茄子根系分泌物中香草醛和肉桂酸对黄萎菌的化感效应

采用室内培养和生物测定的试验方法,研究了不同浓度的香草醛和肉桂酸对黄萎菌（Verticillium dahliae）及茄子种子萌发、幼苗生长的化感效应.结果表明,香草醛和肉桂酸对茄子黄萎菌的化感效应存在差异,表现为所有浓度的肉桂酸都抑制了黄萎菌孢子萌发,当浓度为0.5mmol/L时抑制作用最大;香草醛在浓度为0.1mmol/L时抑制孢子萌发,其余浓度则表现出促进作用.对香草醛和肉桂酸的生物测定结果显示,当浓度为0.1mmol/L时,肉桂酸促进茄子种子萌发和幼苗生长,其余浓度则表现为抑制作用,并且随着浓度的加大抑制作用增强;香草醛在各浓度水平下都促进了茄子种子萌发和幼苗生长,当浓度为0.5mmol/L时促进作用最大.     

肉桂酸和香草醛对嫁接茄子根系生长及生理特性的影响

以“托鲁巴姆”茄子为砧木,“西安绿”茄子为接穗,采用盆栽试验研究了自毒物质肉桂酸和香草醛对嫁接、自根和砧木茄子根系生长及抗氧化酶活性、渗透调节物质含量的影响.结果表明：肉桂酸、香草醛对茄子根系生长及生理代谢的化感作用基本表现为“低促高抑”,两物质对自根茄子根系表现促进、抑制效应的临界浓度点分别为0.1和0.5 mmol·kg^-1;对嫁接、砧木茄子表现促进、抑制效应的临界浓度点分别为0.5和1 mmo·kg^-1.茄子根系对自毒物质耐性大小依次为：砧木茄>嫁接茄>自根茄;在较高浓度肉桂酸(0.5～4 mmol·kg^-1)和香草醛(1～4mmol·kg^-1)作用下,与自根茄子相比,嫁接茄子根系SOD活性提高了8.50%～24.50%,脯氨酸含量增加了9.39%～27.64%,可溶性糖含量增加了12.77%～81.81%,可溶性蛋白含量、根系鲜、干物质量和根系活力显著高于自根茄.表明嫁接换根使茄子根系具有了砧木抗自毒物质的特性,缓解了自毒物质给茄子根系生长带来的不良影响.     

嫁接茄子根系分泌物的化感效应

采用室内生物测定的方法,研究了不同砧木、不同浓度和不同生育期嫁接茄子根系分泌物的化感效应.结果表明,嫁接茄根系分泌物与自根茄相比,促进了茄子种子的萌发和幼苗生长.各砧木品种嫁接茄根系分泌物的化感效应显著或极显著高于对照,其中发芽率和苗高最高,增加29.1%和37.1%;不同浓度试验结果呈现“低促高抑”的规律,当浓度为0.04g·ml^-1时发芽率最高,比对照增加50%,当浓度增加到0.24g·ml^-1时,根长比对照降低了30.3%;在生长后期嫁接茄的根系分泌物对种子萌发的促进作用小于前中期,而自根茄抑制作用增强.因此,生产中使用嫁接技术是缓解由自毒作用引起的连作障碍的有效方法之一.     

深松和秸秆还田对甘肃引黄灌区土壤物理性状和玉米生产的影响

通过在甘肃引黄灌区灰钙土2015—2017年的田间试验,研究深松35 cm秸秆还田、深松35 cm秸秆不还田与传统旋耕秸秆不还田对土壤紧实度、容重、入渗率和0～100 cm土层土壤水分、玉米产量、养分吸收量的影响.结果表明: 与深松35 cm秸秆不还田及旋耕秸秆不还田相比,深松35 cm秸秆还田使0～40 cm土层土壤紧实度和容重降低最明显,2017年收获后紧实度与容重较2015年试验前分别下降42.6%、7.0%,且2016和2017年播种前与收获后0～40 cm土层紧实度和容重的变幅最小,紧实度变异系数平均为6.1%,容重为3.2%,土壤入渗率较旋耕秸秆不还田提高33.6%;深松35 cm秸秆还田可显著提高春秋两季0～100 cm土层剖面含水量,降低剖面水分变异,0～100 cm土层土壤贮水量较旋耕秸秆不还田春季增加15.5%,秋季增加5.6%,水分利用效率提高32.4%;此外,深松35 cm秸秆还田能促进玉米生产,较旋耕秸秆不还田的经济产量两年平均分别增产25.6%,生物产量提升33.3%,玉米氮、磷、钾养分吸收量分别提高49.6%、51.5%和37.6%.综上,深松35 cm秸秆还田能改善物理土壤特性,稳定耕层物理性状,提高0～100 cm土层剖面水分含量及春秋两季土壤平均贮水量,降低水分变异,是促进玉米水肥高效利用,实现高产的最优措施,为甘肃引黄灌区耕层构建技术的深入研究提供理论依据.     

黄土旱塬区土壤水分状况与作物生长、降水的关系

土壤水分研究是统筹农业生产和生态环境建设的关键环节.本研究结合4年田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬冬小麦和春玉米2012—2015年土壤水分状况的研究,分析农田土壤干层形成情况、土壤水分对作物生长的影响、降水对土壤水库的影响以及作物对土壤水分状况的影响.结果表明: 降水年型是冬小麦地土壤干层形成的主导因素,年内降水分布不均是春玉米地土壤干层形成的主导因素.长武旱塬区冬小麦和春玉米一年一季的种植制度不会导致永久性干层的产生;相较于春玉米,冬小麦根系生长习性更符合黄土旱塬区土壤水分循环特征,黄土旱塬区土壤水分有效性可保证作物产量稳定;降水作用下,冬小麦土壤水库充、放水过程呈现收获期、休闲期和苗期连续充水、缓慢消耗期和大量消耗期连续失水相互交替的特点.0～300和300～600 cm土层土壤水库不一致性现象明显,以最大根深作为野外监测试验中土壤含水量的取样深度时,由于深层土壤水库负反馈作用,不同降水年型下,休闲期和苗期的蒸散均会被高估,缓慢消耗期和大量消耗期的蒸散均会被低估.冬小麦田间过渡层存在的范围为140～360 cm;作物生长的时间跨度影响土壤水库效应的发挥,土壤水库对冬小麦供水表现为年际间的调节作用,土壤水库对春玉米供水表现为季节间的调节作用.     

微灌与播前深松对根际土壤酶活性和夏玉米产量的影响

为探明微灌与播前深松耕作对夏玉米根际土壤酶活性和产量的影响,以大田夏玉米为研究对象,设计微灌灌溉方式(地表滴灌、地下滴灌和微润灌)、灌水量(分别控制土壤含水量下限为田间持水率的50%、65%和80%)和深松深度(20、40、60 cm)3因素、3水平正交田间试验.结果表明: 夏玉米全生育期内,土壤过氧化氢酶和脲酶活性均呈先增加后减小趋势,磷酸酶活性则呈先减小后增加趋势.地下滴灌0~80 cm生育期平均土壤含水率比地表滴灌和微润灌高6.3%和1.8%,且显著提高土壤脲酶活性、夏玉米根系体积和产量;随着灌水量的增加,土壤磷酸酶活性呈先减小后增加趋势,脲酶活性和产量均呈先增加后减小趋势,生育期平均土壤含水率与根系体积均呈增加趋势;深松40 cm比20 cm的产量和根系体积增加量大于深松60 cm比40 cm的增加量,深松40 cm土壤酶活性较高.从提高水资源、氮肥利用率及作物产量角度考虑,该地区夏玉米种植的最优组合应为地下滴灌、灌水下限为田间持水率的65%与播前深松40 cm.     

深松对乌拉尔甘草根际土壤养分以及微生物群落功能多样性的影响

通过大田试验和室内分析相结合,研究了深松对乌拉尔甘草根际土壤养分和微生物群落功能多样性的影响,以期为乌拉尔甘草人工种植地土壤耕作措施优化和土壤环境改良提供依据。结果表明,与未深松(常规耕作)处理相比,深松处理对乌拉尔甘草根际土壤0—20 cm耕层土壤养分含量无显著性影响,可显著提高乌拉尔甘草根际土壤20—40 cm耕层有机质、全氮、全磷和全钾的含量,分别提高了60.8%、65.3%、48.9%和86.8%;明显增加了0—20 cm和20—40 cm耕层细菌、真菌和放线菌的数量(P0.05),3种类型的微生物数量均呈现出上层大于下层,深松大于未深松的变化趋势。在156 h的微生物温育期内,深松处理下不同土层的平均颜色变化率(AWCD)均显著高于未深松处理,并显著提高了AWCD的利用率(72 h,P0.05),较未深松分别提高了35.5%和130.8%。与未深松处理相比,深松处理显著提高了土壤微生物的多样性指数(H、S、D)。主成分分析(PCA)表明,深松优化了乌拉尔甘草根际土壤微生物的群落组成;聚合物、羧酸类化合物、氨基酸和碳水化合物是深松处理下根际土壤微生物利用的主要碳源。总而言之,深松处理显著提高乌拉尔甘草根际土壤养分含量、微生物数量和微生物多样性指数,改变了微生物群落功能多样性,造成这种差异的主要原因可能是深松改变了土壤耕层结构,改善了微生物的生存环境。因此,深松对乌拉尔甘草人工种植地土壤质量的改良有积极作用。     

不同耕作方式下长期秸秆还田对旱作春玉米田土壤碳、氮、水含量及产量的影响

为了探索渭北旱塬春玉米田保护性轮耕模式的土壤培肥效果和增产增收效应,于2007—2014年在陕西合阳实施了秸秆覆盖或还田条件下免耕/深松(NT/ST)、深松/翻耕(ST/CT)、翻耕/免耕(CT/NT)、连续免耕(NT)、连续深松(ST)和连续翻耕(CT)等6种耕作处理田间定位试验,测定并分析了2010—2014年玉米收获期各耕作处理下0～60 cm土壤有机碳、氮储量,0～200 cm土层土壤含水量变化及春玉米产量差异.结果表明: 6种耕作处理中以NT/ST处理增加土壤有机碳和全氮储量最为明显.与2007年试验前相比,6种耕作处理均增加了0～60 cm土层土壤有机碳储量,5年平均值增幅为12.3%～28.3%,5种保护性耕作处理土壤有机碳储量5年平均值较CT对照处理显著增加7.1%～13.2%.NT/ST、ST/CT、CT/NT等3种轮耕处理和NT处理0～60 cm土层土壤氮储量5年平均值较试验前增加2.5%～7.3%.NT/ST、ST/CT、CT/NT、NT和ST处理土壤氮储量5年平均值比连续翻耕增加3.6%～11.1%.5种保护性耕作处理土壤含水量较CT处理依次增加5.7%、2.3%、2.0%、5.5%和4.4%,以NT/ST处理土壤含水量最高.6种耕作处理春玉米平均产量表现为NT/ST>ST/CT>ST >NT>CT/NT>CT,以NT/ST处理最高,分别较其他5种处理显著增产4.2%、13.0%、11.3%、4.7%和13.8%;经济效益平均表现为NT/ST>ST/CT>ST>NT>CT/NT>CT.在6种耕作处理中,免耕/深松轮耕处理在改善土壤环境质量、提升土壤肥力和增产增收方面都表现出优越性,为旱作春玉米田较适宜的土壤轮耕模式.     

嫁接茄子根系分泌物变化及其对黄萎菌的影响

采用番茄为砧木嫁接茄子,经过GC-MS检测,研究了黄萎菌胁迫前后嫁接对茄子植株根系次生代谢的影响。通过比较黄萎菌胁迫前后茄子根系次生代谢物质的变化,探讨了嫁接在胁迫前后对植株根系次生代谢的调节作用,并对嫁接茄根系分泌物中丁二酸二甲酯对茄子黄萎菌及茄子种子萌发、幼苗生长的化感效应进行了研究。结果表明,黄萎菌胁迫前,嫁接影响了根系的次生代谢物质的分泌,表现为物质种类和数量的增加,各类物质相对含量改变。嫁接茄子根系分泌物中检测出9大类、66种物质,比自根茄处理多出4大类、33种物质。黄萎菌胁迫时,嫁接茄子田间表现出明显的抗病性;进一步对根系分泌物进行检测发现,嫁接茄根系分泌物中物质种类和相对含量与自根茄处理相比均有显著差别;嫁接茄根系分泌物中烃和酚醇类物质相对含量分别增加了3.25%和0.07%,苯类、茚类和脂肪酸酯类物质相对含量降低,降幅分别为2.62%、0.26%和0.07%。新出现了胺类物质,芴类物质。黄萎菌胁迫前后茄子根系次生代谢物质成分同样发生了变化。与接菌前嫁接茄子植株根系分泌物相比,接菌后嫁接处理的苯类、茚类、酚醇类和胺类物质相对含量增加,增幅分别为22.07%、1.72%、1.21%和0.34%;烃类和脂肪酸酯类物质相对含量降低了1.28%和21.75%;酮类、咔唑类和芴类物质消失。新增物质中以丁二酸二甲酯的相对含量最高,达14.38%。随后的生物检测结果显示,丁二酸二甲酯能够提高茄子田间抗病性,对黄萎菌菌丝生长起化感抑制作用,并促进了茄子种子的萌发和幼苗的生长,随着处理浓度升高作用效果增强,并在1 mmol/L处理时达到最佳作用效果。     

轮耕与施肥对渭北旱作玉米田土壤团聚体和有机碳含量的影响

2007—2012年在陕西合阳连作玉米田进行保护性轮耕与施肥长期定位试验,设置免耕/深松(NT-ST)、深松/翻耕(ST-CT)和翻耕/免耕(CT-NT)3种隔年交替轮耕处理和连续免耕(NT-NT)、连续深松(ST-ST)、连续翻耕(CT-CT)3种连耕处理及平衡施肥、低肥和常规施肥3种施肥处理,分析了0～40 cm土壤团聚体分布、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)及0～60 cm土壤有机碳(SOC)含量.结果表明: 随着耕作强度的增加,土壤团聚体总含量减小,稳定性降低,有机碳损失增大;连续免耕和轮耕增大了土壤团聚体MWD和GMD,减小分形维数,增加了粒径大于0.25 mm团聚体(R_0.25)和SOC含量.在相同施肥处理下,团聚体R_0.25表现为NT-NT>NT-ST>NT-CT>ST-ST>CT-ST>CT-CT;在相同耕作方式下,平衡施肥和低肥处理下土壤团聚体比常规施肥更稳定.通过对土壤团聚体分形维数进行数学拟合,干筛法和湿筛法所测土壤团聚体的分形维数分别为2.247～2.681和2.897～2.976. 0～30 cm土层土壤团聚体分形维数均表现为连续免耕和轮耕显著低于连续翻耕(CT-CT),随土层加深分形维数增大,在40 cm处趋于稳定.施肥对不同土层有机碳含量的影响差异显著(P<0.05),随土层加深有机碳含量呈递减趋势,平衡施肥处理下有机碳积累量较常规施肥增加了6.9%.土壤有机碳含量随团聚体粒径的增大而增加,0.25～2 mm粒径土壤团聚体含量对有机碳积累的影响达到显著水平(P<0.01),确定系数R²为0.848.     

陕西榆林春玉米高产田土壤理化性状及根系分布

调查分析了陕西榆林2块19500 kg·hm^-2以上超高产春玉米田的产量构成、干物质分配和0～100 cm土层根系分布及土壤理化性状指标.结果表明：其种植密度为105000～123000株·hm^-2、成穗率97.7%～102.2%、千粒重320 g以上,果穗干物质积累量占整株干物质积累量的60.2%～65.5%.0～100 cm土壤平均容重为1.28～1.33 g·cm^-3,层间（每层20 cm）土壤容重、孔隙度和田间持水量均呈“M”型变化.玉米根系主要分布在0～60 cm,0～20 cm土层根系量占根系总量的64.8%～72.1%,20～60 cm土层根系量占根系总量的23.30%～28.17%.根系分布与土壤理化性状关系密切,0～20 cm土层玉米的根系量与土壤有机质、全氮和全磷含量呈显著正相关,20～60 cm土层根系量与土壤容重和田间持水量显著相关.因此,选择通透性和保水保肥能力良好的土壤,实行宽窄行双株密植栽培是获得玉米高产的关键.     

根系分泌物C∶N对刺槐林地土壤理化特征和土壤呼吸的影响

为探究根系分泌物C∶N对土壤养分循环及微生物活性的影响,本研究以黄土高原人工刺槐林为对象,在生境条件基本一致的15、25、35、45 a刺槐林地取原位土壤,通过模拟不同C∶N的根系分泌物(只添加N、C∶N=10、C∶N=50、C∶N=100和只添加C)添加至土壤,以去离子水作为对照,分析根系分泌物C∶N对土壤碳、氮、磷、pH值等理化特征和土壤呼吸的影响。结果表明: 1)有机碳含量与根系分泌物C∶N呈正相关,根系分泌物C∶N=10时土壤有机碳(SOC)分解较快,高根系分泌物C∶N(C∶N=100)能延缓SOC分解,而只添加C处理对SOC无显著影响。2)不同C∶N根系分泌物处理对全氮的影响不明显,碳添加能促进微生物对铵态氮的吸收,氮添加能促进铵态氮的硝化,随着根系分泌物C∶N增加,土壤中铵态氮含量下降。3)氮添加会导致土壤pH值下降,增加土壤全磷含量。4)刺槐林地土壤呼吸值与根系分泌物C∶N呈正相关,随着C∶N增加,根系分泌物对25和35 a人工刺槐林土壤呼吸的促进作用更显著。综上,根系分泌物C∶N值越高,对人工刺槐林土壤呼吸的促进作用越显著。研究结果进一步加深了对森林根系-土壤-微生物互作过程的认识。     

耕作深度对蔗地土壤物理性状及甘蔗产量的影响

探讨蔗地机械化耕作深度对耕层土壤物理性状及甘蔗产量构成因子的影响,阐明深松作业的针对性土壤区位和障碍因子,可为甘蔗良好耕层的构建和土壤改良策略的制定提供科学依据.本研究设置3种深松作业深度(35、40和45 cm),以不深松为对照,对蔗地土壤物理性状(紧实度、容重、含水率、孔隙度、三相容积率)和甘蔗产量构成因素及蔗茎产量等指标进行研究.结果表明: 耕作作业深度与蔗地土壤结构特性及甘蔗产量的改善提升效应呈显著正相关.深松能够打破犁底层,显著降低土壤紧实度和容重,减小机械作业相应的贯入阻力和抗剪强度,尤其对20～30 cm土层的上述因子具有显著改善效应,对甘蔗高产意义重大.深松显著提高了30 cm以内土层的液相容积率,增大了土壤水分库容,使10～30 cm土层的水分指标显著改善.10～30 cm土层是深松对耕层土壤固相容积率改善效应最显著的区位.耕作深度的增加对甘蔗有效茎数、株高、蔗茎产量及蔗糖含量具有显著的促进效应.鉴于蔗区当前较普遍的机具装备水平,我国适宜蔗区实施机械化深松的作业深度标准应不小于40 cm.     

黄土高原不同降水类型区旱作玉米田土壤干燥化效应与土壤水分承载力模拟研究

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原不同降水类型区1960～2000年期间不同肥力水平下连作春玉米的产量变化和土壤水分效应.模拟结果表明:(1)洛川、延安、寿阳、榆林连作春玉米产量地区间差异显著,其年平均值分别为4.40、3.75、 2.50、 1.75 t/hm2.施肥增产率和水分利用效率地区间差异均显著,均表现为洛川>延安>寿阳>榆林;同一地区水分利用效率随施肥量的增加而提高,不同地区施肥增产率最大值范围不同.(2)0～7m土层逐月土壤有效含水量地区间差异显著,洛川>延安>寿阳>榆林;同一地区内肥力水平越高,春玉米耗水量越大,逐月土壤有效含水量平均值越低.在春玉米生育期内0～7m土层年度土壤有效水分增减量地区间差异显著,洛川<延安<寿阳<榆林;不同肥力处理间的差异在模拟前期为显著,在模拟后期为不显著.(3)所有地区的春玉米在连作期间0～7m土层土壤湿度剖面分布,在经历了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程后,均出现了稳定的土壤干层.土壤干燥化速度地区间差异显著,洛川<延安<寿阳<榆林;不同肥力处理间随着施肥水平的提高土壤干燥化速度加快.(4)洛川、延安、寿阳、榆林连作春玉米的适宜产量水平分别为5.25～5.54、4.26～4.58、2.34～2.74、1.37～1.62 t/hm2,相应的施肥水平分别为N240(N 240 kg/hm2,P 120 kg/hm2)～N300(N 300 kg/hm2,P 150kg/hm2)、N180(N 180 kg/hm2,P 90kg/hm2)～N240(N 240 kg/hm2,P 120 kg/hm2)、N120(N 120 kg/hm2,P 60kg/hm2)～N180(N 180 kg/hm2,P 90kg/hm2)、N60(N 60 kg/hm2,P 30kg/hm2)～N120(N 120 kg/hm2,P 60kg/hm2).     

陇中黄土高原主要造林树种细根生物量分布

以2 mm为粗、细根的划分界限,采用根钻法对黄土高原安家沟流域油松、白杨、山杏、刺槐、沙棘和柠条6个主要造林树种细根分布进行研究,并测定不同林地下土壤含水率和土壤理化性质.结果表明： 在水平方向上,油松细根生物量呈先增大后减小的二次多项式分布,其他5个树种细根生物量均呈对数分布,水平根系发达,细根主要分布在冠幅半径2~3倍的范围内,表明各植被通过水平扩展来获取更多的土壤水分.在垂直方向上,随着土层深度的增加,细根生物量均呈减小趋势.6种植被细根生物量与土壤水分、容重呈显著负相关,与有机质、全N含量呈显著正相关.     

不同恢复类型植被细根分布及与土壤理化性质的耦合关系

针对陕北典型黄土丘陵区吴起县主要人工造林和自然封育植被恢复类型,确定5、15年和40年不同退耕年限下的沙棘、山杏及自然恢复草地样地,进行剖面采样,分析不同植被恢复类型下细根生物量、土壤理化性质,研究了不同恢复类型和不同年限植被细根生物量与土壤理化性质随时间的变异规律及耦合关系。结果表明,(1)总体上,主要造林树种和退耕自然封育草地细根生物量都随林龄和退耕年限的增长呈增加趋势,同年限人工造林树种细根生物量大于自然恢复的草地,不同植被群落细根生物量均表现出随着深度的增加呈指数递减规律。(2)自然封育的草地生态系统土壤含水量大于人工山杏林和沙棘林。人工造林和自然封育植被恢复下,土壤团聚体稳定性都随退耕年限的增加而增强,有机质、全氮、全磷含量也都呈增加趋势,土壤平均含水量则呈减小趋势。(3)细根生物量与土壤容重和团聚体稳定性显著相关,植物细根在土壤结构改善中起到了重要作用。