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旱地小麦产量和水分利用对翻耕时间和降水量及其分布的响应

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中国农业科学 2024年第6期57卷 1049-1065页

作者：党建友姜文超孙睿尚保华裴雪霞山西农业大学小麦研究所山西农业大学农学院

【目的】针对山西省麦区降水年际变化大，休闲期降水占比高、生育期降水少且分布不均，造成雨养旱地小麦年季间产量波动大、降水水分利用率(WUE)低等问题，探寻不同降水年型下旱地麦田休闲期翻耕时间对土壤蓄水量和产量的影响，为山西... 详细信息

【目的】针对山西省麦区降水年际变化大，休闲期降水占比高、生育期降水少且分布不均，造成雨养旱地小麦年季间产量波动大、降水水分利用率(WUE)低等问题，探寻不同降水年型下旱地麦田休闲期翻耕时间对土壤蓄水量和产量的影响，为山西南部旱地小麦根据降水型“定产”提供理论依据。【方法】2010—2021年度，通过田间区组试验，设8月10日(P1)、8月20日(P2)和8月30日(P3)左右3个翻耕时间，研究翻耕时间、降水量及其分布对旱地小麦产量、休闲期土壤蓄水特性和生育期耗水及相关性的影响。【结果】(1)旱地小麦产量受降水年型、休闲期和生育期降水共同影响，且年型>休闲期>生育期。试验年度平均产量2 400.0—6 298.0 kg·hm-2，年季间变异系数为29.8%，其中丰水年(2012、2014和2015年度)、平水年(2011和2013年度)和枯水年(2010、2016、2019、2020和2021年度)平均产量分别为5 524.6、3 048.2和4 088.7kg·hm-2；休闲期降水量和生育期降水分布主要通过成穗数和穗粒数影响产量，年度和3—4月降水多则产量明显增加；翻耕时间对旱地小麦产量影响与休闲期降水分布密切相关，7—8月降水多，P1产量高，9月降水多，则P2或P3产量高。(2)降水量及其分布和翻耕时间共同影响播种前和收获期土壤蓄水特性。休闲期降水主要影响播种前和收获期下层(100—200 cm)土壤蓄水量；休闲期丰水型播前上层(0—100 cm)和下层土壤蓄水量相近或略低，平水型和枯水型则下层低于上层，分别比上层低6.17%和24.66%;7月降水多有利于下层土壤多蓄水，8—9月降水多有利于上层土壤多蓄水；生育期降水主要影响收获期上层土壤蓄水量，尤其是5月降水；播种前和收获期上层土壤平均蓄水量P2最高，收获期下层和0—200 cm土壤平均蓄水量P2或P3最高。(3)耕作时间和降水量对生育期耗水量和水分利用率影响相对较小，年度降水多则旱地小麦生育期耗水多，3月降水对生育期耗水量影响大。【结论】休闲期降水量及其分布影响旱地小麦播前0—200 cm土壤蓄水量，并与3—4月份降水量共同作用影响成穗数、穗粒数和旱地小麦产量，且水分利用率与旱地小麦产量间呈显著正相关。山西南部7—8月降水多旱地麦田于8月10日前后翻耕，降水少时则翻耕时间推迟10—20 d，可增加播种前土壤蓄水量使旱地小麦实现增产。

关键词：旱地小麦翻耕时间降水量及其分布产量水分利用率

小麦专用肥配施改良剂对旱地小麦产量、品质及肥水效率的影响

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农业资源与环境学报 2024年

作者：王敏毛航姜兰芳马小飞姬虎太李晓丽郝建宇张洋张定一曹勇山西农业大学小麦研究所山西农业大学农学院

为探讨小麦专用肥配施改良剂的肥效，明确其对旱地强筋小麦产量、根系发育、品质及养分、肥水效率的影响，于2021—2023年定位研究了不施氮肥(CK)、农民习惯施肥(FP)、小麦专用肥(T1)、小麦专用肥+秸秆原位腐熟剂(T2)、小麦专用肥+秸秆... 详细信息

为探讨小麦专用肥配施改良剂的肥效，明确其对旱地强筋小麦产量、根系发育、品质及养分、肥水效率的影响，于2021—2023年定位研究了不施氮肥(CK)、农民习惯施肥(FP)、小麦专用肥(T1)、小麦专用肥+秸秆原位腐熟剂(T2)、小麦专用肥+秸秆原位腐熟剂+羧甲基纤维素钾(T3)处理下，旱地强筋小麦的产量及其构成、根系发育、品质及养分、肥水效率。结果表明，与农民习惯施肥相比，小麦专用肥配施改良剂(T2、T3)处理籽粒产量及其构成因素均呈上升趋势，分别增产5.89%和11.53%；地上部生物量分别增加3.64%和4.23%；蛋白质含量、湿面筋含量和籽粒养分均有所增加；氮肥农学效率分别提高43.42%和70.55%；肥料偏生产力分别增加5.93%和 7.77%；氮肥利用率分别提高10.78%和27.73%；经济效益分别增长5.13%和12.01%。小麦专用肥配施高效腐熟剂的T2处理下，面团的粉质特性和拉伸特性指标均表现最好。研究表明，N∶P2O5∶K2O配比为21∶18∶5的小麦专用肥配施秸秆腐熟剂和保水剂可提高旱地小麦产量和肥水效率。

关键词：小麦专用肥改良剂产量品质肥水效率

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一年生簇毛麦基因资源挖掘与利用研究进展

植物遗传资源学报 2024年第3期25卷 303-311页

作者：刘博武银玉王敏范绍强曹亚萍山西农业大学小麦研究所临汾041000

一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum (L.) Candargy)是普通小麦野生近缘种之一,也是近年来应用较广泛的小麦遗传资源。簇毛麦在长期进化过程中,形成了许多可用于小麦遗传改良的重要农艺性状,包括对非生物和生物胁迫的抗性、优良品质等。... 详细信息

一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum (L.) Candargy)是普通小麦野生近缘种之一,也是近年来应用较广泛的小麦遗传资源。簇毛麦在长期进化过程中,形成了许多可用于小麦遗传改良的重要农艺性状,包括对非生物和生物胁迫的抗性、优良品质等。本文简述了簇毛麦与普通小麦的同源关系、与小麦属杂交亲和性,以及将簇毛麦染色体、片段、基因导入普通小麦的有效方法,综述了簇毛麦对白粉病、纹枯病、条锈病、眼斑病、黄花叶病、全蚀病、胞囊线虫病等病害的抗性基因和对应的染色体,簇毛麦品质基因(如:高赖氨酸含量和多态性贮藏蛋白等)和簇毛麦耐旱、光周期等其他基因。介绍了簇毛麦抗白粉病基因Pm21和PmV在小麦改良和育种中的应用及其巨大价值,展望了簇毛麦后续研究前景和可能存在的问题。本综述对挖掘与利用簇毛麦有益基因、拓宽小麦遗传资源、加快小麦遗传改良进程以及重要基因功能研究均具有参考价值。

关键词：簇毛麦小麦基因资源遗传育种

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花生ASR基因家族特性及其对干旱和盐胁迫的响应

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西北植物学报 2024年第7期44卷 1113-1121页

作者：宁东贤杨秀丽程麦凤刘博牛芮张泽山西农业大学小麦研究所山西临汾041000

【目的】探究花生ASR基因家族特性及其在干旱和盐胁迫响应中的作用,为培育花生抗旱抗盐新品种提供潜在基因位点。【方法】通过生物信息学方法在全基因组水平鉴定花生ASR家族并分析其基本特性,借助转录组数据分析其在200 mmol/L NaCl及... 详细信息

【目的】探究花生ASR基因家族特性及其在干旱和盐胁迫响应中的作用,为培育花生抗旱抗盐新品种提供潜在基因位点。【方法】通过生物信息学方法在全基因组水平鉴定花生ASR家族并分析其基本特性,借助转录组数据分析其在200 mmol/L NaCl及模拟干旱PEG处理后的表达变化。【结果】(1)鉴定到7个花生ASR基因,pI为5.34~6.98,蛋白脂肪系数为23.77~56.84,GRAVY值均为负值,表明这7个蛋白均是亲水性蛋白;(2)AhASR3与AhASR7基因表达模式相似,转录水平较高,基因结构及蛋白结构域和保守基序的位置和数量较相似,motif 5、6、9仅存在于AhASR3与AhASR7蛋白中;(3)AhASR1、AhASR5及AhASR2的启动子区域有干旱诱导MYB转录因子的结合位点,发现AhASR1、AhASR2及AhASR4的启动子区有ABA响应元件;(4)AhASR2、AhASR3及AhASR7在200 mmol/L NaCl处理后根部出现较明显转录上调;(5)AhASR1、AhASR3、AhASR4及AhASR7分别在PEG处理4 h和8 h后,转录水平出现2倍以上上调。【结论】花生ASR家族蛋白均为亲水性蛋白,各成员之间既有保守结构域也有特异性序列,大部分成员启动子区都具有干旱响应相关元件,并受到盐处理以及模拟干旱处理的诱导表达,可作为耐盐耐旱花生品种培育的重要候选基因。

关键词：花生干旱胁迫盐胁迫 ASR基因

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不同比例硫酸铵替代尿素对玉米根际土壤环境及微生物群落的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3584-3594页

作者：张延慧刘宇韩莹董馨宇郭探文闫秋艳闫双堆山西农业大学资源环境学院太谷030801 山西农业大学小麦研究所临汾041000 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心太谷030801

为了探究工业副产物硫酸铵以不同比例替代尿素做为氮肥施入土壤后对土壤养分以及微生物群落的影响,进行了盆栽玉米试验.试验采用完全随机设计方法,共设置5个处理:CK(不施肥)、U_(10)S_(0)(100%尿素)、U_(8)S_(2)(80%尿素+20%硫酸铵)、U_... 详细信息

为了探究工业副产物硫酸铵以不同比例替代尿素做为氮肥施入土壤后对土壤养分以及微生物群落的影响,进行了盆栽玉米试验.试验采用完全随机设计方法,共设置5个处理:CK(不施肥)、U_(10)S_(0)(100%尿素)、U_(8)S_(2)(80%尿素+20%硫酸铵)、U_(6)S_(4)(60%尿素+40%硫酸铵)和U_(0)S_(10)(100%硫酸铵).应用常规方法进行土壤基本理化性质以及玉米植株干重的测定,通过Illumina Nova Seq平台进行微生物测序.结果表明:①在玉米的各个生育期,施肥处理土壤p H(7.85~8.15)与CK(8.1~8.21)相比都有所下降,并且随着硫酸铵比例的增加p H呈不断下降的趋势;②在玉米各生育期土壤碱解氮含量随着硫酸铵比例的增加呈逐渐增加的趋势,U_(0)S_(10)处理比CK和U_(10)S_(0)处理分别提高了30.56%~63.68%和13.22%~38.43%;有机碳含量变化趋势为:U_(8)S_(2)>U_(6)S_(4)>U_(0)S_(10),但除苗期以外其他生育期添加硫酸铵的处理都仍高于U_(10)S_(0)处理;③所有的施肥处理蛋白酶活性都高于对照,并且随着玉米的不断生长和硫酸铵比例的增加蛋白酶活性逐渐增强,U_(0)S_(10)处理在玉米各生育期都高于U_(10)S_(0)处理,提高了10.54%~100%;各施肥处理土壤蔗糖酶活性范围为0.04~0.24 mg·(g·24 h)^(-1),并在所有生育期U_(0)S_(10)处理都显著高于U_(10)S_(0)和CK处理,分别提高了20.32%~99.16%、24.31%~79.33%;④所有施肥处理的玉米根际细菌和真菌物种丰富度都低于CK处理,U_(10)S_(0)处理仅低于CK,硫酸铵替代尿素的3个处理细菌群落物种多样性趋势为:U_(8)S_(2)>U_(0)S_(10)>U_(6)S_(4),真菌为:U_(6)S_(4)>U_(8)S_(2)>U_(0)S_(10);⑤U_(0)S_(10)和U_(10)S_(0)处理玉米植株干重最大,分别比CK处理提高了39.47%和36.16%,U_(0)S_(10)处理高于U_(10)S_(0)处理但差异不显著;Pearson模型表明相关环境变量对土壤根际真菌和细菌物种丰富度和多样性有一定影响,其中p H值和土壤碱解氮含量是影响微生物物种多样性的最主要因素.综上,在石灰性褐土的玉米种植中,以一定比例硫酸铵替代尿素比单施尿素更能提高土壤养分,在一定程度上影响了玉米生长及根际微生物群落,并且有更大的产出.

关键词：硫酸铵 pH 碳氮养分土壤酶活性根际微生物

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基于Meta分析的不同耕作措施对黄土高原旱地麦田土壤有机碳的影响

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应用生态学报 2024年

作者：黄肖王龙兴徐添靖闫秋艳闫双堆董飞祁琛张敏敏山西农业大学资源环境学院山西农业大学小麦研究所

为在区域尺度上定量分析耕作措施对黄土高原麦田土壤有机碳的影响，并在此基础上分析各类因素对有机碳相对变化率的影响程度，基于2000—2023年国内外发表文献，以传统耕作翻耕秸秆不还田（CK）为对照，利用Meta分析研究免耕秸秆还田（... 详细信息

为在区域尺度上定量分析耕作措施对黄土高原麦田土壤有机碳的影响，并在此基础上分析各类因素对有机碳相对变化率的影响程度，基于2000—2023年国内外发表文献，以传统耕作翻耕秸秆不还田（CK）为对照，利用Meta分析研究免耕秸秆还田（NTS）、免耕秸秆不还田（NT）、传统耕作翻耕秸秆还田（TS）和深松耕作（SS）对麦田土壤有机碳的影响，并解析气候条件、土壤类型、耕作类型及土壤初始理化性质等因素的影响程度。结果表明：与CK相比，NT、NTS、SS、TS 4种耕作措施均对土壤0～20 cm有机碳含量有不同程度的正效应。综合来看，NTS处理提高耕层土壤有机碳的效果最好。当土壤类型为黄绵土、且在中温带、年均气温≤10 ℃、年均降雨量≤500 mm时，土壤有机碳的增幅最高；在土壤初始有机碳≥10 g·kg-1、碱解氮≥60 mg·kg-1、有效磷≥20 mg·kg-1和速效钾≥120 mg·kg-1时更有利于有机碳的固存，但是较高的全氮含量(≥1 g·kg-1)会降低土壤有机碳的累积。综上，相对于传统耕作，NTS处理对麦田耕层土壤有机碳的固存效果最好，可作为黄土高原地区麦田增碳沃土的适宜耕作措施。

关键词：耕作措施旱地麦田土壤有机碳气候因子土壤初始性质

微喷限水灌溉对冬小麦产量及水氮利用效率的影响

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作物学报 2024年

作者：亢秀丽马爱平靖华赵玉坤崔欢虎席吉龙黄学芳山西农业大学小麦研究所山西农业大学棉花研究所山西农业大学山西有机旱作农业研究院

为探究微喷限水灌溉对冬小麦产量及水氮利用效率的影响，在山西南部麦区设置正常微喷(S0)、限水微喷(S1)、过量微喷(S2)、漫灌(F0) 4个灌溉处理，比较分析不同灌溉水平下麦田土壤贮水耗水特性、籽粒产量构成因素、植株氮素分配及水氮利... 详细信息

为探究微喷限水灌溉对冬小麦产量及水氮利用效率的影响，在山西南部麦区设置正常微喷(S0)、限水微喷(S1)、过量微喷(S2)、漫灌(F0) 4个灌溉处理，比较分析不同灌溉水平下麦田土壤贮水耗水特性、籽粒产量构成因素、植株氮素分配及水氮利用的差异化表现规律。结果表明，过量灌溉(S2、F0)处理0～200 cm土层贮水量显著高于S0、S1处理，而S0和S1处理间无显著差异；不同处理各土层贮水量均随灌水量增加而增加，0～100 cm土层贮水量低于100～200 cm。4种灌溉方式下麦田0～200 cm土壤水耗水量在生育期总耗水量的占比区间为8.95%～48.48%，该比例随灌水量增加而减小；0～200 cm土壤水耗水最高处理为S1，而灌溉水耗水最高处理为F0；F0、S2处理的100～200 cm土层耗水量显著低于S0和S1。在产量构成因素中F0、S2处理的穗数显著低于S0和S1，而千粒重高于S0和S1；各处理冬小麦籽粒产量S0>S1>S2>F0，S0和S1处理间产量差异较小，均显著高于F0和S2。各处理水分利用效率随灌水量增多而降低，限水微喷S1处理水分利用效率较其余灌溉处理高1.39～7.36 kg hm-2mm-1。与正常微喷S0相比，S1处理的氮素吸收效率、氮素收获指数分别高1.64%和1.91%，氮肥偏生产力略低（P > 0.05），但两处理氮肥偏生产力均显著高于F0和S2。S1处理的土壤氮素表观盈余量较其余灌溉处理低2.46%～21.01%，而籽粒氮素积累量较其余处理高3.64%～31.39%。综上所述，限水微喷灌溉能促进冬小麦对深层土壤水分的吸收和籽粒氮素积累，优化灌溉制度，提高水氮利用效率，稳产增效，同时可减少麦田土壤氮素盈余，降低无机氮向下淋溶风险，推进节水农业可持续健康发展。

关键词：限水微喷产量水分利用效率氮肥偏生产力氮素表观盈余

玉米种植密度对大豆玉米带状复合种植体系干物质养分积累与转运的影响

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核农学报 2024年第7期38卷 1365-1374页

作者：何海涛孙睿姜文超尚保华党建友裴雪霞山西农业大学小麦研究所山西临汾041000 山西农业大学农学院山西晋中030600

为探索大豆玉米带状复合种植模式下适宜的玉米种植密度,通过田间试验,研究大豆玉米带状复合种植模式(3+2)下,玉米种植密度(52500、60000和67500株·hm^(-2),分别以SM1、SM2和SM3表示)和玉米单作(MM,种植密度60000株·hm^(-2))对大豆玉... 详细信息

为探索大豆玉米带状复合种植模式下适宜的玉米种植密度,通过田间试验,研究大豆玉米带状复合种植模式(3+2)下,玉米种植密度(52500、60000和67500株·hm^(-2),分别以SM1、SM2和SM3表示)和玉米单作(MM,种植密度60000株·hm^(-2))对大豆玉米带状复合种植体系产量及玉米干物质、养分积累和转运的影响。结果表明,与单作相比,带状复合种植体系玉米产量降低5.25%~14.30%,其中SM2产量与MM差异未达显著水平,但带状复合种植体系总产值显著提高10.80%~16.71%。在复合种植模式下,与SM1和SM3相比,SM2显著提高玉米穗粒数和百粒重,延长干物质快速积累的时间,提高干物质积累最大增长速率,促进花后干物质向籽粒中转运,提高养分吸收,产量分别较SM1和SM3提高10.56%和9.67%。综上,相比较玉米单作,大豆玉米带状复合种植(3+2模式)可实现“玉米不减产或稍减产,多收一季豆”;在大豆玉米带状复合种植模式下,大丰30系列玉米的种植密度在60000株·hm^(-2)左右时可作为晋南小麦玉米一年两熟轮作区合理的密度选择,实现稳产高效。本研究可为晋南小麦玉米一年两熟轮作区推广大豆玉米带状复合种植及提高我国大豆自给率提供理论依据。

关键词：大豆玉米带状复合种植模式密度干物质积累与转运养分吸收利用产量

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夏闲期玉米压青对旱地麦田土壤水分周年变化的影响

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水土保持研究 2024年第2期31卷 60-67,75页

作者：赵玉坤马爱平靖华亢秀丽崔欢虎席吉龙黄学芳山西农业大学小麦研究所山西临汾041000 山西农业大学棉花研究所山西运城044000 山西农业大学山西有机旱作农业研究院太原030006

[目的]揭示旱地麦田土壤水分对夏闲期玉米压青的周年适应变化规律,阐明压青模式对小麦产量提高及优化的水分驱动机制,为旱作压青蓄水技术提供理论参考。[方法]通过晋南旱地麦田夏闲期玉米压青还田试验,采用大区对比方法,以夏闲期免耕处... 详细信息

[目的]揭示旱地麦田土壤水分对夏闲期玉米压青的周年适应变化规律,阐明压青模式对小麦产量提高及优化的水分驱动机制,为旱作压青蓄水技术提供理论参考。[方法]通过晋南旱地麦田夏闲期玉米压青还田试验,采用大区对比方法,以夏闲期免耕处理为对照,研究夏闲期玉米压青模式下麦田土壤周年贮水耗水变化规律,分析了其对后茬小麦产量的影响及水分利用效率。[结果]与免耕模式相比,夏闲期玉米压青处理可显著提高0—200 cm土壤周年贮水量,且对100—200 cm较深层土壤的蓄水能力更强;玉米压青处理0—200 cm土壤周年耗水量及耗水百分比均显著低于免耕处理;与免耕相比,压青处理可提高夏闲期0—200 cm土层盈水量,减少小麦季0—100 cm浅土层的水分耗散量;压青处理小麦穗数、穗粒数显著高于免耕,而千粒重差异较小;压青处理夏闲期0—200 cm土壤对降雨的蓄水效率显著高于免耕;在夏闲期玉米压青还田生物量显著高于免耕处理条件下,小麦季和周年阶段,压青处理生物产量及籽粒产量的降水、水分利用效率均显著高于免耕处理。[结论]在旱地麦田丰水年份,夏闲期玉米压青可显著提高旱地麦田土壤贮水,降低作物周年耗水量,优化小麦产量三要素,蓄水增产。

关键词：夏闲期压青土壤水分周年

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