黄土高原半干旱区几种饲用植物生产与饲用价值比较

为了选出适宜在半干旱区种植的饲用植物,选取饲用玉米(Zea mays)、饲用高粱(Sorghum bicolor)和苏丹草(Sorghum sudanense)3种饲用作物和紫花苜蓿(Medicago sativa)、老芒麦(Elymus sibiricus)2种牧草为研究对象,在无灌溉和施肥的管理条件下,比较分析其干物质产量、营养品质及饲用价值。结果表明,高粱(引自日本)的株高最高(289.25 cm),比甜高粱和玉米高约10%,苏丹草SP20(引自美国)株高最低(172.80 cm);甜高粱干物质产量最高(17.38 kg·m–2),其次为高粱(12.35 kg·m–2),均显著高于玉米(P<0.05)。苏丹草中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量相对较低,甜高粱与饲用玉米NDF和ADF含量差异不显著(P>0.05)。苏丹草和紫花苜蓿相对饲用价值(RFV)值较高(135~143),其次是饲用玉米和甜高粱(107~109),高粱和老芒麦最低(95~102)。综合分析结果表明,在半干旱地区种植甜高粱具有与饲用玉米同等的饲用价值,但甜高粱具有更高的产量,因此在半干旱区种植甜高粱具有一定的发展潜力。

外源有机物料性质对黑土农田土壤微生物碳组分的影响

【目的】探索在不同性质和用量的有机物料输入后黑土农田微生物碳组分的变化规律及其对土壤有机碳的贡献,明确东北黑土农田固碳的微生物过程,为黑土培肥和可持续发展提供理论支持。【方法】采用室内培养方法,供试黑土采自黑龙江省克山试验站的典型黑土农田,供试有机物料包括玉米秸秆(S)、生物炭(B)、水溶性有机肥(D),各有机物料均设3个施用量水平(低量、中量和高量),并以施化肥(F)和不施肥(CK)为对照,共计11个处理。在培养开始后的第5、15、30、60、105天分别采样,测定土壤有机碳(SOC)含量、微生物生物量碳(MBC)含量、细菌生物量(Ba)、真菌生物量(Fu)和微生物残体碳(MRC)含量。细菌与真菌生物量以其特征磷脂脂肪酸含量表征,微生物残体碳由不同土壤氨基糖含量表征的细菌与真菌残体量转换计算。【结果】与CK和F处理相比,3类有机物料输入均增加了土壤SOC、MBC和MRC含量,提升了MRC对SOC的贡献(MRC/SOC)。土壤MBC和MRC含量随秸秆和生物炭施用量的增加而提升,随水溶性有机肥施用量的增加而下降。在105天培养期内,所有处理MBC、MRC峰值均出现在培养第30、60天,3个有机物料分别以S3、B3和D1的提升效果最大。与CK相比,培养105天时S3、B3和D1处理的MBC分别提高了39.1%、8.2%和28.9%,真菌残体碳(FRC)含量分别提高了47.9%、43.5%和58.1%,S3和D1处理的细菌残体碳(BRC)含量分别提高了18.5%和16.5%。9个有机物料C/N和全氮(TN)含量与微生物碳组分的回归分析发现,有机物料C/N低于29.89、28.57时,分别与培养105天的MBC和BRC呈正相关关系,高于该阈值时呈负相关关系(P<0.05);有机物料TN含量低于0.18、0.11 g/kg时,分别与MBC和FRC呈正相关关系(P<0.05),超过该阈值时呈负相关关系(P<0.05),而BRC始终与有机物料TN含量呈正相关关系(P<0.05)。在9个有机物料处理中,MBC占SOC的比例为3.8%~9.4%,MRC占SOC的比例则高达24.1%~35.3%。与CK和F处理相比,生物炭输入显著增加了SOC含量,但未显著提升MBC的占比;秸秆和水溶性有机肥输入显著提升了MBC和MRC占SOC的比例。【结论】含氮量较高、碳氮比值较低的秸秆增加了土壤微生物生物量碳和残体碳含量及其对有机碳的贡献,且高施用量时效果更显著;氮含量和碳氮比值低的生物炭增加了土壤有机碳含量,促进了真菌生物量和残体碳增加,但未提升微生物生物量碳对有机碳的贡献;含氮量高的水溶性有机肥低施用量时有利于提升微生物生物量碳和残体碳含量及其对土壤有机碳的贡献,但高施用量作用相反。因此,增加秸秆和生物炭投入量,控制水溶性有机肥投入量有利于微生物碳组分的积累,促进土壤有机碳的固定。

田间条件下模拟CO_2浓度升高开顶式气室的改进及其效果

为提高传统开顶式气室(Open-top chamber,OTC)在田间条件下原位模拟大气CO_2浓度升高对作物生长影响的适用性和精度,通过尺寸放大(长×宽×高=4.0 m×4.0 m×3.0 m)、形状调整(正四边形棱柱状)、新材料应用(塑钢PC结构)及内部CO_2浓度优化控制等措施对其进行了改进,并利用改进的OTC分别于2015—2016年在旱作春玉米农田原位模拟大气CO_2浓度升高的情形,通过对比玉米生育期内OTC内外CO_2浓度、温度和空气相对湿度,探讨了其模拟效果。结果表明:可控CO_2OTC内部CO_2浓度能够控制在预期值范围内,2015年控制误差范围为-17.2~0.2μmol·mol-1,2016年为-5.4~0.1μmol·mol-1,控制效果良好;可控CO_2OTC对室内气温产生了一定的影响,与气室外相比,在白天2015年平均增温0.8℃,差异显著(P<0.05),2016年平均增温0.4℃,差异不显著(P>0.05);可控CO_2OTC内部空气相对湿度与大田相比有所降低,2015年约降低2.4%,2016年降低了3.1%,差异均不显著(P>0.05)。研究表明,改进后的开顶式气室性能稳定,模拟精度高,能够较为准确地反映CO_2浓度升高后的旱作春玉米生长,可用于今后的大田模拟试验研究。

华北地区高产冬小麦氮磷钾养分需求特征

【目的】明确华北地区高产冬小麦氮磷钾养分需求特征及其与籽粒产量的定量关系,为高产冬小麦实时养分管理提供理论依据和技术支撑。【方法】在适宜氮磷钾养分供应条件下,通过华北地区多年多点田间试验数据构建冬小麦氮磷钾养分需求特征大数据,量化该区冬小麦地上部氮磷钾养分吸收量与籽粒产量的关系,定量单位籽粒产量的氮磷钾养分需求量。【结果】在适宜施氮条件下,华北地区生产冬小麦籽粒的氮素需求量平均为24.3 kg·t^(-1),单位籽粒氮素需求量随着籽粒产量的提高而有所降低。当产量水平在<4.5 t·hm^(-2)和6.0—7.5t·hm^(-2),籽粒氮素需求量从27.1 kg·t^(-1)降低到24.5 kg·t^(-1),这是由收获指数的升高和籽粒氮浓度的降低造成的;当产量水平在6.0—7.5 t·hm^(-2)和9.0—10.5 t·hm^(-2),籽粒氮素需求量从24.5 kg·t^(-1)降低到22.7 kg·t^(-1),这是由籽粒氮浓度的降低造成的;当产量水平>10.5 t·hm^(-2),单位籽粒氮素需求量趋于稳定,不再变化。在适宜施磷条件下,生产冬小麦籽粒的磷素需求量平均为4.5 kg·t^(-1),单位籽粒磷素需求量随着籽粒产量的提高而降低,从产量水平<4.5 t·hm^(-2)的4.7 kg·t^(-1)下降到产量水平>9.0 t·hm^(-2)的4.2 kg·t^(-1),这是由收获指数的升高和籽粒磷浓度的降低造成的。在适宜施钾条件下,生产冬小麦籽粒的钾素需求量平均为21.1 kg·t^(-1),单位籽粒钾素需求量随着籽粒产量的提高而降低,从产量水平<4.5 t·hm^(-2)的23.8 kg·t^(-1)下降到产量水平>7.5 t·hm^(-2)的20.2 kg·t^(-1),这是由收获指数的升高和籽粒钾浓度的降低造成的。冬小麦在拔节至扬花阶段呈现最大的干物质累积与养分吸收速率。【结论】华北地区在适宜的氮磷钾养分供应条件下,冬小麦氮磷钾需求量随产量的提高而增加。随着产量的提高,冬小麦单位籽粒产量的氮素、磷素和钾素需求量下降,这种趋势主要是由收获指数的增加和籽粒氮、磷、钾浓度的降低造成的。对于不同产量水平的冬小麦,高产水平下冬小麦在拔节期后具有较高的干物质累积和养分吸收速率。

植物应答缺铁胁迫的分子生理机制及其调控

铁是植物生长发育中所必需的微量营养元素。虽然土壤中铁的丰度很高,但其生物有效性非常低,特别是在碱性石灰性土壤上,高pH和高重碳酸盐含量严重降低了土壤中铁的有效性。因此如何有效地提高植物对铁的利用效率及增强植物对缺铁胁迫的响应已成为目前该领域的研究热点。本文重点阐述了植物两种不同的铁吸收机制,以及对缺铁胁迫的应答反应;对目前所发现的植物中调控缺铁胁迫的相关基因进行了全面的综述,包括新发现的吞噬机理中所涉及的NRAMP基因;同时也介绍了感应铁缺乏的众多相关信号,包括植物激素、气体信号分子及microRNAs等;此外,还提出利用铁吸收相关基因的转导、控制铁吸收相关因子以及各种农艺措施的实施来提高植物铁的生物有效性从而有效缓解缺铁胁迫。最后对未来有关植物吞噬机制、铁缺乏感应信号及改善植物铁营养新途径等研究方向作了初步展望。

不同倍性冬小麦根系生长对水分和密度的响应

为探讨不同倍性冬小麦根系生长对水分和密度的响应,利用3个倍性小麦材料(二倍体栽培一粒、四倍体栽培二粒、六倍体现代品种‘长武134’)通过在不同水分条件下进行密度试验,研究其拔节期和开花期的根系生长和水分消耗特征,结果表明,在拔节期密度的增加显著提高了小麦根系干物质累积量和根长总量,而竞争加剧使得高密度处理的根量优势到花期显著减弱;拔节期四倍体和六倍体的根重和根长均表现出高于二倍体的趋势,花期各倍性材料之间的根重无显著差异,但是高倍性材料仍保持显著的根长优势;干旱和高密度处理均减少了花期根系在表层的分布,增加了深层根系的分布量,利于深层水分的利用。最终得到结论,六倍体现代小麦根系在不同生育期的根系干物质分配更利于产量增长,而在水分亏缺地区构建合理的群体有益于根系下扎,从而促进土壤深层水分的利用,并提升产量。

宁南山区不同年限苜蓿地土壤有机质官能团特征

应用同步辐射红外光谱技术,分析了宁南山区不同种植年限苜蓿地的不同粒径团聚体中土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)官能团的变化.结果表明:种植苜蓿改变了SOC官能团的含量及其在团聚体中的分布.随着种植年限增加,SOC和大团聚体(>0.25mm)含量增加,土壤团聚体的稳定性增强;饱和烷烃相对含量提高,且主要分布在0.25～1mm团聚体中;脂肪-C、醇-C相对含量随着粒径增大而减少,增加的脂肪-C、醇-C主要分布在大团聚体中,芳香-C主要分布于<0.25mm微团聚体中.大团聚体中各官能团相对含量变化幅度大于微团聚体,微团聚体中有机碳稳定性高于大团聚体.连续种植苜蓿使SOC中易氧化官能团(脂肪-C、醇-C)的增幅大于芳香-C,土壤有机碳化学稳定性提高,以苜蓿生长8年时的效果最好.SOC中的脂肪-C、醇-C、饱和烷烃比例较高,且最为活跃,对土壤有机碳增加的贡献明显.

山西高产氮高效玉米品种的筛选及其干物质氮素累积与分配

通过分析16个玉米品种在施氮(225 kg/hm^(2))和不施氮条件下的产量及其节氮潜力等筛选高产氮高效品种。结果表明,两年中晋玉18、登海605、先玉335增产潜力在5%以上,节氮潜力为15.48%~18.39%(2018年)和14.26%~29.47%(2019年)。根据供试品种在施氮和不施氮条件下的产量平均值作为分界线,将这16个品种划分为4种类型。通过对其生物量及氮素累积与转运特征的分析,表明高产氮高效品种具有较高的花后干物质累积量,在保证一般水平的花前氮素转运量的基础上有较高的花后氮素吸收量。