强化豆科作物在北方现代农业结构中的作用

针对我国日趋严峻的粮油安全形势,近年来《中央一号文件》对农业种植结构进行了全面的、科学的调整：“生产上重点是保口粮,油料重点发展油菜和花生;东北地区扩种大豆杂粮薯类和饲草作物,构建合理轮作制度;黄淮海地区重点是扩种花生、大豆和饲草作物”。以豆科作物为主体的北方现代农业种植制度对保障粮油安全生产、饲草的供应以及农民增收具有重大意义。首先,从生产布局看,北方区域（东北、西北及黄淮海）是油料作物大豆、花生、杂豆以及饲草作物苜蓿主要产区。其中,大豆种植面积和产量分别约占全国68%和66%、花生分别占全国的63%和70%。其次,从豆科作物的生态效益来看,可实现用地与养地相结合、充分利用生态位优势、提高资源利用率。目前,北方豆科作物种植模式主要有：单作、间套作（玉米‖大豆、花生,玉米‖蚕豆、玉米‖豌豆等）、 轮作（大豆-冬小麦,夏花生-冬小麦,绿豆-冬小麦等）等生态友好型耕作制度。其中,玉米‖大豆、花生宽幅间作是农业部在黄淮海区域主要推广模式,具有经济、社会、生态效益,能有效缓解“粮油争地、人畜争粮”矛盾,大幅提高 粮油综合生产能力。通过加大国家农业政策调控,培育和推广大豆和花生耐阴、抗旱、高产及玉米矮秆、抗旱、高产 新品种,提高农业全程机械化水平和科技服务效率等措施,进一步提高农民生产积极性,强化豆科作物在北方现代农业结构中的比重和作用。     

调亏灌溉对冬小麦产量和品质及其关系的调控效应

在大型启闭式防雨棚条件下,采用筒栽土培法,以专用型冬小麦(Triticum aestivum L.)为试验材料,就调亏灌溉(regulated deficit irrigation,RDI)对冬小麦籽粒产量和品质性状及其关系的影响进行了试验研究,旨在寻求适宜的水分调亏阶段(时期)和调节亏水度,为建立节水高产优质冬小麦RDI模式与指标提供技术参数。筒栽试验采用二因素(水分调亏阶段和调节亏水度)随机区组设计,冬小麦设置3个水分调亏阶段:返青-拔节(I)、拔节-抽穗(II)、抽穗-成熟(III);每个调亏阶段设置3个水分调亏程度:轻度调亏(L)、中度调亏(M)和重度调亏(S),土壤相对含水率(绝对含水率占田间最大持水率的百分数)分别为60%~65%,50%~55%,40%~45%。结果表明:小麦籽粒蛋白质含量与土壤含水量并非总是呈负相关关系,不同生育阶段控水对蛋白质含量的影响存在明显差异性,小麦蛋白质含量仅与拔节-抽穗期土壤相对含水量呈负相关关系。在小麦拔节以前施加轻度(60%~65%)或中度(50%~55%)水分调亏,籽粒产量、蛋白质产量和氨基酸产量等不会显著降低,甚或略有增产,重度(40%~45%)调亏会导致显著减产;拔节-抽穗期,即使是轻度调亏也会导致显著减产;灌浆期轻度调亏不会导致籽粒和蛋白质产量显著减少,而氨基酸产量略有增加,并且节水效果显著。小麦籽粒产量与蛋白质含量并非总是存在显著的负相关性,在一定条件下可以减弱或改变这种关系;小麦籽粒产量与品质性状间的关系在不同阶段RDI条件下存在显著差异性。据此认为,高产与优质的矛盾并非不可协调,初步证实了RDI提高小麦籽粒品质效应的真实存在和在小麦生产中"以水调质"的可行性。     

2014-2016年我国种植业化肥施用状况及问题

【目的】种植业化肥施用量的变化不仅影响着我国化肥的供销平衡,还与环境安全密切相关。掌握种植业化肥施用状况是贯彻新发展理念,推进农业供给侧结构性改革的重要前提保障。【方法】本研究利用农业农村部339个国家级基层肥料信息网点调查数据,计算2014—2016年我国种植业化肥施用总量,并对主要农作物和不同区域化肥施用量和化肥施用品种分别进行统计分析。【结果】2014—2016年我国种植业化肥施用量分别为5989.7万t、6052.6万t和6041.4万t,其中三大粮食作物小麦、玉米、水稻年均化肥施用总量分别为728.3万t、1214.2万t和887.1万t,合计占到化肥施用总量的46.9%,华北、华中南和华东三个区域年均化肥施用总量分别为1603.1万t、1156.8万t和978.7万t,合计占到化肥施用总量的62.0%,复合(混)肥和尿素是农民最常购买的两种肥料,年均购买比例分别为76.8%和65.1%。【结论】我国种植业化肥施用量在2016年首次实现了零增长,化肥减量工作取得重要进展,但区域养分供应不平衡现象突出,主要表现为华北、华中南养分盈余较大,西南、西北养分供应不足。不同作物体系也存在施肥不平衡的问题,小麦、水稻基本合理,玉米和花生投入过量,甘蔗和棉花投入不足。建议国家加大力度推进测土配方施肥、机械施肥、有机肥替代化肥等高效施肥模式,促进化肥减量增效,助力乡村振兴战略实施。     

Detection and Analysis of Magnaporthe oryzae Avirulence Genes AVR-Pib,AVR-Pik and AvrPiz-t in Heilongjiang Province

【Objective】The objective of this study is to investigate the distribution and variation mechanism of avirulence genes AVR-Pib, AVR-Pik and AvrPiz-t in Magnaporthe oryzae strains from different regions and years in Heilongjiang Province, to understand the pathogenic phenotypes of different avirulence gene alleles, and to provide a reference for utilization and distribution of resistance cultivars in Heilongjiang Province.【Method】Based on the avirulence gene sequences published in NCBI, specific primers were designed to amplify full length and the coding sequence (CDS) regions of three genes, respectively. From 2016 to 2017, 335 M. oryzae strains in different regions of Heilongjiang Province were collected and isolated, and their DNA was PCR-amplified using avirulence genes primers and analyzed by agarose gel electrophoresis. The PCR products with different band patterns and from representative strains of different regions were selected for sequencing. The sequencing results were compared with the corresponding avirulence gene sequences for base and amino acid. The pathogenic phenotype of M. oryzae strains with different variant types was determined based on the rice resistance to single-gene lines.【Result】The specific bands of AVR-Pib, AVR-Pik and AvrPiz-t were detected in PCR detection and appeared in different distribution frequencies and mutation types, indicating that these 3 avirulence genes were all distributed in Heilongjiang Province. The average amplification frequency of the 3 avirulence genes was 75.52%, 87.16% and 85.67%, respectively. Among them, 4 types of band (bandless, high band, mid to high band and low band) of AVR-Pib were detected by electrophoresis analysis and 5 variant types AVR-Pib (1-1, 1-2, 2, 3, 3-1) were detected by PCR product sequencing. The genotypes AVR-Pib-1-1, AVR-Pib-1-2, AVR-Pib-2 and AVR-Pib-3-1 are newly discovered variant types, of which genotypes AVR-Pib-1-1 and AVR-Pib-1-2 are insertions of transposon Pot2 but with different insertion sites. The genotype AVR-Pib-2 has a small fragment insertion in the upstream of CDS region. The genotype AVR-Pib-3-1 base sequence has 4 differences from the original sequence, namely 32 (C/G) 35 (T/A) 36 (T/A) 38 (T/A), and the amino acid translation was terminated prematurely. Pathogenic analysis showed that except for the normal genotype AVR-Pib-3, the other alleles lost their avirulence functions. Seven AVR-Pik alleles (D, A, B, C, E, F, F2) were detected after PCR product sequencing, and the alterations in the nucleotide sequences of these alleles all resulted in amino acid missense mutations. The 7 AVR-Pik alleles have been reported previously. The avirulence gene AvrPiz-t was analyzed by electrophoresis and sequencing of PCR products, and 2 types of band (high band and normal band type) and 4 genotypes of AvrPiz-t (A, B, C, D) were revealed. Among them, AvrPiz-t-A is the original genotype, while AvrPiz-t-B has a base A insertion at position 191, causing premature termination of amino acid translation. Genotype AvrPiz-t-C is a newly discovered allelic type, characterized by the presence of a nucleotide variation at position 17 (T/C) and the insertion of base C at position 19 compared with type A, leading to the frameshift mutation and premature translation termination. The high band type avirulent genotype AvrPiz-t-D was sequenced and verified as having an insertion of the Pot3 transposon. Rice single-gene lines infection showed that the strains with AvrPiz-t-A were avirulent to Piz-t line due to Piz-t recognition, whereas the strains with AvrPiz-t (B, C, D) were virulent to Piz-t line due to lost the ability recognized by Piz-t.【Conclusion】The avirulence genes AVR-Pib, AVR-Pik and AvrPiz-t of M. oryzae in Heilongjiang Province are widely distributed and the types of variation are abundant. The results of this study can provide a reference for breeding and popularizing rice cultivars with corresponding disease-resistance genes.     

辣椒BES1基因家族鉴定及表达分析

BES1基因是油菜素内酯信号途径中的关键转录因子。为了解辣椒中BES1基因家族功能,以已测序辣椒CM334为试验材料,根据已公布辣椒基因组数据,本研究利用生物信息学方法对辣椒BES1基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和生物非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,辣椒中有9个候选BES1基因,根据BES1基因结构可将其分为ClassⅠ和ClassⅡ 2大类,Class Ⅰ 和 Class Ⅱ 在结构上差异较大。辣椒BES1编码蛋白介于181~713个氨基酸范围内,分子量为20.22~78.23 kDa,等电点介于5.48~9.23。转录组数据分析发现,辣椒BES1基因在辣椒中表达具有差异性。在脱落酸、低温、高温、茉莉酸甲酯和疫病胁迫下CA04g20150和CA12g17430均被诱导上调,表明其在生物和非生物胁迫中发挥作用。本研究结果为进一步探究BES1基因家族调控植物抗逆的分子机制奠定了基础。     

滨海沙地不同人工林凋落物现存量及其持水特性

为了研究滨海沙地沿海防护林凋落物水源涵养功能,采用野外调查和室内浸泡相结合,对滨海沙地4种典型人工林(木麻黄林、湿地松林、尾巨桉林和纹荚相思林)不同分解阶段的凋落物现存量、持水率、持水量和吸水速率进行研究。结果表明:相同林龄的4种人工林凋落物现存量表现为木麻黄林(19.12 t/hm~2)湿地松林(17.51 t/hm~2)尾巨桉林(10.90 t/hm~2)纹荚相思林(10.13 t/hm~2),半分解层凋落物储量占比高于未分解层;4种人工林最大持水率在140.55%～206.47%,为尾巨桉林纹荚相思林木麻黄林湿地松林,最大持水量在20.75～30.85 t/hm~2,为木麻黄林湿地松林尾巨桉林纹荚相思林,4种人工林凋落物最大持水率和最大持水量均为半分解层大于未分解层,不同分解阶段凋落物持水率和持水量与浸水时间呈对数关系;4种人工林不同分解阶段凋落物平均吸水速率在前0.25 h内差异较大,未分解层中尾巨桉林最大为2.05 mm/h,半分解层中湿地松林最大为4.32 mm/h,不同分解阶段凋落物吸水速率与浸水时间均存在幂函数关系;凋落物有效拦蓄深为木麻黄林(2.45 mm)湿地松林(2.04 mm)尾巨桉林(1.87 mm)纹荚相思林(1.72 mm)。综合来看,木麻黄林凋落物的持水能力最强,湿地松林次之,之后是尾巨桉林和纹荚相思林,说明从凋落物水源涵养能力来看,木麻黄林和湿地松林更利于滨海沙地的水源涵养。     

滨海沙地不同固氮树种叶片氮、磷重吸收与生物固氮的耦合关系

福建滨海沙地氮磷养分匮乏,季节性干旱严重。养分重吸收可以减弱植物对土壤养分供应的依赖,从而增强植物适应逆境的能力。以福州市滨海后沿沙地人工营造的木麻黄、肯氏相思和纹荚相思人工林为研究对象,进行不同叶龄(成熟叶、衰老叶)叶片N、P浓度及稳定氮同位素丰度值(δ15 N)的测定,通过统计手段研究叶片N、P重吸收效率(NRE、PRE)、重吸收度(NRP、PRP)及其与生物固氮率的关系。结果表明:(1)滨海沙地不同固氮树种叶片NRE表现为纹荚相思(52.80%)>肯氏相思(28.27%)>木麻黄(24.63%),纹荚相思叶片NRE显著高于肯氏相思和木麻黄,但后两者间无显著差异;PRE表现为肯氏相思(74.08%)>纹荚相思(63.99%)>木麻黄(40.47%),且相互之间差异显著。(2)滨海沙地不同固氮树种生物固氮率表现为肯氏相思(69.45%)>纹荚相思(69.15%)>木麻黄(34.59%),2种相思树种生物固氮率无显著差异,但显著高于木麻黄99.88%～100.77%。(3)滨海沙地不同固氮树种生物固氮率与NRE、PRE和NRP呈负相关关系,与叶片PRP呈正相关关系。因而,滨海沙地不同固氮树种生物固氮与叶片的氮、磷重吸收存在耦合关系,并显著影响氮、磷重吸收效率和重吸收度。研究结果为揭示滨海沙地不同固氮树种对贫瘠土壤和季节性干旱的适应机制提供依据,也为滨海沙地营林管理提供参考。     

开路与闭路涡度相关系统对森林生态系统甲烷通量观测的比较

作为涡度相关技术观测的两种主要技术手段,开路（OPEC）和闭路（CPEC）两种涡度相关系统在观测森林生态系统CH4通量过程中存在较大的不确定性,本研究利用OPEC和CPEC两种涡度相关系统,对黄河小浪底人工混交林CH4通量进行连续观测,选取生长旺季2016年7月24日-8月5日连续14d数据,对比两种观测系统的功率谱和协谱,估算闭路涡度相关系统的延迟时间,并分析其在连续晴天和连续雨天的通量观测结果。结果表明：CPEC系统的功率谱和协谱在所有频率上与OPEC系统基本一致,在惯性副区功率谱符合-5/3相似规律,协谱符合-4/3相似规律;以OPEC系统为“准”标准,CPEC系统观测CH4通量的延迟时间合适流速范围内的5个不同流速（40、37.5、35.5、33.5、31.5L·min-1）分别为4.6、7.7、5.3、10.8和14.3s,平均延迟时间为8～9s;与OPEC观测系统测定的CH4通量相比,CPEC系统观测结果晴天偏低12%;雨天高出32%。OPEC观测系统适用于晴天CH4通量观测。经校正,消除延迟影响后的CPEC观测系统可用于测定雨天CH4通量,以弥补OPEC观测系统缺测的值。两种系统并行观测、相互弥补,可望获得更完整、更高质量的CH4通量数据。     

圈养林麝泌香期的行为多样性及与麝香分泌的关系

行为多样性可综合量化动物行为特征。根据林麝Moschus berezovskii摄食量和生理反应,泌香期划分为不同时期。为阐明圈养林麝泌香期行为多样性与泌香量的关系,2016年5月1日至7月31日,综合采用焦点取样和所有事件记录法,对四川马尔康林麝繁育中心的57头雄性林麝进行了行为取样和记录,计算了行为多样性指数,并根据年龄将林麝分为亚成体、成体和老年麝,结合个体的摄食量计测,利用单因素方差分析和相关系数法,分析了林麝各泌香时期的行为多样性及与年龄和麝香分泌量的关系。结果表明:马尔康圈养林麝亚成体雄麝麝香分泌前的行为多样性指数（n=38）显著高于老年麝（n=14,P < 0.05）,后者与成体麝行为多样性指数（n=7）间无显著差异（P>0.05）;泌香后期老年麝行为多样性指数（n=49）显著低于亚成体（n=84,P < 0.05）,并极显著地低于成体林麝（n=73,P < 0.01）。麝香分泌不同阶段的行为多样性与其泌香量间的相关不显著（r=-0.016,n=57,P>0.05）。老年林麝的行为多样性指数在麝香分泌前期（n=14）及后期（n=49）均显著低于同期的亚成体行为多样性（n=38,n=84,P < 0.05）,2个时期行为多样性居中个体的麝香分泌（n=4,n=28）相对更多;麝在泌香中期的行为多样性（n=71）随年龄增加呈攀升趋势,而且行为多样性低的个体泌香量（n=3）更高。圈养林麝泌香期的行为多样性可作为其泌香量的预测指标,可应用于麝类动物驯养及麝香生产实践。     

冬小麦农田二氧化碳通量及其影响因素分析

以冬小麦农田为研究对象,利用涡度相关通量测量系统,测定了CO2通量及其影响因素。结果表明:冬小麦CO2通量存在明显的日、季变化,各生育时期CO2通量日变化均呈倒"U"型,CO2通量瞬时最高值和累积值在灌浆前期达到最大,抽穗期次之,返青期最低。潜热通量、显热通量、净辐射、光合有效辐射均与CO2通量呈极显著正相关。潜热通量与CO2通量的相关系数在0.920～0.955之间,苗期、拔节期和抽穗期相关性较高,灌浆期较低;显热通量与CO2通量的相关系数在0.801～0.953之间,拔节期相关性最高,苗期次之,抽穗期和灌浆期较低;净辐射与CO2通量的相关系数在0.879～0.967之间,苗期、拔节期和抽穗期较高,灌浆期较低;光合有效辐射与CO2通量的相关系数在0.910～0.953之间,冬小麦生育前期和后期光合有效辐射对CO2通量的影响小于生育中期。灌溉在一定程度上可以提高CO2通量。