长江中下游是我国粮食生产区之一,对粮食安全保障有重要意义。解析主要粮食作物生产的碳足迹,有助于发展丰产低碳农业。本研究基于2011—2020年长江中下游地区6个省份(江苏省、安徽省、江西省、湖北省、湖南省和浙江省)主要粮食作物(水稻、小麦和玉米)的产量、播种面积、农田生产投入等数据,对该区域上述3种主粮作物的生产碳足迹进行估算。结果表明:2011—2020年间,江苏省的水稻、小麦和玉米不论在单产、种植面积或总产上均居首位。在单位面积碳足迹上,长江中下游地区的水稻最高,平均达到2.0 t CE·hm^(-2),小麦次之,玉米最低,且3种主粮作物的单位面积碳足迹不断升高。在单位籽粒产量碳足迹上,水稻最高,平均达到0.8 kg CE·kg^(-1),小麦次之,玉米最低。在碳投入结构上,灌溉用电、化肥和农药的投入占比较高,灌溉用电分别占水稻、小麦和玉米总碳投入的35.0%、36.3%和33.2%,化肥分别占28.8%、32.5%和32.5%,农药分别占24.2%、13.3%和11.5%。在碳效率上,玉米最高,为3.9 kg·kg^(-1) CE,水稻次之,小麦最低。随着农业绿色发展的推进,通过提高灌溉效率、化肥利用效率、农药利用率和机械化作业效率,以及秸秆还田多样化、新品种培育和政策杠杆等多种途径,能够合力降低长江中下游地区主要粮食作物生产过程中的碳排放。
为探讨土壤增氮对Bt棉棉铃对位叶杀虫蛋白表达量影响程度及相关的氮代谢生理机制,提高Bt棉花铃期抗虫性的农学调节提供理论和技术支撑。采用裂区设计,以Bt棉常规品种泗抗1号(SK-1)、杂交品种泗抗3号(SK-3)为材料,在常规施氮量300kghm^(-2)基础上,设计施氮量分别增加25%、50%、75%、100%的处理,研究土壤增氮对Bt棉棉铃对位叶杀虫蛋白表达量影响。结果表明,2个类型品种棉铃对位叶中Bt杀虫蛋白含量均随增施氮量提高呈一直增加的特征,与对照相比,施氮量增加25%~100%,棉铃对位叶Bt杀虫蛋白增加6.1%~96.9%。氮代谢生理机制进一步表明,棉铃对位叶中可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、谷氨酸丙酮酸转氨酶活性和谷氨酰胺合成酶活性的变化趋势与Bt蛋白含量表现一致,而蛋白质分解关键酶(蛋白酶、肽酶)活性则随施氮量的增加呈下降趋势。叶面积指数(LAI)随增施氮量的提高而增大,而产量则随土壤氮量的增加呈先升高后降低特征,最适LAI和产量最大值均出现在常规施氮的1.25倍(375 kg hm^(-2))。综上,在常规施氮基础上适量增施氮肥有利于棉铃对位叶中Bt蛋白的合成、最适LAI的形成和产量的提高,有利于实现Bt棉丰产性和抗虫性协同表达。
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