新农科背景下强化高校重点实验室对学生的培养

新农科建设要求高校培养高技能农林人才,为更好地发挥高校重点实验室对本科生科技创新能力培养的作用,借鉴国内外高校重点实验室管理经验,根据农业农村部作物生理生态与耕作重点实验室运行实际,以培养创新型人才为目标,强化学生创新意识、创新精神的培养,着力提高学生的实践创新能力,从本科生准入制度、实验条件保障、教师指导及相应的评价体系等方面开展了研究,建立了一套面向本科生开放高校重点实验室的管理模式与运行机制。

典型黑土区不同保护性耕作方式对玉米生长发育及产量形成的影响

实施保护性耕作对保护东北黑土和保障国家粮食安全具有重要意义。为明确东北典型黑土区保护性耕作对玉米产量的影响及其关键因素,开展了连续3年大田定位试验,设常规垄作秸秆不还田(CK)、免耕秸秆全量粉碎覆盖(T1)、免耕留高茬全量秸秆覆盖(T2)、少耕秸秆全量条带覆盖(T3)共4个处理,分析了不同处理对土壤理化特性及玉米生长发育、产量及其构成因素的影响。结果表明,与CK相比,保护性耕作处理(T1、T2和T3)0~20 cm耕层土壤有机质含量呈增加趋势;保护性耕作显著提高了播种至出苗期耕层土壤含水量,T1、T2和T3处理分别提高7.8%~30.4%、9.0%~18.7%和17.3%~20.0%,但显著降低土壤温度,分别降低2.56~3.11℃、2.02~2.27℃、0.94~1.93℃;分别延迟玉米出苗时间5~7 d、4~6 d和2 d;T3处理3年平均出苗率较CK增加3.2%,T1和T2处理出苗率分别降低4.3%和4.7%;T1、T2和T3处理均降低了苗期株高整齐度和植株干物质积累,但T3处理降低幅度明显小于T1和T2处理,6叶期之后干物质积累降低幅度逐渐减小;T1和T2处理显著降低玉米产量,降幅分别为7.5%~15.6%和5.5%~12.9%,T3处理产量与CK差异不显著。结构方程模型(SEM)揭示,保护性耕作通过调节土壤含水量和温度,间接影响玉米出苗时间、出苗率、穗数和百粒重,进而影响产量,也可通过直接影响出苗质量和产量构成因素进而影响产量。在东北典型黑土区,少耕秸秆全量条带覆盖(T3)不仅有利于提高土壤有机质含量,而且还有利于平衡土壤水分和温度矛盾,缩短出苗时间、提高出苗质量、高产稳产,是该区域适宜的保护性耕作方式。

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。

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。

玉米-豆科作物带状间套作对养分吸收利用及产量优势的影响

为明确玉米大豆套作、玉米花生间作养分吸收利用对产量优势贡献的差异。本研究开展了2年大田试验,通过比较间套作与相应单作成熟期植株氮磷钾养分吸收量和利用效率,综合分析了玉米大豆套作、玉米花生间作中养分吸收和利用效率的变化。结果表明:玉米大豆套作土地当量比(land equivalent ratio,LER)为1.16~1.72,具有套作产量优势,玉米花生间作LER为0.89~1.13,无明显间作产量优势。玉米大豆套作体系中,植株氮、磷、钾养分吸收总量比相应单作提高32.60%~54.22%、27.35%~34.64%和17.74%~24.42%,氮素利用效率低于相应单作21.99%~42.07%。氮、磷、钾吸收效率对LER的贡献分别为0.34~0.62、0.31~0.46和0.22~0.32,利用效率的贡献分别为–0.11~–0.35、–0.03~–0.31和–0.11~0.22。玉米花生间作体系中,氮、磷、钾养分吸收总量分别高出相应单作–7.86%~31.58%、23.09%~46.52%和1.60%~55.48%,氮素利用效率高出相应单作7.55~26.60。氮、磷、钾吸收效率对LER的贡献分别为0~0.22、0.05~0.27和–0.11~0.32,利用效率的贡献分别为–0.25~0.19、–0.32~0.11和–0.47~0.32。因此,玉米大豆套作优势在营养方面的基础主要来自于相对于单作养分吸收总量的增加,而玉米花生间作无明显间作优势主要因为养分吸收对产量优势的贡献较小。

不同生态条件下播期对机插杂交籼稻日产量的影响

为探讨不同生态条件下播期对机插杂交籼稻日产量的影响,并提出相应的丰产对策,以3个杂交籼稻品种宜香优2115、F优498和川优6203为材料,采取毯苗机插栽培方式,在四川的南部、射洪、安州和大邑4个生态点,通过分期播种,研究不同生态条件下播期对机插杂交籼稻全生育期、产量和日产量的影响。结果表明,不同生态条件下机插杂交籼稻的全生育期、产量和日产量存在差异;随着播期从3月下旬推迟至5月上旬,机插杂交籼稻播种至拔节期天数缩短,抽穗至成熟期天数增加,平均全生育期从159.5 d逐渐缩短至150.7 d,平均产量从10,260.45 kg hm^-2逐渐下降至7795.83 kg hm^-2,平均日产量从64.58 kg hm^-2 d^-1逐渐下降至51.95 kg hm^-2 d^-1。气象因子对机插杂交籼稻产量和日产量的影响在不同生态条件下存在差异,产量与全生育期平均气温日较差、日照时数呈显著正相关,与水稻全生育期日平均温度、平均日最低温度、日平均相对湿度和降雨量呈显著负相关;日产量与全生育期平均气温日较差、日照时数呈显著正相关,而与全生育期平均日最低温度、日平均相对湿度呈显著负相关,在南部、射洪和大邑与全生育期日平均温度呈显著负相关。在四川盆地西平原区和中、东北丘陵区,冬水(闲)田或蔬菜茬口水稻最佳播期在3月下旬,选择F优498进行机插栽培可获得较高日产量;麦(油)茬水稻应在前茬收获后尽早抢栽,一般在4月下旬播种,选择F优498进行机插栽培可获得较高日产量。

吉林省不同年代玉米品种光合生理特性对施氮量的响应

明确吉林省不同年代玉米品种产量、叶片氮含量与光合特性对不同氮素用量的响应趋势,对东北地区玉米高产品种选育具有重要的实践意义。本研究以20世纪70年代年以来吉林省大面积推广应用的6个代表性品种为研究对象(1970s:吉单101、中单2号;1990s:四单19、吉单159;2010s:先玉335和农华101),在大田条件下共设置4个氮素水平(0、125、250和375 kg hm^(–2)),分析了氮素施用量对不同年代玉米品种产量、叶片氮含量及光合特征参数等的影响。结果表明,所有氮水平下玉米籽粒产量均随品种更替而提高,现代品种在较高氮水平下(≥250 kg hm^(–2))产量优势更明显,各处理产量的提高主要是单穗粒数和粒重同时增加的结果。当施氮量不高于250 kg hm^(–2)时,各年代玉米品种穗位叶净光合速率(Pn)均随施氮量增加而提高,现代品种显著高于老品种,当施氮量为375kghm^(–2)时Pn均显著降低,降低幅度表现为老品种高于现代品种。而吐丝至蜡熟期,Pn降低幅度随施氮量增加和品种更替而减小。玉米光补偿点、暗呼吸速率在不同时期均表现为2010s最高、1990s次之、1970s最低,其中2010s品种的光补偿点比1990s、1970s品种平均分别提高9.72%、27.84%,暗呼吸速率平均提高7.82%、32.98%。各年代品种比叶重(specific leafweight,SLW)随施氮量增加而提高,同一施氮量下SLW表现为随品种更替而降低。不同品种叶片单位面积氮含量(Narea)均随施氮量增加而提高,不施氮处理老品种显著降低,施氮处理品种间无显著差异。相关分析表明,Pn与SLW呈显著正相关关系,而Pn与Narea之间关系可用二次曲线方程拟合,Pn随Narea增加出现转折的Narea值为1.57g m–2。不同年代品种的光合氮利用效率(PNUE)均随施氮量增加而降低,而较高氮水平下(≥250 kg hm^(–2))PNUE随品种更替而显著提高。综上,在较高氮水平下现代玉米品种比老品种显著增产主要归因于其Pn和PNUE的提高,而Pn和PNUE的提高又与比叶重(SLM)、叶片N含量(Nmass、Narea)等性状密切相关,推荐在玉米品种选育过程中参考。

轮作体系下麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量和氮素吸收的影响

为了研究麦/油-稻轮作体系麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量、氮素吸收和氮肥偏生产力的影响,于2017—2018年开展麦-稻轮作和油-稻轮作的田间试验,在麦/油季设置常规施氮(小麦,N 150 kg·hm^-2;油菜,N 180 kg·hm^-2)、减量施氮(小麦,N 120 kg·hm^-2;油菜,N 150 kg·hm^-2)2个处理,在水稻季N 150 kg·hm^-2用量基础上设置3个运筹M1~M3,基肥、分蘖肥、穗肥的用量比分别为2∶2∶6、3∶3∶4和4∶4∶2。结果表明:在麦-稻轮作体系下,小麦季减量施氮小麦产量、地上部生物量和地上部氮素吸收量分别显著(P<0.05)降低15.36%、14.21%和17.14%,小麦氮肥偏生产力显著(P<0.05)增加5.79%。小麦季常规施肥处理下,M3运筹的水稻产量最高,而减量施氮处理下,M2运筹的水稻产量、地上部氮素吸收量和氮肥偏生产力最高。在油-稻轮作体系下,油菜季减量施氮显著(P<0.05)降低了油菜的产量和地上部氮素吸收量,降幅分别为14.28%和16.76%。无论油菜季减氮与否,M3运筹的水稻产量、地上部生物量和氮肥偏生产力均最高。

长期耕作对农田黑土几丁质降解菌群及酶活性的影响

为揭示长期耕作对农田黑土几丁质降解菌群及酶活性的影响及其驱动因子,以黑土区耕法长期定位试验为平台,采用荧光定量和高通量测序技术研究不同耕作措施(灭茬起垄、免耕、间隔深松和翻耕)下0~40cm土层chiA几丁质降解菌基因丰度、微生物群落结构和酶活性。结果表明:0~20 cm土层,免耕显著提高chiA基因丰度;20~40 cm土层,免耕降低chiA基因丰度、alpha多样性和变形菌门(Proteobacteria)相对丰度,但是增加放线菌门(Actinobacteria)相对丰度。土壤pH、平均重量直径和养分含量显著影响chiA基因丰度和群落结构。与灭茬起垄相比,免耕显著提高0~20 cm土层几丁质酶活性,而间隔深松和深翻显著提高0~40 cm土层几丁质酶活性。结构方程模型模拟发现耕作方式、土壤深度、平均重量直径、土壤有机碳、全氮、全磷、chiA基因丰度和放线菌门相对丰度对几丁质酶活性具有显著直接效应。研究结果为明确黑土区不同耕作措施对土壤几丁质降解的影响提供理论基础。

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。

不同耕作模式下麦田土壤温室气体排放和小麦产量

【目的】研究不同耕作模式对麦田土壤温室气体排放和小麦产量的影响,以期为实现小麦生产中固碳减排、绿色高产提供参考。【方法】供试小麦品种为‘济麦22’。本研究基于2007年的耕作模式田间定位试验,于2020—2021年小麦生长季选择4种耕作模式,即常年翻耕(P)、常年旋耕(R)、常年少免耕(S)和隔两年深松+少免耕(SS)。采集0—45 cm土层土壤样品,测定不同耕作模式下直径>0.25 mm的土壤团聚体、土壤有机碳和土壤微生物量碳含量,利用静态暗箱—气相色谱法测定温室气体排放通量,成熟期测定籽粒产量及产量构成因素。【结果】SS处理0—15 cm土层直径>0.25 mm的土壤团聚体含量与S处理无显著差异,显著高于P和R处理,15—45 cm土层显著高于其他处理;0—45 cm土层土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量最高;小麦生长季温室气体全球变暖潜力SS处理较S处理增加了7.9%,较P和R处理分别降低了12.2%和7.3%;SS处理温室气体排放强度较P、R和S处理分别减少了28.6%、28.6%和16.7%。在成熟期,SS处理的千粒重较P、R和S处理分别提高了4.7%、8.7%和9.6%,籽粒产量较P、R和S处理分别增加了7.1%、14.2%和19.4%。【结论】隔两年深松+少免耕(SS)处理增加了0—45 cm土层直径>0.25 mm的土壤团聚体含量,提高了土壤有机碳和微生物量碳含量,降低了温室气体排放强度,并获得小麦高产。综上所述,隔两年深松+少免耕(SS)处理是兼顾产量和环境效益的最佳耕作模式。

不同外源蔗糖浓度对带状复合种植大豆光合生理及产量形成的影响

【目的】探究玉米大豆带状复合种植下不同外源蔗糖浓度对大豆光合生理特性及产量的影响。【方法】以耐荫型大豆“南豆25”和紧凑型玉米“登海605”为材料,采用二因素裂区设计,主区因素为种植模式:带状间作(MS)、带状套作(IS)和单作(SS),副区因素为外源蔗糖浓度:0%(CK)、1.0%(T1)和1.5%(T2),探究大豆玉米带状复合种植模式下,大豆开花期叶面喷施外源蔗糖对大豆光合生理特性和产量的影响。【结果】R2时期,T1浓度的外源蔗糖会显著增加大豆上、中和下3个冠层叶面积,IS模式分别较CK增加28.55%、22.97%和70.22%;MS模式分别较CK显著增加25.07%、26.09%和16.42%。R4时期,MS模式中,T2处理显著增加了中、下层大豆SPAD值,较CK分别增加了11.84%和10.11%。MS模式中层,大豆叶片Pn在T1处理和T2处理较CK分别增加了33.87%和45.02%。SS模式中,T1处理显著增加了上层和中层大豆叶片淀粉含量,较CK分别增加了29.02%和29.14%;T1和T2处理降低大豆叶片可溶性糖含量,促进后期茎、叶中可溶性糖向荚果的转移,促进大豆干物质积累量向荚果转运。T1处理和T2处理显著增加大豆IS模式大豆单株荚数、单株粒数和产量,分别较CK增加了42.50%、31.35%、28.34%和43.78%、38.50%、33.79%;MS模式中,单株荚数、单株粒数和产量在T1处理和T2处理分别较CK显著增加了60.65%、54.52%、74.17%和52.80%、58.47%、71.45%。SS模式,T1处理和T2处理下,单株荚数、单株粒数和产量分别较CK显著降低了19.06%、15.79%、11.50%和21.20%、19.46%、11.63%。【结论】外源蔗糖通过提高大豆叶片叶绿素含量,增大叶面积,提高其光合速率,缓解遮荫带来的弱光胁迫,改善光合特性,促进可溶性糖生成,淀粉合成进而得到增产,且以MS模式下,T1处理最佳。SS模式下T1、T2均导致产量降低。

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。

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。

川西平原五种水旱轮作模式旱作季杂草群落特征

为明确不同水旱轮作模式对川西平原旱作季杂草群落特征的影响,从而为旱作季杂草的高效防控提供理论依据。基于大蒜-水稻(GR)、小麦-水稻(WR)、蚕豆-水稻(BR)、油菜-水稻(RR)和马铃薯-水稻(PR)五种水旱轮作的长期定位试验,在2022年旱季采用生态学方法探究了不同水旱轮作模式下旱作季农田杂草种类、密度、株高、生物量等杂草群落结构和物种多样性特征。结果表明:(1)五种轮作模式下杂草田间密度表现为WR>BR>RR>GR>PR,生物量表现为WR>BR>GR>RR>PR,物种多样性表现为GR>BR>RR>PR>WR,物种均匀度表现为GR>PR>BR>RR>WR,群落优势度表现为WR>PR>RR>BR>GR,表明GR杂草群落稳定性最高,WR杂草群落稳定性最低且优势物种发生危害的程度最高,RR的杂草种类数少且不易发生危害;(2)五种水旱轮作模式杂草群落相似性较高,相似性指数在0.69—0.84之间,WR杂草生活型以一年生单子叶杂草为主,其余四种模式以一年生双子叶杂草为主;(3)WR优势杂草种类最少,为禾本科棒头草(Polypogon fugax Nees ex Steud),其重要值为59.53%;BR优势杂草种类最多,为棒头草、蔊菜(Rorippa indica(L.)Hiern)、毛茛(Ranunculus japonicus Thunb)和通泉草(Mazus japonicus(Thunb.)O.Kuntze);GR优势杂草为苣荬菜(Sonchus wightianus DC)和猪殃殃(Galium spurium L);RR和PR优势杂草均为三种,都包括为棒头草和蔊菜。因此,以确保旱作季杂草能得到有效控制,不同水旱轮作模式应制定不同的杂草防控措施。GR和PR应重点控制以猪殃殃为代表的双子叶杂草,WR应着重控制以棒头草等为代表的单子叶杂草,BR和RR应注重繁殖力强的单双子叶杂草的综合防治。

秋闲期秸秆覆盖与施磷对冬小麦氮素吸收利用的影响

西南冬麦区气候冬干春旱频发、土壤速效磷缺乏,限制冬小麦氮素吸收。本研究探究秋闲期秸秆覆盖与施磷对小麦根系NO3-吸收动力势、氮素吸收利用、叶绿素含量和籽粒产量的影响,以期为小麦高产稳产及养分的高效利用提供理论依据。试验于2020—2022年在四川仁寿进行,采用二因素裂区设计,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;3个磷水平0(P0)、75(P75)和120(P120) kg hm-2为裂区。结果表明:秸秆覆盖与施磷显著提高地上部磷素积累量, SM较NSM的小麦根尖NO3-净吸收速率、籽粒氮积累量、氮素转运量、氮素同化量、氮肥偏生产力和籽粒产量分别增加28.2%、8.4%、9.0%、41.9%、23.3%和21.9%。与P0相比, P75和P120增加幅度分别达到35.1%~37.6%、12.6%~19.0%、7.1%~9.3%、35.7%~60.5%、17.6%~23.8%、17.2%~23.6%。与NSM相比, SM的小麦旗叶灌浆期叶绿素含量上升,进而提高籽粒产量。综上所述,秸秆覆盖与施磷可促进小麦根尖NO3-吸收,提高叶绿素含量,从而显著增加花后氮素的吸收及营养器官临时贮存氮素向籽粒的再分配,最终提高籽粒产量。考虑经济效益和产量回报,西南地区小麦高产高效栽培时,推荐采用秋闲期秸秆覆盖配施磷肥75 kg hm-2。

不同播幅对小麦花后叶片光合特性和产量的影响

为了明确不同播幅对小麦籽粒产量的影响及其形成的生理原因,本研究于2019—2020年和2020—2021年冬小麦生长季,在山东省济宁市兖州区小孟镇史家王子村小麦试验站大田试验条件下设置2种播幅处理:处理1是播幅为8 cm(B1);处理2是播幅为3 cm(B2)。研究了不同播幅对小麦光合特性、冠层光截获特性、干物质积累与转运和籽粒产量的影响。试验结果表明:B1处理开花后叶面积指数和冠层光合有效辐射截获率显著高于B2处理,其冠层光合有效辐射透射率显著低于B2处理;B1处理开花后旗叶叶绿素相对含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著高于B2处理,其胞间二氧化碳浓度显著低于B2处理;B1处理开花期和成熟期干物质积累量、开花后干物质在籽粒中的分配量、成熟期籽粒干物质积累量均显著高于B2处理;B1处理穗粒数、千粒重均显著高于B2处理;与B2处理相比,B1处理的2年平均籽粒产量和光能利用率分别高6.12%和7.71%。综上所述,播幅为8 cm的B1处理通过塑造了合理的冠层结构,改善了开花后叶片的光合性能,有利于开花后植株的光合物质生产,从而获得了最高的籽粒产量和光能利用率,为本试验条件下的最优处理。研究为小麦宽幅播种节水高产高效栽培技术提供了理论依据。

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。

行距和种植方式对小麦光合特性和产量的影响

为研究不同行距对宽幅精播小麦产量和干物质积累与转运的影响,阐明其高产高效的生理机制,给宽幅精播技术在黄淮海平原的进一步推广提供理论依据和技术支撑,于2017-2019小麦生长季,以‘济麦22’为试验材料,在20 cm (R1)、25 cm (R2)和30 cm (R3) 3个行距下,设置宽幅精播(K)和常规条播(T)两种种植方式,分析不同行距下宽幅精播种植与常规条播种植对小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配和旗叶^(13)C同化物分配特性差异。结果表明:在相同种植方式下,R2处理下小麦的旗叶净光合速率,开花期和成熟期干物质积累量,花后干物质在籽粒中的分配量和贡献率,籽粒产量均显著高于行距R1和R3处理;在R2行距下, K处理灌浆期叶面积指数、光合有效辐射截获率和开花后14、21和28d旗叶净光合速率和蒸腾速率显著高于T处理,两年度K处理通过增加穗数和粒重使得籽粒产量较T处理提高8.67%;^(13)C示踪结果显示, R2K处理旗叶^(13)C同化物在籽粒的分配量和分配比例显著高于其他处理;R2K处理开花期和成熟期干物质积累量和单茎质量、开花后干物质向籽粒的分配量和对籽粒的贡献率最高,均显著高于其他处理,获得了最高的籽粒产量。综上所述,行距25 cm、宽幅精播种植方式是本试验条件下小麦高产高效的最佳种植模式。

不同产量水平麦田植株氮素转运和籽粒氮素积累的差异

【目的】提高开花后营养器官氮素转运量和开花后氮素积累量,改善籽粒氮素积累特性,有利于提高小麦氮素积累量和产量。为明确不同产量水平麦田植株氮素利用效率差异形成的生理机制,缩小产量差和提高氮素利用率,实现小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】于2020—2022年连续两年在山东省小孟镇史王村进行大田试验,以烟农1212为种植材料,选择常年冬小麦产量水平在10500 kg·hm^(-2)(S)、9000 kg·hm^(-2)(H)和7500 kg·hm^(-2)(M)左右的3个产量水平麦田,比较分析不同产量水平麦田植株氮素积累与转运、籽粒氮素积累特征和籽粒产量的差异。【结果】相较于H和M麦田,S麦田显著提高了单位面积穗数和千粒重,籽粒产量比H、M麦田分别高19.64%—27.91%、51.68%—80.87%,从而获得了最高的氮素吸收效率、氮肥偏生产力和氮素收获指数;S麦田开花期营养器官氮素积累量较H、M麦田分别提高14.22—42.11、53.74—103.16 kg·hm^(-2),成熟期营养器官氮素积累量表现为S、H>M;与H和M麦田相比,S麦田显著提高了开花前营养器官氮素的转运量和开花后氮素积累量,提高了开花后营养器官氮素积累量对籽粒的贡献率,从而获得最高的成熟期籽粒氮素积累量;S麦田显著提高了开花后旗叶游离氨基酸和可溶性蛋白含量,促进了氮素的源库间转运;Logistic方程拟合可知,S麦田显著提高了籽粒氮素最大积累速率和平均积累速率,延长籽粒氮素积累持续时间,是其获得最高籽粒氮素积累量的主要原因。【结论】S麦田适宜的土壤环境显著提高了单位面积穗数和千粒重,有利于促进营养器官贮存氮素向籽粒的转运量,提高籽粒氮素积累速率,延长籽粒氮素积累持续期,是其获得最高籽粒产量和氮肥利用效率的主要原因。