转BADH基因大豆对盐碱土壤根际微生物量碳氮的影响

选择大豆主产区黑龙江省西部盐碱土壤,以转BADH基因大豆和非转基因大豆亲本(简称为亲本)为材料,在大豆苗期、花期、结荚期、鼓粒期和成熟期分别取样,研究转基因大豆对根际微生物量的影响。结果表明,转BADH基因大豆对根际微生物量碳无显著影响,能够促进大豆生育后期(结荚期、鼓粒期和成熟期)土壤微生物量氮含量,对微生物量碳氮比的影响存在时期差异。转BADH基因大豆对土壤微生物量无显著不良影响。     

大豆和玉米生长对土壤N2O排放的影响

测定了盆栽试验条件下大豆和玉米生长期间的土壤N₂O排放。种大豆土壤的N₂O排放总量是相同条件下裸土排放总量的5.9倍,在大豆出苗后89 d里,种豆土壤的N₂O排放平均速率显著低于裸土,此后种豆土壤的N₂O排放速率显著高于裸土,种豆土壤N₂O排放总量的93%发生在只占全生育期24%的成熟衰老期。种玉米土壤的N₂O排放峰值出现在玉米出苗后13 d,而裸土的N₂O排放峰值出现在玉米出苗后81 d,裸土的N2O排放总量是种玉米土壤N₂O排放总量的13.5倍;种玉米土壤N₂O排放主要发生在前一半时期里,而裸土的N₂O排放主要发生在后一半时期里。无论在大豆还是玉米生长期间,裸土的N₂O排放速率均与气温呈极显著的正指数相关,而种豆土壤的N₂O排放速率与气温呈极显著的负相关,种玉米土壤的N₂O排放速率与气温没有显著相关性。由此可见,植物生长和植物类型不仅影响土壤N₂O排放的数量,也影响土壤N₂O排放与温度之间关系。     

大豆和玉米生长对土壤N2O排放的影响

测定了盆栽试验条件下大豆和玉米生长期间的土壤N₂O排放。种大豆土壤的N₂O排放总量是相同条件下裸土排放总量的5.9倍，在大豆出苗后89 d里，种豆土壤的N₂O排放平均速率显著低于裸土，此后种豆土壤的N₂O排放速率显著高于裸土，种豆土壤N₂O排放总量的93%发生在只占全生育期24%的成熟衰老期。种玉米土壤的N₂O排放峰值出现在玉米出苗后13 d，而裸土的N₂O排放峰值出现在玉米出苗后81 d，裸土的N2O排放总量是种玉米土壤N₂O排放总量的13.5倍；种玉米土壤N₂O排放主要发生在前一半时期里，而裸土的N₂O排放主要发生在后一半时期里。无论在大豆还是玉米生长期间，裸土的N₂O排放速率均与气温呈极显著的正指数相关，而种豆土壤的N₂O排放速率与气温呈极显著的负相关，种玉米土壤的N₂O排放速率与气温没有显著相关性。由此可见，植物生长和植物类型不仅影响土壤N₂O排放的数量，也影响土壤N₂O排放与温度之间关系。     

土壤砷对大豆主要性状及叶绿素含量的影响

设置土壤加砷的大豆盆栽试验,测定大豆株高、结荚期与鼓粒期的叶绿素含量和大豆成熟收获后的生物量。结果表明,当土壤砷含量达50 mg kg^–1时,大豆表现明显的中毒症状,植株矮化,叶色暗绿,叶片皱缩,成熟延迟。大豆株高随土壤加砷量增加而降低,高砷量也显著减少大豆生物量,加砷量达100 mg kg^–1时,大豆株高、茎叶生物量、地上生物量、籽粒产量和总生物量分别下降45.0%、36.6%、44.6%、56.1%和43.4%。高砷量增加根系与地上、茎叶与地上生物量的比值,降低籽粒与地上、籽粒与茎叶、籽粒与总生物量的比值。土壤加砷量对大豆结荚期叶绿素含量无显著影响,但是高砷量显著降低大豆结荚期叶绿素a与叶绿素b的比值。土壤加砷量为50 mg kg^–1和100 mg kg^–1时,大豆鼓粒期的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素分别增加120.4%和96.1%、112.2%和91.5%、117.8%和94.5%、104.4%和83.7%,同时,结荚期与鼓粒期叶绿素含量的比值显著降低。由此可见,土壤中高砷含量对大豆植株有毒害作用,影响大豆生物量的分配,降低大豆地上生物量和籽粒产量,改变叶绿素的构成。相对增加生长后期叶绿素的含量可能是大豆成熟延迟的重要原因。     

外来杂草反枝苋对大豆根际土壤微生物碳源利用和土壤理化性质的影响

为探讨外来杂草反枝苋对大豆根际土壤微生物碳源利用和土壤理化性质的影响,比较分析了三种不同物种组成的群落,即单种大豆、单种反枝苋、大豆与反枝苋混种的群落中,反枝苋和大豆根际土壤微生物碳源利用情况和土壤理化性质的变化。结果表明:在大豆开花结荚期,混种大豆根际土壤微生物比单种大豆多利用了3种碳源,混种反枝苋与单种反枝苋相比利用的碳源种类数相同;在大豆鼓粒期,混种大豆比单种大豆少利用了9种碳源,混种反枝苋比单种反枝苋多利用了6种碳源;在大豆成熟期,混种大豆利用的碳源种类总数与单种相同,混种反枝苋比单种反枝苋多利用了4种碳源;在土壤理化性质方面,与单种大豆相比,混种大豆根际土壤的有效氮含量和温度均降低,土壤的有机质含量、pH值、含水量和全氮含量升高,且都在大豆鼓粒期差别最大。说明外来杂草反枝苋的入侵改变了大豆根际土壤的理化性质,影响了其根际土壤微生物碳源利用的能力,进而抑制了大豆的生长。     

转BADH基因大豆对盐碱上壤根际微生物量碳氮的影响

选择大豆主产区黑龙江省西部盐碱土壤,以转BADH基因大豆和非转基因大豆亲本(简称为亲本)为材料,在大豆苗期、花期、结芙期、鼓粒期和成熟期分别取样,研究转基因大豆对根际微生物量的影响。结果表明,转BADH基因大豆对根际微生物量碳无显著影响,能够促进大豆生育后期(结芙期、鼓粒期和成熟期)土壤微生物量氮含量,对微生物量碳氮比的影响存在时期差异。转BADH基因大豆对土壤微生物量无显著不良影响。     

玉米/大豆间作条件下作物根系对氮素的吸收利用

通过田间栽培试验,研究玉米/大豆间作及相应单作不同时期作物地上部干质量、作物吸氮量、作物根际土壤脲酶活性、作物根际土壤细菌数量动态变化差异。结果表明:间作玉米吸氮量、根际脲酶活性、根际细菌数量、地上部干质量分别比单作玉米显著增加37.61%,33.54%,55.76%,27.92%。间作大豆根际脲酶活性、根际细菌数量分别比单作大豆显著增加41.3%,43.08%。间作大豆吸氮量、地上部干质量比单作大豆降低11.93%,11.19%,差异不显著。说明间作促进玉米生长。     

种植转双价基因( Bt+CpTI )棉对主要土壤养分和酶活性的影响

 采用灭菌盆栽试验,以转双价棉品种sGK321及其亲本常规棉品种石远321为研究对象,对4个生长时期(苗期、蕾期、花铃期、吐絮期)根际土壤养分(全氮、全磷、速效磷和有机质)含量及某些酶(脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶)活性变化进行了对比分析。结果表明,在观测期间,与同源常规棉相比,转双价棉根际土壤全磷含量和速效磷含量在同一时期均无显著差异,不同生育期差异明显,根际土壤全氮含量、有机质含量、酶活性在一些时期则明显不同,其变化随棉花品种、生育期不同而不同。转双价棉蕾期根际土壤全氮含量和苗期根际土壤过氧化氢酶活性以及苗期、蕾期的碱性磷酸酶活性显著高于常规棉(P<0.05),而蕾期根际土壤有机质含量、根际土壤过氧化氢酶活性和苗期、花铃期根际土壤脲酶活性以及苗期碱性磷酸酶活性则显著低于常规棉(P< 0.05)。聚类分析表明,土壤养分和酶活性变化主要受生长时期的影响,转双价棉种植对其影响是非常有限的。     

转DREB基因大豆东农50对土壤氮素转化菌数量及生化强度的影响

通过盆栽试验对转DREB基因大豆东农50与非转基因大豆东农50进行正常水分处理和干旱胁迫处理,研究转基因大豆在干旱条件下对土壤氮素转化相关细菌数量及生化强度的影响。结果表明,干旱条件下转DREB基因大豆在开花期对根际好氧性自生固氮菌的生长及土壤固氮强度有促进作用,在开花期和结荚鼓粒期对氨化细菌繁殖及氨化强度有抑制作用,在此时期对反硝化细菌的生长繁殖及其强度有抑制作用,在整个生长周期内转基因大豆对硝化细菌数量及其强度没有影响。     

转双价基因(Bt+CpTI)棉种植对根际土壤微生物群落功能多样性的影响

为了研究转基因棉花种植对其根际土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog方法对不同生育期转双价(Bt+CpTI)基因棉SGK321及其亲本常规棉‘石远321’根际土壤微生物的单一碳源利用水平进行比较分析。结果表明,苗期、蕾期转双价棉土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)显著高于常规棉,而花铃期、吐絮期显著低于常规棉。2种棉花根际土壤微生物群落丰富度指数(H)和优势度指数(D)随棉花生长时期的不同而有所不同,均匀度指数(E)4个时期转双价棉与亲本常规棉间无显著差异。主成分分析结果表明,转双价棉苗期、花铃期与常规棉苗期、蕾期土壤微生物群落碳源利用类型相似,转双价棉蕾期与常规棉花铃期土壤微生物碳源利用类型相似。对不同碳源的分析结果表明土壤微生物利用的主要碳源为：糖类、氨基酸类、羧酸类、聚合物类。     

棉花膜下滴灌根系发育规律的研究

研究了棉花常规灌溉、干播湿出和冬灌 +滴灌三种处理根系分布规律。结果表明 ,干播湿出棉花根量较少但须根量较大 ,根冠比较小 ,根系入土浅 ,生长发育提前。滴灌棉花浅层根系分布量增多 ,干播湿出尤其明显。地膜覆盖棉花膜内根系的分布量显著高于膜间的根系分布量。干播湿出棉花窄行根量较高 ,而常规灌溉和冬灌 +滴灌处理由于根系间对空间、养分和水分的竞争作用 ,窄行根系的分布量低于膜间和膜内根量之和。干播湿出在花铃期铃重、根系载铃量显著高于其它处理 ,生育期比其它处理提前 ,表现较大增产优势     

施氮对南疆干旱荒漠绿洲枣棉间作棉田根际微生物区系的影响研究

为了提高农林间作立体种植模式下的养分利用效率,保障干旱荒漠绿洲的农业可持续发展和农田生态环境的健康稳定,以新疆阿克苏地区典型的枣棉间作农田为研究对象,通过田间小区试验和室内测试,研究了0、150、300、450、600、750 kg/hm²等6种施氮水平对间作棉花根际土壤中细菌、真菌和放线菌数量的影响。结果表明：300 kg/hm²和450 kg/hm²施氮量能显著增加蕾期、花期和吐絮期微生物总数量。细菌和放线菌在整个生育期中蕾期数量最少,铃期和花期较高,吐絮期次之。真菌数量各个时期变化不大。适宜施氮量能增加铃期枣棉间作交际行棉花根际土微生物数量,有效的调节微生物区系。     

黄河流域中下游地区棉花物候和产量对气候变暖的响应

探明气候变暖对棉花物候和产量的影响,旨在为经济的发展和未来棉花产量的预测提供基础的理论依据。本文利用红外线辐射器模拟增温,研究棉花的物候和产量对气候变暖的响应。结果表明,土壤温度升高0.6℃使棉花的花铃期提前3 d,全生育期的长度延长2 d;增温使棉花花铃期和吐絮期的叶片净光合速率分别提高5.4%和14.7%,使棉花平均蕾和棉铃数分别增加7.4%和7.2%;增温也使成熟期的植株生物量和棉铃的干物质分配指数分别提高32.2%和11.0%,而且也使全株的棉铃重和地上生物量分别增加30.4%和38.1%;增温最终导致棉花的产量提高23.6%。这项研究表明,气候变暖可能有利于黄河中下游地区棉花产量的提高。     

山东植棉区降水与棉花水耦合度的时空变化特征分 析简

 基于山东省17个气象站1961—2012年的逐日气象资料,利用FAO推荐的Penman-Monteith公式及作物系数对棉花各生育阶段的作物需水量进行估算,并利用同期降水量计算了各生育阶段的降水与作物需水耦合度,最后采用反距离插值法生成山东省棉花各生育阶段耦合度的分布图,并对耦合度的时间序列进行趋势分析。结果表明：山东植棉区棉花全生育期降水与作物需水耦合度多年平均值在0.692～0.847之间,全生育期耦合度的空间变化趋势为西部、北部低,由此向东、向南递增;播种期和吐絮成熟期耦合度普遍较低,而蕾期和花铃期的耦合度明显高于其他生育季节;东营、惠民、德州等棉花种植面积最集中的北部和西北部站点全生育期、吐絮成熟期耦合度大于0.6和0.8的保证率明显低于其他地区。播种期、苗期和吐絮成熟期耦合度在多数站点趋于减少趋势,而苗期则有76.5%站点耦合度趋于增大趋势。     

Nitrogen use efficiency of cotton (Gossypium hirsutum L.) as influenced by wheat–cotton cropping systems

Wheat–cotton rotations largely increase crop yield and improve resources use efficiency, such as the radiation use efficiency. However, little information is available on the nitrogen (N) utilization and requirement of cotton under wheat–cotton rotations. This study was to determine the N uptake and use efficiency by evaluating the cotton (Gossypium hirsutum L.) N use and the soil N balances, which will help to improve N resource management in wheat–cotton rotations. Field experiments were conducted during 2011/2012 and 2012/2013 growing seasons in the Yangtze River region in China. Two cotton cultivars (Siza 3, mid-late maturity with 130 days growth duration; CCRI 50, early maturity with 110 days growth duration) were planted under four cropping systems including monoculture cotton (MC), wheat/intercropped cotton (W/IC), wheat/transplanted cotton (W/TC) and wheat/direct-seeded cotton (W/DC). The N uptake and use efficiency of cotton were quantified under different cropping systems. The results showed that wheat–cotton rotations decreased the cotton N uptake through reducing the N accumulation rate and shortening the duration of fast N accumulation phase as compared to the monoculture cotton. Compared with MC, the N uptake of IC, TC and DC were decreased by 12.0%, 20.5% and 23.4% for Siza 3, respectively, and 7.3%, 10.7% and 17.6% for CCRI 50, respectively. Wheat–cotton rotations had a lower N harvest index as a consequence of the weaker sink capacity in the cotton plant caused by the delayed fruiting and boll formation. Wheat–cotton rotations used N inefficiently relative to the monoculture cotton, showing consistently lower level of the N agronomic use efficiency (NAE), N apparent recovery efficiency (NRE), N physiological efficiency (NPE) and N partial factor productivity (NPFP), particularly for DC. Relative to the mid–late maturity cultivar of Siza 3, the early maturity cultivar of CCRI 50 had higher N use efficiency in wheat–cotton rotations. An analysis of the crop N balance suggested that the high N excess in preceding wheat (Triticum aestivum L.) in wheat–cotton rotations led to significantly higher N surpluses than the monoculture cotton. The N management for the cotton in wheat–cotton rotations should be improved by means of reducing the base fertilizer input and increasing the bloom application.     

棉花秸秆还田对土壤速效养分及微生物特性的影响

连续4年,以德农09068为试材,设棉花秸秆还田与未还田2个处理,调查棉花秸秆还田对土壤0~60 cm土层的速效养分含量和微生物特性的影响。结果表明,连续4年棉花秸秆还田显著提高0~20 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾含量、土壤微生物量碳、土壤活跃微生物量及土壤基础呼吸速率,分别比未还田处理提高8.16%、13.23%、12.30%、13.63%、11.57%和13.14%;在20~40 cm土层中,分别提高6.08%、27.51%、11.47%、14.32%、15.03%和17.44%;在40~60 cm土层中土壤有机质、碱解氮、速效钾含量、土壤微生物量碳及土壤活跃微生物量分别提高6.05%、12.87%、8.08%、10.60%和20.30%,但对土壤基础呼吸速率的提高效果不显著。棉花秸秆还田显著提高了棉花的籽棉、皮棉产量、总铃数及单铃重,分别提高16.86%、15.03%、5.99%和10.25%,而对衣分无显著影响。在长期棉花秸秆还田的棉田中,应关注可能产生的连作障碍,注意磷肥的适量施入,以保证实现棉花稳产高产。