Estimation of phenotypic variability in symbiotic nitrogen fixation ability of common bean under drought stress using 15N natural abundance in grain

Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the most important food legume, cultivated by small farmers and is usually exposed to unfavorable conditions with minimum use of inputs. Drought and low soil fertility, especially phosphorus and nitrogen (N) deficiencies, are major limitations to bean yield in smallholder systems. Beans can derive part of their required N from the atmosphere through symbiotic nitrogen fixation (SNF). Drought stress severely limits SNF ability of plants. The main objectives of this study were to: (i) test and validate the use of ¹⁵N natural abundance in grain to quantify phenotypic differences in SNF ability for its implementation in breeding programs of common bean with bush growth habit aiming to improve SNF, and (ii) quantify phenotypic differences in SNF under drought to identify superior genotypes that could serve as parents. Field studies were conducted at CIAT-Palmira, Colombia using a set of 36 bean genotypes belonging to the Middle American gene pool for evaluation in two seasons with two levels of water supply (irrigated and drought stress). We used ¹⁵N natural abundance method to compare SNF ability estimated from shoot tissue sampled at mid-pod filling growth stage vs. grain tissue sampled at harvest. Our results showed positive and significant correlation between nitrogen derived from the atmosphere (%Ndfa) estimated using shoot tissue at mid-pod filling and %Ndfa estimated using grain tissue at harvest. Both methods showed phenotypic variability in SNF ability under both drought and irrigated conditions and a significant reduction in SNF ability was observed under drought stress. We suggest that the method of estimating Ndfa using grain tissue (Ndfa-G) could be applied in bean breeding programs to improve SNF ability. Using this method of Ndfa-G, we identified four bean lines (RCB 593, SEA 15, NCB 226 and BFS 29) that combine greater SNF ability with greater grain yield under drought stress and these could serve as potential parents to further improve SNF ability of common bean.     

对提高农业院校科技成果转化效率的若干思考

首先分析了现阶段中国农业院校提高农业科技成果转化效率的现实意义,在此基础上以中国H农业大学为例,深入研究了中国农业院校在农业科技成果转化工作中存在的问题,并针对性地提出了解决对策。     

太原经济技术开发区用地效益评价

通过对太原经济技术开发区的实际调查和对2002—2011年10 a间的相关统计及国家商务部历年发布的国家级经济技术开发区发展报告的信息进行分析,从开发区土地利用现状、年度建设用地供给、科工贸收入、工业总产值、GDP、税收收入、国内外资金利用等方面,综合评价了太原经济技术开发区的经济效益和用地效益。结果表明,该区独立运行10 a来成绩显著,整体效益逐步提高,在山西所有开发区中经济效益名列前茅,在全省经济技术开发区中每年的综合评价都名列第1;与国内中西部或中部的同类开发区相比,该区经济总量和单位面积产生的效益排名中后;与国内先进经济技术开发区相比,差距较大;该区内部分企业规模大、影响广泛,经济效益和用地效益均好,起到了带头和示范作用,但仍有部分企业规模小、投入水平低、建设周期长、产生效益低,影响了全区整体效益的发挥。建议开发区管委会引导入区企业加大投入,加快建设步伐,及早产生经济效益;尽快实施扩区计划,保证经济快速、健康发展;落实土地供给和退出政策,使有限的土地发挥更大的效益。     

培肥措施对旱地农田土壤CO2排放和碳库管理指数的影响

阐明长期有机物料施肥下土壤CO₂排放特征及其影响机制以及碳库管理指数对黄土高原旱作农业区固碳减排及施肥模式选择的影响尤为重要。基于2012年设置在陇中黄土高原旱作区的长期定位试验,通过不施肥（CK）、氮肥（NF）、有机肥（OM）、秸秆（ST）、有机肥结合无机肥（OMNF）5个处理,测定并计算了2018年不同施肥措施下全年土壤CO₂排放、作物碳排放效率和碳库管理指数的变化,并运用结构方程模型分析了0~30 cm土壤温度、水分、微生物量碳氮、易氧化有机碳、蔗糖酶、脲酶与土壤CO₂排放速率的关系。结果表明：1）与不施肥相比,秸秆、有机结合无机肥和有机肥处理使生育期土壤CO₂排放平均速率提高了42.72%、30.82%和29.79%,秸秆、有机肥处理分别使生育期土壤CO₂排放量显著提高36.35%、32.45%（P<0.05）,有机结合无机肥处理使碳排放效率显著降低41.10%（P<0.05）;2）有机物料处理均能显著提高0~5 cm土层易氧化有机碳、微生物量碳氮、蔗糖酶活性和碳库管理指数,相比不施肥和氮肥处理,有机结合无机肥处理分别使0~30 cm土壤碳库管理指数提高127.41%,99.33%（P<0.05）;3）结构方程模型表明,环境因子对土壤CO₂排放速率的总解释度为53%,对土壤CO₂排放速率总效应较大的影响因素包括土壤温度（2.36）、微生物量碳（1.59）和土壤水分（1.18）,且均间接地影响着土壤CO₂排放速率,土壤温度促进了微生物量碳和蔗糖酶活性的提高,微生物量碳促进了微生物量氮和易氧化有机碳的增加。综合来看,有机结合无机肥处理可以提升土壤碳库管理指数,保持微生物活性,增加作物产量,降低土壤碳排放效率,是陇中黄土高原旱作农业区比较适宜的农田培肥措施。     

高产棉花太阳辐射能利用率及干物质分配规律研究

通过对1988～1989年高产棉花栽培试验结果进行分析发现,棉花的太阳辐射利用率在叶面积系数小于2.0时随叶面积系数的增加而线性增加,大于2.0时增加变缓。从生育时间看,7月中旬前太阳辐射利用率指数上升,7月中旬至8月底相对稳定在1.2～1.4克/兆焦左右,9月以后又不同程度线性下降。生长季内子棉太阳辐射经济效率1988和1989年分别为0.14和0.15克/兆焦。收获指数与最大叶面积系数呈显著负相关;盛花期之前棉株各器官之间的同伸关系或明显,盛花期后器官的生长相互间无明显的确定性关系。如能调节密度与叶面积系数的关系,使得既提高5～6月的辐射能利用率,同时使7～8月叶面积系数维持在3.0～3.5的适宜范围内,9～10月群体又不早衰,则有利于获得高产。     

地温空调井抽回灌效果影响关键因子识别

为了探析引起地温空调井抽回灌效果的主要制约因素,通过单相关系数分析、主成分绝对得分的源解析模型、拟合度检验和多元线性回归的方法分析影响单井回灌效率的影响因素。结果表明:井径、滤水管孔隙率及抽回灌井数比与单井回灌效率的相关性和拟合度较好,故将井径、滤水管孔隙率及抽回灌井数比作为影响单井回灌效率的关键因子,同时分析了单井回灌效率与关键因子的之间的拟合方程及多元线性回归方程,得到了单井回灌效率与关键因子之间的定量关系。     

水头可调薄壁堰式渠道流量智能测控系统优化试验研究

采用巴赞堰流公式计算流量的水头可调薄壁堰式渠道流量智能测控系统通过渠道流量量测与控制试验,验证了其精准的测流功能和智能控制技术的可行性。为进一步提高该测控系统运行的效率和稳定性,减少运行能耗,对矩形薄壁堰堰流公式进行水力试验研究,通过分析堰上水头和流量关系,拟合出矩形薄壁堰流量计算公式。通过向该拟合公式引入修正系数λ=0.848,将测控系统测得的堰上水头数据值代入该拟合公式求得的流量值与电磁流量计测得流量值的差值的平均值为-0.004L/s,标准差为0.119,线性相关系数R2=0.989 1。该拟合公式相对于巴赞堰流公式形式简单、参数较少、运算简便,同时也满足节水灌溉对精准测流的要求,更适用于水头可调薄壁堰式渠道流量智能测控系统,对于在灌区推广和使用该测控系统具有重要的意义。     

农牧交错带灌溉和旱作模式下马铃薯耗水差异

为揭示北方农牧交错带地区马铃薯“水改旱”种植对其产量和水分利用的影响,选取中国北方农牧交错带地区27个站点,基于站点的气象数据、土壤数据和管理数据驱动充分验证的APSIM-Potato模型,模拟分析农牧交错带地区灌溉和雨养马铃薯的耗水差异。结果表明：北方农牧交错带地区马铃薯种植连续灌溉10、20 a和30 a的产量分别为15 900～35 600、16 400～34 800 kg·hm^-2和16 600～34 800 kg·hm^-2,改为旱作后对应的产量分别为12 800～30 600、13 900～29 100 kg·hm^-2和12 700～25 500 kg·hm^-2;灌溉马铃薯产量均表现为西部较高,旱作马铃薯产量则为东部较高。连续灌溉10、20 a和30 a的播前1 m土层土壤含水量分别为163～388、161～394 mm和154～398 mm,改为旱作后分别下降31.8%、35.3%和36.9%。连续灌溉10、20 a和30 a后的地下水消耗量分别为5 360～21 330、8 910～4...     

氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦产量及氮素利用的影响

于2019—2021年采用再裂区设计,设置氮肥、生物炭和脲酶抑制剂3个因素,主处理设5个氮水平：0、75、150、225 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2,副处理设2个生物炭水平：0 t·hm^-2和7.5 t·hm^-2,副副处理设2个脲酶抑制剂水平：0%和2%,共20个处理,研究氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦轮作体系作物产量和氮肥吸收利用的影响。结果表明,施用生物炭显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量、氮肥表观利用率、氮素收获指数以及夏玉米地上部生物量,较不施生物炭处理分别增加4.4%和2.9%、2.3%和3.0%、25.8%和13.5%、4.9%和6.1%、4.5%;氮肥单独配施生物炭可显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,且氮肥和生物炭具有显著的交互效应。施用脲酶抑制剂显著增加夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,较不施脲酶抑制剂处理分别提高1.5%和3.0%;氮肥单独配施脲酶抑制剂可提高夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,但氮肥与脲酶抑制剂无显著...     

水氮调控对苜蓿与无芒雀麦混播草地生长和辐射利用的影响

针对我国内陆干旱区人工草地生产管理粗放及气候资源利用不充分等问题,探究合理的牧草种植与水氮供应模式,以充分挖掘区域牧草的生产潜力。采用3 a生(2018年播种)紫花苜蓿(简称‘苜蓿’)和无芒雀麦,分析种植模式(苜蓿与无芒雀麦混播,D1;无芒雀麦单播,D2)、施氮量(低氮量N1:60 kg·hm^-2;高氮量N2:120 kg·hm^-2)和灌水量(以灌水下限占田间持水量θ_f的百分比计,分枝期均充分灌水(75%～85%θ_f),现蕾和初花期轻度亏水W1:65%～75%θ_f、中度亏水W2:55%～65%θ_f、重度亏水W3:45%～55%θ_f,灌水上限均为85%θ_f)对牧草叶面积指数(LAI)、干物质累积量、累积截获光合有效辐射量(CIPAR)、辐射利用效率(RUE)、产量(Y)、耗水量(ET_a)、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFP_N)的影响。结果表明：(1)牧草LAI和...