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西北绿洲灌区玉米叶片衰老特征对不同地膜覆盖利用方式的响应

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作物学报 2025年第1期51卷 233-246页

作者：王丽萍李盼赵连豪樊志龙胡发龙范虹何蔚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

西北绿洲灌区玉米传统生产模式中大量使用地膜伴随着生态环境污染严重,且在极端高温下玉米出现叶片早衰。针对该现象,通过免耕一膜2年覆盖利用技术探讨延缓玉米叶片衰老并增加玉米产量的可行性,以期为构建西北绿洲灌区地膜减量玉米高效... 详细信息

西北绿洲灌区玉米传统生产模式中大量使用地膜伴随着生态环境污染严重,且在极端高温下玉米出现叶片早衰。针对该现象,通过免耕一膜2年覆盖利用技术探讨延缓玉米叶片衰老并增加玉米产量的可行性,以期为构建西北绿洲灌区地膜减量玉米高效生产技术提供理论支撑。2013年在西北绿洲灌区设置免耕一膜2年覆盖利用(NTP)、秋免耕春覆膜(RTP)和传统每年覆新膜(对照, CTP) 3种处理(本文采用2021-2023数据),探究玉米叶片光合源、持绿特性、细胞抗氧化酶活性和渗透调节物质含量对不同地膜覆盖利用方式的响应。结果表明,NTP和RTP可有效调节玉米生育期内光合源和叶片持绿性能的动态关系,维持生育后期较大的叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、叶片持绿性(SG)和叶绿素相对含量(SPAD),有利于延缓叶片衰老。与CTP相比, NTP玉米出苗后75~120 d的LAI、LAD、SG和SPAD分别提高15.1%~16.1%、14.8%~15.5%、7.2%~9.2%和11.3%~11.7%,RTP分别提高12.4%~13.0%、11.5%~12.4%、10.0%~17.6%和6.0%~6.7%。同时,通过单株绿色叶面积的拟合,发现NTP和RTP较CTP叶片衰老时间平均推迟了5.8~7.0d和6.2~7.7d,这可能是由于NTP和RTP有助于增强玉米大喇叭口期-灌浆期叶片的抗氧化能力和细胞渗透调节作用。玉米出苗后60~105 d, NTP较CTP叶片抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性分别提高17.6%~20.0%、28.4%~34.4%、6.7%~8.4%和8.3%~10.9%, RTP较CTP分别提高11.3%~11.7%、16.9%~18.2%、4.4%~6.1%和5.8%~7.7%。此外,与CTP相比,NTP与RTP可溶性蛋白和脯氨酸含量分别提高35.9%~43.9%和29.5%~31.8%,20.7%~31.7%和17.4%~20.4%,丙二醛含量分别降低26.0%~27.8%和17.5%~25.9%。NTP对抗氧化酶和渗透调节物质的影响更大,NTP较CTP增产5.2%~6.0%。免耕一膜2年覆盖利用技术是西北灌区在实现资源减投条件下,有效延缓玉米叶片衰老且增加产量的适宜措施。

关键词：地膜覆盖光合源抗氧化酶活性细胞渗透调节能力籽粒产量

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基于MaxEnt模型和HPLC技术的独活潜在适宜种植区预测及品质区化研究

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作物学报 2025年

作者：胡超贵董鹏斌王辰玥李欠甘肃农业大学农学院/干旱生境作物学国家重点实验室

独活是一种传统中药材与经济作物，由于产地较为广泛，质量难以控制。本研究采用最大熵模型(MaxEnt)预测独活在中国当前和未来潜在适宜分布区域，揭示了气候变化如何驱动其空间分布格局的演变，同时结合高效液相色谱(HPLC)和ArcGIS空间... 详细信息

独活是一种传统中药材与经济作物，由于产地较为广泛，质量难以控制。本研究采用最大熵模型(MaxEnt)预测独活在中国当前和未来潜在适宜分布区域，揭示了气候变化如何驱动其空间分布格局的演变，同时结合高效液相色谱(HPLC)和ArcGIS空间分析技术探讨了影响独活香豆素积累的主要环境因子，并区划优质适宜种植范围。结果表明，影响独活当前种植适宜分布的关键环境因子包括年温度变化范围、最冷月最低气温、5月太阳辐射量、最冷季平均气温、最暖季节降水量。种植适宜区主要分布在四川中部(阿坝和甘孜)、甘肃南部(平凉)、陕西南部(秦岭)、湖北南部(宜昌)和云南南部等季风气候区。模型预测表明，未来的气候变化将使适宜分布的中心向北部和高纬度地区移动，导致适宜地区的减少。可能受降水的影响，香豆素含量从高适宜区向低适宜区逐渐减少，优质种植适宜区域主要集中于四川中部、甘肃南部、湖南、河南、湖北南部和安徽南部，与当前种植适宜分布基本一致，且未来面积也将逐渐减少。本研究对优化独活种植、提高质量控制水平、提高经济效益和促进产业发展提供了理论依据和技术支撑。

关键词：独活 MaxEnt模型高效液相色谱气候响应质量评价

绿肥还田结合减量施氮对绿洲灌区麦田N2O排放和小麦产量的影响

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作物学报 2025年

作者：张冬玲于爱忠吕汉强杨学慧王玉珑王鹏飞尚永盼尹波刘亚龙王凤甘肃农业大学农学院/干旱生境作物学国家重点实验室

针对西北绿洲灌区长期施用化学氮肥造成农田氮损失、土壤肥力下降等问题，研究不同绿肥还田和施氮水平对作物产量和土壤N2O排放的影响及机制具有重要意义。本研究基于甘肃河西走廊石羊河流域布设的田间试验，于2019—2021年在春小麦收... 详细信息

针对西北绿洲灌区长期施用化学氮肥造成农田氮损失、土壤肥力下降等问题，研究不同绿肥还田和施氮水平对作物产量和土壤N2O排放的影响及机制具有重要意义。本研究基于甘肃河西走廊石羊河流域布设的田间试验，于2019—2021年在春小麦收获后复种毛叶苕子，毛叶苕子开花期设置7500 kg hm-2(G1)、15，000 kg hm-2(G2)、22，500 kg hm-2(G3)和30，000 kg hm-2(G4) 4个还田量。翌年春小麦播前设置2个施氮水平，分别为减氮15% (N153)和减氮30% (N126)，以无绿肥传统施氮(G0N180)作为对照。结果表明，与G0N180相比，绿肥还田结合减量施氮显著提高了小麦籽粒产量，降低了麦田N2O排放量和排放强度，其中以G4N153处理产量最高，达9135.33～9250.42 kg hm-2。同一还田量下，减氮30%较减氮15%处理显著降低了N2O排放量；同一施氮水平下，G3、G4较G1、G2显著降低N2O排放量。研究还发现，N2O排放的消减主要发生在小麦拔节期以前，这主要归因于绿肥还田结合减量施氮处理显著降低了小麦播种期及苗期的土壤硝态氮、铵态氮含量和硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性。回归分析表明，小麦播种期及苗期的土壤速效氮含量和酶活性与N2O排放量呈显著正相关（P < 0.01）。在减氮15%水平下，G4较G1、G2、G3提高了小麦开花期和成熟期土壤速效氮含量，保障了小麦生育后期氮素吸收。综上所述，在河西绿洲灌区，绿肥还田结合减量施氮可显著提高小麦产量、降低土壤N2O排放量和排放强度，其中绿肥还田量30，000 kg hm-2结合减量施氮15%效果最佳。

关键词：绿肥还田量施氮量 N O排放土壤速效氮土壤酶活性

外源物质预处理对连作党参幼苗根腐病抗性及生理特性的影响

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西北植物学报 2025年

作者：胡玉蓉邱黛玉马澜陈鲜鲜徐锋宾甘肃农业大学农学院干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】探明3种外源物质对连作党参根腐病及其生理生化的影响,为利用外源物质缓解连作党参根腐病提供参考。【方法】采用灭菌连作土壤培养的1年生盆栽党参幼苗为材料,设置空白对照,根腐病病源菌侵染,28-高芸苔素内酯灌根、叶面喷施,枯... 详细信息

【目的】探明3种外源物质对连作党参根腐病及其生理生化的影响,为利用外源物质缓解连作党参根腐病提供参考。【方法】采用灭菌连作土壤培养的1年生盆栽党参幼苗为材料,设置空白对照,根腐病病源菌侵染,28-高芸苔素内酯灌根、叶面喷施,枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌接种以及氨基酸水溶肥喷施处理,30 d后接种病原菌,考察外源物质的抑菌率及连作党参叶片生理生化指标的变化。【结果】生防菌枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌可显著抑制患病党参病原菌侵染钉生长,抑菌率达70%以上。28-高芸苔素内酯灌根、叶喷及氨基酸水溶肥处理可显著增加患病党参叶片光合色素含量,增强叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性,显著降低细胞膜损伤和脂质过氧化程度;生防菌处理可显著降低患病党参叶片可溶性糖、MDA、脯氨酸和可溶性蛋白的积累,并使其恢复至正常水平。【结论】生防菌可有效抑制党参根腐病病原菌菌丝的生长及孢子萌发;生长调节剂和氨基酸水溶肥可平衡渗透调节系统,增强抗氧化防御机制,促进光合作用,增强植物抗逆性。

关键词：党参根腐病外源调控抑菌率生理生化指标

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免耕轮作对减氮小麦产量下降的补偿效果

作物学报 2025年

作者：武斌曹永刚胡发龙殷文樊志龙范虹柴强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连作普遍、氮肥施用量大等问题，开展轮作结合免耕对减量施氮小麦产量的影响研究，以期为优化小麦栽培管理提供依据。2022—2023年，通过裂区试验，重点研究前茬玉米及其处理方式（免耕留茬、翻耕）对减量施氮... 详细信息

针对河西绿洲灌区小麦生产连作普遍、氮肥施用量大等问题，开展轮作结合免耕对减量施氮小麦产量的影响研究，以期为优化小麦栽培管理提供依据。2022—2023年，通过裂区试验，重点研究前茬玉米及其处理方式（免耕留茬、翻耕）对减量施氮小麦干物质累积特性、产量及其构成要素的影响，试验主区为免耕轮作小麦（NTRW）、翻耕轮作小麦（CTRW）、翻耕连作小麦（CTCW） 3种种植方式，裂区设小麦225 kg hm-2（常规，N1）和180 kg hm-2（减氮20%，N2） 2个施氮水平。结果表明，轮作较连作可提高小麦籽粒产量及生物产量，且轮作能有效补偿氮肥减施引起的产量下降负效应，与免耕结合能进一步强化补偿效应。与CTCW相比，NTRW、CTRW籽粒产量分别提高31.7%、17.3%，生物产量分别提高15.3%、10.3%；氮肥减施20%后籽粒产量及生物产量分别降低6.2%、3.7%。但CTRWN2较CTCWN1生物产量提高4.6%，籽粒产量差异不显著，且NTRWN2较CTCWN1籽粒产量和生物产量分别提高21.9%、11.6%。与CTCW相比，NTRW、CTRW孕穗期-成熟期的CGR分别提高22.4%、13.6%，全生育期Vmean分别提高15.0%、10.2%；氮肥减施20%后CGR及Vmean分别降低3.8%、3.6%。但CTRWN2较CTCWN1的CGR和Vmean分别提高6.3%、4.5%，且NTRWN2较CTCWN1的CGR和Vmean分别提高19.3%、11.6%。与CTCW相比，NTRW、CTRW穗粒数分别提高12.0%、4.7%，收获指数分别提高14.4%、6.5%，穗数分别提高5.0%、8.0%；氮肥减施20%后穗粒数、收获指数、穗数分别降低2.5%、2.9%、2.3%。但CTRWN2较CTCWN1的穗数提高4.3%，穗粒数、收获指数差异不显著，且NTRWN2较CTCWN1穗粒数、收获指数分别提高10.3%、9.3%，穗数差异不显著。因此，在河西绿洲灌区，免耕轮作小麦结合180 kg hm-2施氮量是该区适宜推广利用的小麦节氮增产有效措施。

关键词：氮肥减施免耕轮作补偿产量

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 2025年第2期51卷 470-484页

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甘肃兰州730070

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... 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7.8%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、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、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、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

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绿肥还田条件下减氮对河西绿洲灌区玉米产量及N_(2)O排放的影响

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作物学报 2025年第3期51卷 771-784页

作者：刘亚龙王鹏飞于爱忠王玉珑尚永盼杨学慧尹波张冬玲王凤甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070

探究绿洲灌区玉米产量、N_(2)O排放特征对绿肥还田条件下减量施氮的响应,以期为区域构建稳产减排的施氮制度提供理论依据。基于甘肃农业大学武威绿洲农业试验站开展的田间定位试验,设置绿肥还田条件下传统施氮量(N100)和绿肥还田条件下... 详细信息

探究绿洲灌区玉米产量、N_(2)O排放特征对绿肥还田条件下减量施氮的响应,以期为区域构建稳产减排的施氮制度提供理论依据。基于甘肃农业大学武威绿洲农业试验站开展的田间定位试验,设置绿肥还田条件下传统施氮量(N100)和绿肥还田条件下减量施氮10%、20%、30%和40%(即N90、N80、N70和N60)处理,分析各处理对玉米产量及N_(2)O排放特征的影响。结果表明,绿肥还田条件下,N100、N90和N80处理的玉米产量无显著差异,但均显著高于N70和N60处理。N_(2)O全球增温潜势(GWP)随着施氮量的降低而减小;N_(2)O排放强度(GHGI)以N80处理最低,较N100处理显著降低14.3%。在玉米生长阶段,N_(2)O排放通量峰值出现在施肥后,且随着施氮量的增加各处理峰值相应增加。与N100处理相比,N90、N80、N70和N60处理N_(2)O累积排放量显著降低;但N90和N80处理较N70处理分别提高18.0%和9.4%,较N60分别提高28.6%和19.3%(P干旱绿洲灌区发展稳产减排的合理氮肥管理制度。

关键词：绿肥减氮产量 N_(2)O排放铵态氮硝态氮

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盐生草HgS5基因的克隆与抗旱性鉴定

草业学报 2025年第2期34卷 184-195页

作者：汪欣瑶彭亚萍姚立蓉汪军成司二静张宏杨轲马小乐孟亚雄王化俊李葆春甘肃农业大学省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

为应对日益严峻的干旱环境问题,发掘植物体内的抗旱基因具有重要意义。基于前期盐生草转录组测序数据分析结果,盐胁迫后HgS5基因的表达量与差异倍数最高,故选其为研究对象,对目的基因编码的蛋白进行生物信息学分析并进行亚细胞定位;通过... 详细信息

为应对日益严峻的干旱环境问题,发掘植物体内的抗旱基因具有重要意义。基于前期盐生草转录组测序数据分析结果,盐胁迫后HgS5基因的表达量与差异倍数最高,故选其为研究对象,对目的基因编码的蛋白进行生物信息学分析并进行亚细胞定位;通过qRT-PCR检测目的基因在拟南芥植株叶片和根系的相对表达量,并利用农杆菌完成拟南芥异源表达,以验证目的基因的抗旱能力。结果表明,HgS5基因中碱基对的数量为1738,编码370个氨基酸,编码蛋白为酸性亲水性蛋白且没有跨膜区;具有116个启动子顺式作用元件;HgS5基因和巨人柱、苋菜和甜菜相关同源基因拥有相同的A_thal_3526保守结构域;亚细胞定位显示HgS5基因主要在细胞膜上表达;荧光定量结果显示HgS5基因主要在拟南芥根系表达,处理第6天表达量与其他组别差异显著(P干旱环境,过表达拟南芥根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在干旱胁迫后期整体高于野生型。综上所述,基因HgS5在抗旱过程中起到了积极的调控作用。研究结果旨在为进一步探索HgS5基因应对干旱胁迫的分子响应机制提供理论依据。

关键词：盐生草基因家族生物信息学分析基因克隆抗旱性鉴定

大麦PRX基因家族全基因组鉴定及其干旱胁迫下的表达分析

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作物学报 2025年

作者：陆雯佳汪军成姚立蓉张宏司二静杨轲孟亚雄李葆春马小乐王化俊省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃农业大学农学院甘肃农业大学生命科学技术学院

过氧化物酶（Class III peroxidase， PRX）基因家族在调控植物生长发育及非生物胁迫过程中发挥重要作用。大麦（Hordeum vulgare L.）是典型的C3植物，目前关于HvPRXs基因家族的功能研究鲜有报道。本研究通过生物信息学的方法对大麦PR... 详细信息

过氧化物酶（Class III peroxidase， PRX）基因家族在调控植物生长发育及非生物胁迫过程中发挥重要作用。大麦（Hordeum vulgare L.）是典型的C3植物，目前关于HvPRXs基因家族的功能研究鲜有报道。本研究通过生物信息学的方法对大麦PRX基因家族（HvPRXs）成员进行了分析，探究其在20% PEG-6000胁迫下的表达模式。大麦全基因组中共鉴定出了178个HvPRXs基因家族成员，并根据其在染色体上位置顺序依次命名为HvPRX1～HvPRX178。通过对大麦、水稻和拟南芥的过氧化物酶进行进化树分析将其分为5个亚家族，基因结构和Domain分析表明同一亚家族具有较高的保守性。基因复制分析显示，15个HvPRX基因（8%）存在片段复制，34个HvPRX基因（67%）存在串联复制，串联复制事件在HvPRX基因扩增中起重要作用。大麦与拟南芥的物种间共线性分析显示，大麦与拟南芥有4个PRX直系同源基因对，说明基因从单子叶到双子叶进行了大规模的分子进化事件。转录组分析显示，HvPRXs基因家族成员在大麦根、叶中表达存在差异。启动子顺式作用元件分析显示，99个HvPRXs含有与干旱胁迫响应相关的顺式作用元件。最后基于qRT-PCR分析其干旱胁迫下的表达特征，结果表明，HvPRX1、HvPRX18、HvPRX63、HvPRX160和HvPRX167受20% PEG-6000诱导在3 h时表达量显著升高。本研究结果为全面探索HvPRXs基因的生物学功能、其调控大麦抗旱性的分子机制以及抗逆作物新品种的培育提供参考。

关键词：大麦 PRX基因家族生信分析干旱胁迫