国内农作物根系分泌物研究热点的初步探析

综合中国知网、维普、万方数据库收录的2000—2021年发表的涉及农作物根系分泌物的中文试验性文章,搜索关键信息进行分析。结果显示:42%的研究涉及的农作物集中在小麦、大豆、玉米、水稻、蚕豆等粮食作物上。作物、微生物、土壤是探索外在环境与根系分泌物互作中所涉及的主要因素。互作研究主要包括农作物根系分泌物对外在环境的影响和根系分泌物对外在环境的响应。对农作物根系分泌物成分的分析在精度上主要可分为全量检测(占总研究的39%)、功能成分分析(占总研究的50%)和全成分分析(占总研究的11%)3个层次。尽管脂类、烷烃类、醇类等大分子量化合物在农作物根系分泌物中的种类占所有化合物种类的比例较高(41%),但对酸类、氨基酸类、糖类等低分子量且种类较少的初级代谢产物的研究数量占比较高(24%)。总的来看,粮食作物是我国农作物根系分泌物研究的重点,且根系分泌物的全成分分析尚处于发展初期。农作物根系分泌物中酸类、氨基酸和糖类等初级代谢物的功能与外在环境的互作是当前的研究热点。

近30年南方丘陵山区耕地土壤养分时空演变特征--以江西省为例

为了掌握南方丘陵山区耕作土壤养分的时空演变规律,以江西省为例,利用1985年江西省第二次土壤普查数据和2012年测土配方施肥项目采集的大量耕层(0—25cm)土壤样点数据,借助SPSS经典统计方法、ArcGIS地统计学和半方差分析技术,运用全局空间自相关(Global Moran′s I)和普通克里金(Ordinary Kriging)插值分析相结合的方法,对比分析了近30年耕地土壤全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、有机质(SOM)和酸碱度(pH值)5种养分要素的时空变异特征。结果表明:1985—2012年,江西省耕地土壤养分存在较大的时空差异,2012年土壤养分Moran′s I指数和块金系数较1985年表现为具有较强的空间正相关集聚特性。1985年除土壤pH值符合球状模型外,其余4种养分要素属于指数模型,2012年土壤TN,TP和SOM符合球状模型,TK和pH值符合指数模型,两个时期交叉验证结果均达到显著水平。30年来,研究区耕作土壤养分有升有降,以升为主。土壤TN和SOM处于丰富级水平,其含量显著上升,平均级别分别提升了0.41,0.44个单位;TP处于中等水平,全磷水平上升较为显著,平均级别提升了0.39个单位;TK处于低量级水平,全钾含量急剧下降,平均级别降低了0.89个单位;土壤pH值处于酸性水平,pH值下降较为明显,平均级别降低了0.66个单位。近年来,由于受到人为耕作方式、施肥结构、秸秆还田、工业污染及酸性沉降物等的影响,江西省耕地土壤TN,SOM和TP含量有所提升,TK含量急剧降低,土壤严重酸化。研究结果为江西省土壤养分分区管理、精准高效施肥、土壤养分可持续利用和提升耕地质量提供基础理论和科学依据。

我国主要农作物生产碳汇结构现状与优化途径

大气中温室气体浓度的增加引起的全球气候变化成为威胁人类生存和发展的一大难题。农作物的碳汇功能对气候变化也起着重要的调节作用。农作物的生产过程既是碳源也是碳汇。本文收集整理分析了我国主要农作物农作系统的相关碳排放参数,估算了农田碳汇碳源效应及其动态变化特征,对作物生产系统的碳投入产出进行定量评价。为我国发展低碳农业规划、政策制定提供了依据,并提出了我国农田碳汇结构的优化途径。

我国典型农作区作物生产碳汇功能研究

我国是一个农业大国，研究我国典型农作区作物生产碳汇对于估算区域碳收支和制定应对气候变化的管理政策有重要的意义。全国6个典型农作区中主要农作物生产整体表现为碳汇。同一区域内不同作物的碳汇量差异明显，同一作物在不同区域之间差异显著。全国年土壤有机碳储量整体表现为碳汇，不同区域年土壤有机碳储量的范围为一2．07TgC·y-1～19．95TgC·y-1。

多尺度下的南方山地丘陵区耕地质量空间自相关分析——以江西省黎川县为例

分析不同尺度下的耕地质量空间分布格局,是提高耕地质量与加强耕地保护建设的基础。选取耕地质量等别监测试点县江西省黎川县为研究区,运用加权平均法、变异系数法和空间自相关分析法,以国家级耕地质量指数为空间变量,分别从县级、乡镇级和村级尺度上探讨了耕地质量的空间关联程度及其分异规律。研究结果表明:1)研究区耕地质量呈现出"南北高,东西低"的空间分布规律,耕地质量指数Mora’s I值表现为国家利用等指数>国家经济等指数>国家自然等指数,县级、乡镇级和村级耕地质量指数的Moran’s I值依次降低,三者均呈显著的空间正自相关集聚态势。2)随着空间尺度的不同,耕地质量指数具有不同的空间关联度,自然等指数受空间尺度影响较大,经济等指数其次,利用等指数最小。3)正相关高-高型和低-低型耕地以组团形式聚集分布,负相关高-低型和低-高型耕地无明显的集中区域,多以零星状分布。研究结果显示耕地质量空间差异对空间尺度的变化较为敏感,可为区域高标准基本农田建设、土地综合整治、耕地质量监测和耕地保护与管理分区提供借鉴参考。

转型期作物生产发展的机遇与挑战

中国作物生产正处于由传统手工劳动为主的小规模生产向机械化、集约化、信息化程度高的适度规模化生产过渡的转型期。在此期间,作物生产发展的重要目标是实现单位耕地生产率与人均劳动生产率的同步提高。近年来,中国作物生产能力的稳步提高、生产方式的重大转变以及工业经济的迅速发展为转型期作物生产发展创造了新的机遇,但同时也带来了新的挑战,涉及多熟制作物生育期缩短、大田生产用种量增加和杂种优势利用价值下降等方面。针对上述挑战,笔者从发展密植高光效栽培、提高杂交作物种子质量以及加强育种与栽培协同攻关等方面展望了转型期作物生产的研究方向。

中国南方多熟种植的发展现状、功能及前景分析

中国南方是多熟种植的主体,发挥多熟制集约化程度高的优势有助于藏粮于地、藏粮于技。长江中下游地区多熟种植主要模式:油菜—双季稻、油菜—单季稻、绿肥—双季稻和稻麦两熟制;华南多熟种植模式以冬作物—双季稻为主,如小麦(马铃薯)—双季稻等;西南地区多熟种植主要模式:春菜—水稻—秋冬菜、水稻—马铃薯(泽泻)、小麦(油菜)—水稻—秋菜。近年来四川玉米大豆间套作发展迅速。中国南方多熟种植能提高生态经济效益,改善作物品质和土壤质量,减少生物灾害,保障粮食安全与社会稳定。未来多熟种植仍是中国种植模式的主流,必须力求多熟种植集约化和持续化最大融合,积极推进传统多熟农艺科学化、现代化和机械化。

湘潭镉污染稻田全年粮食作物替代种植模式研究

为明确湘潭中度镉污染稻田全年粮食作物替代种植的可行性和理想替代种植模式,于2016年开展了双季稻、双季玉米、双季高粱等3种种植模式的生育进程、产量构成、产品镉含量与经济效益比较研究.结果表明:(1)3种种植模式下,晚季作物均能在10月下旬成熟,两季作物总产量以双季稻最高,双季高粱次之,双季玉米最低;(2)两季总纯收入双季稻最高(17 285.2元/hm2),双季高粱降低2.4%,双季玉米降低44.6%;(3)早、晚稻糙米镉含量远超国家标准,而玉米籽粒镉含量仅0.10 mg/kg左右,高粱籽粒镉含量在0.25 mg/kg^0.45 mg/kg之间,低于国家饲料镉含量标准.综合来看,双季高粱(旱季+再生季)虽经济效益较双季稻略有下降,但其产品安全,且具有省工节本优势,是中度镉污染稻田的理想替代种植模式.

作物航空喷施作业质量评价及参数优选方法

农用飞机由于具有很好的机动性、灵活性和施药效率,近年来受到高度重视,成为植保产业的重要发展方向。影响航空喷施效果的因素有很多,机型、喷嘴型号、喷雾压力、喷施角度、环境因素、作业高度、作业速度、药剂配方、药剂浓度等因素等都会影响雾滴在植物表面的分布特性,从而影响航空喷雾作业效果。地面药液的雾滴分布特性是决定航空植保效果的主要因素,研究不同因素条件下的雾滴分布情况能为航空喷施作业时选择相对合适的喷嘴型号、喷雾压力、喷施角度、作业高度、作业速度、药剂配方及药剂浓度等提供参考,从而有利于保证航空施药效果。该文在对目前中国航空植保产业发展现状进行深入剖析的基础上,研究分析了目前中国航空植保存在的主要问题,同时提出了作物航空植保技术规程中作业参数的优选及评价方法。该研究为中国主要作物航空植保喷施作业技术规程的制定提供了参考。

三种稻田粮食作物种植模式的土壤镉动态与镉移除效果比较

为明确不同种植模式(全年休闲、双季稻、双季玉米、双季高粱)对镉污染稻田土壤镉动态的影响,并比较各种植模式对土壤镉的移除效果,于2016年在湖南湘潭县中度镉污染稻田开展了大田试验.结果表明:各处理间土壤全镉含量差异不明显;与全年休耕处理相比,双季稻收获后土壤有效镉含量降低,而双季玉米与双季高粱处理有所提高,以双季高粱处理表现更明显.稻米镉含量明显超标,而玉米与高粱籽粒镉含量低于国家标准.作物全年镉累积量呈现双季高粱>双季水稻>双季玉米趋势.可见,双季高粱(头季+再生季)对土壤镉的活化与移除效果最好,且其籽粒镉含量低于国家标准,是中度镉污染稻田的理想替代种植模式.

不同有机肥替代比例施肥模式对水稻产量形成及氮肥利用的影响

以杂交中熟晚稻隆香优130为材料,在田间试验条件下,探讨不同有机肥替代比施肥模式对水稻产量形成及氮肥利用的影响。结果表明:(1)有机肥替代比为40%时,水稻的理论产量、实际产量较高;(2)有机肥替代比为40%时,水稻的千粒重、总粒数、结实率、有效穗数较高;(3)有机肥替代比为0时,灌浆期与成熟期的茎干物质量、孕穗期与灌浆期的叶干物质量、灌浆期与成熟期的穗干物质量、孕穗期灌浆期和成熟期的整株干物质量较高;有机肥替代比为20%时,分蘖期与齐穗期的茎干物质量、齐穗期的叶干物质量、齐穗期的穗干物质量、分蘖期与齐穗期的整株干物质量较高;有机肥替代比为60%时,孕穗期的茎干物质量、分蘖期与成熟期的叶干物质量较高;(4)有机肥替代比为60%时,孕穗期的叶绿素相对含量较高;(5)有机肥替代比为40%时,氮肥贡献率较高;(6)有机肥替代比为40%时,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力较高。

作物硝态氮转运利用与氮素利用效率的关系

【目的】铵态氮(NH_4^+)和硝态氮(NO_3~–)是作物氮素吸收利用的主要形态,旱作作物NO_3~–的累积与利用是氮素营养研究的主要组成部分,关系到理解作物NO_3~–的转运和利用关系及作物体内NO_3~–含量和氮素利用效率(nitrogen utilization efficiency,NUE)高低的问题。【主要进展】作物吸收的NO_3~–分为被作物直接利用、分泌到根外、储存在液泡和向地上部分运输四种途径。其中NO_3~–短途分配(液泡NO_3~–分配)和长途转运(地上、地下部NO_3~–的转运)共同调控着NO_3~–的利用效率,进而影响作物的NUE。液泡NO_3~–不能被作物直接利用,只有分配到液泡外细胞质中的NO_3~–才能被作物迅速代谢和利用;同时有更大比例的NO_3~–分配到地上部分,使得作物可以充分利用太阳光能进行NO_3~–代谢和能量转换,从而提高了作物的NUE。此外,液泡对NO_3~–起到分隔作用,储存在液泡中的NO_3~–并不能对NO_3~–转运相关基因(如NR、NO_3~–长途转运基因NRT1.5和NRT1.8)起到诱导效果;只有分配在液泡外原生质体中的NO_3~–才能对NO_3~–诱导基因产生强烈的诱导。因此,作物细胞原生质体中液泡内、外NO_3~–的分配不仅影响了NO_3~–的同化利用,而且直接影响了NO_3~–的长途转运。【展望】本文对植物原生质体中液泡内、外NO_3~–的短途分配和地上、地下部间NO_3~–的长途转运机制进行了总结,为进一步深入研究作物地上、地下部NO_3~–长途转运和液泡NO_3~–短途分配的关系,以及更好地揭示作物NUE对NO_3~–转运和利用的响应机理提供参考。

4种钝化剂修复镉污染稻田的稳定性研究

为探究钝化剂对镉污染稻田的修复效果及稳定性,在浏阳市沿溪镇花园村开展大田试验,以玉针香和湘晚籼13号为供试晚稻品种,设置硫铝酸钙(S)、氯铝酸钙(L)、钙铝水滑石(A)、镁铝水滑石(B)4种钝化剂处理与对照(CK)处理,比较施用3年后不同处理水稻产量、各部位干物质和镉吸收与转运的差异。结果表明:与对照相比,L、B处理土壤的有效镉含量分别显著下降了27.78%和19.44%,且其土壤Cd的活化率也均显著降低。玉针香和湘晚籼13号的糙米镉含量均为A处理最低,分别较对照下降48.89%和51.52%,L处理则分别下降了20.00%和21.21%,B处理分别下降了40.00%和12.12%。施用钝化剂对湘晚籼13号的产量无显著影响,L、S处理显著增加了水稻茎叶干物质量,A处理对水稻茎叶干物质量无显著影响,B处理显著增加了湘晚籼13号的茎叶干物质量,但显著降低了玉针香的茎叶干物质量。综合分析,一次性施用钙铝水滑石对镉污染土壤修复和水稻降镉的稳定性最好,硫铝酸钙效果相对较差。

传统农业文化遗产稻田养鱼进步与创新体系研究

稻鱼共生生态农业文明是我国传统农业的精华,也是联合国粮农组织公布的世界重要农业文化遗产。随着农业科技的快速发展,我国稻田养鱼的技术体系、方法模式和管理水平都取得了显著进步。在生态农业成为农业发展主导模式的今天,国家农业政策的支持和市场对优质农产品的需求,为"稻—渔"产业的新一轮发展带来了机遇和挑战。如何运用好现代农业科技,促进稻田养鱼方法改革与技术创新,对实现农业绿色高效可持续生产、保障农副产品安全、拓宽精准扶贫渠道和完善"稻—渔"产业技术体系有着深远的理论意义与实践价值。

氮肥运筹对南方双季晚粳稻产量及品质的影响

【目的】近年来"籼改粳"是我国南方双季稻区水稻产量及品质提高的有效措施之一,但何种氮肥运筹能使籼粳杂交稻在晚稻季中同步达到高产和优质目前还不清楚,需要进一步研究。【方法】2016—2017年,选用籼粳杂交稻甬优1538为晚稻材料,在总纯氮量255 kg/hm^2条件下,设置基蘖穗肥比分别为6∶2∶2 (A)、4∶2∶4 (B)、2∶2∶6 (C)三种氮肥运筹的比例(穗肥于倒3叶期一次性施用),并在基肥和分蘖肥分别占总施氮量40%和20%下,设置穗肥于倒4叶、倒2叶期两次均施(B_1)和基蘖穗粒肥比为4∶2∶2∶2 (B_2)。收获后,调查分析了晚粳稻产量和品质。【结果】与B处理相比,A和C处理产量分别降低1.9%~4.8%和4.9%~16.8%,而B_1和B_2处理产量分别增加1.2%~3.2%和3.8%~12.5%。B、B_1和B_2处理总干物质量均显著高于A和C处理(P <0.05),特别是在抽穗–成熟期阶段干物质量的积累优势突出,而B1处理高效叶及有效叶的叶面积指数大和B_2处理灌浆结实期剑叶SPAD值高分别是二者在灌浆结实期干物质生产能力强的主要原因。随着基肥比例的降低,加工品质、蒸煮与食味品质和营养品质变优,但外观品质和RVA谱变劣。此外,同一基蘖肥施用比例下,稻米加工品质和蒸煮与食味品质表现为B_2 <B_1 <B,外观品质和RVA谱特征值表现相反的变化规律,而营养品质表现为B_2> B> B_1。【结论】在本试验条件下,采用基蘖穗粒肥比为4∶2∶2∶2的氮肥运筹晚粳稻产量表现最好,采用基蘖穗肥比为4∶2∶4时可兼顾水稻高产和优质,其中穗肥二次均施的氮肥运筹表现优于穗肥一次施用。

miRNA在农作物研究中的应用进展

miRNAs是内源的小分子RNA,在生物体生长发育、生物体代谢途径以及抵抗生物或非生物胁迫中起着非常重要的作用。综述了miRNA在水稻、玉米、油菜、棉花等主要农作物生长发育的调控的应用研究进展,最后探讨了miRNA未来研究热点,并对其在农作物研究中的应用前景进行了展望。

南方稻区优质晚粳稻产量和品质调优的播期效应

为探究在南方稻区通过播期调控来同步实现晚粳稻高产和优质的可行性,以籼稻品种‘黄华占’(对照)和粳稻品种‘常优5号’、‘甬优1538’和‘金农香粳1267’为试验材料,通过分期播种试验,研究优质粳稻在南方稻区不同播期条件下产量和米质的变异特征。结果表明,随着播期推迟,籼稻产量下降(降幅达4.5%~19.2%),粳稻均呈先上升后下降的趋势(降幅达2.1%~15.9%)。相关分析表明,籼稻产量与每穗粒数和结实率相关系数分别为0.91和0.97,粳稻产量与每穗粒数的相关系数为0.88~0.99,这也是粳稻产量下降的主要原因之一。不同播期下籼、粳稻的主要品质性状存在差异,随着播期推迟,籼、粳稻的加工品质、外观品质、稻米蒸煮及食味品质均产生相同效应,但变化趋势不同,外观品质均变优,蒸煮与食味品质变劣,加工品质呈先变优后变劣的趋势;籼、粳稻的营养品质产生效应存在差异,其中籼稻营养品质先变劣后变优,而粳稻营养品质则变优。随着播期推迟,籼、粳稻的峰值黏度、热浆黏度、冷胶粘度和崩解值均呈降低趋势,但消减值、回复值均呈增加趋势。综上,籼稻适时早播有利于优质增产,而粳稻早播或晚播均不利于优质粳稻生产,适宜播期因粳稻品种特性而异。本研究结果为南方双季稻区优质晚粳稻增产提质的合理播期提供了理论依据。

苗期不同浓度多效唑对南方晚粳稻秧苗素质、茎蘖动态及产量的影响

【目的】通过喷施多效唑来达到高产所需的足穗,解决南方晚粳稻有效穗数不足的问题。【方法】设计以品种为主区、多效唑浓度为副区的裂区试验。以镇稻11和甬优2640为晚粳稻材料,以晚籼稻H优518为对照;多效唑浓度(以有效成分计)分别设A1(0 mg/L)、A2(84 mg/L)、A3(120 mg/L)、A4(156 mg/L)和A5(192mg/L)共5种施用水平。2014-2015年评估了不同浓度多效唑对南方晚粳稻秧苗素质、茎蘖动态及产量的影响。【结果】随多效唑浓度增加,2年各品种秧苗苗高均逐渐降低;H优518及甬优2640秧苗叶龄及SPAD值逐渐增加,而镇稻11却先增后降;三品种秧苗单株根长、根数、分蘖数以及有效穗数、结实率、籽粒充实度和产量均随苗期喷施多效唑浓度的增加呈现先增后降趋势,其中H优518及甬优2640两品种的上述指标均在A4时最高,镇稻11在A3表现最佳。【结论】喷施适宜浓度多效唑可显著提高水稻秧苗素质、有效穗数及产量。其中,H优518及甬优2640以A4(156 mg/L)时产量表现最好,而镇稻11却在A3(120 mg/L)时产量达到最高。

播期对南方优质晚粳稻产量及稻米品质的调控效应研究

近年来,"籼改粳"在江西等南方双季稻区发展较快,关于双季晚粳稻高产品种及其配套栽培技术的研究也有了较多的报道,但关于优质晚粳稻产量及品质的播期调控效应仍不清楚。本研究以南方优质晚粳稻品种甬优1538为材料,通过开展分期播种试验,研究了不同播期对优质晚粳稻产量和米质变化的影响。结果表明,随着播期的推迟,甬优1538的有效穗数呈增加趋势,每穗粒数和千粒重先增后降,而结实率呈现降低趋势,最终产量呈先增后降的趋势,以播期为6月25日时产量最高。随着播期的推迟,甬优1538的加工品质、外观品质及蒸煮与食味品质均变劣,而营养品质变化趋势因指标而异,峰值粘度、热浆粘度、冷胶粘度和崩解值呈逐渐降低趋势,而回复值和消减值呈逐渐增加趋势。可见,在南方双季稻区晚粳生产中,适当早播有利于同步实现高产和优质。

氮肥运筹对南方优质常规晚粳产量和品质的影响

为探明南方双季稻区优质常规粳稻金农香粳1267的适宜氮肥运筹模式,设置6个施氮水平(CK,0;N1,165 kg/hm^2;N_2,210 kg/hm^2;N_3,255 kg/hm^2;N_4,300 kg/hm^2;N_5,345 kg/hm^2),并在N_3水平下设置3个氮肥运筹方式(NT_1,基蘖穗肥比例为4∶2∶4,穗肥于倒3叶施用;NT_2,基蘖穗肥比例为4∶2∶4,穗肥于倒4叶、倒2叶分2次等量施用;NT_3,基蘖穗粒肥比例为4∶2∶2∶2,穗肥于倒3叶施用),研究不同氮肥运筹模式对南方优质常规晚粳稻产量和品质的影响。结果表明,随施氮量的增加,产量呈先增后降的趋势,与N_3处理相比,CK、N_1、N_2、N_4和N_5处理产量分别降低37.1%、8.2%、5.7%、4.9%和10.0%,晚粳稻产量增加的主要原因是每穗粒数和千粒重的提高;在N_3水平下,NT_3处理产量最高,主要是由于每穗粒数的提高。随着施氮量的增加,晚粳稻的加工品质、外观品质、蒸煮与食味品质和营养品质得到改善;在N_3水平下,出糙率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度和胶稠度均表现为NT_1>NT_2> NT_3,而直链淀粉含量和粗蛋白含量则反之。随施氮量的增加,RVA谱特征值中峰值粘度、热浆粘度、冷胶粘度、崩解值和峰值时间均降低,而消减值、回复值和糊化温度呈增加的趋势;在N_3水平下,峰值粘度、热浆粘度、冷胶粘度、崩解值和峰值时间均表现为NT_1<NT_2<NT_3,而消减值、回复值和糊化温度则反之。综上所述,在本试验条件下,南方优质常规晚粳稻以施氮量为N_3(255 kg/hm^2)、氮肥运筹为NT_3(基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=4∶2∶2∶2)时,能较好实现水稻高产和优质的协调统一。