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主办:中国植物营养与肥料学会

承办:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

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国内统一刊号:CN 11-3996/S

国际标准刊号:ISSN 1008-505X

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盐敏型与耐盐型高粱材料对盐胁迫反应的转录组差异分析
范娜, 彭之东, 白文斌
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021504
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摘要:
  目的  探究高粱盐胁迫的生理学差异及其分子机制,发掘高粱在盐胁迫过程中的关键调控基因,筛选高粱耐盐和盐敏材料,探讨高粱耐盐胁迫的机制。  方法  本试验以耐盐材料“67B”及盐敏材料“3560R”为研究对象,加入150 mmol/L NaCl溶液进行盐胁迫,测定叶片生长指标、进行转录组测序和生物信息学分析。  结果  盐分胁迫下,耐盐材料生长速率快,表现出较强的耐盐性,耐盐材料可以提高Na+的选择吸收及植株体内的积累与分配。盐胁迫下耐盐材料可以维持较高的过氧化氢酶活性,受到盐胁迫后活性升高幅度相对较大,进而保持了较强的清除能力,能够及时清除过量积累的活性氧。盐胁迫下两个品系共有5040个差异表达基因。盐敏材料和耐盐材料对盐胁迫的响应途径是相同的,两者差异基因在KEGG各pathway中的分布趋势差别很大,排名前五项的基因数条目有3条相同,分别为苯丙烷类合成、植物激素信号转导和碳代谢,盐敏材料中另外两条不同的条目是淀粉与蔗糖代谢及氨基酸生物合成,与基础代谢有关,盐敏材料中差异基因主要集中在基础代谢和次生物质合成途径,是造成两个材料盐耐盐性差异的重要原因。  结论  高粱的耐盐机制调控是一个复杂的过程,是由不同通路一系列基因表达共同作用的结果,依赖于多个基因在复杂网络中的平衡表达。
丛枝菌根真菌AMF提高植物抗逆性的组学技术研究进展
胡海玲, 马钰雯, 耿赫阳, 陈晓璇, 石聪聪, 王英男, 王竞红, 蔺吉祥
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022245
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摘要:
  目的  丛枝菌根真菌(AMF)可以显著提高植物对逆境胁迫的抵抗能力,本文综述了国内外针对代表性组学技术(转录组学、蛋白质组学和代谢组学)在AMF提高植物抗逆领域(干旱、温度、盐碱、重金属)的研究进展,分析了在逆境胁迫下,植物-菌根共生体在分子层面上的应答调控机理,为深入理解AMF提高植物耐逆的分子机理提供一定的科学依据。  主要进展  植物主要通过根系与AMF建立共生关系,进而从土壤中吸收更多的水分和营养物质,提高植物对非生物胁迫的抵抗能力。菌根植物在转录、翻译以及表观遗传层面应答非生物胁迫。AMF在不同程度上上调或下调某些与非生物胁迫相关基因的转录或蛋白的翻译及降解,从而提高植物对非生物胁迫的抵抗能力,维持植物的生长发育,提高对水分和营养物质的吸收和利用效率。通过转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析关键基因、蛋白及代谢物的变化可以为深入挖掘AMF提高植物抗逆机理提供理论依据。  研究展望  揭示丛枝菌根共生体抗逆机理的组学技术研究仍处于起步阶段,单一组学的应用限制了信息表达的完整性和深层次网络调控机理的精确性。随着测序技术和手段在速度、精度等方面的提高以及生物信息学的更新发展,AMF提高植物抗逆性组学的研究将朝着多组学结合的方向发展,使研究者能够从多角度全面探究植物相关研究的分子机理,这有助于更全面地理解植物相关生命活动的分子调控规律。
我国水稻秸秆钾资源分布及其还田对土壤钾平衡的重要性
柴如山, 黄晶, 柳开楼, 张会民, 罗来超, 张朝春
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022295
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摘要:
  目的  我国钾肥资源不足但秸秆资源丰富,有待科学高效循环利用。本文估算了我国水稻秸秆钾养分的数量和空间分布特征,可为利用水稻秸秆还田保持土壤钾素平衡提供参考依据。  方法  本研究基于统计年鉴和文献资料数据,结合草谷比法对我国各省份不同季别水稻秸秆钾资源量及还田下的土壤钾输入量进行测算。  结果  2019年我国水稻秸秆钾(K2O)养分总产量为493.9万t,其中早稻、双季晚稻和中晚稻秸秆钾养分量的占比分别为13.1%、14.6%和72.4%。不同稻区的水稻秸秆钾资源量占总量的比例为:长江中游(33.4%)˃长江下游(21.7%)˃西南(15.3%)˃东北(13.1%)˃华南(12.8%)˃华北(3.7%)。早稻和双季晚稻秸秆钾养分主要产自湖南(25.2%和24.7%)、江西(23.8%和24.4%)、广东(18.6%和19.5%)及广西(17.2%和14.8%)。中晚稻秸秆钾养分资源在主产省份间的分布规律为:江苏(14.3%)˃黑龙江(12.9%)˃湖北(12.2%)˃四川(10.7%)˃安徽(10.5%)˃湖南(8.8%)。在双季稻主产省份湖南、江西、广东和广西,早稻秸秆还田向土壤的钾输入量分别为148.7、140.6、143.9和145.0 kg/hm2,早稻籽粒钾的携出量分别为25.6、24.2、24.8和25.0 kg/hm2;双季晚稻秸秆还田对土壤钾输入的贡献分别为153.4、145.3、146.3和131.1 kg/hm2,双季晚稻籽粒钾的携出量分别为30.3、28.7、28.9和25.9 kg/hm2;不施钾肥条件下,四个省份双季稻体系秸秆不还田的土壤钾素周年亏缺量分别为357.9、338.8、343.9和327.0 kg/hm2,秸秆还田后的土壤钾素周年亏缺量分别降至55.9、52.9、53.6和50.8 kg/hm2。中晚稻主产区为东北、长江下游、长江中游和西南稻区,中晚稻秸秆钾养分资源量分别为125.8、203.8、201.1和189.0 kg/hm2,相应的籽粒钾携出量分别为32.6、29.4、29.0和27.3 kg/hm2,如果全部还田,可以提高土壤钾的盈余。  结论  我国70%以上的水稻秸秆钾养分资源来自中晚稻,50%以上的水稻秸秆钾养分资源分布在长江中游和长江下游稻区。早稻和晚稻秸秆还田可以大大降低土壤钾素的亏缺,中晚稻秸秆全部还田则可以提升土壤钾素的年盈余量。
茶园施肥模式对茶叶黄酮类及糖苷类代谢物含量的影响
龚雪蛟, 秦琳, 黄颖博, 张翔, 叶玉龙, 李兰英, 尧渝, 王迎春, 罗凡
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022057
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摘要:
  目的  研究施肥模式对茶叶生化成分含量和黄酮类及糖苷类代谢物累积的影响,为实现茶叶优质高产提供养分管理理论基础。  方法  田间试验在四川茶树种植典型区域雅安连续进行了三年,设置不施肥 (CK)、常量化肥 (N 585 kg/hm2,TF)、有机肥替代25%化肥氮 (OF)、减施25%氮肥 (SF) 4个处理。分析了不同处理茶叶主要品质成分含量变化,并基于非靶向代谢组学检测结果,分析了黄酮类及糖苷类代谢物累积差异。  结果  与CK处理相比,TF、OF、SF处理茶氨酸、游离氨基酸含量分别提高了7.22%~13.40%、23.15%~25.50%,可溶性糖和茶多酚含量分别降低了8.17%~13.86%、6.08%~11.49%,表儿茶素、表没食子儿茶素、芸香苷等10种代谢物累积水平显著下降。与TF处理相比,SF处理茶氨酸、咖啡碱和水浸出物含量分别降低了5.45%、5.97%、8.91%,茶多酚、可溶性糖、游离氨基酸含量和酚氨比无显著差异;芍药素-3-O-葡萄糖苷、肉桂萜醇C1-19-葡萄糖苷、查耳酮樱花素等7种代谢物累积水平显著降低,川陈皮素、牡荆素-4'-α-O-吡喃鼠李糖苷、(S)-橙花醇-3-O-[a-L-鼠李糖吡喃醇-(1->2)-β-D-吡喃葡萄糖苷]等4种代谢物累积水平显著增加。OF处理较TF处理茶叶咖啡碱含量降低5.73%,茶氨酸、游离氨基酸、可溶性糖、茶多酚、水浸出物含量差异不显著;10种黄酮苷、2种黄酮、6种萜苷、5种甾体皂甙和2种脂酰苷,共25种代谢物累积水平显著增加,以川陈皮素、飞燕草素-3-(6-对香豆酰基半乳糖苷)增幅较大,分别为2280.20%、1355.11%。4个施肥处理相比,OF处理下有15种黄酮类及糖苷类代谢物累积水平显著高于CK、TF和SF处理。  结论  以有机肥替代25%化肥氮降低了茶叶咖啡碱含量,提高了川陈皮素、飞燕草素、槲皮素、芹黄素、山奈酚、牡荆素等多种黄酮类代谢物和去氢大豆皂甙I、珠子参苷R2、孕甾烷甙等多种糖苷组分累积水平。减施25%氮肥降低了茶氨酸、咖啡碱、水浸出物含量和糖苷类代谢物 (如杨梅酮-3-O-洋槐糖苷、芍药素-3-O-葡萄糖苷、肉桂萜醇C1-19-葡萄糖苷等)累积水平,对茶多酚、可溶性糖、游离氨基酸含量影响较小。有机肥替代部分化肥氮有利于茶叶黄酮类及糖苷类物质累积。单纯减少氮肥投入会降低茶叶的品质。
纳米材料在缓控释肥中的应用研究进展
庞敏晖, 李丽霞, 董淑祺, 刘东生, 李鸿雁, 梁丽娜
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022131
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摘要:
缓控释肥料是采用物理、化学或物理化学的方法对速效性化肥进行改性,从而实现养分缓慢释放或控制释放的新型肥料,不仅能满足植物整个生长期的养分需求,还可以提高肥料利用率、降低环境风险,是农业绿色发展的重要保障。纳米材料具有尺寸小、表面积大以及界面效应显著等特性,其在缓控释肥中的应用已成为当前缓控释肥料领域的研究热点。本文分别综述了纳米氧化物、纳米纤维素、纳米碳和纳米粘土等主要纳米材料在缓控释肥中的添加技术和应用效果。物理共混、化学接枝、浸渍吸附等是纳米材料改性缓控释肥的常用技术手段,纳米材料发挥的最重要功能是疏水性、吸附性、保水性、环境响应性和自修复性。纳米材料表面丰富的官能团、物理交联点或微纳米凸起的形成等是提高缓控释效果的关键因素。拓展天然有机纳米材料、探寻简单高效的改性方法、明确相应缓控释肥的养分释放及性能调控机制是今后研究的重要方向。
土壤水分时间变异对油麦菜水分利用效率的影响机制
刘迪川, 王转, 朱国龙, 龙怀玉, 徐爱国, 张认连
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021680
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摘要:
  目的  土壤水分根据其随时间的变异情况可分为稳定性和波动性土壤水分,稳定的土壤水分有利于提高作物的水分利用效率。我们研究了土壤水分的时间变异影响油麦菜水分、养分吸收利用效率的机制。  方法  以油麦菜(Lactuca sativa L. var. longifolia)为供试作物于遮阳网室内进行盆栽试验。设两个供水处理:传统浇灌(traditional irrigation, TI)和负压灌溉(negative pressure irrigation,NPI),其所提供的土壤水分分别为波动性土壤水分和稳定性土壤水分。供水处理于油麦菜4叶期开始运行,用土壤水分仪测定土壤含水量,每两天测定一次,处理28天后收获。于NPI开始运行的第1、11、21和28 天,测定油麦菜株高、叶片数、最大叶长和最大叶宽,同时用LI-6400便携式光合仪测定油麦菜叶片净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),生化方法分析叶片抗旱生理指标游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、可溶性蛋白(SP)和可溶性糖(SS)以及稳定碳同位素比值(δ13C)和分辨率(Δ13C)的变化。  结果  NPI和TI的累计灌水量和平均土壤体积含水量处于基本相同的水平,NPI土壤体积含水量的变异系数为5.0%,属于稳定性土壤水分,TI的变异系数为10.3%,属于波动性土壤水分。NPI处理油麦菜株高、最大叶长和最大叶宽分别显著高于TI 103.8%、155.4%和62.5%。NPI处理4次监测的各项光合参数值大多高于TI,第11 天的TrGs值,以及收获时(处理第28天)的Ci均显著高于TI。收获时NPI处理油麦菜的产量、水分利用效率、叶片含磷量、氮磷钾养分吸收量和Δ13C明显高于TI,根冠比、脱落酸含量、可溶性糖含量和δ13C明显低于TI。Δ13C与水分利用效率呈正相关,与土壤水分变异系数呈显著负相关。  结论  相较于传统浇灌提供的波动性土壤水分,负压灌溉提供的稳定土壤水分降低或者避免了土壤水分胁迫,促进了油麦菜地上部的生长发育、光合作用、养分吸收和水分利用效率。
供磷水平对苗期小麦地上和地下部性状关联性的影响
蒲子天, 张弛, 张佳崎, 张瑞芳, 王红, 王鑫鑫
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021688
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摘要:
  目的  磷素是植物生长发育过程中必需的大量元素之一,土壤磷水平的高低对植物地上部和地下部性状有着显著的影响。探究高、低磷水平对小麦地上和地下部性状变化以及地上和地下部性状相关性变化的影响,为研究不同磷环境对小麦生长的影响,选育适应不同磷环境的优良小麦品种提供参考。  方法  小麦品种和磷水平双因素盆栽试验在河北农业大学温室内进行,供试土壤有效磷含量为5.50 mg/kg。试验设置0和200 mg/kg两个施磷水平;选用10个小麦品种。小麦分别在两个磷水平下生长35天后收获,测定小麦幼苗地上部性状(干重、相对生长速率、地上部磷吸收量、地上部磷含量和叶绿素含量)和根部性状(根干重、根长、根冠比、比根长、根直径、细根比例、根组织密度、根际土壤pH和酸性磷酸酶活性)。  结果  与高磷处理相比,低磷处理小麦地上部干重、地上部磷吸收量以及地上部磷含量分别显著降低了57.9%~72.2%、85.7%~89.8%、61.3%~71.7%,小麦根长、细根比例、根组织密度、根冠比以及比根长分别增加了50.9%~249.5%、32.5%~442.5%、–34.5%~400.0%、27.4%~198.9%、74.4%~395.3%,酸性磷酸酶活性提升了–8.1%~120.9%。在低磷条件下,小麦有32组地上和地下部性状间显著相关,在高磷条件下只有20组性状显著相关;低磷处理小麦地上和地下部协同相关性较高磷处理的提升了60%。  结论  低磷条件下,小麦地上和地下部性状关联性较高,高磷供给弱化了小麦地上和地下部性状的关联性。
多聚甲醛与尿素高温缩聚制备脲甲醛缓释肥及其性能研究
向阳, 苗睿, 刘亚青, 赵贵哲
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022203
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摘要:
  目的  传统溶液缩聚法制备的脲甲醛缓释肥(SUF)通常含水率较高,产品易于粘结在设备表面,阻碍了反应装置的自动出料,难于实现连续化生产。过高的含水率也增加了后续干燥过程的能耗,因此,本研究改进了制备工艺,以突破这一瓶颈。  方法  多聚甲醛与尿素高温气固相缩聚工艺制备的脲甲醛缓释肥(HUF),其制备原理是:高温密闭条件下多聚甲醛解聚成甲醛气体,气体甲醛与反应釜中的尿素结合生成脲甲醛和水,少量尿素在高温下会分解产生氨气,氨气与水结合成氨水,促使缩聚反应向正向移动,形成高聚合度的脲甲醛分子链。同时以高温气固相缩聚法和传统溶液浓缩法制备了缓释肥,分别记为HUF和SUF,每个方法均制备了尿素与甲醛摩尔比分别为2、4、6的样品。研究了生成物的干燥时间,并采用亚硫酸盐法、凯氏定氮法、热失重(TWL)、热重(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、X射线衍射(XRD)方法表征了脲甲醛的组成与结构。最后,采用浸泡法测试了脲甲醛缓释肥的缓释性能。  结果  在高温气固相缩聚反应中,反应温度越高,甲醛转化率越高,高于100℃后甲醛转化率升高幅度有限,且高于100℃后尿素分解率也会急剧上升,导致脲甲醛氮含量降低,故将100℃定为高温气固相缩聚工艺的最佳反应温度。高温气固相缩聚工艺显著降低了反应产物的含水率,HUF含水率最高仅为11.72%,干燥时间较SUF至少缩短了1 h。该工艺也提高了原料甲醛的转化率和脲甲醛分子的平均链长,当脲醛比为2:1时,HUF的甲醛转化率为88.22%,比SUF增加了9.26个百分点;HUF的重均分子量可达4445,而SUF的重均分子量仅为949;HUF的缓释有效氮含量为21.05%,比SUF增加了12.48个百分点;HUF的活性系数为42.33%,比SUF增加了20.48个百分点;HUF的24 h氮释放率为49.6%,比SUF降低了12.1%;HUF的28天氮累积释放率为73.6%,比SUF增加了3.5个百分点。  结论  采用高温气固相缩聚工艺制备的脲甲醛缓释肥可有效降低产品的含水率,实现设备的连续生产,并不会影响脲甲醛的缓释性能。
香稻产量和品质对化肥施用及气候因素的响应
费立伟, 季煜, 普正仙, 王芳, 柳展, 王敏, 郭俊杰, 郭世伟
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021652
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摘要:
  目的  香稻因其独特的香味深受消费者喜爱,明确香稻产量和品质对化肥施用的响应及其与气候条件的关系,对综合提升香稻产量和品质具有重要意义。  方法  在中国知网、谷歌学术等数据库以关键词“水稻”、“香气”、“香味”以及“香稻”和“香米”及其组合进行文献检索,共获得501组试验数据对。将施肥与对照分为两组,采用整合分析方法(meta−analysis),分析了施用氮磷钾肥对香稻产量和品质的影响,以及在不同生育期累积降水量(AP)、积温(AET)和日照时数(ASH)条件下的变化率。  结果  施用氮、磷、钾肥,香稻的平均增产率分别为23.7%、25.8%、18.0%。与不施用氮肥相比,施用氮肥对粳稻和籼稻增产率分别为27.6%和20.2%;与不施用钾肥相比,施用钾肥对粳稻和籼稻的增产率分别为29.9%和7.3%。施用氮肥可显著增加香稻碾磨品质(整精米率)和蒸煮品质(粗蛋白含量,胶稠度),施用钾肥可显著增加香稻碾磨品质(整精米率)、蒸煮品质(粗蛋白含量,胶稠度)、外观品质(垩白度)和香味品质(2-乙酰-1-吡咯啉含量,以下简称2-AP)。施用氮肥对籼型常规香稻的品质提升效果显著,而施用钾肥则对籼型杂交香稻的品质提升更显著。此外,施用氮肥下香稻整精米率的变化率随生育期内有效积温升高呈持续增加趋势,而随累积降水量和日照时数的增加呈先升后降趋势;胶稠度的变化率随气候变化(有效积温、降水量和日照时数等的增加)呈现先降后增趋势。施用钾肥下香稻整精米率的变化率随生育期内有效积温和日照时数升高呈现先降后增趋势,而随累积降水量的变化呈先升后降趋势;垩白粒率的变化率随气候变化均呈先降后增的趋势;胶稠度的变化率随气候变化(有效积温、降水量和日照时数等的增加)均呈降低的趋势。  结论  施用氮肥或钾肥均有助于香稻产量和品质的协同提升,且对籼型香稻增产提质效果更显著。同时生育期内累积降水量、有效积温、日照时数影响着氮肥和钾肥的产量和品质效应,分别达到800~1100 mm、2900~3400 ℃·d和800~1000 h时,结合氮肥调控可协同提高香稻产量、加工品质和蒸煮品质;分别达到500~800 mm、2900~3400 ℃·d和400~600 h时,结合钾肥调控可协同提高香稻产量、加工品质、蒸煮品质和外观品质。
秸秆和有机肥配合替代部分化肥提高作物水分利用率减少土壤硝态氮残留
赵凯男, 吴金芝, 李俊红, 田文仲, 张洁, 李芳, 侯园泉, 张振旺, 姚宇卿, 吕军杰, 黄明, 李友军
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022051
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摘要:
  目的  研究长期秸秆和有机肥配合替代部分化肥对小麦玉米两熟种植制度下农田生产力及氮肥残留的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量,降低环境风险提供科学依据。  方法  依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期培肥试验,选取不施肥对照 (CK)、常规氮磷钾化肥 (NPK)、秸秆和有机肥配合替代1/3的氮磷钾养分 (SOR) 3个处理,调查了2015—2020年度夏玉米、冬小麦及周年产量、生育期耗水量、水分利用效率。分析了2020年冬小麦收获期0—60 cm土层土壤养分含量,以及硝态氮在0—380 cm土层剖面的分布积累量。  结果  与2007年试验开始时相比,CK处理0—20 cm土层土壤养分含量速效钾除外显著下降,而NPK和SOR处理不同程度的提高了土壤养分含量。与NPK相比,SOR处理0—60 cm土层土壤有机质含量显著提高了10.4%~16.4%,0—40 cm土层全氮含量显著提高了16.7%~20.0%,0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量分别显著提高了12.9%和15.4%。与NPK相比,SOR处理夏玉米产量在干旱年 (2015和2017年) 及5年平均分别显著提高了35.3%和10.1%,水分利用效率在干旱年、平水年 (2016) 及5年均值分别显著提高了42.7%、12.3%和18.5%,周年产量和水分利用效率在干旱年分别显著提高了20.5%和23.5%;冬小麦产量在不同降水年型下均未显著降低,但水分利用效率在平水年 (2015—2016、2016—2017、2019—2020) 及5年均值较NPK处理分别显著降低了9.8%和7.9%。NPK处理的硝态氮总累积量分别为732 kg/hm2,其中68.2%积累在100—230 cm土层;SOR处理的硝态氮总累积量为833 kg/hm2,其中的74.8%积累在80–200 cm土层。与NPK相比,SOR处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,在200—230 cm、260—290 cm、320—350 cm和350—380 cm土层分别显著降低了54.9%、21.1%、25.0%、57.9%。  结论  无论降雨多寡,秸秆和有机肥配合替代1/3氮磷钾肥均未降低冬小麦产量,但显著提高了干旱年夏玉米及周年产量及水分利用效率,并优化了0—60 cm土层土壤有机质、全氮含量,0—20 cm土层速效磷、钾含量,同时较常规氮磷钾处理显著降低了200—380 cm土层硝态氮积累量,是旱作麦玉二熟区兼顾产量、效率和环境的施肥模式。
河北省主栽山药品种矿质养分累积及矿质营养品质差异
杨雪贞, 许华森, 张月萌, 马文奇, 孙志梅
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022047
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摘要:
  目的  比较了河北省主栽山药品种的矿质养分累积特性及营养品质的差异,以期为山药生产提质增效制定科学的养分管理措施。  方法  田间试验在河北省蠡县进行,供试山药(Dioscorea oppositifolia L.)品种包括棒药、大和白玉、紫药和小白嘴,四个品种的山药施肥量和施肥方法均一致。成熟期,取样分别测定了山药地上部和根茎生物量,9个矿质元素含量(氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜和锌)和累积量。  结果  4个主栽山药品种根茎的鲜生物量表现为大和白玉>棒药>紫药>小白嘴,而干生物量表现为紫药>大和白玉>小白嘴>棒药。大和白玉根茎的氮、钙、镁、锰、铜、锌累积量最高,且钾、钙、镁、锰、铜、锌分配系数最高,紫药根茎的磷、钾累积量最高,且氮、磷分配系数最高,棒药根茎的铁累积量及分配系数均为最高。4个山药品种形成1000 kg产量对大量营养元素的需求量均表现为钾>氮>磷,对中量营养元素的需求量均表现为镁>钙,对微量营养元素的需求量均表现为铁>锌>锰>铜。以《中国食物成分表》(标准版)中山药的9个矿质营养品质指标作为参比,对4个供试山药品种的9个矿质营养品质指标进行主成分分析,提取出特征值大于1的主成分3个,累计贡献率为96.77%,其中第1主成分贡献率为56.45%,主要受钾、锌的影响,第2主成分的贡献率为29.09%,主要受镁、锰的影响,第3主成分的贡献率仅为11.22%,主要受铁的影响。矿质营养品质综合评价结果为大和白玉最优,其次是棒药,小白嘴和紫药分列第3和第4位,但4个品种矿质营养品质均优于《中国食物成分表》(标准版)中的山药品质。  结论  大和白玉为矿质营养品质最优品种,且为高锌品种,棒药为高钙、铁品种,土壤中钾、镁、铁、锰和锌含量是影响山药根茎矿质营养品质差异的主要元素。山药生产中,矿质肥料的施用要考虑土壤中矿质元素含量与不同品种的矿质元素需求,进行科学的养分管理,以进一步提升山药矿质营养品质。
不同温度条件下生物质炭陈化对华南集约化菜地土壤反硝化过程的影响
刘一戈, 胡家帅, 王朝, 彭子倩, 郝珖存, 卢瑛, 李博
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022053
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摘要:
  目的  我们比较了不同温度下新鲜生物质炭与陈化生物质炭对华南集约化菜地土壤N2O排放的影响,以深化对生物质炭减排机理的认识。  方法  本研究采用乙炔抑制法进行室内培养试验,共设置3个温度梯度(10℃、20℃和30℃),3个生物质炭处理:无生物质炭(CK)、新鲜生物质炭(FB)以及田间陈化生物质炭(FAB),共9个处理。同时,各处理分别设置不加乙炔和添加10%体积含量乙炔的平行处理,以测定N2O排放量并作差计算N2排放量。对不含乙炔处理则测定土壤pH、电导率(EC)、可溶性有机碳(DOC)、\begin{document}$ {\rm{NO}}_3^-$\end{document}\begin{document}${\rm{NH}}_4^+$\end{document}\begin{document}$ {\rm{NO}}_2^-$\end{document},以及土壤中反硝化功能基因nirS、nirK、nosZ和nosZII的丰度。  结果  温度升高显著增加了菜地土壤N2O和N2的排放量,显著提高了土壤pH 和土壤\begin{document}${\rm{NH}}_4^+ $\end{document}含量,并显著降低了DOC和\begin{document}${\rm{NO}}_3^- $\end{document}含量(P<0.01),但是并未显著影响反硝化过程的功能基因nirKnirSnosZnosZII的丰度。FB、FAB在30℃时显著降低了菜地土壤N2O排放量的18.8%、22.3%,并且显著降低了反硝化总脱氮量(N2O+N2) (P<0.001)。FAB处理在30℃下能显著增加土壤中nirKnosZII基因丰度(P<0.05)。冗余分析显示,土壤pH、\begin{document}${\rm{NO}}_2^- $\end{document}、DOC是影响反硝化功能基因的主要因素,以pH贡献率最高。逐步回归分析表明,N2O排放量在CK处理中主要受土壤DOC含量影响,在FB处理中主要受土壤\begin{document}${\rm{NO}}_3^- $\end{document}含量影响,在FAB处理中则受到土壤\begin{document}${\rm{NO}}_3^- $\end{document}\begin{document}${\rm{NO}}_2^- $\end{document}含量影响。  结论  升温对菜地土壤N2O排放的影响呈非线性增长,以10℃增至20℃时增幅最大。在反硝化过程中,新鲜生物质炭通过持留\begin{document}${\rm{NO}}_3^- $\end{document}减少其参与反硝化过程,进而减少N2O排放量。陈化生物质炭则通过影响反硝化过程的底物\begin{document}${\rm{NO}}_3^- $\end{document}\begin{document}${\rm{NO}}_2^- $\end{document}含量及反硝化功能基因nirKnosZII的丰度,从而导致土壤氮以NO或N2形式损失,减少N2O的排放量。低温抑制微生物的活性,因此在30℃时生物质炭对N2O减排效果更好,且陈化生物质炭的减排效果优于新鲜生物质炭。
水滑石改性生物炭有效提高设施菜田土壤磷的吸附性能
吴行, 王秀斌, 郑琴, 张帅, 成宇阳, 王林轩
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021687
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摘要:
  目的  设施菜田土壤磷素高量累积、磷迁移风险高。水滑石改性生物炭是很好的阴离子吸附材料,探究不同原材料制备的水滑石改性生物炭对高磷设施菜田土壤磷吸附性能的影响,为高磷设施菜田合理利用改性生物炭、降低磷素损失风险提供科学依据。  方法  采用500℃下限氧热解法制备竹炭 (BB) 、玉米秸秆炭 (MB) 和猪粪炭 (PB) 样品,利用共沉淀法将Zn/Fe水滑石 (Zn/Fe-LDHs) 分别负载在3个生物炭表面,得到水滑石改性竹炭(LDH-BB)、水滑石改性玉米秸秆炭 (LDH-MB) 和水滑石改性猪粪炭 (LDH-PB) 。以6个生物炭样品为试材进行土壤磷吸附-解吸试验和土柱淋溶试验,以不添加生物炭处理为对照。磷吸附-解吸试验利用Langmuir和Freundlich方程拟合吸附数据,并测定了土炭混合物的磷解吸量。土柱淋溶试验测定了淋溶液体积、pH及不同形态磷含量。  结果  水滑石改性生物炭的Zn、Fe元素含量、O/C和(O+N)/C原子比提高,pH、C、N和P元素含量降低。改性后生物炭表面出现不规则层状附着物,比表面积增加,其大小依次为LDH-BB>LDH-PB>LDH-MB>BB>MB>PB。根据Langmuir方程拟合结果发现,LDH-BB处理磷的吸附性能最优,其最大理论吸附量 (3681 mg/kg) 分别是LDH-MB、BB和MB处理的3.41、3.34和4.25倍。土柱淋溶试验发现,各生物炭处理淋溶液体积较CK均减少,其中LDH-BB处理累积淋溶液体积最少,减少量分别为BB、MB、PB、LDH-MB和LDH-PB处理减少量的1.61、3.27、4.32、1.89和2.59倍。LDH-BB、LDH-MB和LDH-PB处理的磷素累积淋溶量 (TP) 较BB、MB和PB处理分别显著降低25.68%、17.51%和34.38%。所有处理淋溶液中各形态磷的比例均以可溶性反应磷 (SRP) 最高,其次为可溶性有机磷(SOP)和颗粒磷 (PP) 。LDH-BB、LDH-MB和LDH-PB处理的淋溶液SRP占比较BB、MB和PB处理分别显著降低7.72%、6.69%和12.07%。  结论  添加Zn/Fe水滑石改性竹炭显著提高了设施菜田土壤磷的吸附量,减少了磷累积淋溶量,是降低高磷设施菜田土壤磷损失风险的有效措施。
浅埋滴灌下不同施氮量对玉米产量和花后氮代谢的影响
葛选良, 杨恒山, 张雨珊, 张瑞富, 刘晶, 李维敏, 刘欣博
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022050
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摘要:
  目的  研究浅埋滴灌下不同施氮量对玉米产量和花后氮代谢的影响,为西辽河平原玉米丰产与氮素资源高效管理提供理论依据。  方法  玉米浅埋滴灌水肥一体化定点试验在内蒙古自治区通辽市科尔沁区农业高新科技示范区连续进行了3年。设置N 0、150、210和300 kg/hm2 4个处理,分别记为N0、N150、N210和N300。完熟期测定玉米植株氮含量、干物质积累量和产量及产量构成因素,开花期至成熟期定期取样测定氮代谢相关酶活性、光合氮素利用效率和非结构性碳水化合物含量。  结果  3年玉米产量N300处理与N210处理差异不显著,但显著高于N150处理;N300、N210处理玉米穗粒数、千粒重无显著差异,但均显著高于N150处理,穗粒数较N150处理分别提高15.70%、10.85%,千粒重分别提高了9.78%、5.82%。N210处理氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥生理利用率和氮素吸收效率均高于N300处理,3年平均较N300处理分别提高37.01%、29.84%、10.10%和28.89%。花后氮素积累量N300处理高于N210处理,但二者转运量差异均不显著。花后N300处理与N210处理氮代谢酶活性、光合氮素利用效率和非结构性碳水化合物含量的差异均不显著,且二者均显著高于N150处理,其中氮代谢酶活性和光合氮素利用效率的差异在花后10天开始显现,非结构性碳水化合物含量差异的显著变化则在花后30天开始。  结论  西辽河平原灌区玉米浅埋滴灌水氮一体化下,施氮量210~300 kg/hm2范围内,增加了植株氮素吸收转运,提高了氮素利用效率,增强花后氮代谢酶活性和保持花后氮素光合生产能力,促进产量提高。施氮量210 kg/hm2与300 kg/hm2没有显著产量差异,但氮肥利用效率显著增加,因此,施氮量210 kg/hm2是较为经济合理的施氮量。
东北春玉米滴灌施肥的适宜种植密度和施钾量研究
孔丽丽, 侯云鹏, 尹彩侠, 张磊, 赵胤凯, 刘志全, 徐新朋
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022021
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摘要:
  目的  科学的种植密度和施肥量是实现春玉米高产和高肥料利用效率的重要因素。我们研究了东北半干旱区滴灌水肥一体化条件下种植密度和施钾(K2O)量对春玉米产量、效益、养分转运及吸收利用的影响,为进一步挖掘东北玉米产量潜力提供科学依据。  方法  田间试验于2018—2019年在吉林省半干旱区乾安县赞字乡父字村进行,选用玉米品种富民985为试验材料。试验采用完全区组设计,设置60000、75000和90000 株/hm2 3个种植密度(分别记作D1、D2和D3)和0、60、90、120、150 kg/hm2 5个施钾(K2O)量(分别记作K0、K1、K2、K3和K4)。分析了玉米氮、磷、钾积累、分配与转运特征,产量、效益和钾素利用率。  结果  同一施钾量下,玉米产量和效益均以D2密度最高,两年玉米平均产量较D1和D3分别提高8.1%和5.3%,效益分别提高10.3%和9.4%。在3个密度下,玉米产量均随施钾量的增加而增加。在D1下,当K2O量>90 kg/hm2时,产量和效益的增幅不再显著;而在D2和D3下,当K2O量>120 kg/hm2时,产量和效益增幅不再显著。随施钾量的增加,不同种植密度下钾素吸收利用率、农学利用率和偏生产力均呈下降趋势,但同一钾量下的钾素利用率均以D2最高。种植密度和施钾量对玉米吐丝前后氮、磷、钾素累积量有显著的交互作用,D2K3处理促进了吐丝前氮、磷、钾养分的积累及向籽粒的转运,提高了吐丝后氮、磷、钾同化量及对籽粒的贡献率,进而提高了籽粒氮、磷、钾积累量。相关分析结果表明,玉米吐丝前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈极显著正相关(R2 = 0.636~0.971),其中吐丝后的相关性高于吐丝前。  结论  在东北半干旱区滴灌水肥一体化条件下,密度和钾肥互作显著影响玉米产量、养分吸收、转运和钾素利用率。最佳密度和钾量组合是75000 株/hm2配合K2O 120 kg/hm2
基因型影响磷镁互作下的大豆生长及根瘤和菌根性状
郑林生, 刘志强, 陈康, 王秀荣
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022028
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摘要:
  目的  研究了施加镁肥在不同磷处理的土壤上对不同基因型大豆生长及根瘤和菌根性状的影响。  方法  田间试验采用三因素试验设计,包括施P2O5 40 kg/hm2 (P40)和100 kg/hm2 (P100)两个水平;施MgO 0 kg/hm2 (Mg0)和75 kg/hm2 (Mg75)两个水平;和磷高效基因型粤春03-3 (YC03-3)和磷低效基因型本地2号(BD2)两个大豆基因型。测定了大豆植株干重、单株结荚数、根系性状、根瘤性状、菌根侵染率、以及植株氮、磷、镁含量。  结果  P100显著增加了两个大豆基因型的植株干重、单株结荚数、总根长、根表面积和体积以及植株氮、磷、镁积累量。施用镁肥,YC03-3在P40和P100水平下干重、单株结荚数、植株氮和镁积累量均显著增加,在P100条件下植株磷积累量以及根表面积、根体积、根平均直径显著增加;BD2在P40和P100水平下植株镁积累量显著增加,P40条件下植株氮积累量显著增加。磷和镁处理显著影响大豆与有益微生物的共生。P40条件下,两个大豆基因型的根瘤数和根瘤干重在Mg0和Mg75处理间无显著差异;P100条件下Mg75处理BD2和YC03-3的根瘤数分别较Mg0处理增加了135%和178%,根瘤干重分别增加了308%和197%。Mg0条件下P40处理YC03-3的菌根侵染率较P100增加了31.6%;Mg75条件下P40处理的BD2菌根侵染率增加了15.0%。P40条件下Mg75提高了BD2菌根侵染率16.3%;P100条件下Mg75提高了YC03-3菌根侵染率32.1%。主成分分析发现,P100条件下Mg0与Mg75处理之间差异显著,而P40条件下差异不明显。  结论  增施磷肥显著促进了两个大豆基因型的生长,改善了植株氮、磷、镁养分状况。增施镁肥可增加磷高效大豆基因型YC03-3的地上部和根部干重、单株结荚数、植株氮积累量,对磷低效型基因BD2没有显著作用。YC03-3的根瘤密度对施磷和施镁响应较BD2显著。BD2的菌根侵染率在低磷条件下对施镁的反应敏感,而YC03-3的菌根侵染率在P100条件下对施镁反应敏感。由此可见,磷和镁养分之间的互作效应受到大豆基因型的影响。
基于西瓜产量的推荐施肥量及化肥减施潜力分析
包蕾, 张赛峰, 秦济民, 张会梅, 王培周, 周建斌, 陈竹君
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021683
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摘要:
  目的  针对不同区域主产区养分管理存在的问题,查清不同区域西瓜不同产量水平下养分需求量,提出化肥减施增效的关键技术措施,为西瓜产业绿色持续发展提供理论依据和技术支撑。  方法  基于多点肥料试验数据及收集文献中西瓜产量和养分吸收数据,分析单位经济产量养分需求量。实地调研22个西瓜主产省、市及自治区主产地种植大户西瓜产量、有机肥、化肥施用种类和量及施肥和灌水方式,结合国家统计年鉴各地西瓜产量水平,依据不同区域西瓜目标产量养分需求量、土壤肥力水平调整系数,文献推荐施肥量及田间试验验证,综合确定不同产量水平下推荐施肥量,评估不同区域化肥减施潜力。  结果  不同省、市、自治区西瓜平均产量为11.9~58.8 t/hm2,化肥N、P2O5及K2O投入量平均分别为190.7~380.7、162.9~349.5及62.7~492.5 kg/hm2;南方省、市平均产量为32.1 t/hm2,化肥N、P2O5及K2O投入量平均分别为250.2、217.0及236.9 kg/hm2;北方省、市产量平均45.6 t/hm2,化肥平均投入量分别为264.1、245.8及291.9 kg/hm2。生产1 t西瓜N、P2O5及K2O需求量分别为2.0、0.83、3.3 kg。产量水平30~40、40~50、50~60、60~70及70~95 t/hm2时推荐合理的化肥施N量分别为90~120、110~150、130~170、150~205、170~230 kg/hm2,P2O5施用量为45~65、55~75、65~85、70~95、80~110 kg/hm2,K2O施用量为110~150、125~170、150~205、170~230、185~250 kg/hm2。不同地区农户平均施用氮、磷、钾化肥量分别是推荐量的1.3~3.0、1.9~5.5、0.3~2.5倍,氮、磷、钾化肥的减施潜力分别为22.7%~66.5%、47.8%~81.7%、–187.1%~59.4%,平均分别为43.0%、68.7%、12.2%;全国西瓜主产区化肥氮磷养分投入均普遍过量,钾养分过量和不足并存,氮磷钾养分投入中磷肥比例偏高,南方地区化肥减施潜力大于北方。  结论  不同区域产量水平、施肥现状和存在的主要问题不同,生产中亟待集成优化并建立与气候、栽培季节、栽培模式相匹配的综合技术模式,应在西瓜目标产量推荐施肥总量控制下根据不同生育期养分需求合理施肥运筹;同时需考虑有机肥投入可提供的有效养分量,针对性集成水肥一体化精准管理、有机肥合理替代、测土配方施肥等关键技术,建立模式并配套技术规程,规模化示范推广,实现西瓜化肥减施增效及产业绿色持续健康发展目标。
外源Ca2+对盐胁迫下加工番茄幼苗快速叶绿素荧光和820 nm光反射动力学的影响
陈静怡, 姜鑫, 吴佩, 崔辉梅, 崔金霞
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021685
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摘要:
  目的  探讨外源钙对盐胁迫下加工番茄幼苗快速叶绿素荧光和820 nm光反射动力学的影响,揭示外源钙缓解蔬菜作物盐害的光合生理机制,为外源钙在蔬菜生产中的应用提供理论依据。  方法  水培试验以耐盐性强的加工番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)自交品系‘KT-7’为试材,在Hoagland营养液中添加100 mmol/L NaCl进行盐分胁迫。将4叶1心的番茄植株移入盐分胁迫营养液中,同时叶面分别喷施0、5、10、15、20 mmol/L CaCl2溶液。于处理第3、6、9天利用M-PEA植物效率仪测定快速叶绿素荧光和820 nm光反射动力学,处理第9天测定各项生长指标。  结果  盐胁迫9天显著降低加工番茄幼苗的生长量,外源施加15 mmol/L CaCl2处理下幼苗生长形态、地上部与地下部生物量高于其他钙浓度处理。随盐胁迫时间延长,叶片快速叶绿素荧光诱导曲线I、P相逐渐降低,K、J相逐渐上升,820 nm光反射动力学曲线振幅减小,原初光化学效率(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、光能吸收性能指数(PIabs)、PSⅡ向下游传递电子的能力(Ψo)、电子传递量子产额(φEo)、单位叶截面积电子传递的能量(ETo/CSm)、单位反应中心传递电子的能量(ETo/RC)、单位叶截面积表观量子通量(ABS/CSm、TRo/CSm、ETo/CSm)、单位叶截面积活性反应中心数量(RC/CSm)、PSI氧化还原性能(ΔMRfast/MRo、ΔMRslow/MRo、Vox、Vred)呈下降趋势,J点相对可变荧光(VJ)、热耗散效率与能量通量(φDo、DIo/CSm、DIo/RC)呈增加趋势,与盐胁迫下未施加外源CaCl2处理相比,施加外源CaCl2后加工番茄幼苗各指标变幅均发生变化,其中15 mmol/L CaCl2处理显著提高Fv/Fo、Fv/Fm、PIabs、Ψo、φEo及PSI氧化还原性能,显著降低VJ和热耗散。对处理9天的19个参数进行主成分分析,提取特征值大于1的两个主成分,第一、二主成分特征值分别为15.769、1.632,贡献率分别为82.996%、8.591%,累积贡献率达91.587%,表明这两个相互独立的主成分能够反映19个参数91.587%的信息,符合分析要求。依据主成分综合得分排序,外源CaCl2对加工番茄盐胁迫缓解能力由高到低为15 mmol/L>10 mmol/L>5 mmol/L>20 mmol/L。  结论  盐胁迫显著抑制加工番茄幼苗生长,破坏光系统结构和功能,施加外源15 mmol/L Ca2+能够改善盐胁迫下加工番茄生长,保护光合机构,提高光化学反应效率,优化PSⅡ反应中心能量利用,进而提高植物耐盐性。
不同地力水平和施氮量下水稻优质高产的氮肥有机替代比例
肖大康, 丁紫娟, 胡仁, 杨朔, 聂玺斌, 黄飞, 刘若伟, 侯俊, 张卫峰, 赵帅翔
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022025
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摘要:
  目的  氮肥有机替代减少化肥投入同时消纳有机废弃物,是促进水稻绿色生产的关键技术之一。然而,适宜氮肥有机替代比例尚未形成统一认识并亟待明确。  方法  本研究综合已发表有关水稻氮肥有机替代的71篇文章,分别总获取水稻产量和籽粒含氮量田间试验相关数据412组和133组,通过整合分析(meta-analysis)方法量化不同氮肥有机替代比例对水稻产量和籽粒含氮量的影响,并探究不同土壤条件和施氮水平下适宜的有机替代比例。  结果  适宜氮肥有机替代有利于水稻产量和籽粒含氮量的提升,土壤有机质含量高(>25 g/kg)、中(15~25 g/kg)、低(≤15 g/kg)水平下,获取最高水稻产量的适宜有机替代比例分别是60%、70%、30%;无论土壤全氮含量高(>1.5 g/kg)、中(1~1.5 g/kg)或者低(≤1 g/kg),适宜的有机替代比例均不超过60%。土壤速效氮含量高(>150 mg/kg)和低(≤90 mg/kg)水平下,适宜的有机替代比例均是10%~30%,速效氮中等水平下(90~150 mg/kg) 有机替代处理增幅不显著。施氮量高水平(>250 kg/hm2)下产量最高的有机替代比例为20%,低水平(≤150 mg/kg)下产量最高的有机替代比例为10%,中水平(150~250 mg/kg)下产量最高的有机替代比例为70%。随着有机替代比例的增加,水稻籽粒含氮量呈现先增后降趋势,含氮量最高的有机替代比例为30%。  结论  土壤有机质和全氮含量高的地区,氮肥有机替代比例可以适当提高到60%~70%,中低水平地区有机替代比例则需降低至30%左右。土壤速效氮含量高和低水平下,有机替代比例超过30%,水稻增产不显著或显著降低。施氮量高和低水平下,维持水稻高产的适宜有机替代比例分别是20%和10%。在氮肥有机替代比例不超过30%情况下,水稻籽粒的含氮量能显著提高。
施氮量对穗期高温胁迫下玉米叶片光合生理及产量的影响
马昕, 蔡丰乐, 穆心愿, 李鸿萍, 邵瑞鑫, 李树岩, 徐佳敏, 王帅丽, 卢良涛, 赵霞, 赵亚丽, 刘天学
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022035
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摘要:
  目的  探究不同施氮量对玉米穗期高温胁迫下光合生理及产量的影响,为合理施氮实现玉米抗逆稳产提供理论依据。  方法  2020—2021年开展人工模拟高温田间试验,以耐热型品种郑单958 (Zhengdan 958) 和热敏感型品种先玉335 (Xianyu 335) 为材料,设置3个施氮量,分别为低氮 (N 90 kg/hm2,N90)、中氮 (N 180 kg/hm2,N180) 和高氮 (N 270 kg/hm2,N270)。在玉米第11片叶展开期至抽雄期进行高温处理 (HT),分别持续12天 (2020年) 和9天 (2021年),以田间自然生长的植株为对照 (CK),处理期间高温和对照的日最高温度均值分别为41.9℃、35.9℃ (2020年) 和40.8℃、37.7℃ (2021年),昼夜温差均值分别为19.3℃、13.0℃ (2020年) 和18.1℃、14.8℃ (2021年),调查2个品种穗位叶的光合色素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、光合酶活性、籽粒产量及产量构成因素,分析温度、品种、施氮量三者之间的互作效应。  结果  1) 高温胁迫提高了2个玉米品种穗位叶的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPCase) 和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (Rubisco) 活性,降低了穗位叶光合色素含量、净光合速率 (Pn)、叶绿素荧光参数和产量,高温对热敏感型品种Xianyu 335的影响大于耐热型品种Zhengdan 958。 2) 在对照条件下,2个品种的光合色素含量、Pn、最大光化学效率 (Fv/Fm)、PEPCase活性、Rubisco活性、籽粒产量及产量构成因素随着施氮量的增加而增加;在高温条件下呈先升后降趋势,均以N180处理最高。3) 品种、温度、施氮量及温度×施氮量的互作效应对光合性能指标和产量均具有极显著影响 (P<0.01)。与对照相比,高温条件下3个氮肥用量中N270处理的各项指标降幅最大,说明在高温下高氮加剧玉米穗位叶光合性能减弱,加深高温危害,且Xianyu 335表现更明显。4) 相关分析表明,2个品种的产量与穗粗、穗粒数、光合色素含量、Pn、Fv/Fm、实际光化学效率 (YII)、表观电子传递效率 (ETR) 和光化学淬灭系数 (qP) 均呈极显著正相关 (P<0.01),穗粗、穗粒数与各光合生理指标均呈极显著正相关 (P<0.01)。因此,光合性能下降引起穗粒数减少,进而导致产量下降。  结论  第11片叶展开期至抽雄期高温胁迫可显著抑制玉米光合生理,降低产量。合理的施氮量 (N 180 kg/hm2) 可以缓解高温胁迫,提高光合生理活性,增加籽粒产量,而高氮 (N 270 kg/hm2) 会增加高温造成的产量损失。
控释尿素与普通尿素配施对糯玉米产量和氮素吸收利用的影响
高雪健, 李广浩, 陆卫平, 陆大雷
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021673
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摘要:
  目的  缓/控释肥料轻简化施用技术在我国玉米生产中逐步得以应用,研究控释氮肥与尿素不同比例配施对大田糯玉米产量、物质积累与转运以及氮素吸收利用的影响,为糯玉米高产高效施肥提供理论与技术支撑。  方法  田间试验于2019—2020年在江苏连云港进行,供试玉米品种为连花糯2号。在施N 225 kg/hm2水平下,设置5个普通尿素与控释尿素配施比例处理:100%普通尿素 (N1)、100%控释尿素 (N2)、普通氮素:控释尿素=1∶2 (N3)、普通氮素:控释尿素=1∶1 (N4)、普通氮素:控释尿素=2∶1 (N5),以不施氮 (N0)为对照。调查了糯玉米籽粒产量,植株物质积累转运与分配,以及不同处理的氮肥利用率。  结果  5个处理中,N3处理的增加幅度最大,较N0产量增加30%,平均收益增加2835元/hm2,N4和N5处理产量和经济效益显著大于N1处理,且二者差异不显著,配施处理中N3处理产量及收益显著高于N4和N5处理。控释尿素与普通尿素配施显著提高吐丝后干物质和氮素积累量,且以N3处理增加最显著,其次为N2和N4,N5与N1差异不显著。不同氮肥配施对植株氮素转运量和转运率有显著影响,且N2、N3和N4处理间差异不显著,显著高于N1和N5。施用控释尿素处理的平均收获指数和成熟期籽粒氮素含量占比显著高于N1处理,其中N3处理的收获指数(0.45)及籽粒氮素含量占比最高(57.5%),其次为N2处理。与N1相比,配施控释尿素提高了糯玉米的氮素偏生产力、氮素农学效率和氮素回收率,且以N3处理的增加幅度最大,其次为N2和N4处理,N5与N1差异不显著。与N2相比,N3处理的氮素偏生产力提高2.6 kg/kg、氮素农学效率增加2.6 kg/kg、氮素回收率提高6.6%。  结论  控释尿素与普通尿素配施对糯玉米产量及氮素吸收利用具有显著影响。综合2年糯玉米籽粒产量与氮素吸收利用的表现,施氮量225 kg/hm2条件下普通尿素与控释尿素配施比例为1∶2,有利于协同提高江苏省糯玉米产量和氮素利用率,同时提高种植收益。
萌芽前叶面喷施硒酸钠提高茶叶的含硒量及品质
李晓嫚, 郭丽娜, 郝心愿, 王璐, 王月琪, 王新超, 岳川, 曾建明
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022008
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摘要:
  目的  探究不同时期叶面喷施不同硒肥对夏季茶树茶叶产量、品质及硒含量的影响,为生产富硒茶提供技术依据。  方法  田间试验在浙江嵊州进行,供试茶树品种为‘中茶108’。 试验采用二因素列区设计,主处理为硒肥种类(A因素),副处理为硒肥喷施时期(B因素)。主处理设喷施清水对照(A0)、硒酸钠(A1)、亚硒酸钠(A2)和酵母硒(A3);副处理设夏茶顶芽萌发前(5月12日,B1)与1芽1叶期(5月20日,B2)两个喷施时间。硒肥喷施浓度均为Se 50 mg/L,硒肥溶液喷施量为1.8 L/m2。当茶树蓬面1芽2叶占比达30%左右时,每个小区随机选取30 cm×30 cm茶蓬,调查蓬面新梢总数和1芽2叶数量,1芽2叶长度和百芽重。同时取1芽2叶新梢样品,测定茶多酚、儿茶素、咖啡碱、游离氨基酸和花青素以及硒含量。  结果  与A0B1相比,A3B1处理茶树萌展值显著降低了0.14±0.04,但对茶树蓬面新梢总数无影响;A2B1处理茶树一芽二叶新梢长度和百芽重分别显著降低了1.04±0.39 cm和1.94±0.57 g。A1B2和A3B2处理茶树蓬面新梢总数分别显著降低了17.67±4.16和22.33±4.04,但不影响其萌展值;A1B2显著降低茶树1芽2叶新梢长度和百芽重,分别降低0.88±0.15 cm和1.7±0.35 g。A1B1和A2B1处理的茶叶总硒含量分别显著提高了1.15±0.29和1.47±0.10 mg/kg,有机硒含量分别显著提高了1.13±0.19 和1.38±0.08 mg/kg,但A3B1处理未显著提高茶叶硒含量。A1B2、A2B2和A3B2处理均显著提高了茶叶总硒和有机硒含量,其中总硒增加量分别为5.97±0.85、7.88±0.68 和2.61±0.65 mg/kg,有机硒含量分别增加了5.17±0.75、7.51±0.63和2.48±0.59 mg/kg。另外,A1B1显著降低了茶叶咖啡碱、没食子酸和儿茶素含量;A1B2处理显著降低了茶叶游离氨基酸含量,但显著增加了茶多酚和儿茶素总量,儿茶素组成中的没食子酸、表没食子儿茶素没食子酸酯和表儿茶素没食子酸酯等酯型儿茶素显著增加。  结论  夏茶萌芽前外源硒处理,能够提高茶叶总硒和有机硒含量,改善茶叶品质,尤以硒酸钠的效果更好。
长期施磷黑土中磷的吸附-解吸特征及其影响因素
王琼, 陈延华, 张乃于, 秦贞涵, 金玉文, 朱平, 彭畅, COLINET Gilles, 张淑香
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022153
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摘要:
  目的  比较长期不施磷和施磷黑土对外加磷的吸附-解吸特征,为黑土区磷素管理提供理论基础。  方法  供试黑土长期定位试验位于吉林省公主岭市,始于1990年。2018年选择其中不施肥(CK),施氮钾肥(NK),施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾+有机肥(NPK+M) 4个处理小区,采集0—20、20—40和40—60 cm土层的土壤样品,分析了土壤的理化性质,采用恒温平衡法测定了土壤磷的吸附-解吸特征,并由此计算得到磷最大吸附量(Qm)、吸附亲和力常数(KQ)、最大缓冲容量(MBC)、磷吸附饱和度(DPS)、最大解吸量(Dm)和解吸率(Dr)。  结果  随着平衡溶液中磷浓度的增加,磷的吸附量与解吸量均呈先快速增加后逐渐趋于平衡的过程。与不施磷处理(CK和NK)土壤相比,施磷处理(NPK、NPK+M)减少了磷的吸附量,增加了磷的解吸量。与不施磷处理相比,施磷处理在0—60 cm剖面上的Qm和MBC值分别降低了4.94%~63.46%和15.90%~75.18%,Dr值增加了8.52%~474.0%,以NPK+M处理变化量最大。施磷处理比不施磷处理在0—60 cm土壤剖面上全磷和有机质(SOM)含量分别增加了34.40%~145.5%和12.77%~50.07%,游离态铁铝氧化物(Fed+Ald)含量降低了5.14%~11.35%。冗余分析表明,不施磷处理土壤的SOM、Fed+Ald和全 P,以及施磷处理中的Fed+Ald、络合态铁铝氧化物(Fep+Alp)、pH和SOM是影响磷吸附解吸特征参数的主要土壤因子,分别解释了不施磷和施磷处理全部变异的77.59%和90.62%。土壤有效磷(Olsen-P)与磷吸附饱和度(DPS)相关关系表明,所研究的黑土DPS环境界限值为8%左右,NPK+M处理中3个土层的DPSM-P值(由Mehlich-3 浸提的磷、铁和铝计算)为7.77%~25.96%,DPSO-P值(由Olsen-P和Qm计算)为17.24%~24.75%,均高于此环境界限值,具有磷素流失的风险。  结论  长期施磷降低了黑土对外源磷的吸附量,增加了磷解吸量。长期不施磷肥,土壤对磷的吸附和解吸主要受有机质、游离态铁铝的影响。而长期施磷,特别是有机肥与化肥配合,土壤中游离态和络合态铁铝氧化物、有机质及pH是影响磷吸附解吸特征的主要因素。
施磷水平与冬小麦产量和土壤有效磷含量的关系
娄梦玉, 薛华龙, 郭彬彬, 汪江涛, 昝志曼, 马超, 郭大勇, 焦念元, 付国占
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021661
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摘要:
  目的  研究施磷水平对冬小麦分蘖成穗、产量、磷素吸收利用的影响及其与土壤有效磷含量的关系,明确维持冬小麦持续高产的最佳土壤有效磷含量和施磷量,为冬小麦高效磷肥管理提供理论依据。  方法  于2018—2021年在河南科技大学农场进行了连续3年小麦田间试验,试验设P2O5 0、90、180和270 kg /hm2 4个磷水平,研究了施磷水平对冬小麦分蘖成穗率、干物质积累与分配、产量、磷素吸收与分配及利用效率的影响,并分析了施磷水平、土壤有效磷含量与产量之间的关系。  结果  (1)随着施磷水平的提高,冬小麦单位面积最大分蘖数、有效分蘖数和干物质积累量处理间均呈P270 > P180 > P90 > P0,而穗粒数、干物质向籽粒中分配率和产量呈先增加后降低的趋势;P180处理的冬小麦产量高达9757~10225 kg/hm2,比P90处理高17.3%~18.2% (P < 0.05),与P270处理相比高出4.2%~11.5%,但差异不显著;(2)随着施磷水平的提高,冬小麦茎、叶、颖壳及穗轴和籽粒的磷含量处理间均呈P270 > P180 > P90 > P0;籽粒磷积累量呈先增加后降低的趋势,P180水平下籽粒磷积累量最高,为57.0~61.1 g/m2;与P90相比,P180处理显著 (P < 0.05) 提高了籽粒磷积累量,提高幅度为27.7%~39.0%;冬小麦磷偏生产力和磷农学利用效率均随着施磷水平的提高呈降低的趋势,与P90相比,P180、P270水平下冬小麦偏生产力和磷农学利用效率分别降低了40.0%~41.1%、35.3%~36.1%和62.1%~64.7%、58.6%~62.8%,且均达到显著水平(P < 0.05);(3)土壤有效磷含量与施磷水平呈线性相关,小麦产量与施磷水平和土壤有效磷含量的关系可用一元二次方程拟合。年施P2O5 194.2~197.4 kg/hm2时最佳土壤有效磷含量25.5~25.8 mg/kg,产量最高为9752~10349 kg/hm2  结论  适宜的施磷量可显著增加冬小麦的有效分蘖数和成穗数,提高茎、叶、颖壳及穗轴的干物质和磷素积累量及向籽粒的转移,增加冬小麦单位面积穗数、穗粒数、千粒重和产量。在供试区域,获得冬小麦最高产量的施P2O5 量为194.2~197.4 kg/hm2,土壤有效磷含量为25.5~25.8 mg/kg。
调理剂配合紫云英还田对土壤镉污染的修复和降低水稻镉吸收的效果
高金涛, 王晓玥, 周兴, 鲁艳红, 廖育林, 聂军, 孙波
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022069
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摘要:
  目的  研究紫云英(Astragalus sinicus L.)还田及配施石灰或生物炭等不同土壤调理剂,对镉(Cd)污染水稻土中Cd有效性及水稻吸收转运Cd的影响,以期为我国南方Cd污染稻田的修复和水稻的安全生产提供理论依据和技术支撑。  方法  盆栽试验在湖南省土壤肥料研究所科研实验基地进行,供试土壤为重度污染的水稻土 (总镉 1.27 mg/kg、有效镉0.15 mg/kg)。以水稻收获后冬闲为对照(CT),设冬季种植并翻压等量紫云英3个处理:紫云英单独还田(GM)、紫云英还田+石灰(GL)、紫云英还田+生物炭(GB)。水稻分蘖期和成熟期,测定水稻土理化性质、土壤有效Cd含量,测定水稻各器官吸收和富集Cd量,成熟期测产。  结果  (1) GM处理提高了水稻分蘖期土壤有效Cd含量和水稻根部Cd富集系数,导致水稻根部Cd吸收量比对照增加187.6%,但GM处理降低了分蘖期水稻茎叶Cd含量,对稻米中Cd含量没有显著影响。GM处理对水稻成熟期土壤pH无显著影响,但提高土壤微生物生物量碳(MBC)的效果最好(P < 0.05)。(2) GL处理和GB处理均显著提高了土壤pH,降低了土壤Cd活化率和有效Cd含量,两处理分别平均降低了分蘖期水稻根部Cd累积量的55.4%和57.8%。与紫云英单独还田(GM)相比,紫云英配施石灰还田(GL)减少了稻米中Cd的累积量,而紫云英配施生物炭还田(GB)提高了水稻根部Cd富集系数和茎叶—籽粒的Cd转运系数,导致水稻籽粒中Cd含量(0.08 mg/kg)显著高于对照(低于国家稻米Cd含量标准)。(3)冗余分析(RDA)和随机森林模型预测结果显示,土壤pH、可溶性有机碳(DOC)和土壤有效磷(AP)是决定土壤Cd生物有效性最重要的环境因子。  结论  紫云英还田提高了水稻产量,配施石灰或生物炭还田可通过提高土壤pH而有效降低土壤有效Cd。紫云英配施石灰可以减少稻米中的Cd含量,而紫云英配施高量生物炭则会增加稻米Cd污染的风险。
滴施不同水溶性磷肥对石灰性土壤磷分布及玉米磷吸收利用的影响
刘道, 刘梦洁, 梁飞, 李全胜, 田宇欣, 贾宏涛
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022029
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摘要:
  目的  磷的形态影响着其施入土壤后的移动分布。我们研究了滴灌施肥中不同水溶性磷肥在石灰性土壤中的分布特征及玉米对磷素的吸收利用,为滴灌玉米生产中的磷肥选择提供理论依据。  方法  于2018—2020年在新疆石河子市实验站开展滴灌玉米田间试验,选用玉米品种“郑单958”作为试验材料。试验共设磷酸脲(UP)、磷酸二氢钾(MKP)、聚磷酸铵(APP)、磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)、不施磷肥(CK) 6个处理,除CK不施磷肥外,其余处理灌溉量及氮磷钾投入量均相同。在玉米开花期和成熟期,通过水平方向滴头下、根系、宽行3个位点,在垂直方向0—10、10—20、20—40 cm采集土样,测定pH、速效磷和全磷含量。采集玉米地上部植物样品,测定茎、叶、穗器官磷素含量。在完熟期测产,计算肥料利用效率等指标。  结果  与DAP和CK处理相比,UP处理能显著降低0—40 cm土壤pH,开花期UP处理土壤pH较DAP和CK分别降低了0.20和0.32个单位,成熟期分别降低了0.24和0.31个单位,APP、AMP和MKP也不同程度地降低了滴头0—20 cm范围土壤pH。UP处理土壤有效磷在0—40 cm土层的分布最均匀,APP处理10—20 cm土壤速效磷含量显著高于UP和MAP。玉米开花期APP、UP、MAP处理土壤速效磷含量较DAP分别增加了65.47%、44.18%和23.14%,成熟期分别增加了58.08%、40.13%和127.89%。APP处理的玉米穗、叶和总磷素积累量均最高,开花期较DAP显著增加了29.22%、43.97%和22.43%,成熟期较DAP增加了65.39%、26.63%和50.60%。APP、UP、MAP处理的玉米产量没有显著差异,较DAP分别增产了18.03%、11.64%和9.46%,磷肥利用率分别较DAP增加了29.62%、13.65%和9.93%。APP处理的肥料偏生产率和肥料农学效率分别较DAP增加了18.03%和174.96%。相关分析表明,玉米产量和磷素积累量与0—20 cm土层的有效磷含量显著正相关,与20—40 cm土壤速效磷含量无显著相关性。  结论  有效磷的分布与土壤pH的变化高度一致。酸性水溶性磷肥可不同程度地降低玉米根系周围土壤pH,磷酸脲UP的影响范围可达滴头周围0—40 cm,磷酸一铵、聚磷酸铵和磷酸二氢钾仅在滴头周围0—20 cm范围内,而磷酸二铵对土壤pH无显著影响。滴施磷酸脲土壤中速效磷在0—40 cm土层中的分布较均匀,其在0—20 cm土壤中的速效磷含量低于聚磷酸铵,高于其他磷肥。玉米产量和磷肥累积量与0—20 cm土层速效磷含量极显著相关。因此,滴施聚磷酸铵的玉米产量和磷素利用率高于其他磷肥。综合3年试验结果,在新疆滴灌玉米水溶性磷肥选择中,聚磷酸铵最优,其次是磷酸脲和磷酸一铵等酸性磷肥,应减少磷酸二铵等碱性磷肥的施用。
间作修复对玉米镉含量影响的整合分析
刘静, 张祎, 康凌云, 杜连凤, 赵会薇, 闵欣月, 邹国元, 李顺江
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022020
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  目的  分析间作修复对镉(Cd)污染农田玉米Cd含量影响,旨在为实现污染农田边生产边修复提供基础支撑。  方法  本研究以“玉米”、“Cd”、“间作”为关键词,在“中国知网”和“Web of Science”数据库检索2006—2020年期间发表的文献,筛选出符合要求的文献33篇,获得数据770组。以玉米单作为对照,利用整合分析(meta-analysis)方法揭示间作修复对玉米Cd含量影响,明确间作植物种类、玉米品种、土壤性质和栽培措施等因素的综合效应。  结果  与单作玉米相比,大田间作修复能显著降低玉米籽粒、茎叶和根Cd含量,尤其对籽粒Cd抑制作用最显著。蜈蚣草+籽粒苋、蜈蚣草、籽粒苋和龙葵等间作植物对玉米籽粒Cd含量有显著抑制作用;东单、海禾28和绿玉269等玉米品种籽粒Cd含量也显著受间作修复抑制。在弱酸性或中性土壤上,间作修复对玉米籽粒Cd的抑制作用增强;无论是安全利用类还是严格管控类农田,间作修复均能显著降低玉米籽粒Cd含量;间作行距对玉米籽粒和茎叶Cd含量影响不显著,但0~30 cm行距显著降低根Cd含量。盆栽间作修复涉及到的间作植物以及玉米品种较多,Meta分析结果表明,盆栽间作修复对玉米Cd含量降低作用不显著;此外,间作植物鸡眼草、黑麦草和苜蓿,以及主栽作物金珠蜜等间作修复效果在大田或盆栽试验下差异较大。  结论  间作修复可以显著降低玉米Cd含量,提高Cd污染玉米农田修复效率。选用合适的主栽玉米品种和间作修复植物是提高间作修复效果重要因素;间作行距及土壤pH、Cd含量等因素对修复效果影响还需深入探讨。
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2022, 28(8).  
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我国有机废弃物资源总量及养分利用潜力
徐少奇, 陈文杰, 解林奇, 柴胜阳, 贾凯雪, 魏雨泉
2022, 28(8): 1341-1352.   doi: 10.11674/zwyf.2021663
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  【目的】  我国有机废弃物产量巨大,理清我国有机废弃物总量及其养分资源量,有助于实现有机废弃物中养分资源的充分利用,对保障化肥使用量零增长和国家粮食安全具有重大意义。  【方法】  以我国2009—2019年间典型有机废弃物(秸秆、畜禽粪便、农村人粪尿、污泥和生活有机垃圾)的年产量为研究对象,通过查阅我国统计数据和公开发表的文献资料,对近10年我国有机废弃物总量及其养分资源量进行估算,分析有机废弃物利用潜力。  【结果】  2009—2019年有机废弃物资源量和养分总量相对稳定,平均有机废弃物总量(干重)为12.9亿t,平均养分含量(N、P2O5、K2O)为4537.9万t。2019年废弃物资源量达13.11亿t (干重),相比2009年增加7.1%;养分总量达到4503.5万t,相比2009年增加3.0%。2019年有机废弃物全量还田可以输入氮(N)约1653.3万t、磷(P2O5)约799.6万t、钾(K2O)约2050.6万t,分别占作物养分需求量的71.8%、75.9%和153.2%。秸秆的氮和钾养分量最大,分别占有机废弃物中单质总养分的46.3% (N)和65.8% (K2O),磷养分量以畜禽粪便最高,占单质总养分的54.5% (P2O5)。  【结论】  我国近10年有机废弃物年产生量及其养分资源量保持较高水平,具有广阔的利用空间。在我国有机废弃物养分资源结构保持不变且全量还田的情况下,有机废弃物中的氮、磷、钾养分可以满足作物各类养分需求的71.8% (N)、75.9% (P2O5)、100% (K2O)。
连续施用化肥及秸秆还田对潮土酶活性、细菌群落和分子生态网络的影响
马垒, 李燕, 魏建林, 周晓琳, 李子双, 李国生, 吴小宾, 刘兆辉, 谭德水
2022, 28(8): 1353-1363.   doi: 10.11674/zwyf.2021621
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  【目的】  采用高通量测序和分子生态网络分析技术,研究连续施用化肥及秸秆还田对细菌群落结构和种间互作关系的影响,为黄淮海潮土区秸秆资源化利用与土壤肥力提升提供理论依据。  【方法】  长期定位试验位于山东德州,始于2010年,土壤为典型潮土,为冬小麦–夏玉米轮作。2021年从不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和秸秆还田配施化肥(NPKS) 3个处理小区采集土壤样品,分析土壤养分、酶活性、细菌群落等指标。  【结果】  与CK处理相比,NPK和NPKS处理pH均降低了0.06个单位,土壤有机质分别提升了23.19%和34.82%,细菌多样性分别降低了0.90%和0.91%,均匀度均显著降低了1.11%。与CK相比,NPK处理土壤中β-葡糖苷酶(β-GC)和碱性磷酸酶(ALP)分别显著升高47.91%和50.35%,NPKS处理β-GC、ALP和脱氢酶(DHA)活性分别升高78.31%、46.53%和50.91%。CK处理的优势菌群为寡营养型细菌(酸杆菌门和浮霉菌门)和固氮菌(生丝微菌科和伯克氏菌科),NPK处理的优势菌群为可降解顽固有机质的变形菌门(草酸杆菌科、红丹杆菌科和黄单胞菌科)、放线菌门和拟杆菌门;NPKS处理的优势菌群为具有纤维素降解能力的厚壁菌门(芽胞杆菌科)。网络分析发现,不同施肥处理优势菌群分属于不同网络模块,与土壤养分含量和酶活性呈显著相关关系,其中NPKS处理中富集的芽胞杆菌通过强烈的共生关系形成特定物种集群,并且与β-GC、ALP和DHA呈显著正相关关系。  【结论】  秸秆还田配施化肥有利于黄淮海潮土区土壤肥力的提升,并可通过调节细菌种间互作关系,优化细菌群落组成,提高土壤酶活性。
沼液替代化学氮肥对滨海稻田土壤有机氮和细菌群落的影响
李瑞, 张巡, 杨阳, 汤逸帆, 申建华, 韩建刚
2022, 28(8): 1364-1375.   doi: 10.11674/zwyf.2021658
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  【目的】  明确沼液替代化肥对稻田土壤有机氮(SON)矿化的影响及其与土壤微生物群落变化的关系。  【方法】  田间试验于2017年在江苏滨海稻田上进行,在总氮投入量225 kg/hm2的前提下,设置4个沼液替代化肥氮比例:0%、33%、66%、100% (即,BS0、BS33、BS66、BS100处理)。试验连续进行3年后(2019年),取土测定了有机氮的矿化特征,分析有机氮中酸解氮、非酸解氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮的含量及细菌组成结构。  【结果】  与BS0处理相比,BS66处理的土壤氮矿化势(N0)增幅最大,达39.7%。氨基酸态氮和非酸解氮含量沼液施用处理有显著升高(P<0.05),BS66处理的氨基酸态氮较BS0增加了39.2%,BS100处理的非酸解氮含量增加了73.9%。沼液替代化肥提高了土壤Chloroflexi (绿弯菌门)与Actinobacteria (放线菌门)的相对丰度,显著降低了Nitrospirae (硝化螺旋菌门)的相对丰度(P<0.05)。不同细菌属对沼液替代化肥水平的响应差异较大,随着沼液替代化肥比例的上升Subgroup_6_unclassified的相对丰度增加;而Subgroup_17_unclassified的相对丰度则呈下降趋势;KD4-96_unclassified的相对丰度在BS33处理下降低而在BS66处理及BS100处理下升高;沼液替代化肥模式下新增了相对丰度≥1%的细菌属Subgroup_7_unclassified。冗余分析结果显示,土壤N0Thermodesulfovibrionia_unclassified呈极显著负相关(P<0.01),非酸解氮与Subgroup_6_unclassified呈显著正相关(P<0.05),而与Betaproteobacteria_unclassified呈显著负相关(P<0.05),氨基酸态氮与Proteobacteria_unclassified、氨基糖态氮与KD4-96_unclassified呈显著正相关(P<0.05),酸解未知态氮和Desulfarculaceae_unclassified呈显著负相关(P<0.05)。  【结论】  沼液替代化肥改变了土壤微生物群落结构,增加了土壤氮库容量,显著提高了土壤氮矿化势,增强了土壤供氮能力。
等养分投入下冬种紫云英比秸秆还田更有效抑制稻田CH4的产生和排放
陈洪儒, 鲁艳红, 廖育林, 王斌, 万运帆, 王开悦, 张志伟, 聂军, 秦晓波
2022, 28(8): 1376-1387.   doi: 10.11674/zwyf.2021609
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摘要:
  【目的】  比较冬种紫云英和水稻秸秆还田对稻田甲烷(CH4)产生、排放的影响,探究冬种紫云英的节肥效应和CH4减排机制。  【方法】  田间试验在湖南省农业科学院高桥试验基地进行,种植制度为单季超级稻‘晶两优华占’。田间试验设置1个不施肥对照(CK)和5个等氮磷钾养分施肥处理:单施化肥(CF)、化肥+水稻秸秆全量还田(S)、化肥+紫云英全量还田(M)、化肥+秸秆和紫云英全量还田(MS)、化肥+秸秆和紫云英全量还田+熟石灰(MSC)。在水稻分蘖初期(2021年6月21日),采用密闭式静态暗箱监测稻田CH4排放通量,通过底座侧面的接口采集田面水溶存CH4,同时每个小区按“S”形随机取0—20 cm土层土壤样品,一份用于测定理化性质,一份用于室内甲烷产生潜力和甲烷氧化潜力培养试验。  【结果】  1)田间试验中,供试稻田CH4排放通量范围为5.70~26.65 mg/(m2·h),虽然处理间差异未达显著水平,施肥处理的CH4排放通量均高于CK,S、MS、MSC处理的CH4排放通量又高于CF处理,在施肥处理中以M处理的CH4排放通量最低。与S处理相比,M处理减少了13.78%的化肥氮量,折合尿素24.46 kg/hm2,CH4排放通量降低了12.50%。供试稻田田面水溶存CH4浓度范围为70.02~163.58 mg/kg,以MSC处理最高,其田面水溶存CH4浓度比其他处理平均提高了30.68%。2)室内培养试验中,M处理的SOM和总碳含量分别比S处理提高了7.60%和7.55%,DOC含量降低25.99%。M处理的CH4产生潜力和CH4氧化潜力均最低,分别比其他5个处理平均降低61.04%和7.56%,比S处理降低83.16%和5.36%。M处理的乙酸发酵产CH4途径比例比其它5个处理平均降低52.52%,比S处理降低53.49%。  【结论】  冬种并翻压紫云英可替代部分化肥投入,不仅减少了水稻生育早期土壤中的有效态氮,还减少了土壤中的可溶性有机碳含量,因而比秸秆还田更有效地促进稻田增碳和减少CH4排放。紫云英全量还田处理主要抑制了乙酸型产甲烷过程。
添加紫云英对稻田土壤颗粒吸附磷酸盐的影响
章文, 王慧, 李敏, 程文龙, 卜容燕, 唐杉, 韩上, 武际, 朱林, 余庆柱
2022, 28(8): 1388-1397.   doi: 10.11674/zwyf.2021620
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摘要:
  【目的】  研究添加紫云英(Chinese milk vetch, CMV)对土壤颗粒表面磷素吸附特征的影响机制,为绿肥高效利用提供理论依据。  【方法】  采用土培试验方法,设置4个紫云英翻压量梯度:CMV0 (0)、CMV1 (15000 kg/hm2)、CMV2 (22500 kg/hm2)和CMV3 (30000 kg/hm2),淹水培养30天后,取土样,过250 μm筛后,分为细砂粒(48~250 μm)、粉粒(2~48 μm)和粘粒(<2 μm),分别测定土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量,并分别进行磷酸盐的等温吸附和动力学吸附试验。  【结果】  与CMV0相比,添加紫云英显著提高了土壤颗粒中有机质、全氮、全磷和有效磷含量,尤以砂粒中的提高幅度最大,分别达到33.42%~81.04%、4.83%~15.17%、45.45%~51.52%和40.76%~60.70%;添加紫云英降低了砂粒和粘粒的比表面积,但是提高了粉粒的比表面积。土壤颗粒对磷素的吸附可用Langmuir吸附等温线方程很好地拟合,添加紫云英提高了各粒径土壤对磷的理论最大吸附量(Qm)、土壤本底吸磷量(NAP)、土壤磷临界浓度(EPC0)、吸附常数(KL)和土壤对磷的亲和力(Kp)。Qm值提高幅度以砂粒最大,提高了4.02%~46.81%;粉粒中NAP值、KL值、EPC0值和Kp值提高幅度最大,分别达到116.77%~210.78%、29.55%~69.05%、93.62%~141.28%和11.97%~28.87%。二级动力学方程可以很好地拟合磷酸盐在土壤颗粒表面吸附过程。拟合结果表明,添加紫云英提高了各粒径土壤颗粒对磷的初始吸附速率(H)和吸附速率常数(k2),以粘粒的H值和k2值提高幅度最高,分别达到25.77%~98.20%和25.74%~111.15%。不同粒径的H值和k2值均以CMV2处理最高。相关分析结果表明,砂粒的Qm和EPC0与有效磷含量显著相关;粉粒的NAP、EPC0Kp与土壤有机质、全磷呈极显著相关关系,KL与全磷呈显著性相关;粘粒的Qm与全磷和有效磷含量极显著相关,EPC0与土壤有机质、全氮、全磷、比表面积均呈极显著相关关系,Kp与土壤有机质、全氮和比表面呈极显著相关。  【结论】  添加紫云英主要通过影响土壤全磷和有效磷提高土壤颗粒自身贮存磷的能力,促进各土壤颗粒对磷素的吸附,特别是砂粒和粉粒。同时,CMV2处理土壤砂粒和粘粒具有较高的磷素吸附量和吸附强度,而CMV3处理粉粒具有较高的磷素吸附量和吸附强度,因此结合土壤质地,控制紫云英还田量实现稻田磷素科学管理。
长期弃耕降低红壤稻田土壤磷库
龚梦瑶, 李巧云, 陈安磊, 葛体达, 李宇虹, 秦红灵, 马国辉
2022, 28(8): 1398-1408.   doi: 10.11674/zwyf.2021659
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摘要:
  【目的】  施用磷肥会显著提升土壤磷的活性,弃耕不仅导致土地资源浪费还会带来环境风险。探讨弃耕后稻田土壤全磷、各磷素组分的变化规律及趋势,为弃耕土壤管理提供理论依据。  【方法】  红壤稻田弃耕长期定位试验于2007—2014年在湖南桃源进行,弃耕前(1991—2006年)为双季稻定位试验,包括不施肥对照(CK)、施氮钾(NK)和氮磷钾(NPK)化肥3个处理。分析了弃耕前后(2006和2014年)土壤全磷、速效磷(Olsen-P)、微生物生物量磷(MBP)及各个磷组分(Hedley法)含量。  【结果】  弃耕8年后,土壤全磷较弃耕初期下降了19.3~160.8 mg/kg,Olsen-P下降了0.7~14.1 mg/kg,下降幅度分别为5.4%~23.4%和11.0%~45.4%,其中NPK处理的全磷和Olsen-P分别显著下降了23.4%和45.4% (P<0.05)。Hedley-P分级结果表明,弃耕前、后稻田土壤各磷组分的含量高低均为Residual-P>NaOH-Po>NaOH-Pi>Sonic-Pi>NaHCO3-Po>HCl-P>Sonic-Po>NaHCO3-Pi>Resin-P。除Resin-P和Sonic-Po外,NPK处理土壤的其它磷组分含量均显著高于CK和NK处理(P<0.05),而NK和CK处理间多数磷组分含量无显著差异(P>0.05)。从磷组分的活性来看,稳定态磷含量 (Residual-P)弃耕后基本不变;活性磷(Resin-P、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po)、中活性磷(NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi、Sonic-Po)和低活性磷(HCl-P)含量在弃耕后都呈下降趋势,下降幅度最大的是中活性磷,含量下降了10.0~100.8 mg/kg,贡献了磷下降总量的51.7%~78.6%;其次为活性磷,下降了2.8~29.1 mg/kg,贡献了磷下降总量的14.5%~18.1%。中活性磷含量的下降主要源于无机态磷(NaOH-Pi和Sonic-Pi)的显著降低,而只有NPK处理的有机态磷(NaOH-Po和Sonic-Po)下降达到显著水平(P<0.05)。MBP含量较为稳定,维持在15.1~16.7 mg/kg,CK和NK处理的土壤MBP是Olsen-P的3倍左右。弃耕后杂草固持磷量为21.3~48.3 kg/hm2,分别能解释CK、NK处理土壤磷库损失的40.6%和54.9%,但仅能解释NPK处理土壤磷库损失的14.9%。  【结论】  弃耕降低稻田土壤磷库,与低磷背景土壤相比,高磷背景土壤(NPK处理)对弃耕更为敏感,弃耕后土壤全磷、Olsen-P和各活性组分都有显著降低(P<0.05);中活性磷含量的降低对磷库损失的贡献率最高,达64.3%,而中活性磷的下降主要源于其无机态磷组分的降低。弃耕后杂草带走的磷素对磷库损失的解释度较低,微生物固定磷却不受弃耕的影响。因此,提高土壤有机质含量是维持弃耕土壤磷库稳定的有效途径。
油菜季施磷结合秸秆还田提高油菜–水稻轮作体系的产量和磷肥利用率
黄正, 张琪, 周宁宁, 阿什日轨, 冯婷煜, 马鹏, 周林, 张荣萍
2022, 28(8): 1409-1420.   doi: 10.11674/zwyf.2021637
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摘要:
  【目的】  探究秸秆还田和减磷处理对油–稻轮作周年物质生产和磷素利用的影响。  【方法】  田间试验在四川绵阳进行,种植制度为油菜–水稻复种。设置秸秆不还田(T1)和秸秆还田(T2)两种模式,4个施磷模式:油–稻两季均不施磷(P1)、油菜施P2O5 120 kg / hm2–水稻季施P2O5 90 kg / hm2 (P2)、油菜季施P2O5 120 kg / hm2–水稻季不施磷(P3)、油菜季不施磷–水稻季施P2O5 90 kg / hm2 (P4)。分析了油菜、水稻及周年干物质积累、产量以及磷素利用。  【结果】  施磷显著提高了油–稻轮作周年产量、干物质积累量和吸磷量。与P2相比,P3提高了油–稻两季干物质积累量、花后茎叶干物质转出量和吸磷量,其油–稻周年的产量、干物质积累量和吸磷量分别提高10.14%~27.65%、8.39%~9.71%、1.86%~5.65%;而P4处理较P2处理提高水稻季干物质积累量、花后茎叶干物质转运量和水稻产量,但降低了油菜季干物质积累量和油–稻两季的吸磷量,其周年产量增加4.47%~14.88%,但周年干物质量和吸磷量分别降低3.03%~10.07%、14.27%~22.76%。在磷肥利用方面,P3、P4较P2周年磷肥吸收利用率分别增加92.70%、51.72%。秸秆还田提高油菜–水稻周年的产量、干物质积累量、吸磷量。  【结论】  油菜–水稻轮作体系下,将全年磷肥用量降低至P5O2 120 kg/hm2且全部施在油菜上,不仅满足油菜对磷肥的需求,而且水稻对油菜秸秆还田带来的磷素营养的吸收利用显著高于磷肥,进而显著促进了油菜–水稻体系的周年磷素吸收和利用,提高干物质积累和转运,实现轮作体系的高产高效。相反,仅在水稻季施磷肥,无论是否水稻秸秆还田,都难以满足油菜的磷素营养,降低轮作体系的周年产量和磷肥效率。因此,在油–稻轮作体系,采用油菜季施磷120 kg / hm2,配合秸秆还田是实现减磷并稳产高效的组合技术。
富硅生物炭有效提高红壤性稻田土壤不同形态硅含量及水稻产量
胡祖武, 吴多基, 吴建富, 魏宗强, 夏李佳
2022, 28(8): 1421-1429.   doi: 10.11674/zwyf.2022022
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  【目的】  硅是水稻正常生长发育的有益元素,研究富硅生物炭对红壤性稻田土壤中硅形态、水稻产量和硅吸收的影响,旨在为富硅生物炭在水稻生产上的应用提供科学依据。  【方法】  以南方红壤性水稻土为研究对象进行水稻盆栽试验,供试水稻品种为‘美香粘2号’。试验包括5个硅生物炭材料:1个低硅(BW3)、2个中硅(BH7、BB7)和2个富硅生物炭(AH、AB),每个生物炭材料添加量分别为盆栽土量的0.4%和0.8%,以不添加生物炭的处理为对照(CK)。水稻成熟期测产,并将水稻植株分为根、茎、叶样品,测定生物量及硅吸收量。同时,以连续化学浸提法测定土壤不同形态硅的含量。  【结果】  添加富硅生物炭显著增加了土壤有效硅、有机结合态硅及铁锰氧化物结合态硅的含量。5个生物炭材料中,以添加AB生物炭的处理增加幅度最高,其土壤有效硅、有机结合态硅及铁锰氧化物结合态硅较CK分别提高了184.23%、59.53%和117.54%。双因素方差分析结果表明,生物炭的硅水平和添加量对水稻产量、秸秆生物量、根部生物量均有极显著影响(P<0.01),且二者间交互作用极显著(P<0.01)。添加生物炭的处理间水稻籽粒产量差异显著(P<0.05);除低量低硅生物炭(BW3)处理外,其他生物炭处理水稻籽粒产量均显著高于对照(P<0.05),且各生物炭高添加量处理的水稻产量显著高于其低添加量,较CK的增幅达到4.18%~44.28%。水稻各部位硅积累量表现为:秸秆>籽粒>根部。两种添加量下水稻总吸硅量高低均表现为:AB>AH>BB7>BH7>BW3。在高添加量时,生物炭AB处理的水稻总吸硅量最大,比CK增加了73.68%,其次是AH生物炭。  【结论】  添加富硅生物炭比普通生物炭可更有效地提高红壤性水稻土中有效硅、有机结合态及铁锰氧化物结合态硅的含量,进而显著增加水稻对硅的吸收,提高水稻籽粒产量和生物量。提高生物炭的添加量对土壤和水稻硅含量的提升效果更好。因此,富硅生物炭是水稻生产中的高效生物硅肥。
不同降水年型施氮量对冬小麦水氮资源利用效率的调控
王培如, 钟融, 孙敏, 孔玮琳, 张敬敬, HafeezNoor, 任爱霞, 林文, 高志强
2022, 28(8): 1430-1443.   doi: 10.11674/zwyf.2022055
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  【目的】  研究不同降水年型氮肥用量引起的小麦生育期耗水量、植株氮素积累与运转、产量及效率的变化,为黄土高原旱地冬小麦精准施肥提供理论依据。  【方法】  于2017—2020年在山西农业大学闻喜试验示范基地开展大田试验,种植制度为冬小麦后夏休闲,一年一熟。3个试验年降水量分别属于正常、干旱和湿润年型。试验设施氮量 0、120、150、180、210 kg/hm2 5个处理,分析了小麦耗水量、氮素吸收与利用、产量形成及不同降水年型间的差异。  【结果】  不同降水年型旱地小麦生育期总耗水量均以N 180 kg/hm2最高,且丰水年和欠水年耗水变化率以施N 150~180 kg/hm2最高,平水年则以施N 120~150 kg/hm2最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm2提高了播种—拔节期植株氮素积累量,显著提高了花前叶片和穗轴+颖壳氮素运转量,平水年和欠水年施N 150 kg/hm2提高了播种—拔节期植株氮素积累量及花前叶片和茎秆+叶鞘氮素运转量。不同降水年型花前植株氮素运转量、成熟期的植株氮素积累量变化率均以N 120~150 kg/hm2最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm2产量显著提高了8.4%~35.6%,平水年施N 150 kg/hm2产量显著提高8.9%~33.7%,欠水年施N 150 kg/hm2产量显著提高13.4%~48.9%;不同降水年型产量变化率以施N 120~150 kg/hm2最高,且施氮量增加到N 180 kg/hm2时在丰水年仍可增产。丰水年施N 150~180 kg/hm2肥效最高,达14.9 kg/kg,平水年和欠水年均施N 120~150 kg/hm2肥效最高,分别达18.0和15.2 kg/kg;丰水年施N 180 kg/hm2、平水年和欠水年施N 150 kg/hm2均可获得较高的水、氮利用效率和氮肥表观利用率。此外,不同降水年型增加施氮量条件下,产量、水分利用效率均与花前植株氮素运转量呈显著相关关系。  【结论】  综合考虑氮肥用量氮肥变化量对耗水量、氮素运转量及产量等变化率的影响,丰水年施N 180 kg/hm2,平水年和欠水年施N 150 kg/hm2可提高产量、水氮利用效率和氮肥表观利用率,该施氮量为该区域的推荐施肥量。
华北热资源限制区实现夏玉米高产高效和机械粒收的适宜种植密度和施氮量
刘梦, 葛均筑, 吴锡冬, 杨永安, 侯海鹏, 张垚, 马志琪
2022, 28(8): 1444-1456.   doi: 10.11674/zwyf.2021646
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  【目的】  华北平原夏玉米高效生产不仅取决于产量和肥料利用率,也依赖于高效的机械粒收。本研究探讨了密度与氮肥用量对夏玉米产量形成和收获期籽粒水分含量的影响。  【方法】  以玉米‘京农科728’为材料,采用裂区试验设计,主区设置2个密度:7.5×104株/hm2 (D7.5)和9.0×104株/hm2 (D9.0),副区设置5个施氮(N)水平:0、180、240、300和360 kg/hm2 (分别表示为N0、N180、N240、N300和N360)。测定了不同密度和氮肥用量下玉米叶片SPAD值、叶面积指数(LAI)、干物质积累(DM)、籽粒灌浆、产量及其构成因素、氮肥偏生产力(PFPN)和农学利用效率(AEN)。  【结果】  与D7.5相比,D9.0处理V6和R1期LAI和DM分别提高5.0%~26.3%和3.7%~34.8%;籽粒最大灌浆速率(Gmax)提高0.35~1.33 g/(100-grain·d),灌浆速率最大时日期(Tmax)提前4.4 天但灌浆持续期缩短6.9~12.2天,穗粒数减少15.0~51.3粒,实现增产2.4%~28.3%,达7.36×103~12.22×103 kg/hm2;PPFN和AEN分别显著提高10.1%~17.2%和72.0%~94.4%。与N0相比,夏玉米叶片SPAD值随施氮量增加显著提高,施氮处理LAI和DM分别提高3.5%~171.3%和5.0%~177.7%;N240~N360水平Gmax达峰值1.33~1.39 g/(100-grain·d),施氮处理Tmax提前4.1~4.6天,灌浆速率最大时生长量(Wmax)提高5.7%~9.4%;百粒重提高0.5%~18.4%,穗粒数显著增加62.8~79.2粒,产量提高3.2%~115.7%,达10.10×103~11.33×103 kg/hm2。在D7.5和D9.0下,随施氮量增加夏玉米PFPN、AEN分别显著降低24.2%~46.6%和21.2%~43.1%、21.1%~32.5%和13.0%~32.9%。  【结论】  较高的夏玉米密度可以有效提高玉米干物质积累速度,降低籽粒含水量至15.4%~24.8%,满足籽粒机收的要求。施氮量控制在180~240 kg/hm2,可进一步降低籽粒收获时的含水量,提高叶片SPAD值、叶面积指数及干物质积累,改善籽粒灌浆提高粒重,实现产量稳定在10.5×103~11.2×103 kg/hm2,氮肥偏生产力和农学利用效率高达47.0~59.7和27.6~30.9 kg/kg。因此,机收夏玉米适宜的密度为9.0×104株/hm2,施氮水平为180~240 kg/hm2
氮肥对大豆结瘤固氮、籽粒产量和蛋白质含量的影响
邹狮, 严君, 韩晓增, 邹文秀, 陈旭, 陆欣春
2022, 28(8): 1457-1465.   doi: 10.11674/zwyf.2022045
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  【目的】  合理施用氮肥不仅可提高大豆结瘤固氮能力,还可减少农业污染,实现大豆生产的高产优质高效。研究施氮时期和施氮量对大豆结瘤固氮、产量及蛋白质含量的影响,为大豆高产优质提供理论基础及科学依据。  【方法】  采用盆栽试验,供试大豆品种为‘东生35’,试验设2个氮肥施用时期(V2期和R1期)和3个氮肥施用量[N 0、5、100 mg/(kg, 土)],表示为N0、N5和N100。在大豆R2期(盛花期)和R5期(鼓粒期)取样分析了地上部干物质积累量、根瘤数量、根瘤干重和固氮酶活性。在R8期(成熟期)调查了大豆籽粒产量和蛋白质含量。  【结果】  施氮时期和施氮量对大豆地上干物质积累、结瘤和固氮能力均有显著影响。不论是V2期还是R1期施氮,大豆地上部干物质积累量均随着施氮量的增加而增加,而根瘤干重、数量则呈降低的趋势。R1期施氮条件下,N100处理的大豆盛花期根瘤数量和根瘤干重比N0分别下降了42.3%和32.8%,而固氮酶活性则均以N5处理最高;V2期施氮条件下,N5处理的大豆固氮酶活性在R2期和R5期较N0处理分别增加15.3%和27.1%。大豆籽粒产量和蛋白质含量均以N5处理最高,籽粒蛋白质含量较N0处理增加了6.3%~9.4%。结构方程结果表明,施氮量正向调控固氮酶活性,间接影响大豆产量;负向调控根瘤数量,间接影响大豆籽粒蛋白质含量。施氮时期直接负向调控大豆籽粒产量,正向调控籽粒蛋白质含量。  【结论】  合理施氮有利于大豆高产优质,早期(V2期)施用氮肥有利于大豆产量提升,而推迟到始花期(R1期)施用氮肥更有利于大豆固氮和籽粒蛋白质含量的增加。盆栽条件下,施氮量对大豆产量和蛋白质含量的影响大于施肥时期,施氮量均以控制在N 5 mg/(kg, 土)为宜。
硝化抑制剂/菌剂对设施土壤–蔬菜体系中氮素去向的影响
程晓楠, 田晓楠, 郭艳杰, 李瑞娟, 张丽娟, 吉艳芝, 李博文
2022, 28(8): 1466-1477.   doi: 10.11674/zwyf.2021657
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  【目的】  明确硝化抑制剂与菌剂单施与配施条件下设施土壤–茄子生产体系中氮的去向,为设施茄子科学施氮提供理论依据。  【方法】  田间试验采用随机区组设计,设置6个处理:不施氮肥对照(CK)、常规施氮720 kg/hm2 (FN)、减施30%氮肥(N 504 kg/hm2,RN),减氮30%配施硝化抑制剂(RND)、菌剂(RNB)和同时配施硝化抑制剂与菌剂(RNDB)。研究设施土壤–茄子体系中茄子对氮素的吸收利用、土壤剖面NO3-N累积量、N2O排放和NH3挥发的气态损失量及各去向所占比例。  【结果】  1) RNDB处理产量为112.27 t/hm2,比RND处理显著增加11.0%;可溶性糖含量达0.95%,较RND和RNB处理分别显著提高17.3%和18.8%。2)各处理吸氮量均为果实>茎秆>叶片>根系;RNDB处理的总吸氮量为259.66 kg/hm2,比RN处理显著提高16.1%;氮肥表观利用率最高为20.87%,与RND和RNB处理差异不显著;氮肥农学效率为99.69 kg/kg,显著高于RND处理。3)相同施氮量下,RNDB处理的气态净损失量(N2O与NH3)和净损失率分别为16.05 kg/hm2和4.73%,RNDB的N2O累积排放量比RNB显著降低28.8%,各处理间NH3挥发累积量差异较小。4) 0—60 cm土层土壤剖面NO3-N累积量为FN>RNB>RN>RND>RNDB>CK,除CK处理外,RNDB处理的累积量最低为873.1 kg/hm2,RNDB处理土壤硝态氮累积量比RN、RNB和RND处理分别减少17.6%、17.7%和2.2%;60—120 cm土层土壤剖面NO3-N累积量为FN>RN>RNB>RND>RNDB>CK,RNDB处理的累积量为744.0 kg/hm2,比RND和RNB处理分别降低1.0%和25.2%。  【结论】  相比RN处理,减氮30%同时配施硝化抑制剂与菌剂能有效减少N2O气态损失,对NH3挥发影响较小,提高茄子氮素吸收量,显著降低0—60 cm土层土壤氮素残留,是实现茄子优质高产、环境友好的有效措施。
间作分蘖洋葱对番茄氮素吸收和根际土壤微生物多样性的影响
吴瑕, 胡艺琛, 杨凤军, 苏春杰, 汪秀志, 吴凤芝
2022, 28(8): 1478-1493.   doi: 10.11674/zwyf.2021660
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摘要:
  【目的】  间作分蘖洋葱能缓解番茄连作障碍,提高番茄养分吸收。本研究通过解析间作分蘖洋葱条件下番茄根际土壤中氮吸收和微生物多样性的变化,旨在揭示间作对番茄氮营养改善的生物学机制。  【方法】  设计田间和盆栽两个试验,田间试验设番茄单作、分蘖洋葱(农安)与番茄间作和分蘖洋葱(五常)与番茄间作共3个处理,测定番茄的生长指标、氮吸收量及产量,阐明间作对番茄养分吸收、分配及产量的影响。盆栽试验设番茄单作、分蘖洋葱(五常)单作、分蘖洋葱与番茄间作及无苗对照等4个处理。对番茄及分蘖洋葱的根际土壤中铵态氮、硝态氮含量及土壤酶活性测定,并采用Miseq高通量测序技术分析土壤细菌和真菌多样性变化,旨在阐明间作对根际土壤养分环境的影响。  【结果】  1) 间作后,番茄株高显著增加,番茄产量提高了8.49%~16.92%。2) 间作分蘖洋葱两品种番茄各测定指标表现为相似的变化规律。间作60天,番茄干重显著增加,间作后番茄干物质向根分配指数降低,而向地上分配指数增加,其中向茎叶分配指数降低,而向果分配指数增加。间作90天,均显著提高了氮养分向根和茎分配,而降低了氮养分向叶中分配。3) 间作37天后,番茄根际土壤中铵态氮含量显著增加,硝态氮含量显著降低,间作改变土壤铵态氮和硝态氮比例,促进了番茄的氮吸收。番茄根际土壤中脲酶和脱氢酶活性显著高于单作和无苗对照,间作分蘖洋葱根际土壤脱氢酶活性显著高于单作和无苗对照。4)间作分蘖洋葱处理提高了放线菌纲、拟杆菌纲 、黄杆菌纲、绿菌纲、绿弯菌纲、厌氧绳菌纲、异常球菌纲、芽孢杆菌纲、梭菌纲、柔膜菌纲、浮霉菌纲、α-变形菌纲、丰佑菌纲的丰度,其中间作分蘖洋葱提高了番茄根际土壤芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)等细菌的相对丰度。间作提高了番茄根际土壤青霉菌属(Penicillium)、曲霉菌属(Aspergillus)和毛壳菌属(Chaetomium)等真菌的丰度,但却降低了散囊菌属(Eurotium)和梭孢壳属(Thielavia)的丰度。间作番茄根际土壤微生物菌群结构的改变可能是促进番茄氮养分吸收的关键因素之一。  【结论】  间作两种分蘖洋葱均增加了番茄株高和干重,间作提高了番茄的氮吸收量和产量,降低了氮养分向叶中分配,而升高了氮养分向根和花果中分配,提高氮的利用。同时,间作分蘖洋葱通过改变番茄根际土壤细菌和真菌菌群结构,改善了土壤氮有效性,促进了番茄的氮吸收,为番茄产量的提高奠定了营养基础。
促生荧光假单胞菌对桃树根区土壤环境和植株生长的影响
杨晓帆, 梁家慧, 于文英, 吴雪莲, 李艳艳, 肖元松, 彭福田
2022, 28(8): 1494-1508.   doi: 10.11674/zwyf.2021625
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摘要:
  【目的】  探究荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)的促生特性及其对桃树根区土壤环境和桃树生长的影响,明确荧光假单胞菌在桃树根系–土壤微生态系统中的作用机制,为荧光假单胞菌在桃园的应用提供理论依据。  【方法】  采用不同固体培养及液体发酵试验鉴定荧光假单胞菌的促生特性。以1年生盆栽毛桃[Prunus persica (L.) Batsch]实生苗为试材进行预备试验,确定了荧光假单胞菌悬液的适宜施用浓度为4×108 CFU/mL。以2年生‘瑞光39/毛桃’ [P. persica (L.) Batsch]嫁接苗为试材进行盆栽试验,试验设土施荧光假单胞菌悬液(4×108 CFU/mL) (PF)和清水对照(CK) 2个处理,在处理后1、2、4、6周,采集桃树根区土壤样品,测定荧光假单胞菌数量;在处理后40天采集根区土壤样品测定土壤微生物结构、酶活性、养分状况和pH。在处理后20、40天取植株样进行光合指标、生物量、根系生长发育的测定。  【结果】  1)荧光假单胞菌具有以下促生特性:吲哚-3-乙酸(IAA)产量为6.17 mg/L,溶无机磷和有机磷量分别为45.98和18.52 mg/L,产铁载体和具有解钾能力。2)与对照相比,PF处理提高了桃树嫁接苗根区土壤细菌和真菌群落的Chao 1和Shannon指数,其中土壤真菌群落的Chao 1和Shannon指数分别显著提高了28.5%和8.5% (P<0.05);改变了土壤微生物群落结构,其中土壤细菌变形菌门、酸杆菌门和放线菌门相对丰度分别提高了23.4%、8.6%和8.0%,拟杆菌门和厚壁菌门相对丰度分别降低了46.7%和35.7%。与CK相比,PF处理根区土壤pH降低了0.19,土壤速效磷、碱解氮、速效钾和有效态铁含量分别显著提高了42.3%、15.9%、39.5%和6.6% (P<0.05);土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别显著提高了4.3%、37.6%、34.2%和40.2% (P<0.05);根系表面积和体积分别显著提高了67.3%和21.3% (P<0.05),增加了侧根数量。与CK相比,PF处理显著提高了桃树叶片的净光合速率,叶片和根系的全氮、全磷和全钾含量,并使桃树叶片的全铁含量提高了26.0%,使桃树株高、地下部和地上部干重分别显著提高了14.8%、19.3%和19.9% (P<0.05)。  【结论】  荧光假单胞菌具有产IAA和铁载体,溶解无机磷和有机磷,降解难溶性钾的促生特性。土壤施用荧光假单胞菌悬液可以显著改善根区土壤环境,增加土壤微生物群落多样性,改变土壤微生物群落结构,降低土壤pH,提高土壤养分含量和土壤酶活性,从而促进桃树嫁接苗侧根的形成和生长,提高叶片净光合速率和养分含量,进而促进桃树生长。
施钾对我国甘薯产量和土壤钾素平衡影响的Meta分析
卞倩倩, 王雁楠, 陈金金, 乔守晨, 胡琳琳, 尹雨萌, 杨晓平, 杨育峰
2022, 28(8): 1509-1519.   doi: 10.11674/zwyf.2021632
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摘要:
  【目的】  甘薯是喜钾作物,合理施用钾肥对甘薯生产至关重要。本研究整合已有的研究结果,定量分析施钾对我国甘薯产量和土壤钾素平衡的影响,为钾肥合理施用提供理论指导。  【方法】  数据来自2000—2020年公开发表的有关我国甘薯钾肥田间试验的论文,共采集到548组数据。利用Meta分析方法,定量分析我国甘薯施钾产量效应以及对不同因素的响应,并探究不同施钾量对甘薯钾素平衡的影响。  【结果】  与不施钾相比,施钾使我国甘薯产量显著增加18.0%。对照组产量水平显著影响甘薯施钾增产效果,随对照组产量的提高,施钾的增产效应逐渐降低;在低和中对照组产量水平(≤25 t/hm2和25~35 t/hm2)下,最优施钾量分别为225~300和300~375 kg/hm2,而在高对照组产量水平(>35 t/hm2)下,不同施钾量之间的增产效应没有明显差异。土壤条件是影响甘薯施钾增产效应的重要因素,土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾对施钾增产效应具有极显著影响,其中,在土壤有机质含量>20 g/kg、全氮含量>1 g/kg、有效磷含量10~20 mg/kg和速效钾含量≤50 mg/kg时,施钾的增产效应最明显;在不同土壤速效钾(AK)含量下,施钾的增产效应随着施钾量的增加均呈先增加后降低的趋势,当AK≤50 mg/kg时,施钾量为225~300 kg/hm2增产效应最好,当AK在50~100 mg/kg时,施钾量为300~375 kg/hm2有更好的增产效应,当AK>100 mg/kg,施钾效果不稳定。对于钾素平衡来说,甘薯秸秆不还田时,施钾量>225 kg/hm2可以维持土壤钾素平衡;当秸秆还田时,施钾量>75 kg/hm2能更好维持土壤钾素平衡。  【结论】  施钾对提升我国甘薯产量有重要作用,施钾效果与土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量密切相关,而施钾水平也影响土壤钾素平衡。因此,在甘薯生产中,应综合考虑土壤肥力因素,确定适宜的施钾方案,以促进甘薯增产并改善土壤钾素平衡。
专题综述
植物氮素吸收利用相关NPF基因家族研究进展
王化敦, 张鹏, 马鸿翔
2022, 28(8): 1520-1534.   doi: 10.11674/zwyf.2021670
摘要(1167) HTML全文(454) PDF 793KB(57) 相关文章
摘要:
氮(N)是植物生长发育需要量最大的矿质营养元素,也是作物产量的限制因子。硝态氮(\begin{document}${\rm{NO}}_3^- $\end{document}-N)是植物吸收利用氮素的主要形态之一。目前,植物中已报道4个基因家族(NPFNRT2CLCSLAC1/SLAH)参与硝态氮的吸收和利用,其中NPF基因家族成员数量众多且功能多样化,近年来获得较多关注和深入研究。模式植物拟南芥和主要粮食作物水稻、玉米和小麦中,分别含有53、93、79和331个NPF基因。拟南芥NPF家族中已有超过一半成员(31/53)的生物学功能被解析,粮食作物水稻中NPF基因功能亦有较多报道。研究表明,NPF基因广泛参与了植物对氮素的吸收及其调控、转运、分配/再分配等过程,一些成员对于改良和提高作物氮素利用率(nitrogen use efficiency, NUE)具有重要作用。因此,从氮素进入植物体及其在植物体内流动的层面出发,发掘具有重要功能的候选NPF基因,对于解析植物利用氮素的分子机制及其遗传改良具有重要意义。本文综述了模式植物拟南芥以及粮食作物中已报道的NPF基因在氮素吸收和利用中的生物学功能。目前粮食作物玉米中仅有4个NPF基因的生物学功能被报道,小麦中尚未有相关报道,未来对玉米和小麦中NPF基因的发掘与功能研究将为改良作物氮素利用效率提供新的基因资源。
研究简报
水、氮、钾互作对砂田嫁接西瓜产量和品质的影响
杜少平, 马忠明, 唐超男, 薛亮, 武永陶, 李振谋
2022, 28(8): 1535-1544.   doi: 10.11674/zwyf.2021655
摘要(510) HTML全文(220) PDF 908KB(16) 相关文章
摘要:
  【目的】  西北砂田嫁接西瓜生产中水肥管理不当常造成品质下降。研究采用膜下滴灌栽培模式,水、氮、钾三因素组合对西瓜产量和品质的影响,为西北砂田嫁接西瓜高产、优质生产提供理论依据。  【方法】  以中晚熟西瓜品种‘金城5号’为供试材料进行微区试验。以水(W)、氮(N)、钾(K)为3个主因素,采用二次饱和D-最优设计确立了3因素5水平试验,共11个处理。测定西瓜产量和品质,分别建立产量、平均含糖量与水肥用量二次回归拟合数学模型,并计算产量和品质目标下的水肥用量。  【结果】  主因子效应分析表明,对西瓜产量的影响顺序为W>N>K,水对产量的正效应和氮对产量的负效应均极显著,钾对西瓜产量影响不显著。对西瓜品质的影响顺序为N>K>W,氮、钾对西瓜品质的正效应和水对西瓜品质的负效应均达到显著水平。对西瓜产量的耦合效应分析表明,交互效应表现为N×W>N×K>W×K,W×K的交互效应大于氮的单因素效应。对西瓜品质的耦合效应结果为W×K>W×N>N×K。产量与水肥回归模型计算得出,西瓜产量超过60 t/hm2的W、N、K组合方案为灌水量808~1017 m3/hm2、N 231~293 kg/hm2、K2O 177~258 kg/hm2;西瓜平均糖含量在11%以上的水肥方案为灌水量555~876 m3/hm2、N 226~279 kg/hm2、K2O 217~271 kg/hm2  【结论】  综合产量与品质,砂田嫁接西瓜水肥一体化条件下产量超过60 t/hm2,平均糖含量在11%以上的适宜灌水量为808~876 m3/hm2、N 231~279 kg/hm2、K2O 217~258 kg/hm2
保障我国粮食安全的肥料问题
朱兆良, 金继运
摘要(9026) [PDF 2130 KB](2117)
摘要:
肥料在保障我国粮食安全中起着不可替代的支撑作用,同时化肥养分利用率低又产生了对环境的不良影响。因此用好肥料资源、提高肥料利用效率是关系到国家粮食安全和环境质量的重大科技问题。本文实事求是地分析了我国人多、地少、耕地质量差、农田生态环境脆弱的基本国情和肥料领域面临的严重挑战;对国家种植业发展对肥料的需求,有机养分和化肥利用现状和问题、农田中化学氮肥的损失及其对环境的影响等问题进行了较为全面地综述;提出了区域用量控制与田块微调相结合的推荐施肥的理念和技术路线;形成和发展了适合分散经营和规模经营的分区养分管理和精准施肥技术体系;同时对新型肥料和有机养分资源在我国研究应用的现状和存在的问题进行了分析评述。在此基础上,提出了提高耕地综合生产能力、依靠科技进步高效利用肥料资源、按照增产潜力做好施肥区域布局等技术政策,建议针对肥料科学技术的发展形成稳定的政策支持和保障。
我国农田氮肥施用现状、问题及趋势
巨晓棠, 谷保静
摘要(8864) [PDF 2629 KB](16006)
摘要:
氮素在作物产量和品质形成中起着关键作用。本文综述了什么是合理施氮,包括施氮量、 施氮方法和时期,也包括与有机肥和秸秆还田措施的配合等。指出我国农田氮肥施用的主要问题是施肥过程和施肥后的严重损失。依据农户调查所获得的田块尺度施氮量,与田间试验合理施氮量对比分析表明,过量施氮田块占总调查田块的大约33%。依据区域尺度单位播种面积平均施氮量,与作物平均推荐施氮量对比分析表明,全国过量施氮面积占播种面积20%、 合理面积占70%、 不足面积占10%。总体而言,过量施氮现象还相当普遍,特别是在蔬菜和果树等经济作物上。本文提出了一种估算国家尺度氮肥需求量的方法,可估算出全国合理需氮量范围,称之为氮肥需求量估算法。用三种不同方法估算的我国1980~2010年间的氮肥需求量与实际氮肥使用量比较表明,如仍然依照现在的粗放施肥习惯,应该为现在的实际氮肥使用量,5年平均为N 27.9106 t 左右,正好处于合理需氮量范围的中线。在改善施肥技术基础上,我国2006~2010年间5年氮肥平均使用量应该在N 19.6106 t 左右;用五种方法预测的我国未来氮肥需求量表明,如果改善施肥技术,我国2020、 2030、 2050年合理氮肥需求量分别为N 21.0106 t、 21.7106 t、 23.1106 t;如施肥技术得不到实质性改善,依然粗放施氮,则氮肥需求量应处于合理使用量范围的中线,分别为N 30.4106 t、 31.4106 t、 33.4106 t。进一步分析了我国粮食产量和氮肥施用量与美国和西欧的差异,我国农田有机肥和碳投入对增加土壤有机碳氮库的重要性。
不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响
张静, 温晓霞, 廖允成, 刘阳
摘要(6052) [PDF 929 KB](1687)
摘要:
通过田间随机区组设计试验,研究了不同玉米秸秆还田量对接茬麦田土壤碳、氮肥力及冬小麦产量的影响。结果表明,秸秆还田可以增加土壤有机质和缓解土壤氮流失,提高土壤微生物碳、氮的固持和供给效果,增加土壤微生物量C/N,提高土壤供肥水平。从不同玉米秸秆还田量的效应对比与回归分析,进一步明确在黄土高原有灌溉条件的地区,施N 138 kg/hm2,玉米秸秆还田量9000 kg/hm2,能有效提高土壤肥力,可使接茬冬小麦显著增产7.47%。
肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响
王美, 李书田*
摘要(8570) [PDF 1766 KB](1182)
摘要:
本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌(Zn)、 铜(Cu)、 镉(Cd)、 铅(Pb)含量高于氮肥、 钾肥和三元复合肥,有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、 污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥,猪粪中的Cu、 Zn、 砷(As)、 Cd含量明显高于其他有机废弃物,鸡粪中铬(Cr)含量高;污泥和垃圾堆肥中Pb或汞(Hg)含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍(Ni)含量高于堆肥,Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明,氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加,施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确,而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量,影响大小与有机肥种类、 用量、 土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1)典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡; 2)不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、 有效性影响的动态趋势; 3)典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限; 4)现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。
中国主要粮食作物化肥施用量与效率变化分析
摘要(7408) [PDF 876 KB](2304)
摘要:
2004年至今,在国家支农政策的推动下,农业种植结构大幅度调整,粮食产量连续增加,而且启动了全国测土配方施肥项目。采用2008年的农户调研数据与2001年进行对比,揭示了我国粮食生产体系中化肥效率的变化。结果表明,过去7年中小麦和玉米的单位面积化肥用量分别增加5.4%和29.0%,而水稻减少4.3%。全国粮食作物化肥消费总量增加1.3106 t,但占全国化肥消费总量的比重从68%下降到50%。用PFP(粮食产量除以化肥用量)表征化肥效率,发现三大粮食作物的化肥效率大小排列顺序为水稻>小麦>玉米; 7年中小麦和水稻的化肥偏生产力分别从10.6 kg/kg增加到11.9 kg/kg, 13.9 kg/kg增加到15.7 kg/kg, 玉米的化肥偏生产力从13.8 kg/kg下降到11.5 kg/kg。我国农业种植结构调整对化肥施用量影响较大。粮食作物向优势主产区集中以及机械和管理措施的改善有利于进一步提高粮食作物化肥效率,但经济作物播种面积仍在大幅增加,这将对全国化肥效率变化带来变数。
有机肥和化肥长期施用对土壤活性有机氮组分及酶活性的影响
宋震震, 李絮花, 李娟, 林治安, 赵秉强
摘要(5990) [PDF 1228 KB](1358)
摘要:
本文以中国农业科学院山东禹城长期定位施肥试验为平台,研究了长期施用有机肥和化肥26年后对土壤活性氮库不同组分[颗粒有机氮(POM-N)、 可溶性有机氮(DON)、 微生物量氮(SMBN)及轻组有机氮(LFOM-N)]及土壤酶活性的影响。结果表明,与不施肥相比,长期施肥显著提高了土壤全氮、 颗粒有机氮、 可溶性有机氮、 微生物量氮以及轻组有机氮的含量,长期施有机肥效果好于化肥,施用高量有机肥效果好于施用常量有机肥。常量施用量下,50%有机肥和50%化肥配施处理其土壤全氮和活性有机氮库各组分含量与高量化肥处理的相当。长期施化肥处理土壤全氮及活性有机氮库各组分含量随施肥量的增加而显著增高。POM-N对土壤全氮的贡献率最高,且明显受施肥方式的影响,LFOM-N对土壤全氮的贡献率不随施肥方式的改变而变化。长期施肥处理土壤脲酶、 碱性磷酸酶和蔗糖酶活性显著增加,它们之间及与土壤全氮、 速效磷及有机碳含量间呈现显著或极显著相关性,脲酶活性与土壤各活性氮组分间也存在显著或极显著相关性; 但长期施肥后土壤过氧化氢酶的活性低于不施肥
长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响*
蔡泽江, 孙楠, 王伯仁, 徐明岗, 黄晶, 张会民
摘要(8638) [PDF 906 KB](2139)
摘要:
在湖南祁阳典型红壤上进行不同施肥长期定位试验18年,观测了土壤pH、作物产量和氮、磷、钾养分吸收量的变化。结果表明,长期施用化学氮肥(单施氮肥、氮磷配施和氮磷钾配施)红壤pH明显下降,其中以单施氮肥降幅最大,18年降低了1.5个单位; pH降低主要发生在施肥的前8~10年,当pH下降到4.5时,其下降速度趋于缓慢并相对稳定。施用有机肥(化学肥料配施有机肥和单施有机肥),土壤pH保持稳定或较试验开始有所升高,以单施有机肥处理pH升幅最大,升高1.0个单位。不施肥和施用化学氮肥的作物产量随着施肥年限均显著降低,其中小麦产量平均每年下降11~104 kg/hm2,玉米产量平均每年下降 24~210 kg/hm2; 而施用有机肥的作物产量保持稳定或稳定增加,其中化学肥料配施有机肥的玉米产量平均每年增加 101 kg/hm2。施用化学氮肥处理(除氮磷钾配施处理的玉米外)作物产量和氮、磷、钾养分吸收量与土壤pH均存在极显著正相关。可见,pH降低是作物产量和氮、磷、钾养分吸收降低的主要原因之一; 而施用有机肥能改善红壤酸度,尤其是化学肥料配施有机肥能获得持续高产,是红壤区的最佳施肥模式。
氮肥和栽植密度对水稻产量及氮肥利用率的影响
周江明, 赵琳, 董越勇, 徐进, 边武英, 毛杨仓, 章秀福
摘要(5020) [PDF 1119 KB](1201)
摘要:
针对部分地区水稻生产中氮肥用量过高及水稻移植密度越来越低的状况,选择2个早稻和2个晚稻品种为试验材料,设置施氮水平和移植密度互作试验,分析两因素及其互作对水稻产量和氮素利用率的影响。结果表明,氮水平和移植密度对水稻产量有显著影响,但其互作效应不显著; 氮水平、移植密度及其互作对氮素利用率的影响均达显著水平。其中,低氮水平处理平均氮素利用率比高氮水平增加2.1%~5.6%; 高密度的氮素利用率比低密度增加10.1%~45.7%。说明提高移植密度,减少氮肥用量,既可通过大幅度增加有效穗来实现高产,又能显著提高氮素利用率。在资源日益短缺、生产成本渐高及面源污染越来越严重的形势下,密植少氮应是值得推广的水稻栽培技术。在本试验条件下,早稻移植密度在29.3~36.0万穴/hm2的基础上施N 153.1~169.4 kg/hm2、晚稻移植密度在23.1~30.0万穴/hm2的基础上施N 161.5~190.1 kg/hm2氮素是高产高效节氮的合理组合。
长期秸秆还田对华北潮土肥力、 氮库组分及作物产量的影响
赵士诚, 曹彩云, 李科江, 仇少君, 周卫, 何萍
摘要(6422) [PDF 1271 KB](1019)
摘要:
【目的】近年,华北小麦-玉米轮作系统秸秆全量还田已逐步普及,但秸秆还田下土壤氮库组成的变化并不清楚。本文利用肥料定位试验,研究了长期秸秆还田(32年)对华北潮土肥力、 氮库组分和作物产量的影响。【方法】研究选用河北省衡水旱作试验站长期定位试验的不施肥(对照CK)和等量氮、 磷肥用量下的0kg/hm2(S0)、 2250 kg/hm2(S1)、 4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)秸秆还田处理。于2012年小麦收获后采集各处理020 cm土样,利用新鲜土样测定微生物量氮、 NH+4-N和NO-3-N;风干土壤用常规方法测定氮磷钾全养分、 有机质和pH,用Bremner法测定有机氮(酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮、 氨基糖氮和酸解未知态氮),用Silver-Bremner法测定固定态铵。同时结合长期试验数据, 分析长期秸秆还田下有机质和作物产量的变化。【结果】与试验开始前(1981年)相比,长期施用化肥处理的土壤全磷和有机质显著增加,全氮没有明显变化,而全钾出现降低趋势(-3.2%);秸秆用量的增加提高了全氮、 全磷和有机质,降低了pH值,但对全钾没有影响。酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和未知态氮为潮土有机氮的主要组分;与CK相比,长期施肥提高了土壤有机氮含量,酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和氨基糖氮均随秸秆用量的增加而增加,而不同施肥处理对酸解未知态氮和非酸解氮没有明显影响。长期化肥施用提高了微生物量氮和晶格固定态铵,秸秆用量的增加进一步提高了微生物量氮,但降低了固定碳铵。施肥没有明显影响NH+4-N含量,但长期施用化肥提高了NO-3-N含量,且高量秸秆还田对NO-3-N含量的提高具有促进作用。施肥显著提高了作物产量,在施用化肥基础上增施秸秆进一步提高了小麦和玉米产量,且玉米产量随秸秆用量的增加而增加,而高量秸秆还田对小麦产量并没有显著影响。【结论】长期化肥(氮、 磷肥)和秸秆结合施用提高了土壤肥力(主要为氮、 磷), 增加了土壤碳固持,但仅玉米秸秆还田导致了土壤钾消耗,增加钾肥投入维持土壤钾平衡是必要的。长期秸秆还田对酸解氨基酸态氮的贡献高于酸解氨态氮;高量秸秆还田提高了微生物量氮和NO-3-N含量,但降低了固定态铵含量。长期秸秆还田提高了作物产量,而为保证秸秆还田后茬的作物高产,与之配套的还田方法和田间管理是很必要的。
中国秸秆养分资源数量及替代化肥潜力
宋大利, 侯胜鹏, 王秀斌, 梁国庆, 周卫
摘要(3752) HTML全文(1984) [PDF 632 KB](503)
摘要:
目的 弄清中国秸秆资源数量及其养分资源量,旨在为充分利用秸秆资源、提高肥料利用率、实现化肥施用零增长和保障国家粮食安全提供科学依据。 方法 本研究以中国主要农作物水稻、小麦、玉米、大豆、马铃薯、花生和油菜为研究对象,通过查阅中国统计数据和公开发表的文献资料对2015年中国主要农作物秸秆数量及其养分资源量进行估算,同时对各地区不同作物最佳施肥量进行统计,分析秸秆不同比例还田下氮、磷、钾输入量分别占化肥用量百分比。 结果 2015年中国主要农作物秸秆资源量为71878.53万t,所含的氮 (N)、磷 (P2O5)、钾 (K2O) 养分资源总量分别达到625.6、197.9、1159.5万t。秸秆养分资源量以水稻、小麦和玉米三大粮食作物最大,分别占养分资源总量的33.1%、14.5%和34.2%,其他作物以油菜秸秆养分数量最高,占7.6%。作物秸秆养分数量中以玉米氮和磷养分数量最高,分别占单质养分总量的37.4%(N) 和41.5% (P2O5);钾养分数量以水稻最高,占36.9% (K2O)。秸秆总量华北和长江中下游地区较多,分别占全国总量的26.4%和26.2%。秸秆养分资源总量最高的为黑龙江省,其次为河南和山东,分别占全国秸秆养分资源总量的10.3%、9.5%和6.8%。中国2015年主要农作物播种面积为1.2亿hm2,产量为6.3亿t,作物理论N、P2O5和K2O需求量分别为1445.9、546.4、1652.3万t。如果将秸秆全量还田,带入农田的平均养分量可高达N 54.4 kg/hm2、P2O515.5 kg/hm2和K2O 88.1 kg /hm2,相当于化肥用量的38.4% (N)、18.9% (P2O5) 和85.5% (K2O)。 结论 中国农作物秸秆数量及其养分资源量巨大,依据地域秸秆特点,充分合理利用秸秆养分资源,是实现化肥减施增效的重要途径。