The effect of four different pasture species compositions on nitrate leaching losses under high N loading

Nitrate () leaching can cause elevated concentrations of ‐N in water, which can have adverse impacts on water quality and human health. In grazed pasture systems, most of the ‐N leaching occurs beneath animal urine‐N deposits. The objective of this study was to investigate the effect of four different pasture species compositions [perennial ryegrass/white clover (P. ryegrass WC), tall fescue/white clover (T. fescue WC), Italian ryegrass/white clover (It. ryegrass WC) and perennial ryegrass/Italian ryegrass/white clover/red clover/chicory/plantain (Diverse)] on ‐N leaching losses from animal urine patches, and to examine the relative importance of root system architecture and seasonal activity to reduce ‐N leaching losses. The results show that ‐N leaching losses were 24–54% lower beneath It. ryegrass WC than other pasture species. Total dry matter (DM) yield in the season following establishment was 11–58% greater in the It. ryegrass WC pasture, while average winter daily N uptake rate of It. ryegrass WC over the two seasons was on average 58% greater than P. ryegrass WC and T. fescue WC. In the second season, the P. ryegrass WC and T. fescue WC pastures had up to 140 and 82% more roots between 0 and 40 cm depth, respectively, than the other pasture species compositions. These results suggest that in grazed pasture systems, high plant winter activity (plant growth/root metabolic activity) is more important than specific root architecture (e.g. deep roots) to reduce ‐N leaching losses.     

不同灌水技术要素组合下畦灌灌水深度的控制目标

研究地面灌溉反馈控制技术,加强对灌溉过程的控制和管理是当前改进地面灌溉技术的重点所在。该文基于以往研究成果,结合农民实际灌水经验,提出3种灌水深度控制目标(即田面最小灌水深度大于0时关口,入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口,田面最小灌水深度等于灌溉需水量时关口),并借助灌溉模拟模型以确定关口时间,从而控制灌溉水量。将田间试验与数值模拟相结合,分析不同土质、地形、畦长、入畦单宽流量下灌溉性能指标值对3种灌水深度控制目标的响应关系,确定不同灌水技术要素组合下适宜的灌水深度控制目标。结果表明,灌水深度控制目标对灌溉性能指标值的影响程度受畦长影响最为明显,其次是田面坡度和土质、再后是田面平整精度,入畦流量的影响不明显。砂壤和黏壤土质下畦长为50 m时,灌水深度控制目标取入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳;畦长为100 m时,零坡度下灌水深度控制目标取田面最小灌水深度大于0时关口最佳,有坡度下取入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳;畦长为150 m时,除黏壤土有坡度田面平整精度好的情况采用入渗最小的1/4区域的平均灌水深度等于灌溉需水量时关口最佳外,其他建议采用田面最小灌水深度大于0时关口。研究成果为畦灌反馈控制方案的制定提供了决策依据。     

Optimizing the application of dairy farm effluent and manure to mitigate gas emission

Journal of Soils and Sediments - The impact of dairy farm effluent and manure applications upon gas emissions from soil is of concern for agronomic, ecological, and environmental reasons. Yet it...     

马铃薯光诱导型茎叶特异表达启动子ST-LS1的克隆与功能分析

叶片是植物光合作用器官,在能量固定和利用中具有重要作用,研究光诱导型茎叶特异表达启动子的作用元件及其功能对于其调控基因的表达研究具有重要的理论意义和应用价值。本研究用PCR技术从马铃薯(Solanum tuberosum L.)基因组中分离了光诱导型茎叶特异表达启动子ST-LS1的1556bp序列,序列分析表明,该片段与已报道的ST-LS1启动子(Gen Bank accession No.X04753.1)有99.68%的同源性,包括参与芽的特定表达和光反应顺式作用元件as-2-box、光效应顺式作用元件G-box等。将该片段与GUS基因融合,构建了植物表达载体pBⅠ121-ST-LS1,应用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)获得了转基因植株。用qRT-PCR和GUS活性组织染色检测转基因烟草植株,结果表明,在ST-LS1启动子驱动的GUS转基因烟草植株的叶和茎中能够检测到GUS基因的表达,根中则检测不到;对黑暗、恒温光照培养、自然光条件处理20d后的转基因植株分析表明,在黑暗处理的转基因植株中GUS基因无表达,而在自然光条件处理转基因植株的叶和茎中GUS基因的表达高于恒温光照培养的转基因植株。结果可为应用基因工程改良农作物品种提供理论和应用依据。     

两级回流生物膜工艺处理农村生活污水效果

针对农村生活污水低碳高氮磷特点,研究两级回流连续曝气生物膜工艺处理农村生活污水的效果和机理。在平均处理量90t/d、水力停留时间为3.0d,稳定运行12个月结果表明,该工艺对化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、全氮、全磷和悬浮物的平均去除率分别为75.7%、84.8%、69.2%、68.0%、58.9%和87.9%;出水化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、全氮、全磷和悬浮物的平均质量浓度分别在51.0、15.8、10.8、16.5、2.3和15.7mg/L以下,满足天津市农村污水处理厂排水标准,改造后工艺运行更加稳定,出水NH3-N和TN有明显改善,符合农村污水处理要求。     

向日葵和马铃薯间作条件下氮素的吸收和利用

间套作不但能提高作物产量和资源利用效率,也是有效降低土壤风蚀的重要措施。明确间套作体系中氮素竞争与互补机理,提高氮素利用效率对区域农业可持续发展有着重要意义。该研究于2010年和2011年在内蒙古武川进行了大田试验,利用半微量凯氏定氮方法测定植株各器官氮素含量和氮吸收量,探讨间作中作物对氮素吸收和利用的特征。结果表明,从系统角度出发,向日葵和马铃薯间作系统的氮吸收当量比(NER)为0.95～1.02,差异不显著,这种间作模式对作物氮的吸收效率没有影响。从作物角度出发,间作没有显著提高向日葵的氮素吸收和利用效率,却降低了系统中马铃薯的氮素吸收和利用效率。间作中,向日葵氮偏吸收当量比为0.53～0.74,大于其种植比例(50%),说明间作向日葵具有显著的氮素竞争和吸收优势;而马铃薯氮偏吸收当量比为0.28～0.42,低于其在间作中所占的比例(50%),处于显著劣势。间作马铃薯产量(鲜薯质量,80%含水率)的氮素生理利用效率(NPE)为249.2g/g,略低于单作(269.8g/g),其中4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)间作马铃薯的NPE为238.2g/g,显著低于单作。4P:4S间作向日葵产量(籽粒质量,12%含水率)的NPE为30.1g/g,高于单作(25.9g/g)和2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)间作的NPE(22.8g/g)。在4P:4S间作模式中,向日葵的NPE有所提高,作为代价,降低了马铃薯的NPE。间作中马铃薯的收获指数HI(0.83)低于单作(0.87),间作向日葵的HI(0.40)高于单作的HI(0.33)。间作作物NPE的变化主要受作物收获指数HI的影响。     

华北地区春玉米–冬绿肥轮作对碳、氮蓄积和土壤养分以及微生物的影响

华北农田纳入冬绿肥能够提升土壤质量和抑制土壤风蚀。本文主要以一年一茬春玉米为例,将毛苕子（Vicia villosa Roth）与二月兰（诸葛菜,Oryehophragmus violaeeus）作为冬绿肥,研究春玉米冬绿肥轮作模式下的碳氮蓄积量及土壤养分和微生物的变化。2 年试验结果表明,冬绿肥区碳蓄积量是冬闲区的2.4～3.6倍;氮蓄积量约为冬闲区的4.0～4.7倍;二月兰区碳蓄积量比毛苕子区高32.7%～39.2%,毛苕子区氮蓄积量比二月兰区高约5.7%,差异显著（碳蓄积量是指在该轮作系统下植物体的碳素累积量;氮蓄积量是指在该轮作系统下植物体的氮素累积量）。春玉米种植制度短期纳入冬绿肥作物对玉米产量及对土壤pH,速效氮、速效磷含量、土壤总碳量无显著影响。冬绿肥区有机碳含量比冬闲区提高4.5%～5.7%,且二月兰区毛苕子区,差异显著;冬绿肥显著提高了土壤微生物数量,以细菌数量变化最为明显。冬绿肥区细菌数量是冬闲区的2.0～3.7倍,毛苕子区二月兰区。说明农田短期纳入冬绿肥,可以提高土壤有机碳含量,促进土壤微生物的活动,有利于保持土壤肥力。     

马铃薯块茎“定形”技术研究

马铃薯块茎的外形是重要的商品品质和加工品质。为使马铃薯块茎外形生长规则理想化,试验采用块茎开始膨大直径达2 cm左右时,在其外面加套简单模具,让块茎生长随模具而"定形"的方法,试验得到了较为理想的近圆柱形块茎。经测定"定形"块茎芽眼极浅,近乎平面,且稀少,比对照减少37.5%,菜用时切削量减少18.25%。"定形"块茎形状规则,清洗切削方便,利用率提高,具有一定的增值开发潜力。