水肥互作对滴灌玉米氮素吸收、水氮利用效率及产量的影响

优化水、氮供应是实现作物高产与水肥资源高效利用的有效途径.本文研究了田间试验条件下,水(4500、6750、9000 m³·hm^-2)、氮(0、225、330、435、540 kg·hm^-2)互作对高密度(≥105000 株·hm^-2)滴灌玉米干物质积累、氮素吸收及产量的影响.结果表明: 玉米干物质积累与吸氮量均随灌溉和施氮水平的增加明显升高,当施氮量大于435 kg·hm^-2和灌溉量大于9000 m³·hm^-2时则呈减少趋势.完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为W₆₇₅₀(36359 kg·hm^-2)>W₉₀₀₀(35077 kg·hm^-2)>W₄₅₀₀(33451 kg·hm^-2),施氮对玉米吸氮量的变化表现为N₄₃₅(459.9 kg·hm^-2)>N₅₄₀(458.1 kg·hm^-2)>N₃₃₀(416.3 kg·hm^-2)>N₂₂₅(351.3 kg·hm^-2),N₄₃₅比N₃₃₀、N₂₂₀分别升高9.1%、32.7%,N₅₄₀比N₄₃₅降低0.6%.在施氮量0～435 kg·hm^-2范围内,玉米最大氮素吸收速率随施氮量增加而升高,在施氮量为435 kg·hm^-2时达最大(6.57 kg·hm^-2·d^-1).灌水与施氮均可显著增加玉米产量、穗粒数和穗粒质量,二者有明显的正交互作用,且以氮为主效应.在施氮0～435 kg·hm^-2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;灌溉水分生产率随施氮量升高而增加,随灌水量增加而明显下降,灌溉定额为4500～6750 m³·hm^-2时,灌溉水分生产率可达2.57～3.80 kg·m^-3.玉米最高产量18072 kg·hm^-2的施氮量为567.0 kg·hm^-2.最佳经济施氮量为427.9～467.7 kg N·hm^-2时,玉米产量在17109～17138 kg·hm^-2,氮素偏生产力和氮肥利用率分别达122 kg N·hm^-2和45.0%.水氮一体化施肥可实现滴灌玉米高产协同水、氮利用效率的共同提高.     

天山北部拟南芥生存群落特征及其与环境的关系

为了解拟南芥在天山北部的分布状况及环境依赖特点, 分析拟南芥的自然选择特征, 本文对天山北部分布的13个拟南芥(Arabidopsis thaliana)生存群落结构、组成及其与环境关系进行了研究, 并分析了拟南芥与群落主要物种的种间联结性。结果表明: 拟南芥生存的群落结构简单, 其中天山北坡中段的石河子、一四三团、沙湾、独山子地区的8个群落均为草本类型, 优势种相似, 而与伊犁果子沟、额敏和阿勒泰的5个群落差别较大。属的区系成分分析表明世界分布、北温带分布以及地中海、西亚至中亚分布型成分占大多数, 具有典型的地中海旱生植物区系分布特征, 体现了本地拟南芥分布及演化的干旱、半干旱的地理环境特点。采用双向指示种分析(TWINSPAN)将13个群落分为新疆绢蒿–猪毛菜–角果毛茛(Seriphidium kaschgaricum–Salsola collina–Ceratocephalus testiculatus)、新疆绢蒿–猪毛菜(S. kaschgaricum–S. collina)、新疆绢蒿–狭果鹤虱(S. kaschgaricum–Lappula semiglabra)、新疆绢蒿–旱麦草(S. kaschgaricum–Eremopyrum triticeum)、勿忘草–草原苔草(Myosotis sylvatica–Carex liparocarpos)5个群落类型。去势典范对应分析(DCCA)表明纬度、坡向、土壤有机质及pH值是决定天山北部拟南芥种群分布的主导因子。拟南芥分布与群落内其他物种有极强的依赖关系, 与13个群落62个主要物种的种间联结性分析表明, 共有119个正关联性种对, 明显高于72个负关联性种对, 与各群落优势种呈显著正关联。拟南芥种群分布数量在群落间差异较大, 分布于降雨较少的天山中部浅山地带拟南芥种群数量均高于降雨较丰富的天山西部伊犁果子沟地区, 是否发生适应性分化需要深入研究。     

产大米蛋白水解酶的菌株筛选、酶学性质及制备大米寡肽

【目的】旨在分离、筛选并鉴定具有大米蛋白降解作用的菌株及其关键蛋白酶,为高效制备大米寡肽提供制备酶及最优制备条件。【方法】以"水解圈"为评价指标,从粮食仓库附近土壤筛选获得具有降解大米蛋白能力的菌株;通过16S rRNA序列分析确定菌株归属;利用单因素实验获得最佳氮源并初步分析酶学性质;利用HPLC检测寡肽得率,并对制备条件进一步优化。【结果】经鉴定具有大米蛋白降解作用的菌株为沙雷氏菌(Serratia sp. JWG-D15),以大米蛋白为氮源培养菌株JWG-D15,蛋白酶So PRO产量最高,其最适温度40℃,最适pH 8.0;在加酶量20 U/mg,大米蛋白浓度40 mg/mL,40℃,4 h条件下寡肽得率最高72.38%。【结论】以大米蛋白为氮源培养菌株JWG-D15,蛋白酶So PRO产量最高;蛋白酶So PRO制得的大米寡肽,其得率是目前行业最高。本研究既丰富了大米寡肽的制备用酶的种类,又为深入大米寡肽产业化提供一定理论基础。     

有机肥替代部分化肥对长期连作棉田产量、土壤微生物数量及酶活性的影响

施用有机物是作物增产、增加土壤有机质和改善土壤生物学性状的有效措施。在大田滴灌条件下,采用土壤酶学和微生物平板培养方法,研究了常规施肥(CF)减量20%—40%,配施3000、6000 kg/hm2有机类肥料对棉花产量、土壤微生物数量及土壤酶活性的影响。结果表明:降低CF用量20%—40%情况下,滴灌棉田配施3000、6000 kg/hm2的有机类肥料可获得与CF处理相持平的产量(4945—4978 kg/hm2),有机肥和生物有机肥配施处理间的棉花产量差异不显著(P0.05)。细菌、放线菌和假单胞杆菌数量均随有机肥用量的增加而升高,不同类有机肥配施间表现为OF+BFBFOF;真菌数量则随有机肥施量升高而降低,其中OF+BF配施处理最为显著。有机无机肥配施显著提高了土壤酶活性,80%CF和60%CF与有机肥配施处理土壤碱性磷酸酶、荧光素二乙酸酯酶(FDA)、β-葡萄糖苷酶和脱氢酶的活性比CF处理分别升高了3.8%、17%、18%、55%和10.1%、19%、20%、60%,不同类型有机肥对土壤酶活性影响差异不显著。土壤细菌/真菌比、土壤放线菌/真菌和假单胞杆菌/真菌比均随有机肥施量的增加而升高,施用化肥或有机肥均显著降低了假单胞杆菌/细菌比。细菌、放线菌和假单胞杆菌数量与土壤脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酯酶和荧光素二乙酸酯酶活性均呈显著或极显著正相关,真菌数量与4种酶活性呈负相关。CF减量20%—40%配施以3000、6000 kg/hm2有机肥不仅不会导致棉花减产,而且对提高土壤酶活性、调节土壤细菌、真菌、放线菌群落组成结构,改善北疆绿洲滴灌棉田土壤生物学性状有显著作用。     

滴灌下新疆北部棉田杂草土壤种子库的时空变化

以天山北坡绿洲至沙漠边缘垂直分布的3个试验点,对比分析了漫灌和1a至4、8a的不同滴灌时间的棉田,以及不同试验点和土层深度等不同空间的杂草土壤种子库变化.结果表明,滴灌对棉田杂草种子库影响大,物种数和单位面积的种子库密度的年际间波动明显.连续滴灌改变了杂草土壤种子库的结构和组成,物种数由漫灌27种下降到1a滴灌的20种,滴灌8a后下降到15种,Shannon-Wiener多样性指数达到最低,单位面积的种子密度明显降低.随着滴灌年限的增长,狗尾草、藜、龙葵、反枝苋和凹头苋等喜旱性杂草占总种子库的比例逐渐增加,为滴灌棉田的优势杂草.狗尾草、藜、灰绿藜、龙葵、马齿苋、凹头苋、刺儿菜、黄花蒿、苦苣菜、小蓬草、荠菜、小藜、扁蓄、苘麻、田旋花、野薄荷等物种时间生态位宽度和空间生态位宽度均较大,适应较好,而虎尾草、百脉根、播娘蒿、酸模叶蓼、滨藜、野胡麻等物种生存受到明显影响.受耕作方式影响,杂草种子库主要分布于耕作层,耕作层以下46～50cm种子数最少.水平分布格局分析发现,3个地点杂草种子库的物种相似性较高,滴灌与漫灌之间种子库的物种差异要大于地理位置间的差异.