发挥重点实验室优势 培养创新型农业科技人才

农业部作物生理生态与耕作重点实验室是农业部组织行业科技创新、凝聚和培养农业科技人才、开展学术交流的重要基地,集中学科优势资源,在教师队伍建设、管理制度规范、科研平台建设及开放课题研究等方面形成了一套完善的运行机制。重点实验室采取开放式管理,为学生进行论文研究、大学生研究训练计划和其它科技创新活动提供了研究场所和技术指导,为高校重点实验室培养具有社会责任感、创新精神、实践能力的高层次创新型科技人才探索出一条切实有效的途径。

高校重点实验室安全事故预防研究体系探讨

高校重点实验室拥有世界上先进的大型精密仪器设备,汇集各研究领域优秀的科技专家,是进行国际前沿科学技术研究的重要场所,也是培养高素质人才的基地。但是由于各种科学研究的多样性和科学实验的复杂性,实验室成为最易发生安全事故的场所,因此安全事故的预防显得尤其重要。针对高校实验室潜在的安全事故及其成因,结合实验室安全管理过程中的实践经验,提出了预防安全事故的具体措施,对加强高校重点实验室安全管理工作具有一定的参考作用。

作物学科研实验室大型仪器管理的探索

结合山东农业大学农学院作物学科研实验室大型仪器实际情况和管理工作实践,从作物学科研实验中心的成立、管理制度的制定和落实、管理人员的素质培养、大型仪器开放管理以及使用者技能培训等方面,探讨了大型仪器规范管理的必要性,并提出了相应措施。

大豆幼苗对套作玉米遮荫环境的光合生理生态响应

以2个耐荫性不同的大豆品种为材料,田间试验设置大豆单作和玉米-大豆套作2个种植模式处理,研究不同耐荫性大豆品种的幼苗光合生理生态特性对套作玉米遮荫环境的响应。结果表明:1)玉米-大豆套作模式中,玉米遮荫显著降低大豆冠层的光合有效辐射,导致大豆幼苗光合速率、气孔导度、蒸腾速率显著下降(P<0.05),分别达37.9%、54.2%和42.4%,但品种间无显著差异;而胞间二氧化碳浓度和Fv/Fm无显著变化,且光合速率的下降与气孔导度存在显著相关关系,光合速率下降主要是由气孔限制和CO2同化过程中能量不足所致;2)玉米遮荫显著降低大豆幼苗叶面积指数、叶片碳含量、叶片和根系干重及总生物量,且品种间差异显著,相关性分析显示,叶面积指数下降是导致生物量减少的主要原因;3)玉米遮荫环境中,大豆幼苗的叶片叶绿素和氮素含量提高以增强光捕获能力,但它们并不能补偿因光截获面积降低而引起的光截获量下降。

高校科研实验室安全管理的几个重要环节

根据目前高校科研实验室的发展现状及存在的问题,强调了安全对于高校科学研究的重要性,并提出了规范管理制度、加强责任意识、严格过程控制几个环节是保证高校科研实验室安全运行的有效途径。

高校青年教师参与实验室大型精密仪器管理制度初探

青年教师是高校教学科研的主要力量,贵重精密仪器对于促进他们工作能力的提升尤其重要.在一些高校科研实验室,由于仪器多、专职实验技术人员少,造成仪器使用指导不及时、管理不到位、仪器利用率不高等问题.为了充分发挥贵重精密仪器在培养青年教师科研水平中的作用,创新仪器管理办法,建立"贵重精密仪器认领制".制度的实施,充分调动青年教师开发仪器的积极性,在提升青年教师科研水平的同时,增强了专职实验技术人员实验技能,同时提高了贵重精密仪器的利用率.

玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响

空间配置是影响间作套种作物生长和产量构成的关键因素之一。本研究固定玉米–大豆套作带宽200 cm,玉米采用宽窄行种植,设置4个玉米窄行行距为20 cm(A1)、40 cm(A2)、60 cm(A3)和80 cm(A4)套作处理,2个玉米和大豆净作对照处理,研究行距配置对套作系统中玉米和大豆生物量、根系及产量的影响。结果表明,套作大豆冠层光合有效辐射和红光/远红光比值均低于净作,且随着玉米窄行的增加而降低。套作系统中大豆地上地下生物量、总根长、根表面积和根体积从第三节龄期(V3)到盛花期(R2)逐渐增加,但随着玉米窄行的增加而降低。套作玉米地上地下生物量从抽雄期到成熟期逐渐增加,根体积却逐渐降低,但这些参数随玉米窄行的变宽而增加。玉米和大豆在带状套作系统中产量均低于净作,且随玉米窄行的变宽,玉米产量逐渐增加,2012和2013两年最大值平均为6181 kg hm–2,而大豆产量逐渐降低,两年最大值平均为1434 kg hm–2,产量变化与有效株数和粒数变化密切相关。此外,玉米–大豆带状套作群体土地当量比(LER)大于1.3,最大值出现在A2处理,分别为1.59(2012年)和1.61(2013年),且最大经济收益也出现在A2处理(2年每公顷平均收益为1.93万元)。因此,合理的行距配置对玉米–大豆带状套作系统中作物的生长、产量构成和群体效益具有重要的作用。

减量施氮对玉米-大豆套作系统中作物产量的影响

通过田间试验,研究了种植模式（玉米单作、大豆单作、玉米-大豆套作）和施氮水平（0、180、240 kg N hm–2）对作物产量和大豆光合特性、干物质积累的影响。结果表明,大豆叶片Pn、Gs、Ci、Tr和植株干物质积累量随生育时期的推移呈先增加后降低的趋势。与单作相比,套作处理大豆的Pn、Gs、Tr在V5期（玉米大豆共生期）显著降低,但在R2、R4、R6期（玉米收获后）无显著差异,地下部、地上部及总干物质积累量在各生育时期呈降低趋势,R4-R6期的作物生长率和经济系数则显著提高。玉米-大豆套作体系下,施氮显著提高了大豆花后叶片Pn、Gs、Tr和植株地下部、地上部及总干物质积累量,增加了大豆单株荚数和产量,与习惯施氮（240 kg N hm–2）相比,减量施氮处理（180 N kg hm–2）大豆的Pn在R4、R6期提高了3.57%、11.82%,总干物质积累量在R6、R8期提高了5.06%、10.21%,单株荚数、产量提高了8.30%、10.15%。减量施氮处理下,玉米-大豆套作系统的总产量最高,总经济系数为0.49,LER达2.17。玉米-大豆套作减量一体化施肥有利于提高大豆光合特性和干物质积累,提高大豆产量和玉米-大豆套作系统总产。

种植方式对玉米-大豆套作体系中作物产量、养分吸收和种间竞争的影响

为探寻玉米-大豆套作体系下作物间的资源竞争关系,揭示玉米-大豆套作系统的增产机理,本研究以玉米-大豆套作系统(简称玉豆套作)为对象,通过2 a大田定位试验,研究了玉豆套作带状连作(A1)、玉豆套作带状轮作(A2)、玉豆套作等行距种植(A3)、玉米单作(A4)、大豆单作(A5)5种种植方式对玉米、大豆的产量、养分吸收及种间竞争能力的影响。结果表明,与单作和等行距种植相比,带状种植的玉米产量降低、大豆产量显著增加,A2的大豆产量分别比A5和A3高25.5%和89.2%。与带状连作相比,带状轮作促进玉米增产和对N、P、K的吸收,玉米籽粒产量及植株N、P、K的吸收总量分别提高7.5%、18.5%、9.1%、14.1%。与大豆单作相比,带状套作显著增加了大豆的经济系数和养分收获指数,A2的经济系数和植株N、P、K收获指数分别增加40.9%、11.9%、20.6%、39.9%。带状种植方式下,玉米对N、P、K的竞争力弱于大豆(Ams<0,CRms<1),但带状轮作提高了玉米的种间竞争力和营养竞争比率。玉米-大豆套作体系下,相对带状连作和等行距种植,带状轮作种植有利于玉米与大豆间的和谐共生,促进了玉米、大豆对养分的吸收,提高了系统的产量和土地当量比率(LER)。

不同生态条件下栽培方式对水稻干物质生产和产量的影响

为明确不同生态条件下栽培方式对水稻干物质生产及产量的影响,采用随机区组多点试验设计,研究了不同秧龄和移栽方式对四川仁寿、郫县和雅安生态点水稻干物质积累与分配、茎鞘干物质输出与转化、产量及构成因素的影响。结果表明:(1)水稻的干物质积累特性为生态条件、秧龄、移栽方式及其互作效应共同作用的结果。水稻单茎和群体干物重均受三者显著主效作用;生态条件与秧龄互作效应极显著影响分蘖盛期至抽穗期群体干物重,而生态条件与移栽方式、秧龄与移栽方式及三者互作则主要影响抽穗后水稻单茎和群体干物重。(2)高产水稻干物质生产特性因生态条件的变化而改变。仁寿的产量主要来自抽穗后光合产物在籽粒中的积累,与茎鞘物质的输出和转化相关不显著;在郫县,茎鞘物质输出和转化对产量贡献大于在仁寿,产量与孕穗期茎鞘干物质分配比例显著正相关(r=0.775*),与成熟期茎鞘干物质分配比例则呈显著负相关(r=0.757*);在雅安,抽穗后茎鞘干物质的输出和转化与产量正相关。(3)水稻产量以仁寿最高,较郫县和雅安高5.52%和17.65%;秧龄和移栽方式均能影响水稻最终产量,不同栽培方式间产量差异显著;仁寿的栽培方式主要通过单位面积有效穗数、结实率和千粒重来影响产量,在郫县则通过影响单位面积有效穗数和每穗颖花数实现对产量的调控,雅安的栽培方式主要通过群体颖花量和千粒重调控产量。(4)适宜的栽培方式能有效调控水稻干物质生产,促进产量的提高。在仁寿和郫县,50d秧龄单苗优化定抛有效地协调了不同生育阶段干物质积累量,促进水稻增产;在雅安,50d秧龄单苗手插具有较高穗前干物质积累量和抽穗后茎鞘干物质输出与转化效率,增产显著。

生态条件及栽培方式对稻米RVA谱特性及蛋白质含量的影响

为明确稻米淀粉及蛋白质品质与生态条件、栽培方式及其互作的关系,采用随机区组多点试验设计,研究了秧龄和移栽方式对四川不同生态条件下稻米淀粉RVA谱特性和蛋白质含量的影响。结果表明,生态条件、栽培方式及两者互作效应均对稻米淀粉RVA谱特征值有极显著影响。海拔高度与峰值黏度、回复值和糊化温度显著负相关;随灌浆结实期日均温度和日照时数降低,峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度均显著降低。秧龄和移栽方式的改变,均导致淀粉RVA谱特性的变化。秧龄不同,除糊化温度外,峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度等7项RVA谱特征值间存在明显差异,且峰值黏度和冷胶黏度均随秧龄的减小而降低。移栽方式不同,淀粉RVA谱特性也存在差异,单苗优化定抛处理的峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度均低于双苗手插处理。除糊化温度外,峰值黏度等7项特征值的互作效应均达极显著水平。通过变异系数可看出,生态条件和栽培方式对崩解值的影响最大,消减值次之,对峰值时间和糊化温度的影响最小。此外,籽粒蛋白质含量同样受生态条件影响,其与海拔高度呈显著正相关,与灌浆结实期日均温度和日照时数呈负相关关系。

植物化感物质对种子萌发的影响及其生态学意义

化感现象作为植物之间的一种相互作用方式,在农林业生产中广泛存在。合理利用植物之间的化感作用,对于生产实践具有重要的指导意义。研究表明,化感物质可促进或抑制不同物种种子的萌发过程,这对于植物的生长发育、植物群落的组成与分布以及生态系统的平衡有着重要影响。本文从化感物质对种子萌发的影响与其生态学意义两个方面进行了综述。一方面,在阐述化感作用影响种子萌发的基础上,进一步总结了化感物质抑制植物种子萌发的生理生化机制。包括:化感物质通过抑制胚根和胚轴的伸长,破坏亚细胞结构,干扰植物激素及活性氧的合成与代谢,造成细胞损伤,从而阻碍种子萌发;抑制种子中储存物质的代谢,阻碍种子萌发过程中的物质以及能量转换,导致种子萌发受阻等。另一方面,本文从化感作用在抑制农田杂草及影响生态系统稳定性两个方面,阐述了化感物质调控种子萌发的生态学意义。讨论了农作物的化感抑草作用,农林业生产中的化感自毒作用以及化感作用造成的生物入侵等,以期为农林业生产提供借鉴。最后,根据目前研究进展,对本领域未来研究方向进行了展望和讨论。

缓/控释肥对杂交水稻根系形态、生理特性和产量的影响

以杂交中稻F优498为试验材料,采用两因素裂区试验研究4种氮肥种类(尿素一道清、尿素常规运筹、硫包膜缓释肥、树脂包膜控释肥)在不同移栽秧龄施肥对水稻不同生育期根系形态及籽粒产量的影响。结果表明,在秧苗3叶1心、5叶1心移栽时水稻在结实期的总根长、根系体积和根系伤流强度比7叶1心移栽时高。与施用尿素相比,施用缓/控释肥显著增加了根干重、总根长、根系体积和根系伤流强度。在不同移栽秧龄下,施用缓/控释肥均能促进水稻根系生长并向土壤深层分布,保持根系活力。相关分析表明,水稻籽粒产量与抽穗后的根干重、总根长、根系表面积、伤流强度和10 cm以下的根系分布比例呈显著或极显著正相关。综合根系形态生理与产量表现,5叶1心移栽、施用树脂包膜控释肥,为本试验的最佳处理。

长期不同耕作方式下的土壤硬度变化特征

为探明不同耕作方式下土壤硬度变化特征，以始于1983年长期定位不同耕作方式土壤为研究对象，采用土壤硬度仪观测免耕（no-tillage，NT）、翻耕（plow tillage，PT）、间隔深松（spacing tillage，ST）和传统耕作（conventional tillage， CT）不同年份、季节、土壤剖面及冻融前后土壤硬度，研究不同耕作方式对土壤硬度的影响。结果表明：免耕增加了耕层0～25 cm土壤硬度，而土层＞25～45 cm免耕硬度显著降低（P＜0.05），但传统耕作硬度有增加趋势，间隔深松和翻耕硬度明显低于免耕和传统耕作（P＜0.05）；不同耕作方式土壤硬度随季节的推移呈波动性变化，0～25和＞25～45cm变化趋势基本一致；土壤硬度随土壤深度的增加而增加，上层明显低于下层（P＜0.05），不同时期变化不同，前期随深度增加到20cm处呈垂直变化，而后期随深度增加呈反“S”型曲线变化；冻融交替作用可以有效降低土壤硬度，缓解冻融后土壤硬度，间隔深松降幅最大为148.97%，其次为免耕和翻耕，降幅分别为41.96%和58.44%，传统耕作降幅最小仅为3.38%。综合分析认为，间隔深松耕作是改善土壤硬度，提高土壤宜耕性的有效耕作方法。该研究可为东北雨养农业区构建合理耕层和确定适宜的耕作技术提供科学依据。

间套作种植提升农田生态系统服务功能

间套作是指在同一块土地上同时种植两种或两种以上的作物,能够充分利用有限资源,提升单位面积物质产出,同时还具有多重其他生态效益,是一种基于生物多样性的可持续农业发展范式。生态系统服务是评价生态系统功能的重要突破口,也是当前生态学领域研究的热点问题。从生态系统服务的角度论述间套作种植提升农田生态系统服务功能,并从物质产出、土壤肥力维持、生物多样性保护、水土保持、病虫草害和有害污染物控制等方面论述了间套作种植提升农田生态系统功能的实践及机制。在此基础上,构建了间套作农田生态系统服务功能评价的理论框架和指标体系,并提出了间套作种植农田生态系统未来应加强的研究方向。

减量施氮对玉米/大豆套作系统中作物氮素吸收及土壤氨氧化与反硝化细菌多样性的影响

【目的】揭示玉米/大豆套作系统下作物根际土壤细菌数量及群落多样性变化特征与土壤总氮含量、作物氮素吸收之间的关系,为禾/豆间(套)作减肥增效生产提供理论和技术支撑。【方法】大田试验于2013—2015年进行,采用两因素裂区设计,主因素为种植模式,设玉米单作(MM)、大豆单作(SS)和玉米/大豆套作(IMS);副因素为玉米、大豆施氮总量,设不施氮(NN:0)、减量施氮(RN:180 kg·hm^(-2))和常量施氮(CN:240 kg·hm^(-2))。在玉米V12期、VT期和R6期,大豆V5期、R2期、R5期和R8期,利用稀释平板法和凯氏定氮法测定各作物根际土壤细菌数量、非根际土壤和植株总氮含量;结合克隆文库和荧光定量PCR技术研究各处理氨氧化细菌(amo A基因)、反硝化细菌(nir S基因)多样性及其基因丰度。【结果】与相应的单作相比,套作玉米(IM)的作物根际土壤细菌数量提高2.6%,套作大豆提高12.9%;套作玉米土壤总氮含量和植株吸氮量分别提高13.39%和2.10%,大豆的分别降低5.81%和3.24%;套作玉米、大豆的amo A基因丰度比单作增加了38.5%、64.8%,nir S基因丰度比单作提高57.77%、126.39%。各施氮水平间,RN的玉米根际土壤细菌数量比NN和CN的分别提高9.6%和9.8%,大豆的分别提高11.7%和11.0%;施氮提高了玉米、大豆植株吸氮量和土壤总氮含量,单作玉米随施氮量的增加而增加,套作玉米及单、套作大豆的均在RN下最高;减量施氮提高了玉米、大豆amoA基因多样性指数和单作玉米nir S基因多样性指数,降低了套作玉米和单套作大豆nirS基因多样性指数。【结论】减量施氮有利于增加玉米/大豆套作系统中作物根际土壤细菌数量,调节氨氧化细菌和反硝化细菌群落结构及多样性,改善土壤氮素转化过程,促进玉米、大豆对氮素的吸收,实现节肥增效。

不同生态条件下栽植方式对中籼迟熟杂交稻组合Ⅱ优498氮素积累与分配的影响

【目的】明确水稻氮素积累特性及生产效率与生态条件、栽植方式及二者互作效应的关系。【方法】采用随机区组多点试验设计,研究了秧龄和移栽方式对四川不同生态稻区水稻氮素积累、分配及生产效率的影响。【结果】3个生态点中,高光照、低土壤肥力的仁寿点,其植株含氮量和氮素积累量较低,氮素生产效率及收获指数则显著高于雅安和郫县。不同栽植方式间,50 d秧龄移栽提高了拔节-抽穗阶段氮素积累速率和积累量,促进抽穗后叶片和茎鞘氮素转运;单苗优化定抛加快了拔节前和抽穗后氮素积累,提高植株氮素总量。相关分析表明,仁寿水稻产量与播种-拔节阶段氮素积累量和叶片氮素转运呈显著水平以上正相关;郫县产量与抽穗-成熟阶段氮素积累量呈显著正相关;雅安有效穗数与成熟期植株含氮量显著正相关,颖花数与茎鞘氮素转运量显著正相关。【结论】长秧龄单苗优化定抛提高了仁寿和郫县水稻植株氮素积累总量,增产显著;长秧龄单苗手插则能协调雅安水稻氮素积累与分配,确保稳产高产。

耕作方式对冬小麦氮素积累与转运及土壤硝态氮含量的影响

以济麦22为试验材料,在大田条件下设置条旋耕(SR)、深松+条旋耕(SRS)、深松+旋耕(RS)、旋耕(R)和翻耕(P)5个耕作方式处理,研究了耕作方式对冬小麦氮素积累、分配和转运及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,1)深松+条旋耕和深松+旋耕处理小麦开花至成熟期20—140 cm各土层的土壤含水量较低;拔节期之后的小麦氮素吸收强度、开花和成熟期植株氮素积累量、成熟期氮素向子粒中的分配比例及开花期营养器官中贮存的氮素向子粒中的转运量均高于条旋耕和旋耕处理;深松+条旋耕和深松+旋耕处理成熟期氮素向子粒中的分配量高于翻耕,翻耕高于旋耕和条旋耕处理。2)深松+条旋耕和深松+旋耕处理成熟期0—80 cm各土层的土壤硝态氮含量低于翻耕处理,翻耕低于旋耕和条旋耕处理,条旋耕最高;深松+旋耕在120—160 cm土层的土壤硝态氮含量高于其他处理;各处理在160—200 cm土层的土壤硝态氮含量无显著差异。3)深松+旋耕和深松+条旋耕的子粒产量和氮肥偏生产力最高且两者无显著差异,翻耕次之,旋耕和条旋耕低于上述处理。在本试验条件下,综合考虑氮素利用、子粒产量和土壤中硝态氮的淋溶,深松+条旋耕为最佳耕作方式,可供生产中参考。

施氮方式对玉米-大豆套作体系中作物产量及玉米籽粒灌浆特性的影响

氮肥的过量施用和低效利用，造成资源浪费和环境污染，不利于农业的可持续发展。为了减少氮肥的投入量，发挥氮肥的增产效益，本研究对玉米-大豆套作模式的施氮量和施肥距离进行优化调整。通过两年田间试验，探讨了减氮36%（RN36%）、减氮18%（RN18%）和习惯施氮（CN）3种施氮水平和距离窄行玉米0 cm （D1）、15 cm （D2）、30 cm （D3）、45 cm （D4）4种施肥距离对作物产量和玉米花后干物质积累与转运、籽粒灌浆特征的影响。结果表明，与习惯施氮相比，减氮18%处理的玉米花后干物质转移量、转移率及对籽粒的贡献率分别提高了22.65%、18.75%和15.90%，籽粒平均灌浆速率和最大灌浆速率提高了9.79%和10.76%；玉米、大豆产量及系统周年产量提高了4.95%、7.07%和5.35%；各施肥距离间，以距离窄行玉米15-30 cm的施肥效果最佳。减氮18%时， D2处理下玉米的平均灌浆速率、最大灌浆速率、穗粒数及百粒重比玉米常规穴施（D1）处理分别提高了10.32%、10.92%、9.08%和4.75%；玉米、大豆产量和系统总产最高。玉米-大豆套作体系下，减氮18%和距离窄行玉米15-30 cm施肥有利于增加玉米花后干物质的积累，促进干物质向籽粒中转运，增大灌浆速率，增加百粒重和穗粒数，提高玉米产量和大豆产量，以实现系统周年作物增产。

耕作方式对华北冬小麦?夏玉米周年产量和水分利用的影响

在冬小麦季设置秸秆不还田翻耕（CT）、秸秆还田翻耕（CTS）、秸秆还田旋耕（RTS）和免耕秸秆覆盖（NTS）4种处理，研究耕作方式对华北小麦一玉米两熟区作物周年产量和水分利用的影响。结果表明：耕作方式对当季冬小麦产量和水分利用影响显著，对夏玉米产量和水分利用影响不大，但秸秆还田提高了夏玉米产量。RTS、CTS、CT3个处理小麦季产量差异不显著，而NTS由于有效穗数不足，产量显著低于其他处理；与CT相比，NTS周年产量平均减产5．13％，RTS增产2．69％，CTS增产2．33％。耕作方式对当季小麦土壤水分含量影响大，而对后茬夏玉米土壤水分含量的影响较小。NTS提高了小麦季土壤水分含量，增加了土壤储水量，与CT相比，0～60cm土壤储水量2010年和2011年分别增加39．07mm和26．65mm。从耗水构成来看，土壤水在冬小麦耗水中所占比例最大，其次为灌水和降水；而夏玉米耗水以降水为主，且降水中有一部分转化为土壤水储存起来。NTS提高了冬小麦季土壤储水量，降低了土壤水分的消耗，冬小麦季耗水最少。与CT相比，NTS小麦季平均节水22．40mm，周年耗水量也以NTS最少；但NTS冬小麦产量降低导致其小麦季和周年水分利用效率均最低。从作物周年产量和水分利用的角度来看，如何提高免耕秸秆覆盖小麦季产量，进而提高周年产量，发挥其节水优势，是该耕作模式在华北地区冬小麦一夏玉米两熟区推广应用亟需解决的关键问题。