南疆棉区杂交棉高产栽培优化配方施肥技术研究

 采用“3414”不完全设计方法,研究了南疆杂交棉高产栽培水平下氮磷钾肥料的优化配比效果。结果表明：氮磷钾肥料的主效应对杂交棉皮棉产量的影响顺序为钾肥＞磷肥＞氮肥;氮磷钾肥料两因素间的交互作用,对杂交棉皮棉产量影响的大小顺序是N×K＞P×K＞N×P;根据氮磷钾肥料组合寻优结果和杂交棉高产棉田的实践,在南疆种植杂交棉要获得2836～3050 kg·hm^-2的皮棉产量,需施纯N 262.3～748.5 kg·hm^-2,P2O5 14.1～277.0 kg·hm^-2,K2O 43.6～199.8 kg·hm^-2;最佳经济施肥量分别为：纯N 433.9 kg·hm^-2,P₂O₅ 116.5 kg·hm^-2,K₂O 103.0 kg·hm^-2,N∶P₂O₅∶K₂O=1∶0.27∶0.24。     

稻草还田模式对稻田土壤速效氮、钾含量及晚稻生长的影响

设计了高桩翻耕抛栽、覆盖免耕抛栽和高桩免耕抛栽3种模式的田间小区试验。结果表明, 不同稻草还田模式对土壤NH₄⁺-N含量影响较大, 对土壤速效钾含量和土壤NO₃^--N含量影响不大; 高桩翻耕模式的土壤NH₄⁺-N、速效钾含量平均值比高桩免耕和覆盖免耕模式分别提高40.8%、7.5%和36.7%、2.0%; 高桩翻耕能促进水稻群体生长, 增加叶片叶绿素含量, 充分利用光能, 增强光合作用; 稻草还田以高桩翻耕模式的增产效果最好, 比高桩免耕、覆盖免耕分别增产5.8%和9.0%。以高桩翻耕稻草还田模式对土壤速效氮、钾含量及晚稻产量的影响最好。     

紫云英和稻草还田免耕抛栽对水稻产量和土壤肥力的影响

【研究目的】研究紫云英和稻草还田免耕抛栽对水稻产量和土壤肥力的影响,为南方稻区免耕抛秧栽培技术的推广应用提供参考。【方法】2007-2008年在连续两年双季稻免耕抛栽定位试验的基础上,以翻耕抛栽处理为对照,探讨紫云英和稻草还田免耕抛栽对土壤物理性状、养分、土壤酶活性、土壤微生物和水稻产量的影响。【结果】连续免耕两年以后,免耕水稻产量低于翻耕处理,施用有机肥能够提高水稻单位面积的有效穗数和每穗粒数,从而提高水稻产量;随着稻田免耕时间的延长,土壤物理性状变差,紫云英和稻草还田可以降低土壤容重,改善土壤孔隙性;免耕稻田的土壤养分在表层土壤富集,紫云英和稻草还田对提高翻耕处理土壤养分的效果更明显;脲酶,过氧化氢酶、多酚氧化酶、过氧化物酶的活性均与土壤全氮含量呈极显著相关;土壤微生物总量免耕处理小于翻耕处理,免耕土壤细菌的数量增加,而放线菌和真菌的数量减少,施用有机肥后三大类微生物数量均有所增加。【结论】紫云英和稻草还田可以提高水稻产量,降低土壤容重,改善土壤孔隙性,缓解长期免耕导致的土壤板结,有利于土壤养分含量和土壤酶活性的提高,改善微生物的生存环境。     

马铃薯种植新技术——冬闲田免耕、稻草覆盖栽培

冬闲稻田免耕利用稻草实行全生育期覆盖栽培马铃薯，改“埋薯”为“摆薯”，改“挖薯”为“捡薯”，省去了翻耕整地、挖穴下种、中耕除草和翻土挖薯诸多工序，每亩鲜薯产量在1500千克以上。这项新技术充分利用稻草，减少稻草焚烧，不需使用农药治虫防病，是无污染开发冬闲田的有效途径，具有很好的推广应用价值。我市资阳区香铺仑乡黄家仑村是远近闻名的马铃薯专业村，每年稻田免耕覆盖栽培马铃薯150公顷，平均亩产量达到2000千克左右，每亩年收入达1500～2000元。下面介绍这项新技术，供农民朋友参考。     

2015年呼和浩特市PM2.5、PM10污染特征及其与气象条件的关系

为了研究呼和浩特市污染特征及其与气象条件的关系,利用大气环境监测数据和常规气象观测资料,分析2015年PM_2.5、PM₁₀浓度特征及与气象要素的关系;结合11月末呼和浩特市严重雾霾天气,对其成因进行初步分析。结果表明：（1）呼和浩特市冬季PM_2.5与PM₁₀浓度是四季中最高,夏季最低;2015年月均最大值出现在12月,PM_2.5与PM₁₀浓度变化趋势基本一致,年平均相关系数为0.711;（2）PM_2.5浓度与能见度、气压、相对湿度的相关系数分别为：-0.887、0.815、0.501;与风向风速及降水量年均相关性不明显;（3）2015年呼和浩特市11月降水明显加强,而冷空气势力较弱,风速小,气温偏高,29日呼和浩特市上空形成了逆温层,维持时间较长,这正是雾霾持续出现及异常加强的一个重要原因,冬季采暖是11月污染物浓度加强的另一个重要原因。     

从携带S5n基因的水稻种质中发掘San、Sbn和Scn基因

花粉不育是籼粳杂种F₁优势利用的主要障碍之一。包括S_a、S_b和S_c等至少6个基因座位内的等位基因互作会引起花粉不育,这些座位上的中性等位基因可以克服不育性。所以,发掘和利用中性等位基因具有重要意义。本文用携带S₅ⁿ的水稻种质,分别与台中65及其携带花粉不育基因的一套近等基因系杂交,组配具有单个座位互作和多个座位同时互作的杂种F₁,首先通过观察杂种F₁的花粉育性并比较相应杂种F₁育性的差异,初步判断是否具有中性等位基因,然后,采用与S_a、S_b和S_c座位紧密连锁的分子标记对F₂植株基因型的分离进行检测,并分析其分离比例的符合度,确定存在中性等位基因的真实性。结果发现在所鉴定的6份材料中有2份(灰背子和Madhukar)同时携带S_aⁿ和S_bⁿ,3份(饭毫皮、秕五升和粤泰B)携带S_bⁿ,1份(Jackson)携带S_cⁿ。这些材料同时携带可克服杂种F₁胚囊不育和花粉不育的基因,是克服籼粳杂种F₁不育性的重要基因来源。     

稻草还田对晚稻土有机氮素转化生物指标的影响

为了探明翻耕条件下秸秆还田量对土壤生物学特性的影响,为制定合理的秸秆还田量用于早稻秸秆还田培肥土壤,减少环境的污染和保障农业的可持续性发展提供依据,进行了0%、33%、67%、100%早稻秸秆覆盖翻耕对当年晚稻土壤蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶及氨化作用强度的影响研究。结果表明:在当年晚稻生长发育过程中,土壤蛋白酶和过氧化氢酶活性大体上都呈一直下降的变化趋势;土壤脲酶活性呈前期增加、中期减少、后期再上升的变化趋势;土壤氨化作用强度一直呈下降态势。经过分析评价发现,在晚稻栽培时,以早稻秸秆2500~5000kg/hm2翻耕还田较为适宜。经过稻草翻耕还田后,稻田土的理化性质和生物学状况得到了一定程度的改善。从实验来看,33%和67%稻草还田较0%和100%稻草还田更能改善稻田土的质量。     

盐胁迫条件下外源Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的调控

研究了Ca²⁺ 对NaCl胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,100 mmol L^-1 NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10 mmol L^-1 CaCl₂ 显著抑制。为探讨盐胁迫下Ca²⁺对K⁺和Na⁺跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K⁺ 电流发现,在100 mmol L^-1 NaCl胁迫下,加入10 mmol L^-1 CaCl₂胞外处理,显著抑制质膜K+内向及外向通道电流,这种抑制可被1 mmol L^-1 La³⁺ (Ca²⁺通道抑制剂)缓解。非盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 胞外处理也能显著抑制质膜内向K⁺通道,但明显激活其外向通道,加入1 mmol L^-1 La³⁺并不能被缓解。用H₂O₂专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H₂O₂含量变化显示,在100 mmol L^-1 NaCl盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 处理明显诱导H₂O₂在保卫细胞中积累;100 mmol L^-1 NaCl和10 mmol L^-1 CaCl₂单独处理并不能诱导H₂O₂积累。推测Ca²⁺在盐胁迫下可能先诱导H₂O₂在胞内积累,进而激活质膜Ca²⁺通道,迅速提高胞内Ca²⁺浓度以抑制Na⁺通过质膜K⁺通道跨膜内流,同时调节Na⁺外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失。上述结果将为Ca²⁺调控作物抗盐机制研究提供新的思路。     

CO2浓度升高和施氮对冬小麦花前贮存碳氮转运的影响

为探讨大气CO₂浓度升高对冬小麦花前贮存碳氮转运的影响及氮素营养的调节作用,以小偃22和小偃6号为材料,于2007—2009连续2个生长季,利用开顶式气室进行盆栽试验,对背景CO₂浓度(375 μL L^-1)和高CO₂浓度(2007—2008年度680 μL L^-1, 2008—2009年度750 μL L^-1)条件下不同施氮处理的干物质和氮素在籽粒、花前地上部中的累积以及花后营养器官的转运进行了评价。2007—2008年度设4个施氮水平,分别是0、0.1、0.2和0.3 g kg^-1土; 2008—2009年度设3个施氮水平,分别是0、0.15和0.30 g kg^-1土。结果表明,施氮和CO₂浓度升高促进了干物质和氮素在籽粒和花前营养器官的积累,增加了花前营养器官和地上部贮存干物质和氮素向籽粒的转运量,适量施氮提高了CO₂浓度升高对花前营养器官干物质和氮素累积以及花后向籽粒转运的正向效应。与背景CO₂浓度相比,高CO₂浓度提高了花前营养器官和地上部干物质对籽粒产量的贡献率和转运率,但CO₂浓度升高对花前氮素的贡献率和转运率的影响因年份和品种而异。CO₂浓度升高后,2007—2008年度各营养器官和地上部,以及2008—2009年度茎鞘和穗的氮素贡献率和转运率均增加,但2008—2009年度2个品种叶片和地上部氮素贡献率在施氮时均显著降低,小偃22叶片和地上部氮素转运率在各施氮水平下以及小偃6号地上部氮素转运率在0.13 g kg^-1土施氮水平下均明显增加。适量施氮也在大多数情况下增强了CO₂浓度升高对营养器官干物质和氮素的贡献率和转运率的正向效应。说明CO₂浓度升高后小麦产量和氮素积累增加与其促进花前干物质和氮素积累及花后向籽粒的转运密切相关。     

转2-Cys Prx基因烟草抗氧化酶和PSII电子传递对盐和光胁迫的响应

以转2-Cys Peroxiredoxins (2-Cys Prx)基因的烟草(Nicotiana tabacum)为材料,非转基因烟草为对照,调查盐和光胁迫对转基因烟草幼苗叶片抗氧化酶和叶绿素荧光特性的影响,揭示2-Cys Prx基因在植物抗逆方面的功能。结果表明,弱光(200 μmol m^–2 s^–1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草和对照的SOD活性皆增加,APX活性变化不大,H₂O₂含量稍有升高;强光(1000 μmol m^–2 s^–1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草SOD活性增强,APX活性下降,H₂O₂含量增加缓慢,而对照的H₂O₂含量迅速升高,转基因烟草叶片的PSII电子传递速率(ETR)、最大光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Ф_PSII)均高于对照,而且PSII电子受体侧的受抑制程度明显低于对照。结果暗示在强光和盐胁迫使APX活性降低的情况下,2-Cys Prx可有效清除细胞中过量H₂O₂,增强光合电子传递链的稳定性,特别是PSII电子受体侧的电子传递,有效减轻盐和高光胁迫引起的PSII光抑制。     

不同种植模式对稻田土壤重金属含量及晚稻稻米品质的影响

为了寻求消减土壤重金属的种植模式,确保食物安全,以6年定位试验,研究了5种不同种植模式对稻田土壤重金属Cd、Pb、Hg、As含量、晚稻植株重金属的积累与分配、稻米品质及产量的影响。结果表明,与冬闲-双季稻(CK)相比,黑麦草-双季稻(T1)、紫云英-双季稻(T2)、油菜-双季稻(T3)和马铃薯-双季稻(T4) 4种冬种模式对土壤重金属含量表现出明显差异,其中T1土壤As,T2土壤Cd、Hg、As,T3土壤Cd、Hg,T4土壤Pb、Hg含量均显著低于CK,但T1土壤Hg,T3土壤As,T4土壤Cd、As含量显著高于CK。不同种植模式晚稻植株重金属含量均为根>茎叶>糙米,冬种模式根重金属含量均低于CK,茎叶Cd含量均高于CK,茎叶Pb、Hg、As含量表现不稳定,糙米Cd、Pb含量除T4 Cd外,其余均显著低于CK。冬种模式均增加了稻米出糙率、整精米率、胶稠度和直链淀粉含量,降低了垩白米率和垩白大小。冬种模式增加了晚稻产量,其中T4比CK显著增产17.52%。上述结果说明,冬种模式有促进消减土壤部分重金属污染趋势,但其作用有限,并能一定程度降低糙米Cd、Pb含量,改善稻米品质和提高水稻产量。     

湖南省稻田土壤氮素肥力及氮矿化特征

为探明湖南省稻田土壤氮素肥力及其矿化特征,选择长沙县3种母质类型发育的3种稻作制土壤,采用Waring和Bremner淹水密闭2周培养法（改进法）研究土壤矿化氮量,并预测土壤供氮能力。结果表明,土壤全氮和碱解氮分别变化于0.55~1.50 g/kg和84.10~182.70 mg/kg,呈正态分布。土壤矿化氮量的变化范围为24.53~84.61 mg/kg,与土壤全氮和土壤碱解氮含量之间有显著和极显著的正相关关系（r=0.467*,r=0.535**）。土壤氮矿化势(N0)的变化范围为65.70~170.09 mg/kg,矿化速率常数(c)在0.0083~0.0386之间。土壤供氮量为112.51~422.10 kg/hm2,供氮率为7.07%~23.53%。3种母质类型,以花岗岩风化物发育的水稻土供氮潜力最高,明显高于第四纪红土母质和河流冲积物发育的水稻土;3种稻作制,以水稻改旱作3~5年后的土壤供氮潜力最低,明显低于水旱轮作和双季稻田土壤。     

稻田耕作制度对CH4气体排放影响的研究进展

甲烷是重要的温室气体,其辐射增温效应是CO2的20~30倍。稻田是CH4的重要排放源之一。稻田CH4的排放是稻田CH4产生、氧化和传输综合作用的结果。影响稻田CH4释放的因素众多。本研究从水稻的农耕制度角度总结近年来关于稻田CH4排放的影响因素的研究,系统地归纳了水稻生物学特性、品种栽种方式、水肥管理等方面对CH4气体排放影响,同时从耕作角度提出了稻田CH4减排的技术措施。     

生物炭对土壤N2O和CH4排放影响的研究进展

为了探讨生物炭对土壤N2O和CH4排放影响的途径和机理,在综合评述前人研究的基础上,就生物炭对土壤N2O和CH4排放的影响因素、途径和影响机理进行了分析,提出了不同土壤的生物炭施用原则,并指出了今后生物炭研究应注意的问题:(1)明确土壤中2种温室气体排放特点,园地制宜地选择合适的生物炭类型;(2)注意生物炭的添加时机和用量;(3)目前学者所用的生物炭类型以及土壤种类不同,关于生物炭影响土壤N2O和CH4排放的研究结论不同.在这方面的研究工作还应在完善生物炭施用标准的基础上,继续进行生物炭还田的本地化试验验证,才能为生物炭对土壤N2O和CH4排放的影响得出更明确的结论.     

施石灰和秸秆还田对双季稻产量和氮素吸收的互作效应

红壤稻田面临土壤酸化和肥力偏低的双重挑战。施石灰和秸秆还田分别是稻田土壤酸化改良和培肥的有效措施,但二者的互作效应尚不清楚。本研究连续4年(2015—2018年)在江西省开展施石灰和秸秆还田双因素田间定位试验,旨在探明施石灰和秸秆还田对红壤双季稻田水稻产量和氮素吸收的互作效应。结果表明,施石灰和秸秆还田均显著提高了早、晚稻的产量和氮素吸收,且二者具显著的协同促进效应。秸秆还田下,施石灰使早稻产量和氮素吸收分别增加10.7%和15.5%;而在秸秆不还田下,增幅仅分别为4.4%和9.7%。秸秆还田下,石灰使晚稻产量和氮素吸收分别提高18.7%和24.6%;但在秸秆不还田下,增幅则分别为10.5%和5.7%。施石灰对早、晚稻产量和氮素吸收的促进效应随试验年限的增加而减弱。石灰对土壤pH值的提升效应随试验年限的延长显著降低。试验4年后,石灰对土壤有机质和全氮含量均无显著影响;秸秆还田显著提高了土壤有机质含量,而对全氮含量无显著影响。因此,秸秆还田配施石灰能够协同实现双季稻增产、土壤酸化改良与培肥。本研究表明在此酸性的红壤双季稻田上每4年左右施用一次石灰为宜。     

Effects of irrigation and nitrogen fertilization on the greenhouse gas emissions of a cropping system on a sandy soil in northeast Germany

Irrigation induces processes that may either decrease or increase greenhouse gas emissions from cropping systems. To estimate the net effect of irrigation on the greenhouse gas emissions, it is necessary to consider changes in the crop yields, the content of soil organic carbon and nitrous oxide emissions, as well as in emissions from the use and production of machinery and auxiliary materials. In this study the net greenhouse gas emissions of a cropping system on a sandy soil in northeast Germany were calculated based on a long-term field experiment coupled with two-year N₂O flux measurements on selected plots. The cropping system comprised a rotation of potato, winter wheat, winter oil seed rape, winter rye and cocksfoot each under three nitrogen (N) fertilization intensities with and without irrigation. Total greenhouse gas emissions ranged from 452 to 3503 kg CO_2-eq ha⁻¹ and 0.09 to 1.81 kg CO_2-eq kg⁻¹ yield. Application of an adequate amount of N fertilizer led to a decrease in greenhouse gas emissions compared to zero N fertilization whereas excessive N fertilization did not result in a further decrease. Under N fertilization there were no significant differences between irrigation and non-irrigation. Increases in greenhouse gas emissions from the operation, production and maintenance of irrigation equipment were mainly offset by increases in crop yield and soil organic carbon contents. Thus, on a sandy soil under climatic conditions of north-east Germany it is possible to produce higher yields under irrigation without an increase in the yield-related greenhouse gas emissions.     

双季稻种植下洞庭湖区不同类型土壤连续施用控释氮肥的效应研究

在洞庭湖区3种主要类型土壤上进行连续4年的微区试验,研究水稻控释氮肥在双季水稻种植体系下的连续施用效应。试验设不施肥（CK）、尿素、等N量控释氮肥及70%N量控释氮肥4个处理。结果表明,等N量控释氮肥处理产量最高,在河沙泥、紫潮泥和红黄泥上平均比尿素处理分别增产10.3%、8.0%和2.4%,70%N量控释氮肥处理分别增产6.1%、2.6%和-0.8%;在3种土壤上早、晚稻及全年平均吸N量均表现为等N量控释氮肥>70%N量控释氮肥>尿素>对照。等N量控释氮肥处理在上述3种土壤上的肥料利用率分别为60.7%、59.6%和56.3%,比尿素处理分别高23.8%、19.4%和16.3%,早稻随施用年份的延长其利用率呈增加趋势,且高于70%N量控释氮肥处理,晚稻连施3年时利用率由上升转呈下降。连续施用控释氮肥可缓解土壤氮素肥力和有机碳含量的下降,特别是在河沙泥稻田中。施用控释氮肥有利于水稻增产、氮肥利用率的提高及土壤培肥。     

京郊地区小麦、玉米两茬间氮、磷、钾肥的合理施用

在京郊不同土壤肥力条件下,进行小麦、玉米两茬间氮、磷、钾肥合理施用的研究.三年多点试验结果表明,全年氮素投入0.036～0.048kg/m~2,以小麦、玉米各半或玉米居多为宜.冬小麦施氮在下茬玉米上无明显后效.冬小麦适宜施氮量为0.024kg/m~2,夏玉米适宜施氮量0.030kg/m~2,冬小麦和夏玉米施磷肥不仅对当季有增产作用,而且对下茬作物也有明显的后效.冬小麦施P_2O_5 0.015kg/m~2、夏玉米0.007kg/m~2为宜.夏玉米比冬小麦对钾肥高度敏感,土壤速效钾含量在90×10~6以下,冬小麦施钾有一定增产效果,而夏玉米施钾肥显著增产.     

不同种植模式对河北低平原区域地下水平衡和水分经济利用效率等的影响

河北低平原区是全世界地下水超采的主要地区,同时又是中国主要的粮食主产区。不同的种植模式对水资源利用和粮食安全生产起着非常重要的作用。为了探清河北低平原区不同种植模式对区域地下水平衡及水分经济利用效率等方面的影响,以河北低平原区沧州市为研究区域,通过利用实验结果及统计数据,对该区主要存在的一年两作、一年一作和两年三作的12种不同种植模式下的耗水、产量及对地下水的影响等进行了分析。结果表明：冬小麦—夏玉米一年两作的传统种植模式2年的产量最高(30000 kg/hm²),需水量也最大,达到1683 mm,但效益和水分利用经济效益最低[2.61元/(mm·hm²)],并且对地下水的影响最大;棉花—冬小麦—夏玉米的两年三作模式经济效益和水分利用经济效率最高,分别为15750元/hm²和12.2元/(mm·hm²);一年一作的种植模式对地下水的影响最小。因此,从该区域农业水资源可持续发展和粮食安全角度考虑,应该发展棉花—冬小麦—夏玉米的两年三作种植模式。     

冬种黑麦草对6种水稻土重金属含量及晚稻不同器官重金属累积与分配的影响

研究双季稻区6种不同土壤类型冬季种植黑麦草对土壤重金属含量及其对晚稻不同器官重金属积累与分配的影响, 可为水稻质量安全生产和产地安全适宜性评价提供重要参考。本文以7年定位试验为基础, 研究了南方双季稻区冬季种植黑麦草对6种不同水稻土耕层土壤重金属Cd、Pd、Hg和As含量的变化及其对晚稻不同器官重金属积累与分配的影响。结果表明, 在6种不同土壤类型中, 灰泥田土壤Cd含量极显著高于其他土壤类型; 黄泥田土壤Pd含量极显著高于其他土壤类型; 土壤Hg含量以红黄泥田最高, 达0.029 mg kg^-1, 与其他土壤类型差异达极显著水平; 土壤As的含量以黄泥田最高, 为29.5 mg kg^-1, 极显著高于其他土壤类型。6种不同土壤类型晚稻植株Cd、Pb、As含量均为根>茎叶>糙米。在晚稻植株根系、茎叶和糙米的Cd含量以红黄泥田最高, 均极显著高于其他土壤类型; 植株根系Pb、As含量以黄泥田最高, 分别为33.0 mg kg^-1和119.5 mg kg^-1, 均极显著高于其他土壤类型; 河沙泥水稻植株茎叶的Hg、As含量均极显著高于其他土壤类型。说明黄泥田种植水稻有利于降低稻米中重金属含量, 改善稻米品质。