不同时期超级杂交稻光合特性及氮素利用效率研究

为探明不同时期超级杂交稻光合特性及氮素利用效率的差异,以5个不同时期具有代表性的超级杂交稻品种为试验材料,研究其光合特性、氮素利用率及氮素光合效率的变化特点。结果表明,前3期超级杂交稻产量随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,均在施氮量为300 kg·hm^-2水平时最高;后2期超级杂交稻产量随着施氮量的增加而增加,但施氮量为390 kg·hm^-2与300 kg·hm^-2的产量差异不显著。随着施氮量的增加,各时期超级杂交稻净光合速率(Pn)、比叶重(SLW)、氮素吸收利用率(REN)均呈先增加后降低的趋势,氮素光合利用效率(PNUE)和氮素偏生产力(PEPN)呈逐渐降低趋势;在各时期超级杂交稻品种中,随着品种的演进,其叶片氮含量(LNC)和SLW均得到显著改善,而光合生理特性和PNUE则无明显的变化。综上所述,在超级杂交稻品种改良中对氮素吸收利用的提高幅度大于较光合利用明显,在今后超级杂交稻品种改良中应着重对叶片光合生理特性方面的提高。本研究结果为超级杂交稻的选育提供了理论依据。     

氮肥运筹对潮土冬小麦/夏玉米产量及氮肥利用率的影响

为探究适宜于黄淮潮土区的合理氮肥运筹方式,为中国化肥施用量零增长目标提供理论依据和技术支撑,在黄淮潮土农田定位试验地研究了氮肥运筹对冬小麦/夏玉米产量、氮肥利用率及经济效益的影响。试验设置4种氮肥运筹方式:基施控失尿素(T1)、基施普通尿素+追施普通尿素(T2)、基施控失尿素+追施普通尿素(T3)和基施普通尿素+追施控失尿素(T4),各氮肥运筹方式均包含0、80、160和240 kg·hm~(-2)(以N计,下同)4个施氮水平。结果表明,随施氮量增加,平均单季籽粒产量、周年产值及周年纯效益均表现为先增加后降低趋势,而氮肥利用效率则表现为逐渐降低趋势,其中以160 kg·hm~(-2)时效果较优。T1处理小麦季籽粒产量、周年产量、周年产值及周年纯经济效益均显著高于其他3个处理。效益分析表明,虽然T1处理在等氮条件下氮肥投入成本相对较高,但其较其他氮肥运筹减少了追肥人工成本,加之该处理产量相对较高,最终该处理纯效益相对较高。结合施氮量与产量曲线方程,在160～173 kg·hm~(-2)施用范围内一次性基施控失尿素符合当前研究地区农村劳动力缺乏的实际情况,且能保证产量收益。     

施氮量对小麦氮代谢相关酶活性和子粒蛋白质品质的影响

在2003～2004年和2004～2005年小麦生长季,以强筋小麦济麦20为材料,分别设置N 0、96、168、240、276 kg/hm2 5个施氮量处理和0、96、168、240 kg/hm2 4个施氮量处理,研究不同施氮量对小麦氮代谢相关酶活性和子粒蛋白质品质的影响。两年度的试验结果均表明,在一定施氮量范围内,随施氮量增加,公顷穗数、穗粒数、蛋白质含量、子粒产量和蛋白质产量均显著升高;继续增加施氮量子粒产量显著降低,公顷穗数、穗粒数、蛋白质产量降低或无显著差异。其中2004～2005年生长季,在0～168 kg/hm2施氮量范围内,随施氮量增加,旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）活性、开花21d后的旗叶內肽酶（EP）活性、旗叶游离氨基酸含量、子粒醇溶蛋白含量、高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量、HMW-GS / LMW-GS比值、子粒蛋白质含量、公顷穗数和穗粒数、子粒产量均显著升高,面团形成时间和稳定时间延长;继续增加施氮量至240 kg/hm2,GS活性无显著变化,但开花21 d后的EP活性、-醇溶蛋白、-醇溶蛋白、HMW-GS、LMW-GS和子粒蛋白质含量仍显著提高,面团稳定时间继续延长,子粒产量显著降低。说明施氮过多对小麦氮素同化和产量无益;提高开花后旗叶GS活性和灌浆后期旗叶EP活性,有利于HMW-GS和LMW-GS的积累及HMW-GS/ LMW-GS比值的提高。适量施氮不仅提高了子粒灌浆所需氮源的供给能力,而且显著增加公顷穗数和穗粒数,扩大了单位面积库容,增加了单位面积上的氮素和光合产物在子粒中的贮存,这是适量施氮实现子粒品质和产量同步提高的生理原因。本试验条件下高产优质高效的施氮量为168～240 kg/hm2。     

不同硼效率棉花品种根系参数和伤流液组分的差异

溶液培养条件下研究硼对不同硼效率棉花品种根系参数、伤流量及伤流液组分的影响。结果表明,缺硼抑制棉花根系生长,根重、根体积、根长、活跃吸收面积、总吸收面积、活跃吸收面积占总吸收面积的比例以及伤流量均显著降低,高效品种降低幅度比低效品种小;缺硼还使高效品种根系比表面积升高,而低效品种无显著变化。缺硼显著影响不同棉花品种伤流液各组分含量,与低效品种相比,高效品种伤流液中有较多的NO3-、K+、无机磷、可溶性糖和游离氨基酸。说明缺硼条件下高效品种根系比低效品种具有更强的吸收、代谢活力,可能是其硼效率较高的主要原因之一。     

CO2浓度倍增和土壤盐胁迫对藜麦生理特征及产量的影响

利用可精准调控CO2浓度的人工气候室,设置2个CO2浓度（常规组：400 μmol/mol和倍增组：800 μmol/mol）,同时设置2个NaCl胁迫浓度（对照组NaCl浓度为0;盐胁迫组400 mmol/L NaCl）,探讨CO2浓度倍增和土壤盐胁迫对藜麦生长、生理、叶片离子含量、叶片光合特性和内禀水分利用效率的影响。结果表明,在盐胁迫下,CO2浓度倍增显著提升藜麦光合速率、降低藜麦气孔导度,提高藜麦内禀水分利用效率,从而增加藜麦产量。但是,在CO2浓度倍增处理下,随着藜麦生长,光合速率提升幅度逐渐缩小,藜麦产生光合适应现象。此外,在盐胁迫下,与CO2浓度常规组相比,CO2浓度倍增最终（63 d）降低藜麦叶片Na+浓度达42%,增加藜麦叶片K+浓度达26%,有效调控藜麦叶片中离子平衡,表现出明显的吸K+排Na+的现象。同时,CO2浓度倍增促进藜麦渗透调节,有效调控藜麦叶片水分运动,增加细胞含水率,降低叶片溶质势和水势,提高压力势,维持细胞正常的生理功能。此外,藜麦内禀水分利用效率与藜麦叶水势、溶质势,光合速率和K+浓度呈显著正相关。研究结果有助于深入理解CO2浓度倍增调控作物耐盐性的生理机制,为应对大气CO2浓度升高背景下土壤盐碱化问题,维护生态系统稳定性,保障粮食安全提供参考。     

氮肥用量对滨海滩涂区甘薯干物质积累、氮素效率和钾钠吸收的影响

我国沿海滩涂种植能源作物甘薯有广阔的前景。为确定苏北滩涂区甘薯适宜施氮量,比较了6个施氮水平下甘薯的成活率(SR)、商品率(CR)、蔓薯比(V/T)、干物质积累(DMA)、氮素累积值(NAV)、氮利用效率(NUE)、氮收获指数(NHI)及钾钠吸收的差异。结果表明:(1)施氮量与甘薯地上部分DMA和NAV均呈极显著正相关(P<0.01,余同),对地下部分NAV影响较小(P>0.05)。(2)与不施氮比较,施氮60 kg(N)·hm-2对甘薯的V/T、SR、NUE和NHI均无显著影响。(3)甘薯的CR、地下部分和块根DMA以及理论产量(NAV×NUE×NHI)均以施氮60 kg(N)·hm-2显著高于其他处理。施氮量超过60 kg(N)·hm-2,施氮量与甘薯的V/T值呈极显著正相关,与SR、CR、NUE、NHI、地下部分和块根DMA均呈极显著负相关。(4)甘薯对钾钠的吸收量均随施氮量的增加而增加,二者呈极显著正相关。甘薯地上部分钾钠含量均在施氮量为60 kg(N)·hm-2时达到最高值。施氮量对钾钠含量比没有影响。因此,苏北滩涂区甘薯适宜施氮量为60 kg(N)·hm-2。     

不同生态修复措施下桃林口水库水源涵养区枯落物的蓄水保水效益

以桃林口水库水源涵养区不同生态修复措施下枯落物为研究对象,通过野外调查与室内测试相结合、"空间代替时间"的方法,研究了不同措施及措施实施前后枯落物的蓄积量、吸水速率、持水量和有效拦蓄量等蓄水保水效益。结果表明:生态修复措施的实施增加了林内枯落物的蓄积量,枯落物蓄积量天然(次生)林封育型(26.88t/hm2)>疏林补植型(25.83t/hm2)>人工林封育型(25.11t/hm2)>荒坡造林型(24.10t/hm2)>陡坡梯田退耕型(12.22t/hm2)>荒坡封育型(9.57t/hm2),且生态措施实施前后的差异显著;枯落物持水量与浸泡时间之间存在对数关系,枯落物吸水速率与浸泡时间间存在乘幂函数关系;不同修复措施间枯落物的拦蓄量差异显著,天然(次生)林封育型枯落物有效拦蓄深最大(8.51mm),荒坡封育型的有效拦蓄深最小(2.85mm),其他依次为荒坡造林型(5.22mm)、疏林补植型(5.13mm)、人工林封育型(4.51mm)、陡坡梯田封育型(3.92mm),生态修复措施的实施增加了枯落物拦蓄量,增幅为20.41%～98.63%。研究结果为评价水库水源涵养区不同生态修复措施蓄水保水效益提供了基础。     

畜舍热交换芯体-风机热回收通风系统的热回收效果

热回收通风作为一种节能的通风换气方式,可缓解畜舍保温能耗与通风的矛盾。然而民用一体式热回收通风系统在畜舍中直接应用时存在通风量小、单位通风量的设备造价高等问题。该研究设计了适用于畜舍的新型节能热回收通风系统,并研究该热回收通风系统在以下3种不同配置条件下的热回收效果,探究该系统在畜舍中的较佳运行条件:板翅式热交换芯体配置不同迎面风速的热回收效果;新风依次经过2个串联连接的板翅式热交换芯体后的热回收效果;优化了板式热交换芯体与噪声小、风量大的轴流风机的参数配比后的热回收效果。结果表明:在舍内外温差为12.08℃,芯体配置迎面风速分别为1.05和0.86 m/s时,新风温度经过板翅式热交换芯体后分别升高了1.93和2.79℃,显热回收效率、热回收负荷和能效比分别为35.88%和43.63%、0.16和0.19 kW,1.37和1.61,两者显热回收效率均未达到冬季65%的节能标准。在舍内外温差为10.49℃时,新风依次经过串联的2个板翅式热回收芯体,经过第1次热交换后新风温度升高2.59℃,显热回收效率为52.11%,热回收负荷及能效比分别为0.39 kW,3.26;新风经过第2次热交换芯体时热回收作用甚微。优化板式热交换芯体与风机配比后,在舍内外温差为12.12℃,迎面风速为4 m/s时,新风温度升高8.23℃,显热回收效率为69.9%,能效比为8.0,达到了冬季节能标准。从该研究热回收效果看,第3种配置参数条件平衡了热回收效率及通风需求的关系,可满足畜舍大通风量及节能的需求。     

Time‐lapse monitoring of soil water content using electromagnetic conductivity imaging

The volumetric soil water content (θ) is fundamental to agriculture because its spatiotemporal variation in soil affects the growth of plants. Unfortunately, the universally accepted thermogravimetric method for estimating volumetric soil water content is very labour intensive and time‐consuming for use in field‐scale monitoring. Electromagnetic (EM) induction instruments have proven to be useful in mapping the spatiotemporal variation of θ. However, depth‐specific variation in θ, which is important for irrigation management, has been little explored. The objective of this study was to develop a relationship between θ and estimates of true electrical conductivity (σ) and to use this relationship to develop time‐lapse images of soil θ beneath a centre‐pivot irrigated alfalfa (Medicago sativa L.) crop in San Jacinto, California, USA. We first measured the bulk apparent electrical conductivity (EC_a – mS/m) using a DUALEM‐421 over a period of 12 days after an irrigation event (i.e. days 1, 2, 3, 4, 6, 8 and 12). We used EM4Soil to generate EM conductivity images (EMCIs). We used a physical model to estimate θ from σ, accounting for soil tortuosity and pore water salinity, with a cross‐validation RMSE of 0.04 cm³/cm³. Testing the scenario where no soil information is available, we used a three‐parameter exponential model to relate θ to σ and then to map θ along the transect on different days. The results allowed us to monitor the spatiotemporal variations of θ across the surveyed area, over the 12‐day period. In this regard, we were able to map the soil close to field capacity (0.27 cm³/cm³) and approaching permanent wilting point (0.03 cm³/cm³). The time‐lapse θ monitoring approach, developed using EMCI, has implications for soil and water use and management and will potentially allow farmers and consultants to identify inefficiencies in water application rates and use. It can also be used as a research tool to potentially assist precision irrigation practices and to test the efficacy of different methods of irrigation in terms of water delivery and efficiency in water use in near real time.     

施氮量对香料烟干物质积累及氮利用率的影响

以香料烟品种云香巴斯马一号为材料,研究了不同氮肥用量对香料烟干物质积累量、积累强度、产量、产值及氮素利用率的影响.结果表明:随施氮量的增加,香料烟各器官中干物质积累量呈增加的趋势;干物质积累强度均表现为先上升后下降的趋势;各器官干物质在生长期间分配规律一致;产量、产值呈逐渐上升的趋势,增产率为80.43％～140.23％,增值率为66.90％～116.20％;氮素收获指数呈上升趋势;氮肥农艺利用率、氮肥表观利用率、氮肥生理利用率呈先上升后下降的趋势;氮肥偏生产力、土壤氮素依存率呈下降的趋势.