种植密度和施氮水平对小麦吸收利用土壤氮素的影响

2011-2013小麦季,在大田条件下设置2个氮肥水平(180和240kgN· hm-2)和3个种植密度(135、270和405万·hm-2),并将15N-尿素分别标记在20、60和100 cm土层处,研究种植密度-施氮互作对小麦吸收、利用土壤氮素及硝态氮残留量的影响.结果表明:种植密度从135万·hm-2增加至405万·hm-2,小麦在20、60和100 cm土层的15N吸收量分别增加1.86、2.28和2.51 kg·hm-2,地上部氮素积累量和吸收效率分别提高12.6％和12.6％,氮素利用效率降低5.4％;施氮量由240 kg N·hm-2降至180 kg N·hm-2,小麦在20、60 cm土层的15N吸收量分别降低4.11和1.21 kg·hm-2,在100 cm土层的15N吸收量增加1.02 kg·hm-2,地上部氮素积累量平均降低13.5％,氮素吸收效率和利用效率分别提高9.4％和12.2％.施氮180kg N·hm-2+种植密度为405万·hm-2处理与施氮240 kg N·hm-2+种植密度为270或405万·hm-2处理相比,其籽粒产量无显著差异,深层土壤氮素的吸收量显著提高,氮素吸收效率和利用效率分别提高13.4％和11.9％,O～ 200 cm土层的硝态氮积累量及100～ 200 cm土层硝态氮分布比例降低.在适当降低氮肥用量条件下,通过增加种植密度可以促进小麦吸收深层土壤氮素,减少土壤氮素残留,并保持较高的产量水平.     

Increasing hydrologic variability threatens depleted anadromous fish populations

Predicting effects of climate change on species and ecosystems depend on understanding responses to shifts in means (such as trends in global temperatures), but also shifts in climate variability. To evaluate potential responses of anadromous fish populations to an increasingly variable environment, we performed a hierarchical analysis of 21 Chinook salmon populations from the Pacific Northwest, examining support for changes in river flows and flow variability on population growth. More than half of the rivers analyzed have already experienced significant increases in flow variability over the last 60 years, and this study shows that this increase in variability in freshwater flows has a more negative effect than any other climate signal included in our model. Climate change models predict that this region will experience warmer winters and more variable flows, which may limit the ability of these populations to recover.     

冬小麦种植模式对水分利用效率的影响

在同一种植密度下,设3种种植模式,包括25 cm等行距平作、"20+40"大小行平作和"20+40"沟播。研究了冬小麦沟播和平作种植对产量及水分利用效率的影响。结果表明,"20+40"沟播产量显著高于平作;叶片相对含水量(RWC)、水势(Ψw)和叶片水平水分利用效率随生育进程的推进呈整体下降趋势,其中,沟播处理RWC、Ψw和叶片水平水分利用效率的平均值均显著高于等行距和"20+40"平作处理;另外,"20+40"沟播还能明显提高冬小麦田土壤贮水量,减少总耗水量,从而提高水分利用效率。灌水增加了冬小麦产量和叶片相对含水量等各水分指标,降低了水分利用效率,减小了各种植模式间差异。"20+40"沟播在灌水135 mm条件下既保障产量又较等行距节水25%。由此表明,冬小麦"20+40"沟播可改善叶片水分状况,提高水分利用效率,增加作物产量。     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

大气CO2浓度倍增和施氮对冬小麦光合及叶绿素荧光特性的影响

采用开顶式气室,通过土培盆栽实验研究了不同大气CO2浓度(背景空气浓度375μmol·mol-1和倍增浓度750μmol·mol-1)和氮素水平(不施氮和施氮0.25 g/kg)下两个冬小麦品种(小偃6号和小偃22)主要生育期(拔节、孕穗、扬花、灌浆期)叶片叶绿素含量和荧光动力学参数的变化.结果显示,与背景CO2浓度相比,在不施氮条件下大气CO2浓度倍增处理的小麦叶片出现明显的光合下调现象,而施氮时变化不明显;同时,CO2浓度倍增后小麦各主要生育期叶片叶绿素含量均有不同程度地下降,荧光参数初始荧光(F0)值明显提高,最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、最大光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)值均显著降低.施氮可提高冬小麦各个时期叶片叶绿素含量、Fm、Fv、和Fv/F0值,降低F0值;不施氮条件下,大气CO2浓度倍增对冬小麦各主要生育时期叶绿素含量和荧光参数的影响明显,而施氮后影响微弱.研究表明,大气CO2浓度升高对冬小麦光合速率、叶绿素含量和光系统Ⅱ(PSⅡ)的光合电子传递和潜在活性具有一定抑制作用,通过施氮可以有效地缓解其负面效应.     

秸秆还田条件下灌水模式对冬小麦产量和水肥利用效率的影响

于2008-2010年,在山西省临汾市尧都区半干旱、半湿润季风气候区,通过大田试验研究了玉米秸秆连续还田条件下灌水模式对冬小麦籽粒产量、干物质转移及水肥利用效率的影响.结果表明:浇越冬水可促进小麦分蘖;浇拔节水可提高分蘖成穗率,增加成穗数;浇孕穗水可促进穗部干物质积累,提高千粒重.浇2水时,推迟第2次浇水时期使叶片干物质转移量和穗粒数增加;浇2水比浇l水的肥料表观利用率高,可促进穗部干物质积累.越冬水灌水量和总灌水量对分蘖、穗部干物质积累的影响较小;拔节期或孕穗期增加灌水量则更有利于养分吸收及干物质积累与转移,提高籽粒水分利用效率,产量构成因素协调,增产效果明显.因此,确保越冬水可实现稳产,在越冬水基础上,拔节期增量灌水(900 m3·hm-2)可满足冬小麦中后期生长发育的需要,提高籽粒水分利用效率,实现节水高产栽培.     

夏闲期轮耕对小麦田土壤水分及产量的影响

2007-2010年在宁南旱区研究了夏闲期免耕/深松/免耕(T1)、深松/免耕/深松(T2)、连年翻耕(CT)3种耕作方式对麦田土壤水分及产量的影响.结果表明:经过3年夏闲期T1和T2处理后,农田土壤蓄水效率平均分别较连年翻耕处理提高15.2％和26.5％;T1和T2处理的降水潜在利用率较高,分别达到37.8％和38.5％,降水生产效率平均分别较连年翻耕处理提高9.9％和10.7％.夏闲期轮耕能显著降低休闲期的土壤无效蒸发,有效保蓄小麦生长期的土壤水分.在冬小麦生长前期,T1和T2处理0～200 cm土层土壤水分平均分别较连年翻耕处理增加6.8％和9.4％;在拔节-抽穗-灌浆期,与连年翻耕处理相比,两处理可显著提高0 ～ 200 cm土层土壤蓄水量,对作物产量的贡献率较高.不同轮耕模式在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量及水分利用效率,与CT处理相比,3年T1和T2处理作物耗水量平均分别提高5.2％和6.1％,产量分别增加9.9％和10.6％,作物水分生产效率分别提高4.5％和4.3％.相关分析表明,在干旱缺水的宁南地区,冬小麦播种期、拔节-抽穗-灌浆期的土壤蓄水量可显著影响产量,尤其抽穗期的土壤蓄水量对产量的影响更大.     

冬小麦生长季不同灌溉模式对冬小麦-夏玉米产量与水分利用的影响

在华北平原黑龙港流域对冬小麦实行3种灌溉模式,研究了不同灌溉模式对冬小麦-夏玉米产量、耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明:浇底墒水+拔节水处理(W2,75 mm+90 mm)和浇底墒水+拔节水+灌浆水处理(W3,75 mm+90 mm+60 mm)周年总产量均显著高于只浇底墒水处理(W1,75 mm),增幅分别为8.7%和12.5%.冬小麦全生育期对土壤水的消耗随灌溉量的增加而减少,夏玉米季总耗水量随冬小麦季灌溉量的增加而增加.W2处理冬小麦水分利用效率(WUE)比W3处理高11.1%,而其夏玉米水分利用效率(WUE)与W3处理差异不显著.W2和W1处理的周年水分利用效率(WUET)分别为21.28和21.60 kg.mm-1.hm-2,比W3处理分别高7.8%和9.4%.综合周年产量、耗水量和水分利用效率,W2是较好的节水丰产灌溉模式.     

Differential responses in two varieties of winter wheat to elevated ozone concentration under fully open‐air field conditions

Two modern cultivars [Yangmai16 (Y16) and Yangfumai 2 (Y2)] of winter wheat (Triticum aestivum L.) with almost identical phenology were investigated to determine the impacts of elevated ozone concentration (E‐O₃) on physiological characters related to photosynthesis under fully open‐air field conditions in China. The plants were exposed from the initiation of tillering to final harvest, with E‐O₃ of 127% of the ambient ozone concentration (A‐O₃). Measurements of pigments, gas exchange rates, chlorophyll a fluorescence and lipid oxidation were made in three replicated plots throughout flag leaf development. In cultivar Y2, E‐O₃ significantly accelerated leaf senescence, as indicated by increased lipid oxidation as well as faster declines in pigment amounts and photosynthetic rates. The lower photosynthetic rates were mainly due to nonstomatal factors, e.g. lower maximum carboxylation capacity, electron transport rates and light energy distribution. In cultivar Y16, by contrast, the effects of E‐O₃ were observed only at the very last stage of flag leaf ageing. Since the two cultivars had almost identical phenology and very similar leaf stomatal conductance before senescence, the greater impacts of E‐O₃ on cultivars Y2 than Y16 cannot be explained by differential ozone uptake. Our findings will be useful for scientists to select O₃‐tolerant wheat cultivars against the rising surface [O₃] in East and South Asia.