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  • 2021年, 10卷, 第03期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 低氮高密增微肥对苏打盐碱地水稻产量和氮肥利用率的影响
    刘淼, 梁正伟
    2021, 10(03): 245-255.
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    盐碱地是我国重要的战略性耕地后备资源,针对苏打盐碱地水稻种植中氮肥施用过量的问题,以东稻4号为供试材料,在改良11年的苏打盐碱地大田,研究了氮肥减施配合高密栽培和增施微肥对水稻产量及其构成因素和氮肥利用率的影响。共设置6个处理:无肥、无氮、常规种植(纯氮190 kg·hm~(-2)+常规栽培)、低氮高密增微肥模式1 (纯氮170 kg·hm~(-2)+密植栽培+增施微肥)、低氮高密增微肥模式2 (纯氮160 kg·hm~(-2)+密植栽培+增施微肥)、低氮高密增微肥模式3 (纯氮150 kg·hm~(-2)+密植栽培+增施微肥)。研究结果表明,低氮高密增微肥可增加水稻产量4.8%～8.0%,氮肥偏生产力提高19.2%～31.1%,氮肥农学利用效率提高63.6%～133%,并进一步采用逐步回归法建立了产量预测模型。综合考虑各因素,在本试验已改良的苏打盐碱地基础上,低氮高密增微肥可兼顾水稻产量和氮肥利用率的提高,研究结果为苏打盐碱稻作区减肥节本、稳产增效奠定了理论基础。
  • 大气CO_2浓度和温度升高影响作物产量的光合生理及分子生物学机制
    张春雨, 李彦生, 于镇华, 刘俊杰, 王光华, 刘晓冰, 吴俊江, 殷奎德, 金剑
    2021, 10(03): 256-265.
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    全球气候变化下,大气CO_2浓度升高产生的"肥料效应"因温度的升高对作物产量的影响产生了不确定性,关键在于相关光合生理和分子机制对两因子互作的响应程度。本文综述了不同作物的光合速率、气孔导度、Rubisco酶活性等关键生理指标及产量对大气CO_2浓度和温度升高的响应,并从代谢组角度总结了大气CO_2浓度和温度升高对作物光合相关基因表达的影响。提出了从转录组、代谢组及蛋白组学角度探讨不同农业生态区作物对气候变化的响应,展望了作物关键光合基因表达与其区域气候变化的未来研究方向,以期为不同生态区作物对气候变化适应性及调控途径提供理论参考。
  • 种植方式影响春玉米生理成熟期子粒含水量和品质
    刘胜群, 蹇述莲, 刘升芹, 刘天昊, 李向楠, 王洋, 王小影, 高士波
    2021, 10(03): 266-272.
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    子粒含水量会对机械直接收获玉料子粒质量产生影响,因此子粒含水量对玉米机械化生产至关重要。为了研究种植方式对玉米生理成熟期子粒含水量和子粒品质的影响,采用3种种植方式(东西行向、垄距为65 cm的均匀垄(UD);南偏西20°行向、宽窄行40～90 cm (WN1)和南偏西20°行向、宽窄行40～160 cm (WN2))种植玉米,测定不同种植方式下玉米生理成熟期子粒、叶片和茎秆、苞叶含水量以及子粒蛋白质、淀粉和油分含量。研究结果显示,与东西行向均匀垄种植方式UD相比,南偏西20°行向宽窄行的WN1和WN2的玉米生理成熟期子粒含水量显著下降,下降幅度为2.1%～2.9%。分析显示,子粒含水量的变化与冠层温度和相对湿度有关,同时与玉米的茎秆、叶片和苞叶含水率显著正相关关系。WN2处理的子粒的蛋白质含量显著低于UD处理,而UD处理的淀粉含量低于其他两种种植方式。
  • 氮肥减量配施不同生物有机肥对芹菜生长和产量品质的影响
    吕海龙, 王姣敏, 郭子军, 曹力强, 张旦, 白键, 谢淑琴
    2021, 10(03): 273-281.
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    通过田间小区试验方法,以不施肥(CK)和只施化肥(CK1)为对照,研究了氮肥减施15%、30%和45%且配施三种不同的生物有机肥对芹菜(Apium graveolens)生长、产量和品质的影响,以明确生物有机肥与化肥配施对芹菜生长的促进作用,为当地芹菜高质量生产提供理论依据和技术支撑。结果表明,氮肥减30%+"中农绿康绿地康"生物冲施肥(T8)的芹菜株高和茎粗较CK1分别增加了26.5%、27.3%。氮肥减30%+"中农绿康"抗重茬微生态制剂(T2)、氮肥减30%+"兴农精赞"农用微生物菌剂(T5)、氮肥减30%+"中农绿康绿地康"生物冲施肥(T8)处理的产量分别为124 t·hm~(-2)、126 t·hm~(-2)和127 t·hm~(-2),以T8处理的产量最高,比CK1产量显著增加了15.4%。而且,T8处理的硝酸盐含量为78.9 mg·kg~(-1),低于所有施肥处理,较CK1显著降低了73.2%;且T8处理能够明显提升芹菜中的维生素C含量和可溶性蛋白的含量。氮肥减量30%并配施生物肥的处理对芹菜的生长和提质增效均有显著的作用,从三种生物肥料的作用效果来看,以"中农绿康绿地康"生物冲施肥的作用效果最佳,适合在当地推广。
  • 松嫩平原典型农区玉米秸秆覆盖度遥感估算
    项小云, 杜嘉, 赵博宇, 周昊昊, 宋开山
    2021, 10(03): 282-293.
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    农作物秸秆覆盖是当今保护性耕作技术运用最为重要的一种方式,在减少土壤侵蚀、提高农作物水分利用效率及土壤肥力方面具有十分重要的作用。本研究以Landsat-8 OLI影像为基础,基于偏最小二乘回归方法结合耕作指数和纹理特征,对研究区玉米秸秆覆盖度(Maize Residue Cover,MRC)进行估算研究。结果表明:(1)归一化差异耕作指数、简单耕作指数与MRC相关性优于其他耕作指数,其决定系数(R~2)均为0.86,归一化差异指数7和归一化差异指数5与短波红色外归一化差异指数及MRC相关性在0.5～0.3之间,归一化差异衰老植被指数、改良耕作指数与MRC之间相关性不明显;(2)纹理特征与MRC相关性并不显著,Band_(5mean)与MRC相关性优于其他纹理特征,其决定系数(R~2)为0.384,其余纹理特征与MRC相关性在0.2～0.3之间;(3)使用耕作指数和纹理特征的组合方法 (R~2=0.907,RMSE=6.21)进行MRC的估算精度要高于仅使用耕作指数(R~2=0.86,RMSE=5.77)和纹理特征(R~2=0.153,RMSE=10.36)的方法。组合方法可以很好地提高玉米秸秆覆盖度模型的估算精度,有利于进行部分地区MRC的估算工作。其中,组合方法中纹理特征指标的选择非常关键,不同的纹理特征指标的组合会对模型精度的提高与降低产生不同的影响。
  • 我国矿区废弃地土壤种子库特征及其在生态修复中的应用
    张元良, 刘安, 黄威, 靳冬轩, 刘晓龙, 周立青, 杨洪涛
    2021, 10(03): 294-305.
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    土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物以及土壤中全部具有活力的种子,是植物对胁迫环境的适应以及植被恢复研究中的关键内容。作为地表植被群落潜在更新能力的重要组成部分,土壤种子库在退化生态系统的植被恢复过程中起着重要的作用,其研究已成为国内外退化生态系统植被恢复与重建领域的热点之一。由于矿区废弃地土壤的特点,矿区土壤种子库的研究需要参考特殊生境土壤种子库的研究成果。因此,本文在综合分析了国内外矿区废弃地生态修复以及土壤种子库相关研究的基础上,介绍了我国矿区废弃地土壤种子库的特点、生态修复中的作用以及生态修复的主要新技术。同时,针对矿区废弃地生态系统的特点,提出未来土壤种子库在矿区废弃地修复中的主要技术流程,主要包括修复区域生境背景值调查、构建,采用适宜的土壤种子库以及提高土壤种子库活力的技术手段进行修复,修复效果评价等环节。
  • 叠氮溴化丙锭筛选环境活性微生物的原理及其应用
    胡晓婧, 白鑫, 曲娟娟, 刘俊杰, 孔令辉, 王光华
    2021, 10(03): 306-313.
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    环境微生物总DNA主要来源于游离DNA以及活性和非活性微生物群。因此,单纯基于环境微生物总DNA的直接研究技术可能无法反映出环境中真实的活性微生物群落结构及组成,极易造成微生物丰度及群落多样性的高估,急需建立有效可行的活性微生物筛选方法。叠氮溴化丙锭(Propidium monoazide,PMA)是一种能够不可逆地共价结合死细胞DNA和胞外DNA (统称为relic DNA)的光敏性核酸染料,致使relic DNA被钝化,不能完成PCR扩增。基于此,结合后续荧光定量PCR和高通量测序等分子生物学技术,可快速、准确且高效地筛选区分出环境样本中的活性微生物类群。本文针对近几年关于PMA染料法在底泥、土壤和水体等常见环境样品中的应用研究结果进行综述,并探讨了目前PMA染料法应用中存在的问题,提出了相应的改进和完善对策,为深入研究复杂环境样品活性微生物类群及其结构功能提供了新思路。
  • 俄罗斯远东地区后备耕地资源潜力分析
    谭晓宇, 刘家福, 张柏, 付研竹
    2021, 10(03): 314-323.
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    粮食安全是联合国可持续发展目标(SDGs)的重要内容之一。除提升单位面积产量外,深入探讨后备耕地资源的潜力对于保障全球粮食安全具有重要的现实意义。东北亚地区是中高纬度上发展相对薄弱的地方,具有较高的后备耕地资源潜力。本文选取了地形、气候、土壤3方面7个适宜性评价指标,构建了俄罗斯远东地区后备耕地适宜性评价体系,运用综合量化打分加权法和极限条件相结合的研究方法,对远东地区的后备耕地资源进行了评价分析。结果表明:(1)俄罗斯远东地区后备耕地适宜区总面积为8.0万km~2,主要分布在远东地区南部的6个行政区,占评价区面积的51.7%,哈巴罗夫斯克边疆区后备耕地面积较大;(2)后备耕地适宜区相对集中,主要分布在远东南部和西南部与中国接壤的地方。研究结果对于我国粮食进口贸易的相关战略的制定等具有重要的参考价值。
  • 黑土区中部玉米和大豆肥料利用率研究
    刘国辉, 邹文秀, 王伟, 韩晓增, 张义军, 马云桥
    2021, 10(03): 324-332.
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    在土壤自然供肥能力不断下降的情况下,肥料的施用在支撑作物产量中起到了至关重要作用。化肥施用量大和土壤肥力降低导致了肥料利用率不高,关于培肥后土壤在优化平衡施肥后的肥料利用率还鲜有报道。本研究在黑土区中部选择了连续3年秸秆还田构建肥沃耕层后的地块,设置了优化平衡施肥处理(NPK),缺素处理(NP、PK和NK)开展肥料利用率相关研究。结果表明,NPK处理玉米和大豆产量显著高于PK和NK处理,但是与NP处理差异不显著;玉米和大豆对肥料的响应表现为氮素>磷素>钾素,说明区域内氮素和磷素是限制作物产量的主要因素。玉米的N、P和K的肥料利用率分别为38.8%、23.9%和44.2%,大豆的N、P和K的肥料利用率分别为40.8%、29.1%和38.3%。通过计算肥料农学利用率、产量反应和相对产量等,为完善区域内养分专家系统提供必要的参数。
  • 张家口坝上地区土地利用方式对土壤理化性质的影响
    刘畅, 周明华, 张博文, 王兴灵, 任兵, 彭韬, 罗维均, 谷丰
    2021, 10(03): 333-343.
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    土壤理化性质作为土壤健康评价的重要指标,对土地利用方式响应敏感。为揭示张家口坝上地区土地利用类型对土壤理化性质的影响,本研究以张家口市坝上地区草地、林地、菜地和常规耕地4种主要土地利用类型为研究对象,分析了0～15 cm和15～30 cm土层的p H、容重、有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和有效态微量元素等物理化学指标的性质差异及其影响因素。研究表明,表层(0～15 cm)土壤容重在四种土地利用类型中差异不显著,但菜地和耕地底层(15～30 cm)土壤容重(1.62 g·cm~(-3))显著高于林地(1.51 g·cm~(-3))和草地(1.37 g·cm~(-3)),表现出耕作导致的物理压实性。菜地和耕地表层和底层土壤p H显著低于林地和草地。菜地表层(0～15 cm)和底层(15～30 cm)土壤的SOC含量和TN含量在四种土地利用方式中最高,且有效铜(0.59 mg·kg~(-1))和有效锌(2.04 mg·kg~(-1))含量显著高于其余三种土地利用方式。草地(2.88 g·kg~(-1))和菜地土壤(2.86 g·kg~(-1)) TP含量都显著高于林地和耕地。土壤SOC、TN和TP含量均与土壤粘粒含量呈极显著正相关关系;有效铁、锰和锌含量与土壤p H呈极显著负相关关系,有效铁、锰、铜和锌含量与SOC含量呈正相关关系。研究结果可为坝上地区土地资源科学管理和可持续利用提供基础支撑。
  • 江西省葛种植区中重金属镉调查及其富集特征
    林小兵, 周利军, 何绍浪, 王斌强, 黄欠如, 武琳
    2021, 10(03): 344-354.
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    为探明葛种植区域土壤和植株中重金属镉含量,对江西省18个葛种植区进行野外调查和室内分析,揭示葛对镉的富集特征及转运规律,为研究葛安全质量控制技术提供理论依据。结果表明:调查区域土壤有效态镉和全镉含量分别为0.002～0.21 mg·kg~(-1)和0.05～0.25 mg·kg~(-1),葛根、葛头、主藤、侧枝和叶片中镉含量分别为0.002～0.28 mg·kg~(-1)、0.14～1.38 mg·kg~(-1)、0.07～1.83 mg·kg~(-1)、0.04～1.80 mg·kg~(-1)和0.05～1.91 mg·kg~(-1);葛根、葛头、主藤、侧枝和叶片/土壤富集系数分别为:0.97、5.30、5.84、4.14和2.05,葛头、主藤、侧枝和叶片/葛根转运系数分别为11.64、8.54、6.16和3.56;不同部位镉含量表现为主藤(0.71 mg·kg~(-1))>葛头(0.58 mg·kg~(-1))>侧枝>(0.51 mg·kg~(-1))>叶片(0.28 mg·kg~(-1))>葛根(0.11 mg·kg~(-1)),且主藤镉含量显著高于叶片和葛根(P <0.05);相关分析表明,土壤有效态镉和全镉与主藤、侧枝和叶片呈显著正相关,葛根与葛头、主藤和侧枝呈显著正相关。参考土壤镉含量、葛中镉含量、转运系数和富集特征等,并结合聚类分析表明江西省不同葛种植区中镉含量以渝水、兴国、德兴等地区较高,而永丰、南城、鄱阳、上高等地区较低;葛对重金属镉具有较强富集作用,种植过程中要选择土壤环境质量高的区域,避免高风险地区种植。
  • 灌溉施肥方式对核桃幼苗土壤生境的影响
    黄雅丽, 马风云, 王霞, 马海林, 杜振宇, 刘方春, 刘幸红, 马丙尧
    2021, 10(03): 355-362.
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    通过盆栽试验探究漫灌和滴灌两种灌溉施肥方式对核桃幼苗土壤环境的影响,以期确定适宜于核桃幼苗生长管理的最佳灌溉施肥方式,为保持土壤环境生态,促进核桃优质高产寻求一种适宜核桃种植模式,提供理论参考依据和指导基础。试验苗木为一年生核桃苗,设置2种灌溉施肥方式:漫灌施肥和滴灌施肥;每个灌溉施肥方式分别设3个施肥量处理:不施肥、全量施肥和60%施肥量施肥。结果表明:(1)滴灌施肥方式种植均能有效缓解核桃土壤p H的降低和电导率的升高,以滴灌+60%施肥量方式效果最显著;(2)滴灌+60%施肥量能显著改善核桃幼苗的土壤含水量,其土壤表层含水量较漫灌+60%施肥量的处理显著升高了16.7%;(3)滴灌施肥方式均能增加土壤有效养分含量,其中滴灌+60%施肥量的施肥方式有效氮、有效磷和有效钾含量较漫灌+60%施肥量的处理分别显著增加了15.8%、30.4%和9.69%;(4)滴灌施肥土壤微生物三大菌群较漫灌施肥均有所改变,滴灌+60%施肥量显著增加了土壤细菌和放线菌数量,降低土壤真菌数量,且差异显著。水肥一体化的施肥方式能显著改善核桃幼苗土壤的理化性质,其中,滴灌+60%施肥量的处理对改善土壤微生物群落结构,提高土壤养分含量效果最为明显。