间作水分高效利用的种间竞争互补机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31360323
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1312.耕作学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Interspecific competition and complementarity are leading factors influencing intercrops water use, while studies on synergistic effects of competition and complementarity in intercropping systems were limited. In this project,field experiments will be carried out under different root partitioning patterns,plant ratio and densities, as well as irrigation patterns in typical cereal/cereal,cereal/ legume intercropping and their corresponding sole crops. The purpose of the research as following: (1) To determine the tempo-spatial dynamics of dry matter accumulation allocation and irrigation water productivity, study compensation effects on water use in intercropped maize during post-harvest period of intercropped cereal(legume) crops in intercropping systems, and clarify the correlation between water use efficiency(WUE) of crops and interspecific interaction. (2)To investigate tempo-spatial dynamics of soil moisture, water potential, and available soil water, analysing the relationships among soil water movements within inter-specific competition/complementarity, in expectation to provide theoretical basis for optimizing interspecific competition and complementarity under irrigation regulations.(3)To evaluate the effects of different treatments on crop photosynthesis, transpiration, stomatal conductance, leaf area index and plant height, to reveal the complementary mechanism of inter-specific interaction with respect to hydro-physic-ecological viability.(4)To explore the correlations between root-shoot equilibrium and tempo-spatial distribution of root, as well as water use characteristics and inter-specific competition/complementarity, to elucidate how the root-shoot equilibrium works on improving water use efficiency via the synergistic effects of inter-specific competition and complementarity. Integration the main results under different research scale, construction academic basis for enhancing water use efficiency of intercropping through regulating interspecific interactions. Those findings from this project strengthen and deepen the theories on inter-specific interaction in intercropping systems, also provide essential basis for development and extension of intercropping systems in water-deficient areas.
针对种间竞争互补主导间作水分利用,但协同调控二者理论依据薄弱问题,以典型禾/禾、禾/豆间作模式为研究对象,在不同根系分隔、空间布局或供水条件下:(1)研究作物干物质累积、分配和水分生产力时空变化,早熟作物收获后晚熟作物的恢复效应,明确水分利用效率与种间竞争互补强弱消长的相关关系;(2)检测土壤含水量、水势和有效水分的时空动态,解析土壤水分迁移与种间竞争互补的关系,形成水分供给调控竞争互补的理论依据;(3)研究不同处理对作物光合、蒸腾、气孔导度、LAI和株高等水分生理生长指标的影响,揭示水分生理生态特性对种间竞争互补的响应机制;(4)探讨根冠协同发育与群体水分利用、种间竞争互补的相关关系,阐明根冠协同调控优化种间关系、提高水分利用效率的基本机理。集成不同尺度研究成果,形成间作水分高效利用的种间竞争互补调控理论。项目的实施将为深化种间关系研究,推动缺水地区间作发展提供重要理论和技术支撑。

结项摘要

针对种间竞争互补主导间作水分利用,但协同调控二者理论依据薄弱问题,以典型禾/禾、禾/豆间作模式为研究对象,通过不同耕作方式、根系分隔与施氮制度优化等方面研究了间作水分高效利用的种间竞争与互补机理。.间作具有保持较高土壤水势的作用,共生期,早熟作物小麦土壤水势均低于晚熟作物玉米带,相反,麦收后,小麦带土壤水势均高于玉米带,形成了间作作物在时间与空间上竞争互补利用土壤水分的动力学基础。小麦带免耕秸秆覆盖还田、玉米带地膜两年用高效较传统间作具有弱化共生期小麦对玉米带水分竞争,强化玉米独立生长期小麦对玉米带补偿利用土壤水分的优势,较传统间作降低水分竞争25.8%~58.9%,提高水分补偿42.2%~60.8%。高效模式具有弱化共生期小麦相对玉米种间竞争力,强化麦收后玉米补偿与超补偿效应,比传统间作种间竞争力降低27.1%~34.8%,麦收后间作玉米生长速率提高22.3%~25.3%。因此,高效较传统间作增产13.8%~17.1%,水分利用效率提高12.4%~17.2%。.地上地下完全互作促进间作作物带间水分竞争互补利用,密植增大带间水分潜在运移量。密植使共生期完全与部分互作处理潜在运移量分别提高34.3%和26.3%,玉米独立生长期分别提高41.1%和19.9%。同时,地上地下完全互作提高了种间竞争力及麦收后玉米的补偿生长效应,密植发挥了其正效应。间作较单作具有增产效应,地上地下部完全互作对籽粒产量的贡献率为23.7%,密植使其提高7.3%。.氮肥后移具有强化水分竞争互补利用的作用,氮肥后移30%处理下全生育期水分潜在运移量最大,共生期较地方传统提高49.0%~51.7%,玉米独立生长期提高59.3%~119.5%。氮肥后移30%较地方传统豌豆相对玉米种间竞争力提高5.5%~6.9%,提高豆收后玉米生长速率10.6%~11.5%。因此,氮肥后移30%较地方传统间作增产10.5%~15.2%,水分利用效率提高10.5%~17.7%。.总之,适宜的水分调控措施,合理密植与优化的施氮制度可通过协调种间作用关系,促进间作水分竞争互补利用,为间作高产及水分高效利用奠定基础。本研究集成不同尺度研究成果,形成间作水分高效利用的种间竞争互补调控理论,为推动缺水地区间作发展提供理论和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(0)
Integration of wheat-maize intercropping with conservation practices reduces CO2 emissions and enhances water use in dry areas
小麦-玉米间作与保护措施相结合可减少二氧化碳排放并提高干旱地区的用水量
  • DOI:
    10.1016/j.still.2017.01.005
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    SOIL & TILLAGE RESEARCH
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Hu, Falong;Feng, Fuxue;Gan, Yantai
  • 通讯作者:
    Gan, Yantai
交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理生态特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国生态农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨彩红
  • 通讯作者:
    杨彩红
Improving farming practices reduces the carbon footprint of spring wheat production.
改进耕作方法可减少春小麦生产的碳足迹
  • DOI:
    10.1038/ncomms6012
  • 发表时间:
    2014-11-18
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Gan, Yantai;Liang, Chang;Chai, Qiang;Lemke, Reynald L.;Campbell, Con A.;Zentner, Robert P.
  • 通讯作者:
    Zentner, Robert P.
Enhancing the systems productivity and water use efficiency through coordinated soil water sharing and compensation in strip-intercropping.
通过协调带状间作土壤水分共享和补偿,提高系统生产力和水分利用效率
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-28612-6
  • 发表时间:
    2018-07-12
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Chen G;Kong X;Gan Y;Zhang R;Feng F;Yu A;Zhao C;Wan S;Chai Q
  • 通讯作者:
    Chai Q
绿洲灌区玉米间作豌豆的产量密植效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    甘肃农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵洋;冯福学;赵财;于爱忠;柴强
  • 通讯作者:
    柴强

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其他文献

间作小麦留茬方式对配对玉米产量和水分利用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    灌溉排水学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄高宝;柴强;于爱忠;秦安振
  • 通讯作者:
    秦安振
不同隔根方式下间作小麦玉米的竞争力及产量响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国生态农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴强;齐万海
  • 通讯作者:
    齐万海
大麦间作豌豆的种间竞争力及产量对施氮量的响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业现代化研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦亚洲;王利立;柴强
  • 通讯作者:
    柴强
不同灌溉方式及间作对小麦产量及边际效应的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    甘肃农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗照霞;柴强
  • 通讯作者:
    柴强
民勤绿洲区撂荒农耕地抗风蚀效果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水土保持学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨彩红;王军强;柴强;严长庚;赵宇浩
  • 通讯作者:
    赵宇浩

其他文献

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柴强的其他基金

多样化配置提高作物水肥利用效率机制研究
  • 批准号:
    U21A20218
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    260.00 万元
  • 项目类别:
间作响应密植的地上部生理生态机制研究
  • 批准号:
    31771738
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
禾豆间作消减豆科作物氮阻遏的作用机制
  • 批准号:
    31160265
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
间套作物水分竞争与互补的根间作用机理
  • 批准号:
    30771264
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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