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7d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.     

不同滴灌方式对荒漠区‘赤霞珠’葡萄根系分布的影响

研究不同滴灌方式对葡萄根系分布的影响,是制定葡萄肥水管理和越冬防寒措施的依据.本研究以传统沟灌为对照,采用覆草滴灌、膜下滴灌、双管滴灌、单管滴灌等不同节水灌溉方式,研究了荒漠灌区不同灌溉方式下酿酒葡萄‘赤霞珠’的根系组成与分布特点.结果表明: 在干旱荒漠区‘赤霞珠’葡萄根系的垂直分布范围在0～70 cm,水平分布范围在0～120 cm.采用双管滴灌的根系数量最大,单个剖面根系数量达138.3条,但根系的垂直分布范围较对照(沟灌)缩小了20 cm;覆草滴灌的根系数量较对照显著提高,根系水平分布范围较对照扩大了9.1%;膜下滴灌的根系数量和水平分布范围与对照差异不显著,但根系垂直分布范围较对照减少了20 cm;单管滴灌显著提高了根系数量,但根系垂直分布和水平分布范围与对照差异不显著.在该生态区酿造葡萄最理想的节水滴灌方式是覆草滴灌.     

氮素营养对小麦根冠协调生长的调控

在植物生长箱通过溶液培养方式,对不同氮素条件下不同抗旱性的小麦品种西农1043和小偃6号的幼苗根苗生长特性进行了研究,结果表明在不同氮素浓度下,氮肥用量的提高对地上部干重和叶片气体交换参数表现为增效效应,当用量增至一定程度时,地上部干重和叶片气体交换参数均呈下降趋势,只是各自的适宜用量存在差异。培养介质氮素浓度低时,有利于小麦根系干重累积,培养介质氮素浓度高时,不利于根系干重累积。西农1043和小偃6号根长分布基本相似,水分利用效率随着根冠比的增大而降低。小麦根冠比的增加并不利于叶片水分利用效率的提高,而叶片光合作用最优的根冠比为0．5左右。     

不同滴灌方式下棉花生物量和产量的水氮调控效应

通过3个水平的灌水量和施氮量（低、中、高）的田间试验,研究了田间不同滴灌方式下棉花生物量和产量的水氮调控效应.结果表明：在1带4行、2带4行、2带6行滴灌模式下灌水量由低（分别为90、140、140 mm）到中（分别为150、200、200 mm）时,地上部干物质量分别提高9.2%、37.9%和23.5%,籽棉产量分别提高19.1%、14.1%和16.0%;灌水量由中到高（分别为210、260、260 mm）时,地上部干物质量分别提高15.8%、19.1%和16.7%,籽棉产量分别提高7.7%、11.2%和9.5%.施氮量由低（67.6 kg·hm^-2）到中（95.2 kg·hm^-2）时,地上部干物质量2带4行模式提高14.3%,籽棉产量1带4行模式提高22.2%,其他模式无显著变化;施氮量由中到高（122.8 kg·hm^-2）时,籽棉产量3种模式分别提高7.4%、13.9%和9.9%,地上部干物质量无显著变化.与1带4行和2带6行模式相比,2带4行模式地上部干物质量和籽棉产量的水氮调控效应更明显,相同水氮处理下2带4行地上部干物质量和籽棉产量均高于2带6行和1带4行.表明2带4行是最有利于滴灌棉花田间水氮管理的模式.     

酿酒葡萄赤霞珠果实苹果酸生物合成关键基因的功能鉴定

针对近些年来葡萄果实有机酸含量受全球气候变暖影响而严重不足,酿造的葡萄酒风味和口感欠佳等问题,以宁夏地区栽培面积最多的赤霞珠(Cabernet Sauvignon)酿酒葡萄品种为材料,从果实形成至成熟4个生长时期(每个时期2次采样)的果实中提取RNA进行转录组测序,同时对同一时期的果实中与苹果酸生物合成关系密切的8种有机酸进行测定,通过基因表达量与有机酸含量的关联分析,筛选出影响赤霞珠果实中苹果酸生物合成途径的8种关键基因,并对其进行分离克隆、原核细胞表达和体外酶活性检测,从而确定各个关键基因及其同源基因的序列变化和功能差异,为今后酿酒葡萄有机酸含量的遗传调控、优质酿酒葡萄的培育提供帮助。     

应用体外系统分析水稻高粱psbA 3’UTR调控效应

通过对水稻、高粱psbA基因3’UTR结构与基因表达活性之间的关系及其3’IR-RNA特异转录本稳定性的分析,首次报道了这两种3’UTR对基因表达的调控效应.结果表明:(1)在启动区相同情况下,具有水稻3’UTR的嵌合基因蛋白表达量高,而具高粱3’UTR的蛋白表达量低.(2)无论是水稻还是高粱psbA基因,其3’UTR去除后都会扰乱蛋白量的稳定表达.(3)在水稻、高粱叶绿体蛋白粗提物或大肠杆菌细胞总蛋白粗提物中,水稻psbA 3’UTR对其特异3’IR-RNA的稳定效应都比高粱的强烈.(4)水稻及高粱psbA3’UTR的特异转录本3’IR-RNA在叶绿体蛋白粗提物中比在大肠杆菌细胞总蛋白粗提物中稳定.     

‘哲引3号’ב北京杨’杂交子代悬浮细胞系的建立和植株再生

采用“固—液—液—固”培养方法,分别以［‘哲引3号杨’（Populus pseudo-simonii×P.nigra ‘Zhenyin3#’）ב北京杨’（P.×beijingensis）］杂交子代的种子、子叶和下胚轴为材料,开展了多个杂交子代悬浮细胞系建立和培养研究,结果显示：（1）不同基因型的种子愈伤诱导率差异显著,不同基因型的子叶、下胚轴愈伤诱导率差异不显著;不同基因型的初始悬浮细胞系密实体积差异均显著。（2）采用静置分层和细胞筛双层过滤结合的方法能把游离胚性细胞从初始悬浮细胞系中分离出来,不同基因型来源的游离胚性细胞数量差异不显著。（3）种子和子叶来源的胚性悬浮细胞系能在不含NH+4的液体培养基中诱导出球形愈伤,这些愈伤薄片能在含有CPPU的分化培养基上实现植株再生,最后共获得了20个基因型的来自种子球形愈伤的再生植株和另外20个基因型的来自子叶球形愈伤的再生植株。     

链格孢菌粗毒素对菊花‘神马’幼苗生长及生理代谢的影响

由链格孢菌引起的菊花黑斑病严重降低了菊花的品质和产量.链格孢菌在代谢过程中分泌的粗毒素是菊花黑斑病发生的主要致病因子之一.本文从菊花黑斑病发病叶片中分离筛选出致病真菌链格孢菌1株,研究其粗毒素对菊花幼苗‘神马’生长的影响以及测定盆栽幼苗叶片细胞膜相对透性、抗性物质含量、诱导酶活性及代谢物质含量变化.结果表明: 链格孢菌粗毒素对菊花‘神马’幼苗的株高、茎粗、根长均有抑制作用,毒素浓度与抑制效果呈正相关,且粗毒素原液处理14 d后,菊花幼苗株高、茎粗、根长受到显著抑制,分别比对照减少了28.9%、21.4%和23.3%;链格孢菌粗毒素处理菊花‘神马’幼苗后,根系组织细胞膜透性随着毒素浓度的增加而增加,在同一毒素浓度处理下,菊花幼苗叶片细胞膜透性随着处理时间的增加呈先增大后降低的趋势;毒素原液处理菊花幼苗后,菊花幼苗叶片中抗性物质可溶性蛋白、丙二醛(MDA)以及脯氨酸含量均显著提高.链格孢菌10倍稀释液处理对叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性的提高最为显著.链格孢菌粗毒素对切花菊‘神马’幼苗的致病作用主要通过抑制菊花幼苗根、茎的正常生长,增加菊花幼苗叶片细胞膜透性,影响切花菊幼苗叶片中抗性物质代谢以及提高叶片保护酶活性而影响植株正常生理代谢.     

钇元素对玉米幼苗水分利用效率的调控

盆栽实验条件下,研究不同浓度钇元素对玉米幼苗水分生理特性的影响,并分析其对玉米幼苗水分利用效率(WUE)的调控。结果表明,钇用皱在干土中的浓度为0～0．05mg／g时,玉米幼苗的根长、根冠比(R／S)、WUE呈升高趋势;当钇用量在干土中的浓度为0．05～0．50mg／g时,玉米幼苗的根长、R／S、WUE呈下降趋势。随着钇用量的增加．气孔导度(Cs)始终呈下降趋势,叶水势(LWP)始终呈升高趋势。钇元素作用下玉米幼苗WUE的提高得益于根系活性的增强和适宜的Cs,使干物质的积累和水分的耗散达到最优值．干土中最佳钇用量为0．05mg／g。     

密植条件下种植方式对夏玉米群体根冠特性及产量的影响

选用平展大穗型品种鲁单981(Ludan981,LD981)和紧凑中穗型品种鲁单818(Ludan818,LD818),在两种种植密度(60000和90000株/hm2)和两种种植方式(单株和双株)下,研究了密植及种植方式对夏玉米冠层和根系结构与功能以及子粒产量等的影响.研究发现,随种植密度增加,冠层垂直分布呈现干重比例权重上移的趋势,根系则呈现下移的趋势.密植条件下,LD981冠层对生长空间更为敏感,其根系对生长空间的竞争强于冠层,其群体产量限制因素是子粒库容;LD818根系对生长空间更为敏感,冠层对生长空间的竞争强于根系,其群体产量限制因素是单位面积穗数.60000株/hm2下,LD981的群体结构质量和功能较优,双株种植可缓解其冠层竞争,根、冠协调,表现增产;在90000株/hm2下,LD818的群体结构质量和功能较优,双株种植可缓解其根系竞争,部分改善冠层群体结构质量和功能,根、冠协调,表现增产.     

膜下滴灌土壤湿润范围对棉花根层土壤水热环境和根系耗水的影响

为探明膜下滴灌土壤湿润范围对棉花根区水热环境及棉花根系耗水的影响,设置滴头流量1.69（W₁₆₉）、3.46（W₃₄₆）和6.33 L·h^-1（W₆₃₃）3个水平,观测分析了棉花生育期土壤基质势、土壤温度及棉花根系生长和耗水分布状况.结果表明： 膜下滴灌土壤温度主要受光照影响;不同类型土壤湿润区之间的土壤温度差异不明显,不同土壤湿润区的膜下土壤温度对棉花根系耗水也没有明显影响.但是随着土壤湿润区由窄深型向宽浅型过渡,棉花根区土壤基质吸力在水平方向上分布更趋于均匀,而棉花根系耗水强度主要受土壤基质吸力分布的影响.宽浅型土壤湿润区（W₆₃₃）的棉花膜下内、边行根系耗水强度差值平均为0.67 mm·d^-1,有利于内、边行棉株生长整齐;窄深型土壤湿润区（W₁₆₉）的内、边行根系耗水强度差值平均为0.88 mm·d^-1,不利于内、边行棉株均匀生长.可见,膜下滴灌技术设计中,土壤湿润区不应小于覆膜宽度,应使膜下土壤整体湿润.     

根区交替地下滴灌对马铃薯产量及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了根区交替地下滴灌（APRI）对马铃薯生理指标、产量及水分利用效率的影响.结果表明：在马铃薯块茎生长期,与对照处理（CDI）相比,APRI处理的马铃薯叶片光合速率的降低不显著（4.7%）,而蒸腾速率和气孔导度则明显降低,降幅分别达15.8%和15.4%,CDI处理略高的光合速率是以消耗更多的水分为代价;与CDI处理相比,APRI处理的马铃薯产量仅降低5.4%,但灌溉水量却节省了25.8%,使灌溉水分利用效率和总水分利用效率分别提高了27.5%和15.3%.对于马铃薯来说,根区交替地下滴灌是一种切实可行的节水灌溉技术.     

Tomato root distribution, yield and fruit quality under subsurface drip irrigation

Tomato rooting patterns were evaluated in a 2-year field trial where surface drip irrigation (R0) was compared with subsurface drip irrigation at 20 cm (RI) and 40 cm (RII) depths. Pot-transplanted plants of two processing tomato, `Brigade' (C1) and `H3044' (C2), were used. The behaviour of the root system in response to different irrigation treatments was evaluated through minirhizotrons installed between two plants, in proximity of the plant row. Root length intensity (L _a), length of root per unit of minirhizotron surface area (cm cm^–2) was measured at blooming stage and at harvest. For all sampling dates the depth of the drip irrigation tube, the cultivar and the interaction between treatments did not significantly influence L _a. However differences between irrigation treatments were observed as root distribution along the soil profile and a large concentration of roots at the depth of the irrigation tubes was found. For both surface and subsurface drip irrigation and for both cultivars most of the root system was concentrated in the top 40 cm of the soil profile, where root length density ranged between 0.5 and 1.5 cm cm^–3. Commercial yields (t ha^–1) were 87.6 and 114.2 (R0), 107.5 and 128.1 (RI), 105.0 and 124.8 (RII), for 1997 and 1998, respectively. Differences between the 2 years may be attributed to different climatic conditions. In the second year, although no significant differences were found among treatments, slightly higher values were observed with irrigation tubes at 20 cm depth. Fruit quality was not significantly affected by treatments or by the interaction between irrigation tube depth and cultivar.     

控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响

采用固定滴灌(根区一侧固定供水)、控制性分根区交替滴灌(根区两侧交替供水)和常规滴灌(紧贴幼树基部供水)3种灌水方式和3种灌水定额(固定滴灌和交替滴灌均为10、20和30 mm,常规滴灌为20、30和40 mm),对比研究了控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响.结果表明： 交替滴灌的根区两侧土壤出现反复干湿交替过程,常规滴灌的根区两侧土壤含水率差异不显著.在灌水定额相同时,灌水侧的土壤含水率在3种灌水方式间差异不显著.与常规滴灌和固定滴灌相比,交替滴灌显著增加了苹果幼树的根冠比、壮苗指数和根系水分传导,在30 mm灌水定额处理下,交替滴灌的根冠比分别增加31.6%和47.1%,壮苗指数增加34.2%和53.6%,根系水分传导增加9.0%和11.0%.3种灌水方式下,根干质量和叶面积均与根系水分传导呈显著线性正相关.控制性分根区交替滴灌增强了苹果幼树根系水分传导的补偿效应,促进了根系对水分的吸收利用,有利于干物质向各个器官均衡分配,显著提高了根冠比和壮苗指数.     

干旱区膜下滴灌条件下土壤深层水对棉花根系生长、分布及产量的影响

在土柱栽培条件下研究膜下滴灌土壤深层水对棉花根系生长的影响及与植株地上部生长的关系,设置土壤(60～120 cm)有深层水和无深层水2个处理,每处理设2个生育期间灌溉处理,分别为田间持水量70%和55%.结果表明：棉花总根质量密度、40～120 cm土层根长密度、根系活力等与地上部干质量间均具有显著的相关关系.生育期间耕层70%田间持水量条件下,土壤有深层水处理的总根质量密度与无深层水处理无明显差异,但40～120 cm土层的根长密度增加,根系活力增强,提高了土壤贮备水消耗量,增加了地上部干质量,最终获得较高的经济产量及水分利用效率.土壤有深层水条件下,生育期间耕层55%田间持水量处理的根冠比较大,40～120 cm土层根长密度和80～120 cm土层根系活力相对较高,土壤贮备水消耗量大幅提高,但仍无法弥补生育期间水分亏缺对根系及地上部生物量造成的负面影响,导致经济产量显著低于70%田间持水量处理.综上,充足的土壤深层水配合生育期间耕层65%～75%田间持水量,可促进棉花根系向下生长,有利于实现膜下滴灌棉花节水高产高效生产.     

Drip irrigation,soil characteristics and the root distribution and root activity of olive trees

A study was carried out on the root distribution and root activity of the olive tree (Olea Europaea, L., var. manzanillo) as influenced by drip irrigation and by several soil characteristics such as texture and depth. The experiments were conducted in two plots within a drip-irrigated grove of 20-year-old trees planted at 7×7 m spacing. One soil was a sandy loam, the other a clay-loam. Both cylinder and trench methods were used to determine root distribution. Labelling with ³²P was used to determine root activity. Under dryland conditions the adult tree adapted its rooting system, following the installation of a drip system, by concentrating the roots within the wet soil zones near the drippers. The highest root densities occur in those zones, down to a 0.6 m depth, the most abundant being the <0.5 mm diameter roots. The most intensive root activity was also found in that zone. For a given irrigation system, wet soil bulbs are more extensive and therefore root distribution expands to a larger soil volume when the soil is more clayey and with a hard calcareous pan present at about 0.8 m depth which prevents deep drainage.     

膜下滴灌条件下滴水量和滴水频率对棉田土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过两年的田间试验,研究了滴水量和滴水频率对膜下滴灌棉田土壤水分分布及棉花水分利用效率的影响.结果表明： 从整个生育期来看,当滴水量(375 mm)相同时,高频滴灌(每3天1次)处理0～20 cm土层含水率较高而深层土壤湿润不够;低频滴灌(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率较高,但水分补给不及时,表层土壤偏低;总体上中频滴灌(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配.当滴水频率相同时,滴水量越大,土壤含水率越高,40 cm以下土层含水率也越高.不同处理的棉田耗水规律基本一致,苗期较低,平均不高于1.7 mm·d^-1,蕾期开始上升至花铃期达到最高,日均耗水量可达8.7 mm·d^-1,吐絮期回落到1.0 mm·d^-1左右.总耗水量与降水和滴水量密切相关,而与滴水频率无关;滴水频率对棉花水分利用效率无显著影响,但水分利用效率随滴水量的增大而显著降低.少量滴灌(300 mm)虽然可以获得较高的水分利用效率,但减产严重,过量滴灌(450 mm)无显著增产效应,水分浪费严重.在当地棉田自然条件下,采用中量(375 mm)+中低频(每7天或10天1次)的滴灌模式为宜.     

基于恒水位蒸发皿蒸发量的膜下滴灌棉花灌溉指标

为探索新疆膜下滴灌棉花简易方便的高效灌溉指标,于2008-2009年在乌鲁木齐开展了2个生长季的人工控水试验.在棉花蕾期和花铃期均设2个灌水周期和2个灌水水平,分析了不同水分处理对棉花产量、耗水量和水分利用效率的影响.结果表明: 各处理的棉花耗水过程与蒸发皿蒸发量具有较高的相关性,高产棉田\[2008年处理T₄(蕾期和花铃期灌水周期分别为10和7 d,相应灌水定额分别为30.0和37.5 mm)和2009年处理T₁(蕾期和花铃期灌水周期均为7 d,相应灌水定额分别为22.5和37.5 mm)\]苗期、蕾期、花铃期和吐絮期的蒸发皿-作物系数(K_p)分别为0.29～0.30、0.52～0.53、0.74～0.88和0.19～0.20;2008年处理T₄的产量(5060 kg·hm^-2)和水分利用效率(1.00 kg·m^-3)最高,2009年处理T₁的产量(4467 kg·hm^-2)和水分利用效率(0.99 kg·m^-3)最高;蕾期蒸发皿7和10 d的平均累积蒸发量分别为40～50和60～70 mm,花铃期蒸发皿7 d的累积蒸发量为40～50 mm.在新疆棉区灌45 mm出苗水、苗期和吐絮期不灌水,蕾期和花铃期当蒸发皿蒸发量达到45～65和45 mm时开始灌溉,灌水定额通过阶段累积蒸发量与蒸发皿-作物系数K_p(蕾期、初花期、盛花期和末花期分别取0.5、0.75、0.85和0.75)相乘确定时,在获得高产的同时可节约灌溉水资源,提高水分利用效率,可以作为当地膜下滴灌棉田简易方便的高效灌溉指标.     

膜下滴灌条件下滴水量和滴水频率对棉田土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过两年的田间试验,研究了滴水量和滴水频率对膜下滴灌棉田土壤水分分布及棉花水分利用效率的影响.结果表明:从整个生育期来看,当滴水量(375 mm)相同时,高频滴灌(每3天1次)处理0～20 cm土层含水率较高而深层土壤湿润不够;低频滴灌(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率较高,但水分补给不及时,表层土壤偏低;总体上中频滴灌(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配.当滴水频率相同时,滴水量越大,土壤含水率越高,40 cm以下土层含水率也越高.不同处理的棉田耗水规律基本一致,苗期较低,平均不高于1.7 mm·d-1,蕾期开始上升至花铃期达到最高,日均耗水量可达8.7 mm·d-1,吐絮期回落到1.0 mm·d-1左右.总耗水量与降水和滴水量密切相关,而与滴水频率无关;滴水频率对棉花水分利用效率无显著影响,但水分利用效率随滴水量的增大而显著降低.少量滴灌(300 mm)虽然可以获得较高的水分利用效率,但减产严重,过量滴灌(450mm)无显著增产效应,水分浪费严重.在当地棉田自然条件下,采用中量(375 mm)+中低频(每7天或10天1次)的滴灌模式为宜.