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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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丛枝菌根真菌提高感染青枯菌番茄根际土壤细菌群落的多样性和稳定性及有益菌属的相对丰度
张嘉慧, 邢佳佳, 彭丽媛, 邬奇峰, 陈俊辉, 徐秋芳, 秦华
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022260
摘要(78) HTML全文(44) 相关文章
摘要:
  目的  青枯病是由茄科雷尔氏菌 (Ralstonia solanacearum, 亦称青枯菌) 诱导产生的一种高温高湿型土传病害,土壤温度高、湿度大时易于青枯菌的繁殖并引发青枯病。丛枝菌根 (arbuscular mycorrhiza, AM) 真菌可以通过调控根际微生物区系对病原体产生影响,我们研究了AM真菌对青枯菌入侵条件下土壤细菌群落的影响。  方法  以番茄 (Solanum lycopersicum) 为试验材料进行了盆栽试验,供试AM真菌为摩西管柄囊霉 (F. mosseae) M47V,供试病原菌为茄科雷尔氏菌QL-RS 1115 (GenBank:GU390462)。催芽5日的番茄种子,接种AM菌剂的为菌根苗,未接种AM真菌的为非菌根苗。在番茄幼苗生长30天时,一半菌根苗和非菌根苗接种青枯菌,另一半不接种青枯菌,共4个处理。在接种青枯菌后1和14天,取番茄样,采用抖土方法采集根际土壤,利用实时荧光PCR分析番茄根际青枯菌数量,采用16S rRNA高通量测序探究土壤细菌群落多样性和结构稳定性。  结果  在接种青枯菌初期 (1天),非菌根苗接种青枯菌 (TR-AMF) 和菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 两组处理的根际土壤细菌群落结构发生明显改变,Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数显著降低 (P<0.05),共现网络的节点数和连接数明显减少,模块化程度降低,共现网络简化表明细菌群落结构的稳定性降低。接种青枯菌14天后,不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益细菌属在感染青枯菌的番茄根际富集,细菌共现网络的节点数和连接数增加,模块化程度提高,表明细菌群落稳定性得到恢复。与非菌根苗相比,菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 和菌根苗未接种青枯菌 (TN+AMF) 两个处理番茄根际土壤中青枯菌丰度显著降低 (P<0.05)。AM真菌显著提高Chao1指数和Shannon指数 (P<0.05),提高了感染青枯菌番茄根际土壤中黄杆菌属(Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter)、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter) 的相对丰度,同时增加了共现网络的节点数和连接数,并促进番茄根际细菌物种之间的良性互作,提高细菌网络的复杂程度。  结论  感染青枯菌的番茄根际会富集不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益菌属以提高其抗病性,恢复细菌多样性和群落稳定性。接种AM真菌可显著降低番茄根际土壤中青枯菌的丰度,特别是侵染青枯菌后提高番茄根际的黄杆菌属 (Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter) 、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter)的相对丰度,因而抑制土壤中青枯菌的生长,并通过提高细菌的多样性和丰富度,促进番茄根际细菌物种之间的稳定共生和良性互作,从而提高细菌群落对青枯菌的抵抗能力。
不同株高杂交高粱产量、养分吸收及品质对氮肥的响应
张艳慧, 董二伟, 王劲松, 武爱莲, 王媛, 刘秋霞, 姜艳喜, 焦晓燕
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022231
摘要(66) HTML全文(36) 相关文章
摘要:
  目的  生产中我国杂交高粱品种株型差异较大。研究不同株高高粱产量、品质和养分利用效率对氮肥的响应,为高粱优质高效生产提供理论依据。  方法  采用田间试验方法,供试作物为我国不同生态区具有代表性的不同年代育成的40个杂交高粱品种。根据株高将40个杂交高粱品种分为矮秆 (<1.3 m)、中秆 (1.3~1.6 m) 和高秆 (>1.6 m),每个品种均设置不施氮 (N0) 和施N 150 kg/hm2 (N150) 两个处理。高粱成熟期调查地上部生物量、产量及产量构成,分析高粱地上部氮磷钾养分吸收量、氮吸收与利用效率,测定籽粒淀粉、蛋白质及单宁含量。  结果  随株高增加,高粱地上部干物质累积量和籽粒产量明显增加,但对收获指数没有显著影响。施氮显著提高了中秆和高秆高粱品种的产量和穗粒数,但降低了千粒重,而施氮对矮秆品种的产量及其构成没有显著影响。同一氮处理条件下,高秆和中秆品种的籽粒产量、穗粒数及地上部氮累积量没有显著差异。高秆品种的磷、钾累积量最高,矮秆最低,施氮提高了3个株高品种的磷钾累积量,特别是矮秆品种的磷钾累积量。3个株高品种的氮吸收效率相当,为25.5%~30.4%,但高秆和中秆品种籽粒氮利用效率显著高于矮秆品种。株高与高粱籽粒淀粉含量呈正相关,与蛋白质含量呈负相关,与单宁含量无显著相关性。相同氮处理下,高秆和中秆品种籽粒淀粉、蛋白质和单宁含量相当。施氮降低了所有品种籽粒淀粉含量,提高了蛋白质含量,且对矮秆品种的影响大于中秆和高秆品种。  结论  不同株高杂交高粱品种的收获指数和氮吸收效率没有明显差别,高秆和中秆高粱品种具有较高的穗粒数、籽粒产量、淀粉含量及氮利用效率,中秆品种的氮磷钾养分需求量低于高秆品种。施氮降低了籽粒淀粉含量,提高了中秆和高秆品种的穗粒数进而提高产量,但矮秆高粱产量及其构成对氮不敏感。综合考虑产量、肥料利用效率和满足高粱机械化收获对株高的要求,建议生产中优先考虑株高为1.3~1.6 m的杂交高粱品种。
秸秆还田对东北黑土碳氮磷钾化学计量特征及玉米产量的影响
张旸, 高燕, 张延, 黄丹丹, 陈学文, 张士秀, 梁爱珍
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022234
摘要(57) HTML全文(26) 相关文章
摘要:
  目的  一般来讲,秸秆还田是提升农田土壤肥力,改善土壤养分含量及有效性的重要措施。我们分析了东北黑土区不同秸秆还田方式下土壤碳氮磷钾含量和玉米产量的年际变化,并从土壤化学计量特征研究了土壤养分的有效性。  方法  依托2012年在东北黑土区建立的秸秆还田长期定位试验,选取秸秆移除(CK)、秸秆混合还入0—20 cm 耕层(RI)和秸秆覆盖还田(RC)3个处理,测定了处理实施1年(2013)、3年(2015)、5年(2017)和8年(2020)后不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量及玉米产量,计算了土壤化学计量特征(C∶N、C∶P、N∶P),并分析了各指标之间的相关性。  结果  随试验年限的增加,在0—20 cm土层,CK处理SOC含量有所下降,TN含量基本保持不变,而RI和RC处理的SOC和TN含量均有所增加,RC处理下均为最高;RI处理的SOC和TN含量在0—20 cm土层分布相对均匀,RC处理SOC和TN含量在0—5 cm土层中明显增加,尤其在试验5—8年间的增幅明显升高。CK、RI和RC 3个处理的TP和TK含量均随试验年限的增加缓慢升高,处理间无显著差异(P>0.05)。各处理土壤C∶N介于9.87—12.56,与土壤TN含量显著负相关(P<0.05),与秸秆还田方式无显著相关(P>0.05);土壤C∶P变化范围为30.19—39.87,也与秸秆还田方式无显著相关(P>0.05);土壤N∶P在2.81—3.72之间,各处理表层土壤N∶P始终无显著差异(P>0.05)。随试验时间延长,CK处理的C∶N、C∶P和N∶P均显著降低(P<0.05);RI和RC处理的C∶N也显著降低(P<0.05),RC处理的N∶P比仅在试验第3年显著升高(P<0.05)。各处理的年均玉米产量在11025—11127 kg/hm2,处理间无显著差异(P>0.05)。  结论  连续8年的定位试验表明,玉米连作下不论是否秸秆还田,都显著加快土壤有机质分解速率,长期秸秆不还田提升了黑土磷的有效性,加深了土壤氮限制;秸秆还田增加了土壤中碳氮磷钾的积累量,但没有显著改变土壤磷的有效性和氮限制程度,也没有显著增加玉米产量。秸秆混合还田中土壤碳氮磷钾在0—20 cm耕层中分布均匀,但土壤碳氮磷钾含量在秸秆覆盖还田下最高。
红壤有机碳组分中微生物群落构成及均匀度决定其矿化特征
单会茹, 张璐, 高强, 段英华, 徐明岗
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022224
摘要(66) HTML全文(41) 相关文章
摘要:
  目的  有机碳矿化是陆地碳循环的关键环节,探究长期不同施肥下有机碳组分的矿化特征及其微生物学响应,以明确有机碳在土壤中的固存过程和损失机制。  方法  选取中国农业科学院祁阳红壤肥力长期试验的撂荒(CK0)、不施肥对照(CK)、氮磷钾化肥配施(NPK)和化肥配施有机肥(NPKM) 4个处理,通过物理分组方法获得粗颗粒有机碳(cPOC)、细颗粒有机碳(fPOC)、团聚体内颗粒有机碳(iPOC)和矿物结合态有机碳(MOC)。以该4个处理的有机碳组分进行室内培养试验,研究有机质的矿化动态。采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定各组分中的微生物量及组成,再利用冗余分析明确微生物群落特征对有机碳矿化的贡献。  结果  长期施肥显著提升了红壤总有机碳水平,显著提高了活性有机碳组分(cPOC、fPOC、iPOC)的占比。有机碳组分的矿化速率表现出明显的阶段性特征:前期(矿化1~35天)矿化迅速,后期逐渐变缓并趋于平稳。各组分平均最大矿化速率和累积矿化量均表现为fPOC>cPOC>iPOC>MOC,表明fPOC组分的活性最高,可矿化性最强。与CK相比,CK0处理的cPOC、fPOC、iPOC和MOC组分最大矿化速率分别提高了158.0%、36.4%、67.3%和146.0%;NPK处理的4个组分有机碳的矿化速率与CK无显著差异;NPKM处理分别提高了246.0%、62.9%、21.4%和183.0%。土壤有机碳组分快速矿化阶段(矿化15天)的总PLFA生物量表现为fPOC最高,平均为94.5 nmol/g,约为其他组分(平均26.1~35.0 nmol/g)的3倍。各组分中革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G)比例表现为MOC (6.06)>cPOC (5.18)>fPOC (1.26)>iPOC (1.03),平均真菌/细菌(F/B)为iPOC (0.11)>fPOC (0.10)>MOC (0.06)>cPOC (0.03),fPOC和iPOC组分F/B值较高而G+/G值较低,且二者的微生物群落多样性指数都高于其他组分,表明二者群落结构更稳定,所受养分胁迫较少,群落多样性高。冗余分析表明,微生物群落特征对组分矿化的总解释率达96.4%,其中总PLFA含量、真菌、革兰氏阴性菌是对有机碳组分矿化影响最大的3个因素。  结论  土壤有机碳的可矿化程度与微生物群落结构及群落的物种均匀度密切相关。长期施肥尤其是有机无机肥配施,提高了活性组分中的微生物量,因此提高了土壤中可矿化碳的比例,加之有机肥直接为土壤养分循环提供了额外的能量来源,促进了有机碳的矿化,这可能是施用有机肥提高土壤肥力的原因之一。
不同耕作模式下麦田土壤温室气体排放和小麦产量
陈甜, 于振文, 石玉, 张永丽
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022226
摘要(65) HTML全文(37) 相关文章
摘要:
  目的  研究不同耕作模式对麦田土壤温室气体排放和产量的影响,以期为实现小麦固碳减排、绿色高产提供参考。  方法  供试小麦品种为‘济麦22’,本研究基于2007年的耕作模式田间定位试验麦田,于2020—2021年小麦生长季选择4种耕作模式,即常年翻耕 (P)、常年旋耕 (R)、常年少免耕 (S)和隔两年深松+少免耕 (SS)。采集0—45 cm土层土壤样品,测定不同耕作模式下直径>0.25 mm的土壤团聚体含量、土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量,利用静态暗箱—气相色谱法测定温室气体排放通量,成熟期测定籽粒产量及产量构成因素。  结果  SS处理0—15 cm土层直径>0.25 mm的土壤团聚体含量与S处理无显著差异,显著高于P和R处理,15—45 cm土层显著高于其他处理;0—45 cm土层土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量最高;小麦生长季温室气体全球变暖潜力SS处理较S处理增加了7.9%,较P和R处理分别降低了12.2%和7.3%;SS处理温室气体排放强度较P、R和S处理分别减少了28.6%、28.6%和16.7%。在成熟期,SS处理的千粒重较P、R和S处理分别提高了4.7%、8.7%和9.6%,籽粒产量较P、R和S处理分别增加了7.1%、14.2%和19.4%。  结论  隔两年深松+少免耕 (SS) 处理增加了0—45 cm土层直径>0.25 mm的土壤团聚体含量,提高了土壤有机碳含量和微生物量碳含量,降低了温室气体排放强度,获得了高产。综上所述,隔两年深松+少免耕 (SS) 处理是兼顾产量和环境效益的最佳耕作模式。
秸秆添加对土壤微生物-根系形态以及番茄磷吸收的影响
何怡, 高伟, 诸海焘, 蔡树美, 徐四新, 张德闪
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022283
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摘要:
  目的  研究了添加秸秆后土壤微生物(包括解磷微生物)丰度、磷有效性的动态变化以及作物根系的生长发育特征对作物磷吸收的影响。  方法  以番茄 (Solanum lycopersicum)为供试作物进行田间试验,设置添加秸秆(+straw)和不添加秸秆对照(–straw)两个处理,在番茄移栽后第15、30及45 天,测定了番茄地上部生物量、磷含量和根系形态,同时测定了土壤微生物数量(细菌、真菌、解磷微生物)、微生物生物量磷和速效磷含量,分析了微生物‒根系–作物磷吸收的关系。  结果  添加秸秆提高了成熟期番茄的地上部生物量,显著提高了叶片和地上部的磷吸收量,地上部(叶+茎+果实)总磷吸收量较不加秸秆番茄增加21.8%。与-straw对照处理相比,+straw处理提高了土壤细菌以及编码phoDphoCpqqC功能基因的解磷微生物丰度,增加了微生物量磷。+straw处理降低了15 天番茄根系生物量和组织密度,增加了根系比根长,降低了15到30 天的番茄根系生长。番茄移栽后第30 天到45 天,土壤细菌、真菌丰度下降,微生物量磷降低,丰富的解磷微生物以及微生物量磷降低介导的磷活化,驱动番茄根系生长加快,比根长增加,根系直径降低。根系生长与土壤磷有效性(Olsen-P)相关性不显著。  结论  添加秸秆初期微生物增生导致番茄根系生长缓慢,后期微生物磷的降低和解磷微生物对磷的活化促进细根的快速伸长。秸秆还田激发微生物磷活化协同根系高效磷吸收特征促进成熟期番茄地上部磷吸收的增加。
猪血蛋白水解物对盆栽樱桃番茄生长和品质的影响
王维轩, 金晓, 寇俊彤, 王振业, 孙奉良, 吕昊峰, 梁斌, 李俊良, 周伟伟
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022291
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摘要:
  目的  研究外源喷施不同浓度猪血蛋白水解物 (PP)对樱桃番茄植株生长和品质的影响,以期为高产优质樱桃番茄生产提供理论参考。  方法  以樱桃番茄品种“盆栽红”为试验材料,采用基质栽培,设置3个PP浓度0 g/L (CK)、1 g/L (PP1)、2 g/L (PP2),在开花期进行叶面喷施,整个生育期共喷施6次。樱桃番茄在第三穗果实完全成熟后收获,分析外源PP对樱桃番茄植株生长、光合作用、养分吸收以及营养品质的影响。  结果  喷施1和2 g/L的PP不同程度地增加了番茄地上部、根部以及果实中N、P、K含量,显著提高了叶片叶绿素含量、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr)和气孔导度 (Gs),植株地上部鲜重比CK处理分别增加了18.2%和40.6%,干重分别增加了42.3%和57.4%,且喷施浓度为2 g/L的效果好于1 g/L。与CK处理相比,PP2处理番茄的产量、单果重、横径、纵径和硬度分别增加了37.4%、26.6%、16.3%、10.3%和30.8%,并有效改善了果实色泽,提高了樱桃番茄的外观品质。PP2处理有利于樱桃番茄果实中可溶性糖、可溶性蛋白、抗坏血酸和谷胱甘肽的积累,较CK分别增加了24.2%、25.5%、96.6%和30.9%;番茄果实中的番茄总酚、类黄酮和花色素苷含量分别增加18.7%、33.3%和56.2%,DPPH自由基清除能力和铁还原抗氧化能力分别增加了27.7%和29.4%,显著提高了番茄果实的抗氧化活性。  结论  外源喷施2 g/L的猪血蛋白水解物能有效改善番茄植株的养分吸收和光合作用,促进植株生长和番茄品质的提升,是一种提高樱桃番茄产量、改善营养和功能性品质的高效有机措施。
减量施氮调控强筋小麦产量品质协同提升
马瑞琦, 常旭虹, 刘阿康, 王德梅, 陶志强, 王艳杰, 杨玉双, 王振林, 赵广才
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022149
摘要(49) HTML全文(31) 相关文章
摘要:
  目的  通过逐年精准缩小施氮量梯度,研究减量施氮对强筋小麦产量及籽粒品质的影响,探明实现产量品质协同稳定的适宜施氮量。  方法  于2016—2019连续3年以强筋小麦藁优2018、师栾02-1、石优20为试验材料,在0~480 kg/hm2范围内,分年度设计逐年递减的施氮梯度,分别为120、60和30 kg/hm2,研究强筋小麦产量和籽粒品质对减量施氮的响应及最适施氮量。  结果  在施氮0~240 kg/hm2范围内,增施氮肥可显著提高强筋小麦产量;施氮240~360 kg/hm2范围内,各氮肥处理间小麦产量无显著差异;施氮360~480 kg/hm2范围内小麦产量显著降低。3个年度各施氮处理下均以石优20产量最高。施氮肥0~360 kg/hm2有利于单位面积穗数和穗粒数的提高,不利于千粒重提高,施氮240 kg/hm2可实现产量三因素协调平衡,且氮肥农学效率最高。除容重、硬度外,不同年度间,其他品质指标均随着施氮量增加而提高,其中沉淀值、湿面筋含量和面团稳定时间受氮肥影响较大,对氮肥更为敏感。品种间结果比较表明,师栾02-1的品质总体上较好,其籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间和面包体积显著高于藁优2018和石优20;此外,氮肥对3个强筋品种主要品质指标的调控效应相近。  结论  在河北省种植藁优2018施氮270 kg/hm2、师栾02-1和石优20施氮210~240 kg/hm2,即能够满足该品种产量和品质协同改善的需求,保证强筋小麦达到高产优质高效的目的。
综合农艺措施实现东北玉米生产和环境效益及土壤肥力的同步提升
曹玉军, 姚凡云, 吕艳杰, 魏雯雯, 刘小丹, 刘志铭, 徐文华, 梁杰, 王立春, 王永军
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022225
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摘要:
  目的  东北春玉米生产中普遍存在种植密度偏低、肥料施用不合理、耕层质量差等问题,严重制约了玉米持续增产及养分效率的提升。研究综合农艺措施下玉米产量、植株氮素吸收与利用及土壤氮素平衡,为春玉米高效生产提供参考依据。  方法  2017—2019年,以玉米品种‘富民108’为供试材料,在吉林省农安县进行了田间试验。整合密度、耕作方式、氮素施用量和施用时期等技术要素,设置了高产高效模式(HH)和超高产模式(SH),同时设置农户模式(FP)和基础地力模式(CK)作为对照;为计算肥料利用率及土壤氮素平衡,在FP、HH和SH模式下各自增设不施氮肥空白处理。在玉米6个生育期,取植株样品测定氮素含量和吸收量,同时取0—40 cm土壤样品测定铵态氮和硝态氮含量。在成熟期考种、测产。  结果  3年试验玉米籽粒产量均表现为SH>HH>FP (P<0.05),SH比HH、FP处理平均提高了8.76%、20.16%。氮素偏生产力(PFPN) 3年均以HH处理最高,SH处理最低,HH比FP、SH处理平均分别提高37.92%、45.65%;氮素农学效率(AEN)和氮素回收效率(REN)均表现为HH>SH>FP,HH处理的AEN和REN分别比SH、FP处理提高了21.21%、35.72%和9.69%、63.56%。植株氮积累量在苗期至拔节期FP、HH、SH处理间无显著差异。生殖生长阶段(R1至R6)植株氮素积累量占氮素总积累量的比例为SH (36.21%)>HH (34.60%)>FP (29.75%)>CK (26.33%)。籽粒氮素积累量来自花后吸收的比例随着产量的增加而提高,SH、HH、FP、CK处理花后氮素吸收量的贡献率分别为48.43%、44.78%、40.40%、35.39%。0—20 cm、20—40 cm土层土壤无机氮含量在玉米开花期前均以FP处理最高,而开花期到成熟期以SH处理最高,与FP、HH处理相比,SH处理的0—20 cm 土层土壤无机氮含量平均分别提高了12.00%、4.05%,20—40 cm土层土壤无机氮含量分别提高了14.81%、4.93%。HH处理氮素表观损失量显著低于FP和SH处理,而土壤氮素盈余量均以FP处理最高,比HH、SH处理分别平均高了23.36%、5.25%。玉米净收益HH比FP、SH处理分别提高了14.38%、18.30%。  结论  高产高效模式显著提高了玉米氮素利用率,降低了土壤氮残留率和氮损失量,而超高产模式虽然使产量进一步显著增加,但降低了氮素利用效率,增加了土壤氮素残留与表观损失量。综合考虑产量、氮素利用率、经济效益及潜在环境风险,将种植密度由6.0万株/hm2提高至7.5万株/hm2,氮肥播前一次性基施改为减量分次施用,配套秋季深翻、夏季深松的高产高效模式,可以实现春玉米产量和氮效率的同步提高。
酸快生芽孢杆菌‘HS3’培养条件的优化及在玉米花生间作体系中的促生效果
王中华, 张辉红, 常泸尹, 郭慷, 张昊鑫, 牛兵, 姜瑛
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022217
摘要(102) HTML全文(52) 相关文章
摘要:
  目的  高效多功能微生物可以改善作物根际环境,提高肥料利用率。我们筛选并验证了一株多功能促生菌对作物的“增产提质”效应。  方法  供试促生菌分离筛选自花生根际土,利用“稀释涂布平板法”获得一株兼具产吲哚乙酸(indole acetic acid, IAA)、溶有机磷、解钾能力的高效多功能促生菌,结合形态学、生理生化及16S rDNA序列分析方法鉴定其种属,通过单因素和正交试验探究其促生能力最佳条件,并将其应用在花生盆栽以及花生玉米大田间作条件下,探究其在实际生产中的应用价值。  结果  1)筛选出的菌株登记号为‘HS3’,属于酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler),其产IAA、溶有机磷、解钾能力分别达45.82、2.86和19.88 mg/L。其最佳产IAA能力和解钾能力的培养条件为:初始pH 6、装液量100 mL/250 mL、果糖、酵母粉;最大溶有机磷能力的培养条件为pH 6、装液量100 mL/250 mL、蔗糖、尿素。2)盆栽试验中,接种‘HS3’后,土壤IAA、有效磷、速效钾含量分别提高了80.95%、14.24%、70.59%,并显著促进了花生根系和地上部的生长。3)在田间花生玉米间作体系下,接菌处理花生侧土壤IAA、有效氮、有效磷、速效钾含量分别显著提高了49.06%、22.64%、24.01%、52.89%,单株秕果数和单株秕果重分别显著下降了54.26%和47.90%,花生产量显著提高9.87%;玉米侧土壤IAA、有效磷、速效钾含量分别显著提高了67.83%、22.94%、14.17%,玉米穗秃顶长下降了27.30%,玉米产量显著提高18.56%。相关性分析结果表明,花生玉米间作田间试验中土壤IAA、速效磷和速效钾含量均与花生和玉米产量呈显著正相关。  结论  筛选得到的一株酸快生芽孢杆菌‘HS3’具有较好的产IAA、溶有机磷和解钾的功效。接种于土壤中可以有效提高土壤IAA、速效磷、速效钾含量,进而促进植株的地上部和地下部生长,提高产量。
AM真菌对离子型稀土矿山废弃地土壤修复改良效果研究
黄金, 肖信锦, 王慧娟, 孙雪菲, 邓扬悟
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022219
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摘要:
  目的  研究3种AM真菌对提高离子型稀土废弃矿区的生态修复改良效果,为选择适宜的AM菌剂提供技术支撑。  方法  试验采用盆栽方法,供试土壤来自江西省赣州市定南县某废弃的离子型稀土矿区,供试作物为黑麦草。在灭菌的土壤上,分别接种摩西斗管囊霉(Glomus mosseae,G.m)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,R.i)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum,G.e),以不接种菌剂为对照,每个处理重复6次。播种催芽后的黑麦草,黑麦草生长210天,进行了8次株高和干物量监测,在黑麦草生长195天时 (第8次监测),收获3个重复的黑麦草,植株样品用于分析地上部和根部干重、NPK含量,根际土壤样品用于分析pH、有机质、全量和速效氮磷钾含量。其余3个重复停止灌水用于干旱胁迫处理,在黑麦草生长210天时测定了植株超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量。  结果  与不接菌空白组相比,接种G.m、R.i、G.e处理根际土壤pH由强酸性(4.60)提高至7.62~7.90,有机质分别提升了123.9%、126.8%、105.0%;G.m处理土壤全氮、碱解氮和全磷分别提升了64.17%、59.93%和84.12%;R.i处理速效钾含量提高了73.31%。接种G.m、R.i和G.e处理的黑麦草株高分别增加了38.13%、34.53%和25.33%;接种R.i真菌的黑麦草地上部干重增加了43.73%,地下部氮、磷、钾含量分别提升了58.60%和83.27%、45.60%。干旱胁迫4天后,G.m、Ri、G.e 3种AM真菌SOD活性分别提高了7.35%、15.94%和4.68%,脯氨酸含量分别提高了34.94%、36.66%和16.87%。  结论  在离子型稀土废弃矿区土壤上接种这3种AM真菌均能有效侵染黑麦草根系,提高植株的耐旱性,有利于植株产生更多的SOD和脯氨酸,以提高抗干旱胁迫能力。接种AM真菌可显著提高离子型稀土废弃地上黑麦草根际土壤pH,提高有机质、全量氮磷含量和速效氮钾含量,显著增加植株株高和地上及地下部干物质累积量。因此,接种AM真菌有利于提高离子型稀土废弃矿区的生态修复效果,尤其是G.m和R.i两种真菌有非常可期的推广前景。
新阶段化肥减量增效战略研究
周卫, 丁文成
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022647
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摘要:
我国农业生产中化肥过量施用较为普遍,肥料利用率不高,资源浪费,环境污染等问题时有发生。十三五期间国家开展了多项化肥减量增效行动计划,取得了积极成效,生产层面基本实现了化肥消费总量零增长目标,但化肥绿色增效的基础理论研究与技术创新不足,推广应用覆盖面不够,政策法规仍有待完善。当前我国化肥减量增效工作步入了全面攻坚期,本文调查分析了国际化肥减量增效的经验,总结了我国前期化肥减量增效工作取得的成效和存在问题,结合我国具体国情农情,以“精准、高效、绿色、智能”为指导原则,提出新阶段全面推进化肥减量增效的战略导向和具体举措建议,为保障国家粮食安全和生态环境安全提供科技支撑。
毛叶苕子磷饥饿响应基因VvPHR1的克隆及功能研究
毛琳琳, 朱瑞利, 易可可, 段志龙, 王秀斌, 周卫, 孙静文
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022441
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摘要:
  目的  磷饥饿响应因子PHR (phosphate starvation response)在植物根系发育和磷养分吸收中起重要作用,本研究主要阐明毛叶苕子VvPHR1基因生物学功能,为培育磷高效型绿肥作物提供理论依据。  方法  通过转录组测序获得毛叶苕子VvPHR1基因序列。采用酵母单杂交方法验证VvPHR1基因的转录激活功能,构建其过表达载体,利用花粉管通道法分别遗传转化野生型和突变体(Atphr1)拟南芥,获得超量表达VvPHR1基因和突变体功能回补转基因材料。对正常磷(1 mmol/L Pi)和低磷(1 μmol/L Pi)的培养基中生长30天的拟南芥取样,采用实时荧光定量PCR对野生型和转基因拟南芥中VvPHR1及下游磷转运基因的表达进行分析,并对转基因材料进行表型分析,测定其主根长、鲜重、总磷及无机磷(phosphate,Pi)含量。  结果  毛叶苕子转录组中有13个PHR基因,转录本129590、96227、120424与拟南芥的PHR1相似度最高,其中转录本120424在低磷诱导下表达量最高,将该转录本命名为VvPHR1基因。该基因cDNA全长1008 bp,编码335个氨基酸,推测编码蛋白的分子量为36.5 KD,等电点为6.04。系统发育树构建结果显示,该基因与蒺藜苜蓿和大豆PHR1基因的亲缘关系较近。亚细胞定位分析表明,VvPHR1基因定位在细胞核中。酵母单杂交结果显示,VvPHR1基因在酵母细胞中具有转录激活活性,能够激活下游报告基因表达。实时荧光定量PCR结果显示,与野生型相比,低磷胁迫下转VvPHR1基因拟南芥中VvPHR1基因及其下游调控的磷转运蛋白基因的表达量均显著上调。进一步研究转VvPHR1基因植株表型发现,在正常磷培养基中,野生型与转VvPHR1基因型拟南芥,以及突变体与突变体回补型拟南芥之间植株长势、主根长、全磷和无机磷含量均无显著差异;而在低磷培养基中,转VvPHR1基因拟南芥与野生型及突变体回补型拟南芥与突变体相比,主根更长,且植株全磷和有效磷含量均显著增加。  结论  毛叶苕子VvPHR1基因定位在细胞核中且具有转录自激活活性,具有转录因子的功能特征。在低磷条件下,VvPHR1基因在转基因拟南芥的表达显著上调,能够促进根系伸长和增加植株对磷吸收,与拟南芥AtPHR1基因有相似的功能。
不同耐密性玉米品种地上部与根系性状的协同效应
吴斌, 任伟, 班祥奔, 王贺, 米国华, 陈范骏, 潘清春
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022232
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摘要:
  目的  阐明不同玉米品种在增密种植条件下地上部性状和根系构型的协同响应,为耐密性玉米的遗传改良提供理论支撑。  方法  以我国18个主栽玉米品种为研究对象,设置两个种植密度(6 万、7.5 万株/hm2),分别在吐丝期和成熟期测定14个地上部农艺性状和8个根系构型性状,利用方差分析与回归分析等统计方法解析耐密高产品种的地上地下协同关系。  结果  随着种植密度的增加,玉米单株地上部和根系生物量及籽粒产量等指标下降,群体地上部生物量和籽粒产量显著提高。根据两个种植密度下的群体产量,受试品种中6个被划分为高低密度下均高产的双高型(DH);3个品种为仅高密度下高产的高密高产型(HH);7个品种为高低密度下均低产的双低型(DL);2个品种为仅低密度下高产的低密高产型(HL),供试品种主要为双高型(DH)和双低型(DL)。在高密度下,DH品种比DL品种具有更多的吐丝前干物质累积量和更高的收获指数,DH品种在减少根系干重、节根数和根系宽度的同时,保持了较高的根系表面积与总根长。综合两个种植密度下地上部与根系性状对产量的贡献,发现吐丝期茎秆干物质、成熟期籽粒干物质、收获指数对产量具有正向贡献效应,根系的节根数对于产量具有负向贡献。  结论  耐密高产的双高型玉米品种可有效协调地上部和地下部的关系,使根中的有限碳资源合理分配,通过减少节根数、增加根系长度和根系吸收表面积,合理分配有限的碳资源,提高养分吸收能力以满足地上部需求;同时,通过增加地上部吐丝前干物质积累及其吐丝后干物质向籽粒的分配,协同植株源库关系,进而提高产量。
施用钾肥时期对葡萄转色和品质及钾吸收基因表达的影响
李文涛, 王令宇, 杨毓贤, 余文彬, 刘卫春, 房经贵, 上官凌飞
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022268
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摘要:
  目的  钾肥可以促进葡萄果实的提前着色,我们比较了不同时间施用钾肥对葡萄转色和品质的影响,并从分子水平初步验证了钾肥施用时期对葡萄转色的效果。  方法  以江苏盱眙、浙江天台和浙江金华3个地区的5年生‘夏黑’葡萄为试材,分别在果实膨大后4(T1)、8 (T2)、12 (T3)、16 (T4)天的上午10:00,沟施120 g/株 K2SO4水溶肥,以不施钾肥为对照,之后及时浇水,每组三个重复。在每次处理前观察采样,处理后每隔4天统计果实转色率,并采集30粒果实用于测定果实纵横径、果粒重、硬度、可溶性固形物(TSS)、可滴定酸(TA)等生理指标。施肥处理前一个小时(9点)采集4-5片葡萄第8-9节位成熟叶片,用于检测VvKUP1、VvKUP2荧光定量相对表达量。  结果  4个施肥时期沟施120 g/株钾肥后,三个地区施肥处理均促进了葡萄果实提前转色。与对照相比,江苏盱眙和浙江金华均以T3处理促进着色效果最好,果实提前着色4天和8天左右,转色率分别到达95.0%、80.6%;浙江天台以T2处理处理促进果实着色效果最好,提前着色4天左右,转色率到达83.4%。沟施钾肥可以促进果粒重和纵横径的增加,江苏盱眙和浙江金华均以T3处理最好,浙江天台以T1处理最好。在江苏盱眙,4个沟施钾肥处理均提高了果实TSS含量,T2、T3、T4处理降低了果实硬度;在浙江金华地区,4个施钾处理均降低了果实TA含量和果实硬度,提高了TSS含量;在浙江天台,沟施钾肥降低了果实TA含量和果实硬度,T1、T2、T3处理提高了TSS含量。通过对不同时期‘夏黑’葡萄叶片中钾吸收基因的表达分析,发现当钾吸收基因VvKUP1表达趋势由下降转为上升,且VvKUP2表达趋势由上升转为下降时,与最适施肥时期相符合。  结论  沟施钾肥可以促进‘夏黑’果实提早着色和果实品质的提高。果实膨大后12天喷施钾肥在江苏盱眙和浙江金华地区的‘夏黑’葡萄转色的效果较好,果实膨大后8天对浙江天台地区‘夏黑’葡萄的转色效果较好。葡萄膨大后叶片中两个钾吸收关键基因表达量的变化证明了该时期施钾的必要性。
深切怀念林葆先生
周卫, 李书田, 李春花, 白由路, 金继运
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022715
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摘要:
采用综合评价模型优化樱桃番茄的灌溉与钙镁肥组合
李瑞, 贺代伟, 刘杰成, 王正, 姜煜, 王玮, 张智, 裘莉娟
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022262
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摘要:
  目的  钙、镁肥效果既互相影响,又受灌溉量影响。我们尝试了用综合评价模型去优化包括钙、镁和水等多因子的配施方案,为樱桃番茄高效生产提供指导。  方法  水、N、K、Ca、Mg五元二次正交旋转组合设计(1/2实施)微区试验在陕西杨凌大棚内进行,供试樱桃番茄品种为“粉妹1号”,共36个处理。测定了樱桃番茄生长、产量、品质、水肥利用率共21个指标。采用Pearson相关性分析、组合评价方法对指标进行分级、综合评价,构建樱桃番茄综合评分对5个因子水平的响应模型。  结果  构建了包含14个指标的樱桃番茄综合评价体系;组合赋权确定了各指标最终权重,其中产量权重(0.2324)最大,净光合速率权重(0.0183)最小,表明产量是对试验因子变化最敏感的指标。采用整体差异综合评价,樱桃番茄的综合评分随灌水量和N肥水平由–2、–1、0、+1、+2的变化先增加后降低,灌水量0水平与–2和+2水平处理之间的差异显著大于N肥水平之间的差异,随Ca肥的变化略呈先增加后降低的趋势,而随K和Mg肥的变化几乎没有显著变化。采用降维分析,当水、N和K处于0水平(适当水平)时,樱桃番茄的综合评分以Ca和Mg为0水平附近时最高;共同考虑5个因子的交互作用,基于整体差异组合的综合评分最优区间为:灌水量56.26~59.03 L/株、N 6.05~7.03 g/株、K2O 5.97~6.50 g/株、CaO 2.92~3.30 g/株、MgO 0.58~0.64 g/株。  结论  采用综合评价模型可以兼顾生长、产量、品质和资源利用率,提出最优的水肥组合方案。本试验提出的樱桃番茄适宜施肥区间验证了该方法的可行性。
南方不同土地利用方式下土壤肥力研究——以湖北省长阳县火烧坪乡为例
陈亚男, 庄媛, 闫瑞瑞, 秦琪, 金晶炜, 杨培志, 刘洋, 熊军波, 辛晓平
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022252
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摘要:
  目的  南方草山草坡分布区气候湿润、温度适宜、适合牧草生长,具有很高的生产和生态价值。土地利用方式的改变会造成土壤肥力的差异,因此探究南方草山草坡不同土地利用方式下的土壤养分特征,对南方草山草坡合理开发利用具有深远意义。  方法  湖北省长阳县的天然草山坡、人工草地、农田在中国南方分厂具有代表性。本研究在该县的火烧坪地区采集3种土地利用类型0—10、10—20和20—30 cm深度样品,测定其土壤物理和化学性质。采用单因素方差分析和多重比较方法,探究了土地利用方式及其不同土层之间养分的差异,并利用主成分分析评价了各土地利用类型的土壤质量水平。  结果  (1)草山草坡3个土层的有机碳(SOC)、全氮(TN)、和速效磷(AP)含量存显著高于人工草地和农田(P<0.05),而土壤全钾(TK)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量则显著低于农田和人工草地,pH没有显著区别。天然草山草坡土壤养分含量随土层的加深而降低,人工草场和农田的养分含量在0—30 cm之间无显著变化。(2)天然草山草坡土壤过氧化氢酶活性(CAT)高于农田和人工草地,且CAT活性随土层深度的增加逐层递减。农田脲酶活性 (URE) 高于人工草地和天然草山草坡,且农田中的URE活性受土壤深度影响较小。蛋白酶活性 (PRE) 受土地利用方式和土层深度影响较小。转化酶(IVT)在4种酶中活性表现为最高,在人工草地与天然草山草坡中的IVT活性逐层递减,而在农田中的活性土层间无显著变化。(3)农田固氮菌数量整体上高于人工草地和天然草山草坡,在10—20 cm土层中农田的反硝化细菌和纤维素分解菌数量显著高于人工草地和天然草山草坡。固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌和纤维素分解菌数量随土层深度的变化均不明显。(4)主成分分析计算土壤质量综合得分中土壤基本养分占比39.8%、土壤微生物占比30.8%、土壤酶活性占比10%,综合质量得分为天然草山草坡(WL)>人工草地(GL)>农田(CL)。  结论  南方天然草山草坡改为人工草地和农田后,土壤全碳、有机碳和全氮含量显著降低,而全磷全钾和有效磷钾含量由于没有使用化肥显著低于人工草地和农田。天然草山草坡的有机质和全氮含量随土层深度的增加而降低,但人工草地和农田在0—30 cm深度范围内,没有显著变化。天然草山草坡表土中的酶活性较高,而人工草场土壤中的微生物数量较高,TN、TC、SOC、OP、pH表征了39.8%的土壤肥力,微生物数量表征了30.8%的土壤肥力,综合比较,土壤肥力水平为天然草山草坡>人工草场>农田。
黄腐酸添加量对低氮胁迫下小麦根系形态和地上部生长的影响
于晟玥, 牛银星, 王泽平, 李福贵, 柴龙行, 冯彪, 韩燕来, 王祎
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022259
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摘要:
  目的  黄腐酸(FA)是腐植酸中分子量较小、活性最大的组分,作为一种生物刺激素 FA 可以促进植物生长,提高植株的抗逆性。本研究探讨了黄腐酸不同添加量对低氮胁迫下小麦生长及根系形态的影响,为小麦减氮增效提供实践和理论参考。  方法  试验以小麦品种鑫华麦818为材料进行了水培试验。将营养液氮浓度调整为硝态氮0.1 mmol/L模拟低氮胁迫,设置FA添加量0、30、60、90、120 mg/L共5个处理,以正常供氮营养液(硝态氮4 mmol/L)为对照。分析了小麦根系形态、植株生物量、植株氮浓度、氮累积量、叶片氮代谢关键酶活性等指标。  结果  与FA0相比,FA30、FA60、FA90和FA120处理的地上部生物量分别提高了16.31%、23.18%、26.75%和35.16%,FA120的地上部生物量与正常氮处理已无显著差异;FA30、FA60和FA90总根长增加了35.00%~44.67%,根表面积增加了39.93%~95.42%,根体积增加了55.38%~144.61%,根尖数增加了62.88%~90.12%,主根长增加了26.29%~31.71% (p≤0.05)。将根系按照直径划分为4个等级,FA处理主要促进了小麦Ⅰ~Ⅲ级根系的生长。与LN-FA0相比,4个FA处理均显著提高了小麦地上部氮累积量、根系氮吸收效率和地上部氮分配比例,显著提高了小麦叶片谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性。上述全部指标,除地上部生物量外,FA的提升效果均随FA添加量增加至90 mg/L达到最高值,FA120则不同程度地降低了对各指标的提升效果。  结论  低氮胁迫下,适宜FA添加量可显著促进小麦Ⅰ~Ⅲ级根系的生长,提高总根长、主根长、根表面积、根体积和根尖数,进而显著提高小麦根系氮吸收效率以及在地上部的氮分配率,并通过提高低氮叶片的GOGAT和GDH酶活性增强植株氮代谢,促进地上部生物量积累。FA添加量在30~90mg/L范围内,效果随FA添加量的增加而增强,当添加量达到120 mg/L时,其对小麦根系各指标和氮代谢酶活性的作用减小,但却获得了最大的地上部生物量,其原因还需继续研究。
免耕与深松结合秸秆覆盖提高马铃薯田碳氮水含量的效应
张龙, 李简, 赵富贵, 李丹, 侯贤清, 李荣
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022199
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摘要:
  目的  研究不同耕作方式结合秸秆覆盖措施对土壤有机碳、氮、水含量及马铃薯产量的影响,以探明耕作结合秸秆覆盖措施的增产机理,为宁南旱作节水农业发展提供技术和理论参考。  方法  于2014—2016年开展田间定位试验,设置6个处理,具体为免耕+秸秆覆盖(NS)、免耕+不覆盖(NN)、深松+秸秆覆盖(SS)、深松+不覆盖(SN)、传统耕作+秸秆覆盖(CS)、传统耕作+不覆盖(CN)。在2016年马铃薯收获期取样测定了0—40 cm土层土壤有机碳与全氮含量,播种、现蕾、块茎形成和块茎膨大期测定了0—200 cm土层土壤蓄水量,苗期、现蕾、块茎形成、块茎膨大以及收获期测定了地上部生物量,成熟期调查了产量。  结果  同一耕作措施下,覆盖秸秆较不覆盖能显著提高0—40 cm土层土壤碳、氮含量,提高马铃薯播种期、现蕾期、块茎形成期和块茎膨大期0—200 cm土层土壤蓄水量。以CN处理为对照,0—20 cm土层土壤碳、氮含量的提高幅度以SS处理最高,增幅分别为29.9%和24.7%,20—40 cm土层则以NS处理最高,增幅分别为52.4%和27.4% (P<0.05);播种期土壤蓄水量 2014年(干旱年)以NS处理最高,2015年(平水年)和2016年(干旱年)以SS处理最高,增幅依次为6.4%、11.4%和29.6%;马铃薯关键生育期平均土壤蓄水量的增幅在2014和2016年以SS处理最高,分别为21.6%和26.0%,2015年以NS处理最高,增幅为17.2%。根据马铃薯生物量累积动态变化的Logistic模型计算,3年均以SS处理进入快速增长起始期最早,最大累积速率在2014年以NS处理最高,2015和2016年以SS处理最高。相比CN,马铃薯产量2014年以NS处理最佳,增幅为51.8%,2015和2016年均以SS处理最佳,增幅分别为36.7%和87.5%。降水年型、耕作方式和秸秆覆盖对土壤蓄水量、马铃薯地上部生物量以及产量的影响均达到极显著水平,秸秆覆盖对土壤碳、氮含量的影响也达到极显著水平(P<0.01)。马铃薯产量与土壤碳含量呈显著正相关,与土壤全氮、蓄水量和生物量呈极显著正相关,土壤碳、氮含量和蓄水量之间也呈极显著正相关。  结论  不同耕作措施配合秸秆覆盖可进一步提高土壤碳、氮含量和0—200 cm土层蓄水量,保证马铃薯稳产高产。在秸秆覆盖条件下,连续深松能够显著提升0—20 cm土层土壤碳、氮含量,提早马铃薯的生物量快速累积期,并在干旱年延长快速增长持续期和提高最大累积速率;免耕在第一年提高马铃薯产量的效果最佳,但连续免耕的增产效果不如连续深松甚至传统耕作。因此,综合考虑土壤碳氮水与作物产量的协同效应,建议免耕、深松配合秸秆覆盖措施在宁南山区马铃薯栽培中进行推广应用。
大豆磷铁养分胁迫响应的FER基因鉴定及FER1缓解铁毒作用
吴丽霞, 欧斯艳, 麦翠珊, 黄丽雅, 张亚楠, 邓雅茹, 李方剑, 王金祥
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022046
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摘要:
  目的  FERRITIN (FER)是一类保守铁蛋白,对于维持铁的稳态及铁代谢中起重要作用。通过鉴定大豆FERRITIN (GmFER)基因家族的组成及其对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,为今后研究FER功能奠定基础。  方法  对GmFER基因进行生物信息学分析,根据其编码的GmFER氨基酸序列,用ProtParam tool网站计算了GmFER家族的相对分子质量、氨基酸组成和等电点(PI);用PSORT网站预测GmFERs蛋白定位;从Phytozome网站下载GmFER家族的氨基酸序列与基因启动子序列,用 MEME 预测GmFER家族序列中的保守基序;用MEGA X对GmFERs进行进化分析,用最大似然法重建进化树;通过定量PCR分析GmFER对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,构建GmFER1基因启动子融合GUS 报告基因的载体与GmFER1超表达载体,进一步分析GmFER1基因启动子活性和对铁毒的响应,以及异源表达超表达GmFER1对拟南芥耐受铁毒的影响。  结果  大豆基因组有12个GmFER基因,对GmFERs进行进化分析,发现GmFERs可以分为4个亚组(亚组Ⅰ~Ⅳ),其中GmFER3、GmFER7、GmFER8、GmFER10和GmFER11属于亚组Ⅰ,GmFER2和GmFER9同属亚组Ⅱ;GmFER5和禾本科植物水稻和玉米的FER同属亚组Ⅲ,GmFER1、GmFER4、GmFER6、GmFER12属于亚组Ⅳ;通过MEME预测,GmFER家族序列中的保守基序有3个;蛋白亚细胞定位预测显示,大豆FER蛋白可定位于细胞质、线粒体和叶绿体。运用定量PCR技术检测GmFER基因在大豆根和叶的表达水平,发现12个GmFER基因在响应磷铁养分胁迫时存在差异,其中GmFER1GmFER4GmFER5GmFER6GmFER12受低磷诱导,GmFER1GmFER4GmFER12表达受铁毒诱导;对GmFER1启动子的活性进行分析,发现铁毒促进GmFER1启动子在根系的活性;在铁毒胁迫下,与野生型Col-0比,超表达GmFER1显著提高了拟南芥的主根长、侧根数目、侧根密度、叶绿素含量和鲜重,增强了耐铁毒的能力。  结论  大豆基因组共有12个FER基因,GmFER基因响应低磷或铁毒等养分胁迫。本研究发现,超表达GmFER1促进主根生长、增加侧根密度、提高了叶绿素含量以及增加了植株鲜重,表明GmFER1在缓解铁毒胁迫方面起重要作用。
海藻多糖–纳米硒的结构及其提高水稻硒累积的机理
王潮鑫, 杨春妹, 张木, 沈宏
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2022092
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摘要:
  目的  以海藻提取物和亚硒酸钠为原料,采用抗坏血酸还原法制备了一款海藻多糖–纳米硒(APS-SeNPs),以期为富硒大米生产提供高效富硒肥料。  方法  采用单因素试验和响应面法优化APS-SeNPs的制备工艺;借助傅里叶红外光谱、透射电镜和表面张力仪对APS-SeNPs进行表征;并在大田条件下探究0、5、25 mg/L APS-SeNPs叶面喷施对粳稻‘洛稻998’和籼稻‘川香优2号’硒累积的影响。  结果  (1) APS-SeNPs的最佳制备工艺: 硒添加量2800 mg/L,亚硒酸钠与抗坏血酸的摩尔比19∶100,反应温度32℃,时间20 min。APS-SeNPs粒径为38.94 nm,Zeta电位为–52.17 mV。红外分析结果发现海藻多糖与纳米硒形成了新的Se—O化学键。APS-SeNPs的表面张力为46.23 mN/m,显著低于Na2SeO3。APS-SeNPs在水稻叶片上的持液量为 6.28 mg/cm2,而Na2SeO3只有3.94 mg/cm2。(2)田间试验结果表明,随着APS-SeNPs喷施浓度增加,水稻叶片、稻壳和糙米的硒含量增加,各部位硒含量顺序为叶片>稻壳>糙米。与Na2SeO3处理相比,APS-SeNPs处理的糙米硒含量提高了2.2%~34.5%。两种硒源处理的糙米有机硒占糙米总硒比例为70.9%~85.3%,糙米有机硒比例均随叶面喷施硒浓度增加而下降,但值得一提的是,APS-SeNPs处理的稻米有机硒比例比Na2SeO3处理高2.1~7.6个百分点。  结论  海藻糖与纳米硒的结合显著降低了Na2SeO3溶液的表面张力,喷施后在叶片上的持液量更多,因而提高了水稻硒的吸收,相应地提高了硒在籽粒中的累积量以及籽粒中的有机硒比例。在水稻灌浆期喷施浓度5 mg/L APS-SeNPs的效果最好,喷施后的稻米硒含量达到国家富硒标准(0.04~0.3 mg/kg),是富硒水稻生产的可行措施。
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2022, 28(12).  
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摘要:
施用有机肥煤矿复垦耕地有机碳的固持效率及组分变化
徐明岗, 李然, 孙楠, 安永齐, 王小利, 靳东升, 李建华, 张强, 洪坚平, 申华平
2022, 28(12): 2143-2151.   doi: 10.11674/zwyf.2022174
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摘要:
  [【目的】]  研究长期施用不同量有机肥下复垦耕地总有机碳 (SOC) 及其各组分的固碳效率变化,为煤矿区复垦土壤肥力快速提升提供理论依据。  [【方法】]  山西煤矿塌陷区复垦长期定位试验始于2008年,设置不施肥(CK)、施用化肥(F)、化肥配施低量有机肥(LMF)和化肥配施高量有机肥(HMF) 4个处理。2019年玉米收获前,采集0—20 cm土层土壤样品,采用物理−化学联合分组方法,测定土壤总有机碳(SOC)及各组分有机碳含量,分析碳投入与土壤总有机碳及各组分有机碳含量之间的关系。  [【结果】]  复垦11年后,与CK相比,F、LMF和HMF处理SOC含量分别显著增加了23.8%、39.6%和82.1% (P<0.05),固碳速率分别达到 0.57、0.83和1.28 t/(hm2·a)。复垦土壤的固碳效率为20.9%,游离态颗粒有机碳组分的固碳效率最大(9.0%),是土壤固碳的主要形式。与CK相比,F处理的土壤游离态颗粒有机碳、化学保护粘粒组有机碳和生物化学保护粘粒组有机碳储量分别提高37.1%、52.3%和93.5%,而LMF和HMF处理提高了土壤游离态粗颗粒有机碳组分、物理保护有机碳、化学保护粉粒组和粘粒组有机碳及生物化学保护粘粒组有机碳储量。与CK相比,HMF处理对上述各组分的提升幅度分别为66.1%、179.6%、59.7%、48.6%及63.0%;与LMF处理相比,HMF处理对各组分的提升幅度分别为19.6%、32.1%、28.5%、5.3%和7.3%。与CK和F处理相比, LMF和HMF处理显著提高了土壤物理保护有机碳在总有机碳中的分配比例。复垦土壤有机碳年均固定量均与年均碳投入量之间极显著正相关,复垦土壤各组分有机碳年均固定量与年均碳投入量之间极显著正相关(P<0.01)。  [【结论】]  复垦土壤有机碳年均固定量与碳投入量之间极显著正相关,在复垦11年后,复垦土壤仍有很大的固碳潜力,固存的有机碳主要以游离态颗粒有机碳为主。施用高量有机肥是快速恢复煤矿区复垦土壤有机碳含量的有效措施。
强冻融作用下土壤微生物残体碳的累积特征及其对玉米秸秆输入的响应
曹鑫鑫, 刘丽君, 查丽霞, 卢溆阳, 常坤, 徐英德
2022, 28(12): 2152-2160.   doi: 10.11674/zwyf.2022192
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摘要:
  【目的】  微生物残体碳是土壤稳定碳库的主要组成部分。探究不同冻融强度下东北黑土区土壤真菌和细菌残体碳的变化和积累特征,以及玉米秸秆对这一过程的影响,以加深对东北黑土土壤有机碳循环过程和微生物调控机理的认知,为东北黑土区土壤肥力提升提供理论支撑。  【方法】  研究采用室内模拟培养试验,供试材料为玉米秸秆和黑土。设置3个冻融强度处理:弱冻融(融冻温度/冻结温度为5℃/−4℃)、强冻融(融冻温度/冻结温度为5℃/−9℃)和5℃常温对照,每个冻融处理分别设置添加和不添加玉米秸秆处理。一个冻融循环为土壤样品在5℃培养24 h,逐渐降低温度至冻结温度,保持48 h,然后升温至5℃,直到总时间96 h (4天),然后进入下一个循环。冻融试验共进行了16次循环,总培养周期为65天。在第0、3、8、12和16次冻融后采集土壤样品,测定土壤氨基葡萄糖(真菌残体标识物)和胞壁酸(细菌残体标识物)含量,分析微生物残体碳的累积特征及其对土壤有机碳的贡献。  【结果】  不添加玉米秸秆条件下,强冻融处理在前期较恒温对照显著增加了真菌和细菌残体碳含量及其对土壤有机碳的贡献,降低了土壤真菌细菌残体碳比值(F/B),而弱冻融处理相关指标较恒温处理则变化不明显;在第16次循环,强冻融显著降低了微生物残体碳含量及其对土壤有机碳的贡献,增加了F/B值。在恒温和弱冻融处理中,添加秸秆在前期促进了真菌和细菌残体碳的累积,但在第16次循环,降低了真菌和细菌残体碳含量;而在强冻融处理中,添加秸秆则在试验结束时显著增加了细菌残体碳含量,降低了F/B值。试验结束时,添加秸秆后不同冻融强度对微生物残体碳贡献率影响不大。  【结论】  反复多次强冻融会降低土壤中微生物残体碳的累积,尤以细菌残体碳损失比例更大。添加玉米秸秆对真菌残体碳积累无显著影响,但能够显著增加细菌残体碳的积累,增加细菌残体碳的比例和其对土壤有机碳的贡献,在一定程度上抵消强冻融对微生物残体碳累积的不利影响。因此,添加秸秆可提高反复强冻融土壤中微生物源碳的稳定性。
长期施用尿素降低赤红壤旱地耕层pH的特征与预测
李娟, 张立成, 章明清, 张辉, 张永春
2022, 28(12): 2161-2171.   doi: 10.11674/zwyf.2022202
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  【目的】  阐明长期不同施肥处理的赤红壤旱地耕层土壤pH变化特征,并以模型预测土壤pH的未来变化,为区域土壤高产稳产和可持续利用提供理论依据。  【方法】  在闽东南赤红壤旱地花生–甘薯轮作制连续进行16年化肥定位试验和14年化肥配施有机肥定位试验,测定各施肥处理的历年耕层土壤pH。以实测土壤pH为依据构建灰色预测模型,并进行模型可靠性验证。  【结果】  连续16年实测结果表明,不施肥CK处理和不施氮肥(尿素)处理(RF−N)的耕层土壤pH在16年间从基础土壤的5.90分别提高到6.24±0.18和6.21±0.17,分别年均递增0.021和0.019个pH单位;习惯施肥(FP)、推荐施肥(RF)、不施磷肥(RF−P)和不施钾肥(RF−K)处理均导致土壤酸化,且酸化程度没有显著差异。化肥配施有机肥可抑制土壤酸化或提高土壤pH。连续14年推荐施肥配施猪粪(RF+PM)处理的土壤pH从基础土壤的5.73提高到5.80±0.36,显著高于RF和推荐施肥配施商品有机肥(RF+COM)两个处理,年均递增0.005个pH单位,但与推荐施肥配施稻草(RF+S)处理的差异不显著;RF+COM处理抑制土壤酸化的效果较差,土壤pH年均递减0.019个pH单位,且与RF处理没有显著差异。土壤pH灰色预测模型显示,不同施肥处理的拟合误差在0.997%至4.321%;土壤pH变化存在明显的阶段性特征,拐点出现在试验开始后的第3或4年;土壤pH变化趋势受不同施肥处理的显著影响。CK和RF−N处理在试验开始后的第3年内土壤pH处于上升状态,但在第4年后就稳定在6.20左右。FP、RF、RF−P、RF+COM、RF+PM和RF+S处理在试验开始后的第3或4年内土壤pH处于下降状态;在定位试验持续到第3或4年之后,FP、RF、RF−P和RF+COM处理的土壤pH则稳定在5.50左右;但RF+PM和RF+S处理的土壤pH则处于上升状态,至第14年时分别达到6.26和5.91,比该试验地基础土壤pH 5.73分别提高0.53和0.18个pH单位。  【结论】  长期施用推荐施氮量或更高量的氮肥(尿素)是赤红壤旱地土壤酸化的主要原因,土壤pH变化存在阶段性特征,拐点出现在定位试验开始后的第3或4年。在推荐施肥基础上用腐熟猪粪或稻草替代1/3化学氮肥,在拐点后可显著提高土壤pH,效果是腐熟猪粪>稻草。
氮肥运筹方式及催芽氮肥用量对再生稻产量及品质的影响
苏素苗, 戴志刚, 王敏羽, 王森, 王志宾, 余德芳, 李旭春, 李小坤
2022, 28(12): 2172-2184.   doi: 10.11674/zwyf.2022172
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摘要:
  【目的】  催芽肥和促苗肥的合理施用是保障再生稻高产优质的重要途径,明确再生稻氮肥运筹方式及催芽氮肥适宜用量,对提高再生稻产量和氮肥利用率、优化再生稻米品质具有重要意义。  【方法】  本研究采用多年田间试验,以深两优5814为材料,设置5个再生季氮肥 (N)处理:不施氮肥 (N0-0);催芽肥60 kg/hm2 (N60-0)、促苗肥60 kg/hm2 (N0-60)、催芽肥和促苗肥各60 kg/hm2 (N60-60)、催芽肥和促苗肥分别为120、60 kg/hm2 (N120-60)。  【结果】  3年试验产量存在较大差异,但同一年份的再生稻施氮处理均显示了显著的增产效果,N60-0、N0-60和N60-60处理分别较N0-0平均增产35.8%、40.9%和67.4%。催芽肥和促苗肥配施通过提高有效穗数和每穗粒数进一步提高再生稻产量。随催芽氮肥用量的增加,产量呈先升高后平台的趋势。适宜的催芽氮肥用量和促苗肥配施促进了再生芽的萌发、形成和生长发育,显著增加了倒2节和倒3节 (尤其是倒3节)的有效穗数和每穗粒数。养分吸收积累研究结果显示,随着氮肥用量的增加,再生稻地上部氮素积累量显著提高。与N0-0处理相比,N60-0、N0-60、N60-60和N120-60处理氮素积累量分别平均增加51.31%、57.70%、91.33%和124.53%,但氮肥利用率则呈下降的趋势。品质分析结果显示,随着氮肥用量的增加,再生稻米的加工品质、外观品质、直链淀粉含量先提升后下降,蛋白质含量则呈逐渐增加的趋势。催芽肥和促苗肥配施且用量适宜 (N60-60)时,再生稻米的加工品质、外观品质等较其他处理为最优。与N0-0处理相比,N60-60处理的糙米率、精米率和整精米率分别增加2.7%、1.3%和6.7%;垩白度和垩白粒率分别降低13.8%和22.6%。而催芽氮肥用量进一步增加 (N120-60)时,稻米的加工品质和外观品质又有所下降,以其整精米率下降、垩白粒率增加最为显著。  【结论】  本试验条件下,施用催芽肥和促苗肥各60 kg/hm2与不施氮相比显著提高了再生稻产量和稻米品质,其氮肥利用率较高。
播种方式与缓控释氮肥一次性基施对冬小麦干物质积累转运和产量的影响
华一帆, 秦际远, 王洁, 张秀, 初金鹏, 郑飞娜, 于海涛, 贺明荣, 代兴龙
2022, 28(12): 2185-2200.   doi: 10.11674/zwyf.2022175
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  【目的】  研究不同新型缓控释氮肥一次性施用在宽幅播种和常规条播技术下对小麦产量和干物质积累与转运的影响,为小麦生产中缓控释肥的推广应用提供支撑。  【方法】  于2020—2021年小麦生育季,以冬小麦品种‘泰农18’和‘太麦198’为试材,在山东省泰安市和潍坊市两试验点开展了大田试验。主区设置播种方式常规条播和宽幅播种,副区设置4个肥料处理:常规分次施肥对照(F1)、稳定性氮肥一次性施用(F2)、腐植酸控释掺混氮肥一次性施用(F3)、树脂包膜氮肥与常规尿素7∶3掺混一次性施用(F4)。调查了小麦群体光合速率、干物质积累与转运、花后氮素吸收、产量及产量构成因素等指标。  【结果】  与常规条播相比,宽幅播种小麦单位面积穗数、花后氮素吸收量、花后群体光合速率、群体光合高值持续期、花后干物质生产量分别平均提高48.0×104/hm2、12.4 kg/hm2、7.9 μmol CO2/(m2·s)、5.6天、920.7 kg/hm2,进而产量平均提高了902.6 kg/hm2。小麦花后干物质生产量与群体光合高值持续期、群体光合高值持续期与花后氮素吸收量呈显著线性正相关关系。与F1相比,F2、F3和F4处理的花后氮素吸收量、花后群体光合高值持续期和花后干物质生产量均明显降低,但是宽幅播种下3个处理的小麦花后氮素吸收量和花后群体光合高值持续期的降低量分别为21.8 kg/hm2和2.6天,均小于对应的常规条播,花后干物质生产量的降低量(631.4 kg/hm2)可由其花前干物质向籽粒转运的增加量(551.7 kg/hm2)所弥补,进而产量与常规分次施肥持平。常规条播下,F2、F3和F4处理的小麦花后氮素吸收量和花后群体光合高值持续期降低量较大,分别平均为27.2 kg/hm2和4.5天,导致其花后干物质生产量的降低量过高(1054.8 kg/hm2),未能被其花前干物质向籽粒转运的增加量(540.6 kg/hm2)所弥补,进而产量低于F1处理。3个控释肥料处理之间在所有测定项目上没有显著差异。  【结论】  宽幅播种较常规条播可显著提高小麦产量。新型氮肥一次性施用在常规条播下会降低小麦产量,而在宽幅播种由于花前较高的干物质积累和运转量补偿了花后干物质积累量的下降,不会降低小麦产量,3种新型肥料的施用效果没有显著差异。因此,在宽幅播种条件下,可以采用新型氮肥一次基施替代传统的分次施肥,而在常规条播条件下,应慎重考虑采用新型氮肥一次性基施。
实现黑土玉米高产和养分高效的控释氮肥与尿素掺混比例
张磊, 孔丽丽, 侯云鹏, 尹彩侠, 赵胤凯, 刘志全, 徐新朋
2022, 28(12): 2201-2213.   doi: 10.11674/zwyf.2022179
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  【目的】  控释氮肥与普通尿素配合施用是东北黑土区实现轻简化施肥的有效技术途径之一。研究控释氮肥与普通尿素适宜的掺混比例,以实现氮肥一次性施用获得高产高效和可持续利用。  【方法】  于2017—2019年在吉林省公主岭市,以玉米品种‘富民108’为试材,在施N 210 kg/hm2条件下,共设置6个普通尿素与控释氮肥掺混比例处理,分别为:10∶0 ( RU)、8∶2 (CRU20%)、6∶4 (CRU40%)、4∶6 (CRU60%)、2∶8 (CRU80%)、0∶10 (CRU100%),并以不施氮肥(N0)为对照。于玉米主要生育期调查植株生物量、氮含量和土壤无机氮含量,并于成熟期测定产量及其构成因素,计算作物氮积累量、氮素利用率和土壤−作物系统氮素平衡状况。  【结果】  控释氮肥与普通尿素掺混各处理玉米穗粒数和百粒重均高于RU处理,显著提高了玉米产量(P<0.05),其中以CRU60%处理增幅最高,3年平均产量提高了17.3%。与RU处理相比,控释氮肥与普通尿素掺混显著提高了玉米开花期至成熟期土壤无机氮含量,增加了开花期至成熟期氮素积累及其占总生育期氮素积累比例,进而提高了玉米开花后氮素积累对籽粒氮的贡献率。控释氮肥与普通尿素掺混各处理氮素回收率、农学利用率和偏生产力均随控释氮肥比例的增加呈先增后减趋势,其中以CRU60%处理最高,较RU处理分别提高36.1%、66.9%和17.3%。土壤−作物系统氮素平衡状况表明,氮素表观损失量随控释氮肥比例的增加先降后升,以CRU60%处理氮素表观损失量最低,较RU处理降低了28.8%。将控释氮肥与普通尿素掺混比例与产量、氮素利用率、土壤无机氮含量和氮素表现损失量分别进行拟合,得出当控释氮肥的掺混比例为63.4%时,玉米理论产量最高,为11059 kg/hm2,相对应的氮素回收率为42.4%、农学利用率为17.1 kg/kg、偏生产力为53.2 kg/kg;土壤无机氮含量为20.8 mg/kg;3年累计氮素表观损失量为223.1 kg/hm2;其结果与得到最高产量处理(CRU60%)相对应的玉米产量、土壤无机氮含量和氮素利用率结果相近。以理论最佳控释氮肥比例的95%作为置信区间,求得适宜控释氮肥掺混比例为61%~67%。  【结论】  在东北黑土区,60%控释氮肥与40%普通尿素配合一次施用可提高玉米生育后期土壤无机氮供应能力,促进玉米氮素吸收,进而显著提高玉米产量和氮素利用率,并降低氮素损失量。
耕作和秸秆还田方式对半干旱区黑土玉米养分积累分配与产量的影响
齐翔鲲, 安思危, 侯楠, 吴凤婕, 王玉凤, 杨克军, 付健
2022, 28(12): 2214-2226.   doi: 10.11674/zwyf.2022198
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  【目的】  黑龙江半干旱区玉米生产长期采用传统旋耕垄作,秸秆资源没有得到有效利用。研究不同耕作和秸秆还田方式对玉米养分积累分配及产量的影响,为实现半干旱区黑土玉米高产稳产田间管理提供理论依据   【方法】  于2019和2020年在黑龙江省肇州县进行玉米田间试验。共设置7个处理:旋耕垄作(Con)、免耕秸秆移除(T1)、免耕秸秆还田(T2)、秸秆深翻+垄作深松(T3)、秸秆深翻+平作深松(T4)、秸秆碎混+垄作(T5)、秸秆碎混+平作(T6)。在玉米关键生育时期取样分析玉米干物质积累量,成熟期取样分析植株养分积累与分配,并测定产量。  【结果】  不同耕作和秸秆还田方式对玉米产量影响显著(P<0.01)。与Con相比,T2、T3和T4处理提高了玉米单位面积穗数、穗粒数和产量,以T4处理的效果最佳,增幅分别为15.4%、12.0%、17.7%;与Con相比,T4处理的氮钾积累量分别显著提高24.8%、15.3%,T3显著提高氮素积累量20.4%。所有处理中,T1的玉米氮磷钾养分积累量最低;氮磷钾积累量T2处理较T1分别提高了17.5%、10.7%、5.8%,T4较T6分别提高了18.6%、11.8%、10.6%,T3较T5分别提高了9.9%、1.4%、6.3%。在秸秆深翻还田下,T4与T3处理的养分累积和产量均无显著差异。  【结论】  与旋耕垄作处理相比,秋季秸秆深翻还田配合春季苗期深松,无论平作或者垄作,均可显著促进玉米养分的积累,其提升玉米氮磷钾收获指数、干物质转运能力、单位面积穗数、百粒重和产量的效果优于免耕秸秆还田和秸秆碎混还田配合平作或者垄作,是适宜该地区的耕作措施。
水肥一体化条件下密植高产玉米适宜追氮次数研究
毛圆圆, 薛军, 翟娟, 张园梦, 张国强, 明博, 谢瑞芝, 王克如, 侯鹏, 李召锋, 李少昆
2022, 28(12): 2227-2238.   doi: 10.11674/zwyf.2022194
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摘要:
  【目的】  研究水肥一体化条件下密植高产玉米适宜的追氮次数,为密植高产玉米氮肥运筹模式提供理论支撑和实践依据。  【方法】  以玉米品种‘登海618’为试材,种植密度为12万株/hm2。基施氮肥为36 kg/hm2,追施氮肥为324 kg/hm2,并设置5个氮肥追施次数,分别为追施2次(NT2)、追施4次(NT4)、追施6次(NT6)、追施8次(NT8)和追施10次(NT10),通过调查产量、干物质积累量、植株形态、茎秆机械强度、经济效益等,揭示追氮次数对玉米产量形成和抗倒伏能力的调控机制。  【结果】  与NT2相比,NT4、NT6、NT8、NT10处理在2个生长季成熟期的平均叶面积指数分别提高5.5%、11.3%、15.2%、15.1%,吐丝至成熟期的光合势分别提高3.1%、8.6%、10.0%和5.7%,干物质快速积累的持续时间分别延长2、6、8、5天,最大积累速率分别提高4.4%、9.2%、14.8%和7.2%,地上部总干物质积累量分别增加7.5%、18.9%、23.9%、10.8%,产量分别提高6.2%、8.7%、12.3%和7.1%,氮肥偏生产力分别提高5.5%、7.5%、11.8%和7.1%,氮肥农学利用效率分别提高了40.8%、51.5%、82.5%和48.1%,经济效益分别提高10.3%、14.0%、20.1%、10.6%。随氮肥追施次数增加,玉米吐丝前营养器官干物质转运量对籽粒的贡献率呈先降低后升高的趋势,吐丝后干物质积累量对籽粒的贡献率呈先升高后降低的趋势,NT8处理的吐丝前营养器官干物质转运量最低,吐丝后干物质积累量最高。NT6和NT8处理的株高、穗位、茎秆抗折断力、基部节间穿刺强度、压碎强度、弯曲强度较高,NT2和NT10处理较低。  【结论】  合理的氮肥追施次数可以延缓玉米叶片衰老进程,维持吐丝后较高的光合势,延长干物质快速积累的持续期并提高积累速率,增加吐丝后干物质量,同时,提高了茎秆基部节间的机械强度,增强了茎秆抗倒伏能力。氮肥分8次追施处理玉米的产量最高,达到22442 kg/hm2,氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力分别为15.18和62.09 kg/kg,经济效益为2.94万元/hm2。在本研究密植和肥水灌溉条件下,氮肥分8次追施的效果最佳。
滴灌水肥管理对温室冬春茬辣椒产量与风味的影响
李若楠, 胡亚峰, 黄绍文, 史建硕, 王丽英, 唐继伟, 张怀志, 袁硕, 翟凤芝, 孙璇
2022, 28(12): 2239-2251.   doi: 10.11674/zwyf.2022044
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摘要:
  【目的】  探究滴灌水肥管理措施对温室辣椒产量与风味品质的影响,明确不同生育阶段适宜土壤含水量控制值,提出高产与增香提味的滴灌水肥管理方案。  【方法】  采用研发的全水溶滴灌专用肥,2019和2020年开展了温室冬春茬羊角型辣椒滴灌水肥协同试验。滴灌水量(W)和专用肥量(F)分别设计3个水平,共9个水肥组合处理。2019年总灌水量分别为1703.3 m3/hm2 (W1)、2423.3 m3/hm2 (W2)、3143.3 m3/hm2 (W3),总专用肥量分别为712.5 kg/hm2 (F1)、1087.5 kg/hm2 (F2)、1462.5 kg/hm2 (F3);2020年总灌水量分别为1913.3 m3/hm2 (W1)、2753.3 m3/hm2 (W2)、3593.3 m3/hm2 (W3),总专用肥量分别为412.5 kg/hm2 (F1)、825.0 kg/hm2 (F2)、1237.5 kg/hm2 (F3)。调查了辣椒阶段商品果产量、总商品果产量及构成、脐腐病果形成量,分析了鲜果辣味和挥发性香气成分,并监测了生育期间根区土壤含水量。  【结果】  灌水量对辣椒商品果总产量、总果实数、第4~10次滴灌施肥阶段采收的商品果产量和脐腐病果量的影响极显著(P<0.01),施肥量及其与灌水量的交互作用影响不显著。两年商品果总产量和2019年总果实数均表现为:W3>W2>W1,处理间差异显著;从第4次滴灌施肥开始,W2和W3处理采收的果实商品产量显著高于W1处理,在第6、7、9次施肥阶段,W3处理果实商品产量显著高于W2处理;W3处理显著降低了非商品果产量和脐腐病果量,氮磷钾总吸收量也显著高于W1处理。灌水量对鲜果中碳氢化合物、醛类、吡嗪类、呋喃类等主要香气组分含量,二氢辣椒素含量以及2-甲氧基-3-异丁基吡嗪(主体香气物质)、(E,E)-2,4-壬二烯醛等主要香气物质活度的影响极显著(P<0.01),施肥量对吡嗪类组分含量影响显著(P<0.05),水肥交互作用不明显。W1处理碳氢化合物、吡嗪类、呋喃类香气组分含量显著高于W2和W3处理,二氢辣椒素含量也最高,W1和W2处理醛类组分含量显著高于W3处理,W1处理2-甲氧基-3-异丁基吡嗪、(E,E)-2,4-壬二烯醛的活度显著高于W2,W2处理显著高于W3处理。F2和F3处理2-甲氧基-3-异丁基吡嗪的活度显著高于F1处理。W1、W2和W3处理全生育期根区土壤相对含水量平均分别为51%、77%和88%;从第2次滴灌施肥开始,W2、W3处理土壤含水量显著高于W1处理。  【结论】  适量降低滴灌水量可浓缩鲜果汁液,增加多种香气成分的积累,但是病果和畸形果较多;适量增加滴灌肥量有利于辣椒主体香气成分累积。增香提味兼顾产量较适宜的水肥组合(W2F2)灌水量为2423 m3/hm2和专用肥量为825 kg/hm2
提高糯高粱干物质和氮素积累、转运及利用效率的适宜密度和施氮量
高杰, 李青风, 汪灿, 张国兵, 周棱波, 赵强, 张春兰, 邵明波, 彭秋
2022, 28(12): 2252-2262.   doi: 10.11674/zwyf.2022207
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摘要:
  【目的】  种植密度和施氮水平影响着作物的干物质和氮素积累转运及利用效率。研究糯高粱的适宜密度和氮肥水平组合,为贵州高粱绿色高效发展提供技术支撑。  【方法】  以贵州糯高粱品种红缨子为研究对象,2017和2018年在贵州省仁怀市开展裂区设计的田间试验。主区为密度,设置低(9×104株/hm2)、中(11.25×104株/hm2)、高(13.5×104株/hm2) 3个水平;副区为氮肥用量,设施N 0、120、240、360 kg/hm2 4个施氮水平,分别代表不施氮和低、中、高氮水平。在开花期和成熟期,取样测定糯高粱不同部位干物质积累量和氮含量,成熟期测产。  【结果】  糯高粱产量在中密度和中等氮水平下达到最大,分别为4805和4768 kg/hm2。中、高密度处理较低密度处理的平均单位面积有效穗数分别增加了24.93%和51.13%;施氮处理较N0处理增产主要是单位面积有效穗数、千粒重、穗长的同步提高。种植密度和施氮量的增加可显著提高糯高粱的干物质(氮素)积累总量、转运量、转运率及贡献率;糯高粱的氮肥利用率、表观回收率、农学效率、偏生产力及氮素生理效率在中高密度下增加显著,同一密度下随施氮量增加逐级递减。种植密度(D)、氮肥水平(N)与产量(Y)之间的关系为Y=2169.72D+7.14N–94.52D2–0.016N 2+0.059DN–8198.737,达到最高产量7720.92 kg/hm2的种植密度和施氮量分别为11.53×104 株/hm2和 234.29 kg/hm2  【结论】  适宜的种植密度和氮肥水平可显著提高贵州糯高粱的产量,促进干物质、氮素的积累和转运,氮肥利用效率的提高。在本试验条件下,糯高粱的适宜种植密度为11.53×104株/hm2、适宜施氮量为234 kg/hm2
适宜施氮量提高棉花氮磷钾养分积累和皮棉产量
冯卫娜, 郑苍松, 李小飞, 孙淼, 邵晶晶, 李鹏程, 董合林
2022, 28(12): 2263-2273.   doi: 10.11674/zwyf.2022132
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摘要:
  【目的】  棉花是喜磷喜钾作物,适宜的施氮量不仅可以保证棉花的营养生长,还会促进磷、钾的吸收。为此我们研究了中熟和中早熟棉花品种的适宜施氮量。  【方法】  田间试验于2019—2020年在河南安阳开展。试验采用裂区设计,主区设7个施氮量:0、60、120、180、240、300、360 kg/hm2,依次记为N0、N60、N120、N180、N240、N300、N360;副区为黄河流域两个主栽棉花品种冀棉228 (中熟)和鲁棉研28号(中早熟)。在棉花采收期,测定了棉花地上部生物量、产量及氮、磷、钾含量,计算氮、磷、钾累积量和皮棉生产效率。  【结果】  与N0相比,中熟品种冀棉228地上部生物量在施氮0~240 kg/hm2范围内,随施氮量的增加显著增加,施氮量超过240 kg/hm2后生物量不再显著增加;而中早熟品种鲁棉研28号地上部生物量在施氮量超过180 kg/hm2后,就不再显著增加。施氮显著增加了冀棉228和鲁棉研28号地上部的氮、磷、钾累积量,冀棉228分别增加了37.5%、23.5%、29.2%,鲁棉研28号分别增加了47.2%、34.0%、35.5%。鲁棉研28号提高的幅度大于冀棉228。棉花氮、磷、钾积累量的增加65.9%~82.4%是由于地上部生物量的增加,17.6%~34.1%是由于地上部氮、磷、钾含量的增加。冀棉228的单株成铃数和鲁棉研28号的单铃重均随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,通过线性加平台模拟得到的两个品种的最高产量施氮量分别为180和188 kg/hm2,对应的皮棉产量分别为1661和1538 kg/hm2。氮、磷、钾皮棉生产效率均随施氮量增加而显著降低。磷素、钾素皮棉生产效率与氮素皮棉生产效率呈正相关。产量收获指数与氮、磷、钾的累积量显著负相关,而与氮、磷、钾收获指数间呈显著正相关,可作为肥料利用效率的间接选择指标。  【结论】  适宜的施氮量可有效提高棉花地上部生物量和氮、磷、钾含量,二者的增加共同提高了棉铃和地上部的氮磷钾累积量,生物量增加对提高氮磷钾积累量的贡献率为65.9%~82.4%,氮、磷、钾含量增加的贡献率为17.6%~34.1%。氮素皮棉生产效率与磷素、钾素的皮棉生产效率呈正相关。综上,氮素吸收可促进棉花对磷、钾素的吸收,本试验条件下,冀棉228和鲁棉研28号皮棉产量和氮磷钾吸收利用率均较高的施氮量分别为180和188 kg/hm2
花生专用缓释复混肥分层条施促进花生根系生长、产量形成及氮素利用
王建国, 张佳蕾, 郭峰, 杨莎, 高华鑫, 张春艳, 赵红军, 李新国, 万书波
2022, 28(12): 2274-2286.   doi: 10.11674/zwyf.2022148
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摘要:
  【目的】  深入探究肥料分层条施对花生根系生长、氮素利用效率及荚果产量的调节作用,丰富花生全程可控施肥理论与技术。  【方法】  2019年在莒南和2019—2020年在济阳开展大田试验,设人工撒施 (B)、肥料机械分层条施 (L) 两种施肥方式,选择普通复合肥 (CF)、含有100 天释放期的花生专用缓释复混肥 (SF),另设不施氮肥对照 (N0) 共5个处理。分析花生根系在0—10、10—20 cm土层的分布及花生产量和产量构成因素。  【结果】  与普通复合肥处理 (CF) 相比,花生专用缓释复混肥 (SFB、SFL) 的荚果产量提高了3.6%~11.7% (莒南)和5.5%~13.2% (济阳)。肥料分层条施比人工撒施平均增产6.5%~14.8% (莒南)、10.4%~20.7% (济阳)。SFL比CFB平均增产19.0% (2019年莒南)、24.9% (2019年济阳) 和27.3% (2020年济阳)。从产量构成因素来看,单株结果数、饱果数、百果重是荚果产量增加的基础。与人工撒施相比较,肥料分层条施处理 显著提高了结荚期花生株间40—60 cm土层、行间20—60 cm土层深度的单位体积根系干重和根长,增加了深层根系的分布比例,促使根系向横向和纵向发展。与CFB相比,SFL成熟期荚果干物质分配比例提高5.8个百分点 (莒南) 和5.7个百分点 (济阳),荚果氮素分配比例增加4.2个百分点 (莒南) 和4.6个百分点 (济阳)。施肥方式和肥料类型均显著影响花生氮素利用,分层条施花生专用缓释复混肥 (SFL) 较复合肥人工撒施处理 (CFB) 氮肥偏生产力分别提高了22.7% (2019年莒南)、28.8% (2019年济阳)、31.2% (2020年济阳),其氮肥农学效率分别提高了120.9% (2019年莒南)、125.4% (2019年济阳)、145.1% (2020年济阳)。  【结论】  采用分层条施方法施肥可提高花生产量和氮素利用效率。花生专用缓释复混肥的增产效果优于普通复合肥。花生专用缓释复混肥采用机械分层条施是提高氮素利用率和增加花生荚果产量的有效措施。
高量水稻秸秆和油枯配施提高攀枝花地区植烟效益和土壤碳汇功能
李健铭, 闫芳芳, 李志宏, 张云贵, 王鹏, 熊维亮, 李君, 艾栋, 张美娟, 刘青丽
2022, 28(12): 2287-2298.   doi: 10.11674/zwyf.2021547
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摘要:
  【目的】  通过研究不同有机肥不同施用方式对土壤碳平衡的当季效应及后效,探讨提升攀枝花地区植烟土壤碳汇功能的方法。  【方法】  2017—2019年在四川省攀枝花市开展了3个田间试验,供试作物为烤烟。在相同氮磷钾化肥投入量下,设置了5 个有机肥处理:不施有机肥对照(T1)、水稻秸秆 (T2)、羊粪 (T3)、油枯(油菜籽,T4)、羊粪+油枯 (T5)。2017年采用穴施,2008年采用穴施但加倍投入有机肥量,2019年有机肥与2018年同等用量但采用了穴施加条施的方法。在烤烟生育期,测定了土壤呼吸速率,烤烟收获后,测定了烤烟根系碳还田量。  【结果】  施肥和移栽会使土壤呼吸排放速率迅速提升,并在短期内迅速降低。排除施肥和移栽的影响,土壤呼吸强度在整个生育期有小幅度波动,于烤烟移栽后第70天达到峰值后逐渐降低。2017、2018、2019年各处理烤烟生长季土壤CO2的平均排放速率分别在27.92~97.77、11.36~145.82和28.46~166.82 CO2 mg/(h·m2),生长季土壤CO2排放总量分别为1079~1775、1577~2037和1441~3285 kg/hm2。2017、2018、2019年有机肥处理较对照烤烟根系碳还田量均无显著差异;2017年4个有机肥处理的土壤碳损失量在2018年没有继续显示出差异。常规施用量下(2017年),T1、T2和T4处理的土壤碳平衡表现为亏缺,T3和T5处理的土壤碳由于烤烟根系碳还田量高,略有盈余。在提高有机肥用量情况下(2019年),除T1外,4个处理的土壤碳投入量相差较多,为T2>T5>T3>T4,但碳损失量T2、T3和T5处理相当,均显著大于T4处理;碳盈余量为T2>T3≈T5>T4。路径分析结果表明,有机肥碳投入量是影响土壤碳平衡和土壤呼吸的主要因素。与T1处理相比,T3、T4和T5处理显著提高了烤烟产量和产值,以T4处理产值最高,2017与2018年分别达12930和19598元/hm2  【结论】  影响土壤碳平衡的主要因素是有机肥碳投入量。不施有机肥导致土壤碳净亏损,施用低量水稻秸秆和油枯也导致土壤碳亏损,土壤表现为碳源。施用高量有机肥可极大提高土壤碳盈余量,土壤表现为碳汇。相比羊粪和油枯,水稻秸秆提高土壤碳汇功能的效果最佳;施用油枯提高烤烟产量和产值的效果最佳。因此,在供试地区,可考虑提高现有有机肥的投入量,以水稻秸秆和油枯配施实现提升土壤碳汇功能和烤烟生产效益。
生物措施显著提高农牧交错区盐渍土的暗管排盐效果
张晶, 杨树青, 郑彦, 王波, 马守良, 张万锋
2022, 28(12): 2299-2309.   doi: 10.11674/zwyf.2022197
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摘要:
  【目的】  研究工程与生物改良措施对内蒙古河套灌区下游农牧交错区盐渍土理化性质的协同改善效果,以提高盐渍土的改良效益。  【方法】  田间试验于2020和2021年展开,试验地暗管埋深0.8 m,间距20 m。生物措施处理为种植甜高粱、苏丹草和苜蓿3种耐盐牧草,以无植物裸地为对照(CK)。植物收获后,测定了植物地上部和地下部生物量,分析了0—20、20—40、40—60 cm土层土壤容重、全盐量、各盐分离子含量,并明晰了土壤盐离子运移特征及植物脱盐效果。  【结果】  与2020年播前相比,结合暗管排水,苜蓿、甜高粱、苏丹草处理收获后0—20 cm土层容重较试验前分别降低了16.77%、13.57%、14.73%,土壤容重降幅从表层到深层依次减小,3个土层的平均降幅是CK的6.37~7.88倍;苜蓿、苏丹草、甜高粱和CK处理0—20 cm土层脱盐率分别为61.42%、56.69%、39.96%和23.43%,3个工程–生物双重措施处理较暗管单一措施对照的脱盐率高16.53%~37.99%,20—40、40—60 cm土层的脱盐率依次降低。土壤主导盐分离子SO42−、Na++K+、Cl脱盐率较高,平均为41.91%~57.47%、33.4%~55.39%、31.05%~53.49%,同一处理各主导盐分离子的脱盐率较为接近。苜蓿地上部分Na+、Ca2+、Mg2+、SO42−、Cl含量显著高于甜高粱和苏丹草。2021年苜蓿、甜高粱、苏丹草处理分别较2020年增产51.81%、28.51%、24.35%。2年刈割苜蓿、甜高粱、苏丹草携出的盐分量分别为30.00、66.92、68.05 g/m2,分别占土壤总脱盐量的1.59%、5.13%、3.32%。  【结论】  植物措施可显著提升工程措施降低土壤容重和全盐量的效果,尤其在0—20 cm土层。植物通过刈割带走的盐分含量相较淋洗盐分含量微不足道,植物通过根系改善了土壤结构从而促进盐分淋洗出耕层,因此主要根据植物促进土壤盐分淋洗作用的强弱来筛选适宜的耐盐植物。种植苜蓿降低土壤容重和全盐量的效果最优,因此在河套灌区下游农牧交错区,采用暗管排水配合种植苜蓿是改良盐渍土的有效措施。
专题综述
中国植物营养生物学研究重要进展和展望
施卫明, 李光杰, 艾超, 周卫
2022, 28(12): 2310-2323.   doi: 10.11674/zwyf.2022476
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摘要:
植物营养生物学是重点研究植物活化、吸收、转运与利用养分的生理、分子及遗传机制的科学,是支撑基于植物营养生理和分子遗传的农业养分高效新技术、新品种、新肥料可持续发展的重要基础学科之一。30多年来,中国植物营养生物学研究取得了显著进展,尤其是近5年来,中国植物营养生物学领域的科学家在国际综合性学术期刊及植物科学主流期刊发表的论文数量大幅增加,在营养元素高效、营养逆境耐性、根际和根系分泌物等若干领域取得了重要成果。本文评述了近5年来中国科学家在植物营养生物学若干领域取得的重要研究进展, 以期追踪和报道当前中国植物营养生物学科领域发展的前沿和热点,并对存在的问题和未来的发展方向进行了探讨。
研究简报
轻度干热风条件下喷施复合寡糖提高冬小麦叶片生理活性和籽粒淀粉合成关键酶活性
韩燕, 徐亚楠, 宋吉青, 柳斌辉, 韩伟, 斋藤信, 白文波
2022, 28(12): 2324-2333.   doi: 10.11674/zwyf.2022160
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摘要:
  【目的】  植物刺激素寡糖具有提高作物抗逆能力的功效。研究复合寡糖制剂(KROPICO)提高冬小麦抗干热风的能力,为冬小麦干热风灾害化学防控提供技术支撑。  【方法】  在干热风灾害发生频繁的典型区域—河北省衡水市进行大田试验。试验设置3个寡糖喷施处理,即拔节期喷施1次(BT)、开花期喷施1次(HT)、拔节期和开花期各喷施1次(BTHT);另设拔节期和开花期分别各喷施1次清水(CK)和KH2PO4 (CKP),共5个处理。开花30天时测定了旗叶叶绿素相对含量(SPAD)、离体叶片失水速率(RWL)、叶面积指数(LAI)和淀粉合成关键酶活性,调查了产量和产量构成因素。  【结果】  试验期间小麦经历了两次轻度干热风胁迫。与CK相比,BTHT处理的小麦旗叶SPAD和LAI值分别显著增加了12.36%和77.78%;BT与BTHT处理能分别显著降低第一次干热风后旗叶叶片失水速率(RWL) 15.08%和21.73%,但在第二次干热风后各处理间无明显差异;HT处理的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)活性显著提高了16.91%;BTHT处理的束缚态淀粉合成酶(GBSS)和可溶性淀粉合成酶(SSS)活性分别显著提高了12.28%和12.89%。与CKP相比,BTHT和HT处理的LAI 显著增加了49.53%~50.47%,BTHT处理的GBSS和SSS活性分别显著增加了6.30%和9.39%,HT处理的AGPase活性提高了14.41%。与CK相比,除HT处理外,其它制剂处理的小麦产量显著增加了6.69%以上,BTHT处理的小麦千粒重比CK也显著增加了5.09%。两次干热风胁迫下,与其他3个制剂处理相比,BTHT处理显著提升了叶片生理特性、籽粒蔗糖—淀粉代谢途径关键酶活性和冬小麦产量。结合相关分析证实,GBSS和SSS活性与产量呈显著正相关(P<0.05),同时,SPAD、LAI和淀粉合成相关酶活性均与产量正相关,RWL则与产量负相关。  【结论】  拔节期和开花期两次喷施复合寡糖处理(BTHT)可以提高冬小麦旗叶叶绿素和水分含量,提高淀粉合成酶活性,协同提高小麦灌浆后期旗叶生长状况和淀粉积累量,增加粒重,促使轻度干热风胁迫下冬小麦稳产甚至增产。
水氮梯度对饲用甜高粱生长和水分利用效率的影响
马仁诗, 蒋丛泽, 受娜, 高玮, 沈禹颖, 杨宪龙
2022, 28(12): 2334-2346.   doi: 10.11674/zwyf.2022250
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摘要:
  【目的】  探究不同灌溉量和施氮水平对饲用甜高粱生长特性、单株耗水规律以及水分利用效率的影响,为确定饲用甜高粱适宜种植密度、优化水氮管理措施以及提高栽培生产潜力提供理论支撑。  【方法】  在温室条件下进行二因素三水平随机区组试验,供试饲用甜高粱品种为‘大力士’。设置了3个灌溉量,分别为达到田间持水量的30%~50% (I1)、50%~70% (I2)、70%~90% (I3);设置了3个施氮水平,分别为0 kg/hm2 (N0)、200 kg/hm2 (N1)、400 kg/hm2 (N2)。在饲用甜高粱拔节期取样,测定甜高粱株高、茎粗、鲜重与干重。同时,采用自动称重式蒸渗仪测定单株耗水动态,计算了干物质水分利用效率。  【结果】  1)增加灌溉量显著增加了饲用甜高粱株高和茎粗,与I1相比,I2、I3灌溉量下甜高粱株高分别提高了20.0%和34.5%,茎粗分别增加了18.0%和36.6%。施氮对株高和茎粗无显著影响。2)增加灌溉量显著提高甜高粱植株茎、叶及地上部鲜重和干重,施氮水平仅显著影响叶的鲜重和茎的干重。与I1相比,I2、I3灌溉量下地上部整株鲜重分别提高158.1%、290.1%,干重分别提高84.8%、139.3%。与N0相比,N1、N2施氮量下叶的鲜重分别提高7.6%、4.6%,茎的干重分别降低8.5%、10.4%。I1灌溉量下茎叶比<1,I2和I3灌溉量下茎叶比>1,随着灌溉量增加,饲用甜高粱茎叶比显著增加。在I1、I3灌溉量下,茎叶比随着施氮量的增加而降低。3)随着灌溉量的增加,甜高粱单株耗水量显著增加,而水分利用效率则显著下降。与I1相比,I2、I3灌溉量下累积耗水量分别提高了101.3%、178.9%,水分利用效率分别降低了8.0%、13.9%。施氮对甜高粱单株累积耗水量及水分利用效率均无显著影响。  【结论】  灌溉量显著影响着甜高粱的生长、干物质量的积累以及干物质向茎秆的分配,过高的灌水量会增加饲用甜高粱的耗水量,降低水分利用效率。氮素对甜高粱的生长未显现出促进作用,高施氮量还会增加干物质在叶片中的分配。因此,适度灌溉并施用少量氮肥可能更适合甜高粱的饲用品质和高水分利用效率。
保障我国粮食安全的肥料问题
朱兆良, 金继运
摘要(9482) [PDF 2130 KB](2137)
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(9273) [PDF 2629 KB](16016)
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(6507) [PDF 929 KB](1694)
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(8936) [PDF 1766 KB](1186)
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(7805) [PDF 876 KB](2312)
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(6311) [PDF 1228 KB](1363)
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
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(4845) HTML全文(2148) [PDF 632 KB](513)
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。
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(8937) [PDF 906 KB](2148)
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(5346) [PDF 1119 KB](1206)
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(6748) [PDF 1271 KB](1023)
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。