《中耕作物和饲料作物轮作对玉米的矿质营养和产量的影响》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: Zhao
  • 发布时间:2017-07-19
  • 多样化的作物轮作是可持续农业的一个组成部分。本研究的目的是探讨中耕作物和饲料作物轮作,如玉米-大豆两年轮作(C–S)、玉米–大豆–春小麦三年轮作(C–S–W)、玉米/豌豆–大豆–燕麦三年轮作(C–S–H)、玉米–大豆–燕麦/豌豆与苜蓿草五年轮作(C–S–H/A–A–A)等情况下对秸秆生物质,粮食产量和矿质养分的浓度等的影响。轮作制度建立于1997年,对2008至2011年间的玉米地块进行了抽样调查。在4年的研究中发现,C–S–H/A–A–A和C–S–W轮作模式与C–S和C–S–H模式相比较,粮食产量增加了10%,C–S–H/A–A–A模式与C–S–W模式相比,籽粒氮浓度提升了7%,籽粒磷浓度降低17%,籽粒钾浓度降低7%。C–S–H模式与C-S、C-S-H/A-A-A比较,籽粒锌浓度降低16%。如此看来,C-S与C-S-W可以增加产量同时使籽粒磷、钾的浓度保持不变,而C–S–H/A–A–A增加产量和籽粒氮浓度的同时却降低了籽粒磷、钾的浓度。

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    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:金慧敏
    • 发布时间:2015-10-10
    • 爱荷华州立大学研究生Hanna Poffenbarger的最新研究《Legume Proportion, Poultry Litter, and Tillage Effects on Cover Crop Decomposition.》发表在Agronomy Journal, 2015 DOI: 10.2134/agronj15.0065。 她指出覆盖作物常常种植于常规作物种植期,保护土壤不受侵蚀也不会产生土地营养过剩却没有种植任何植被的情况。一旦覆盖作物季节结束后,它们需要为下一季作物生长而快速分解。在史蒂芬•米尔斯基(USDA-ARS)和雷 - 韦尔(马里兰大学)的周密工作下,Poffenbarger研究了两种覆盖作物混合物:谷物黑麦(草)和毛苕子(豆类)。研究发现谷物黑麦分解缓慢,可提供持久覆盖层。这样可以控制杂草和节约土壤水分。但是它无法为以后种植的作物供应很多氮。毛苕子可以快速分解,并可及时提供更多氮,但是它覆盖性又不强。研究的第一个问题是:什么是这两个覆盖作物的完美比例?“我们希望确定覆盖作物混合物的成分如何影响养分释放速率和覆盖物的持久性,”Poffenbarger解释说。第二个问题是其它氮来源,家禽垫料(混合草垫的鸡粪)如何影响覆盖作物的分解。家禽垫料在马里兰州常常被加入到农田中。 研究人员发现更多的毛苕子撒在农田中产生了更多的氮,而且覆盖作物分解数量也增加了。此外。混合家禽垫料的覆盖作物会分解更多而且也会产生更多氮释放。但是,只有覆盖作物中至少含有50%的谷物黑麦才会有这种结果。 科学家使用家禽垫料的方法发挥了重要作用。家禽垫料混合覆盖作物秸秆增强了分解和氮释放。相反,家禽垫料直接施用在土壤表面不会产生这些影响。Poffenbarger的研究将被用于开发决策工具,帮助农民了解他们的覆盖作物施用得当会有那些益处。比如一些农民可能希望覆盖作物分解缓慢,但是部分农民可能希望快速氮释放。 Poffenbarger指出农民可以利用她们的研究结果来优化覆盖作物管理来实现具体的护根与氮目标。项目以后工作将通过网络途径提供更多有关覆盖作物在不同区域条件下如何分解的信息。
  • 《新型转基因玉米产量提高10%》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2019-11-15
    • 长期以来,基因工程的支持者们一直坚信,它将有助于满足全球日益增长的粮食需求。然而,尽管已经培育出许多抗虫害和抗除草剂的转基因作物,科学家在促进农作物产量方面却一直难有作为。如今,研究人员首次证明,通过改变一种促进植物生长的基因,他们终于可以放心地将玉米产量提高10%,而不用管生长条件是好是坏。 “这太不可思议了。”并未参与该项研究的美国艾姆斯市爱荷华州立大学分子生物学家Kan Wang说。她表示,除了提高玉米产量外,新的转基因技术还将激励研究人员努力提高其他农作物的产量。 全世界种植最广泛的转基因作物(包括大豆、玉米和棉花)都是通过一些相对简单的基因改良创造出来的。例如,通过将细菌的一个基因添加到特定的农作物品种中,科学家赋予了它们合成一种可以杀死多种昆虫的蛋白质的能力。另一种简单的基因操作结果可以使农作物抵抗草甘膦或其他除草剂,这样做的一个好处是让农民可以在不侵蚀土壤的前提下除掉杂草。还有一种操作可以在干旱时保护农作物。但是,由于植物的生长过程涉及许多复杂的遗传因素,因此想要培育出在良好条件下产出更多粮食的农作物,难度很大。 从2000年开始,世界各地的转基因公司开始认真筛选能够提高农作物产量的单个基因。然而只有少数经过鉴定的基因显示出了希望,并且由于成功率低,许多公司已经减少或停止筛选与农作物产量有关的基因。 但是Corteva农业科学公司(一家位于特拉华州威明顿的化学和种子公司)的研究人员决定研究那些像总开关一样影响农作物生长和产量的基因。 研究人员选择了在许多植物中常见的一类名为MADS-box的基因,然后在其中选择了一种基因(zmm28)来改变玉米植株。研究调节发育的基因的挑战在于确保它们在正确的时间和正确的组织类型中开启正确的数量。参与领导这项研究的Corteva农业科学公司的植物生理学家Jeff Habben说,如果基因过于活跃,“很容易把植物搞得一团糟”。 研究小组的目标是使zmm28与一个新的启动子融合,后者是一段控制基因激活时间的脱氧核糖核酸。在尝试了十几次之后,他们找到了一种可靠的方法。 通常,当玉米开始开花时,zmm28就会启动。而增加的启动子能够比自然发生更早地启动zmm28,并且在开花后继续促进基因的有益作用。 “如果你让基因工作得更努力、更长久,就能让植物表现得更好。”Wang说。 研究人员在48种商用玉米中测试了增强基因的表现,这些玉米被称为杂交玉米,通常用于饲养牲畜。在2014年至2017年的美国玉米种植区田间试验中,研究人员发现,转基因杂交作物的产量通常比对照组作物多3%~5%。 研究小组本周在美国《国家科学院院刊》上发表报告称,有些玉米的产量增加了8%~10%。同时不管生长条件是好是坏,这种好处都是存在的。 “这是转基因作物在田间环境中对产量发挥实际作用的最好例子之一。”英国哈彭登市洛桑研究所农作物科学家Matthew Paul说。 导致玉米增产的原因有几个。首先,经过基因改造的植物的叶子要稍大一些,从而使植物将阳光转化为糖分的能力提高了8%~9%。 “这种增长确实是一件大事。”Corteva农业科学公司植物生理学家Jingrui Wu说,因为通过基因工程很难改善光合作用。 其次这些植物在利用氮的效率方面也提高了16%~18%。氮是一种重要的土壤营养物质,复杂的遗传因素使其成为植物育种家难以控制的另一种特性。 比利时佛兰德斯VIB研究所分子生物学家Dirk Inze说:“从商业角度来说,这看起来很有希望。”Corteva农业科学公司已经向美国农业部(USDA)申请批准新的高产杂交品种。(虽然zmm28及其启动子在玉米中自然存在,但它们是使用被USDA监管的一种生物技术配对的) Habben估计,这项新技术大概需要6到10年的时间才能获得世界各国的正式批准。Inze说,相关的调控基因很有可能提高其他谷物的产量。 玉米的大规模田间示范“强化了我们的信念,即如果我们处理得当,内在产量是可以提高的”。Wang说,“这确实会给人们带来灵感。”