轮作模式对滩涂土壤有机碳及团聚体的影响

通过3年的田间试验,对比研究了在不施肥及施等量氮肥处理下,水旱轮作、旱旱轮作方式对苏北滩涂轻度盐渍化农田土壤脱盐、土壤有机碳、土壤团聚体的影响。结果表明:相同盐分背景条件下,水旱轮作、旱旱轮作两种利用方式下土壤盐分平均分别下降30%和10%,p H分别下降3%和0,水旱轮作更有利于滨海滩涂轻度盐渍化土壤的快速脱盐及降碱。两种轮作模式下土壤有机碳及大团聚体(2.0 mm)含量均随耕作年限而增长,且在不施肥和施肥的情况下,水旱轮作0~10 cm土层的土壤有机碳增长分别高于旱旱轮作约83%和75%;而大团聚体含量相比旱旱轮作分别高出11%和26%。水旱轮作模式对滨海滩涂盐渍化土壤的脱盐、增碳以及结构改良上均显著好于旱旱轮作模式。     

长三角地区稻麦轮作土壤养分对秸秆还田响应-Meta分析

研究旨在明确稻麦轮作下秸秆还田对土壤基础养分的影响。以稻麦轮作系统为研究对象,采用Meta分析方法定量研究了土壤基础养分对秸秆还田的响应及其影响因素。结果表明,短期内(<2年)秸秆还田能够显著提升土壤有机碳和活性有机碳的含量,其中活性有机碳对秸秆还田的响应程度要高于总有机碳。低秸秆还田量(RS <3750 kg hm^-2和WS <3000 kg hm^-2)对土壤基础养分的提升效果不显著,而全量秸秆还田(RS 3000~6000 kg hm^-2和WS 3750~7000 kg hm^-2)能够显著提升土壤速效磷、有机碳和活性有机碳的含量。对于不同耕作措施而言,旋耕或翻耕措施均可以显著提升土壤有机碳的含量;此外,旋耕显著提高全氮和活性有机碳的含量,翻耕显著提高土壤速效磷和速效钾的含量。稻麦轮作下秸秆全量还田配合旋耕或者翻耕措施能够增加土壤基础养分含量,达到土壤地力培育的效果。     

稻麦两熟制条件下钵苗机插方式对不同类型水稻品种米质的影响

为探明钵苗机插方式在稻麦两熟地区对水稻米质性状的影响及其品种类型间差异,本文以常规粳稻、杂交籼稻和籼粳交水稻为材料,比较了钵苗机插、毯苗机插和机械直播3种种植方式在稻麦两熟制高产栽培条件下的稻米加工品质、外观品质、营养品质、蒸煮食味品质特性变化及其品种类型间差异。结果表明,钵苗机插的整精米率比毯苗机插和机械直播分别提高1.6%和4.9%(P0.05),整精米产量分别提高7.8%和25.9%(P0.05),改善了稻米加工品质;与毯苗机插和机械直播相比,钵苗机插的稻米垩白米率、垩白面积和垩白度显著增加,对稻米外观品质有不利影响,但钵苗机插精米蛋白质含量较高,有利于稻米营养品质的改良,其精米蛋白质产量分别比毯苗机插和机械直播提高8.7%和28.0%;3种种植方式相比,钵苗机插稻米蒸煮食味品质表现出一定程度的变优趋势,其中,稻米直链淀粉含量、消减值和糊化温度呈钵苗机插毯苗机插机械直播的趋势,胶稠度、峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值呈钵苗机插毯苗机插机械直播的趋势;食味值于种植方式间无显著差异,呈籼粳交水稻和常规粳稻钵苗机插毯苗机插机械直播,杂交籼稻毯苗机插钵苗机插机械直播的趋势。由此得出,钵苗机插不仅能增加稻谷产量,还能改善部分稻米品质特征,是稻麦两熟地区实现高产高效优质协调水稻生产的潜力型机械化种植方式。     

太湖地区稻麦轮作农田氮素淋洗特点

通过排水采集器模拟试验研究了太湖地区不同施肥水平下农田N素淋洗特点。结果表明,N的渗漏损失以硝态氮（NO3^--N）为主,并发生在麦季,铵态氮（NH4^ -N)淋洗量则很少,NO3^--N的量占渗漏液总N量的43%-72%,浓度为20-110mg/kg;渗漏水中N的含量与土壤N的淋洗量随施肥量的增加而增加,麦季土壤中NO3^--N肥量的3.7%-12.2%;与纯化肥处理比较,化肥 猪粪处理增加了农田N的淋失,化肥 秸秆处理减少了土壤中N的淋失,与麦田渗漏水相比较,稻田渗漏水除水稻生长早期的部分样品外,NO3^--N和NH4^ -N含量均很低,分别在1mg/kg和0.5mg/kg以下。     

Cropping systems and crop residue management in the Trans-Gangetic Plains: Issues and challenges for conservation agriculture from village surveys

Conservation agriculture practices are being advocated to help sustain crop productivity gains and secure environmental sustainability in the Trans-Gangetic Plains, India’s Green Revolution heartland. The paper illustrates the use of village surveys as a quasi-quantitative system analysis tool to derive implications for agricultural research and development. Drawing from village surveys in 170 communities, the paper assesses current crop residue management practices in Punjab and Haryana’s rice-wheat, basmati-wheat and non-rice-wheat cropping systems. The prevalence of wheat as the winter crop implies an intensive collection, trading and use of wheat straw as basal feed for dairy livestock; which contrasts with the diverse crop residue management of the monsoon crops. The increased use of combine harvesters has spurred the rapid advent of mechanical wheat straw reapers whereas the bulk of combine harvested rice straw is burned in situ. Present crop residue management practices are largely incompatible with year-round mulch retention despite significant biomass production. The research and development community faces the challenge of evening out straw use and management over seasons to ensure at least partial residue retention if its calls for conservation agriculture in this important sub-region are to succeed. The paper also reiterates the worrying decline of groundwater tables associated with the rice-wheat system.     

Enhancing Productivity of Rice-Wheat System Through Integrated Crop Management in the Eastern-Gangetic Plains of South Asia

Abstract

Rice (Oryza sariva)-wheat (Triticum aestivum) rotation is the major production system in the Indo-Gangetic plains of South Asia and mid hills and is important for the food security of the region. The productivity and profitability of the rice-wheat system are very low mainly because of inappropriate nutrient input and poor crop management practices. Field experiments were conducted in 21 farmers' fields in Bara and Parsa districts in the Eastern-Gangetic plains of Nepal from May 1999 to April 2002 to evaluate site-specific nutrient management (SSNM) and integrated crop management (ICM) for improving rice-wheat productivity and profitability. Soil nutrient-supplying capacity (based on omission plot method) varied largely among farmers' fields. Rice soil had a higher N, P, and K-supplying capacity (35–76, 8–17, and 63–98 kg ha¹, compared with wheat (16–41, 6–12, and 20–104 kg ha¹, respectively). Both SSNM and ICM strategies significantly improved the grain yields of rice and wheat. Overall yield increment by ICM over farmers' practice (FP) reached up to 2.3 Mg ha¹ (66%) in rice and 2.3 Mg ha¹ (87%) in wheat, suggesting that there is a large potential for increasing rice and wheat yields in Nepal. Yield gap 1 (maximum attainable yieldaverage yield in ICM) was 1.3 to 1.4 Mg ha¹ for rice and 0.3 to 1.0 Mg ha¹ for wheat. While yield gap 2 (maximum attainable yieldaverage yield in FP) ranged from 2.8 to 3.5 Mg ha-1 for rice and 2.3 to 2.8 Mg ha-1 for wheat. Rice N-use efficiencies increased up to 50% and 70% with SSNM and ICM, respectively, over FP. In wheat, N-use efficiency increased up to 46% by ICM over SSNM. The net profit gained by applying ICM over FP was higher in wheat (US$ 217) than in rice (US$ 73). The findings suggest the urgent need to develop an effective program for wider dissemination of ICM technology in the Eastern-Gangetic plains.     

施氮量对稻麦干物质转运与氮肥利用的影响

为探讨太湖地区稻麦轮作农田适宜施氮量及氮素对干物质转运与氮肥利用的影响,于2007—2009年间在中国科学院常熟农业生态实验站建立田间定位试验。设置4个氮肥处理水平,分别用N0、N1、N2和N3表示。水稻各处理的施氮量分别为0、125、225和325kghm-2;小麦相应处理施氮量分别为0、94、169和244kghm-2(为稻季相应处理施氮量的75%)。结果表明,水稻施氮量超过225kghm-2,小麦施氮量超过169kghm-2后,产量增加不显著。水稻、小麦开花期干物质积累量均随施氮量的增加而增加,但花前营养器官干物质转运对籽粒贡献率均随氮肥用量增加而降低;氮肥农学效率与氮肥生理效率均随氮肥用量增加而降低,且N2与N3处理之间差异不显著;边际产量均随施氮量增加而下降,N3处理边际效益水稻平均低于3.1kgkg-1,小麦平均低于2.4kgkg-1。综上所述,无论水稻还是小麦,N2处理既能保证较高物质转运率,又能保证较高的氮肥利用效率与经济效益。     

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。     

基于BP神经网络的稻麦轮作区小麦赤霉病预测模型

为提高稻麦轮作区小麦赤霉病发生程度预测的准确度，以江苏洪泽、姜堰和张家港的历年赤霉病病穗率、田间初始菌源和气象因子为数据集，采用逐步回归分析，筛选影响小麦赤霉病发生的关键因子，进一步构建不同生态区的基于 BP 神经网络算法的小麦赤霉病发生预测模型，对江苏姜堰和张家港地区小麦赤霉病病穗率预测准确度均为 100%，对江苏洪泽地区小麦赤霉病病穗率预测准确度为 91.67%。     

黄河故道滨海中低产田耕作与增施有机肥对土壤性状及稻-麦周年产量的短期影响

提升中低产田耕地质量是保障地区粮食持续生产能力的重要途径。通过在江苏省滨海县稻-麦轮作区周年秸秆全量还田条件下设置耕作方式与增施有机肥处理,探讨了耕作与有机肥施用对土壤地力及稻麦产量的影响。结果表明,免耕和旋耕处理有助于提升土壤有机质及碱解氮含量,与耕翻处理相比,旋耕处理土壤有机质含量提升13.0%~21.2%,碱解氮含量提高3.6%~26.4%。短期对土壤物理结构改良的效果为耕翻>旋耕>免耕处理,增施有机肥可以降低土壤容重,增加土壤有机质含量,但对产量几乎没有影响。从周年角度来看,有机无机肥结合、耕翻与浅旋结合有助于改善土壤结构和提升土壤肥水水平,麦季以旋耕处理产量最高,稻季以耕翻处理产量最高。黄河故道稻-麦轮作区中低产田通过在传统化肥基础上增施有机肥、旋耕与深翻交替可以在提升耕地质量的同时实现较高产量。