北疆高产棉花密度与打顶时序调控的生态位适宜度研究

以北疆棉区高产 (2 0 0 0kg·hm-2 )棉花 (G .hirsutumL .)为研究对象 ,引进生态位适宜度理论对受密度和打顶时序调控的高产棉花生态位适宜度进行了研究。经果表明 ,在密度梯度上 ,随密度增加棉花生态位适宜度值增加。 1 5 0× 1 0 3 株·hm-2 密度下 ,分次打顶降低了生态位适宜度 ,导致减产 ;在高密度种植条件下 ,分期打顶能提高生态位适宜度 ,有利于提高产量。在 2 2 5× 1 0 3 和 30 0× 1 0 3 株·hm-2 密度条件下 ,与同密度下 1次打顶 (7/5 )相比 ,2次打顶增产 4 5 %和 1 1 3%,3次打顶增产 7 5 %和 5 9%。 1 5 0× 1 0 3 株·hm-2 密度下 ,棉田苗蕾期LAI较小、漏光损失大 ,光合势低 ,是实现超高产的主要限制因子 ,花铃期的分期打顶导致减产。在 2 2 5× 1 0 3 和 30 0× 1 0 3 株·hm-2 密度条件下 ,棉花苗蕾期LAI增加 ,分期打顶保证了花铃期较适宜的LAI ,提高了棉花生态位适宜度 ,有利于提高产量 ;1次打顶处理 (7月 5日 )比本区生产上的打顶时间 (7月 1 0日左右 )提早了 5d左右 ,使高密度棉花群体LAI的发展受到了一定程度地限制 ,避免了因密度高群体透光条件的恶化而降低了其生态位适宜度值 ,造成减产损失。

不同饲用小黑麦品种在新疆的最佳收草期研究

对4个饲草型小黑麦品种（系）分别在不同生育时期取样测定其粗蛋白质含量，根据粗蛋白质含量、粗蛋白产量，并结合鲜干草产量、茎与叶穗比来确定它们的最佳时期。结果表明，小黑麦品系H03-5与OH1621在扬花7d左右收获最佳；新小黑麦3号和新小黑麦4号在扬花7-15d为刈割最佳时期。这时收割的鲜草不但产量高，而且饲用品质好，效益最佳。

有机肥替代部分化学氮肥对连作棉田土壤氮分布及氮肥吸收利用的影响

研究旨在明确减施氮肥与有机肥替代部分化肥对连作棉田土壤氮素分布、氮肥利用效率与棉花产量的影响,结合农田现状为优化施肥方案提供理论依据。本试验于2021年在石河子大学二连农试场多年连作棉田上进行,设置常规施氮量(CF,360 kg/hm^(2))、减少常规施氮量8%、16%、24%(CF-8%、CF-16%、CF-24%)、施用有机肥等量替代常规施氮量8%、16%、24%(8%OF、16%OF、24%OF)与不施肥(CK)8个处理。结果表明:氮肥贡献率、氮肥农学利用率、干物质积累量、产量构成及产量随化肥的减施与有机肥替代比例的增大先增加后下降,CF-16%氮肥农学利用率、氮肥偏生产力较CF显著提高,增产率达6.22%;除单株结铃数外有机肥替代处理各项指标均显著高于CF,16%OF增产率最高,为17.96%。CF-16%与CF-24%残留在0~60 cm土层中的铵态氮与硝态氮含量较CF显著减少,20~60 cm土层中硝态氮含量随着有机肥替代比例的增大显著降低,其中16%OF 0~20 cm硝态氮含量与24%OF 0~20 cm铵态氮含量较CF显著增加。综上,优化施氮量CF-16%表现最优;从减少深层土壤氮素累积与提高棉株氮肥利用来看,16%OF为最佳有机肥替代比例。

基于棉花红边参数的叶绿素密度及叶面积指数的估算

利用野外非成像高光谱仪,测试棉花两个品种4种配置种植方式两年关键生育时期的冠层反射光谱数据,应用光谱微分技术,获取棉花微分光谱680～750nm波段的红边参数:红边面积(SDr)、红边斜率(Dr)以及红边位置(λr)变量;将棉花红边面积、红边斜率分别与其冠层叶绿素密度(CH.D)、叶面积指数(LAI)进行相关分析,它们的相关性均达到1%极显著水平,其中红边面积与叶绿素密度的相关性最好(RCH.D=0.8787**,n=137);并且红边面积较红边斜率对叶绿素密度、叶面积指数的预测精度更高。以棉花新陆早13号和19号为建模样本,通过红边面积与叶绿素密度的线性相关模型,分别反演新陆早13号、19号冠层叶片的叶绿素密度,结果表明对这两个棉花品种的叶绿素密度估算精度分别达87.4%和83.3%,说明高光谱红边参数是估算棉花叶绿素密度和叶面积指数的一种简单、快捷、非破坏性的有效方法。

覆膜滴灌棉田蒸散量的模拟研究

通过综合考虑影响作物蒸散量的土壤、作物、大气3方面因子,结合新疆滴灌棉田覆膜栽培的生产实际,设计了不同覆盖度和品种试验,以Penman-Montieth方程估算参考作物蒸散量,确定了不同覆盖度及品种条件下的作物系数,并在此基础上实现了覆膜滴灌棉田蒸散量较为准确地估计。试验结果认为覆膜滴灌棉田全生育期蒸散量在540～620mm之间,全生育期蒸散量和作物系数都随着覆盖度的增加而减小,叶面积指数与日蒸散量及作物系数关系密切,品种间由于品种特性的差异而引起的叶面积指数变化,最终导致了品种间作物系数Kc的不同。

北疆春小麦蒸散规律及蒸散量估算研究

通过对2002～2003年北疆春小麦田试验数据的分析结果表明,北疆春小麦全生育期蒸散量在410～430mm左右,蒸散强度为4.11～4.14mm,蒸散量和蒸散强度均在抽穗～乳熟期达到最大,平均棵间蒸发占总蒸散量的比例为38.3%～42.0%。叶面积指数与蒸散强度关系极为密切,可用复合曲线方程来描述二者的关系。通过采用Penman-Montieth模式配合单值平均作物系数和水分胁迫系数估算农田蒸散量的方法,对当地春小麦田的日蒸散量进行估算,精确度检验结果表明该方法是切实可行的。

棉花纤维特异表达基因Gh F1的分离及鉴定

采用mRNA荧光差异显示结合cDNA末端快速扩增技术,克隆了一个棉纤维特异表达基因的全长cDNA,命名为GhF1,该cDNA全长622 bp,含有一个编码66个氨基酸蛋白的开放阅读框。Southern杂交分析表明该基因在陆地棉(Gossypium hirsutumL.)中含有两个拷贝。Northern杂交分析表明该基因在棉花纤维细胞特异表达,在纤维发育过程中,GhF1转录产物的累积主要发生在纤维细胞发育的早期阶段。尽管未发现该基因与已知基因有任何同源性,但其分布的组织特异性和表达的发育阶段性暗示该基因在纤维伸长中起作用。

诱导方式及基因型对小黑麦单倍体形成的影响

为探索小黑麦单倍体胚诱导方式及小黑麦基因型与玉米类型对小黑麦单倍体胚产生的影响,本文采用4种不同诱导方式、3个小黑麦基因型与3个不同类型的玉米分别对其在小黑麦单倍体胚诱导中的效果进行了研究。结果表明:以玉米花粉授粉后再辅以100mg/L 2,4-D+30ml/L二甲基亚砜对小黑麦单倍体胚的诱导效果最好,其单倍体诱导率为6.65%。不同小黑麦基因型在玉米花粉诱导小黑麦单倍体中的诱导效果是不同的,本研究中以基因型H09-4为最高;不同玉米类型远缘杂交的得胚率总趋势表现为:爆裂玉米ZPA 82/9(4.71%)>甜玉米新自31162(2.94%)>普通玉米103A(1.76%)。可见,除诱导方式外,小黑麦基因型及玉米类型对小黑麦单倍体胚的诱导效果具有重要影响。

利用抑制差减杂交技术分离棕色棉纤维特异表达基因

采用棕色棉新彩棉5号为Tester,其白色近等基因系NIL-C5为Driver,通过抑制差减杂交法(suppressive subtractive hybridization,SSH)构建了一个棕色棉纤维色素差异表达基因差减文库。从文库中随机挑选400个克隆,将这些克隆的PCR产物点膜进行反向Northern杂交检测,挑选20个差异明显的克隆进行序列分析,结果表明:有5个cDNA片段与已知的功能基因序列相似,其中1个cDNA片段与合成色素的重要酶基因4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)基因有较高的同源性,其它cDNA片段在数据库中未找到同源序列。

加工番茄肥料运筹的动态知识模型

通过分析和提炼加工番茄养分需求和肥料管理的最新研究资料,在综合考虑土壤理化性质、产量目标、品种特性等影响因子的基础上,根据养分平衡原理和养分需求规律,建立了具有系统性和时空适用性的加工番茄养分运筹动态知识模型。该模型可用于精确定量不同环境条件和产量目标下的氮磷钾养分需求总量及其在不同生育时期的分配比例。利用不同生态点、品种、土壤类型和产量目标等资料对养分运筹知识模型进行了验证,结果表明模型具有较好的决策性和适用性。

棉花不同外植体对卡那霉素敏感性的研究

在基因枪法介导的棉花转化前,对3种棉花外植体新海13号茎尖、新陆早33号茎尖和新陆早33号胚性愈伤组织进行卡那霉素(Kana)的敏感性测试,选择合适的Kana筛选浓度和合适的筛选时间。设置不同浓度卡那霉素的培养基,分别对棉花3种外植体的生长情况、反应现象和试验数据进行记录、观察。结果表明:在基因枪法介导的棉花转化体系中,新海13号茎尖的Kana筛选浓度为120 mg/L、筛选时间约为35 d;新陆早33号茎尖的Kana浓度选择为90 mg/L,筛选时间约为20 d;新陆早33号的胚性愈伤组织的Kana筛选浓度约为60 mg/L。新陆早33号胚性愈伤组织的Kana敏感性强于其茎尖,新陆早33号茎尖的Kana敏感性强于新海13号茎尖。

作物生产管理系统的研究进展

从作物生长模拟模型和管理决策支持系统方面阐述了国内外作物生产管理系统研究的发展动态和进展。

加工番茄灌溉制度动态模拟研究

通过分析和提炼加工番茄水分需求的研究资料,在综合考虑气候条件、土壤理化性质、产量目标、品种特性等影响因子的基础上,根据水分平衡原理和水分需求规律、分阶段定量灌溉与加工番茄和环境影响因子之间的关系,建立了具有系统性和时空适用性的加工番茄灌溉制度动态知识模型。该模型可用于精确定量不同环境条件和产量目标下的水分需求总量及其在不同生育时期的分配比例。利用不同生态点、不同品种、不同土壤类型资料和不同产量目标等资料对水分运筹知识模型进行了验证,结果表明模型具有较好的决策性和适用性。

滴灌定额对棉花株型、产量及纤维品质的影响

在膜下滴灌条件下,以新陆早45号为试验材料,设5个滴灌定额处理(W 1:600 m^3·hm^-2,W 2:540 m^3·hm^-2;W 3:480 m^3·hm^-2,W 4:420 m^3·hm^-2,W 5:360 m^3·hm^-2),研究棉花农艺性状、成铃模式、产量及纤维品质对滴灌定额的响应。结果表明:随滴灌定额的减少,棉花株高表现为W 2>W 1>W 3>W 4>W 5,果枝台数和蕾花铃总数(8月10日)均以W 1处理最大,分别为9台和13.8个,W 5处理最小,分别为8.75台和10.2个,其中W 1与W 2处理上、中、下部铃数及铃重均无显著差异。棉花籽棉和皮棉产量均以W 1处理最高,达到6431 kg·hm^-2和2520 kg·hm^-2,但与W 2处理间均无显著差异。棉纤维长度、整齐度、断裂比在W 1和W 2处理间无显著差异,W 3、W 4、W 5处理棉纤维长度、整齐度较W 1处理分别低0.4、1.1、1.6 mm和0.5%、0.7%、0.9%。因此,控制滴灌定额在540 m^3·hm^-2,可在不显著降低棉花产量和纤维品质的前提下,提高水资源利用效率。

小麦叶面喷施微肥对籽粒中矿物元素的影响分析

在人体和动植物的生长发育过程中,铁(Fe)、锌(Zn)、硒(Se)3种微量元素起着重要的作用。为了提高小麦籽粒中Fe、Zn、Se元素的含量及进一步分析叶面喷施Fe、Zn、Se肥及其组合对籽粒中Fe、Zn、Se以及其他矿物元素含量的影响,并寻求生产上最适宜的叶面喷施组合,采用不同浓度的硫酸亚铁(Fe肥)、硫酸锌(Zn肥)和亚硒酸钠(Se肥)及其组合对小麦品种北京0045(BJ0045)进行叶面喷施处理。结果表明,叶面喷施Fe、Zn、Se肥均能显著提高BJ0045籽粒中Fe、Zn、Se元素的含量;Fe与Se能够相互促进吸收,Zn能够促进Se与Fe的吸收,Se对Zn有抑制作用;不同的叶面喷施组合处理中,Fe/Zn/Se三者混合肥的使用能显著提高籽粒中Fe、Zn、Se元素的含量,同时发现不同的叶面喷施组合的施用对籽粒中Ca、Mg、Cu、Mn、P矿物元素的吸收也有不同的影响。

叶面肥对玉米籽粒中矿物元素的影响分析

Fe、Zn、Se等矿物元素在动植物以及人体的生长和发育过程中具有重要作用,为了提高玉米籽粒中Fe、Zn、Se的含量,对叶面喷施Fe、Zn、Se肥及其不同组合,探讨其对玉米成熟籽粒中的Fe、Zn、Se以及其它矿物元素含量的影响。使用不同浓度的硫酸亚铁(Fe肥)、硫酸锌(Zn肥)和亚硒酸钠(Se肥)及其不同组合对京科糯2010(JK2010)进行了叶面喷施处理。叶面喷施不同浓度的Fe肥、Zn肥和Se肥均能显著提高JK2010籽粒中Fe、Zn、Se元素的含量;Fe与Zn能够相互促进吸收,Se能够促进Zn的吸收,Fe与Zn对Se的积累有抑制作用;叶面喷施Fe、Zn、Se肥及其组合对玉米籽粒中Ca元素的积累有促进作用;不同的Fe、Zn、Se肥组合方式对籽粒中Cu的积累有不同的影响;总体上看叶面喷施Fe、Zn、Se肥及其组合对玉米籽粒中Mn、Mg、P等元素的积累影响不大。不同的叶面喷施组合处理中,Fe肥、Zn肥和Se肥三者配合使用能极显著的提高籽粒中Fe、Zn、Se元素的含量,为Fe、Zn、Se肥的生产应用提供新的策略,同时也发现Fe、Zn、Se肥的使用对籽粒中几种不同的矿物元素有不同的影响。

不同灌量下脱硫石膏对盐碱土壤盐分运移的影响

以燃煤电厂脱硫石膏为试材,采用土柱模拟试验方法,研究不同灌水量下脱硫石膏对盐碱土壤盐分运移的影响,以期探究脱硫石膏最佳淋洗灌水量。结果表明:不同灌水量下0～20cm土层Na^+含量均呈降低的趋势,灌水量为田间持水量85%(T85%)在各层土壤pH、碱化度、电导率、Na^+含量均最低。施加脱硫石膏后0～20cm土层Ca^(2+)增加,不同灌水量下Ca^(2+)含量整体表现为T85%<T75%<T65%。灌水量为田间持水量85%时对土壤淋洗效果最好。

干旱和复水对膜下滴灌棉花根系及叶片内源激素含量的影响

新疆气候生态条件下,采用膜下滴灌技术,在棉花不同生育时期设置不同程度干旱处理,研究干旱和复水对棉花根系及叶片内源激素含量和叶片气孔导度的影响.结果表明:在不同生育阶段,随土壤含水率的降低,根系及叶片脱落酸(ABA)含量显著增加,玉米素(ZRs)含量减少,叶片气孔导度(gs)和光合速率(Pn)显著降低,以初花-盛花期土壤相对含水率为40%～45%处理降幅较大.土壤干旱处理结束后复水,根系及叶片ABA含量并未随土壤水分条件的改善而降低,根系ZRs含量在复水后1～3d均可恢复或超过对照,与叶片gs呈正相关,其中以盛蕾-初花期土壤相对含水率为50%～55%处理棉株叶片ZRs含量和gs恢复速度快、强度大.说明干旱后复水根系较高的ZRs含量是导致其叶片gs和Pn较高的主要原因.

滴灌方式对‘赤霞珠’葡萄幼苗根冠功能的调控效应

研究地下穴贮滴灌（自主设计）、膜下滴灌、地表滴灌3种滴灌方式对酿酒葡萄品种‘赤霞珠’幼苗根冠功能的影响.结果表明：膜下滴灌和地下穴贮滴灌较地表滴灌更促进植株生长,其中地下穴贮滴灌主要促进根系的生长,膜下滴灌主要促进地上部的生长;在20~60cm土层,地下穴贮滴灌处理根表面积、根体积、根系活力和超氧化物歧化酶活性均高于地表滴灌和膜下滴灌处理,表明地下穴贮滴灌可有效促进根系下扎,提高土壤深层根系的生理活性;同一灌水周期后期地表滴灌处理较早受到干旱胁迫的影响,地下穴贮滴灌和膜下滴灌处理叶片净光合速率（Pn）和气孔导度（gs）均高于地表滴灌处理,灌水7 d后膜下滴灌处理12：00—14：00实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）低于地下穴贮滴灌处理,表明叶片荧光日进程中膜下滴灌受到的光抑制程度大于地下穴贮滴灌;对植株根冠功能的相关分析表明,有效增加20~40 cm土层根系的根量指标,保持根系生理活性在较高水平,可促进整体植株地上部生物量的增加和总生物量的积累.综合分析表明,地下穴贮滴灌较膜下滴灌、地表滴灌对植株根冠生长及功能调控有一定优势,可作为果树节水灌溉技术的潜在替代技术.

陆地棉花铃期农艺性状QTL定位分析

以陆地棉新陆早35号×益农2号组配的由242个单株构成的F_2群体作为作图群体,利用SSR标记和Joinmap4.0构建了一个遗传连锁图谱。该图谱包含72个标记,分布在20个连锁群上,总长1 286.05 cM,覆盖棉花基因组的29.2%。用完备区间作图法对群体花铃期农艺性状进行了QTL定位分析,共检测到37个QTL位点,株高的7个、始果节高度的2个、节间数的4个、始果节的1个、单叶鲜重的3个、单叶干重的4个、单叶面积的5个、叶绿素含量的2个、单株铃数的9个。通过对棉花重要农艺性状的定位分析,以期找到与这些性状紧密联系的QTL,为今后的育种、分子标记辅助选择和基因克隆提供理论依据。