干旱胁迫下磷营养对不同作物苗期根系导水率的影响

通过控制灌水量（正常供水、中度及重度干旱胁迫）的盆栽试验，采用压力室法测定了玉米、小麦和大麦苗期的根系导水率变化,研究了在磷素控制下，旱后复水过程中根系导水率恢复能力。结果表明,不同水分状况下，根系的导水率无磷处理明显小于有磷处理，且随干旱程度的加重，下降加剧；复水过程中，前者的恢复能力显著弱于后者，     

剪根与水分胁迫对小麦单根和细胞导水率及TaPIP基因表达的影响

剪去小麦部分根系能瞬间打破其水分平衡,研究根系导水特性对剪根的响应有助于解释静水压对作物根系吸水的调节机制。通过对苗期小麦(Triticum aestivum)剪根与水分胁迫处理,用压力探针技术测定单根和细胞两种尺度上的根导水特性变化,以及根中TaPIP1;2和TaPIP2;5的转录调节变化。结果显示,剪根处理或水分胁迫处理使叶片蒸腾速率和气孔导度均显著低于对照,而单根导水率和细胞导水率均与对照无显著差异。剪根处理的叶片蒸腾速率、气孔导度、叶水势、单根导水率和细胞导水率均显著高于水分胁迫处理,而剪根且水分胁迫处理的各参数均显著低于其他处理。各处理的单根导水率与细胞导水率显著正相关。各处理根中TaPIP1;2和TaPIP2;5相对mRNA含量的变化规律与单根和细胞导水率的变化规律相似。剪根处理显著上调了TaPIP1;2和TaPIP2;5转录,水分胁迫处理显著下调了其转录,但TaPIP1;2和TaPIP2;5在剪根且水分胁迫处理中的转录水平最低。这些结果表明,小麦的根导水特性在单根尺度和细胞尺度上具有一致性;剪根短期内能够增加小麦幼苗的水分敏感性。推测TaPIP1;2和TaPIP2;5参与了静水压对小麦根导水特性的调节过程。     

种棉改良对粘质盐土物理性状及水盐动态的影响

为了研究棉花种植对滨海粘质盐土物理性状及水盐动态的影响,笔者在黄河三角洲滨海粘质盐化潮土区进行田间试验,设置了连续种棉改良3年和盐碱荒地2种不同处理,探讨种棉改良对土壤容重、饱和导水率和不同条件下土壤水盐动态的影响。结果表明:与盐碱荒地相比,种棉改良后0~20 cm土层的土壤容重降低了15%(P0.01),土壤饱和导水率增加了89.23%(P0.05)。在春季蒸发条件下,0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm 5个土层中,种棉改良的土壤含盐量比盐碱荒地分别降低了52.07%、55.17%、55.23%、53.78%和47.43%。种棉改良还增加了少量降雨对土壤盐分的淋溶,有效抑制表层土壤盐分积累,使棉花生育期内的土壤耕作层含盐量低于3 g/kg,保证了棉花不同时期的正常生长,是盐碱荒地改良和高效利用的有效途径之一。     

水分胁迫对不同根型小麦幼苗水分利用率和导水率的影响

以旱地小麦晋麦47和高水肥小麦石4185为试材,比较分析了充分供水和模拟干旱胁迫条件下小麦幼苗水分利用效率(WUE)和根系导水率(Lpr)的差异。结果表明:正常供水条件下,晋麦47单株耗水量、根系干质量和单株干质量皆低于石4185,但根系水分利用率(WUEr)、茎叶水分利用率(WUEs)、单株水分利用率(WUE)以及根系导水率均高于石4185。轻度干旱胁迫下,石4185根系干质量稍有增加,晋麦47变化不明显,两者单株干质量均降低;两品种根系、茎叶和单株水分利用效率均显著提高,石4185根系水分利用效率反而高于晋麦47;但两品种根系导水率呈显著下降趋势,晋麦47下降幅度大于石4185并最终低于石4185。以上说明:水分充足条件下,晋麦47表现出“奢侈”利用水分,干旱条件下,表现出以降低水分消耗而维持地上部生长的耐旱节水机制;石4185在水分充足条件下耗水量大,表现出水地品种特点,胁迫条件下,水分利用率均升高且根系水分利用率升高相对更大,体现出干旱胁迫下依赖根系进一步发展增大吸收水分表面积来适应缺水环境。两者相比较,体现了不同根型小麦品种根系在干旱胁迫调节中的重要性和差异性。     

苏打碱化土壤交换性阳离子与相关性分析

选取了典型苏打碱化土壤剖面,分析了200cm深度内阳离子交换量CEC以及交换性Ca、Mg、Na、K在土壤剖面中的垂直分布规律。对各交换性阳离子之间、交换性阳离子与土壤可溶性阴阳离子以及交换性阳离子与土壤碱化度（ESP）、钠吸附比（SAR）、pH和总碱度等碱化参数之间的相关性进行了统计分析。结果表明,供试土样CEC全剖面均呈高水平,交换性Na与各碱化参数之间均具有显著的相关性,20～100cm土层是交换性Na的集中分布层,该层既是苏打盐渍土研究的重点,也是土壤改良需要着重考虑的对象。     

不同播量和施氮量对直播稻产量和品质的影响

为探明直播稻在不同的播量和施氮量条件下产量和品质的表现,研明直播稻高产优质适宜的播量和施氮水平,以新稻567、新稻568和新科稻31为试验材料,分别设置5个播种量和3个施氮水平,研究不同播量和施氮水平对直播稻产量和品质的影响。结果表明,在不同播量处理下,对于新稻567,在97.5 kg/hm2播量水平下产量最高为9.78 t/hm2,稻米的垩白粒率、垩白度较低,加工品质各播量间差异不显著;对于新稻568,在75 kg/hm2播量水平下产量最高,为9.58 t/hm2,且与各处理间差异达显著或极显著水平,稻米的加工品质和外观品质处理间差异不显著。稻米的食味品质在两品种不同播量间差异不显著,但总体表现为新稻567的食味值高于新稻568。在不同氮肥处理下,直播稻品种的产量基本表现为随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,在255 kg/ hm2处理下产量达最大;稻米的加工品质各施氮处理间差异较小,外观品质差异较大,垩白粒率和垩白度基本表现为不施氮处理较小,施氮处理较大。这说明,在适宜播量下对于不同的直播稻品种可以实现高产和优质的协同提高;在适宜的氮肥处理下可以获得水稻的高产水平,但增施氮肥水稻的外观品质变劣,因此,协同直播稻的高产优质仅靠氮肥调控仍存在一定的局限性。     

松嫩平原土壤湿度时序变化特征

黑龙江境内松嫩平原土壤湿度是制约粮食作物生产的主要因素,在全球气候变化大背景下,研究该区域土壤湿度的时序变化对了解土湿演变过程十分必要。选取松嫩平原16个具有代表性的农业气象观测站,1980—2010年共30年的时间序列,固定地段逐旬平均土壤湿度等观测资料,采用M-K趋势检验及突变分析法,分析了本区域作物生长季内（5—9月）表层(0~30 cm)平均土壤湿度的时序特征。结果表明：松嫩平原5个地区土壤湿度年际变化各地区存在较好的一致性,为减小趋势,但看不明显。20世纪80年代松嫩平原大部地区多为土壤湿润阶段,土壤湿度较大,处于偏湿或正常状态,偶有个别市县出现土壤偏干现象,频率较小。20世纪90年代土壤湿度明显下降,土壤逐步由湿润状态向干化态势发展,从20世纪90年代中期开始,土壤多为正常或偏干状态,出现偏干的频率增加,土壤出现变干趋势。基于M-K法分析得出,土壤湿度的趋势变化除南部不明显外,其余各区均表现为明显的下降趋势,且趋势性达到显著性水平。显著的突变年份各不相同：东部地区土壤湿度突变时间为2002年;中部为1991年;北部为1991年;西部为1997年。发生明显突变性演变的地区基本都是从20世纪90年代开始,与年际变化图相比,除南部存在差异外,其余各部分表现基本一致。     

覆沙对松嫩平原盐碱裸地的改良和利用效果研究

本文研究不同覆沙厚度及覆沙后种植农作物和饲草对松嫩平原盐碱裸地的改良和利用效果。结果表明：覆沙后沙土层土壤含水量、pH和电导率明显低于盐碱土层,且随沙土深度的增加而增加,在同一沙土层随覆沙厚度的增加而降低。不同厚度覆沙后表层盐碱土电导率由初始621 μS/cm降低至389~594 μS/cm。2013年覆沙30 cm玉米产量较2012年高51.1%,且比覆沙20 cm高32.29% (P<0.05),比覆沙40 cm低8.9% (P>0.05)。2013年覆沙30 cm紫花苜蓿产量和总根生物量分别是2012年的2.04倍和3.65倍,总根生物量较覆沙20 cm和覆沙40 cm显著增加55.9%和106.3%。2012年和2013年覆沙30 cm种植紫花苜蓿沙土层电导率分别降低23.1%和43.5%。不同厚度覆沙对盐碱地有一定改良作用,覆沙后连续2年种植玉米和紫花苜蓿增产效果显著,推荐覆沙30 cm。     

松嫩平原耕作草甸土土壤动物群落的区系组成和生态分布

为了了解松嫩平原不同纬度耕作草甸土的环境差异及其对土壤动物群落组成的影响。2009年5、8、10月在松嫩平原黑龙江部选取5个代表性耕作草甸土进行土壤动物群落区系组成调查,共捕获大型土壤动物33类、2088只;中小型土壤动物获22类、8372只,隶属于4门、7纲、19目、33科。研究结果表明：5个样地的土壤动物个体数和类群数水平生态分布具有明显的差异,呼兰土壤动物个体数和类群数占有绝对优势,纬度最高的嫩江最少;耕作草甸土中的土壤动物垂直分布表聚性不明显,与森林土壤动物相比形成鲜明对比。分析显示：不同地区土壤动物密度-类群指数不同,大型土壤动物：呼兰>海伦>绥化>依安>嫩江;中小型土壤动物：呼兰>海伦>绥化>嫩江>依安。     

松嫩高平原黑土区耕地土壤生态环境质量特征及空间分布规律

准确掌握黑土区典型区域耕地土壤生态环境质量特征及其空间分布规律对促进农业的可持续发展具有重要的参考价值。以松嫩高平原黑土区的典型区域——黑龙江省巴彦县为研究区,运用通用流失方程(USLE)、内梅罗综合污染指数法、潜在生态危害指数法及多因素综合评价模型,从土壤侵蚀和土壤重金属污染两方面评价研究区2009年耕地土壤生态环境质量,分析其特征及空间分布规律。结果表明：研究区耕地土壤生态环境质量总体特征为一等地所占比重最高,依次向二、三、四、五等地递减,质量较差的耕地土壤主要受重金属污染的影响;耕地土壤生态环境质量等级的高低主要与土壤类型、坡度坡长及Cd、Hg两种重金属元素污染存在密切的关系,呈现出明显的地域分布规律;18个乡镇耕地土壤生态环境质量等级差别较大,万发镇、富江乡和德祥乡的耕地土壤生态环境质量最好,巴彦镇和兴隆镇的部分耕地因受到Hg元素的污染,红光乡的部分耕地因受到Cd元素的污染,导致其耕地土壤生态环境质量较差。     

松嫩平原沙丘-草甸复合生态系统土壤水分和盐碱时空变化特征

在时间和空间尺度上,利用烘干法(105℃)、pH计和电导仪测定沙丘、草甸、沙丘和草甸结合部位,5—9月的0~300 cm土层土壤垂直剖面的土壤水分含量(SWC)、电导率(EC)和pH,来探究松嫩平原典型的沙丘-草甸复合生态系统中土壤水分和盐碱的时空分布特征。结果表明：不同部位平均土壤含水量存在极显著差异,草甸平均土壤含水量比结合部和沙丘分别高20.5%和52.7%。9月份结合部0~20 cm土层土壤含水量较高,而30~150 cm土层的土壤含水量较低。7月份草甸0~10 cm土层的平均土壤含水量较低,10~150 cm土层中平均土壤含水量随土壤深度增加而降低。不同部位的EC和pH也存在极显著差异,草甸区和结合部极显著高于沙丘,草甸的EC值比结合部高39.8%。7月份草甸0~10 cm土层和9月份30~70 cm土层有较高的EC和pH,9月结合部0~10 cm土层中有较高的EC和pH。土壤表面的盐碱化主要出现在7月和9月的草甸和结合部,而且两者盐碱化程度的不同主要是由物种、土壤和地下水位差异决定。     

耕作方式对松嫩平原北部盐碱地土壤理化性状的影响

针对松嫩平原北部盐碱障碍型土壤,采用一年"土层置换+秸秆阻断"(SD1)、连续两年"土层置换+秸秆阻断"(SD2)和秸秆粉碎覆盖(CK)三种耕作方式,研究了对土壤物理性状、养分含量及盐分含量的改良效应。结果表明:0⁴0cm土层土壤容重和pH,SD2处理低于SD1及CK,容重分别降低8.61%和8.81%;土壤含水量,SD2处理高于SD1和CK;040cm土层土壤容重和pH,SD2处理低于SD1及CK,容重分别降低8.61%和8.81%;土壤含水量,SD2处理高于SD1和CK;0⁴0cm土层土壤可溶性盐离子,SD2处理土壤可溶性盐分含量明显降低,达到了降低土壤耕层盐分的目的;SD2处理产量高于SD1处理和CK,SD2和SD1产量分别高于CK 7.83%和3.89%,差异达到显著水平。     

松嫩平原耕作黑土Cu、Pb、Zn的污染现状分析

黑土区是中国重要的商品粮生产基地之一,对于中国的粮食安全和国民经济的稳定起着举足轻重的作用。此文以松嫩耕作黑土土壤为研究对象,对呼兰、绥化、海伦、依安与嫩江5个调查区的土壤中Cu、Pb、Zn的污染现状进行研究,揭示耕作黑土的健康状况,为黑土生态系统的科学管理提供理论依据。采用内梅罗综合污染指数法及TOPSIS法进行环境质量综合评价。结果表明：土壤Cu、Pb、Zn的污染程度,由东南至西北未表现出明显的分布规律。呼兰、依安土壤Cu、Pb、Zn的污染程度低于绥化、海伦和嫩江;大部分样地土壤Cu、Pb、Zn污染程度具有随剖面深度的增加而增加的特点,仅有绥化土壤10~20 cm土层污染程度小于0~10 cm土层。Cu、Pb、Zn各元素之间没有呈现显著的相关性,表明3种元素来源是不同的。两种方法的评价结果基本一致,研究区域黑土环境质量良好。     

耕作方式对松嫩平原半干旱区土壤养分含量和玉米产量的影响

针对松嫩平原半干旱区玉米栽培长期采用单一土壤耕作制度存在的问题,研究了6种耕作方式对土壤养分含量和玉米产量的影响。结果表明:免耕处理0~10cm土层土壤碱解氮含量、速效磷含量和速效钾含量较对照垄作分别提高6.27%、14.50%、5.89%。旋耕垄作+深松、旋耕平作+深松、免耕+深松处理均有利于提高10~20cm土层土壤平均养分含量。以旋耕平作+深松、旋耕垄作+深松处理表现最优,其中土壤碱解氮含量分别较对照提高11.78%、11.13%,速效磷含量分别提高15.48%、13.26%,速效钾含量分别提高7.38%、6.31%。在6种耕作处理中,旋耕平作+深松处理玉米产量最高,较对照增产9.80%。综合可知,旋耕平作+深松土壤养分含量和玉米增产效果较好,为松嫩平原半干旱区玉米田土壤较适宜的耕作方式。     

气候变化对松嫩平原马铃薯生长发育及产量的影响

利用黑龙江省松嫩平原马铃薯主产区1971-2017年气温、降水、日照、地段产量、发育期、产量结构资料,分析气候变化对马铃薯生长发育及产量形成的影响,探寻不同发育阶段影响显著的气象因子,以期为马铃薯生产防灾减灾提供科学依据。结果表明：1987-2017年松嫩平原马铃薯全生育期日数为延长的趋势,播种期先提前后延迟,出苗期普遍提前,分枝、花序形成、开花期均先提前后延后,可收期波动频繁,全生育期≥10℃积温总体增加,马铃薯观测站的地段产量呈上升趋势。研究区域内屑薯率与各发育阶段的气象因子相关性不大;株薯块重与播种-出苗期的日照时数、花序形成-开花期的平均气温和降水及开花至可收期的日照时数相关性较大;在满足马铃薯生长发育的情况下,花序形成-开花期的降水越少、开花至可收期的平均气温越低,气象产量越高。