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Straw mulch-based no-tillage improves tillering capability of dryland wheat by reducing asymmetric competition between main stem and tillers

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The Crop Journal 2022年第3期10卷 864-878页

作者： Hongkun Yang Yun Xiao Peng He Dailong Ai qiaosheng zou Jian Hu Qiong Liu Xiulan Huang Ting Zheng Gaoqiong Fan Crop Ecophysiology and Cultivation Key Laboratory of Sichuan Province Sichuan Agricultural UniversityChengdu 611130SichuanChina Key Laboratory of Crop Eco-Physiology&Farming System in Southwest China Ministry of Agriculture and Rural AffairsChengdu 611130SichuanChina State Key Laboratory of Crop Gene Exploration and Utilization in Southwest China Ministry of Science and TechnologyChengdu 611130SichuanChina

The moisture-conserving effect of straw mulch-based no-tillage(SMNT)is expected to increase fertile spikes and grain yield in environments with rainfall less than 200 ***,the mechanisms under-lying the positive effect of SMNT on wheat tillering are not fully elucidated.A split-plot experiment was designed to investigate the combined effects of SMNT and cultivars on tillering of dryland wheat grown under both dry and favorable *** of SMNT to a cultivar with 1-2 tillers exploited both tillering and kernel-number plasticity,increasing the mean grain yield by 20.5%.This increase was attrib-uted primarily to an increased first-tiller emergence rate resulting from increased N uptake,leaf N con-tent,and N remobilization from tillers to their *** second and third tillers,as transient sinks,contributed to the tiller survival rate,which depends on tiller leaf *** increased total N uptake by SMNT also increased the dry mass yield of tillers and the C:N ratio,reducing the asymmetric compe-tition between main stem and *** to these beneficial effects,reduced mitogen-activated pro-tein kinase(MAPK)and abscisic acid signals were observed under SMNT,whereas indole-3-acetic acid(IAA)signals and genes involved in DNA replication and mismatch repair were *** signals activated three critical transcription factors(the calmodulin-binding transcription activator,GRAS domain,and cysteine-2/histidine-2 family)and further increased rapid drought response and tiller main-tenance after stem *** biosynthesis,sphingolipid biosynthesis,and galactose metabolism were most relevant to increased tillering under SMNT because of their critical role in drought response and lignin *** results suggest that straw mulch-based no-tillage activates rapid drought response and improved wheat tillering by coordinating root N uptake,N remobilization,and asymmetric competition between main stem and tillers.

关键词： Straw mulch-basedno-tillage Wheat tillering Stable isotopetracing Transcriptome Metabolomics

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秸秆覆盖与施氮对丘陵旱地小麦根系构型改善及H+、NO3-吸收与利用的影响

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中国农业科学 2023年第21期56卷 4192-4207页

作者：艾代龙雷芳邹乔生贺鹏杨洪坤樊高琼西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室/四川农业大学农学院/农业农村部西南作物生理生态与耕作重点实验室/作物生理生态及栽培四川省重点实验室

【目的】研究西南丘陵旱地小麦、玉米轮作系统中秸秆覆盖后小麦根系构型与根尖氮素转运的过程，阐明秸秆覆盖与施氮促进小麦氮素高效吸收利用的生理基础。【方法】试验于2020—2022年在四川仁寿现代农业试验站进行，采用原位土柱试验与... 详细信息

【目的】研究西南丘陵旱地小麦、玉米轮作系统中秸秆覆盖后小麦根系构型与根尖氮素转运的过程，阐明秸秆覆盖与施氮促进小麦氮素高效吸收利用的生理基础。【方法】试验于2020—2022年在四川仁寿现代农业试验站进行，采用原位土柱试验与大田定位试验相结合，试验设计为二因素裂区试验，秸秆覆盖(SM：秸秆覆盖；NSM：秸秆不覆盖)为主区，副区为施氮量(N0:0;N1:120 kg·hm-2)。针对西南丘陵旱地土壤干旱抑制根系伸长、导致小麦生物量和养分利用效率低的现状，分析秸秆覆盖和氮素对土壤理化性状、小麦根系构型、根尖氮吸收、植株生物量和地上部氮素积累与利用的影响。【结果】2020—2021年度和2021—2022年度秸秆覆盖处理较不覆盖处理土壤硝态氮含量分别增加43.1%和30.8%，铵态氮增加21.8%和18.8%；秸秆覆盖提高了小麦拔节期、孕穗期和开花期0—10 cm土层的根长、根表面积和根体积，且施氮也显著增加0—10 cm土层根长、根表面积和根体积。同时秸秆覆盖与施氮均可显著提高小麦根尖H+、NO3-的吸收速率和净吸收速率，降低0—20 cm土层根尖的H+外排速率；秸秆覆盖与施氮显著提高根系硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性，且地上部氮素积累量和生物量两年度分别平均提高25.8%和35.8%。H+吸收速率、NO3-吸收速率、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、氮素积累量与0—10 cm土层根长、根表面积和根体积呈显著正相关(P<0.05)。【结论】在西南丘陵旱地小麦、玉米轮作系统中，玉米秸秆覆盖与施氮能够增加小麦季土壤无机氮含量，表层根系分布和根尖H+、NO3-吸收速率，促进氮素吸收与根尖氮素转运进而促进地上部氮素同化与积累；秸秆覆盖配合120 kg N·hm-2是适用于四川丘陵旱地小麦高产、氮素高效利用的绿色生产模式。

关键词：冬小麦秸秆覆盖根系构型根尖氮转运氮素吸收与利用

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秸秆覆盖配施氮肥根际土真菌群落及其与小麦产量的关系

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生态学报 2022年第21期42卷 8751-8761页

作者：陈松鹤向晓玲雷芳邹乔生艾代龙郑亭黄秀兰樊高琼四川农业大学农学院农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室成都611130

为研究秸秆覆盖与施氮条件下土壤真菌群落变化及其驱动因素与冬小麦产量的关系,试验采用二因素裂区设计,主区为秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM);副区为两种施氮量0(N0)和180(N1)kg/hm^(2)。于小麦开花期采集土壤样品测定土壤养分及采用Illumi... 详细信息

为研究秸秆覆盖与施氮条件下土壤真菌群落变化及其驱动因素与冬小麦产量的关系,试验采用二因素裂区设计,主区为秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM);副区为两种施氮量0(N0)和180(N1)kg/hm^(2)。于小麦开花期采集土壤样品测定土壤养分及采用Illumina Miseq高通量测序技术分析根际真菌群落结构和多样性。结果表明,SM较NSM处理小麦产量提高40.3%,差异显著。NSMN1较NSMN0处理小麦产量显著提高75%;SMN1处理比SMN0处理小麦产量显著提高92%。SM处理较NSM处理土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、氨态氮(NH^(+)_(4)⁃N)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著增加,土壤硝态氮(NO^(-)_(3)⁃N)含量降低。无论秸秆覆盖与否,施氮显著提高了土壤TN、AN、NH^(+)_(4)⁃N、NO^(-)_(3)⁃N、AP和AK的含量。秸秆覆盖根际真菌群落多样性(Chao1与Shannon指数)增加;施氮则降低其多样性。SM处理较NSM处理显著增加担子菌门(Basidiomycota)和降低被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度,子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度无显著差异。在NSM条件下,施氮显著增加子囊菌门的相对丰度,担子菌门与被孢霉门相对丰度显著降低;在SM条件下,施氮处理显著降低子囊菌门和增加担子菌门的相对丰度,被孢霉门的相对丰度降低,但无显著差异。在属水平上,SM处理较NSM处理显著增加光盖伞属(Psilocybe)、弯孢菌属(Curvularia)和黑孢霉属(Nigrospora)的相对丰度,被孢霉属(Mortierella)、球腔菌属(Mycosphaerella)、帚枝霉属(Sarocladium)、镰刀菌属(Fusarium)和柱霉属(Scytalidium)的相对丰度显著降低,蛋白单胞属(Pyrenochaetopsis)的相对丰度无显著差异。NSMN1较NSMN0处理显著增加球腔菌属、弯孢菌属和帚枝霉属的相对丰度,显著降低被孢霉属和柱霉属的相对丰度;SMN1比SMN0处理显著增加光盖伞属、弯孢菌属、帚枝霉属和柱霉属的相对丰度,被孢霉属相对丰度显著降低。组间群落差异(LEfSe)分析,球腔菌属、弯孢菌属和光盖伞属是秸秆覆盖配施氮肥的关键真菌菌属。基于冗余分析,土壤SOC、AK、AP、AN、TN与NH^(+)_(4)⁃N含量对真菌群落结构有显著或者极显著的影响。进一步分析表明,在秸秆覆盖配施氮肥条件下光盖伞属、柱霉属和弯孢菌属与小麦产量相关。综上,秸秆覆盖配施氮肥有助于提高土壤养分有效性和小麦产量,利于优化土壤真菌群落结构,对四川丘陵旱地提升土壤肥力和作物生产力具有重要意义。

关键词：秸秆覆盖氮肥冬小麦产量土壤养分根际真菌群落高通量测序

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秸秆覆盖与施磷对旱地小麦小花发育与结实特性的影响

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麦类作物学报 2024年第4期44卷 496-503页

作者：谢炜贺鹏马宏亮雷芳邹乔生艾代龙樊高琼杨洪坤农业农村部西南作物生理生态与耕作重点实验室四川成都611130 西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室四川成都611130

中国西南丘陵旱地气候冬干春旱且速效磷缺乏,是冬小麦生产的主要限制因素。为明确秸秆覆盖与施磷对西南丘陵旱地小麦小花发育与结实特性的影响,以川麦104为供试材料,采用裂区设计,主区为玉米秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM),裂区为0、75和120... 详细信息

中国西南丘陵旱地气候冬干春旱且速效磷缺乏,是冬小麦生产的主要限制因素。为明确秸秆覆盖与施磷对西南丘陵旱地小麦小花发育与结实特性的影响,以川麦104为供试材料,采用裂区设计,主区为玉米秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM),裂区为0、75和120 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)3个施磷水平,比较分析了不同处理下小麦小花分化及结实特性的差异。结果表明,秸秆覆盖与施磷均可提高小麦小花分化数和可孕小花数,且磷素效应大于秸秆覆盖效应。与不施磷相比,施磷75和120 kg·hm^(-2)条件下最大分化小花数分别增加了17.4%和78.0%,可孕小花数分别增加27.0%和94.1%,小花存活率提高了16.5个百分点。施磷后穗基部可孕小花数和结实粒数增幅较大,穗中部和顶部增幅较小。与不施磷相比,施磷75和120 kg·hm^(-2)条件下,穗基部可孕小花数均极显著增加,增幅分别为100.0%和127.2%;结实粒数显著增加,增幅分别为186.4%和193.2%。秸秆覆盖后产量较不覆盖提高20.5%;施磷75和120 kg·hm^(-2)下产量较不施磷分别提高62.5%和78.1%。综上所述,秸秆覆盖配施磷肥可减少小花退化,增加可孕小花数和穗粒数有利于产量形成。

关键词：冬小麦秸秆覆盖施磷穗粒数最大分化小花数可孕小花数

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增效助剂对夏玉米减氮稳产的效应研究

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核农学报 2023年第11期37卷 2305-2314页

作者：李俊积马海艳祝婷婷邹乔生马宏亮黄秀兰杨洪坤樊高琼四川农业大学农学院/农业农村部西南作物生理生态与耕作重点实验室/西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室四川成都611130

为探究减氮配施增效助剂对四川旱地夏玉米产量及氮素利用的综合效应,设置增效助剂拌常规复合肥减氮20%与30%,增效助剂螯合肥减氮20%、30%与40%,增效助剂螯合肥减氮40%+有机肥3000 kg·hm^(-2)(合计减氮27%),并设置空白对照(CK0)、一次... 详细信息

为探究减氮配施增效助剂对四川旱地夏玉米产量及氮素利用的综合效应,设置增效助剂拌常规复合肥减氮20%与30%,增效助剂螯合肥减氮20%、30%与40%,增效助剂螯合肥减氮40%+有机肥3000 kg·hm^(-2)(合计减氮27%),并设置空白对照(CK0)、一次性施用常规复合肥(CK1,施氮量225 kg·hm^(-2))、常规复合肥作底肥+尿素作追肥(CK2,施氮量225 kg·hm^(-2),底追比6∶4)共计9个处理,分析不同施肥模式与减氮梯度对夏玉米产量形成与氮素利用的调控。结果表明,增效助剂处理显著提高了开花后10~30 d夏玉米的叶面积指数(LAI)与相对叶绿素含量(SPAD)。增效助剂螯合肥减氮20%与30%、增效助剂螯合肥+有机肥合计减氮27%处理花后氮素积累量较CK1和CK2显著增加9.1%~14.6%和10.7%~16.4%,成熟期干物质、氮素积累量较CK1和CK2均显著增加。此外,增效助剂处理后产量较CK1、CK2提升,其中增效助剂拌常规复合肥减氮20%、增效助剂螯合肥减氮20%和30%、增效助剂螯合肥+有机肥合计减氮27%增产效果较明显。同时,增效助剂拌常规复合肥、增效助剂螯合肥、增效助剂螯合肥+有机肥模式下各处理氮素利用效率、氮肥偏生产力较CK1和CK2均显著提升,经济效益分别显著提高7.6%~12.6%和8.7%~13.8%。减氮稳产增效的原因在于配施增效助剂后可使肥料养分固持缓释,促进夏玉米花后养分吸收并增加花后干物质积累量和氮素积累转运量,进而提高氮素利用率。采用增效助剂拌常规复合肥,可实现减氮20%且稳产;增效助剂螯合肥,可实现减氮20%~30%且稳产或增产;增效助剂螯合肥配合有机肥3000 kg·hm^(-2),可实现减氮27%且增产。本研究可为采用增效助剂途径实现夏玉米减氮稳产提供理论依据。

关键词：夏玉米增效助剂产量干物质氮素利用效率

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配施增效助剂对四川旱地小麦的减氮效应研究

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水土保持学报 2023年第3期37卷 312-318页

作者：李俊积马海艳马宏亮雷芳邹乔生祝婷婷杨洪坤黄秀兰樊高琼四川农业大学农学院农业农村部西南作物生理生态与耕作重点实验室成都611130

为探究增效助剂对四川旱地小麦的减氮效应,设置空白对照(CK0)、常规施氮不追肥(CK1,施氮量187.5 kg/hm2)、常规施氮量下底追比6∶4(CK2,施氮量187.5 kg/hm2)、增效助剂拌常规复合肥,减氮20%(jf—20%),减氮30%(jf—30%)、增效助剂螯合脲... 详细信息

为探究增效助剂对四川旱地小麦的减氮效应,设置空白对照(CK0)、常规施氮不追肥(CK1,施氮量187.5 kg/hm2)、常规施氮量下底追比6∶4(CK2,施氮量187.5 kg/hm2)、增效助剂拌常规复合肥,减氮20%(jf—20%),减氮30%(jf—30%)、增效助剂螯合脲甲醛减氮20%(jn—20%),减氮30%(jn—30%),减氮40%(jn—40%)、增效助剂螯合脲甲醛肥+卵磷脂有机肥3000 kg/hm2减氮27%(jny—27%)等9个处理,分析测定不同处理下土壤氮素动态、小麦叶绿素含量、叶面积指数动态,生长速率、氮素积累与转运、产量及其构成、氮肥利用率等。结果表明:增效助剂处理后显著降低开花期和成熟期土壤中硝态氮与铵态氮含量,较CK1开花期降幅分别为6.8%~9.8%和8.7%~14.5%,成熟期降幅分别为14.9%~20.8%和15.9%~20.0%。花后30天叶面积指数以jn—20%与jny—27%最高,分别较CK1、CK2提高5.3%和5.8%,jn—20%与jny—27%处理下,叶面积指数较CK1提高5.83%和5.24%;jf、jn、jny模式花后氮素积累量较CK1、CK2显著增加,幅度分别为33.7%~73.1%和29.8%~68.0%,花后氮素转运量提升幅度分别为116.1%~217.8%和107.1%~204.0%。jf、jn、jny模式小麦开花—成熟期生长速率较CK1提高13.2%~33.8%。配施增效助剂后减氮不减产,jf—20%、jn—20%、jny—27%增产幅度为0.2%~2.9%,以jn—20%和jny—27%处理产量最高,较CK1分别增产2.6%和2.9%,但与CK1和CK2差异不显著。jn、jf、jny模式显著提高氮肥利用率与氮肥偏生产力,较CK1分别增加6.7%~24.0%和10.3%~25.8%。增效助剂通过促进养分吸收减少土壤中氮素残留来提高肥料利用率,实现减氮不减产,施用增效助剂拌肥、增效助剂螯合脲甲醛可以实现减氮20%,增效助剂螯合脲甲醛配合卵磷脂有机肥3000 kg/hm2可实现减氮27%。

关键词：冬小麦增效助剂产量氮肥利用率氮素运转铵态氮硝态氮

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土壤pH对活血丹生理特性及其药材品质的影响

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土壤 2019年第1期51卷 68-74页

作者：邹俊郭巧生刘丽金林宋康丽刘蒙南京农业大学中药材研究所南京210095

为确定活血丹适宜种植区、完善活血丹种植技术、保障药材品质,以野生活血丹扦插苗为试验材料,用外源NaOH和H_2SO_4调节土壤pH,通过盆栽试验,研究不同土壤pH(4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5)条件下,活血丹植株生长、生理特性及其药材品质... 详细信息

为确定活血丹适宜种植区、完善活血丹种植技术、保障药材品质,以野生活血丹扦插苗为试验材料,用外源NaOH和H_2SO_4调节土壤pH,通过盆栽试验,研究不同土壤pH(4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5)条件下,活血丹植株生长、生理特性及其药材品质差异。结果表明:活血丹在pH 4.5～8.5能正常生长,在pH 9.5土壤中不能存活;在pH 4.5～8.5范围内,活血丹生长指标包括叶长、叶宽、节间距、节间数、茎长以及干物质积累量均呈先增后降的趋势,在pH 6.5达到峰值;活血丹叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及叶绿素含量先增后降,可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、丙二醛含量先降后增;活血丹药材醇溶性浸出物含量均大于250mg/g,符合药典标准;活血丹药材总黄酮、齐墩果酸和熊果酸含量变化趋势与生长指标一致,峰值出现在pH 6.5时,分别为15.73、0.71和2.87 mg/g;绿原酸和咖啡酸含量在pH 6.5～8.5之间无显著差异,整体高于其他pH处理;迷迭香酸含量在pH 7.5最高,为2.26 mg/g。土壤pH对活血丹生长、生理特性及其药材品质影响显著,中性或微酸性土壤利于活血丹的生长及其药材品质形成。

关键词：土壤pH 活血丹生长生理药材品质

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锰和铁元素对亚共晶铝硅合金组织和力学性能的影响

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上海金属 2021年第4期43卷 44-50页

作者：沈乔盛邹国童张恒华上海大学材料科学与工程学院上海200444

通过向A356铝合金中添加不同比例的Al-10Fe、Al-10Mn中间合金,制备了不同铁含量和锰铁质量比的再生铝合金,研究了铁和锰元素对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着铁的质量分数从0.2%增加至2.0%,富铁相尺寸增大,形貌从骨骼状转变... 详细信息

通过向A356铝合金中添加不同比例的Al-10Fe、Al-10Mn中间合金,制备了不同铁含量和锰铁质量比的再生铝合金,研究了铁和锰元素对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着铁的质量分数从0.2%增加至2.0%,富铁相尺寸增大,形貌从骨骼状转变为针状,合金的抗拉强度下降;当铁的质量分数为1.0%、锰铁质量比小于1时,随着锰铁质量比的增加,合金的抗拉强度增加,但当锰铁质量比为1.0~1.2时,块状AlSiFeMn相尺寸的急剧增大导致力学性能降低;锰元素的加入抑制了β-Fe相的析出。

关键词： A356铝合金富铁相锰铁质量比中和元素力学性能

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