免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

UV-B辐射增强对不同大麦品种生理特性的影响

通过大田试验,研究了UV-B辐射增强对不同生育期3个大麦(Hordeum vulgare)品种光合和蒸腾生理特性的影响。试验设对照(自然光)和辐射增强(辐照强度14.4 kJ.m-2.d-1)2个UV-B辐射水平。结果表明,UV-B辐射增强明显抑制大麦光合作用和蒸腾作用。与对照相比,UV-B辐射增强可降低叶片叶绿素含量、气孔导度、净光合速率和蒸腾速率,但对胞间CO2摩尔分数基本没有影响。不同大麦品种对UV-B辐射增强响应的敏感性存在差异,单2号对UV-B辐射增强较为敏感,而苏啤4号较不敏感。     

水稻对UV-B辐射响应的敏感性差异

综述了UV-B辐射对水稻（Oryza sativa L.）的影响和水稻对UV-B辐射的抗性机制。UV-B辐射对水稻生长、叶片形态、生物量、产量、光合系统、病害等产生一定的影响。水稻对UV-B辐射的敏感性因子主要有CPD光解酶、UV-B吸收物质、抗氧化酶等。UV-B辐射使水稻叶片中产生了ROS,导致Rubisco酶降解,光合色素含量变化,抑制了光合作用,最终影响水稻籽粒形成和产量。水稻对UV-B辐射响应存在着品种差异,CPD光解酶编码基因的自然突变会引起水稻UV-B敏感性的差异,CPD光解酶活性是水稻对UV-B敏感性的关键因素。通过建立响应指数公式,对水稻UV-B响应敏感性的品种差异进行评估,存在品种差异的原因主要是基因、生长、生理、生育期和环境背景的差异。最后对UV-B辐射对水稻的影响、水稻对UV-B响应的差异及机理有待深入研究的方向进行了展望。     

小麦-蚕豆间作对根系分泌糖和氨基酸的影响

根系分泌物在植物-土壤-微生物互作中充当信号物质,其对植物根际过程影响重大。糖和氨基酸是根系分泌物中两类最主要的物质,目前有关这两类分泌物的研究颇多,但在间作系统中尚缺乏系统研究,人们对间作系统中根系碳和氨基酸的分泌特征尚不清楚。为探讨间作对根系糖和氨基酸分泌的影响,通过盆栽试验分析比较了不同生育期单作、间作小麦(Tricumaestivum L.cv.Yunmai42)、蚕豆(Vicia faba L.cv.Yundou 8363)的根系质量、根冠比、根系中糖和氨基酸的含量及其分泌速率。研究结果表明,(1)与单作小麦相比,间作提高了拔节期(98d)小麦根系总糖和蔗糖含量,分别提高75.78%和114.5%;在拔节期(98d)、孕穗期(120d)和灌浆期(142d),间作提高了根系总糖分泌速率,分别提高126.9%,34.9%和59.8%;其中,3个时期间作蔗糖分泌速率分别是单作的2.37、1.41和2.0倍。间作对蚕豆根系糖含量及糖的分泌没有影响。(2)与单作相比,在蚕豆分枝期(57d)、结荚期(120d)、籽粒膨大期(142d),间作提高了蚕豆氨基酸分泌速率,分别提高了75.9%、41.5%、39.6%;间作对小麦根系氨基酸含量及根系氨基酸分泌无影响。总之,间作种植提高了作物根系糖含量,促进了根系糖和氨基酸的分泌,但作物种类不同、生育期不同,间作对根系分泌影响并不相同。     

徐淮平原农田防护林系统土壤水分动态

对小麦不同物候期农田防护林系统土壤含水量动态变化的测定结果表明:小麦不同物候期田间平均含水量的变化规律为幼苗期>返青期>拔节期>灌浆期,幼苗期和返青期杨树防护林对小麦的胁地影响不大,灌浆期是农田防护林与小麦争夺水分最为激烈的时期;幼龄防护林带能有效增加农田土壤含水量,对小麦生长有利,成熟林与农作物争夺水分的能力比幼龄林强,且对农作物的水分竞争主要集中在0.2倍树高范围内,造成此范围内土壤含水量明显不足。     

近地层臭氧浓度升高对麦田土壤氨氧化与反硝化细菌活性的影响

利用臭氧FACE(free-air O3concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,研究近地层臭氧浓度(臭氧摩尔分数平均为70 nmol.mol-1)升高对小麦不同生育期植株氮吸收量,土壤w(全氮)、w(矿质氮)、脲酶活性、氨氧化细菌数量、反硝化细菌数量以及小麦成熟期土壤硝化与反硝化作用强度的影响。结果表明,与对照(臭氧摩尔分数平均为45 nmol.mol-1)相比,臭氧浓度升高条件下小麦不同生育期氮吸收量总体趋于升高,土壤w(全氮)、w(铵态氮)和w(硝态氮)总体趋于下降,在小麦成熟期土壤w(全氮)和w(铵态氮)分别比对照下降9%和71%(P0.05),而w(硝态氮)比对照下降36%;臭氧浓度升高使小麦不同生育期土壤脲酶活性总体趋于增强,在拔节期、抽穗期和灌浆期均显著高于对照(P0.05);随着小麦的生长,臭氧熏蒸土壤氨氧化细菌和反硝化细菌数量也趋于升高,在小麦成熟期均显著高于对照(P0.05)。在小麦成熟期,尽管臭氧熏蒸土壤单个氨氧化细菌的硝化活性比对照下降57%,但土壤整体硝化强度却比对照提高123%;臭氧熏蒸土壤反硝化作用强度与对照相比无明显差异,但单个反硝化细菌的反硝化活性却比对照降低96%,达显著水平(P0.05)。认为臭氧浓度升高促进了小麦对土壤氮素的吸收,导致土壤氮素库存量降低,进而加快了土壤中氮素的转化,表现为脲酶活性升高,氨氧化细菌和反硝化细菌数量增加,但它们的代谢活性反而下降。     

小麦秸秆全量还田对土壤速效氮及水稻产量的影响

通过田间对比试验,研究了小麦秸秆全量还田后不同氮肥运筹模式下水稻产量及土壤氮素供应特征变化的差异.结果表明,总施氮量一致时,与秸秆不还田处理相比,小麦秸秆全量还田降低了后茬水稻生育前期(孕穗期之前)土壤速效氮(硝态氮和铵态氮)含量,而提高了生育后期(孕穗期之后)土壤速效氮含量,且同一生育期,秸秆还田氮肥优化运筹方案B[m(基蘖肥):m(穗肥)=6.5:3.5,m(基肥):m(分蘖肥)=8:2]较氮肥传统运筹方案A[m(基蘖肥):m(穗肥)=5:5,m(基肥):m(分蘖肥)=6:4]土壤速效氮含量高.秸秆全量还田促进水稻生育后期氮素吸收与生物量增加,而抑制前期增长,且同一生育期秸秆还田配套氮肥运筹方案B水稻氮素与生物量累积高于方案A.等量施氮条件下,小麦秸秆全量还田显著提高水稻产量,且氮肥运筹方案B增产幅度更大.施氮量为270 kg·hm-2时,秸秆还田配套氮肥运筹方案B和方案A分别较秸秆不还田处理水稻产量高9.3%和5.3%.秸秆全量还田主要通过增加水稻有效穗数实现增产,有效穗数分别较秸秆不还田处理高6.1%～14.5%.因此,小麦秸秆全量还田配套氮肥运筹方案B是实现水稻高产的有效措施.     

不同氮肥对小麦生长和吸收镉的影响

为了保证镉含量处于临界值附近土壤上农产品的安全生产,避免不合理施肥引起土壤镉的活化和增加作物吸镉量,研究了4种主要氮肥对不同生育期小麦吸收镉的影响.研究表明,施用硫酸铵、硝酸铵和尿素都比氯化铵促进了小麦生长,明显提高了小麦籽粒产量.所有氮肥处理都比无肥处理增加了小麦对镉的吸收,但不同氮肥处理之间的效果差异显著,其中以氯化铵的促进作用最强,硫酸铵处理的小麦吸收镉最少,尿素处理的小麦对镉的吸收随其用量增加而增加.在小麦整个生育期中,生育前期吸收镉较少,中、后期明显增大;但植株体内镉的浓度却表现为前期高、后期低,呈现随生育期递进而逐渐降低的趋势,只有氯化铵处理表现为拔节期体内镉含量为最高.镉在小麦体内的累积与其生物量的增加呈正相关,从秸秆向籽粒转移的总镉量随小麦籽粒/秸秆比的增加而降低.本试验中土壤的镉含量小于土壤环境质量污染二级标准,但籽粒含镉量均超过国家食品卫生标准允许量(0.1mgkg-1),表明土壤镉污染指标与作物品种密切相关.在镉污染土壤上,应选用低富集镉的小麦品种,避免使用氯化铵,防止过量施用尿素或其它铵态氮肥.     

紫外辐射增强对玉米地上部分与根系生长的影响比较

在大田试验条件下,运用t检验和紫外线反应指数,分析研究了UV-B辐射增加对玉米(Zea mays L.)地上部分和地下部分生长的影响,结果表明:UV-B辐射增加对玉米成苗期的地上部分和根系都有显著的影响,其中对根系的影响程度显著大于地上部;UV-B辐射增加对玉米苗期(三叶期前)的地上部分有显著的影响,而对根系的生长影响未达到显著水平。对于更全面地了解UV-B辐射增强对农作物的影响及其机理具有一定的参考价值。     

稻草覆盖对亚热带红壤旱坡地玉米旱期生长的生理调节作用及其产量效应

对不同稻草覆盖量处理下亚热带旱坡地红壤水分、温度变化和玉米不同生育期生理指标值的测定结果表明,在有旱无灾年份,稻草覆盖可以明显地缓解表层(0-10 cm)土壤含水量减少和调节土壤温度.稻草覆盖可减轻玉米旱害,其效果随着覆盖量的加大而越明显,但受干旱程度和生育期影响.拔节期遇旱,稻草覆盖可以维持玉米的生理活性,覆盖稻草15 t·hm-2处理与其他处理之间存在显著性差异;但随生育期的推移和后期降雨频度的增加,各处理间玉米生理指标值差异减小,灌浆期和成熟期差异不明显.稻草覆盖可以增加玉米生物量和籽粒产量,覆盖稻草15 t·hm-2处理(T3)生物量最大,覆盖稻草5 t·hm-2处理(T1)产量最高,其原因主要是受旱时期为拔节期,造成处理T3贪青生长,但对处理T1后期生理机制影响不大.     

UV-B增加对麦田杂草看麦娘的影响

在大田群体条件下，研究了UV-B增加对麦田杂草发生、生长和种子产量的影响。结果表明：UV-B强度增加，看麦娘的密度显著增加；在小麦生育前期，看麦娘的单株茎蘖数下降，而在中后期显著增加；UV-B增加对小麦中后期看麦娘的生长有一定的促进效应；看麦娘叶片的叶绿素和类黄酮含量均表现为增加的趋势。在未来紫外线增加的条件下，看麦娘对小麦生产的影响可能会不断增加。     

Consequences of Embryonic UV-B Exposure for Embryos and Tadpoles of the Plains Leopard Frog

Abstract: In organisms with complex life cycles, understanding the effects of environmental change requires investigating the possibility that the effect of such change on one stage will have consequences for other stages. We investigated the effects of embryonic exposure to UV-B radiation on embryo and tadpole development of the plains leopard frog (   Rana blairi ). Embryos were exposed to sunlight filtered to provide two levels of UV-B exposure (e.g., at 310 nm: high exposure is approximately 84% transmittance and low exposure is approximately 58% transmittance). Hatching success of embryos exposed to different UV-B levels did not differ. Tadpoles resulting from exposed embryos were raised at three densities. Growth and development were slower in tadpoles exposed to higher UV-B levels as embryos. Density negatively affected growth and development. Survivorship did not differ among UV-B or density treatments. Our results suggest that even if lethal effects are not exhibited at one stage, sublethal effects may manifest themselves at other stages, possibly affecting the long-term success of exposed individuals and populations.     

连续两年紫外线-B辐射增强对玉米种子发芽及幼苗生长的影响

研究了在紫外线 (UV -B)辐射增强条件下与自然光下生长的玉米种子的发芽和幼苗生长特性以及对UV -B反应的变化。结果表明 :与自然光下生长的玉米种子相比 ,UV -B辐射增强条件下生长的玉米种子的发芽率和幼苗生长指标有不同程度的下降 ,但在连续两年UV -B强度增加条件下 ,其种子发芽和幼苗生长指标受高强度UV -B影响的程度显著下降。在连续两年UV -B辐射增强条件下生长的玉米种子萌发的幼苗叶片类黄酮含量显著高于在自然光下生长的玉米种子萌发的幼苗 ,这可能是在UV -B辐射增强条件下生长的玉米对UV -B辐射增强产生适应性的重要原因之一。     

UV—B辐射对田间春小麦生物量和产量的影响

研究了大田栽培和自然光条件下,模拟ＵＶ—Ｂ辐射（ＵＶ—Ｂ,２８０～３１５ｎｍ）增强对春小麦生物量累积和产量的影响及评估。ＵＶ—Ｂ辐射导致叶、茎、根、穗生物量和总生物量累积降低,生物量分配改变,籽粒产量降低。５．３１ｋＪ／ｍ２ＵＶ—Ｂ辐射处理还明显降低收获指数。模型分析表明,ＵＶ—Ｂ辐射降低总生物量累积速率,总生物量随ＵＶ—Ｂ辐射增加而降低。预测模型表明,１０％和２０％的臭氧衰减导致的ＵＶ—Ｂ辐射增加使籽粒产量、叶和穗生物量明显降低,而根生物量降低较小。     

UV-B辐射增强对冬小麦生长发育及产量的影响

研究了大田栽培条件下紫外辐射增强对冬小麦孕穗、抽穗、开花、灌浆、结实以及产量的影响。结果表明,UV B辐射增强使小麦植株矮化,叶面积减小,穗重、茎重、叶重减小,灌浆速度变慢,灌浆不充实,此外,UV B辐射增强还使花粉败育率增大。     

紫外辐射对灯盏花附生、内生细菌数量的影响及机理

采用大田研究方法,模拟5.0kJ·m~(-2)紫外辐射(UV-B,280～315nm)增强对灯盏花Erigeronbreviscapus附生、内生细菌数量、优势种群以及类黄酮、游离氨基酸、可溶性蛋白、淀粉和可溶性糖含量的影响.UV-B辐射极显著减少灯盏花苗期叶和花期根与叶附生细菌数量(p<0.01),显著减少灯盏花果熟期根与叶附生细菌数量(p<0.05).极显著减少灯盏花苗期根与叶和花期叶与茎及果熟期茎内生细菌的数量,果熟期根内生细菌数量显著增加.灯盏花附生细菌优势种群为芽孢杆菌Bacillus和欧文氏菌Erwinia,内生细菌优势种群为芽孢杆菌;UV-B辐射可导致灯盏花附生和内生细菌优势种群数目减少.UV-B辐射还会使灯盏花生理指标发生变化,直接导致灯盏花附生细菌数量的减少,可溶性糖、游离氨基酸和可溶性蛋白含量与附生细菌数量呈显著正相关(p<0.05).UV-B辐射增加灯盏花各部位类黄酮含量,间接影响灯盏花内生细菌数量,根类黄酮含量与内生细菌数量呈极显著正相关(p<0.01).     

UV-B增加与酸雨复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响

研究了UV-B辐射增加与酸雨的复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：UV-B辐射增加对大豆种子的萌发没有影响，酸雨处理降低了大豆种子的发芽率。UV-B辐射增加与酸雨的复合处理，降低了幼苗的株高、绿叶数、叶面积、干质量、叶绿素和蒸腾速率，复合胁迫的下降幅度明显高于单一因子胁迫，并且下降幅度受UV-B辐射强度与酸雨pH的影响。UV-B辐射增加与酸雨处理在抑制幼苗生长上具有协同作用。