266份木薯种质资源农艺性状分析评价

以木薯种质资源为对象,对其8个主要农艺性状数据进行统计学分析。结果表明:8个农艺性状数据呈正态分布,变异系数范围为7.2%~46.9%,其中淀粉产量的变异系数达46.9%,薯干率的变异系数最小,为7.2%。相关分析结果表明,不同性状之间存在一定的显著正相关,其中单株鲜薯质量与茎径呈极显著正相关。进一步利用主成分分析方法将8个农艺性状简化为3个主成分,发现2年的累计贡献率分别达92.55%、93.67%。第一主成分是单株鲜薯质量、鲜薯产量、淀粉产量、薯干产量,第二主成分是淀粉含量和薯干率。通过聚类分析表明,在欧式距离为6.0处,可将各年份的资源分为4个类群,其中第Ⅱ类群(单株鲜薯质量、鲜薯产量、淀粉产量、薯干产量)表现优异,可优先作为高产优质木薯新品种选育的亲本材料。

粉垄耕作深度和间作大豆对木薯产量及效益的影响

【目的】分析不同粉垄耕作深度和间作大豆对木薯产量及效益的影响,为提高木薯种植经济效益和提高现有耕地利用率提供理论和实践依据。【方法】以华南205木薯和桂春15号大豆为试验材料。在不同粉垄耕作深度处理下,木薯‖大豆按50 cm的间作行距进行种植,动态测量木薯的农艺性状,称量木薯和大豆产量,并分析粉垄耕作深度和间作对木薯产量及效益的影响。【结果】(1)粉垄耕作深度能显著影响木薯生长前期的株高、茎径,粉垄深度越深其株高越高、茎径越大,但对木薯生长中后期的株高、茎径影响并不显著;在相同粉垄耕作深度下,间作木薯株高、茎径均低于单作木薯,但差异不显著。(2)间作条件下,粉垄耕作深度与株高、单株薯重、单位面积产量呈极显著正相关,与单株结薯数呈显著正相关;在相同粉垄耕作深度下,间作木薯产量均低于单作木薯产量,降幅为3.16%~7.19%;其中CF30、CSF30鲜薯产量分别为42 104.4 kg/hm^(2)、39 862.2 kg/hm^(2),分别显著高于C10、CS10处理,增幅分别为7.50%、9.88%;木薯鲜薯单位面积产量从高到低依次为CF30、CF40、CF20、CSF30、CSF40、C10、CSF20、CS10。(3)木薯‖大豆间作群体的总产值均显著高于木薯单作的产值,其中CSF30产值最高,为36 254.3元/hm^(2),显著高于其他所有处理,增幅为9.32%~32.23%;单位面积总产值从高到低依次为CSF30、CSF40、CSF20、CS10、CF30、CF40、CF20、C10;间作群体总LER均大于1,为1.39~1.43,其中最高的是CSF30,为1.43。【结论】CSF30处理群体总产值、LER值最大,可提高土地复种指数和土地利用效率,增加木薯种植效益。

粉垄“145”模式在新植蔗上的应用效应及其生理生态基础

为了解粉垄“145”模式在新植蔗上的应用效果,解析其生理生态基础,该研究以桂柳05136为材料,设置常规耕作(CK)和粉垄“145”模式(FL145)2个处理,通过大田试验研究粉垄“145”模式对土壤性质以及新植蔗农艺性状、光合特性和产量品质的影响,并分析其经济效益。结果表明:(1)与CK相比,FL145的0~20 cm、20~40 cm根区,土壤容重显著降低1.25%~5.98%,土壤孔隙度显著提高1.08%~4.77%,土壤含水量显著提高1.78%~8.23%。(2)FL145促进新植蔗根系生长,出苗效果和农艺性状表现良好,株高显著增加2.20%~7.86%。(3)FL145的新植蔗单株叶面积显著增大15.88%,叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO 2浓度分别显著提高1.41%、6.84%、18.67%、10.06%,光合能力增强,单株干物质积累量显著增加9.26%。(4)收获时,FL145的新植蔗有效茎数、茎长、茎径显著增加,理论产量和实际产量分别显著提高5.07%和5.11%,蔗汁蔗糖分和锤度分别显著提高1.61%和1.50%,还原糖分显著下降12.50%。(5)FL145新植蔗生产总成本比CK的降低378 yuan·hm^(-2),总产值增加1934.4 yuan·hm^(-2),利润增加2312.4 yuan·hm^(-2)。综上表明,粉垄“145”模式通过“一亩只耕三分地”和减少化学除草环节的投入来实现降本增效;同时创造了良好的土壤条件,使新植蔗根系发达,进而增强光合能力,促进植株的生长发育,有利于干物质和糖分的积累,是新植蔗提质增产的原因。

粉垄耕作改良盐碱地效果及机理

在重度盐碱地上,采用粉垄专用机械2 a内耕作3次,并以拖拉机旋耕为对照,比较了两种耕作方式0~20、20~40、40~60 cm土层土壤容重、含盐量以及作物产量,探讨了粉垄耕作改良盐碱地的效果及其机理。结果表明:粉垄耕作3次,0~20 cm土壤容重由试验前的1.27 g/cm^3降至1.06 g/cm^3,降幅达16.54%;而对照土壤容重降至1.12 g/cm^3,降幅为11.81%,粉垄耕作比对照降低29.1%。第1次耕作后,粉垄耕作土壤0~20、20~40和40~60 cm土层全盐量分别为8.6、5.7和4.4 g/kg,对照分别为9.2、4.9和4.2 g/kg,粉垄耕作较对照的变化幅度分别为–6.52%、16.32%和4.54%,第3次耕作种植夏玉米,粉垄耕作玉米产量(鲜重)为12150 kg/hm^2,比对照(7020 kg/hm^2)增产73.0%。试验结束时,0~20、20~40、40~60 cm土壤全盐含量粉垄耕作分别为4.3、7.2和4.9 g/kg,比对照(分别为8.9、4.7和4.3 g/kg)分别下降51.68%、增加53.19%和增加13.95%。上述结果表明,粉垄耕作可以使土壤盐分向下迁移而下层盐分不易上移,保证上层土壤盐分相对较低,从而有利于作物的正常发育和生长。

粉垄耕作对甘蔗光合生理特性及产量品质的影响

为了探明粉垄耕作下甘蔗光合生理特性与甘蔗高质高产的相关性,阐明粉垄条件下甘蔗光合生理特性的响应,以‘桂糖42号’为供试品种,设常规耕作(CK)和粉垄耕作(粉垄)共2个处理,采用田间随机区组设计,每个处理设3次重复。结果表明:甘蔗伸长期,粉垄甘蔗的叶绿素含量、苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性、核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(RuBPC)活性分别比常规耕作甘蔗提高5.4%、18.6%、23.5%和30.9%,差异均达显著。此外,粉垄甘蔗的净光合速率(P_(n))、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(T_(r))在伸长期和成熟期也显著大于对照。粉垄耕作下甘蔗单茎重、茎长、茎径、有效茎与理论产量等农艺性状均达到显著差异,单茎重提高32.7%,茎长增加13.1%,茎径增加17.6%,有效茎数量提高5.3%,理论产量增加20741 kg/hm^(2);纯度、锤度、蔗汁糖分和甘蔗糖分等工艺品质也均达显著差异,分别提高5.2%、9.0%、14.5%和13.4%。粉垄耕作能提高甘蔗伸长期光合作用相关的酶活性、叶绿素含量和净光合速率等生理指标,提高了光合作用,促进甘蔗生长,提高甘蔗产量与品质。

有机肥对粉垄蔗地土壤养分及甘蔗产量品质的影响

为了研究施用有机肥对粉垄条件下甘蔗产量和品质的影响,该研究以蚯蚓粪、猪粪分别与复合肥配施于粉垄蔗地中,并以单施复合肥作为对照,研究有机肥与复合肥配施对粉垄土壤理化性状及甘蔗养分、产量、蔗茎品质的影响。结果表明:(1)与对照相比,有机肥与复合肥混施可在不同时期分别提高粉垄土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量,且对于土壤中速效养分含量的提升主要集中于甘蔗生长前期(6—8月),但在土壤pH值和容重方面影响不显著。(2)蚯蚓粪、猪粪与复合肥混施均能不同程度提高甘蔗生长前期的+1叶和根系中的全氮、全磷、全钾含量,使产量分别比对照提高了28.09%、32.81%。砍收时甘蔗的茎长、茎径、单茎重、有效茎数、蔗汁糖分、甘蔗糖分高于对照但不显著,出苗率、分蘖率、锤度影响不显著。粉垄耕作条件下,选择合适的有机肥与复合肥配施可增加土壤速效养分和有机质、全氮、全磷含量,也能提高甘蔗根叶全氮、全磷、全钾含量,提高甘蔗产量。

粉垄耕作对红壤理化性质及红薯产量的影响

为改善红壤板结状况,缓解红壤区季节性干旱对作物的胁迫,本研究在江西省选择发育于第四纪红黏土的典型红壤设置传统旋耕15 cm(RT)和粉垄耕作20 cm(FL20)、30 cm(FL30)、40 cm(FL40)等4种耕作处理,通过监测土壤耕层厚度、容重、水分、养分的变化及红薯产量,以期揭示粉垄耕作对红壤理化性质和红薯产量的影响。结果表明:与RT处理相比,FL30和FL40处理显著增加了耕层厚度,降低了土壤容重,提高了土壤饱和导水率;粉垄耕作显著提高了降雨后土壤水分下渗速度、下渗量、下渗深度以及耕层土壤储水量,并导致干旱期土壤含水量的增幅大于湿润期。粉垄耕作导致土壤氮、磷等养分下移,形成"上减下增"的分布格局,与RT处理(23.10 t/hm2)相比,粉垄耕作20~40 cm(FL20、FL30和FL40)处理还提高了鲜薯产量89%~117%。因此,粉垄耕作显著改善了旱地红壤物理性质,改变了土壤养分在耕层中的分布,并有效调蓄了土壤水分合理分配,产能提升效果显著。

粉垄对甘蔗根系结构发育及呼吸代谢相关酶活性的影响

【目的】探讨甘蔗粉垄技术增产增糖的根系细胞生理学机制,为粉垄技术推广提供理论依据。【方法】以桂糖42号为供试材料进行粉垄耕作处理(耕作深度40 cm),以常规耕作为对照(耕作深度25 cm,CK),分别测定土壤速效养分,甘蔗农艺性状及产量和糖分、根系形态、根毛区组织细胞结构、根系活力、苹果酸脱氢酶、细胞色素氧化酶等呼吸代谢相关酶活性。【结果】(1)与常规耕作相比,新植蔗土壤的碱解氮和速效磷分别增加了8.7%和17.9%;宿根蔗土壤增加了10.4%和25.6%,且不同耕作方式间同一指标差异显著;(2)粉垄新植蔗出苗率和分蘖率比常规耕作分别提高了25.0%和17.4%,宿根蔗分别提高了30.6%和11.7%。砍收时,粉垄新植蔗株高、茎径、单茎重、有效茎、产量分别提高了13.2%、17.6%、29.0%、5.3%、12.9%,粉垄宿根蔗分别增加了7.6%、22.2%、70.3%、18.7%和12.9%,且不同耕作方式间同一指标差异显著;(3)粉垄甘蔗根长、根直径、根体积、根尖数、根表面、根鲜重、根干重比常规耕作分别增加20.9%—42.3%、12.3%—71.0%、33.3%—71.0%、6.4%—61.6%,21.8%—64.1%、26.8%—64.4%和32.6%—95.3%,且不同耕作方式间同一指标差异显著;(4)与常规耕作相比,粉垄甘蔗根毛区和根毛细胞更长,根毛排列更疏松有序,根尖细胞壁增厚,细胞质、粗糙型内质网和高尔基体更丰富,线粒体数目更多且嵴清晰,细胞核结构更紧致;粉垄新植蔗根毛长度、根毛密度、单位面积根毛总长度和细胞中线粒体数目分别增加了53.3%、73.0%、111.1%和37.5%;粉垄宿根蔗以上指标也分别增加了38.9%、95.9%、82.6%和53.8%,且不同耕作方式间同一指标差异显著;(5)与常规耕作相比,粉垄甘蔗根系活力在整个生育期均显著增强,在苗期、伸长期和成熟期分别增加了1.29倍、1.39倍和1.25;(6)与常规耕作相比,粉垄苹果酸脱氢酶(MDH)、细胞色素氧化酶(CytcA510)和多酚氧化酶(PPO)活性在苗期和伸长期均显著增加,在苗期,新植蔗粉垄甘蔗苹果酸脱氢酶、细胞色素氧化酶和多酚氧化酶活性分别提高了22.9%、28.1%和38.9%,宿根蔗以上各指标分别提高23.0%、20.3%、27.7%,差异显著;在伸长期,新植粉垄甘蔗分别显著提高21.2%、41.8%和33.7%,宿根蔗各指标分别提高27.4%、26.8%和53.3%;成熟期,除了细胞色素氧化酶差异不显著外,粉垄新植蔗和宿根蔗的苹果酸脱氢酶、多酚氧化酶活性均显著提高。【结论】粉垄可提高速效氮和速效磷含量,改善甘蔗根系的营养,提高根系活力和呼吸代谢相关酶活性,有利于根系组织细胞结构和根系形态的发育,从而进一步促进根系对水肥的吸收。

粉垄耕作对甘蔗土壤微生物群落的影响

粉垄耕作是一种新型的深耕深松的耕作技术,与常规耕作方式不同,粉垄耕作能增加耕层土壤深度,从而更好地改善土壤结构。为揭示不同耕作方式对甘蔗种植土壤细菌和真菌群落的影响,本研究以粉垄耕作和常规耕作的土壤为研究对象,通过16S rRNA和18S rRNA高通量测序技术分析不同生态位(非根际、根际和根表)土壤的细菌和真菌群落的组成、结构和多样性的变化,并结合土壤理化性质进行相关性关联分析。结果表明:相比于常规耕作处理,粉垄耕作处理后的中小团聚体(<1 mm)比例增加,而较大团聚体(>1 mm)比例则低于常规耕作处理。粉垄耕作处理土壤中的有效磷和有机质含量明显增加,而全氮和全磷含量降低。厚壁菌门和绿弯菌门的相对丰度在粉垄耕作处理中显著增加,并且粉垄耕作处理后的细菌和真菌群落的alpha多样性明显增加,而不同生态位土壤的微生物群落的alpha多样性差别不大。对微生物beta多样性差异而言,粉垄耕作处理的土壤微生物群落结构相比常规耕作发生了明显变化,不同生态位土壤的细菌群落结构差异显著,而不同生态位的真菌群落结构差异不大。结合环境因子的相关性分析可知,全氮、有效磷以及有机质含量的变化能显著影响土壤中微生物特性的变化,并且有效磷和有机质含量的改变是影响土壤微生物群落组成的主要因素。综上,不同的土壤耕作方式处理下甘蔗土壤的养分和团聚体组成发生改变,土壤细菌和真菌群落结构和多样性存在差异,而微生物群落多样性和结构的变化受土壤有效磷和有机质的影响。这些研究结果可为解析甘蔗土壤微生物群落对不同耕作方式的响应机制提供理论依据。

基于高通量测序技术分析不同耕作方式下水稻根际土壤真菌多样性

为研究不同耕作方式下水稻根际土壤真菌群落多样性,本研究以旋耕、免耕和粉垄耕作处理的水稻根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术分析了真菌群落结构和多样性,并结合土壤环境因子进行相关性分析。结果表明:3种耕作处理水稻根际土壤中优势菌门为子囊菌门、接合菌门、担子菌门和球囊菌门,优势菌属为镰刀菌属、被孢霉属、Pyrenochaetopsis、柄孢壳属、毛壳菌属、支顶孢属、隐球菌属、Westerdykella、顶囊壳属、绿僵菌属。接合菌门和被孢霉属、支顶孢属、隐球菌属、顶囊壳属真菌相对丰度在不同处理间差异显著。Alpha多样性指数分析显示,3种耕作处理间无显著差异。PCoA分析表明,不同耕作处理下的土壤真菌群落分布特征存在明显差异。冗余分析表明前两个排序轴共解释了3种耕作处理间土壤真菌群落变化的87.46%。相关性分析显示,土壤pH与接合菌门真菌丰度呈极显著正相关关系,土壤速效磷、碱解氮和有机质含量与接合菌门真菌丰度呈极显著负相关关系,土壤速效磷与担子菌门真菌丰度呈显著正相关关系。综上表明,短期不同耕作方式处理下水稻根际土壤真菌群落结构和多样性存在差异,不同处理下真菌群落分布受土壤pH值、有机质、碱解氮和速效磷影响。

The Salt Reduction and Yield Increase Effects of Smashing Ridging Transforming Saline-alkali Land and Its Development Prospects

Using smashing ridging tillage machine and smashing ridging technology invented by the authors, transformation test of saline-alkali land by smashing ridging was conducted respectively in Xinjiang and Shaanxi during 2015 -2016. The results showed, in severe saline-alkali soil of Xin-jiang ,after growing cotton by smashing ridging, total salt in soil decreased by 31.31 %, cotton production increased by 48.80%, and salinity level declined from severe to moderate; in mild saline-alkali soil of Shaanxi, after growing summer corn by smashing ridging, total salt in soil decreased by 42.37%, corn yield increased by 34.83%, salinity degree changed from mild desalination to normal farmland ; in Ningxia, Inner Mongolia 7 Gansu ,Jilin, Henan, Hebei, and so on, smashing ridging tillage practice in different types of saline-alkali land was conducted ; according to the salt reduction and yield increase effects of saline-alkali land after smashing ridging, the development prospect of smashing ridging technique in improvement and application of saline-alkali land was proposed.

保护地蔗田对土壤优先流与根系生物量及产量品质的影响

为探明保护性耕作对蔗田土壤及甘蔗生长的影响,该研究设置2种耕作方式(常规耕作、粉垄耕作)与2种施肥水平(减量施肥20%、常规施肥),并于甘蔗苗期后在甘蔗行间近根部覆盖豆科秸秆,以第二年宿根蔗为研究对象,采用染色示踪法测定秸秆覆盖下蔗田土壤优先流特征,同时测定分析甘蔗株高、茎围、地下根系生物量、产量及品质等重要农艺性状。结果表明:(1)粉垄耕作方式下蔗田土壤优先流发生速度快且活跃,添加秸秆覆盖降低了土壤优先流发生程度,增加了土壤水分在10~25 cm土层的横向运移能力,在一定程度上提高了土壤蓄水能力。(2)粉垄保护性耕作在秸秆覆盖下提高了甘蔗根系生物量和产量,秸秆覆盖下粉垄免耕宿根蔗根系生物量提高了8.97%~25.54%,并且减量施肥处理中秸秆覆盖宿根蔗伸长期地下根系生物量显著高于无秸秆覆盖,秸秆覆盖下甘蔗株高提高了4.2%~13.1%;在减量施肥处理中,粉垄耕作添加秸秆覆盖甘蔗产量提高了16.27%,并且添加秸秆覆盖较常规施肥中无秸秆覆盖,产量提高了5.95%。(3)粉垄保护性耕作利于提高甘蔗品质,对比无秸秆覆盖处理,粉垄耕作下秸秆覆盖后显著提高了甘蔗蔗汁视纯度,并且宿根蔗纤维分、蔗汁锤度、转光度和蔗糖分均有提升。综上认为,免耕秸秆覆盖可作为粉垄红壤坡耕地蔗田保护性生产调控方式。

Fenlong Tillage System by the Theory of “Natural Forces” and Possibility of “Fenlong Agriculture” Establishment

"Natural forces" ——core theory of Fenlong technique is explored in this paper. We break through key core technique of farming and agriculture,and invent new method of Fenlong tillage. Broad-spectrum Fenlong tillage technique system based on "full-layer and bottom-layer superdeep tillage without disturbance of soil layer" is established,which provides the possibility for establishing "modern Fenlong agriculture". When applied in 35 kinds of crops in 24 provinces of China,yield could be increased by 10%-50%,and even 1 times. In the transformation of severe saline-alkali land,corn yield could increase by 73. 0%,and Na,Cl and Mg ions in grain decrease by 20. 81%,1. 47%,and 9. 36% respectively. The newly developed "scarification tillage( reclamation) in the bottom area" could cover "bottom tillage" of dryland,paddy field,degraded grassland,perennial sugarcane,forest and fruit land,traditional Chinese medicine land,and ecological reconstruction of desertification land. It is point out that if Fenlong technique is used in 666 666. 67 km2 of farmland,200 000 km2 of saline-alkali land,666 666. 67 km2 of degraded grassland,and fisheries in rivers and offshore waters are used,trillion yuan of Fenlong economy could be formed,and the nationals will walk towards a healthier new era.Fenlong technique involves agriculture,forestry,water,grass,environment and other aspects,and its global promotion could improve eco-environment and change world development pattern.

Scientific Value of the Fenlong Tillage Erupting Super "Natural Forces" and Its Global Application

The concept of " natural forces" is proposed in farming field for the first time,and the core theory of Fenlong tillage is illustrated. This tillage method provides " super plough layer" and " super groundwater reservoir" by the machine,including six vertical spiral drills,can smash the soil vertically,without disorganizing soil layer. And this tillage method releases five " natural forces" with infinite space and time,including natural soil activation forces,natural fertility forces,natural water control forces,natural environment improvement forces,and natural river driving forces by activating various land resources. Fenlong tillage can significantly increase the source of high-quality food for human,and solve the problem of natural disasters by natural forces curing itself. It is proposed that the implementation of the " six key projects" by the " natural forces" of Fenlong tillage can solve the deep problems in China. The researchers suggest establishing Fenlong tillage great science engineering which could solve the problem of harmonious symbiosis between man and nature. The present results indicate that Fenlong tillage erupts super natural forces with infinite space and time,which can be used as a deep tillage practice to maintain the natural and environmental beauty of the earth forever.

“Physical Fertility” of Fenlong and Its Yield and Benefit Increase

Core theory and acting force("physical fertility") of Fenlong are firstly proposed,and "physical fertility of Fenlong" is relative to the fertility of chemical fertilizer of increasing crop yield. Basic composition of "physical fertility of Fenlong" and its effect of increasing production and improving quality of various agricultural crops are clarified. It makes crop yield increase by 15%-30% without fertilization and 15%-50% by not increasing fertilization amount and irrigation water consumption. It is proposed that "physical fertility of Fenlong" could be sufficiently excavated in the new times of green development. Fenlong has a key significance for rationally reducing chemical fertilizer,soil,water and air pollution,agricultural cost,improving the quality of agricultural products and human health level.

有机肥与粉垄互作对甘蔗光合生理特性及组织细胞结构的影响

为探明有机肥与粉垄互作模式下甘蔗光合生理特性的响应,以桂糖42号为供试材料,进行2年田间试验,设置蚯蚓粪+复合肥(F1)、猪粪+复合肥(F2)和复合肥(CK)3种施肥方式,利用生理学和组织细胞学技术研究有机肥与粉垄互作对甘蔗光合生理特性及组织细胞结构的影响。结果表明,有机肥处理的叶片气孔导度、胞间CO_(2)浓度和蒸腾速率高于CK,在宿根蔗伸长期,叶片苹果酸脱氢酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和核酮糖1,5-二磷酸羧化酶活性均显著高于CK;有机肥处理的叶片厚度、叶肉细胞大小、维管束面积均大于CK;宿根蔗F2处理下的发株率和分蘖率均显著大于CK;有机肥处理的产量均显著高于CK。综上所述,有机肥与粉垄互作有利于提高光合酶活性和气孔导度等相关指标,改善甘蔗叶肉细胞和维管组织结构,有利干物质的积累和运转,提高甘蔗的产量。