全膜微垄沟穴播对春小麦土壤水热环境的影响及其光合和产量效应

减弱春季寒旱生境限制是提高甘肃中东部旱地春小麦产量的关键要素之一。本研究于2016—2018年在甘肃中部半干旱旱作区开展大田试验,以‘陇春35号’为供试品种,设置全膜微垄沟穴播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)和露地穴播(CK)3个处理,测定春小麦不同生育期0～300 cm土层的土壤含水量、0～25 cm土壤温度、叶片生物量、叶片叶绿素(SPAD)、光合速率、蒸腾速率和作物产量,从土壤水热-冠层发育-产量角度揭示PRF处理对土壤水热环境、水分利用效率(WUE)和产量的影响。结果表明: 与CK相比,PRF和PMS处理0～25 cm土层的土壤温度在苗期分别提高2.8和2.5 ℃,灌浆-成熟期分别降低1.4和0.9 ℃;0～300 cm土壤贮水量在播前-苗期分别增加59.7和41.8 mm;0～300 cm耗水量在苗期-灌浆期分别提高46.1和39.8 mm。与PMS处理相比,PRF处理的小麦苗期温度提高0.3 ℃,灌浆-成熟期降低0.5 ℃;播前-苗期0～300 cm土壤贮水量增加18.0 mm,拔节-成熟期耗水量提高13.0 mm。基于对土壤水热条件的优化,PRF和PMS处理的叶片生物量、SPAD值、苗期-灌浆期叶片净光合速率、蒸腾速率均显著高于CK,且PRF处理均显著高于PMS处理。PRF处理比PMS处理和CK分别增产9.1%和36.5%,WUE分别提高5.9%和30.8%。因此,PRF处理能提高苗期地温,降低灌浆-成熟期地温,促进春小麦苗期-灌浆期的耗水,提高了春小麦叶片SPAD值和生物量,增强春小麦苗期-灌浆期旗叶的光合功能,从而实现增产和水分高效利用,而且这一优势在欠水年份(2016和2017年)更加明显。     

半干旱区立式深旋耕和有机无机肥配施对饲用玉米水分利用效率和产量的影响

合理的耕作和施肥管理措施是提高黄土高原半干旱区饲用玉米产量和水分利用效率的关键。本研究于2017—2019年在甘肃省农业科学院定西试验站开展大田试验,设置了传统旋耕+有机无机肥配施(TOF)、深旋耕+有机无机肥配施(DOF)和立式深旋耕+有机无机肥配施(VROF)3个处理,并以传统旋耕+单施无机肥(TF)为对照,测定了饲用玉米干物质量、土壤含水量、产量,计算了土壤耗水量、水分利用效率和经济效益等指标,探究不同处理对饲用玉米产量、水分利用效率和经济效益的影响。结果表明: 与其他处理相比,VROF花期0～300 cm土层土壤贮水量降低了16.9～79.9 mm,干旱年份花前耗水量增加了9.7～22.4 mm、花后耗水量增加了11.0～19.8 mm,总土壤耗水量提高了8.6%～12.4%;立式深旋耕+有机无机肥配施能够促进饲用玉米生育期耗水,使得成熟期干物质量增加3.9%～13.4%,株高、穗长、穗粒数、百粒重和双穗率也明显增加,秃顶长显著降低,籽粒产量增加4.3%～51.5%、生物产量增加4.3%～25.7%,籽粒和生物量水分利用效率分别提高2.7%～36.9%和3.6%～13.5%,单位总产值增加5.1%～32.9%、纯收益提高6.9%～80.5%。可知,立式深旋耕结合有机无机肥配施能够调控饲用玉米生育期耗水,使饲用玉米干物质积累、株高、百粒重等农艺和经济性状指标明显增加,显著提升产量和水分利用效率,并提高总产值和纯收益,是适宜于西北黄土高原半干旱区饲用玉米种植的抗旱增产增效技术。     

氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合作用的影响

通过测定小麦拔节期叶片的光合气体交换参数和光强-光合速率（P_n）响应曲线,研究了氮素对长期高大气CO₂浓度（760 μmol·mol^-1）下小麦叶片光合作用的影响.结果表明：在长期高大气CO₂浓度下,增施氮肥能提高小麦叶片P_n、蒸腾速率（T_r）和瞬时水分利用效率（WUE_i）;与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度下小麦叶片的P_n和WUE_i增加,气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度(C_i）降低.随光合有效辐射的增强,高大气CO₂浓度下小麦叶片的P_n和WUE_i均高于正常大气CO₂浓度处理,G_s则较低,而C_i和T_r无显著变化.高氮水平下小麦叶片G_s与P_n、T_r、WUE_i呈线性正相关,G_s与C_i在正常大气CO₂浓度下呈线性负相关,但高大气CO₂浓度下二者无相关性;低氮水平下小麦叶片的G_s与P_n、WUE_i无相关性,而与C_i和T_r呈线性正相关,表明高大气CO₂浓度下低氮水平的小麦叶片P_n由非气孔因素限制.     

高大气CO2浓度下小麦旗叶光合能量利用对氮素和光强的响应

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO₂浓度、2个光照强度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦叶片光合速率-胞间CO₂浓度响应曲线和叶绿素荧光参数,来测算小麦叶片光化学速率、光合电子传递速率以及叶绿体磷酸丙糖利用效率(TPU)等参数,研究施氮量和光强对高大气CO₂浓度下小麦旗叶光合能量传递与分配的影响,以阐明全球气候变化下植物光合能量分配对光合作用适应性下调的作用机制及其氮素调控。结果表明,大气CO₂浓度升高后小麦叶片的光呼吸电子传递速率(J₀)和Rubisco氧化速率(V₀)显著下降;光合电子流的光化学传递速率(J_C)、Rubisco羧化速率(V_C)和TPU则明显升高,而且施氮后变化幅度加大;小麦叶片J_C/J_F(PSⅡ反应中心总电子流速率)和TPU/V_C显著增加,经过PSⅡ反应中心的电子流更多地进入碳同化过程,表现较高的光合速率(P_n)。遮荫提高了叶片光化学速率和PSⅡ反应中心总电子流速率(J_F),这一作用在低氮叶片尤为突出,但使得J₀和V₀明显升高,并显著降低J_C/J_F,所以P_n明显下降。正常光照条件下,增施氮素可提高小麦叶片的J_F、J_C、V_C和TPU,并使高大气CO₂浓度下J₀和V₀较正常大气CO₂浓度处理显著降低,有效地提高了植物叶片对光能的利用效率;遮荫后高大气CO₂浓度下小麦叶片J_C、V_C、TPU、J_C/J_F和TPU/V_C显著高于正常大气CO₂浓度处理,而且这一变化不受氮素水平的显著调节。因此,氮素在高大气CO₂浓度下对小麦叶片光合能量利用的调节因光强而异,正常光照下可显著改善小麦叶片对光合能量的利用状况,而遮荫后这一作用减弱。     

基于APSIM模型的旱地春小麦产量对施氮量和施氮深度的响应模拟

氮是限制黄土高原旱农区作物水分生产潜力提升的重要因素,而氮肥适度深施是旱地作物提效增产的有效措施.本研究利用甘肃省陇中地区1990-2020年气象观测数据,基于APSIM模型模拟了不同施氮量和施氮深度的春小麦产量,以期为优化陇中旱农区小麦施肥策略提供理论依据.结果表明:模型模拟的春小麦产量、生物量和生育期0～200 c...     

卫星图片在森林资源资产评估野外面积核查上的应用

卫星图片在网络中应用普遍,而利用卫星图片进行森林资源资产野外面积核查值得探讨。本文是本公司多年实践的结果。     

施氮量对小麦叶片硝酸还原酶活性、一氧化氮含量和气体交换的影响

研究了不同施氮量对冬小麦分蘖到抽穗期叶片硝酸还原酶(NR)活性、一氧化氮(NO)含量、气体交换参数和籽粒产量的影响.结果表明:叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、瞬时水分利用效率（IWUE）和产量均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,在180 kg·hm^-2氮处理时达到最高.随施氮量的增加,叶片NR活性提高; 在分蘖期和拔节期,叶片NR活性与NO含量呈显著线性相关（R²≥0.68,n=15）,NO含量和气孔导度（G_s）呈显著正二次相关（R²≥0.43,n=15）;低氮处理下,NR活性较低使叶片NO含量维持在较低水平,促进气孔开放,高氮处理下,NR活性较高使叶片NO含量增加,诱导气孔关闭;在抽穗期叶片NR活性和NO含量无显著相关关系,虽然NO含量和G_s也呈显著正二次相关（R²≥0.36,n=15）,但不能通过施氮提高NR活性来影响叶片NO含量,进而调节叶片气孔行为.合理施氮使小麦叶片NO含量维持在较低水平,可提高叶片G_s、T_r和IWUE,增强作物抗旱能力,促进光合作用,提高小麦产量.     

施氮对不同抗旱性冬小麦叶片光合与呼吸的调控

在大田条件下对两个不同抗旱特性的冬小麦品种全生育期叶片光合气体交换参数、光合色素含量和呼吸值及其对氮素水平的响应进行了研究.结果表明,施氮180 kg·hm^-2处理旱地品种叶片气孔导度、总光合色素含量、光合速率较不施氮处理在全生育期分别提高了43.75%、18.54%和49.66%,水地品种分别提高了12.12%、20.88%和29.25%;而旱地品种总呼吸速率降低了4.8%,水地品种降低了4.5%.适量施氮,增强了小麦叶片的气体交换能力,提高了光合色素含量,并降低了呼吸速率,从而提高了小麦叶片光合碳同化能力.小麦品种间光合的差异主要由非气孔因素引起.旱地品种呼吸速率较低,吸收的光能较多地用于光合碳同化作用.不施氮处理叶片光合速率较高的生育时期其呼吸速率也高,而施氮处理叶片光合速率高的生育时期呼吸值较低.施氮增加了光能向光合碳同化方向的分配.施氮对提高冬小麦抗旱能力有积极作用,其机理在于氮素改善了叶片气体交换状况,提高了光合色素含量,并优化了叶片对光能吸收的分配.     

旱地全膜双垄沟播玉米的土壤水热效应及其对产量的影响

以春玉米品种沈单16号为试验材料,研究半干旱区（年均降雨量415 mm）旱地不同覆盖种植方式的土壤水热效应及其对玉米产量的影响.结果表明： 与裸地平作（CK）相比,全膜双垄沟播（PMF）、全沙覆盖平作（SM）在玉米抽雄前均能提高0～25 cm土层平均地温,其中PMF增温最高;随种植年限增加,各处理对土壤水分的耗散深度增加,种植第1年对20～120 cm土层的水分耗散最多,种植第2年对120～200 cm土层的水分耗散最多,其中PMF耗水量最高.PMF的穗粒数、穗粒重和百粒重最高,SM次之,CK最低;与SM和CK相比,2009和2010年PMF平均穗粒数分别增加13.5%和114.2%,平均穗粒重分别增加29.8%和321.1%,平均百粒重分别增加14.4%和95.4%;PMF和SM的产量分别比CK高333.1%和240.2%,水分利用效率（WUE）分别提高290.6%和227.6%.PMF玉米连续种植两年后,120～200 cm土层土壤水分消耗达72 mm,显著高于SM（45 mm）和CK(40 mm).由于PMF能提高苗期-抽雄期地温,促进作物前期生长,提高玉米对土壤水的利用,从而使穗粒数、百粒重等增加,表现出较高的产量和水分利用效率,但该模式对1 m以下土壤水分消耗较多,对保持水分年际平衡不利.     

半干旱区旱地不同覆盖种植方式玉米田的土壤水分和产量效应

为探讨半干旱区旱地不同种植方式玉米(Zea mays)田的土壤水分动态特征, 测定了全膜双垄沟播(PMF)、全沙覆盖(SM)和裸地(CK) 3种不同处理0-200 cm土壤水分季节变化、垂直变化及年际变化。结果表明: PMF明显改善玉米拔节前0-200 cm土壤的水分条件, 有利于玉米前期生长; 随着玉米生育进程的推进, 3种处理的耗水量依次为: PMF﹥SM﹥CK, 而土壤贮水量表现为CK﹥SM﹥PMF; 在相同降雨条件下, PMF处理0-200 cm土壤水分降雨入渗补给深度最大, SM次之, CK最小。随着种植年限增加, PMF的耗水量和耗水深度增加, 两年种植期间耗水深度从20-120 cm向120-200 cm推移; 连续种植两年后, 3种处理40-120 cm土壤含水量下降至9.0%以下, 其中PMF下降最快(7.9%), 土壤含水量接近萎蔫系数7.2%, 玉米只能靠当年降水生长, 如种植年限继续增加, 土壤极有可能形成干层。3种处理之间耗水量、产量、水分利用效率都存在显著差异, PMF最高, SM次之, CK最低。因此, 在半干旱区采用全膜双垄沟播种植玉米可显著提高产量, 但连续种植可导致土壤贮水量显著降低, 对农田可持续生产能力造成不利影响。