带宽和株距对带状间作大豆物质积累分配及产量形成的影响

间套作系统中合理的田间配置能改善作物生长环境,增加系统产量。为进一步完善西南地区大豆-玉米带状间作系统高产高效的田间配置技术,本研究以大豆-玉米带状间作为研究对象,采用二因素裂区试验设计,综合分析2.0 m(B1)和2.4 m(B2)2个带宽与9 cm(P1)、11 cm(P2)、14 cm(P3)、18 cm(P4)4个株距对大豆物质积累分配、籽粒灌浆和产量的影响。结果表明,B2带宽下各株距处理的净光合速率均高于B1,其2年平均值在B2下较B1增加14.26%;相同带宽下净光合速率在B1P4和B2P4达到最大,开花期较B1P1和B2P1增加13.57%和25.21%。2个带宽下大豆群体物质积累均随株距增加呈先增后减的趋势且分别在B1P3和B2P2下达到最大,完熟期B2较B1增加9.82%~22.08%。同时,带宽与株距的增加促进了大豆花后物质的积累与向籽粒的转移,与B1相比,B2处理使大豆花后干物质积累量与干物质转移量分别增加13.82%~28.01%和13.38%~37.76%,籽粒物质积累占比增加到41.80%~44.26%。物质积累的增加改善籽粒灌浆过程,B2带宽下籽粒灌浆活跃期(D)较B1延长2~3 d;2种带宽下平均灌浆速率均在P4达到最大且分别较P1增加5.80%和6.58%。产量结果表明,大豆-玉米带状间作模式中,带宽和株距的增加降低了群体有效株数,增加了单株粒数和百粒重;B2带宽下的大豆产量较B1增加22.32%~36.87%,2个带宽下分别在B1P3和B2P2达到最大值,2年间较B1P1和B2P1增加17.83%~26.44%和10.71%~10.76%。综上所述,2.4m带宽下大豆株距为11 cm时能有效改善大豆花后干物质积累和分配,促进籽粒灌浆,增加单株粒数和百粒重,提高大豆群体产量,实现大豆-玉米带状间作系统的高产高效。

化控对玉米带状间作大豆主茎分枝光合特性、物质积累及产量的影响

为充分挖掘化控技术对带状间作系统中大豆的增产潜力,本研究以大豆-玉米带状间作为研究对象,以南豆25为试验材料,通过在大豆4节期(V4)叶面喷施不同植物生长调节剂[抑芽丹(MH)、吲哚-3-乙酸(IAA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)、24-表油菜素内酯(EBR)、三碘苯甲酸(TIBA)、烯效唑(S3307)、胺鲜酯(DTA-6)]及清水(CK),探究调节剂对大豆主茎和分枝结构上的光合特性、干物质积累分配及产量的影响。结果表明,调节剂处理提高了带状间作大豆主茎和分枝叶片SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,EBR、S3307和DTA-6处理下大豆的叶面积指数、干物质积累量和群体产量显著高于CK。各调节剂中以DTA-6协调主茎与分枝生长关系的效果最好,该处理下盛荚期(R4)大豆主茎和分枝的干物质积累量分别较CK增加15.62%和30.24%,完熟期分枝荚果分配率最高。产量结果也表明,DTA-6处理下分枝粒数和百粒重达到最大,使大豆群体产量较CK提高26.01%~32.61%。综上,DTA-6能够改善带状间作大豆主茎和分枝叶片光合特性,促进干物质积累分配及产量形成。本研究为化控在带状间作大豆中的推广应用提供了理论参考与技术支撑。

施氮与种间距离下大豆/玉米带状套作作物生长特性及其对产量形成的影响

为明确施氮和种间距离下套作作物生长特性及其对产量形成的影响。本文以大豆/玉米带状套作系统为研究主体,探究不同氮水平(施氮与不施氮)与种间距离(玉豆间距30、45、60和75 cm、单作100 cm)下作物生长率、干物质积累与分配及产量差异,并对作物干物质积累过程进行拟合,综合分析作物生长规律和产量效益。结果表明:玉米生长率在抽雄期至乳熟期达最大,不施氮下以间距30 cm(MS30)最高,较玉米单作(MM100)高出34.99%。套作大豆生长率在初花期前显著低于单作(SS100),而初花期后高于SS100,以间距60cm(MS60)最高,盛花期—盛荚期在不施氮下较SS100高出78.91%。Logistic方程可较好的拟合玉米、大豆的干物质积累过程,且R2均在0.95以上。与不施氮相比,施氮推迟了玉米干物质积累高峰,提高了干物质积累量;套作大豆生育前期干物质积累慢于单作,而生育后期间距45cm(MS45)、MS60干物质积累逐渐与单作持平甚至超过单作。施氮提高了玉米籽粒干物质分配率而显著提高产量,2年间玉米产量分别提高10.05%、40.90%。随种间距离增加套作大豆产量呈先增后减趋势,以MS60最高,MS30最低,MS60两年间在不施氮与施氮下较MS30分别平均高出23.88%、31.77%。套作下土地当量比均在1.35以上,其中以施氮下MS60最大(1.89)。适宜的种间距离(间距60 cm)可实现套作下玉米和大豆协同生长,提高作物生长率、促进干物质积累与分配、提高系统产量和土地当量比。

长江流域田间配置对玉米-大豆带状复合种植群体产量和气候资源利用效率的影响

【目的】探究长江流域各地区群体产量效益与光、温、水资源利用效率最优的生产单元和行比配置。【方法】在长江流域粮食主产区,以当地主栽的带状复合种植模式为主,四川与湖北地区采用春玉米夏大豆带状套作模式,湖南与江西地区采用春玉米春大豆带状间作模式,江苏地区采用鲜食玉米鲜食大豆带状套作模式,以单作玉米(MM)与单作大豆(SS)为对照,设置5个不同的玉米-大豆带状间套作田间配置:生产单元2 m行比2∶2(T1)、生产单元2.4 m行比2∶3 (T2)、生产单元2.4 m行比2∶4 (T3)、生产单元2.8 m行比2∶3 (T4)、生产单元2.8 m行比2∶4 (T5)。【结果】3年试验结果表明各地区玉米产量总体呈现随生产单元宽度增加下降的趋势,大豆产量呈现为相反趋势,群体产量呈现随生产单元宽度增加下降的趋势。不同区域玉米-大豆带状复合种植均表现出明显的间套作优势,土地当量比在不同地区之间尤以长江上游的四川、湖北生态区表现突出,最高达1.64。长江上中下游各田间配置群体产量效益与光温水资源利用均大幅高于单作大豆,在生产单元2 m,行比2∶2的田间配置下相较单作玉米,长江上游四川与湖北试验点平均经济效益分别提高了39.20%、39.34%,光温水生产效率分别提高了31.48%、19.42%、13.85%(四川)和56.90%、41.45%、42.89%(湖北),长江下游江苏试验点3年平均经济效益提高22.22%,光温水生产效率分别提高22.09%、13.16%、14.41%。长江中游湖南试验点在生产单元2.4 m,行比2∶3的田间配置下3年平均经济效益与光温水生产效率较单作玉米分别提高13.07%、13.86%、7.77%和6.45%,长江中游江西试验点在生产单元2.4 m,行比2∶4的田间配置下3年平均经济效益与光温水生产效率较单作玉米无显著差异。【结论】综合3年群体产量效益与资源利用率及主成分分析表明,长江上游(四川、湖北)与长江下游(江苏)玉米-大豆带状套作区应实行生产单元2 m,行比2∶2的田间配置,长江中游(湖南、江西)带状间作区可分别采用生产单元2.4 m,行比2∶3与生产单元2.4 m,行比2∶4的田间配置。

种植密度对北疆灌区大豆-玉米带状间作混合青贮产量和作物抗倒特性的影响

【目的】针对北疆灌区光照资源丰富但青贮种植单一的问题,利用大豆-玉米带状复合种植优势,在北疆灌区通过设计大豆-玉米不同种植密度来调控作物青贮产量,为当地青贮间作适宜密度栽培提供参考。【方法】设置3个玉米种植密度:9万株/hm^(2)(M1)、10.5万株/hm^(2)(M2)和12万株/hm^(2)(M3)。3个大豆种植密度:15万株/hm^(2)(S1)、18万株/hm^(2)(S2)和21万株/hm^(2)(S3),阐明不同密度处理下作物农艺性状、群体光合有效辐射、抗倒伏特性和青贮产量。【结果】玉米种植密度从9万株/hm^(2)增至12万株/hm^(2),茎秆穿刺强度平均降低17.30%~25.72%,倒伏率平均增加51.13%~55.27%,叶面积指数(LAI)平均增加8.00%~22.82%,光合势(LAD)平均增加10.49%~29.49%,产量呈先升后降趋势,在10.5万株/hm^(2)密度下获得最大值,大豆株高和倒伏率随玉米种植密度增加呈上升趋势,大豆冠层透光率、茎粗和抗折力呈下降趋势,LAI和LAD呈先升后降趋势。在玉米低、中和高密度处理下,大豆高密度间作与低、中密度间作相比,抗折力分别降低18.71%~29.83%、19.68%~36.94%和20.48%~31.74%,倒伏率分别增加9.77%~48.50%、9.82%~66.24%和2.25%~35.80%。随大豆种植密度增加,大豆LAI、LAD和产量增加,倒伏率显著下降。M2S3处理间作系统混合青贮产量最高,为64 981.84 kg/hm^(2),较M2S1处理增产2.81%。【结论】玉米10.5万株/hm^(2)搭配大豆21万株/hm^(2)间作种植有利于提高混合青贮产量,可为北疆灌区青贮大豆-玉米带状复合种植适宜播种密度种植提供参考依据。

种植密度对北疆灌区带状间作青贮玉米-大豆物质积累及产量的影响

【目的】为明确北疆灌区青贮玉米-大豆带状间作最佳密度配置,挖掘群体生物产量潜力。【方法】采用二因素裂区试验设计,主因素为玉米密度:A1、A2、A3(2021年:6.75、8.25、9.75万株/hm^(2);2022年:9、10.5、12万株/hm^(2)),副因素为大豆密度:B1、B2、B3 (2021年:12、15、18万株/hm^(2);2022年:15、18、21万株/hm^(2)),拟分析不同种植密度对带状间作玉米大豆物质积累和群体生物产量的影响。【结果】玉米密度从6.75万株/hm^(2)增至12万株/hm^(2),玉米单株干物质平均下降35.46%,花前积累量平均下降25.42%,达到最大生长速率时间(T_(max))、最大生长速率生物量(W_(max))和活跃生长期(P)平均下降10.99%、39.48%和1.78%。玉米生物产量、干物质日积累量、花后积累量、最大生长速率(G_(max))和平均生长速率(G_(mean))随玉米密度增加呈先增后减趋势,均在10.5万株/hm^(2)密度达到最大。随玉米密度和大豆密度增加,大豆单株干物质、花前积累量、W_(max)、G_(max)和G_(mean)呈下降趋势,花后积累量、T_(max)和P呈上升趋势。2022年A2B3处理带状间作群体产量最高,为64.99 t/hm^(2),较A1B1增产11.98 t/hm^(2),对群体干物质积累量(Y)和种植密度(A、B)回归分析得出,当A=10.84万株/hm^(2),B=19.41万株/hm^(2),Y取得极大值24.87 t/hm^(2)。【结论】玉米10.5万株/hm^(2)和大豆21万株/hm^(2)密度带状间作群体生物产量最大,可为北疆灌区带状间作玉米大豆适宜种植密度提供参考。

基于连续小波变换估测干旱胁迫下玉米籽粒产量

利用高光谱遥感技术监测作物水分状况和籽粒产量,对于调控作物生长、优化水分管理和改善产量形成具有重要意义。本研究玉米品种选用正红505,于2018—2019年在四川雅安和仁寿的试验田设置4个水分处理(正常水分、轻度、中度和重度干旱),分析玉米在拔节期(V6)、抽雄期(VT)和灌浆期(R^(2))的冠层含水量(canopy water content,CWC)与籽粒产量的定量关系,利用植被指数和连续小波变换对光谱反射率数据进行处理,采用线性回归方法构建CWC定量反演模型,进一步探索以CWC为桥梁建立的玉米籽粒产量的预测模型效果。结果表明,(1)利用小波特征构建的CWC估测模型的预测效果高于植被指数,V6、VT和R^(2)期分别以小波特征gaus3770,64、rbio3.31635,2和rbio3.3838,2构建的线性回归模型检验精度较高,R^(2)分别为0.770、0.291和0.233。(2)CWC与玉米籽粒产量间建立的线性回归模型均达极显著水平(P<0.01),V6、VT和R^(2)期的R^(2)分别为0.596、0.366和0.439。(3)基于光谱反射率构建的产量预测模型以V6期小波特征gaus3770,64的验证效果最好(R^(2)=0.577,RMSE=1.625 t hm^(–2)),可作为预测玉米籽粒产量的最佳时期。因此,本研究提出的“光谱反射率—冠层含水量—产量”建模方法能够实现对玉米籽粒产量的精确估测,为未来大面积监测玉米生产力提供了理论依据。

富水环境下盾构隧道最小覆盖层厚度设计与计算方法综述

覆盖层厚度设计是建设水下盾构隧道的关键环节之一。覆盖层厚度过小,围岩在施工扰动下易发生失稳,引起塌方、突水等灾害;覆盖层厚度过大,则会对工程预算与工期提出更高的要求。通过文献调研,结合已有实际水下盾构隧道工程案例,对现有合理覆盖层厚度设计和计算方法进行研究与总结。得出:1)水下盾构隧道设计方法主要分为理论分析法和数值模拟法;2)根据隧道结构稳定分析侧重点不同,理论分析法可分为考虑抗浮稳定性设计方法和考虑掌子面稳定性设计方法;3)现阶段水下盾构隧道合理覆盖层厚度的设计方法多基于数值模拟和理论分析,对实际工程工况进行一定程度的简化,且未能全面考虑复杂建(构)筑物环境、施工工艺以及隧道自身结构特性的影响,覆盖层厚度的研究深度和设计方法的适用性仍需进一步提高;4)目前,富水环境下盾构隧道最小覆盖层厚度的研究内容已较为丰富,但与实际工程的结合较为困难。未来的研究应进一步考虑施工的经济性、施工流程、复杂环境条件、结构寿命及智慧建造平台等方面。

带状间作不同带间距对玉米光能利用的影响

【目的】探究玉米单株生长环境一致情况下,不同玉米带间距离对带状间作玉米光能利用的影响。【方法】于2021—2022年,以传统间作(1M1S、2M1S)和玉米-大豆带状间作(2M2S、2M3S、2M4S)为研究对象,设置5种玉米带间距离,分别为1 m(1M1S,1行玉米﹕1行大豆)、1.2 m(2M1S,2行玉米﹕1行大豆)、1.6 m(2M2S,2行玉米﹕2行大豆)、2 m(2M3S,2行玉米﹕3行大豆)、2.4 m(2M4S,2行玉米﹕4行大豆),另外设2种单作玉米为对照,单作玉米行距分别为80 cm(M80)和40 cm(M40),分析光环境的差异对玉米光能截获和光能利用率(RUE)的影响。【结果】与单作玉米相比,带状间作改善了玉米冠层中下部的透光率,显著提高玉米的叶面积和光能利用率,增加玉米干物质积累,使玉米叶片保持较高的净光合速率,促进产量的增加。随着玉米带间距离的增加,玉米中下部的透光率升高,带状间作2M2S、2M3S和2M4S处理较单作M80和M40处理分别升高30.67%、20.62%、10.10%和112.70%、96.35%、79.23%。2M4S处理由于玉米占地面积最少,导致单位土地面积上玉米光能截获最小,分别低于单作M80和M40处理44.72%和53.54%,但2M4S处理的单株光能利用率分别是单作M80和M40的1.14和2.16倍。带状间作2M2S、2M3S、2M4S处理的产量较单作M80和M40处理分别提高4.97%、10.47%、13.43%和50.05%、57.08%、61.31%。【结论】在玉米单株生长环境一致时,玉米带间距离的增大改善了玉米冠层中下部的透光性,增大了玉米的叶面积,使叶片保持着较高的净光合速率和光合产物的累积,进而提高了玉米的光能利用率。2M4S处理玉米中下部透光率最大,玉米的净光合速率和干物质积累最高,导致光能利用率和产量优势最高。

站-桥同位合建工程中地下结构的地震响应

地铁车站与高架桥同位合建(站-桥合建)工程能缓解城市交通拥堵和节约建造空间,但其动力响应机制和地下结构地震反应特性不甚明确。利用有限差分软件建立站-桥合建工况和单一车站工况对应的三维模型,首先进行静力计算,分析两类工况的受力变形规律,在此基础上分析在输入El-Centro波和Kobe波时两类工况中地铁车站的层间位移角、应力变化规律以及薄弱位置;最后深入研究高架桥的桥梁荷载和高度对地铁车站地震反应的影响规律。结果表明:随着基岩输入加速度的增加,高架桥对地铁车站层间位移角和最大应力的影响增大;站-桥合建工况中车站楼板两端容易发生受拉破坏,大震时应增加对车站中柱的关注;层间位移角随桥梁荷载线性增加,随桥梁高度非线性增加,应力随两者均呈线性增加。

基于高产与高效条件下鲜食玉米鲜食大豆带状间作田间配置技术优化

为了明确西南地区鲜食玉米鲜食大豆带状间作的高产与利于机械化实现高效的田间配置技术,以2个株高差异较大的鲜食玉米品种为材料,采用两因素裂区设计,综合分析2种带宽(高产带宽2 m和宜机械化高效带宽2.4 m)与玉米种植密度(37,500、45,000、52,500和60,000株hm^(-2))对鲜食玉米-大豆带状间作系统中群体产量、商品品质及种植效益的影响,明确了高产高效最优田间配置。结果表明,鲜食玉米产量受玉米密度的影响更显著,而鲜食大豆产量主要受带宽的影响。带宽和玉米密度显著影响鲜食玉米商品品质,随着带宽增加,矮秆玉米品种一级果穗率2年平均降低25.78%,秃尖长2年平均增加9.55%,高秆玉米品种则一级果穗率降低11.76%,秃尖长增加17.54%;随着玉米密度增加,2种带宽下矮秆和高秆玉米品种一级果穗率均显著降低,秃尖长均显著增加,2019年2 m带宽下矮秆和高秆玉米种植密度从52,500株hm^(-2)增至60,000株hm^(-2),一级果穗率分别降低46.16%、27.78%,秃尖长分别增加19.44%、14.17%,2.4m带宽下则一级果穗率分别降低25.01%、23.60%,秃尖长分别增加16.46%、11.53%。带宽、密度对鲜食大豆2粒荚率和3粒荚率的影响达显著水平,随着带宽增加,带状间作大豆2粒和3粒荚率均显著增加,与矮秆和高秆玉米品种间作的大豆2粒荚率和3粒荚率2年平均分别增加7.94%和18.88%、8.10%和16.71%;随玉米密度增加,大豆2粒和3粒荚率均显著降低,2019年玉米密度从52,500株hm^(-2)增至60,000株hm^(-2),高秆玉米间作大豆2粒荚率降幅为6.19%~9.09%,3粒荚率降幅为11.94%~14.39%。通过主成分综合评价得分和DTOPSIS法综合评价结果表明,高产和高效带宽下,矮秆和高秆玉米品种带状间作鲜食大豆均以52,500株hm^(-2)和45,000株hm^(-2)玉米密度各性状接近理想值,综合性状表现好,种植效益分别可实现8.44万元hm^(-2)和10.09万元hm^(-2)。

播期、密度对带状间作大豆茎叶生长及产量形成的影响

基于西南地区油菜收获后大豆-玉米带状间作种植存在的弱光环境、品种和密度筛选等问题,选择2个不同熟期的品种南夏豆25号(ND25,中晚熟,多分枝)、齐黄34(QH34,早熟,少分枝),分析播期(2021年,S1:5月17日,S2:5月27日,S3:6月6日;2022年,S1:5月10日,S2:5月25日,S3:6月9日)及密度(D1:81,000株hm^(–2),D2:101,000株hm^(–2),D3:140,000株hm^(–2),D4:171,000株hm^(–2))对带状间作大豆茎叶生长及产量形成的影响。结果表明:同一密度,随着播期的推迟,2个品种始粒期的叶面积指数逐渐减小,冠层内部透光率逐渐增加,ND25对荚的分配比率逐渐增加,倒伏率逐渐降低,QH34对荚的分配比率逐渐减少,倒伏率逐渐增加;同一播期,随着密度的增加,2个品种始粒期的叶面积指数逐渐增加,透光率逐渐减小,对荚的干物质分配比率逐渐减少,倒伏率逐渐上升。光环境及干物质分配差异对不同品种的产量影响不同,ND25同一密度不同播期间,S3>S2>S1,同一播期不同密度间,D1>D2>D3>D4,ND25品种S3播期D1密度产量最优,为1752.89 kg hm^(–2);QH34同一密度不同播期间,S1>S2>S3,同一播期不同密度间,D3>D2>D1>D4,QH34品种S1播期D3密度产量最优,为1538.64 kg hm^(–2)。因此,中晚熟品种应适当晚播,早熟品种应适当早播,多分枝品种适度稀植,少分枝品种适度密植,各品种通过播期、密度协同可提高大豆产量。

大豆玉米带状复合种植产量与效益分析——基于全国16个示范省(市、区)的调查数据

【目的】研究大豆玉米带状复合种植在全国各省、各区域的产量及效益表现,对于掌握该技术的落地效果,助力下一步推广应用具有重要意义。【方法】基于16个省(市、区)2991份种植示范户的微观调研数据,将大豆玉米带状复合种植技术推广应用效果定位到产量和效益上,系统阐述各省、各区域大豆和玉米产量及效益差异,综合分析种管收方式对各区域产量和效益的影响,同时通过实地测产进一步验证大豆玉米产量。【结果】(1)不同省(市、区)及三大区域间的大豆和玉米产量及总效益差异显著。(2)不同种管收方式对大豆、玉米产量和效益影响显著,黄淮海、西北、西南及长江流域适宜的大豆和玉米种植密度分别是7.5万~10.5万株/hm2和6.0万~9.0万株/hm2、7.5万~10.5万株/hm2和6.0万~7.5万株/hm2、7.5万~12.0万株/hm2和4.5万~7.5万株/hm2;黄淮海和西北地区适宜的除草方式均为“封闭除草”,西南及长江流域适宜“封闭除草、苗后除草”;三大区域均适宜采用“大豆、玉米分别机收”。(3)高产示范区大豆和玉米产量均高于调研产量,大豆玉米产量有望实现更高突破。【结论】加大科研力度和支持投入力度,优化种管收方式,加强技术培训有利于大豆玉米带状复合种植技术推广应用,提高两种作物产量及效益。

静-动荷载作用下欠固结软土盾构隧道长期沉降与最优埋深计算方法

为研究地表堆载、列车荷载和欠固结软土固结沉降联合作用下的盾构隧道长期沉降数值及其变化规律问题,依托广州市南沙至珠海(中山)城际项目,利用PLAXIS建立有限元模型计算外部作用下的盾构隧道长期沉降值,通过单因素敏感性分析和非线性拟合方法分析各影响因子对长期沉降的影响并确定5种关键影响因子,提出长期沉降与最优埋深计算方法。研究结果表明:1)超固结比与隧道埋深对长期沉降影响最大,上部堆载荷载值、荷载作用宽度和列车荷载影响次之,而荷载距离、列车速度和渗透系数对长期沉降的影响可以忽略不计;2)为求解盾构隧道长期沉降值,提出静-动荷载作用下欠固结软土盾构隧道的长期沉降计算方法,计算值与模拟值吻合良好;3)将国家规范中盾构隧道变形控制值(20 mm)作为隧道沉降控制值,代入长期沉降计算公式,反推得到隧道最优埋深计算公式,其中软土欠固结特性对最优埋深影响最大。为有效控制长期沉降发展,建议将隧道整体置于较好的土层中,如需设置在淤泥及淤泥质土层中,则应进行地基处理、排水固结,以改善土体欠固结程度。

光信号和光合产物调控豆科植物根瘤形成发育的研究进展

豆科植物与根瘤菌共生形成根瘤,并通过共生固氮满足植株氮素营养需求。充分发挥豆科固氮能力对减少氮肥消耗及潜在的环境污染、实现农业生产可持续发展有重要意义。根瘤菌与豆科植物共生固氮极其耗能,因此植株的能量供应调控着共生及固氮过程。本文综述了近些年关于光通过植株的光形态建成和光合作用控制根瘤形成发育的研究进展。植株叶片通过蓝光受体(CRY1s)感知蓝光信号,并产生从地上移到地下的光受体依赖性转录因子(STFs/FTs),同时整合根毛发育和根瘤菌诱导的共生信号(NIN)途径形成根瘤,环境中根瘤菌的运动和附着能力也受光的刺激。植物与根瘤菌形成共生关系后,植物用光合产物交换根瘤菌同化的NH4+,光合产物(蔗糖)经韧皮部长距离运输至根瘤,在根瘤内经糖酵解等途径代谢成有机酸,为根瘤菌固氮提供碳骨架、能量及还原剂,光合产物的中间代谢产物如葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、海藻糖-6-磷酸等结合糖信号代谢调控蛋白TOR、SnRK1启动复杂的根瘤皮层细胞生长发育通路。在低氮条件下,光合产物还以类黄酮、有机酸的形式分泌到根际,招募根瘤菌与植物形成共生关系。

种间距对不同结瘤特性套作大豆根瘤生长及固氮潜力的影响

为充分挖掘套作大豆的固氮潜力,本试验以玉米/大豆带状套作系统为对象,研究了不同玉豆间距(30 cm、45 cm、60 cm和75 cm)下不同结瘤特性大豆品种(贡选1号、桂夏3号和南豆25号)的根瘤生长及固氮潜力差异。结果表明,与单作相比,带状套作可延缓大豆根瘤数目和鲜重峰值出现的时间:玉豆间距60 cm处理下,各品种大豆根瘤数目和鲜重显著高于其他间距处理,并在达到峰值期后高于单作大豆;品种间表现为:南豆25号>桂夏3号>贡选1号。带状套作相对于单作会降低始粒期(R5)前大豆根瘤的单株固氮潜力,但玉豆间距60 cm处理下,R5期贡选1号、桂夏3号和南豆25号的单株固氮潜力2年平均较单作提高8.53%、16.40%和13.70%。不同大豆品种根瘤侵染细胞内含物积累过程差异较大,相较单作,玉豆间距60cm处理下,R5期类菌体数量增多,其中聚-β-羟基丁酸盐颗粒(PHB)增加,以南豆25号表现最优。因此,带状套作下适宜的种间距(玉豆间距60cm)可增加R5期大豆根瘤数目和鲜重,提高大豆根瘤类菌体和PHB的数量,增强大豆根瘤的固氮潜力,以强结瘤品种南豆25号效果最好。

不同荫蔽程度及光照恢复对不同大豆品种光合生理的影响

【目的】明确不同荫蔽程度及光照恢复对不同大豆品种光合生理的影响,以期为玉米大豆带状套作田间荫蔽设计及耐荫大豆品种选育提供理论参考。【方法】选用2个不同耐荫型大豆材料:南豆12(耐荫)和九月黄(不耐荫),设置S0(正常光照)、S1(30%遮荫)、S2(50%遮荫)和S3(70%遮荫)共4个处理,研究了不同荫蔽程度及光照恢复对大豆形态性状、光合特性、抗氧化代谢、渗透调节物质的影响。【结果】荫蔽下,2个大豆材料的茎粗、叶面积、生物量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著下降,且均随着遮荫程度的增加而降低,主茎长和胞间二氧化碳浓度则随着遮荫程度的增加而增加,与对照相比,南豆12的S1、S2处理的SOD活性显著上升了20.40%、43.60%,S2、S3处理的POD活性显著上升了14.71%、25.61%,而九月黄S2、S3处理的SOD活性显著上升了61.90%、43.19%,POD活性除S1显著降低外,其他处理没有显著变化。光照恢复后,2个品种的茎粗、生物量及光合特性参数均有不同程度恢复,光照恢复后第2周,南豆12只有S3处理SOD活性显著高于对照,九月黄则各个处理均高于对照,此外南豆12的S1和S2处理SS含量较九月黄的JS1、JS2高,差异显著。【结论】荫蔽会影响大豆的形态、光合特性、抗氧化代谢能力以及渗透调节物质,但不同品种对不同荫蔽条件响应存在显著差异,南豆12由于其光合速率更高,可溶性糖和可溶性蛋白含量下降幅度更小,所以拥有更强的抗荫蔽能力,在光照恢复过程中的反应也更为迅速。此结果可为玉米大豆带状套作模式下耐荫大豆的培育与挑选提供了理论参考。

弱光对南北大豆品种叶片结构与光合特性的影响

【目的】为了探究弱光对南北大豆叶片结构与光合特性的影响,进一步为玉米大豆带状套作筛选耐荫大豆品种提供支撑。【方法】选用了10个大豆品种为材料,其中北方和南方主栽品种各5个,设置正常光照和弱光,在大豆第3片复叶完全露出时(V4期)分析弱光下植株生长、叶片结构和光合特性的影响,并用主成分分析法对大豆苗期的进行耐荫性进行评价。【结果】弱光环境下大豆的生理指标都有不同程度的变化,为了适应弱光环境,弱光下北方大豆、南方大豆平均株高分别显著增加101.19%、125.04%;平均总叶面积分别减少4.26%、0.25%(P<0.05)。弱光下北方品种、南方品种叶片厚度分别显著减小15.62%、36.18%,栅栏组织分别厚度减小19.53%、34.26%,海绵组织厚度分别显著减小17.02%、25.74%。弱光下南北大豆气孔密度均有所下降,其中北方大豆和南方大豆气孔密度分别降低35.56%、26.34%,气孔开度分别降低14.85%、70.75%,而北方大豆气孔面积显著增大6.30%,南方大豆气孔面积平均显著减小12.53%;弱光下北方品种的Pn、Gs、Tr降低幅度均显著高于南方品种,分别高3.71%、15.19%和11.52%。弱光下北方大豆气Ci降低20.95%,南方大豆平均增加8.63%。通过主成分分析,北方大豆中的晋遗59、郑59和南方大豆中南农88-48、南41耐荫性较强,适宜于玉米大豆套作。【结论】不同大豆对弱光环境的响应存在差异,供试南北大豆对弱光的响应差异主要在气孔结构和光系统量子传递上。

玉米行向配置对带状套作大豆光合特性、叶片结构及产量的影响

玉米-大豆带状复合种植技术具有提高土地利用率,扩大大豆生产面积,提高大豆产量的作用,而田间配置直接影响大豆生长发育和产量形成。本研究通过分析玉米-大豆带状套作模式行向配置对大豆形态、光合生理参数及产量的影响,确定南方区域玉米-大豆带状套作模式的最优行向。试验采用单因素随机区组设计,玉米大豆行比为2∶2,带宽2 m,设置6个处理:玉米西北-东南行向净作(CKm)、大豆西北-东南行向净作(CKs)和4种行向的玉米-大豆带状套作[东-西(A1)、南-北(A2)、西北-东南(A3)、东北-西南(A4)],分析套作大豆光环境、株高、叶面积指数、光合色素、光合参数、叶片结构特性、粒叶比及产量等对复合种植系统行向的响应。结果表明,东-西行向和西北-东南行向处理的大豆前期受荫蔽程度显著低于南-北行向和东北-西南行向处理(P<0.05);东-西行向种植,套作大豆受光量最大。与净作大豆西北-东南行向处理相比,带状套作各处理大豆叶面积指数、地上部生物量、光合色素含量、净光合速率、叶片生产能力、叶片厚度、气孔密度显著降低,整体趋势为东-西行向>西北-东南行向>南-北行向>东北-西南行向处理。东-西行向处理各生育时期大豆叶面积指数、地上部生物量、光合色素含量、净光合速率以及大豆叶片厚度、气孔密度、气孔长度和气孔开度均显著高于其他带状套作处理。在产量和效益方面,东-西行向处理的大豆产量和整株粒叶比、1~5节位粒叶比及3~4节位粒叶比分别为1932.66 kg∙hm^(-2)和1074.25 g∙m^(-2)、498.50 g∙m^(-2)及207.59 g∙m^(-2),高于其他带状套作处理(P<0.05)。与玉米净作处理相比,南-北行向、西北-东南行向和东北-西南行向处理玉米实际产量显著降低,而东-西行向处理玉米产量增加1.67%。东-西行向处理下玉米产量贡献率最高(79.44%),土地当量比为1.66。在中国南方地区,东-西行向种植能显著发挥玉米-大豆套作复合种植模式的优势。

野生和栽培大豆叶片形态与光合特性对荫蔽的响应

选育耐荫高光效的大豆品种是玉米大豆带状复合种植模式的重要研究内容之一,通过分析野生大豆和栽培大豆幼苗在正常及荫蔽环境下的叶片形态和光合生理响应差异,揭示其耐荫机制,可为培育耐荫高光效新大豆品种提供理论基础。本研究以两种栽培大豆(南豆12、天隆1号)和两种野生大豆(W1、W2)为试验材料,设置自然光和50%遮荫两种光环境,探究栽培大豆和野生大豆的叶片形态及光合特性对荫蔽的响应差异。结果表明,荫蔽胁迫下野生大豆和栽培大豆的比叶重、叶片厚度、栅栏组织厚度、净光合速率、气孔导度、Chlb含量均显著低于自然光照。在荫蔽下,栽培大豆的净光合速率、光合色素含量、海绵组织厚度和叶面积变化幅度高于野生大豆,而比叶重和栅海比显著低于野生大豆。野生大豆可以通过维持Chlb含量、增加叶绿素在光合色素中的比例和激发潜在最大光合活性等响应措施提高对弱光环境的适应性。野生大豆和栽培大豆对荫蔽环境的响应差异可以为今后培育耐荫大豆提供理论支撑。