生物降解膜促进冬油菜养分吸收减少土壤硝态氮累积

针对普通地膜覆盖导致的农田环境污染和土地退化问题,通过2 a田间试验,从土壤有机质含量、硝态氮累积与分布、作物养分吸收和籽粒产量等层面出发,进行了普通地膜覆盖(PM)、生物降解地膜覆盖(JM)和露地(CK)栽培冬油菜的对比研究。结果表明,播种后60和150 d,JM处理的土壤有机质含量、土壤硝态氮的累积和分布与PM处理无显著差异;播种后240 d,JM处理的土壤有机质含量显著大于PM处理,土壤硝态氮的累积量显著小于PM处理,且PM处理土壤硝态氮的淋洗下移峰值更大。PM和JM处理冬油菜的产量及地上部各器官的氮、磷、钾吸收量均显著大于CK,且PM和JM无显著差异。与PM处理相比,JM处理在播种后240 d时土壤有机质质量分数提高7.0%,土壤硝态氮累积量减少34.1%。可见,PM处理在冬油菜生育后期过分消耗地力,且残留在土壤中的硝态氮含量较高。该研究从土壤营养和作物养分吸收利用方面为生物降解地膜应用于农业生产的可行性提供了理论依据。     

基于高光谱的冬油菜植株氮素积累量监测模型

为无损和定量研究高光谱技术在冬油菜植株氮素积累量(PNA,plant nitrogen accumulation)时空变化监测的适宜性及准确性,该文以两年田间氮肥水平试验为基础,采用单变量线性和非线性回归方法,建立基于特征光谱参数的冬油菜P NA高光谱估算模型。结果表明,采用比值光谱的方法可显著提高冬油菜冠层光谱反射率与PNA间的相关性,其最佳的波段组合为1 259 nm与492 nm处光谱反射率比值(R1259/R492),决定系数R2为0.85。高光谱参数间,以比值植被指数(RVI-5)、归一化光谱指数(NDSI)、线性内插法红边位置(REIP)、三角植被指数(TVI)、742 nm处一阶微分光谱值(FD742)和红边面积(SDR)等光谱参数与PNA相关性较好(平均R2和标准误SE分别为0.69和42.70),且以FD742表现最优(R2=0.79,SE=35.66)。精度分析结果显示,以光谱参数R1259/R492和FD742为自变量的指数方程模型作为高光谱监测油菜PNA的最佳模型,各生育期Noise Equivalent(NE)均较低且表现稳定,同时模型估测精度较高,R2分别为0.98和0.98,相对均方根误差RRMSE分别为0.73和0.72,相对误差MRE分别为14.42%和10.31%。该方法为快捷和精确评估冬油菜PNA提供了新的研究思路。     

鄂东地区稻田二熟制模式的生产力、温光资源利用和氮磷养分平衡比较

为了优化鄂东地区稻田耕作制度,挖掘作物周年生产潜力,提高作物生产效益和资源利用效率,通过连续4 a的定位试验,比较了油菜-玉米 （oilseed rape-maize,O-M）、油菜-水稻 （oilseed rape-rice,O-R）、油菜-节水抗旱稻 （oilseed rape-water-saving and drought-resistant rice,O-WDR）、小麦-玉米 （wheat-maize,W-M）、小麦-水稻 （wheat-rice,W-R）、冬闲-双季稻 （fallow- double season rice,F-DR）6种二熟制种植模式的周年生产力、生产效益、温光资源和氮磷利用以及土壤氮磷含量变化的差异。结果显示：周年经济产量以W-R模式最高,其次为O-R模式,而平均周年生产效益以O-R模式最高;氮利用率以O-R和W-R模式在鄂最高,磷利用率以O-R模式最高,温光资源利用效率则以F-DR模式最高。经过4轮复种后,O-R模式在鄂东地区具较高的丰产性和稳产性及良好的生产效益,并有利于维持农田土壤肥力和降低氮流失风险,具有替代传统双季稻模式的应用前景。     

油菜高产规律研究与应用

在一定条件下，油菜冬前生长愈好，春后产量愈高，这是冬油菜的重要高产规律。回顾这一规律的研究与应用过程：通过大量的田间调查研究发现规律，通过小区控制试验和统计分析方法进一步证实，并在指导各地大面积高产实践中加以验证。揭示该规律内部各事物之间的本质联系及内在的生物学基础。     

播期对麦(油)后直播棉产量、品质及氮磷钾利用的影响

为明确长江流域下游棉区麦(油)后直播棉生产的适宜播期,本研究以?中棉所50‘为材料,于2017—2018年进行大田试验,研究不同播期(5月15日、5月25日、6月4日、6月14日和6月24日)对直播棉产量、品质及养分利用的影响。结果表明,播期推迟,棉花生育进程推迟;花铃期日均温和日照时数降低、有效积温先升高后降低且以6月4日播期花铃期有效积温最高。可见,前3个播期棉花花铃期温光条件较好。棉株与生殖器官的生物量及氮磷钾累积量随播期推迟降低,且前3个播期的棉株生物量和养分累积进入较高速率累积期早于后2个播期的棉株。随着播期的推迟,直播棉成铃数与皮棉产量显著降低。与5月15日播期相比,其余4个播期直播棉的皮棉产量分别降低15.9%～16.9%、13.1%～16.9%、26.9%～33.5%、58.2～62.0%。100kg皮棉氮、磷和钾吸收量随播期推迟而增加,但养分利用效率降低。不同播期间,以6月4日和6月14日播期棉纤维综合品质较优。综上,本试验条件下,5月15日—6月4日是长江流域棉区麦(油)后直播棉获得较高产量的适宜播期,该播期内适当推迟播种有利于棉花优质纤维的形成。     

野芥菜向抗除草剂转基因油菜基因流动的研究

采用人工授粉的方法,分别以转基因抗草丁膦和抗草甘膦油菜为母本,野芥菜为父本,研究野芥菜的基因流动到转基因油菜中的可能性。结果表明,野芥菜和抗草丁膦及抗草甘膦油菜的亲和性指数明显低于其自交授粉的亲和性指数,只有0.44和0.54。经除草剂筛选和PCR检测证明,所有F1都携带了相应的抗性基因并表现出对相应除草剂的抗性。对F1的适合度研究表明,两种F1种子萌发率及营养生长情况和野芥菜没有明显差异,但结实明显下降,携带抗草丁膦基因的F1和携带抗草甘膦基因的F1每个角果饱满种子粒数分别是0.50和0.61。分别以两种F1为母本,野芥菜为父本进行回交,结实仍然很低,携带抗草丁膦基因的F1和携带抗草甘膦基因的F1与野芥菜回交每个角果饱满种子粒数分别只有0.35和0.33。上述结果表明,野芥菜基因流动到两种抗性油菜的可能性均比较小。     

氮肥施用方式对油菜生长季氧化亚氮排放的影响

氮肥深施(条施、穴施)有利于提高肥料利用率和作物产量,但其对农田氧化亚氮排放的影响尚不明确.以不施氮肥为对照,研究了氮肥撒施、条施和穴施对水稻-油菜轮作系统油菜生长季氧化亚氮排放、氮肥利用率和产量的影响.结果表明:氮肥的施用改变了油菜生长期间N2O排放通量的季节变化规律,不施氮对照除在油菜移栽后第10 d N2O排放通量较大外,其余时间排放均较为微弱.氮肥撒施、氮肥条施和氮肥穴施均在油菜移栽后第10d和第117d出现N2O排放小高峰,排放最大高峰出现在移栽后第100 d.氮肥深施显著提高油菜生长季N2O总排放量、氮肥利用率和产量.与氮肥撒施相比,氮肥条施和氮肥穴施分别增加N2O总排放量37.2％和19.3％,提高氮肥利用率72.3％和59.3％,增产28.8％和25.8％,而单位产量N2O排放量与氮肥撒施无显著差异;氮肥条施的单位产量N2O排放量显著低于氮肥穴施.研究表明,在获得相同产量的前提下氮肥撒施并无减排N2O的优势,水稻-油菜轮作系统油菜生长过程中在氮肥深施时采用条施有利于N2O减排.     

甲基茉莉酸和草酸诱导油菜BN10基因的表达

利用实时荧光定量PCR方法,观察油菜BN10基因在根、茎、叶中的表达差异,并分析甲基茉莉酸(MeJA)和草酸(OA)对该基因的诱导表达的动态变化。结果表明:BN10基因在油菜根、茎、叶中均能表达,其中在根中的表达量最高,茎中的表达量次之,在叶中的表达量最低,且在抗病毒品种苏油1号中的表达量高于感病品种中双9号;BN10的表达受MeJA和OA的诱导影响。MeJA诱导处理感病品种中双9号叶片后,BN10基因表达先升后降,在24h时表达量最高,为诱导前的2.58倍,之后有所下降,但诱导后的表达量始终高于诱导前,72h时的表达量仍为诱导前的1.13倍;OA诱导处理中双9号后,BN10表达量也是先增加后降低,在12h时达到最大值,为诱导前的2.5倍,72h时下降至最低,仅为诱导前的25%。MeJA诱导处理抗病品种苏油1号后,BN10的表达趋势与中双9号相似,但各时间点的表达量均高于中双9号;OA诱导处理苏油1号后,对BN10的诱导更强烈,表达量在6h时即达到峰值,为诱导处理前的3.05倍,之后逐渐下降。     

适宜氮水平下冬油菜苗期不同叶位叶片光合氮分配特征

【目的】探讨适宜氮水平下冬油菜苗期不同叶位叶片的光合速率及其内部光合氮素利用特征,并分析氮素营养影响光合氮利用效率的限制因子,为合理施用氮肥提供理论依据。【方法】采用田间试验,设置4个施氮水平(0、45、180和360 kg·hm~(-2),分别用N_0、N_(45)、N_(180)和N_(360)表示),测定苗期干物质积累及成熟期产量。选取N_0(对照)和N_(180)(适宜氮水平)处理,将植株绿叶从上而下平均分为上部、中部和下部,测定不同叶位叶片最大净光合速率(P_n max)、氮含量(N_A)、叶绿素含量(Cc)以及可溶性蛋白氮含量(N_S)等相关生理、光合参数,并计算叶片氮素在光合组织系统(羧化系统、生物力能学组分和捕光系统)的分配比例,分析叶片氮素利用特征。【结果】施氮对冬油菜增产效果显著,N_(45)、N_(180)和N_(360)较N_0处理增产幅度分别达170.0%、505.6%和604.1%,其中,N_(180)与N_(360)处理产量差异不显著;苗期干物质积累与产量表现一致。与N_0处理相比,N_(180)处理冬油菜不同叶位叶片N_A、Cc和P_n max均显著升高,上部和中部叶片光合氮利用效率(P_NUE)有所下降。光合组织系统氮分配结果表明,N_(180)处理上部、中部叶片,氮素在光合组织系统中羧化系统(P_C)、生物力能学组分(P_B)及捕光系统(P_L)的分配比例均低于N_0处理,但各组分氮含量较N_0处理平均增加幅度分别达到20.6%、11.8%和28.8%。施氮与否对相同叶位叶片可溶性蛋白氮(N_S)与非可溶性蛋白氮(N_(non-S))的比例影响不大,但显著影响光合组织系统在N_S和N_(non-S)中的分配,其中N_0处理各部叶片的羧化系统氮含量(NC)占N_S的比例平均为83.4%,N_(180)处理比例为60.3%。基于边界线分析法定量各光合组织系统分配对P_NUE的影响结果表明,P_C和P_B对P_NUE的影响大小分别为26.8%和42.6%,显著高于P_L的影响。氮素营养对P_NUE的影响以P_C和P_B限制为主,平均所占比例达77.8%。上部叶P_NUE主要受P_C限制,所占比例达83.3%;而下部叶片P_NUE主要受P_B和P_L限制。【结论】施氮对冬油菜增产效果显著,施氮量为180 kg·hm~(-2)时较为适宜。缺氮条件下,植株将有限的氮尽可能地向光合器官中分配,且下部叶片光合氮素较早发生降解,而适宜氮水平下能维持光合蛋白在各自蛋白类型内的分配比例。氮素营养限制光合氮素利用效率提高的主要因子是羧化系统和生物力能学组分氮分配;随着叶位的降低光合氮素利用效率的主要限制因子由羧化系统氮分配逐渐转变为捕光系统及生物力能学组分氮分配。     

稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响

为研究稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响,基于2004年在成都平原建立的耕作定位试验,以当地传统麦稻周年旋耕+无秸秆还田(CW-CR)模式为对照,设置麦稻周年免耕+秸秆还田(ZW-ZR)和油稻周年免耕+秸秆还田(ZO-ZR)2种免耕轮作处理,2014年后分层取样测试土壤物理、化学性质和主要酶活性。结果表明:和CW-CR相比,连续免耕配合秸秆还田促进土壤有机碳和碱解氮含量的提高,土壤表层(0～7.5 cm)增幅分别为41.3%～52.2%和33.6%～33.7%,差异达显著水平。免耕模式不同土层有效钾含量显著低于对照模式,降幅19.8%～25.7%。连续免耕促进直径2 mm的水稳性团聚体的大幅增加,但对不同土层容重、孔隙度和最大持水量等物理性质及土壤酶活性影响较小。周年免耕条件下,麦稻模式较油稻模式更利于表层土壤5 mm水稳性团聚体的形成,其他多数指标无显著差异。0～7.5 cm土壤质量指数(Soil quality index,SQI)排序为ZO-ZRZW-ZRCW-CR。连续免耕可以提高小麦和油菜产量,但水稻产量不及对照模式,ZW-ZR和ZO-ZR模式平均降幅8.7%和4.6%。本研究条件下,免耕可改善稻田土壤质量,ZO-ZR模式优于ZW-ZR模式,但土壤质量的改善与水稻生产力的提高不同步。