hm~2)2个水平以及不同的基、蘖、穗肥比例,研究施氮量和施氮比例对植株含氮率、氮在植株体内的分布特征、生物量、氮素吸收量和氮素利用效率的影响。【结果】黄华占整个生育期间含氮率的大小顺序表现为分蘖期拔节期齐穗期灌浆期成熟期,与生育进程一致;与常规施氮相比,减量施氮水平下,基、蘖、穗肥比例为4∶1∶3时黄华占的产量最高(7541.11 kg/hm~2),较其它处理增产7.98%～15.88%且差异显著,总生物量、氮素吸收量、氮素农学效率、偏生产力和氮素吸收利用率均显著高于其它处理;常规施氮水平下,不同氮素调控处理的氮素利用率变化范围为31.63%～35.40%,而减量施氮水平下不同氮素调控处理的氮素利用率变化在36.68%～48.33%。【结论】在氮肥总量适当减少、确保获得适宜有效穗数的前提下,基、蘖、穗肥比例为4∶1∶3时,有利于改善黄华占生长中后期干物质积累和氮素吸收量,提高氮素利用率,为获得高产提供保障。     

紫楠幼苗生长、叶性状和生物量分配对林窗不同生境的响应

通过对林窗中央、林窗边缘和林下3种生境紫楠幼苗生长、叶性状和生物量分配的研究,来探明不同生境下紫楠表型可塑性的变化。结果表明:林窗中央紫楠幼苗保存率最低,林窗边缘和林下生境保存率较高。苗高和地径在3种生境下没有显著差异,枝干、叶和单株总生物量均以林窗边缘最大。紫楠叶长(LL)、叶面积(AL)和叶周长(PL)在林窗中央和林窗边缘显著低于林下生境,但林窗中央和林窗边缘这3个参数差异不显著。叶片碳、氮、钾质量分数以及比叶面积(S_(LA))、w(C)/w(N)和w(N)/w(K)在3种生境下没有显著差异。紫楠幼苗在林窗中央和林窗边缘生境中将相对多的生物量分配给地上部分生长,其中,林窗边缘分配给地上部分生物量的比例(86%)大于林窗中央(80%);而林下生境将生物量相对多地分配给叶片和根系。总体上紫楠幼苗叶性状的表型可塑性较低,生物量分配的表型可塑性指数较高,说明其主要通过生物量分配比例的改变来适应不同生境的变化。     

氮素指数施肥对连香树幼苗生长和生物量分配的影响

用氮素指数施肥法对连香树幼苗进行不同施氮量处理,结果表明,随着施氮量的增大,连香树幼苗的株高、地径、叶片数以及根、茎、叶生物量和总生物量总体呈先增后降,均在施尿素10 g/株时达到得最大值,在施尿素14 g/株的处理下,叶面积最大.根冠比随施氮量的增加而降低.综合分析苗高、地径和生物量3个性状,确定连香树幼苗生长的最适施氮量为尿素10g/株.     

不同供氮量对水稻土壤无机氮残留、氮平衡及产量的影响

本文以不施肥试验地设置供氮梯度试验(CK),研究了不同供氮量(N1 40 kg·hm~(-2)、N2 80 kg·hm~(-2)、N3 1200kg·hm~(-2)、N4 160 kg·hm~(-2)、N5 200 kg·hm~(-2)、N6 240 kg·hm~(-2))对水稻地上部生物量累积、氮素吸收、土壤无机氮残留和土壤氮素平衡的影响,可为集约化农田最大化发挥化肥生态效应和优化氮素管理提供理论依据和技术参考。结果表明:施氮对水稻生物量积累和氮素吸收利用有明显的影响,与不施氮对照相比,施氮处理显著增加了水稻生物量、氮浓度、吸氮量增幅分别为31.69%~109.83%、15.08%～103.17%和54.18%~395.24%,其中N4水平增加量最大,之后有所降低;氮素吸收率、氮素利用率和氮素偏生产力氮浓度随施氮量增加呈先增加后降低趋势。整体上,土壤剖面无机氮含量自上而下呈现由高到低的变化,不同施氮处理间的差异主要体现在10 cm;0~50 cm剖面无机氮含量随施氮量增加显著增加,其中施氮量在240 kg·hm~(-2)间增加缓慢,施氮量高于160 kg·hm~(-2)后快速增加。从氮素主要的输入输出项来看,不同处理均有不同程度的盈余,大部分盈余氮素均在土壤0~50 cm剖面出现不同程度的累积。水稻土壤无机氮吸收量随着氮浓度的增加呈先增加后降低趋势,在氮浓度达到160 kg·hm~(-2)时达到最大,水稻土壤无机氮残留量呈相反的变化趋势。水稻有效穗、单株穗、结实率、产量和收获指数均随着氮浓度的增加呈先增加后降低趋势,在氮浓度达到160 kg·hm~(-2)时达到最大,之后有所降低。以上结果说明氮素对水稻生物量累积和氮素吸收利用起到一定的促进作用,但在施氮量高于160 kg·hm~(-2)后促进作用有所降低。综合考虑绿肥的农学和环境效应,水稻种植体系中土壤供氮量应控制在160 kg·hm~(-2)左右。     

施氮量对不同品种水稻氮素利用及 碳氮代谢关键酶的影响

为了解施氮量对不同品种水稻(Oryza sativa L.)氮素利用、光合效率及碳氮代谢的影响,以不同品种的水稻品种RH 003和wp 6为供试品种,氮肥运筹按基肥(50%)、分蘖肥(20%)和穗肥(30%) 3次施用,通过设置4个施氮水平(N用量设0,120,195,270 kg·hm~(-2))的田间小区试验,研究氮素水平对水稻产量和氮素利用效率的影响,并探讨氮素水平下水稻碳氮代谢关键酶活性的变化。结果表明,2个水稻品种的子粒产量随施氮量增加而显著增加,施氮后,2个品种剑叶的长度和宽度都大幅增长。从产量构成因子来看,在一定范围内,施氮肥增产主要是提高了品种的有效穗数和每穗粒数。随施氮量增加,植株地上部干质量显著增加,2个品种的氮肥农学利用效率和氮肥偏因素生产力却逐渐降低,在120或195 kg·hm~(-2)处理下,更有利于水稻品种获得最高的氮肥生理利用效率和氮素收获指数;与对照(0 kg·hm~(-2))相比,随施氮量增加,2个品种蔗糖合成酶活性变化幅度不大,而硝酸还原酶活性则表现了先增后降的变化趋势,显著高于对照处理,且在120 kg·hm~(-2)处理下,硝酸还原酶活性达最大。     

不同入侵地区黄顶菊DNA表观遗传多样性变化特征

从黄顶菊入侵的四个典型地区——邯郸市永年县(HDY)、沧州市献县(CZX)、衡水市衡水湖(HSH)和天津市静海县(TJJ)采集植物叶片,利用甲基化MSAP技术研究黄顶菊DNA表观遗传和多态性变化特征以及土壤环境因子与黄顶菊整体甲基化水平之间的相关性。结果表明:13对引物共扩增出993条MSAP条带,引物多态性百分比为88.52%。四个地区黄顶菊种群的多态性位点百分比较高,在84.03%~92.31%之间,遗传分化系数(G_(st))为0.07,只有7%的遗传变异存在于不同地区黄顶菊种群间,93%的遗传变异则存在于种群内,基因流(N_m)为3.321(1),表明四个不同入侵地区黄顶菊种群间存在广泛而频繁的基因交流。不同地区黄顶菊种群间遗传分化不显著,但甲基化模式差异显著,推测黄顶菊可能通过改变甲基化水平来维持自身对新环境的适应。MSP与MISP聚类结果表明TJJ与HDY亲缘关系最近,认为可能与两地土壤理化因子和所处地理位置相近有关,但相关性分析后发现黄顶菊甲基化水平与土壤因子之间的相关性并不显著(P0.01),推测地区环境对黄顶菊表观遗传多样性的影响是受多重因素共同作用的结果,而非某个单一因子的作用。     

稻秆炭与巨菌草联合对铜镉污染土壤的修复

通过野外小区试验施加不同用量(0、5000、10000、15000、20000 kg·hm^-2)的稻秆生物炭(稻秆炭),探究施用稻秆炭对巨菌草修复铜镉复合(Cu-Cd)污染土壤的影响,并评价稻秆炭与巨菌草联合修复重金属污染土壤的潜力和优势。结果表明,稻秆炭施用可明显提高巨菌草在Cu-Cd污染土壤中的成活率,提高其地上生物量;稻秆炭的施用降低了土壤有效态Cu、Cd和全量Cd含量,在一定程度上降低了巨菌草对Cu的富集,但同时促进了巨菌草对Cd的富集,于5000 kg·hm^-2处理下增幅最大,其根、茎、叶的Cd吸收量分别增加60.75%、230.31%和83.34%;稻秆炭施用显著增加了巨菌草地上部重金属绝对富集量,Cu最高达3741.04 g·hm^-2(用量为10000 kg·hm^-2),Cd最高达167.81 g·hm^-2(用量为5000 kg·hm^-2);各处理的修复边际效率显示,5000 kg·hm^-2稻秆炭施用量更经济、有效。研究表明,稻秆炭施用提升了巨菌草地上部对Cu、Cd的富集水平,其联合修复潜力巨大。     

基于“3414”的三七氮磷钾施肥量研究

通过研究氮磷钾肥对三七[Panax notoginseng（Burk）F.H.Chen]产量及主要有效成分产量的影响,为三七种植生产推荐合理的施肥量,试验采用"3414"随机区组设计,进行连续2年的田间小区试验,测定三七植株农艺性状、产量、总皂苷产量等指标,通过肥料效应函数方程拟合氮磷钾施肥量。结果表明,施肥不同程度促进了三七株高、茎粗、叶长、叶宽等农艺性状,且以适当施氮和磷的效果为最佳;二年七（二年生三七）对钾的依赖性较氮磷强,而三年七（三年生三七）对氮的依赖性最强;施氮能显著提高三七单位面积总皂苷产量,在低氮水平即可获得最高总皂苷产量,而磷、钾肥对皂苷含量及总皂苷产量的影响不明显;氮磷钾对三七产量的影响有互作效应,低磷、中钾水平利于氮肥肥效发挥,低氮、中钾水平利于磷肥肥效发挥,而低氮、中磷水平利于钾肥肥效发挥。根据三七总皂苷产量的三元二次回归方程,最大化三七总皂苷产量的施肥量：二年七为N 157~164 kg·hm^-2、P₂O₅ 179~187 kg·hm^-2、K₂O 337~356 kg·hm^-2;三年七为N 192~200 kg·hm^-2,P₂O₅ 179~187 kg·hm^-2,K₂O 412~435 kg·hm^-2。因此,分别针对二年七和三年七,适当控制施氮量和施钾量,增加施磷量,将三者进行合理配比,对提高单位面积三七总皂苷产量有重要意义。     

增施磷肥对重度盐碱地食葵生长及土壤微生物区系的影响

采用大田筒栽试验,设置4个施磷(P2O5)水平:CK(不施磷)、P4(60 kg·hm~(-2))、P8(120 kg·hm~(-2))、P12(180 kg·hm~(-2)),研究了重度盐碱地施磷对食葵叶片保护酶活性、植株干物质积累、磷吸收以及施磷后土壤微生物区系变化特征的影响。结果表明:增施磷显著提高了食葵叶片保护酶活性,食葵叶片超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化氢酶(CAT)活性在施磷达到P4水平即显著提高,且达到P12水平又出现显著增加;而过氧化物酶(POD)活性在施磷量达到P12水平才显著增加。叶片丙二醛(MDA)含量与SOD活性保持相对同步,在施磷量P4、P8水平并没有显著降低,直至达P12水平才显著下降,比CK降低31.40%。食葵叶片、籽粒、根干重及根冠比在施磷量达到P12水平时也显著高于其他处理。食葵籽粒、根系磷积累量均随着施磷量增加显著提高,且各施磷处理食葵地上部、根系含磷量也均显著高于CK,但P12与P8处理差异不显著,另外施磷有利于食葵吸收的磷素由根系向地上部转移运输。增施磷通过调控根系生长以及改善微环境显著增加了土壤细菌、放线菌、真菌等可培养微生物数量,且以P12处理增加最多。食葵盛花期和成熟期也均以P12处理优势菌群种类最丰富,其中盛花期P12处理有数量较多的节杆菌属(Arthrobacter),在食葵收获后则含有考克氏菌属(Kocuria)、葡萄球菌属(Staphylococcus)和噬几丁质菌属(Chitinophaga)。综合比较来看,河套灌区重度盐碱地施磷180 kg·hm~(-2)可以显著增加食葵叶片保护酶活性,促进食葵生长及磷吸收积累,提高食葵抗性,同时有利于土壤微生物多样性增加。     

施氮量对春谷农艺性状、光合特性和产量的影响

【目的】通过分析不同氮素水平下春谷品种农艺性状、光合特性与产量的变化规律,确定春谷最佳施氮量,并探讨光合特性与产量相关性。【方法】以春谷品种长农35号和晋谷21号为试验材料,采用裂区设计,品种为主区、施氮量为副区,重复3次,小区面积15.0 m²（5 m×3 m）,留苗30万株/hm²。共设0（N1）、45（N2）、90（N3）、135（N4）、180（N5）和 225 kg·hm^-2（N6）6个氮素水平,40%氮肥作底施,60%在拔节至孕穗期追施。于谷子抽穗后,用日本产叶绿素测定仪SPAD-502（Konica Minolta）测定顶三叶SPAD值,用美国产CIRAS-2光合速率仪（PPSYSTEMS）测定谷子顶三叶的细胞间隙二氧化碳浓度（Ci）、光合速率（Pn）和蒸腾速率（E）。【结果】随着氮素水平的提高,春谷品种的株高、茎粗、穗长呈上升趋势,穗重、穗粒重、旗叶与顶三叶SPAD值、蒸腾速率（E）及光合速率（Pn）表现为先升高后降低,千粒重在各氮素处理间无显著差异,氮水平为90 kg·hm^-2 时,以上各指标值（千粒重除外）达到或接近最大,产量趋于稳定,预示氮肥施用量90 kg·hm^-2 为春谷最佳施氮量,进一步通过2个春谷品种产量随氮素施用量变化回归方程计算出最高理论产量,方差分析表明两品种最高理论产量和施氮90 kg·hm^-2 时产量无显著差异（P_长农35号=0.5571、P_晋谷21号=0.6632）。综合以上结果,将90 kg·hm^-2 施氮量确定为春谷最佳施氮量。春谷光合生理指标与产量相关性分析表明：谷子旗叶蒸腾速率（E）及光合速率（Pn）与产量相关系数分别为 0.87和0.86,顶三叶总蒸腾速率（E）及总光合速率（Pn）与产量相关系数分别为 0.82和0.83,4个相关系数值均达到显著水平。【结论】明确了春谷品种在山西中南部生态气候和土壤条件下的最佳施氮量为90 kg·hm^-2,发现谷子开花后旗叶蒸腾速率（E）及光合速率（Pn）、顶三叶蒸腾速率（E）及光合速率（Pn）与春谷产量呈显著正相关。     

残留地膜对棉花和玉米苗期根系形态和生理特性的影响

通过盆栽试验,研究不同残膜量（0、90、180、360、540、720、900 kg·hm^-2）对苗期棉花和玉米生长（干物质、株高和叶面积）、根系形态（根长、根表面积）和根系生理（根系活力、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD）的影响,并探究对两种作物根系影响差异显著的残膜量临界值。结果表明,在0~540 kg·hm^-2残膜量范围内,残膜对苗期棉花的株高和叶面积不会造成显著降低的影响;随着残膜量的增加,苗期玉米株高和叶面积逐渐降低,在90 kg·hm^-2残膜梯度下开始显著降低。随着残膜量的增加,苗期棉花和玉米的根长、根表面积以及根系活力、CAT和POD活性呈现先增加后降低的趋势,最大值出现在90~180 kg·hm^-2残膜量梯度范围内,最小值出现在900 kg·hm^-2残膜量。由于玉米的须根系众多,根系与残膜接触的面积大,导致苗期玉米产生显著差异的残膜量临界值小于苗期棉花。残膜量在90~180 kg·hm^-2区间内,残膜会作为一种适度胁迫,作物苗期根系会主动进行适应性的生长,超过该范围残膜会对作物根系的生长造成阻碍作用。     

基于双波段光谱仪CGMD-302的小麦叶面积指数和叶干重监测

为探究双波段光谱仪CGMD-302在监测小麦长势上的可靠性与精准性,同时使用高光谱仪UniSpec SC与双波段光谱仪CGMD-302测试各生育时期小麦冠层信息,并定量分析了植被指数NDVI、RVI、DVI与叶面积指数和叶片干重之间的线性关系。结果表明,基于相同波段反射率计算出的高光谱仪植被指数和双波段光谱仪植被指数均能较好监测小麦群体长势。在CGMD-302监测的叶面积指数模型中,拟合方程的决定系数(R~2)均高于0.89,用以检验模型的均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)分别小于0.792和0.225;叶片干重模型中,决定系数(R2)均高于0.85,用以检验模型的均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)分别小于440kg/hm~2和0.239。通过分析发现,施氮270kg/hm~2既能保证产量又能兼顾品质,可作为适宜施氮量。适宜施氮量下,拔节期和孕穗期小麦适宜叶面积指数分别为:3.65±0.09和5.95±0.32;适宜叶干重分别为:(1 554±168)和(2 231±130)kg/hm~2。结合CGMD-302监测模型可推算出拔节期和孕穗期适宜冠层群体的植被指数区间并应用于冠层群体诊断。     

河北省10000kg·hm~(-2)以上冬小麦产量构成及群个体生育特性

【目的】探索河北省小麦超高产水平从9 000 kg·hm-2向10 000 kg·hm-2突破的途径,明确河北省10 000kg·hm-2以上超高产小麦的产量结构特点和各个生育时期的群体、个体特征,以及适宜的生态条件,为进一步开展可稳定实现10 000 kg·hm-2以上产量的河北省小麦超高产栽培技术体系的研究提供理论依据。【方法】于2010—2014年4个小麦生长季,在高产大田设置不同品种、氮肥基追比和追氮时期处理,结合其他超高产栽培技术措施,进行小麦超高产攻关研究。将4个生长季籽粒产量9 000 kg·hm-2以上的处理分为9 000—9 500、9 500—10 000和10 000 kg·hm-2以上3个水平,分析小麦产量从9 000 kg·hm-2提高到10 000 kg·hm-2以上,产量结构和各个生育时期群个体性状的变化,并结合土壤肥力数据和气象数据分析实现10 000 kg·hm-2以上产量适宜的生态条件。【结果】通过3个产量水平处理的比较,河北省小麦产量从90 00 kg·hm-2提高到10 000 kg·hm-2以上,公顷穗数变化较小,穗粒数在30—35粒的概率较大,粒重显著提高。产量水平从9 000—9 500 kg·hm-2提高至9 500—10 000 kg·hm-2时,干物质积累量明显增加,进一步提高至10 000 kg·hm-2以上时收获指数有所提高。穗数800万/hm2、穗粒数在30—35粒、千粒重43 g以上、成熟期干物质积累量22 000 kg·hm-2、收获指数为0.46是河北省10 000 kg·hm-2以上超高产小麦比较理想的产量结构和调控指标。10 000 kg·hm-2以上产量水平的小麦旗叶和倒2叶叶面积均小于20 cm2,孕穗期叶面积指数为7.69—8.24,均低于9 000—9 500 kg·hm-2产量水平,但花后20 d叶面积指数在4以上,花后30 d在2以上,均高于后者。小麦产量从9 000 kg·hm-2到10 000 kg·hm-2以上,土壤基础肥力和施肥量变化较小,生育期降水量和灌水量也未增加,但小麦全生育时期特别是开花至成熟阶段的积温和光照时数均有所增加。【结论】河北省实现小麦产量从9 000 kg·hm-2到10 000 kg·hm-2的突破,公顷穗数的增产潜力较小,提高穗粒数和粒重应作为主攻方向。大小适中、后期衰老缓慢的高质量群体是实现10 000 kg·hm-2超高产的保证,较高的基础肥力以及积温和光照较好的年型是实现10 000 kg·hm-2超高产的基础。     

夏玉米根系与土壤硝态氮空间分布吻合度对水氮处理的响应

【目的】根系是玉米吸收氮素营养的主要器官。在大田条件下,对夏玉米根系生长分布、根系与土壤硝态氮空间吻合度对不同水氮处理的响应,以及根系与土壤硝态氮空间吻合度指标的有效性进行研究,用以了解其时空分布及与土壤氮分布的吻合情况对玉米氮素吸收利用的影响。【方法】2011—2015年,设置不灌水+不施氮(W0N0)、不灌水+300 kg N·hm~(-2)(W0N1)、不灌水+360 kg N·hm~(-2)(W0N2)、大喇叭口期灌水+不施氮(W1N0)、大喇叭口期灌水+300 kg N·hm~(-2)(W1N1)、大喇叭口期灌水+360 kg N·hm~(-2)(W1N2)共6个水氮处理。各施氮处理下拔节期施氮30%、大喇叭口期施氮70%。大喇叭口期灌水量为750 m~3·hm~(-2)。在2015年玉米生长季,分别于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、吐丝后20 d和成熟期在玉米种植行和行间采集0—50 cm土体样品(每10 cm一层),测定夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量,并计算根系与土壤硝态氮空间吻合度。在成熟期采集植株样品,分析玉米氮素吸收量。【结果】随着玉米生育进程,种植行和行间0—50 cm土壤剖面夏玉米根长密度、根干重密度和硝态氮含量均表现出先升高后降低的趋势,根长密度和根干重密度峰值出现在吐丝后20 d,而土壤硝态氮含量峰值出现在大喇叭口期。在0—360 kg·hm~(-2)的范围内,夏玉米根长密度和吐丝期之前土壤硝态氮含量随施氮量的增加而增加,但玉米根干重密度和吐丝期之后土壤硝态氮含量先升高后降低,峰值出现在施氮300 kg·hm~(-2)处理。大喇叭口期灌水可以提高夏玉米生育后期根长密度和根干重密度,但降低了土壤硝态氮含量。随着土层加深,种植行夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD1-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD1-N)总体呈降低趋势,行间夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD2-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD2-N)总体呈先增加后降低趋势,峰值出现在10—30 cm土层。随着玉米生育进程,各土层RLD1-N、RWD1-N和RWD2-N以及0—40 cm土层RLD2-N呈先升高后降低变化趋势。与不施氮处理相比,施用氮肥提高了RLD1-N、RLD2-N、RWD1-N和RWD2-N。施氮量从300 kg·hm~(-2)增加至360 kg·hm~(-2)时,降低了0—30 cm土层RLD2-N、0—20 cm土层RWD1-N以及拔节至吐丝期间RLD1-N和0—20 cm土层RWD2-N,提高了40—50 cm土层RLD2-N、20—50 cm土层RWD1-N以及吐丝期之后的RLD1-N和RWD2-N。夏玉米种植行和行间根长密度和根干重密度与其硝态氮含量的吻合度与产量极显著正相关,但与氮素利用效率极显著负相关,且其相关性优于根长密度和根干重密度与产量及氮素利用效率的相关性。【结论】在大田条件下,施用氮肥可以提高夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量以及夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度。但施氮量超过300 kg·hm~(-2)时会降低夏玉米生育前期上部土层的夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度。根系与土壤硝态氮空间吻合度可以作为研究夏玉米氮素利用效率的有效指标。