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河西灌区减氮条件下小麦复种绿肥的水分利用及经济效益

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中国农业科学 2024年第4期57卷 740-754页

作者：麻碧娇陈桂平苟志文殷文樊志龙胡发龙范虹何蔚甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】针对河西绿洲灌区作物生产中氮肥施用过量、水资源利用效率与经济效益较低等问题，探讨麦后复种绿肥及适量减施化学氮肥对小麦农田耗水特性及经济效益的影响。【方法】2019—2020年在甘肃省河西绿洲灌区进行裂区试验，主区设置... 详细信息

【目的】针对河西绿洲灌区作物生产中氮肥施用过量、水资源利用效率与经济效益较低等问题，探讨麦后复种绿肥及适量减施化学氮肥对小麦农田耗水特性及经济效益的影响。【方法】2019—2020年在甘肃省河西绿洲灌区进行裂区试验，主区设置麦后复种绿肥(W-G)和单作小麦(W)两种种植模式；副区为5个施氮水平，分别为不施氮肥(N0)、常规施氮(180 kg·hm-2,N4)、减施45%氮肥(N1)、减施30%氮肥(N2)和减施15%氮肥(N3)。测定不同处理下小麦绿肥体系产量、水资源利用效率及经济效益。【结果】麦后复种绿肥以及适量减施化学氮肥显著提高小麦籽粒产量和系统生物热能产，2019和2020年，W-G较W处理籽粒产量分别提高10.8%和12.4%，系统生物热能产分别提高37.8%和40.3%；麦后复种绿肥结合减氮15%(W-G-N3)较单作小麦结合减氮15%(W-N3)和单作小麦传统施氮(W-N4)处理小麦分别增产6.9%—16.7%和7.9%—13.6%，生物热能产提高52.0%—62.2%和27.1%—58.9%。W-G较W小麦生育阶段耗水量降低6.3%—16.0%,W-G-N3较W-N3和W-N4小麦季耗水量分别降低13.4%—20.5%和20.8%—29.0%,W-G由于绿肥生长季消耗水分，总耗水量显著高于W。W-G较W小麦水分利用效率分别提高7.9%和19.2%;2019年度W-G-N3较W-N3和W-N4小麦水分利用效率分别提高23.5%和5.1%，差异显著。W-G-N3可有效提高系统单位耗水生物热能产，较W-N3和W-N4分别提高2.7%—14.5%和9.3%—17.5%。W-G较W增加了成本投入，总产值也随之提高；2019年度W-G-N3较W-N3和W-N4纯收益分别提高9.8%和9.5%,2020年度W-G-N3较W-N3和W-N4纯收益则分别降低了15.6%和15.7%;2019和2020年W-G较W产投比分别降低20.7%和23.1%,W-G-N3较W-N3和W-N4产投比降低比例均为14.8%—23.1%,W-G因较多的资源投入降低了系统单方水效益。【结论】在河西绿洲灌区，麦后复种绿肥结合适量减施化学氮肥能够提高作物产量和经济效益，水资源利用效率也随之提高，其中麦后复种绿肥结合减量15%施氮处理的综合效果最好，可作为提高水资源利用及农民收益的理想种植模式及施氮水平。

关键词：绿肥小麦复种减量施氮产量水分利用效率经济效益

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绿洲灌区密植对氮肥减量玉米产量的补偿潜力

中国农业科学 2024年第9期57卷 1709-1721页

作者：范虹殷文胡发龙樊志龙赵财于爱忠何蔚孙亚丽王凤柴强甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】针对绿洲灌区玉米生产氮肥用量过高的问题，探究通过密植补偿氮肥减量对玉米产量负效应的可行性。【方法】2019—2021年，以施氮水平为主区，设地方习惯施氮(N2,360 kg·hm-2)、减量25%施氮(N1,270 kg·hm-2)两个水平；以种植... 详细信息

【目的】针对绿洲灌区玉米生产氮肥用量过高的问题，探究通过密植补偿氮肥减量对玉米产量负效应的可行性。【方法】2019—2021年，以施氮水平为主区，设地方习惯施氮(N2,360 kg·hm-2)、减量25%施氮(N1,270 kg·hm-2)两个水平；以种植密度为副区，设传统（M1,7.8万株/hm2）、中（M2,10.4万株/hm2，增密33%）、高（M3,12.9万株/hm2，增密66%）3个密度水平，进行裂区试验，重点研究氮肥减量条件下增密对玉米产量及其构成因素的影响。【结果】（1）氮肥减量导致玉米籽粒产量、生物产量分别降低4.0%、4.9%。减氮条件下，中密度可以产生籽粒产量补偿效应，N1M2较对照N2M1提高4.1%；高密度处理N1M3生物产量补偿效应最大，较对照提高14.2%。（2）通过回归分析模拟得到：减氮条件下，当种植密度提高至8.4万株/hm2可以与对照N2M1籽粒产量持平，并在10.6万株/hm2时获得最大产量13 537kg·hm-2，较对照提高4.9%。（3）氮肥减量引起穗数、穗粒数和千粒重分别降低5.0%、3.3%和3.4%；中、高密度分别较传统密度提高穗数27.9%、49.7%，降低穗粒数3.8%、8.4%，降低千粒重5.2%、8.9%。中密度较传统密度对收获指数无显著影响，而高密度使收获指数降低14.2%。N1M2较对照N2M1通过穗数增加补偿了减氮引起穗数、穗粒数及千粒重的下降，从而实现丰产。（4）氮肥减量降低拔节期至抽雄吐丝期的玉米生长率7.2%—8.4%；中、高密度较传统密度提高苗期至大喇叭口期玉米生长率27.3%、60.3%。（5）氮肥减量条件下，N1M2较对照提高叶、茎和鞘干物质转运量达9.6%、13.6%和3.7%，提高叶和茎对籽粒产量的贡献率5.3%和9.0%。【结论】通过合理密植可以补偿减氮引起的玉米产量下降，在施氮量270 kg·hm-2的基础上增密至10.4万株/hm2，能够最大化产量补偿效应，是绿洲灌区玉米节氮稳产丰产的可行措施。

关键词：玉米密植氮肥减量补偿潜力产量绿洲灌区

极端水质条件下异养硝化-好氧反硝化微生物的研究进展

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微生物学通报 2024年第3期51卷 743-757页

作者：马咏琪台喜生王佳丽姜云鹏安亮嘉孙丽坤甘肃农业大学动物科学技术学院甘肃兰州730070 兰州城市学院城市环境学院甘肃兰州730070

在高盐、高温、低温、高氨氮、重金属等极端水质条件影响下,传统生物脱氮技术出现生物活性降低、反应速度减缓、处理效果不理想等问题,因此,开发能有效抵御极端水质环境的高效功能菌对提升生物脱氮工艺的稳定性至关重要。异养硝化-好氧... 详细信息

在高盐、高温、低温、高氨氮、重金属等极端水质条件影响下,传统生物脱氮技术出现生物活性降低、反应速度减缓、处理效果不理想等问题,因此,开发能有效抵御极端水质环境的高效功能菌对提升生物脱氮工艺的稳定性至关重要。异养硝化-好氧反硝化菌是一种能同在单一有氧条件下进行同步异养硝化和好氧反硝化的功能微生物。研究发现部分异养硝化-好氧反硝化菌可以在极端水质条件下生长且能表现出良好脱氮性能,为传统生物脱氮技术提供了良好的菌种资源。目前已筛选出假单胞菌属(Pseudomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)等多种耐受极端水质条件的异养硝化-好氧反硝化菌。相关研究发现在极端水质条件胁迫下,一方面异养硝化-好氧反硝化菌与脱氮途径相关酶活性增加,进而维持其脱氮性能的稳定;另一方面该菌抗氧化酶体系活性上升,从而抵御极端水质环境。本文对高氨氮浓度、高盐、高温、低温、重金属、极端pH等极端条件下异养硝化-好氧反硝化菌的种属、脱氮效率、代谢途径和作用机理,以及工程应用现状进行综述,指出技术瓶颈,提出新的研究思路和方向,为异养硝化-好氧反硝化菌的研发和工程应用提供理论指导。

关键词：异养硝化-好氧反硝化菌极端水质条件生物脱氮代谢机理

减量灌水及有机无机肥配施对西北灌区玉米光合生理、籽粒产量及品质的影响

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作物学报 2024年第4期50卷 1065-1079页

作者：吴霞玉李盼韦金贵范虹何蔚樊志龙胡发龙柴强殷文甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070

针对绿洲灌区玉米生产中普遍水肥投入大、利用效率低等问题,通过研究不同灌水量和有机无机肥等氮配施对玉米光合生理、籽粒产量和品质的影响,以期获得最佳的灌水水平和有机无机肥等氮配施比例。2021—2022年,在绿洲灌区采用两因素裂区... 详细信息

针对绿洲灌区玉米生产中普遍水肥投入大、利用效率低等问题,通过研究不同灌水量和有机无机肥等氮配施对玉米光合生理、籽粒产量和品质的影响,以期获得最佳的灌水水平和有机无机肥等氮配施比例。2021—2022年,在绿洲灌区采用两因素裂区试验设计,主区为2个灌水水平(传统灌水和减量20%灌水),副区为5个有机无机肥等氮配施比例(全施无机氮肥、75%无机氮肥+25%有机肥、50%无机氮肥+50%有机肥、25%无机氮肥+75%有机肥和全施有机肥),探究玉米光合生理、籽粒产量和品质对不同水氮管理模式的响应特征。结果表明,与传统灌水(I2)相比,减量20%灌水(I1)降低了玉米叶面积指数(leaf area index,LAI)、光合势(photosynthetic potential,LAD)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),提高了胞间CO_(2)浓度(Ci)、籽粒蛋白质含量和籽粒苏氨酸含量;有机无机肥配施对玉米光合生理指标、籽粒产量和品质都有显著影响,随有机肥比例增加,有机无机肥配施对玉米的影响会逐渐从正效应变为负效应;与传统灌水结合全施无机氮肥(I2F1)相比,减量20%灌水结合75%无机氮肥+25%有机肥(I1F2)玉米平均叶面积指数(mean leaf area index,MLAI)提高了6.9%~7.1%,总光合势(total photosynthetic potential,TLAD)无显著变化;玉米吐丝期-蜡熟期LAI提高了5.0%~11.4%,吐丝期-蜡熟期LAD提高了7.5%~9.1%。I1F2较I2F1提高了玉米抽雄期-蜡熟期叶绿素含量(chlorophyll content,SPAD)、Pn、Tr和Gs,降低了Ci。2年内I1F2较I2F1玉米增产12.0%~12.5%,籽粒中蛋白含量提高了6.9%~18.9%,籽粒中苯丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸含量分别提高了29.6%~43.3%、77.7%~93.3%、49.7%~51.5%、18.4%~28.6%、39.5%~46.0%、57.4%~78.1%和35.1%~41.3%。其他处理对玉米光合生理、籽粒产量及品质指标也有一定影响,但综合2年结果,I1F2影响更显著。因此,减量20%灌水(3240 m^(3)hm^(–2))结合75%无机化学氮肥(270 kg hm^(–2))配施25%有机肥(90 kg hm^(–2))是实现西北灌区玉米高产优质生产目标的适宜水氮管理模式。

关键词：减量灌水有机无机肥配施光合生理籽粒产量品质

草莓MYB基因家族的鉴定及在果实不同着色期的表达分析

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农业生物技术学报 2024年第6期32卷 1250-1273页

作者：梁卫王海丰勇青张澳宁田雪纯南昕彤李文芳刘飞云马宗桓甘肃农业大学园艺学院兰州金益昇农业科技有限责任公司

果实着色主要由花青素等黄酮类化合物决定，MYB类转录因子在花青素调控中起着重要的作用。为探究草莓(Fragaria vesca) MYB基因家族对草莓果实着色的作用，本研究通过对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和草莓基因数据库的MYB基因家族序列... 详细信息

果实着色主要由花青素等黄酮类化合物决定，MYB类转录因子在花青素调控中起着重要的作用。为探究草莓(Fragaria vesca) MYB基因家族对草莓果实着色的作用，本研究通过对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和草莓基因数据库的MYB基因家族序列进行同源比对，鉴定出草莓MYB基因家族成员114个。通过生物信息学分析软件对草莓MYB基因家族进行染色体定位、理化性质、亚细胞定位和二级结构分析，确定基因的命名和主要表达的位置；通过共线性、基因结构、启动子顺式作用元件预测等对基因家族进行划分并预测其功能。结果表明，MYB家族成员主要在细胞核中表达；除了FvMYB7外其余都为亲水蛋白；114个成员中有107个蛋白之间存在相互作用；有1个高频密码子的相对同义密码子使用度大于2.0，表明草莓MYB基因中存在极强偏好性的密码子；根据系统进化树可将114个成员分为3个亚族；除FvMYB72不含有任何作用元件，其他成员均含有光、非生物胁迫、激素、分生组织响应元件。q RT-PCR分析表明，大多数成员均在S3时期(50%着色期)相对表达量高，但FvMYB33、FvMYB57、FvMYB75在S4时期(完全着色期)表达量较高；组织特异性表达谱结果表明，只有FvMYB33在果皮中特异性表达，且其花青素含量在S4时期最高；推测FvMYB33为调控草莓果实着色的主要基因。本研究为MYB基因家族在草莓果实着色中的作用机制提供了参考。

关键词： MYB基因家族花青素 qRT-PCR 生物信息学分析

河西走廊不同产地‘美乐’葡萄品质及香气物质的差异分析

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园艺学报 2024年第5期51卷 1083-1098页

作者：马宗桓李玉梅韦霞霞李文芳陈佰鸿毛娟甘肃农业大学园艺学院兰州730070 广东省汕头市潮南区陇田镇公共服务中心广东汕头515135 甘肃省临夏州和政县农业农村局甘肃临夏731200

本研究旨在明确河西走廊不同产地‘美乐’葡萄果实品质及香气物质含量特征。对嘉峪关、张掖和武威3个产地连续3年的气候资料、土壤养分、果实品质及香气物质成分进行了分析。3个产地土壤普遍缺乏有机质,有机质含量均在4级(缺乏)以下,土... 详细信息

本研究旨在明确河西走廊不同产地‘美乐’葡萄果实品质及香气物质含量特征。对嘉峪关、张掖和武威3个产地连续3年的气候资料、土壤养分、果实品质及香气物质成分进行了分析。3个产地土壤普遍缺乏有机质,有机质含量均在4级(缺乏)以下,土壤pH在7.72~8.23之间,属于中性到碱性土壤;土壤表层大量元素氮、磷和钾的含量较为丰富,武威不同深度土壤中铁、铜和锰的含量较高。张掖产地4—9月的月有效积温和昼夜温差明显高于其他两个产地,而降水量以武威最多。3个产地果实品质中葡萄糖含量为张掖>嘉峪关>武威,蔗糖含量与之相反,武威产地酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸含量高于其他两个产地。2018和2019年嘉峪关产地香气物质总含量高于其他两个产地。3个产地的环境因子温度、降水量等和果实糖酸含量显著相关,同时土壤中的钙、锰、铜和铁等矿质元素与果实糖酸含量也显著相关。由此可认为不同产地各类型香气物质的差异是环境因子和土壤营养共同作用的结果。

关键词：葡萄河西走廊品质香气物质

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绿洲灌区增密对水氮减量玉米产量的补偿机制

作物学报 2024年第6期50卷 1616-1627页

作者：王菲儿郭瑶李盼韦金贵樊志龙胡发龙范虹何蔚殷文陈桂平省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 西北师范大学生命科学学院甘肃兰州730070

针对河西绿洲灌区水资源短缺、玉米田氮肥施用量高等生产生态问题,在节水减氮条件下,分析增加种植密度补偿水氮减量导致玉米减产的效应,为水氮节约型玉米高效生产提供理论依据与技术支撑。基于2016年布设的裂裂区田间试验,主区为2种灌... 详细信息

针对河西绿洲灌区水资源短缺、玉米田氮肥施用量高等生产生态问题,在节水减氮条件下,分析增加种植密度补偿水氮减量导致玉米减产的效应,为水氮节约型玉米高效生产提供理论依据与技术支撑。基于2016年布设的裂裂区田间试验,主区为2种灌水定额:灌水减量20%(W1,3240 m^(3) hm^(–2))和传统灌水(W2,4050 m^(3) hm^(–2)),裂区为2种施氮量:减量施氮25%(N1,270 kg hm^(–2))和传统施氮(N2,360 kg hm^(–2)),裂裂区为3种玉米密度:传统种植密度(D1,7.50万株hm^(–2))、增密30%(D2,9.75万株hm^(–2))和增密60%(D3,12.00万株hm^(–2)),通过测定2020—2021年玉米籽粒产量和生物产量,分析干物质积累及其分配、转运特征,量化产量构成因素,明确增密对水氮减量玉米产量的补偿效应及机制。研究表明,减水、减氮降低了玉米籽粒产量和生物产量,而增密30%能够补偿因水氮同步减量造成的产量负效应,且维持较高的施氮量有利于玉米增产节水。W1N1D1(减量灌水减量施氮及传统密度)较W2N2D1(对照:传统灌水传统施氮及传统密度)籽粒产量和生物产量分别降低9.1%~15.0%与10.0%~11.0%,但W1N1D2(减量灌水减量施氮及增密30%)与W2N2D1差异不显著。W1N2D2(减量灌水传统施氮及增密30%)较W2N2D1籽粒和生物产量分别提高12.9%~15.4%与6.4%~12.0%。增密30%能够补偿水氮同步减量造成玉米减产的主要原因是W1N1D2能增加玉米穗数,进而提高玉米灌浆初期至成熟期干物质积累量和苗期到大喇叭口期群体生长速率及花前转运率。增密30%在灌水减量和传统施氮条件下促进玉米增产的主要原因是W1N2D2可增加玉米穗数,提高玉米生育期干物质积累量与群体生长速率,促进穗部干物质分配,提高花前转运量、转运率及转运贡献率。因此,增密30%是绿洲灌区水氮同步减量玉米稳产高产的可行措施,是氮肥不减但减水20%玉米节水增产有效举措。

关键词：水氮减量密植玉米产量构成干物质积累干物质分配与转运

土壤调理剂与缓释氮肥对小麦干物质积累及产量的影响

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作物学报 2024年

作者：梁淼李盼赵连豪樊志龙胡发龙范虹何蔚柴强殷文省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃农业大学农学院

针对河西绿洲灌区小麦生产中氮肥投入高、产量不稳定等问题，通过研究不同施氮水平下土壤调理剂配施缓释氮肥对小麦地上干物质积累动态与产量的影响，为构建河西绿洲灌区减氮小麦的高产高效栽培技术提供实践依据。本研究于2022—2023年... 详细信息

针对河西绿洲灌区小麦生产中氮肥投入高、产量不稳定等问题，通过研究不同施氮水平下土壤调理剂配施缓释氮肥对小麦地上干物质积累动态与产量的影响，为构建河西绿洲灌区减氮小麦的高产高效栽培技术提供实践依据。本研究于2022—2023年在河西绿洲灌区进行，采用裂区设计，主区为：凹凸棒（A）、生物炭（B）和无调理剂（C）；裂区为2种氮肥类型：传统化学氮肥（T）和缓释氮肥（S）；裂裂区为2个施氮水平：常规施氮量(N2：180 kg hm-2)和减量施氮30% (N1：126 kg hm-2)，通过测定小麦不同生育阶段的干物质积累量、开花前后干物质转运量、籽粒产量和生物产量，量化最大增长速率及其出现时间，明确不同土壤调理剂配施缓释氮肥对小麦干物质积累特性及产量的影响。结果表明，N1较N2降低小麦地上部干物质积累量10.4%，缓释氮肥较传统化学氮肥提高小麦地上部干物质积累量7.0%，与无调理剂相比，凹凸棒和生物炭提高小麦地上部干物质积累量为8.9%与10.9%。结合土壤调理剂、氮肥类型与施氮量三因素，凹凸棒配施缓释氮肥结合常规施氮减量30% （ASN1）与生物炭配施缓释氮肥结合常规施氮减量30% （BSN1），分别较无调理剂配施传统化学氮肥结合常规施氮量（CTN2）提高出苗后45～95 d小麦干物质积累量9.0%与10.7%，提高出苗后45～90 d小麦干物质积累速率9.7%与12.6%。拟合结果表明，ASN1与BSN1较CTN2推迟小麦干物质最大增长速率出现时间为3.1 d与4.2 d，提高小麦干物质最大增长速率为6.3%与8.1%。ASN1与BSN1提高了小麦开花前后干物质对籽粒的贡献率，ASN1与BSN1较CTN2增产6.8%与8.5%，其增产主要源于穗粒数和千粒重的提高。BSN1较ASN1提高小麦穗粒数与千粒重为7.8%与8.1%，从各方面来看，BSN1的增产优势更为突出。因此，生物炭配施缓释氮肥可作为西北灌区节氮30%时小麦产量提升的有效措施。

关键词：凹凸棒生物炭缓释氮肥减氮小麦干物质积累

西北灌区秸秆地膜带状覆盖对玉米产量性能的影响

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玉米科学 2024年第1期32卷 119-129页

作者：李盼樊志龙胡发龙范虹何蔚殷文陈桂平甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室兰州730070

长期地膜覆盖在西北绿洲地区造成残膜污染严重、土壤质量恶化以及玉米产量下降等问题。试验设置2个耕作措施(免耕和传统耕作)和5个覆盖方式,调查分析玉米产量及产量性能指标。结果表明,免耕70%地膜覆盖/30%捆状玉米秸秆覆盖(NTP7S3)较... 详细信息

长期地膜覆盖在西北绿洲地区造成残膜污染严重、土壤质量恶化以及玉米产量下降等问题。试验设置2个耕作措施(免耕和传统耕作)和5个覆盖方式,调查分析玉米产量及产量性能指标。结果表明,免耕70%地膜覆盖/30%捆状玉米秸秆覆盖(NTP7S3)较对照传统耕作全膜覆盖(CTP)提高平均叶面积指数(MLAI)与平均净同化率(MNAR)分别达到10.7%和14.3%。同时,NTP7S3处理具有调控玉米生长发育动态较强的优势,较CTP处理降低玉米大喇叭口期之前LAI与吐丝期之后NAR分别为27.7%和15.5%,提高玉米大喇叭口期之后LAI与吐丝期之前NAR分别为21.7%和23.0%。NTP7S3处理较CTP处理提高玉米子粒产量达4.6%。相关性分析可知,免耕秸秆地膜带状覆盖获得较高子粒产量源于MLAI、收获指数、穗数、穗粒重和千粒重协同提高。因此,NTP7S3处理能在保证玉米高产稳产的同时减少地膜与机械投入,是西北绿洲灌区玉米生产的可行覆盖措施。

关键词：玉米秸秆地膜带状覆盖耕作措施产量性能干旱灌区