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...     

马铃薯StMAPK4响应低温胁迫的功能解析

马铃薯易受低温危害,造成减产。MAPK基因广泛参与多种环境胁迫,研究发现其参与低温调控。为探究马铃薯StMAPK4在响应低温胁迫过程中的功能,本研究以马铃薯栽培品种‘Atlantic’为试验材料,分析其在低温(4℃)胁迫下不同时间点在马铃薯根茎叶中的表达特性,并对StMAPK4基因进行生物信息学分析及对其编码的蛋白进行亚细胞定位分析,构建StMAPK4的过表达和RNAi干扰表达载体,转化马铃薯获得转基因植株,并分析了在4℃处理下非转基因(NT)、过表达和RNAi干扰表达转基因植株的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量的变化。结果显示,StMAPK4蛋白的等电点为4.97,属于酸性蛋白,该蛋白定位于细胞核和细胞膜;低温胁迫下,StMAPK4在根茎叶中的表达量显著升高;StMAPK4过表达植株的SOD、POD活性和脯氨酸含量较NT植株明显升高,而MDA含量明显降低;StMAPK4干扰表达植株的SOD、POD活性和脯氨酸含量较NT植株明显降低,而MDA含量明显升高;通过表型观察发现,非转基因和RNAi干扰表达植株的叶片萎蔫严重,而过表达植株的叶片受影响较小。因此,过表达StMAPK4基因可以增强马铃薯植株对低温胁迫的耐受性。     

秸秆带状覆盖对西北雨养区马铃薯农田土壤温度及产量的影响

为探明秸秆带状覆盖和地膜覆盖对马铃薯农田土壤热量传递和产量的影响,试验于2018-2019年进行,设置不同覆盖材料（地膜、秸秆）、覆盖时期（秋、春）、露地（CK）5个处理,研究不同覆盖对马铃薯农田土壤热量传递特性及产量的影响。结果表明,各处理在不同生育期和不同土层温度存在显著差异。与CK相比,2个生长季秸秆带状覆盖显著降低0~25cm土层土壤温度0.6℃~0.9℃,降温幅度为秋覆盖大于春覆盖,地膜覆盖提高土壤温度0.3℃~0.7℃。不同时期相比,地表覆盖存在增温和降温的双重效应,降温效应秸秆带状覆盖大于地膜覆盖,而增温效应地膜覆盖大于秸秆带状覆盖。地温日变化随气温的变化存在明显的滞后效应,覆盖显著抑制地温波动。覆盖具有“双抑制效应”,在低温时段抑制了土壤热量向大气的散失,高温时段抑制了地表对太阳辐射热量的吸收,且秸秆覆盖优于地膜覆盖,秋覆盖优于春覆盖,与CK相比,2个生长季秸秆覆盖温度梯度降低7.3~7.8℃/m,地膜覆盖降低3.4~6.3℃/m。秸秆带状覆盖增产14.7%,地膜覆盖增产25.3%,处理间单薯重的差异是引起产量差异的主要因素。因此,秸秆带状覆盖在西北雨养区马铃薯生产中具有应用推广价值。     

HARDY基因的克隆、原核表达及其植物表达载体的构建

为了给转HARDY(HRD)基因小麦研究奠定基础,利用PCR技术从拟南芥中克隆HRD基因,进行生物信息学分析,预测其编码的蛋白质结构与功能,构建原核表达载体pET28a(+)-HRD,转化大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导蛋白的表达,同时构建pBin-HRD植物表达载体。测序分析结果表明,克隆的HRD与NCBI发布的拟南芥核苷酸序列的同源性为99%,其开放阅读框长555bp,可编码184个氨基酸,具有许多重要功能位点;成功构建了原核表达载体pET28a(+)-HRD和植物表达载体pBin-HRD,诱导表达出大小约为23.3kD的蛋白,与理论值相近。     

南方红壤丘陵区不同土地利用方式土壤N2O排放系数研究

【目的】明确不同土地利用方式土壤氧化亚氮（N₂O）排放系数的差异并评估区域N₂O排放,为评估南方红壤丘陵区N₂O排放清单提供基础数据和参考依据。【方法】选择南方红壤丘陵区4种常见的土地利用方式（油茶林、旱地农田、稻田和松林）,通过分析土壤不施肥与施氮肥时N₂O排放速率和排放量的差异,计算排放系数,并用15N同位素标记方法探究硝化作用和反硝化作用对土壤排放N₂O的相对贡献。【结果】不同土地利用方式土壤理化性质差异明显,稻田全氮含量最高（2.22 g/kg）,显著高于其他3种土地利用方式土壤（P<0.05,下同）。土壤不施肥时,N₂O排放速率在0~227.80 μg/（kg·h）,施氮量为200 kg N/ha时,N₂O排放速率在0~4213.27 μg/（kg·h）。4种土地利用方式的土壤N₂O排放系数均随土壤孔隙含水量（WPFS）增加而增加,WPFS为75%时,稻田、旱地农田、油茶林和松林土壤N₂O排放系数分别为2.47%、0.39%、2.31%和0.91%。4种土地利用方式土壤N₂O排放系数主要受全氮含量影响,N₂O累积排放量均与潜在反硝化潜势呈显著正相关,除稻田外,其他3种土地利用方式土壤N₂O累积排放量也与潜在硝化势呈显著正相关,以NO₃--N为底物的反硝化作用对N₂O排放的相对贡献平均大于90.00%,远高于硝化作用。【结论】南方红壤丘陵区土壤以NO₃--N为底物的反硝化作用主导N₂O排放,施用氨基氮肥可能有效减少氮肥N₂O排放损失,为国家执行碳中和政策提供理论依据。     

绿洲灌区免耕一膜两年用玉米密植的水分承载潜力

【目的】针对绿洲灌区资源性缺水严重,传统玉米生产模式地膜用量和耗水量大等问题,探讨通过免耕一膜两年用集成密植技术提高水分利用效率的可行性,以期为构建试区地膜减量玉米高效生产技术提供理论支撑。【方法】2017—2019年,在河西绿洲灌区设置耕作措施（传统覆膜CT,一膜两年用NT）和密度（78 000株/hm²,低;103 500株/hm²,中;129 000株/hm²,高）两因素田间试验,研究不同处理的水分利用特征和产量表现,以耗水量的多少、产量的高低和水分利用效率的大小为依据,探索在2种耕作措施下可以承载作物最大密度的土壤水分,即水分承载潜力,明确免耕一膜两年用对玉米密植的水分承载潜力。【结果】NT较CT土壤播前含水量和贮水量分别提高11.6%—14.0%和19.4%—26.0%,利于玉米密植。NT与CT相比,中、低密度玉米全生育期总耗水量无显著差异,而高密度玉米全生育期总耗水量增加了4.7%;随玉米密度增加,玉米全生育期总耗水量随之增大,但总棵间蒸发量和蒸散比随之下降;NT和CT条件下,高、中密度较低密度玉米全生育期总耗水量分别增加了10.7%、5.2%和7.4%、4.6%,即从耗水量角度讲,NT支撑玉米高密度的水分承载潜力较CT下降。密度相同时,NT和CT玉米籽粒产量差异不显著;NT条件下高、中密度较低密度产量提高了6.1%—19.0%、10.9—25.0%,CT条件下高、中密度产量较低密度提高了4.8%—5.8%、8.8%—8.9%,中密度利于玉米高产,从产量角度讲,NT较CT支撑高密度的水分承载力未下降。相同密度下,NT和CT玉米水分利用效率无差异;密度对玉米水分利用效率影响显著,NT与CT条件下,中密度较高、低密度水分利用效率分别提高9.8%—10.8%、6.3%—17.8%与5.9%—7.1%、4.3%—4.7%,中密度下水分利用效率最大,从水分利用效率角度讲2种模式都不足以承载高密度。【结论】在绿洲灌区,免耕一膜两年用与传统覆膜具有相同的通过增密获得同等籽粒产量和水分利用效率的潜力,但免耕一膜两年用玉米全生育期总耗水量较大;免耕一膜两年用结合103 500株/hm²的密度可作为绿洲灌区地膜减量和玉米高产、水分高效利用技术推广应用。     

绿洲灌区不同施氮水平下玉米绿肥间作模式的水分利用特征

【目的】针对玉米连作对化肥依赖过高、水分利用效率低下等问题,探讨间作绿肥和减施氮肥对玉米农田耗水特征的影响,以期明确间作绿肥生产玉米的水分利用特征,为玉米生产减氮及水分高效利用技术的优化提供理论实践依据。【方法】2018—2019年,在河西绿洲设置田间定位试验,设玉米间作绿肥和单作玉米（M）两种种植模式,减量25%施氮（N1：270 kg·hm^-2）和传统施氮（N2：360 kg·hm^-2）两个施氮水平,绿肥种类包括作箭筈豌豆（V）和油菜（R）,研究不同处理下耗水特性和产量表现。【结果】间作绿肥可保证玉米稳产,在玉米/绿肥带状间作模式中,N1与N2处理的玉米产量差异不显著。间作绿肥和减施氮肥25%处理可提高绿肥刈割期、玉米收获后土壤含水量,以M/VN1处理提高幅度最大,较传统施氮下单作玉米（MN2）分别高17.2%—18.9%、28.6%—31.3%;间作绿肥和减施氮肥25%处理可降低作物在绿肥播前至刈割、绿肥刈割至玉米收获和作物全生育期的耗水量,以M/VN1处理降低幅度最大,较MN2分别降低38.8—48.8、32.9—53.9和80.9—92.7 mm;间作绿肥可提高玉米水分利用效率,以M/V处理最为突出,比M处理高14.9%—15.6%;N1与N2相比,M/R、M/V处理水分利用效率分别提高3.4%—5.2%、5.7%—6.5%,M处理的降低4.0%—5.5%;提高幅度以M/VN1处理最大,较MN2高14.8%—16.8%。玉米间作绿肥、减施氮肥25%处理可有效改善土壤含水量,降低系统耗水,提高玉米水分利用效率,具有较高的水分生产力。【结论】在水资源短缺的河西绿洲灌区,间作绿肥可保证玉米稳产,具有较高的水分供给潜力,其中玉米间作箭筈豌豆集成减量25%施氮处理的综合效果最好。     

不同有机基质栽培方式对番茄果实矿质元素含量的影响

为了研究不同有机基质栽培方式对番茄果实矿质元素含量的影响,设置4个处理,即槽式栽培粉太郎番茄、槽式栽培181番茄、袋式栽培粉太郎番茄和袋式栽培181番茄.结果表明,槽式栽培粉太郎番茄果实各矿质元素含量较袋式栽培均有所提高,Cu、Fe、Mn、Zn含量分别提高112.0％、14.2％、13.7％、7.5％;Ca、Mg含量分别提高2.5％、3.7％;P、K含量分别提高18.6％、20.8％.槽式栽培181番茄果实各矿质元素含量较袋式栽培181均有所提高,Cu、Fe、Mn、Zn含量分别提高129.0％、13.3％、17.5％、9.5％;Ca、Mg含量分别提高46.5％、5.1％;P、K含量分别提高0.9％、18.2％.2个品种都表现出槽式栽培生产的番茄果实Cu、Fe、Mn、Zn、Ca、Mg、P、K含量均高于袋式栽培生产的番茄.由此可见,日光温室栽培番茄在栽培方式上选用槽式栽培可显著增加番茄果实的矿质元素的吸收.     

有机肥与化肥配施对松花菜花球营养品质和挥发性物质的影响

以松花菜品种力禾青梗100天为材料,设置CK1(不施肥)、CK2(常规施肥)、T1(平衡施肥)、T2(平衡施肥+3 000 kg·hm^-2生物有机肥)、T3(平衡施肥+6 000 kg·hm^-2生物有机肥)和T4(平衡施肥+12 000 kg·hm^-2生物有机肥)6个处理,研究不同处理对松花菜花球营养品质和挥发性物质数量与含量的影响。结果表明:相比CK2,生物有机肥配施化肥(T2~T4处理)有助于提高松花菜花球营养物质含量和挥发性物质的数量与含量。与CK2相比,T3处理下松花菜花球的维生素C含量显著(P<0.05)提高17.6%;T2和T3处理下松花菜花球中的Ca含量分别显著(P<0.05)提高14.3%和36.8%。T2、T3、T4处理下松花菜花球中的挥发性物质数量分别比CK2增加8、12、13种,酮类物质含量较CK2分别增加3.4、2.9和7.1倍。另外,与CK2相比,T2和T3处理下松花菜花球中具有青香、果香和花香味的特征性挥发性物质种类和含量增加。基于营养品质指标和挥发性物质指标的主成分分析综合评价结果显示,6个处理的得分从高到低依次为T3>T2>T4>CK2>T1>CK1。在本试验条件下,较常规施肥化肥减量30%的平衡施肥方案配施6 000 kg·hm^-2生物有机肥处理下松花菜花球的综合品质最优。