交替灌溉小麦间作玉米干物质的累积与分配规律研究

针对传统间作耗水量大,且灌水与间作作物干物质累积相关关系研究薄弱的问题,在河西绿洲灌区进行田间试验,探究交替灌溉模式下,不同水分处理对小麦间作玉米及其相应单作的产量及干物质分配积累的影响.结果表明:交替灌溉小麦间作玉米LER达到1.30~1.38;净地面积下,间作小麦经济产量较单作小麦提高了21%~33%,间作玉米经济产量较单作玉米提高了38%~42%;小麦收获后,间作玉米干物质积累量比单作玉米平均增加8%;低、中、高灌水平下间作玉米群体生长率分别为单作的49.62%~61.92%、56.04%~65.84%和55.28%~68.98%.在河西绿洲灌区,小麦间作玉米上应用交替灌溉技术与单作相比具有提高间作作物产量和增加干物质积累的作用.     

玉米根系分泌物的分离鉴定及典型分泌物的化感效应

根系分泌物是化感物质的重要来源之一,利用C2Cl2提取了水培35 d玉米幼苗的根系分泌物,并通过气相色谱和质谱联用技术(GC-MS)进行了分离鉴定,对相对丰度较高的分泌物邻苯二甲酸的生物学效应通过发芽试验进行了测试.结果表明,玉米幼苗的根分泌物主要包括烃类、苯、噻唑、酸、酮、酰胺、酯、醇和酚;根分泌物邻苯二甲酸是一种自毒作用强于他感作用的化感物质.     

绿洲灌区复种豆科绿肥条件下小麦稳产的减氮潜力

  【目的】  通过大田试验,探讨麦后复种豆科绿肥在维持第二年小麦稳产前提下的氮减施潜力及产量形成机制,为建立基于绿肥替代氮肥的小麦减氮栽培模式提供理论和实践依据。  【方法】  于2018—2019年,在甘肃武威开展田间裂区试验。主区为麦后复种豆科绿肥毛叶苕子 (Vicia villosa Roth,W-G) 和单作小麦 (W) 两种种植模式;副区设传统施氮量 (180 kg/hm2,N₄),在传统施氮量基础上减氮15% (153 kg/hm2,N₃)、减氮30% (126 kg/hm2,N₂)、减氮45% (99 kg/hm2,N₁) 以及不施氮肥 (N₀) 5个水平。测定小麦全生育期干物质积累量、籽粒产量及产量构成因素。基于小麦籽粒产量,采用逐次分析插值法计算麦后复种绿肥模式下的氮肥减施潜力。  【结果】  麦后复种绿肥 (W-G) 处理较单作小麦 (W) 平均增产10.8%。W-G-N₃处理的籽粒产量与W-G-N₄处理无显著差异,比W-N₃和W-N₄处理分别增产6.9%和7.9%,收获指数分别显著提高了27.2%和16.7%。W-G-N₃处理的氮肥替代潜力较W-G-N₂和W-G-N₁处理分别提高了27.5%和39.0%。W-G-N₃处理的生物量较W-N₄处理提高了17.5%。W-G-N₃处理的小麦最大生长速率较W-G-N₄处理提高了6.0%,较W-N₃和W-N₄处理分别提高了28.4%和23.8%。W-G-N₃处理能提高小麦的单位面积穗数、穗粒数以及千粒重。通过灰色关联分析进一步表明,与小麦产量关联度由高到低依次为千粒重、最大生长速率、穗粒数和单位面积穗数。W-G-N₃处理使小麦的营养生长高效进行,促进了光合同化物向籽粒的转运,提高了小麦的粒重,进而促进增产,氮肥替代潜力也随之提高。  【结论】  连续两年的试验结果表明,甘肃绿洲灌区麦后复种豆科绿肥可有效提高小麦的最大生长速率,增加千粒重。复种绿肥后,减氮15%可获得最高的小麦生长速率和千粒重,进而维持甚至提高小麦产量和收获指数。与绿肥复种条件相比,单作小麦条件下减氮30%或者45%则显著降低小麦产量。因此,甘肃绿洲灌区麦后复种豆科绿肥条件下的减氮潜力是15%。     

间作小麦、蚕豆的产量和竞争力对供水量和化感物质的响应

为了寻求解决间作群体受化感物质抑制作用的理论依据, 本研究通过盆栽试验, 探讨了不同供水水平下(田间持水量的45%、60%和75%), 小麦根系分泌物间甲酚对单作小麦、单作蚕豆、小麦间作蚕豆生物产量、经济产量和两种作物共生期间竞争力的影响。结果表明: 60%和75%供水水平下, 间作小麦生物产量和经济产量较单作显著提高, 45%供水水平下间作小麦经济产量低于单作; 不同供水水平下, 间作蚕豆的生物产量与相应供水水平的单作相比, 增加显著。间甲酚对小麦、蚕豆的产量均具有化感负效应, 间作具有一定弱化间甲酚对蚕豆化感负效应的作用。45%、60%和75%供水水平下, 间甲酚使间作小麦相对于蚕豆的竞争力较无间甲酚处理时分别提高24.82%、19.26%和79.30%; 增加供水可弱化间作小麦的相对竞争力, 无间甲酚和间甲酚处理间作小麦的相对竞争力在75%供水水平下较45%供水水平分别降低158.08%和79.67%。     

耕作措施对冬小麦农田土壤团聚体分布及稳定性的影响

在长期定位试验基础上研究传统耕作(T)、免耕不覆盖(NT)和免耕秸秆覆盖(NTS)3种耕作措施对土壤团聚体分布及其稳定性的影响.结果表明,3种耕作措施连续实施5年后,使耕层土壤容重显着增加,免耕秸秆覆盖显著增加了表层土壤有机质.NTS处理>0.25 mm团聚体含量(R0.25)显著高于T处理和NT处理的,同时也明显高于2004年的背景值,0-30 cm土层范围内平均较T处理和NT处理分别高14.88%和6.40%;免耕和免耕秸秆覆盖可显著改善土壤耕层(0-20 cm)团聚体的水稳定性.NTS处理0-30 cm的不稳定团粒指数(ELT)与2004年背景值比较,平均下降了1.88%.说明相对于传统耕作,免耕秸秆覆盖减少了机械的破坏作用,增加了土壤有机质含量,促进耕层团聚体形成,并提高了其稳定性.     

绿洲灌区玉米间作豌豆的产量密植效应

【目的】针对解决集约化栽培条件下间作密植潜力研究薄弱、生产中缺乏间作增密增产理论和实践依据的问题.【方法】在河西绿洲灌区通过大田试验,研究了低、中、高(4.50、5.25、6.00万株/hm2)玉米密度对玉米间作豌豆群体产量及其构成因素的影响,以期为玉米间作豌豆合理密植提供理论依据.【结果】玉米间作豌豆具有明显的产量优势,低、中、高玉米密度下的间作土地当量比均大于1.2.除在中密度水平下,间作的籽粒总产量低于相应单作4.89%,其余处理均表现为间作籽粒总产量高于单作,间作生物总产量高于单作豌豆;单位面积间作玉米及间作豌豆的籽粒产量和生物产量分别平均比相应单作增加了82.03%和5.89%、37.12%和2.88%;随玉米密度的增大,间作的籽粒总产量、间作玉米和单作玉米的籽粒产量及间作玉米的生物产量均呈增大趋势.通径分析结果表明:3个产量性状对玉米籽粒产量的综合效应排序为:穗数穗粒数500粒质量,所以穗数对玉米增产的贡献居所有产量性状之首;4个产量性状对豌豆籽粒产量的综合效应排序为:株数百粒质量单株荚数单荚粒数,说明对豌豆籽粒产量影响较大的是株数和百粒质量.【结论】综合作物的产量高低、产量性状表现及通径分析结果可得:随玉米密度的增大,间作可以显著提高主栽作物玉米的籽粒产量,进而提高间作的籽粒总产量,但会影响豌豆在间作中籽粒产量的优势,所以玉米间作豌豆较单作具有更高的容纳高密度的潜力和产量优势,且密植是提高间作产量的有效措施.     

豌豆根瘤共生植株生长和光合荧光特性对水分胁迫的响应

采用盆栽法,研究3种不同水分条件下接种和不接种根瘤菌(15735菌株,Da99菌株)的2种豌豆植株(‘定豌8号’‘陇豌6号’)单株结瘤数、株高、生物量、根冠比、SPAD值、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO_2浓度(C_i)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)的变化,以期从生长和光合荧光特性的角度明确豌豆根瘤共生植株对水分胁迫的响应机制。结果表明,根瘤共生豌豆植株的单株结瘤数、株高、生物量、根冠比、SPAD值、P_n、G_s、T_r和F_v/F_m在水分胁迫下均高于不接菌处理,而C_i表现出不同的变化,在苗期充分和轻度胁迫下根瘤共生豌豆的C_i高于不接菌处理,在重度胁迫下低于不接菌处理,接种15735菌的‘定豌8号’在花期也表现出相同规律。在花期和结荚期的轻度和重度水分胁迫下根瘤共生豌豆植株的C_i均低于不接菌处理。同时不同根瘤菌对豌豆植株在水分胁迫下的影响不同,在轻度和重度水分胁迫下,接种15735菌与2种豌豆的匹配性优于接种Da99菌,且显著促进了豌豆植株的生长。说明接种根瘤菌可以减轻水分胁迫下豌豆植株受到的光抑制程度,并提高PSⅡ反应中心的活性,从而提高豌豆的抗旱性,但不同菌与豌豆植株的匹配性不同,选择与豌豆匹配性好的根瘤菌是有效提高其抗旱性的关键因素之一。     

河西走廊区水土应用现状及可持续开发研究

河西走廊区不同亚区在现状灌溉水平下均存在水资源不足矛盾 ,单位耕地耗水过多是造成水土不平衡的重要原因 ,通过发展节水农业既可为宜农荒地开发提供相应水资源 ,同时有望解决水资源开发不合理造成的一系列生态和社会问题。研究表明 ,现状灌水水平下 ,河西走廊区共缺水 2 .61× 1 0 8m3,当节水率提高 5 %时 ,即可解决全区农业缺水问题 ,提高40 %时 ,可完全开发全区宜农荒地 ;不同亚区节水农业潜力不同 ,其中酒泉地区最大、金昌市最小 ;节水农业潜力开发应综合考虑人口、下游生态环境、经济效益等问题 ,其中生态建设尤为重要。发展精致农业、节水农业 ,优化产业结构 ,控制人口数量是促进该区可持续发展的根本策略。     

间作小麦光合性能对地上地下互作强度的响应

本研究旨在探讨地上地下互作强度对间作小麦光合性能的影响,为进一步揭示间作体系作物产量优势的光合机制提供依据。2015—2017年连续3年在河西绿洲灌区进行田间试验,以小麦间作玉米为研究对象,设置地下部3种互作强度:根系不分隔(完全地下互作处理, W/M)、300目尼龙网分隔(部分地下互作处理, NW/M)和0.12 mm塑料布分隔(无地下互作处理,PW/M),以及地上部高、低玉米密度(M1、M2)2种互作强度,同时设置相应单作处理。结果表明,小麦间作玉米共生前期和后期完全地下互作处理促使小麦净光合速率(P_n)显著提高,且共生后期玉米密度的提高促使完全地下互作效应增强,进一步提高了小麦P_n。小麦间作玉米共生前、中和后期,完全地下互作处理可显著提高小麦叶片气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(Ci),且玉米密度提高对共生前期完全地下互作处理和部分地下互作处理小麦Gs的增加起到促进作用。在共生前期、后期完全地下互作和部分地下互作处理保持了较低的Tr。间作完全地下互作处理有助于小麦叶日积(LAD)的增加,且随着生育进程的推进,提高比率越大。完全地下互作处理使共生中期间作小麦叶片相对叶绿素含量值(SPAD)显著增加,有利于光合强度的提高。间作小麦具有显著的增产效应,完全地下互作处理中小麦籽粒产量达到相应单作产量的76.8%,具有显著提高间作群体籽粒产量的优势,且地上部互作强度增强有利于完全地下互作处理正效应的发挥。地上地下互作强度是影响间作小麦光合性能的重要因素之一,在生产实践中可通过调节地上地下互作强度的强弱来优化低位作物光合性能。     

水氮减量对地膜玉米免耕轮作小麦主要光合生理参数的影响

地膜玉米免耕结合水氮减量对小麦稳产增产的作用已经验证,但其形成的光合生理机制研究仍比较薄弱。2018—2020年,采用裂区设计,设置地膜玉米免耕(NT)和传统耕作(CT)两种耕作方式,传统灌水(I2, 2400 m3 hm–2)和传统灌水减量20%(I1, 1920 m3 hm–2) 2个灌水水平和施纯N 225 kg hm–2 (N3)、180 kg hm–2 (N2)和135 kg hm–2 (N1) 3个施氮水平。结果表明,耕作措施、施氮水平对小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率均有显著影响;灌水水平对光合速率影响显著。全生育期平均来看, NT较CT显著提高了小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率,分别提高14.5%～44.1%、 13.2%～16.3%、 7.4%～9.0%、14.5%～24.2%;与I2相比,I1小麦光合速率显著降低了6.5%～13.6%。N1较N3叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率分别显著降低了6.4%～13.6%、7.5%～12.7%、6.0%～10.2%、7.5%～17.5%, N2与N3无显著差异。耕作措施、施氮水平、灌水水平三者均...