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月刊
主管：中华人民共和国农业农村部
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
主编：周卫 院士
地址：北京市中关村南大街12号
电话：010-82108653
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doi: 10.11674/zwyf.2023220
摘要
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摘要:
目的 适宜的种植密度和施肥方式是实现玉米高产优质高效的重要措施。为此，我们研究了不同密度和施肥方法组合对春播鲜食糯玉米产量、品质和氮素吸收利用的影响，最终建立鲜食糯玉米高产、优质品质及轻简施肥栽培技术体系。 方法 田间试验于2021、2022年在江苏南通进行，供试品种为江苏省主推鲜食糯玉米品种“苏玉糯11号”。试验采用裂区合计，主区为密度水平(D)：4.5×104 (D1)、5.25×104 (D2)、6.0×104 (D3)、6.75×104 (D4)、7.5×104 (D5)株/hm2，副区为施肥模式(F)，在总N量 225 kg/hm2条件下，设置常规基施普通复合肥N 75、六叶期追施尿素N150 kg/hm2 (CF)；缓释型复合肥一次性基施(SF-b)和六叶期一次性追施(SF-t)三种方式。玉米吐丝前、吐丝后，调查了生物量和氮素积累量，鲜食期调查了鲜果穗产量和鲜籽粒产量，分析了籽粒淀粉、蛋白质和可溶性糖含量。 结果 相同施肥模式下，D2、D3、D4、D5密度下的鲜果穗产量分别较D1平均增加了4.14%、7.48%、11.68%、7.17%，鲜籽粒产量平均增加了和6.09%、 7.48%、12.19%、7.08%。两年D4处理的平均鲜穗和籽粒产量显著高于其他密度处理(P<0.05)，D4处理玉米吐丝前后干物质和氮素积累量、氮肥偏生产力、氮素回收率也达到最高值。籽粒淀粉、可溶性糖和蛋白质含量平均值随密度增加而不同程度的降低，施肥方式提升品质的效果无显著差异。相同密度条件下，SF-t模式鲜果穗和鲜籽粒产量显著高于CF和SF-b，而吐丝前后干物质和氮素运转量和运转率显著低于CF和SF-b；SF-b吐丝前后干物质和氮素积累量、运转量及运转率高于或者与CF相近。20个处理组合中，以D4—SF-t组合的产量、氮素利用率最高。 结论 六叶期一次性追施缓释复合肥可显著提高吐丝后玉米的干物质和氮素积累量，较基施或基施加追施通过吐丝前后的干物质和氮素运转更有效地提升了鲜食玉米果穗和籽粒产量。适当提高密度有效地发挥了玉米的群体增产效应，提高了氮肥吸收和利用效率，最大限度地减少对品质的不利影响。在供试条件下，栽培密度提高到6.75×104株/hm2，配合缓释复合肥6叶期一次性追施可作为江苏春播鲜食糯玉米高产优质高效的技术组合。
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doi: 10.11674/zwyf.2023216
摘要:
目的 土壤有机硫形态及芳基硫酸酯酶活性能敏感的反映土壤硫库的变化，厘清喀斯特湿地转变为农用地后不同土地利用方式下土壤有机硫形态和芳基硫酸酯酶活性的变化特征及其影响因素，对喀斯特湿地土地合理利用和土壤质量管理具有重要意义。 方法 以典型桂林会仙喀斯特天然沼泽湿地为对照(沼泽湿地)，以由其转变而来的5种土地利用方式：水稻田、旱地、果园、养殖地和弃耕地，为研究对象，采集0—10、10—20、20—30和30—40 cm这4个层次的土样，分析了各形态有机硫含量及芳基硫酸酯酶活性。 结果 1) 与沼泽湿地相比，5种土地利用方式土壤的全硫储量、酯键硫、碳键硫以及残渣态硫含量均呈降低的变化趋势。碳键硫占有机硫的比例为39.08%～63.54%，酯键硫占有机硫的比例为22.91%～34.28%，残渣态硫占有机硫的比例为15.19%～28.46%，分别降低了酯键硫和残渣态硫占有机硫的比例，增加了碳键硫占有机硫的比例(P<0.05)。2) 沼泽湿地土壤有机硫含量范围在158.41～442.18 mg/kg，全硫含量范围在180.22～510.83 mg/kg，全硫平均值为345.53 mg/kg，低于世界土壤全硫含量均值(700 mg/kg )。不同土地利用方式0—40 cm土层土壤全硫和有机硫含量均值大小整体表现为：湿地>水稻田>旱地>养殖地>果园>弃耕地，湿地与其他土地利用方式间存在显著差异(P<0.05)。3) 在0—40 cm土层中，不同土地利用方式芳基硫酸酯酶活性均随土层深度的增加而降低。相较于沼泽湿地，5种土地利用方式的土壤芳基硫酸酯酶活性均降低，其降幅分别为18.19%、27.48%、39.72%、33.81% 和51.77% (P<0.05)。 结论 会仙喀斯特天然湿地转变为其他土地利用方式后，土壤全硫和有机硫含量显著下降(P<0.05)，全硫含量(98.06～222.87 mg/kg)小于我国南方10省耕作层土壤全硫平均值(299 mg/kg)。土壤有机碳、全氮、含水量和芳基硫酸酯酶是土壤有机硫形态含量的主要影响因素。因此，减少湿地人为垦殖，有利于维持会仙喀斯特湿地土壤养分的平衡与生态系统的健康。
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doi: 10.11674/zwyf.2023186
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摘要:
目的 通过分析土壤钾素表观平衡、钾含量和库容、钾素存在位点、钾素释放过程，全面探讨长期施用化肥和化肥配施有机肥对赤红壤旱地花生–甘薯轮作制下土壤供钾能力的影响。 方法 位于福建省莆田市的花生–甘薯轮作长期有机施肥定位试验始于2007年，设置5个处理：不施肥 (CK)、化肥对照 (NPK)、化肥配施商品有机肥 (NPK+CM)、化肥配施猪粪 (NPK+PM)、化肥配施秸秆 (NPK+RS)。2022年 (定位试验第16年) 甘薯收获后，调查甘薯生物量和产量，采集植株样品分析植株钾含量；采集0—20 cm土壤样品，分析土壤全钾含量及各形态钾含量，采用连续浸提法分析土壤黏土矿物吸附点位钾含量，采用有机酸和四苯硼钠模拟试验分析钾素释放过程。 结果 花生–甘薯轮作制长期施肥试验中，4个施肥处理土壤钾表观平衡均为盈余。NPK+PM和NPK+RS处理的土壤非交换性钾、交换性钾、水溶性钾含量提升效果最佳，非交换性钾含量较CK分别提高260和188 mg/kg，交换性钾含量分别提高72.3和75.0 mg/kg，水溶性钾含量分别提高45.0和71.7 mg/kg。与CK相比，NPK和NPK+CM对黏土矿物层间 (i位点)、楔形边缘 (e位点) 和矿物表面 (p位点)这3个点位的钾含量均没有显著影响，而NPK+PM和NPK+RS处理p位点钾含量分别提高了25和36 mg/kg，e位点钾含量分别提高58和66 mg/kg；NPK+PM处理的i位点钾含量提高了132 mg/kg；NPK和NPK+CM处理对p位点、i位点、e位点钾占的比例没有显著影响，NPK+PM处理显著提高e位点钾占的比例，NPK+RS处理显著提高p位点和e位点钾占的比例，显著降低i位点钾占的比例。无论是以有机酸还是以四苯硼钠为浸提剂，NPK以及NPK+CM处理钾的释放速率和释放量与CK均无显著差异。以有机酸为浸提剂，NPK+PM处理快速和总钾释放量及释放速率均最高，且显著高于NPK+RS处理。以四苯硼钠为浸提剂，NPK+PM与NPK+RS处理土壤快速和总钾释放量及释放速率无显著差异。 结论 化肥配施猪粪或秸秆能提高土壤非交换性钾、交换性钾和水溶性钾含量。单施化肥不会改变黏土矿物吸附位点钾所占的比例，化肥配施猪粪处理主要增加了吸附于黏土矿物层间(i位点)的钾，化肥配施秸秆处理增加的钾主要分布在楔形边缘(e位点) 和矿物表面 (p位点)。长期单施化肥不能提高土壤钾的生物有效性，缺钾条件下，化肥配施猪粪土壤钾的生物有效性最高，钾充足条件下，化肥配施猪粪与配施秸秆的土壤钾的生物有效性没有明显差异，但均高于化肥单施。
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doi: 10.11674/zwyf.2023168
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目的 温度是影响作物生长和肥料养分释放速率的重要因素之一。未来农业的发展需要能够主动适应作物养分需求的智能肥料。利用温敏材料研制开发温敏型包膜控释肥料可达到肥料养分释放随土壤温度变化而智能释放的目的，因此温敏材料的筛选至关重要。 方法 使用不同分子量的己二酸-1,4-丁二醇(PBA)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCL)和聚乙二醇(PEG)，共计18种多元醇，将其分别与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制备聚氨酯包膜尿素。通过对制备的包膜尿素进行水浸泡法测试，评价其控释性能；对制备的聚氨酯膜用差示扫描量热仪(DSC)测试其相转变温度，评价其温敏性能。 结果 不同多元醇制备的聚氨酯包膜尿素控释性能优劣顺序为PTMG>PCL>PBA>PEG，其中PTMG及PCL系列制备的聚氨酯包膜尿素控释效果较好。在同一系列聚氨酯包膜尿素中，随着多元醇分子量的增加肥料控释性能逐渐变差。DSC测试结果表明，低分子量(2000以下)多元醇制备的聚氨酯膜不具有温敏性，同一系列聚氨酯中，随着分子量的增加其温敏温度逐渐升高。其中PTMG2000、PTMG3000、PCL2000、PBA2000和PCL3000共5种温敏聚氨酯材料的敏感温度分别为13℃、22℃、27℃、39℃和43℃，具有进一步用作制备温敏聚氨酯包膜尿素温敏材料的开发潜力。最后，选取PCL2000和PCL3000作为温敏材料，将其分别与聚丙二醇(PPG)以2∶8摩尔比混合改性，成功制备了两种温敏聚氨酯包膜控释肥料(PUCF1、PUCF2)。变温试验表明，温度到达35℃时，PUCF1和PUCF2释放速率分别为11.1%/d和7.1%/d，分别为恒温(25℃)条件下的13.2和6.0倍。而温度再降至25℃后，释放速率随之降低，说明二者均具有温敏性，且控释性能均可达到释放期30天。 结论 综合来看，低分子量多元醇制备的聚氨酯控释性能好但不具备温敏性能，高分子量多元醇制备的聚氨酯具有温敏性能但控释性能差。高分子量多元醇通过改性制备的温敏聚氨酯包膜尿素具有温敏特性，且控释期可达到30天。该结果可为温敏聚氨酯包膜控释肥料的制备提供一定的理论依据与应用基础。
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doi: 10.11674/zwyf.2023141
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目的 研究不同施氮量下控释尿素掺混普通尿素对土壤硝态氮含量、冬小麦氮素吸收利用和产量的影响，为陕西关中平原地区冬小麦的高效生产提供依据。 方法 冬小麦田间试验于2020—2022年在陕西省咸阳市进行，供试控释肥(CRU)氮素释放期为90天。试验设置N 192和240 kg/hm2 两个施氮水平 (N1、N2)，在两个施氮量下设置5个肥料处理，即100%普通尿素分两次施用(F1)为对照；控释尿素和普通尿素混合一次性基施，混合比例分别为30%+70% (F2)、50%+50% (F3)、70%+30% (F4)、100%控释尿素 (F5)。在冬小麦越冬、返青、拔节和开花期采集0—40 cm土层土壤样品，每10 cm为1个样品；成熟期采集0—200 cm土层土壤样品，40—200 cm土层每20 cm采集1个样品，测定土壤硝态氮含量。在冬小麦越冬、返青、拔节、开花以及成熟期取植株地上部样品，开花期分为穗、茎秆+叶鞘、叶片3个部分，成熟期分为籽粒、颖壳+穗轴、茎秆+叶鞘、叶片4个部分，称取干物质质量，测定氮素含量。于小麦成熟期测定产量。 结果 越冬期0—20 cm土层硝态氮含量F2处理较高，返青期后则以F4和F5处理较高，且F4和F5处理成熟期80—200 cm土层的硝态氮含量显著低于其他掺混肥处理。相比其他处理，F4和F5处理显著增加穗数，进而显著提高产量。在F2和F3处理下，N2与N1水平小麦平均产量无显著差异；在F4和F5处理N2水平的小麦平均产量高于N1水平，净效益平均分别提高10.08%和6.41%，氮素利用效率无显著差异。相比F1处理，F4处理花前氮素向籽粒的转运量平均提高18.63%，籽粒氮素积累量平均提高16.96%。相关性分析表明，拔节期0—20 cm土层硝态氮含量与花前氮素向籽粒转运量呈显著正相关，开花期0—20 cm土层硝态氮含量与花前氮素转运量和花后氮素积累量呈显著正相关。 结论 较高的开花期氮素积累量可增加营养器官氮素向籽粒的再分配量，实现冬小麦产量和氮素利用效率的同步提升。与分次施用普通尿素N 240 kg/hm2相比，采用控释期90天的树脂包膜尿素与普通尿素按70%∶30%掺混一次性基施，能显著提高冬小麦返青期至开花期的土壤硝态氮含量，减少成熟期80—200 cm土层土壤硝态氮含量，从而增加开花期总茎数及植株氮素积累量，显著提高成穗数、籽粒产量和氮素利用率。
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doi: 10.11674/zwyf.2023182
摘要:
目的 海南粗榧是国家重点保护植物，利用冠层图像无损估测叶绿素含量和生长状况，可对生长受限制的幼苗进行诊断预警，为精准管理提供参考。 方法 采用L9 (34)正交设计于2021—2022年在海口市云龙镇进行盆栽试验，试验材料为一年生粗榧幼苗。3个因素包括灌溉量(W)、透光率(L)和氮肥施用量(N)，为使海南粗榧幼苗生长呈现较大差异，各因素水平相差较大，3个灌溉量分别为2500、5000、7500 mL；3个透光率分别为70%、40%、15%；3个氮肥施用量分别为0、5、10 mg/plant。在幼苗处理一个月后开始测量幼苗基径、株高、冠长、侧枝长度和叶绿素含量，每两个月测定一次，共7次。选用Duncan法进行成对比较，比较结果差异显著性较低的为幼苗生长不适宜环境，记为0，否则记为1。每个处理选3株代表性幼苗获取冠层图像，然后进行图像分割，提取颜色特征参数作为自变量构建分类模型，以诊断该环境是否适宜生长。采用偏最小二乘回归(PLSR, partial least squares regression)和逐步回归(SR, stepwise regression)模型，同时将二分类转换为哑变量加入模型，估测叶绿素相对含量(SPAD)。 结果 光照(透光率)和灌溉量对海南粗榧幼苗的生长影响显著，氮肥用量影响不显著，且3个因素间无明显交互效应。海南粗榧生长过程中的SPAD值与各生长指标间呈显著正相关，与冠层图像中的颜色参数也呈显著相关。在低透光率和高灌溉量环境下海南粗榧生长发育迟缓，为不适宜生长环境。依据海南粗榧生长指标间的多重比较结果，将幼苗分别标记为不宜环境和适宜环境的幼苗样本。支持向量机(SVM, support vector machines)模型能较好的判别处于不宜环境下的幼苗(假阳性率为14%)；PLSR和SR模型对SPAD值都有较好的估测效果，但PLSR模型较SR模型适应能力更强，且PLSR能更好的解决共线和降维问题；将二分类变量转换为哑变量加入PLSR模型，模型整体预测能力没有明显提高，但对处于不宜环境下的幼苗叶绿素含量的预测能力有明显提高，通过该模型反演不宜环境下幼苗冠层叶绿素含量分布发现在下部叶尖部位叶绿素含量最低，叶尖有黄化迹象。 结论 海南粗榧幼苗生长的主要影响因素是透光率和灌溉量，光照和灌溉对下部叶尖处影响较大。冠层图像能较准确地诊断出幼苗生长状况，PLSR加哑变量模型能提高0类样本(生长在不宜环境下) SPAD值的预测能力，实现生长环境受限预警，为幼苗管理提供依据。
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doi: 10.11674/zwyf.2023189
摘要:
目的 生物刺激素对作物生长具有调节作用，但对土壤微生物的影响尚不明确。研究不同生物刺激素对玉米生长、产量形成、土壤酶活性及微生物群落结构的影响，旨为发挥生物刺激素在农业生产中的增产增效作用。 方法 田间试验在河南省新乡市原阳县石灰性潮土上进行，供试作物为玉米。试验采用随机区组设计，生物刺激素处理包括海藻糖、壳聚糖、腐植酸和γ-氨基丁酸，所有生物刺激素于玉米播种前开沟施入土壤，以不施生物刺激素作为对照，共5个处理。于玉米6叶期(拔节期)采集植株样品测定干物质量，采集0—20 cm土层土壤样品测定土壤酶活性和微生物群落变化特征，于玉米收获期测定产量。 结果 4种生物刺激素对玉米生长、产量和产量构成均有不同程度的促进作用。与对照相比，4种生物刺激素处理均显著提高了玉米地上部和整株干重，腐植酸、γ-氨基丁酸处理还显著提高了根部干重，以腐植酸提升根部、地上部和整株植物干重的效果最佳，腐殖酸处理地上部和整株干重显著高于其他3种刺激素处理；生物刺激素对玉米穗粒数均无显著影响；与对照相比，海藻糖、壳聚糖和腐植酸处理分别显著提高千粒重5.5%、4.9%和8.2%，腐植酸和海藻糖处理的玉米单穗重分别显著提高13.6%和12.5%；腐植酸处理的产量显著提高10.2%，其他生物刺激素的增产效果不显著。与对照相比，海藻糖、壳聚糖、腐植酸和γ-氨基丁酸对脲酶活性无显著影响，但均显著提高了土壤碱性磷酸酶活性；海藻糖、壳聚糖和腐植酸处理均显著提高了脱氢酶活性(P<0.05)，但各生物刺激素之间对酶活性的影响无显著差异；腐植酸处理显著提高了土壤微生物生物量，以及细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生物量，增幅分别为29.3%、43.9%、48.8%和40.5%，但不改变革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的比值。皮尔逊相关性分析结果表明，玉米产量与土壤微生物、细菌、革兰氏阳性菌，以及根、地上部和整株植物干物质量均呈显著正相关关系(P<0.05)，而与土壤酶活性的相关不明显(P>0.05)。 结论 海藻糖、壳聚糖、腐植酸和γ-氨基丁酸的施用有助于促进玉米生长，腐植酸促进根和地上部干物质积累，增加玉米千粒重、单穗重和产量的效果高于其他3种生物刺激素，其处理土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性，土壤微生物、细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生物量均高于对照，而其他3种生物刺激素只对某些指标有显著提升效应，因此，腐殖酸在农业生产中最具应用前景。
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doi: 10.11674/zwyf.2023149
摘要:
目的 探究不同连作年限玉米根际、根内细菌群落结构与功能及根际、根内细菌对连作效应的响应机制。 方法 以不同连作年限(1、5、15年)制种玉米田为研究对象，测定土壤理化性质，同时采用高通量测序技术分析根际与根内细菌多样性变化、群落组成特征及群落功能。 结果 与连作1年相比，连作5年和15年的土壤容重、全磷、全氮、速效磷、速效氮和pH显著增加，总孔隙度、全钾、速效钾及有机质含量显著下降(P<0.05)。玉米根际、根内细菌多样性与网络复杂程度降低；根际酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)与芽单胞菌门(Gemmatinonadota)相对丰度下降，绿弯菌门(Chloroflexi)与放线菌门(Actinobacteriota)相对丰度增加，有益微生物硝化螺旋菌属(Nitrospira)、鞘氨醇单胞属(Sphingomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、Haliangium及Bryobacter相对丰度总体减小；根内变形菌门相对丰度增加，厚壁菌门、拟杆菌门与放线菌门相对丰度下降，根内有益假单胞菌属(Pseudomonas)、鞘氨醇单胞属、黄杆菌属(Flavobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)与泛菌属(Pantoea)相对丰度总体下降。此外，随着连作年限增加，根际细菌抗生素类生物合成、氨基酸生物合成、脂肪酸合成、C5二元酸代谢、硫辛酸代谢、泛酸盐和辅酶A生物合成、肽聚糖生物合成、D-丙氨酸代谢、脂多糖生物合成、细胞循环以及硫传递系统的相对丰度均降低。根内氨基酸生物合成、泛酸生物合成、万古霉素生物合成、泛酸盐和辅酶A生物合成、肽聚糖生物合成、链霉素生物合成、硫辛酸代谢、丙氨酸盐与谷氨酸代谢的相对丰度总体降低，安沙霉素的生物合成、酮体合成与降解、细菌趋化性和C5二元酸代谢的相对丰度总体增加。 结论 制种玉米连作显著提高了土壤氮、磷含量和土壤容重、pH，降低了总孔隙度、有机质和速效钾含量，影响了根际与根内细菌群落组成与功能，导致根际、根内细菌多样性和复杂性下降，细菌总功能降低，根际细菌群落的变化大于根内。
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doi: 10.11674/zwyf.2023130
摘要:
目的 以碳促磷可有效挖掘土壤的供磷潜力，从碳源驱动下土壤微生物群落结构以及功能的变化角度研究了外源碳提高磷有效性的机理。 方法 采用室内培养方法，供试土壤分别取自重庆北碚区玉米地和蔬菜地，分别代表低、高磷紫色土，外源碳为葡萄糖。两种土壤均设置添加处理，同时以不添加葡萄糖处理为对照。在60%田间持水量下避光培养。在培养的0、2、15和60天取土样，采用BBP磷分级方法、Olsen法、灼烧法测定土壤中不同形态磷含量，同时采用16S rRNA高通量测序方法进行微生物群落结构的分析。 结果 添加葡萄糖后，两种磷水平土壤中添加葡萄糖的处理组Olsen-P相比于对照组在培养第2天、第15天降低，后恢复到培养前的水平。BBP磷分级磷中，在培养过程中和结束时低磷土壤的CaCl2-P、Enzyme-P、HCl-P和Citrate-P含量与培养开始时相比均无显著变化，即添加外源碳总体没有影响；高磷土壤添加外源碳后CaCl2-P和Citrate-P含量显著低于对照组，Enzyme-P、HCl-P与对照无显著差异。微生物群落结构分析结果显示，低磷土壤细菌群落对外源性葡萄糖的响应强于高磷土壤细菌群落，添加葡萄糖后低磷土壤细菌α多样性上升，在PCoA图中PC1轴上与对照组分离明显，高磷土壤细菌群落变化不显著。共发生网络分析结果显示，低磷土壤添加葡萄糖后与对照组相比出现了大量差异OTUs，模块化明显；添加葡萄糖的处理组与对照组相比出现的最能解释样本处理的差异物种为Paraburkholderia，有相关研究证明其具有溶磷功能，高磷土壤添加葡萄糖后未出现有相关研究证明具有溶磷功能的微生物。plspm模型结果显示，两种磷水平土壤中外源碳驱动微生物群落结构发生改变，从而使土壤不同磷组分含量发生变化的过程有所差异，说明外源碳的加入导致的磷组分变化在不同磷水平土壤中有一定差异。 结论 相较于高磷土壤，外源碳对低磷土壤磷库和微生物群落的影响较大。低磷土壤添加外源碳可引起磷库发生较大波动，提高微生物群落物种丰富度，增加群落物种组成差异，尤其是富集了一类已知的溶磷菌属Paraburkholderia，因而提升磷有效性的效果更好。
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doi: 10.11674/zwyf.2023195
摘要:
目的 研究田间老化生物质炭对土壤有机氮组分及微生物生物量碳氮的影响，为生物质炭在陇中黄土高原地区培肥改良土壤、提高氮肥利用效率提供科学依据。 方法 依托2015年布设于甘肃农业大学旱作农业综合试验站的长期定位试验，设置了6个玉米秸秆生物质炭添加水平0、10、20、30、40、50 t/hm2，依次记为CK、BC1、BC2、BC3、BC4、BC5。连续种植小麦5年后，调查了春小麦产量，采集0—5、5—10和10—30 cm土层土壤，用Bremner法测定有机氮组分及微生物量碳、氮含量。 结果 施用生物质炭5年后依然能显著提高春小麦产量，以BC3处理春小麦产量最高，较CK显著提高了24.76%。生物质炭处理与CK相比，土壤全氮(TN)和微生物生物量碳(MBC)、分别显著增加了6.55%～10.94%、68.63%～139.74%；微生物生物量碳氮比(BC/BN)增加10.60%～202.44%。有机氮组分氨基酸态氮(AAN)>非酸解氮(AIN)>酸解铵态氮(AMN)>酸解未知态氮(UAN)>氨基糖态氮(ASN)，分别占土壤全氮的27.46%～45.13%、15.47%～31.14%、19.00%～28.66%、1.59%～18.54%和2.76%～8.86%。酸解氮中，生物质炭处理下均表现为：AAN>AMN>ASN；BC2、BC3、BC4和BC5处理与CK相比，土壤AAN和ASN含量分别显著提高了17.58%～81.51%和43.60%～107.55%，BC2和BC3处理与CK相比，土壤AMN含量显著提高15.46%～28.95%；其中BC3处理下，酸解总氮(TAN)、AMN和ASN含量最高，AIN含量最低。 结论 土壤全氮及微生物生物量碳是影响有机氮组分差异的主要因素，供试施用量下生物质炭均显著提高了土壤全氮及微生物生物量质碳，以施用生物炭30 t/hm2提高土壤酸解总氮、酸解铵态氮和氨基糖态氮含量的效果最显著，因而土壤供氮能力最强，春小麦产量最高。因此，在黄土高原旱作农业区，合理的生物质炭用量可长期提高土壤的供氮能力。
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doi: 10.11674/zwyf.2023221
摘要:
绿色高效化肥因其具有供肥性好、利用率高、有利于协调作物高产施肥环境矛盾的特点，受到国内外的高度关注。我国绿色高效化肥研发始于20世纪70、80年代。过去40多年，我国大力研发绿色高效化肥并将其实现产业化，迄今，绿色高效化肥在我国的年产量达到2000万t，应用3300万hm2 (约5亿亩)，作物增产100多亿kg，节肥200多万t。我国绿色高效化肥依据增产增效机理，主要有4大类：以包膜技术方式优化养分的释放和供应模式的包膜缓释肥料；利用脲酶抑制剂、硝化抑制剂调控氮肥在土壤中转化过程的稳定性肥料；尿素与醛类物质反应形成缩合物质，减缓尿素的溶解过程的脲醛肥料；将微量高效生物活性增效载体与化学肥料科学配伍，通过综合调控“肥料−作物−土壤”系统改善肥效的增值肥料。今后我国绿色高效肥料的发展趋势：1)“等量增产”、“减量增产”或“减量不减产”； 2) 增效途径向综合调控“肥料−作物−土壤”系统转变，尤其重视调动作物根系的吸收功能；3)赋予肥料新产品改善农产品品质、增强作物抗逆能力、保护和改良土壤等多元化功能；4) 研发和使用具有生物活性，并安全、环保、可降解的天然/植物源材料；5) 通过学科交叉融合，多策略、多机制、多途径提高肥料应用效果；6) 研发高效肥料与常规肥料装置相结合一体化生产技术，实现大产能、低成本，避免二次加工；7) 在满足养分高效利用的同时，还应满足集约化农业减少机械作业、轻减施肥的要求。
绿色高效化肥因其具有供肥性好、利用率高、有利于协调作物高产施肥环境矛盾的特点，受到国内外的高度关注。我国绿色高效化肥研发始于20世纪70、80年代。过去40多年，我国大力研发绿色高效化肥并将其实现产业化，迄今，绿色高效化肥在我国的年产量达到2000万t，应用3300万hm2 (约5亿亩)，作物增产100多亿kg，节肥200多万t。我国绿色高效化肥依据增产增效机理，主要有4大类：以包膜技术方式优化养分的释放和供应模式的包膜缓释肥料；利用脲酶抑制剂、硝化抑制剂调控氮肥在土壤中转化过程的稳定性肥料；尿素与醛类物质反应形成缩合物质，减缓尿素的溶解过程的脲醛肥料；将微量高效生物活性增效载体与化学肥料科学配伍，通过综合调控“肥料−作物−土壤”系统改善肥效的增值肥料。今后我国绿色高效肥料的发展趋势：1)“等量增产”、“减量增产”或“减量不减产”； 2) 增效途径向综合调控“肥料−作物−土壤”系统转变，尤其重视调动作物根系的吸收功能；3)赋予肥料新产品改善农产品品质、增强作物抗逆能力、保护和改良土壤等多元化功能；4) 研发和使用具有生物活性，并安全、环保、可降解的天然/植物源材料；5) 通过学科交叉融合，多策略、多机制、多途径提高肥料应用效果；6) 研发高效肥料与常规肥料装置相结合一体化生产技术，实现大产能、低成本，避免二次加工；7) 在满足养分高效利用的同时，还应满足集约化农业减少机械作业、轻减施肥的要求。
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doi: 10.11674/zwyf.2023160
摘要:
目的 长江流域是我国水稻主要栽培区域，全面分析该区域氮肥管理水平下的水稻产量和氮肥利用率，以及水稻类型、栽培方式等因素对氮肥管理措施的影响，对我国长江流域水稻可持续发展具有重要意义。 方法 以施氮量、基蘖氮肥(基肥和分蘖肥氮之和)、种植区域、水稻品种、栽培模式、种植密度和土壤性质等关键词，在中国知网(CNKI)和Web of Science数据库中，共检索到国内外有关稻田氮肥管理论文56篇，进一步对试验处理和数据进行筛查，共获取有效数据956组。采用整合分析(meta-analysis)方法量化分析了不同条件下氮肥管理对水稻植株吸氮量、地上部干物质量和产量的影响。 结果 总氮量和基蘖肥用氮量分别不超过300和180 kg/hm2范围内，水稻植株吸氮量和地上部干物质量随氮肥量的增加而增加，而分别超过250和120 kg/hm2则产量没有显著增加。长江流域上游氮肥对产量提升幅度为24.9%，显著低于中游(42.4%)和下游(41.8%)水稻种植区域。水稻品种之间，杂交稻品种较粳稻和籼稻氮肥增加水稻植株吸氮量和产量更具有优势，分别增加12.6%～15.2%和3.5%～5.1%。氮肥对单季稻吸氮量、地上部干物质量、产量提升幅度均显著低于双季稻和水旱轮作，例如单季稻产量增幅29.1%，双季稻和水旱轮作产量增幅分别为46.3%和43.8%。长江流域水稻移栽密度均不宜超过106/hm2，在此范围内，适度增加移栽密度能有效提高植株吸氮量和地上部干物质量。在土壤高有机质(>25 g/kg)和速效磷(>20 mg/kg)及低速效氮 (<90 mg/kg)和速效钾(<80 mg/kg)土壤中，水稻产量对氮肥响应程度最高，氮肥增产率可达43.3%～48.5%，且土壤有机质、速效磷、速效氮、速效钾对水稻产量和吸氮量总贡献率分别达到61.7%和40.2%。氮肥施用量(N)超过250 kg/hm2，氮素干物质生产效率、稻谷生产效率和收获指数下降，氮素吸收利用效率、农学利用效率和偏生产力甚至随施氮量增加而不断降低。 结论 长江流域水稻总施N量不宜超过250 kg/hm2，基肥和分蘖肥N投入量之和不宜超过120 kg/hm2，基糵肥与总氮肥之差应以穗肥补齐。长江流域不同种植区域水稻栽培管理策略不同，上游应优先选用杂交稻以利用其良好的品种优势，单季稻模式水稻生育周期长的品种可以降低对氮肥的依赖性，否则采用双季稻或水旱轮作制度利于改善土壤，达到减氮、增产增效的目的，中、下游通过双季稻或水旱轮作模式，合理提高移栽密度(不宜超过106/hm2)，能进一步提高水稻产量和氮利用率。
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doi: 10.11674/zwyf.2023155
摘要:
目的 研究云南抚仙湖流域烟区种植利用绿肥对土壤养分、烤烟产量及品质的影响，明确适宜当地种植的绿肥品种，为优化烤烟养分管理，减少面源污染风险提供参考。 方法 于2019—2021年开展定位试验，设4个处理，三个冬季绿肥处理分别为油菜、箭筈豌豆和光叶紫花苕，以冬闲无绿肥为对照。测定绿肥还田后和烤烟收获后的土壤性状、烟株农艺性状、烤烟产量、上等烟比例，以及烟叶化学成分、外观和感官质量、产值。 结果 2020年烤烟种植前，各绿肥翻压处理土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量与冬闲处理土壤无显著差异；烤烟收获后，平均有机质、碱解氮、有效磷和速效钾分别提高了3.2 g/kg，6.8 mg/kg、10.1 mg/kg和84.8 mg/kg，以光叶紫花苕处理的速效养分提高幅度最大。2021年烤烟种植前和收获后，绿肥处理的有机质和速效养分含量较冬闲均显著提高，以油菜处理的有机质含量最高，光叶紫花苕处理的速效养分提升效果最好；冬闲处理的土壤氯含量显著高于绿肥处理。2020和2021年，绿肥处理的烤烟平均产量分别提高了13.8%和22.6%，上等烟比例分别提高了11.2%和24.7%，两年均以光叶紫花苕处理的增产幅度最大。2021年，绿肥处理的烤烟农艺性状明显改善，以光叶紫花苕处理表现最优，其株高、茎围和最大叶宽分别较冬闲处理提高了26.6、2.2和6.9 cm；绿肥处理烤烟中部叶和上部叶的外观质量比冬闲处理分别提高5.0～5.7和4.5～5.8分，感官质量分别提高2.0～3.2和3.6～4.2分，且均以光叶紫花苕处理得分最高；烤烟均价显著提高7.4%～11.9%，产值显著提高30.5%～38.0%，其中光叶紫花苕处理经济效益表现最优。翻压绿肥降低了烟叶总糖与可溶性糖含量差，提高了烟叶钾含量。随机森林回归分析表明，影响烤烟产量的关键指标土壤性状为有机质、氯离子和速效钾含量，烤烟农艺性状指标为株高、最大叶宽和茎围。 结论 利用冬闲田种植并翻压绿肥可改善烤烟土壤养分性状，提升上等烟比例和烤烟品质，大幅提高经济效益，且翻压绿肥第二年效果更为显著。3种供试绿肥效果相比，以光叶紫花苕效果最佳，可以优先用作云南抚仙湖流域烟区绿肥。
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doi: 10.11674/zwyf.2023134
摘要:
土壤中的植酸主要来源于植物残体和单胃动物排泄物，可被专一性酶—植酸酶(myo-inositol hexakisphate phosphohydrolase)矿化水解，经脱磷酸化过程释放无机磷供植物吸收。植酸是土壤有机磷的重要组成部分，占有机磷总量的50%～80%。植酸分子中含有6个磷酸基团和12个可解离质子，极易被土壤吸附或与金属离子形成难溶性络合物，阻止其与植酸酶接触，极大降低了植酸的分解矿化效率，难以为植物提供磷素营养。因此，提高植酸的溶解性和生物有效性是保障土壤供磷效率的重要前提。土壤中的有机酸主要来源于植物根系、微生物释放及有机质分解。有机酸含有的多种官能团可与金属离子络合形成更稳定的金属配合物，通过竞争吸附、络合作用、断裂有机质−金属架桥等，将吸附态植酸或植酸金属络合物活化释放，实现植酸磷的解吸和活化。土壤中有机酸的种类和含量因植物和微生物种类而异，土壤pH、有机质含量、土壤矿物/金属氧化物种类与含量等均影响有机酸对植酸的活化效率。因此，后续研究可关注：1)不同有机酸对不同类型土壤中植酸的活化效率，定量分析有机酸种类和浓度对土壤植酸的解吸量和活化效率；2)被植酸强吸附的矿物表面在较大pH范围内具有较高的负电荷，阻碍有机酸的吸附和置换反应，因此需要深入探究提高有机酸活化强吸附态植酸的技术和方法；3)需监测和评估有机酸活化土壤植酸的长期效应。
土壤中的植酸主要来源于植物残体和单胃动物排泄物，可被专一性酶—植酸酶(myo-inositol hexakisphate phosphohydrolase)矿化水解，经脱磷酸化过程释放无机磷供植物吸收。植酸是土壤有机磷的重要组成部分，占有机磷总量的50%～80%。植酸分子中含有6个磷酸基团和12个可解离质子，极易被土壤吸附或与金属离子形成难溶性络合物，阻止其与植酸酶接触，极大降低了植酸的分解矿化效率，难以为植物提供磷素营养。因此，提高植酸的溶解性和生物有效性是保障土壤供磷效率的重要前提。土壤中的有机酸主要来源于植物根系、微生物释放及有机质分解。有机酸含有的多种官能团可与金属离子络合形成更稳定的金属配合物，通过竞争吸附、络合作用、断裂有机质−金属架桥等，将吸附态植酸或植酸金属络合物活化释放，实现植酸磷的解吸和活化。土壤中有机酸的种类和含量因植物和微生物种类而异，土壤pH、有机质含量、土壤矿物/金属氧化物种类与含量等均影响有机酸对植酸的活化效率。因此，后续研究可关注：1)不同有机酸对不同类型土壤中植酸的活化效率，定量分析有机酸种类和浓度对土壤植酸的解吸量和活化效率；2)被植酸强吸附的矿物表面在较大pH范围内具有较高的负电荷，阻碍有机酸的吸附和置换反应，因此需要深入探究提高有机酸活化强吸附态植酸的技术和方法；3)需监测和评估有机酸活化土壤植酸的长期效应。
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doi: 10.11674/zwyf.2023137
摘要:
目的 合理施肥是保证马铃薯高产优质的重要措施，厘清我国马铃薯主产区施肥现状，以提高马铃薯科学施肥水平，助力我国化肥减量增效。 方法 依托国家马铃薯产业技术体系，于2019—2021年期间在我国马铃薯主产区调查了1807个具有代表性的马铃薯种植地块，调查内容包括马铃薯产量、肥料种类、氮磷钾施用量和比例、施肥方法等信息。采用马铃薯养分专家推荐施肥系统，对不同区域的肥料减施潜力进行了评价。 结果 全国马铃薯年均氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)肥料养分用量分别为252、219和224 kg/hm2，其中化肥投入量分别为187、164和175 kg/hm2，有机肥分别为65、56和48 kg/hm2，有机来源的N、P2O5 和K2O养分分别占总养分投入量的25.8%、25.6%和21.4%。复合肥是马铃薯生产中使用最多的肥料种类，化肥N、P2O5和K2O 养分中分别有84.6%、95.7%和92.8%来自复合肥。畜禽粪肥是最主要的有机肥源，占有机肥总量的82.9%。与马铃薯养分专家系统推荐肥料用量相比，全国肥料养分减施潜力为41.9%，其中华北一季作区N、P2O5、K2O减施潜力分别为24.1%、59.7%、42.1%；东北一季作区P2O5、K2O减施潜力分别为56.0%、44.8%；西北一季作区N、P2O5、K2O减施潜力分别为30.6%、69.2%、35.8%；西南一二季混作区N、P2O5、K2O减施潜力分别为5.5%、55.0%、37.2%；南方冬作区N、P2O5 、K2O减施潜力分别为40.2%、78.2%、70.4%。 结论 我国马铃薯肥料养分总用量普遍较高且施用比例不合理，有机肥养分所占比例偏低。采用马铃薯养分专家系统推荐施肥措施，可节约41.9%左右的肥料养分用量。
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doi: 10.11674/zwyf.2023126
摘要:
目的 探索秸秆还田对玉米氮肥减施潜力的影响，为东北黑土区养分资源高效利用提供科学依据。 方法 田间定位试验2017年在吉林省公主岭市开展，设置在秸秆还田和离田条件下，施氮 0、70、140、210、280和350 kg/hm2，共12个处理。基于田间实测值校正和验证反硝化−分解模型(DNDC，denitrification-decomposition)，并用校正后的模型模拟30年(1991—2020) 秸秆还田对春玉米产量和氮素利用率的影响以及氮肥减施潜力。 结果 DNDC经参数校正后能够较好地模拟秸秆还田和离田条件下各施氮量处理的春玉米产量、生物量、氮吸收和土壤无机氮含量，模拟值与实测值的标准平均相对误差(nARE)和标准均方根误差(nRMSE)范围平均分别为−5.7%～7.6%和10.0%～28.5%。依据长期模拟结果，秸秆还田条件下，最大产量施氮量下的春玉米产量、氮素回收率、农学效率和偏生产力比秸秆离田可分别平均提高6.0%、5.5%、2.7 kg/kg和6.7 kg/kg，氮素表观盈余率平均下降36.3%。秸秆还田条件下达到秸秆离田最大产量的施氮量较秸秆离田平均减少35.5 kg/hm2，约为18.4%。最大产量氮肥减施比例随秸秆还田年限的延长而变化，秸秆还田7～15年时的氮肥减施比例最高，平均为23.6%，秸秆还田19～30年的减施比例平均为15.8%。此外，秸秆还田的氮肥减施比例在湿润年最高，平均为20.5%，其次是平水年，平均为18.7%，干旱年最低，平均为15.4%。 结论 相比于秸秆离田，长期秸秆还田可显著提高玉米产量和氮素利用率，减少获得相同产量所需的施氮量以及氮素盈余率。按照DNDC模型预测，我国东北春玉米生产在秸秆还田下的氮肥减施潜力依年降水变化，为10%～20%。
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doi: 10.11674/zwyf.2023187
摘要:
目的 针对新疆膜下滴灌棉花生产中磷肥投入过量、利用效率低、成本高等问题，探讨了通过调控根际土壤供磷强度和增施铵态氮肥来降低磷肥有效性损失，实现比常规施肥增产、磷肥增效及降低植棉成本的可行性。 方法 2020年，在新疆石河子(根据衡量监控推荐施肥来确定磷肥投入量)，昌吉和农十师一八四团(磷肥投入高于衡量监控推荐施肥26%～111%)，玛纳斯县北五岔和六户地(磷肥投入远超衡量监控推荐施肥量2.32～2.92倍)五个棉花生产区开展田间对比试验。以各试验区棉花肥料施用量和施用方法为对照(CK)，对比处理为启动磷肥配合追施硫酸铵的根际调控技术(RM)。RM技术主要特点为根据目标产量确定磷肥用量，在出苗水中滴施磷酸一铵与硫酸铵作为启动肥，在蕾期、花铃期集中滴施硫酸铵。棉花收获期，分析了产量及构成因素、养分吸收量、氮/磷肥偏生产力、磷肥盈余及植棉效益。 结果 RM处理的皮棉平均产量(3.26 t/hm2)与对照(3.29 t/hm2)无显著差异，均达到了高产水平。RM处理的产量构成要素、植株各器官生物量分配及氮磷含量与CK也均无显著差异，但RM处理的磷肥偏生产力较CK显著提高了81%。五个试验点RM处理的磷肥盈余量平均降低了75%，昌吉由于不基施磷肥，RM处理的磷肥盈余仅为3.6 kg P/hm2。皮棉目标产量为3.1～3.5 t/hm2时，RM处理氮肥平均减施了16.6%，磷肥减施了56.5%，氮磷肥料成本降低了40.7%，节省2082元/hm2。五个试验点的棉花净收益平均增加了1845元/hm2。在肥料投入高的北五岔和六户地种植区，每公顷氮磷肥成本降低3993、4464元，净收益增加2931、4367元/hm2。 结论 据目标产量确定施磷量，在出苗水中滴施磷酸一铵与硫酸铵作为启动肥，在蕾期、花铃期集中追施硫酸铵进行根际调控，实现了棉花高产的同时，也取得了磷肥高效、农田土壤磷输入-输出基本平衡，植棉效益大幅增加的多重效果，是新疆棉花施肥管理的良好措施。
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doi: 10.11674/zwyf.2023144
摘要:
目的 东北地区推广的秸秆覆盖条耕模式(简称“条耕”)加剧了土壤温度的异质性，可能影响玉米出苗和根系发育。我们研究了当地主栽玉米品种在条耕和传统耕作方式下的产量差异，并用Logistics方程模拟评价了不同适应性品种的生长特征。 方法 于2020和2021年在吉林省梨树县开展玉米田间试验，采用裂区设计，主因素为秸秆覆盖下的耕作方式：条耕(ST)和旋耕起垄(CT)；副因素为当地10个主栽玉米品种。监测两种耕作方式下玉米季的土壤温度、出苗时间和出苗率，调查玉米生育阶段干物质积累量、产量和产量构成因素，并用Logistics模型模拟了各品种不同生育期的生长特性。ST处理下各品种的产量及其构成因素相对于CT的变化率用以下公式计算：(ST−CT)/CT，以相对变化率对玉米品种进行适应性分类。 结果 相比于CT处理，ST处理下玉米苗带和行间的土壤温度均较低，尤其在行间位置(秸秆覆盖处)，这种差异一直持续到播种后50～70天。ST处理下两年苗带土壤温度累积量分别减少了305℃和107℃，行间土壤温度累积量分别减少了450℃和355℃；ST处理下各品种玉米的出苗时间均受到了抑制，但不影响最终出苗率。不同品种产量及穗粒数对耕作方法的响应不一致。ST处理的强适应性品种有郑单958、迪卡M753、迪卡M751，平均产量分别较CT处理增加8.4%、3.5%、2.1%；弱适应性品种有迪卡517、良玉99、富民58、宏硕899、铁研58，平均产量分别减少6.6%、6.0%、3.3%、1.5%、0.7%；其他品种表现出中适应性。从产量组成因素分析，ST处理强适应性品种的单位面积穗数、穗粒数、百粒重平均分别比CT处理增加1.2%、4.3%、0.5%，中适应性品种分别比CT处理减少0.0%、1.1%、2.4%，弱适应性品种分别比CT处理减少1.7%、3.9%、0.0%。Logistic生长拟合曲线分析表明，ST处理降低了玉渐速生长期(V1—V14 阶段)的生长速率，加速了在快速生长期(V14—R3 阶段)的生长速率，强适应性品种比其他品种表现出更强的“补偿生长能力”，其快速生长期的平均生长速率比CT处理高6.1%，平均穗粒数高4.3%。相关性分析表明，籽粒产量与穗粒数(r= 0.65～0.66)、成熟期地上部干重(r= 0.57～0.80)、最大生长速率 (r= 0.72～0.84)、快速生长期的生长速率 (r= 0.69～0.83)均呈显著正相关(P<0.05)。 结论 东北主要玉米品种对条耕存在适应性生长差异。与传统耕作相比，条耕降低了玉米播种后前两个月的土壤温度，推迟了出苗，但提高了吐丝前关键生长期的干物质积累速率，促进了穗粒数形成，稳定了产量。强适应性玉米品种在快速生长期具有更强的“补偿性生长能力”，因此，选择强适应性玉米品种可以作为条耕的配套措施。
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doi: 10.11674/zwyf.2023145
摘要:
目的 黄土高原东部河谷平原春玉米生产系统中水肥利用效率低下，为此我们研究了不同地表覆盖措施对春玉米产量、氮素转运与利用效率以及经济效益的影响，为该地区春玉米高产高效提供科学管理措施。 方法 本研究基于山西省晋中市山西农业大学东阳试验示范基地的春玉米长期定位试验(该试验始于2014年)，选取无覆盖施肥(NM)、地膜覆盖施肥(FM)、秸秆覆盖施肥(SM)及无覆盖不施肥(CK)4个处理，分析2021至2022年连续两年的春玉米不同生长阶段光合特性与干物质累积量的动态变化，调查春玉米产量、氮素吸收量、氮素转运效率、氮肥利用效率以及经济效益。 结果 与NM处理相比，FM处理虽能提高春玉米花前叶绿素含量、叶面积指数及有效光能截获，但花后叶绿素含量与叶面积指数显著降低，光能截获能力减弱，2021年倒伏率超过70%，花后地上部氮素累积量显著降低45.41%，影响产量形成；而SM处理既能提高春玉米花前叶绿素含量、叶面积指数及有效光能截获，促进花前干物质与氮素累积，又可使花后光合特性维持在较高水平，促进地上部氮素吸收，提高氮肥利用效率。与NM处理相比，FM与SM处理两年平均增产6.18%～15.26%；FM处理2022年地上部氮素吸收量、氮肥表观回收率、农学效率与偏生产力分别显著提高21.84%、31.59%、28.86%和16.18%，在2021年差异不显著；而SM处理2021与2022年均有显著提高，增幅分别为13.86%和25.54%、18.48%和36.92%、19.21%和33.86%、12.14%和18.99%。与FM处理相比，SM处理2021与2022年籽粒氮素吸收量分别显著提高27.89%和9.25%，两年平均籽粒氮素吸收量与氮肥表观回收率分别显著提高18.57%和15.58%，产量与经济效益分别显著提高8.55%和12.48%。 结论 相比于地膜覆盖，秸秆覆盖可以更好地协调春玉米花前花后生长，降低植株倒伏风险，提高产量、氮肥利用效率以及经济效益。秸秆覆盖还可为土壤提供额外氮素来源，避免地膜对农田生态环境造成的微塑料污染，因此，更适宜作为黄土高原东部河谷平原春玉米生产系统中水肥高效可持续利用的技术措施。
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doi: 10.11674/zwyf.2023213
摘要:
目的 苗木质量是影响造林成活率的关键因素。研究施肥方式及施氮量对牛樟(Cinnamomum kanehirae)幼苗生长及根系发育的影响，为培育优质牛樟苗木提供技术参考。 方法 盆栽试验在福建漳州温室内进行，供试材料为1年生牛樟组培苗。设置两个常规施氮处理：集中施氮200 mg/株、常规平均施氮200 mg/株；4个指数施肥处理：200、400、600和800 mg/株；以不施氮肥为对照。每次施肥间隔10天，试验共施肥10次。试验结束后，测定牛樟苗高、地径，根、茎和叶生物量，根系长度、体积和表面积，叶、茎和根的氮含量，分析不同施氮方式下牛樟苗木生长状况、根系生长参数和养分吸收利用的差异。 结果 施肥显著提升了幼苗的生长发育状况，在相同施氮水平下，指数施肥比常规施肥使幼苗在株高、地径，生物量(茎、叶)，根系(长度、体积、表面积、比根长和比根表面积)，氮积累量和含氮量(叶、茎、根)上都有所提升。指数施肥处理下，随施氮量的提升，各指标都表现出先增加后降低的趋势，以施氮量为400 mg/株时最优。 结论 施氮对牛樟幼苗生长具有显著影响，指数施氮方式优于常规施氮方式。采用指数施肥，推荐氮素总量为400 mg/株，按照3.54、5.30、7.95、11.9、17.9、26.8、40.2、60.3、90.4、136.0 mg分为10次施用，可得到生物学性状较好、氮素积累量较高的优质牛樟苗木。
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doi: 10.11674/zwyf.2023194
摘要:
目的 施用微生物肥料能促进玉米生长而提高产量，但其增产效应受到气候、土壤、栽培与水肥管理等多方面因素的影响，存在较大变异。因此，定量分析施用微生物肥料对我国玉米产量的综合效应及其关键影响因素，可为微生物肥料合理施用提供重要理论依据。 方法 本研究搜集2000年1月至2022年5月已发表的文献共38篇(244对产量数据)，通过Meta分析量化施用微生物肥料对玉米的增产效应，以及在不同气候类型、土壤养分状况和种植管理条件下的产量效应差异；采用随机森林方法量化各因素对微生物肥料增产效果影响的重要性。 结果 施用微生物肥料使我国玉米平均增产13%，且复合微生物肥料的增产效应(20%)优于单一菌剂产品。复合微生物肥料中，含有芽孢杆菌或木霉菌的肥料处理玉米增产幅度达22%-29%；归属于放线菌门和变形菌门的菌剂增产效应达到17%以上。温度较高或降雨较少时，施用微生物肥料的玉米增产效应高于气温较低或降雨较多时，一般在年平均气温≤10℃和>10℃的区域，增产幅度分别为12%和15%，在年降雨量≤600 mm和>600 mm的区域，增产幅度分别为20%和11%。低产田玉米施用微生物肥料处理较对照可增产30%，而中产田和高产田增幅只有10%和9%。当施氮量<100 kg/hm2、P2O5或K2O投入<50 kg/hm2时，施用微生物肥料的玉米增产幅度为16%～28%，而养分充足供应条件下的产量增幅仅为9%～10%。随着玉米种植密度的增加，施用微生物肥料的增产效果也相应提高，在种植密度≥80000 株/hm2时玉米增产77%，显著高于低密条件下的增幅9%～10%。随机森林结果显示年均温度、种植密度、土壤pH值、年均降雨量、施氮量、施磷量、土壤全氮、土壤速效钾、有机质等是影响微生物肥料增产效应的关键因素，其中年均温度则是影响微生物肥料增产效果的最重要因素。 结论 施用微生物肥料可显著提高玉米产量，特别在玉米受到逆境胁迫时的增产效应更明显。在不同生态区域，选择含有芽孢杆菌或木霉菌复合菌剂的微生物肥料，适当提高玉米的种植密度，可以充分挖掘微生物肥料的增产潜力。
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doi: 10.11674/zwyf.2023133
摘要:
目的 本研究分析了不同灌水量和施肥量组合下三七根增期、苗期、花期和果期土壤养分和酶活性，以及三七产量和皂苷含量，为提高三七产量和品质提供优化的水肥管理组合。 方法 田间试验于2018—2021年在云南省红河州泸西县三七种植基地进行，试验设置3个灌水量：W1 (120 mm)、W2 (240 mm)和W3 (360 mm)；4个施肥量：F1 (48.0 kg/hm2)、F2 (72.0 kg/hm2)、F3 (96.0 kg/hm2)和F4 (120.0 kg/hm2)，组成13个水肥组合处理：W1F1、W1F2、W1F3、W1F4、W2F1、W2F2、W2F3、W2F4、W3F1、W3F2、W3F3、W3F4和CK (对照)。在三七根增期、苗期、花期和果期(成熟期)，取土壤样品测定土壤硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾、脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶，成熟期测定三七产量和皂苷含量。利用熵权法计算了各测定指标的权重，用TOPSIS方法对各处理组合效果进行综合排名，来确定最佳水肥组合。 结果 水肥耦合对三七土壤养分和酶活性影响显著(P<0.05)。在根增期，土壤硝态氮、铵态氮和速效钾含量均在W2F4处理最高，分别为34.6、21.0和132.1 mg/kg。苗期土壤硝态氮含量在W2F3处理最高，为 39.4 mg/kg，铵态氮和速效钾含量均在W3F2处理最高分别为25.4、136.0 mg/kg)。花期硝态氮、铵态氮、速效钾含量分别在W1F4 (49.9 mg/kg)、W3F3 (30.2 mg/kg)、W2F4处理(178.1 mg/kg)最高。果期硝态氮、铵态氮含量分别在W2F4 (41.8 mg/kg)、W3F3处理(25.7 mg/kg)最高，而速效钾含量在W2F4 (158.0 mg/kg)最高。相同灌水水平下，速效磷含量随施肥量的增加而增加，均在W3F4处理含量最高，根增期、花期、苗期和果期分别为23.6、25.9、30.1、26.7 mg/kg。不同生育期，脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性最大值均出现在W3F4处理。三七产量以W2F4处理最大，为2800 kg/hm2，水分利用率以W1F3和W1F4处理最大，均为2.0 kg/m3，肥料偏生产力最高在W2F1和W3F1处理，均为1.7 kg/kg。W3F2处理的Rg1和Rb1最大，W1F4处理的Rd和R1最大。产量和硝态氮、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、速效磷、速效钾和Re均显著相关(P<0.05)，Rg1和肥料偏生产力呈极显著正相关(P<0.01)。经TOPSIS评价分析，W3F4处理根增期、苗期和果期土壤养分、酶活性和皂苷含量贴近度Ei排名第1，花期W1F4处理排名第1。 结论 综合评价土壤养分、酶活性、产量、皂苷含量及其水肥利用效率，最优水肥组合方案为灌水量360 mm，施肥量120 kg/hm2 (W3F4)。
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doi: 10.11674/zwyf.2023192
摘要:
目的 施氮可增强磷富集植物磷积累能力，研究施氮对磷富集植物根际生物化学特性的影响，为解析氮素营养促进磷富集植物修复磷过剩土壤提供科学依据。 方法 以磷富集植物矿山生态型粗齿冷水花(ME)为试验材料，非矿山生态型(NME)为对照，采用土培盆栽试验，设氮(N)处理为0和140 mg/kg，磷(P)处理为0、400、800、1200 mg/kg，分析植株地上部和地下部磷含量，根际和非根际土壤磷组分、酶活性和微生物活性的变化。 结果 (1)在高磷处理下，两种生态型粗齿冷水花的生长和磷吸收受到抑制，而施氮提高了两种植株对高磷的耐性，增加了其生物量和磷积累量；相比不施氮，施氮处理下ME地上部生物量和磷积累量最大增幅分别为72.52%和78.67%，NME最大增幅分别为80.07%和125.59%。施氮处理下，ME地上部生物量和磷积累量在施磷800 mg/kg时最大，分别为27.23 g/plant和193.82 mg/plant，且显著高于相同处理下的NME，分别是NME的1.18和1.24倍。(2)施氮提高2种植株根际土壤水溶性磷和NaHCO3提取态无机磷含量，降低根际土壤NaHCO3提取态有机磷含量，对土壤NaOH提取态磷、HCl提取态磷和残渣态磷含量无显著影响。施氮处理下，ME根际土壤水溶性磷和NaHCO3提取态无机磷含量低于NME，分别为NME根际的90.13%和81.34%，而其它磷组分在生态型之间无显著差异。(3)施氮增加两种植株根际土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和植酸酶活性，提高根际土壤微生物量碳、氮含量和土壤呼吸强度，表明施氮可提高粗齿冷水花根际土壤磷酸酶和微生物活性。施氮处理下，ME粗齿冷水花根际土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和植酸酶活性均高于NME，较NME分别增加7.50%、15.05%和8.93%，而微生物量碳、氮和土壤呼吸强度在生态型之间无显著差异。 结论 不施氮时，粗齿冷水花的生长和磷积累能力在高磷处理下受到抑制。施氮可提高粗齿冷水花根际土壤磷酸酶、植酸酶和微生物活性，消除高磷抑制生长的现象，进而促进粗齿冷水花的磷积累，且对矿山生态型磷积累的提升作用更明显。
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doi: 10.11674/zwyf.2023114
摘要:
目的 杜梨(Pyrus betulaefolia)是栽培中常用的耐盐胁迫砧木，本研究对前期杜梨转录组数据筛选出的可能同时响应钾胁迫和盐胁迫的钾转运体基因 PbHAK17，进行了生物信息学、时空表达和遗传转化分析，旨在明确PbHAK17响应钾营养吸收转运及耐盐的表达特征及作用机理。 方法 通过克隆PbHAK17基因，分析该蛋白结构以及系统进化关系。利用亚细胞定位和组织表达分析明确该基因的时空表达特征，采用钾缺陷型酵母和转基因拟南芥进行异源功能验证。在缺钾与适钾(0、3 mmol/L K+)、正常与盐胁迫(50、200 mmol/L Na+)下，培养超表达拟南芥株系与野生型拟南芥株系，分析其生长状况、K+和Na+积累量。 结果 PbHAK17基因长度为2370 bp，编码789个氨基酸。亚细胞定位结果表明PbHAK17 蛋白定位于细胞膜上。实时荧光定量PCR表明PbHAK17主要在杜梨根系中表达，缺钾和盐胁迫诱导其表达量显著上调。酵母异源验证结果表明，在低钾下PbHAK17酵母转化子回补钾缺陷型酵母生长效果明显，同时在盐胁迫下仍可恢复缺陷型酵母生长。缺钾处理下，超表达PbHAK17拟南芥叶片和根部的K+积累量均高于野生型拟南芥。同一盐浓度处理下，PbHAK17转基因拟南芥比野生型拟南芥莲座叶更大更密，根系的K+/Na+值显著高于野生型拟南芥。 结论 杜梨钾转运体基因PbHAK17定位于细胞质膜上，缺钾和盐胁迫可以诱导杜梨 PbHAK17基因在根部的过表达，提升植物的钾积累量和 K+/Na+比例，因而提高杜梨的耐低钾和盐胁迫能力。
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doi: 10.11674/zwyf.2023289
摘要:
环境胁迫、土壤磷素有效性及植物磷营养平衡之间具有互作效应。植物健康的生长发育和对环境胁迫的抗性离不开磷营养的稳态平衡。干旱、盐、低温、高温、重金属等非生物胁迫不仅影响土壤中磷素的有效性，而且影响植物对磷的吸收、转运与利用。增加磷素的供应在一定程度上可以缓解非生物胁迫对植物的伤害，提高植物对非生物胁迫的抗性。非生物胁迫可在一定程度上调节磷响应基因的表达。通过遗传途径改变磷信号调控因子或磷酸盐转运蛋白等的表达可提高植物对非生物胁迫的抗性。本文综述了植物磷营养与干旱、盐、低温、高温和重金属等非生物胁迫之间的相互影响与作用机制。今后亟待从以下几方面加深研究：植物磷营养与非生物胁迫之间错综复杂的互作关系中涉及到哪些信号分子和通路；不同非生物胁迫与磷营养互作在植物体内存在的生物学意义是什么，如果从更广义的生态学和进化生物学角度来看，其又具有何意义；如何通过转基因、基因编辑等技术手段利用或调整非生物胁迫与磷营养之间的相互作用，从而同时提高作物对非生物胁迫的抗性和磷素利用效率；土壤微生物在磷营养与非生物胁迫互作中又具有什么样的作用。这些问题的回答将有助于我们了解磷营养信号与非生物胁迫反应之间互作的分子机制，并有助于它们在农业生产上的应用。
环境胁迫、土壤磷素有效性及植物磷营养平衡之间具有互作效应。植物健康的生长发育和对环境胁迫的抗性离不开磷营养的稳态平衡。干旱、盐、低温、高温、重金属等非生物胁迫不仅影响土壤中磷素的有效性，而且影响植物对磷的吸收、转运与利用。增加磷素的供应在一定程度上可以缓解非生物胁迫对植物的伤害，提高植物对非生物胁迫的抗性。非生物胁迫可在一定程度上调节磷响应基因的表达。通过遗传途径改变磷信号调控因子或磷酸盐转运蛋白等的表达可提高植物对非生物胁迫的抗性。本文综述了植物磷营养与干旱、盐、低温、高温和重金属等非生物胁迫之间的相互影响与作用机制。今后亟待从以下几方面加深研究：植物磷营养与非生物胁迫之间错综复杂的互作关系中涉及到哪些信号分子和通路；不同非生物胁迫与磷营养互作在植物体内存在的生物学意义是什么，如果从更广义的生态学和进化生物学角度来看，其又具有何意义；如何通过转基因、基因编辑等技术手段利用或调整非生物胁迫与磷营养之间的相互作用，从而同时提高作物对非生物胁迫的抗性和磷素利用效率；土壤微生物在磷营养与非生物胁迫互作中又具有什么样的作用。这些问题的回答将有助于我们了解磷营养信号与非生物胁迫反应之间互作的分子机制，并有助于它们在农业生产上的应用。
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doi: 10.11674/zwyf.2023117
摘要:
目的 研究生物炭和硝化抑制剂对稻田土壤主要活性氮气体(NH3和N2O)排放的影响及机制，以提升生物炭与硝化抑制剂的减排效果。 方法 采集浙江典型水稻土，结合密闭箱−气相色谱法开展了盆栽试验。试验设置5个处理：不施氮肥(N0)，尿素(Urea)，尿素配施硝化抑制剂(DMPP)、生物炭(BC)、硝化抑制剂和生物炭(BCDM)，从水稻插秧后开始，监测土壤N2O及NH3排放，在基肥、分蘖肥和穗肥后，取田面水和渗漏水样，测定无机氮含量。在水稻收割后，采集鲜土提取土壤微生物DNA，利用qPCR技术分析测定氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)的amoA以及氧化亚氮还原酶nosZ的基因拷贝数。 结果 施加基肥后，各处理没有显著提升田面水中的NH4+-N浓度，追加分蘖肥和穗肥后，BC和DMPP处理显著提升田面水NH4+-N浓度，最高达35.44 mg/L；BCDM、DMPP处理分别降低田面水NO3−-N含量高达80.04%及56.88%。与Urea处理相比，BC和DMPP单施或配施均显著降低田面水累计氮损失量，降幅最大为95.2% (BCDM)。Urea处理20 cm和40 cm深度土层的累积渗漏氮损失量为3.67 kg N/hm2，BC、BCDM及DMPP处理降低了累积渗漏氮损失量16.5% 、27.9% 及37.4%。与Urea处理相比，BC、DMPP、BCDM处理分别显著降低了水稻基肥期与中间排水期N2O累积排放量约31.50%、64.04%、57.60%；施加DMPP显著增加了氨挥发损失量10.5%，而BC与DMPP配施或BC单独施加降低了氨挥发损失，降幅分别为25.2%和21.6%。在稻田生育期，BC、BCDM、DMPP、N0、Urea处理氨排放带来的N2O间接排放对N2O总排放的贡献率分别为83.9%、90.2%、90.5%、52.9%、82.0%。QPCR结果显示，与Urea处理相比，BC、DMPP、BCDM处理土壤AOA的amoA基因拷贝数较Urea处理增加48.0%～73.4%，AOB的基因拷贝数降低了62.7%−95.6% (P<0.05)。DMPP、BCDM处理nosZ基因拷贝数较Urea处理增加了3.7%和14.8%，BC处理无显著影响。 结论 生物炭和DMPP同时与肥料基施可显著降低土壤amoA-AOB 基因拷贝数，减缓土壤铵根离子的硝化过程，从而降低NO3−-N含量，减少稻田田面水、渗漏水中的无机氮含量；增加N2O还原酶nosZ基因拷贝数，促进N2O还原能力，降低N2O (N2O直接排放和NH3带来的间接排放)总排放量32.2%，是同时有效减少N2O排放和氨挥发的组合。
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2023, 29(10): 1771-1782.
doi: 10.11674/zwyf.2023131
摘要:
【目的】 秸秆还田是改善土壤质量、提高作物生产力和减少化肥用量的重要措施之一。探讨水稻秸秆或秸秆生物炭替代部分化肥对寒地水稻生长、产量和氮肥利用率的影响，为寒地水稻秸秆资源优化管理提供理论依据。 【方法】 位于沈阳农业大学的水稻秸秆生物炭长期定位试验始于2013年，在等氮磷钾施用量下，设置5个处理：单施氮磷钾化肥处理(NPK)及低量生物炭(1.5 t/hm2，LB)、高量生物炭(3.0 t/hm2，HB)、低量秸秆(4.5 t/hm2，LS)、高量秸秆(9.0 t/hm2，HS)分别替代等养分量化肥处理。调查水稻主要生育期的生长动态指标(茎蘖数、叶绿素含量和株高)，测定籽粒产量及其构成因素(有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重)，并计算水稻氮肥偏生产力。 【结果】 低量LB和LS处理的水稻分蘖数显著高于对应的高量HB和HS处理，整个分蘖期平均提高27.1%，且在分蘖末期，LB处理的分蘖数显著高于LS处理(13.9%)。在水稻分蘖期，低量LB和LS处理的叶绿素含量(CCI值)、株高显著高于对应的高量HB和HS处理，CCI值和株高分别平均提高25.7%和10.4%，且LB处理CCI值和株高均高于LS处理，分别提高了9.9%和5.9%。然而，从拔节期到成熟期，LS处理的CCI值和株高均高于LB处理，分别平均增加11.5%和4.0%。LB和LS处理的水稻籽粒产量分别较NPK处理显著提高了6.5%和6.2%，HS处理产量与NPK处理无显著差异，HB处理较NPK处理显著降低了20.3%。LB、LS和HS处理的氮肥偏生产力分别显著高于NPK处理11.7%、26.7%和49.0%，而HB处理显著低于NPK处理11.7%。相关性分析结果表明，与NPK处理相比，LB处理产量增加主要是由于提高了水稻分蘖数(25.2%)、有效穗数(2.1%)和结实率(0.8%)，LS处理则主要是由于提高了株高(5.2%)和千粒重(2.7%)。 【结论】 连续多年施用低量秸秆或低量生物炭替代等量养分的化肥，可以促进寒地水稻分蘖和生长，提高籽粒产量和氮肥偏生产力。连续高量秸秆替代等养分量化肥的增产潜力有限，但可以较大幅度地提高氮肥偏生产力，而高量生物炭替代等养分量化肥存在降低产量的风险。
2023, 29(10): 1783-1793.
doi: 10.11674/zwyf.2023064
摘要:
【目的】 研究利用有机锌肥生物强化水稻糙米锌含量的可行性及其生物可给性。 【方法】 锌生物强化试验在江苏溧阳进行，供试锌肥为糖醇螯合态锌 (Zn 170 g/L)，供试水稻品种为中熟晚粳稻‘南粳46’。设5个处理：喷施清水 (CK)；锌肥喷施一次，用量为2.55 kg/hm2 (Zn1)、5.10 kg/hm2 (Zn2)；锌肥喷施两次，总施用量为 5.10 kg/hm2 (Zn3)、10.20 kg/hm2 (Zn4)。水稻成熟后，测定糙米中锌、植酸含量，测定糙米中锌赋存形态含量，计算糙米植酸/锌摩尔比、糙米锌赋存形态占比，并利用in vitro人工胃肠模拟法分析糙米锌在胃阶段和胃肠阶段的溶出量，以溶出锌与糙米锌量之比来计算糙米锌生物可给性。 【结果】 与CK处理相比，锌生物强化对糙米植酸含量无显著影响，但显著提高了糙米锌含量，Zn1、Zn2、Zn3和Zn4处理的增幅分别为23.93%、37.51%、82.38%和87.81%，Zn3和Zn4处理增幅差异不显著。Zn1、Zn2处理对糙米植酸/锌摩尔比无显著影响，Zn3和Zn4处理显著降低了植酸/锌摩尔比。锌处理不同程度提高了糙米中各赋存形态锌含量，Zn2处理显著提高了糙米盐溶态和碱溶态锌含量，Zn3处理显著提高了所有赋存形态锌含量，而Zn4处理显著提高了除水溶态锌外的其他3类锌含量，Zn3和Zn4处理间各赋存形态锌含量无显著差异。锌处理水平影响着糙米各赋存形态锌的占比，与CK处理相比，Zn1处理下各赋存形态锌占比无显著变化，Zn2处理显著降低了复合态锌占比，Zn3处理显著降低了水溶态锌占比，而Zn4处理显著降低了水溶态锌占比，显著提高了盐溶态锌占比。锌生物强化可提高糙米中锌在胃肠阶段的溶出量，CK、Zn1、Zn2、Zn3和Zn4处理强化后糙米锌在胃肠阶段的溶出量分别为19.52、24.15、23.14、30.62和32.55 mg/kg，Zn3和Zn4处理的溶出量无显著差异，但明显高于Zn1和Zn2处理。相关性分析表明，糙米锌在胃肠阶段溶出量与糙米锌含量极显著正相关，与糙米水溶态锌占比极显著负相关，与复合态锌占比无显著相关，糙米锌生物可给性与植酸/锌摩尔比呈极显著相关。 【结论】 锌生物强化可显著提高糙米总锌含量，降低植酸/锌摩尔比，提高稻米中强化锌的生物有效锌。低施锌量虽然也提升了糙米的总锌含量，但不影响糙米中各赋存形态锌的比例。高施锌量不论是一次还是分两次喷施，不仅更有效提升了糙米总锌含量，还显著降低了水溶态锌占比，增加了盐溶态锌比例，因而提高了胃肠阶段的锌溶出量。因此，以提高糙米锌含量及其生物有效性为目的的生物强化措施推荐喷施5.10 kg/hm2糖醇螯合态锌肥，并分两次施用。
2023, 29(10): 1794-1804.
doi: 10.11674/zwyf.2023082
摘要:
【目的】 探究红壤区玉米关键生育期氧化亚氮(N2O)的排放量及影响因素，为红壤区玉米季温室气体减排提供理论支撑。 【方法】 典型红壤长期施肥定位试验始于1990年，选取不施肥(CK)、氮钾化肥配施(NK)、氮磷钾化肥配施(NPK) 3个处理，监测玉米苗期、喇叭口期、灌浆期和成熟期N2O排放、温度和降雨量，测定了表层土壤理化性状和硝酸还原相关酶的活性。 【结果】 与CK相比，NK和NPK处理均显著提高了N2O累积排放量，NPK处理显著增加苗期N2O累积排放量，而NK处理显著提高了喇叭口期和灌浆期N2O累积排放量，但两个处理的玉米生育期N2O累积排放总量没有显著差异。从玉米苗期到成熟期，NK处理土壤pH整体呈下降趋势，降低了17.8%，而CK和NPK处理无显著变化；CK、NK和NPK处理土壤有机碳(SOC)整体呈上升趋势，分别较灌浆期升高了15.2%、16.4%和16.2%，NH4+-N含量呈逐渐降低趋势，而NO3−-N含量呈逐渐上升趋势。NPK处理苗期土壤NO3−-N含量显著高于NK处理，喇叭口期和灌浆期均低于NK处理，NH4+-N含量全生育期均显著低于NK处理。从苗期到成熟期，各处理反硝化酶(DE)活性呈下降趋势，CK、NK处理的降幅(59.1%、66.9%)高于NPK处理(29.1%)；各处理硝酸还原酶(NR)活性均在喇叭口期最低，NK和NPK处理各生育期NR活性高于CK；亚硝酸还原酶各处理也在喇叭口期最低，CK和NK处理分别下降33.4%和76.2%，NPK处理较最大值降低23.5%。Pearson分析结果表明，各生育期N2O累积排放量与生育期平均气温(TEM)、NO3−-N、SOC和NR呈显著正相关关系，与生育期累积降雨量(PCP)、pH和反硝化酶活性呈显著负相关关系。随机森林模型分析结果表明，苗期、喇叭口期、灌浆期、成熟期与N2O累积排放量相关最显著的因素分别为pH、PCP、NR、SOC。 【结论】 在玉米不同生育期，影响土壤N2O累积排放的主要因素不同，苗期为土壤pH，大喇叭口期为累积降雨量，灌浆期为土壤硝酸还原酶活性，成熟期为土壤有机碳含量。酸性红壤上，施用化肥氮可降低土壤pH，提高土壤硝态氮和有机碳含量，进而显著增加N2O排放量。虽然长期施用氮钾肥与施用氮磷钾肥玉米生育期的N2O累积排放量没有显著差异，但施用氮磷钾肥显著提升苗期N2O排放量，而施用氮钾肥增加大喇叭口期和灌浆期N2O排放量。
2023, 29(10): 1805-1819.
doi: 10.11674/zwyf.2023102
摘要:
【目的】 尿素分次追施是黄淮海夏玉米的常规施肥方法，但费事费力，播撒不匀还可能降低肥效，引发氮素损失。我们结合当前推广的微喷灌技术，研究了喷施尿素硝酸铵液体肥(UAN)替代土施尿素的可行性以及适宜的施肥量。 【方法】 于2019和2020年，在泰安市岱岳区马庄镇开展田间试验，供试夏玉米品种为登海605 (DH605)和登海518 (DH518)。设沟施尿素-N 210 kg/hm2 (Ur)，喷施UAN-N 126 kg/hm2 (U1，减氮40%)、168 kg/hm2 (U2，减氮20%)和210 kg/hm2 (U3)处理，以及1个不施氮对照 (N0)。在玉米抽雄期(VT)、成熟期(R6)，采集植株样品分析不同部位氮素含量和干物质积累量，计算氮素吸收、运转和利用率。于玉米播前、拔节期(V6)、大喇叭口期(V12)、抽雄期(VT)、乳熟期(R3)和成熟期(R6)，取0—20、20—40、40—60 cm土层土样，分析硝态氮和铵态氮含量，计算氮素残留和盈余量。 【结果】 DH605和DH518两个玉米品种的产量均表现为U3处理显著高于U2和Ur处理，而U1处理显著低于U2和Ur处理，U3处理DH605的产量和净收益较Ur处理分别增加了6.71%和11.75%，DH518分别增加了7.57%和13.61%。干物质积累量、氮素积累量、氮素转运量和花后氮素同化量均随UAN用量的增加而增加，U3处理各指标均显著高于其他处理，两品种氮素回收率较Ur处理分别提高了20.78和19.22个百分点，氮素农学利用率分别增加了4.57和4.99 kg/kg。U2处理两品种玉米产量与Ur处理无显著差异，但植株氮素积累量、氮素转运量和花后氮素同化量高于Ur处理，最终提高了氮素回收率和氮素农学利用率。VT时期20—40 cm土层NO3−-N含量随UAN施用量增加而增加。玉米VT至R6时期，各处理0—20 cm土层NO3−-N含量基本呈降低趋势，Ur处理降低幅度最大，且喷施UAN处理与沟施尿素处理相比减少了玉米R6时期40—60 cm土层NO3−-N含量，降低了氮素淋失潜在风险。此外，与Ur相比，喷施UAN处理降低了土壤氮素盈余，U3处理DH605和DH518两年分别平均降低43.63和40.36 kg/hm2，U2处理则分别平均降低了48.25和51.91 kg/hm2。 【结论】 在施氮量较传统用量减少20%的前提下，喷灌施用尿素硝酸铵溶液促进了玉米氮素积累和再分配，在保证产量的同时，可显著增加氮素回收率和氮素农学利用率，降低土壤NO3−-N淋失的潜在风险和土壤氮素盈余，实现夏玉米生产减肥增效的目标。
2023, 29(10): 1820-1829.
doi: 10.11674/zwyf.2023127
摘要:
【目的】 玉米产量高，需肥量大，亟需在保证玉米产量前提下，通过科学施肥实现肥料减施增效。本文基于产量反应和农学效率大数据，建立并开展田间试验校验了玉米智能化推荐施肥方法。 【方法】 以“玉米”、“玉米+产量”、“玉米+养分吸收”、“玉米+肥料利用率”为关键词及关键词组合，收集了来自于国际植物营养研究所中国项目部、团队研究以及公开发表的多年多点玉米田间肥料试验数据，采用QUEFTS模型分析玉米养分吸收特征，优化施肥下玉米产量反应，农学效率和相对产量等农学参数，构建玉米养分专家系统。于2010—2019年在玉米主产区开展了803个田间校验试验，每个试验包括6个处理：基于玉米养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、土壤测试施肥(ST)以及基于NE处理的不施氮、不施磷和不施钾处理。调查了施肥量、玉米产量、经济效益和肥料利用率。 【结果】 依据QUEFTS模型分析，生产1 t籽粒，地上部氮、磷和钾养分需求量春玉米分别为15.9、4.1和13.8 kg，夏玉米分别为17.8、4.0和15.8 kg；玉米主产区氮、磷和钾肥的平均产量反应春玉米分别为2.9、1.5和1.4 t/hm2，夏玉米分别为1.9、1.1和1.1 t/hm2；氮、磷和钾肥平均农学效率春玉米分别为15.0、18.9和16.1 kg/kg，夏玉米分别为10.8、16.8和12.3 kg/kg；土壤氮、磷和钾养分对产量的贡献率春玉米分别为73%、86%和87%，夏玉米分别为79%、87%和88%。田间校验结果显示，与FP和ST处理相比，NE处理分别减施氮肥用量29.3%和14.3%，减施磷肥用量17.3%和7.5%；增加玉米产量0.4和0.1 t/hm2，提高经济效益797和354元/hm2；提高氮肥利用回收率10.6和3.8个百分点，提高农学效率4.6和2.0 kg/kg；提高磷肥回收利用率8.0和3.1个百分点，提高农学效率6.5和1.5 kg/kg；提高钾肥回收利用率9.6和3.4个百分点，提高农学效率0.8和0.3 kg/kg。 【结论】 经过验证，利用基于产量反应和农学效率大数据建立的玉米养分专家系统进行施肥推荐，较基于土壤测试的推荐施肥方法节省了肥料用量，提高了玉米产量、经济效益和养分利用率，是适合我国国情的玉米轻简高效推荐施肥方法。
2023, 29(10): 1830-1842.
doi: 10.11674/zwyf.2023061
摘要:
【目的】 春旱墒情差，无法按期播种，影响大兴安岭沿麓寒旱区玉米的安全生产。生产上秸秆覆盖免耕直播虽有保墒作用，但存在出苗质量差、追肥困难等问题。为此，我们改进了秸秆覆盖和耕作方式，并研究了控释肥与尿素混合一次性基施的效果，以克服该技术的不足之处。 【方法】 2021—2022年，在大兴安岭沿麓典型寒旱区兴安盟扎赉特旗同步开展耕作方式(试验1)和缓混氮肥施用模式试验(试验2)。试验1：在常规施肥模式下(Sd)，设置秸秆覆盖条耕(RST)、常规垄作(CP)、秸秆离田免耕(NT)、秸秆覆盖免耕(RNT) 4个耕作处理。试验2：在秸秆覆盖条耕(RST)方式下，设置常规施肥(Sd)、控释氮肥与普通尿素3∶7 (30%Cr)掺混、控释氮肥与普通尿素5∶5 (50%Cr)掺混3种施肥模式。播前和收获后，取0—20、20—40、40—70、70—100 cm土层土壤样品，测定无机氮含量，用于计算氮素残留量和表观损失。玉米苗期调查出苗率，在吐丝期(R1)、成熟期(R6)取植株样品，测定不同部位生物量和含氮量，收获后调查产量和产量构成因素。 【结果】 RST处理玉米出苗率较NT、CP、RNT处理分别提高1.6%、9.3%和9.1%，群体生物量分别增加2.7%、9.1%和9.1%，产量分别提高4.2%、6.0%和7.2%，氮肥农学效率分别提高29.7%、45.5%和60.0%。秸秆覆盖条耕下，50%Cr处理较30%Cr、Sd处理玉米群体生物量分别提高3.3%和10.6%，花前群体生物量分别提高4.1% 、9.9%，花后群体生物量分别提高2.9%、10.4%，氮素累积分别提高3.6%、14.6%，花前氮素累积分别提高3.8%、12.8%，花后氮素累积分别提高4.3%、21.4%。50%Cr处理玉米产量较30%Cr、Sd处理分别提高3.6%、8.9%，氮肥农学效率分别提高16.3%、49.0%，土壤无机氮残留分别降低2.8%、4.5%，氮素表观损失分别降低8.2%和21.3%，净收益分别提高3.5%和6.9%。 【结论】 秸秆覆盖条耕免耕播种条件下，采用控释氮肥与普通尿素5∶5掺混一次性基施，可显著提高玉米出苗率，保障玉米全生育期氮素有效供应，提高玉米花前、花后群体生物量和氮素的吸收运转率，显著提高玉米产量、氮肥利用效率及经济效益，降低土壤无机氮残留，是寒旱区实现玉米抗旱保苗、氮素高效利用和轻简生产的可行途径。
2023, 29(10): 1843-1852.
doi: 10.11674/zwyf.2023101
摘要:
【目的】 干旱少雨和土壤瘠薄是陕北苹果生产中存在的主要问题。研究不同绿肥油菜品种覆盖还田在缓解果园春季干旱、培肥土壤及提高苹果产量和质量方面的效应，为陕北苹果生产提供理论基础。 【方法】 试验位于陕西省延安市河庄坪镇的山地果园，供试果树品种为红富士(Malus pumila Mill.)，树龄2年。首先进行了绿肥油菜品种筛选试验，供试品种包括5个白菜型冬油菜(Brassica campestris L.)品种 (V1～V5)、1个白菜型春油菜(Brassica campestris L.)品种(V6)、4个甘蓝型冬油菜(Brassica napus L.)品种(V7～V10)。油菜于2019年8月初在果园行间套种，10月30日前刈割地上部分，覆盖于邻近果树根区(根周围半径0—115 cm范围)，2020年3月测定果树根区0—60 cm深土壤水分含量，发现V9和V10的覆盖保墒效果较好，用于后续的两年定点覆盖试验。2020—2022年定点试验的油菜套种、覆盖方法同品种筛选试验，于覆盖试验第二年油菜生长季节(2021年10月)测定果树行间和根区0—175 cm土层水分含量，2022年3月、5月份测定果树根区0—175 cm土层水分含量，8月份测定0—20 cm土层养分含量，收获期测定苹果产量和质量。 【结果】 1)品种筛选试验，白菜型冬性油菜品种V1、V2、V3和V4覆盖处理对0—60 cm土层水分含量均无显著影响，V5覆盖处理仅显著增加0—20 cm土层水分含量；而白菜型春性品种V6和甘蓝型冬性品种V7、V8、V9和V10覆盖处理显著增加0—20或0—60 cm土层水分含量；品种V6、V9和V10秋季地上生物学产量显著大于品种V1、V2、V3和V5。油菜地上部生物量 (覆草量) 与翌年3月份20—40、40—60 cm土层水分含量显著正相关。2)两年定点试验，在油菜生长季，两个品种V9、V10均显著降低了果树行间0—50 cm土层水分含量，对根区土壤水分无显著影响；2022年3月份根区0—150 cm土层水分含量显著增加17.6%～21.8%，5月份根区0—100 cm土层水分含量显著增加12.5%～21.6%，0—20 cm土层土壤有效磷、速效钾、全氮、有机质含量分别显著增加32.2%～44.9%、95.4%～146.4%、25.2%～25.6%、23.8%～37.7%。单株苹果产量和单果重增加；苹果维生素C含量显著增加，总酸含量显著降低，总糖含量增加。 【结论】 在陕北高原地区，秋季果园套种油菜并在秋末刈割覆盖于果树根区，可显著提高来年春季果树根区0—100 cm土壤水分含量，培肥土壤，增加苹果产量，改善苹果营养品质。覆盖效果取决于油菜地上部生物量。在陕北高原地区，生产上建议选择地上生物学产量较高的白菜型(Brassica campestris L.)春性和甘蓝型(Brassica napus L.)冬性油菜品种进行果园套种及覆盖。
2023, 29(10): 1853-1862.
doi: 10.11674/zwyf.2023118
摘要:
【目的】 土壤肥力显著影响作物产量，了解区域耕地土壤肥力历史变化趋势有助于指导农户施肥，以提升耕地肥力，促进区域农业可持续发展。 【方法】 利用陕西省关中地区第二次土壤普查以来40年(1980—2020年)发表的文献、土壤志等相关数据，采用描述性统计方法，分析土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾 、速效钾、pH以及容重的变化趋势。 【结果】 1980—2020年，以10年为1个阶段，土壤有机质含量在4个阶段的中值依次为11.0、11.1、13.6和18.5 g/kg，整体呈显著上升趋势。土壤全氮含量在最后10年的中值为0.95 g/kg，与前3个10年相比显著提高。土壤碱解氮含量在最后10年的中值 (58 mg/kg) 与第一个10年 (53 mg/kg) 相比有提高。土壤全磷含量4个10年中值依次为0.70、0.76、0.82和1.03 g/kg，整体呈显著增加趋势。土壤有效磷含量在最后10年的中值为21.9 mg/kg，与前3个10年相比显著提高，且最后10年中80%含量数据均超过农学阈值(14 mg/kg)。土壤全钾含量4个10年中值依次为19.3、19.9、18.6和19.6 g/kg，整体变化不明显。土壤速效钾含量在2011—2020年的中值为212 mg/kg，与前3个10年含量(163、149、158 mg/kg)相比显著提高。土壤pH在最后10年的中值 (7.76) 与前3个10年(8.10、7.90、8.00)相比显著下降。而土壤容重4个10年中值依次为1.32、1.31、1.32和1.30 g/cm3，整体变化不明显。 【结论】 陕西省关中地区耕地土壤40年来化学肥力中仅全钾含量变化不明显，近10～20年土壤有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾含量均比前20年显著增加，pH显著下降；土壤容重变化不明显。今后关中地区养分管理和耕作制度需要进一步调整，以提升养分利用效率及土壤生产力。
2023, 29(10): 1863-1872.
doi: 10.11674/zwyf.2023085
摘要:
【目的】 月壤是月球岩石在遭受物理风化作用后形成的颗粒极细的碎屑物质，其保肥能力和透气性较差，且缺乏植物生长所需的有机养分及营养元素，并不是一种优质的栽培基质。通过研究月壤物理结构调整对月壤原位资源化利用的可行性，为太空农业种植提供有效手段。 【方法】 本研究基于嫦娥五号(CE-5)取回的月壤样本组分数据，选用玄武岩制备模拟月壤。根据嫦娥5号和Apollo飞船的月壤样本粒径分布数据，在月壤粒径分布合理的范围内，分别添加质量百分数为10%、20%和30%的大粒径玄武岩颗粒(1000～500 μm)，形成了3个模拟月壤M1、M2和M3，以CE-5真实月壤粒径分布的模拟月壤M0作为对照，向模拟月壤中加入氮、磷、钾营养元素，进行生菜种植试验和室内模拟淋溶试验。 【结果】 随着大粒径颗粒占比的增加，模拟月壤容重从M0的1.85 g/cm3减小至M3的1.80 g/cm3，田间持水量下的通气孔隙度从7.62%上升至11.68%，M3的通气孔隙度达到M0的153.38%。室内模拟淋溶试验显示，随着大粒径颗粒占比的增加，淋溶液中的铵态氮、全氮和全磷均呈先下降后上升的趋势，即保肥效果随着大粒径颗粒占比的增加呈先上升后下降的趋势，以M2保肥性能最好，渗滤液中的铵态氮和全氮淋失量分别比M0低58.10%和21.67%。M2处理的生菜生长状况也相对最好，地上和地下部分干重分别高于M0 97.60%和39.20%。 【结论】 通过向模拟月壤中添加大粒径颗粒来优化其粒径分布，可改善模拟月壤的物理结构特性，增大通气孔隙度，降低容重，提高其保肥能力及种植潜力，以M2模拟月壤的保肥效果及生菜生物量最佳，可以最大限度的实现月壤资源的原位化利用。
2023, 29(10): 1873-1883.
doi: 10.11674/zwyf.2023091
摘要:
【目的】 探究施钙对荚果发育过程中光合产物在花生植株各部位分配的影响，以明确钙肥促进花生生长和产量形成的机理。 【方法】 以‘湘花55号’为供试花生品种进行低钙土壤盆栽试验。CaO 施用量设置4个水平：0、75、150和300 kg/hm2，分别记为Ca0、Ca75、Ca150、Ca300。在花生荚果幼果期、膨大期、定型期、籽仁充实期，采用13C-Na2CO3和H2SO4溶液(1 mol/L)反应获得13C-CO2 (300～350 mg/kg)的方法，对花生光合产物进行13C标记。于花生收获期取样，测定各部位干物质积累量、13C丰度和产量。 【结果】 施钙量提升花生植株干物质积累的效果显著，与Ca0相比，Ca75处理显著提高根、茎干物质积累量，Ca150处理分别显著提高叶、果针、籽仁、果壳和全株干物质积累量12.43%、33.60%、34.35%、11.91%和14.82%。施钙影响着花生荚果产量、出仁率和饱果率，但不影响双仁果率，荚果产量以Ca150处理最高，较Ca0处理显著提升了10.5%。Ca0、Ca75、Ca300处理下籽仁δ13C丰度在籽仁充实期达到最高，而Ca150处理在荚果膨大期最高。随着荚果期延长，各处理花生整株13C积累量先增后降，在荚果膨大期达到最高，然后降低；Ca150花生整株13C积累量显著高于其他处理。随着生育时期的推进，各施钙处理的13C在花生籽仁中的分配比例均呈增加趋势，在籽仁充实期的分配比例可高达41.0% (Ca0)～48.3% (Ca75)。籽仁13C分配比例随施钙量的增加而增加，中低施钙量(75～150 kg/hm2)处理有利于协调根、果针的13C向籽粒转运，而高施钙量(150～300 kg/hm2)有利于促进叶、果壳13C向籽粒转运。 【结论】 适宜施钙量可调控13C在花生植株中的分配和积累，显著提升光合13C向花生籽仁中的分配比例，为产量提升奠定基础。本研究条件下，获得最高生产效益的适宜施钙量为CaO 150 kg/hm2。
2023, 29(10): 1884-1895.
doi: 10.11674/zwyf.2023135
摘要:
【目的】 探究外源褪黑素对养分胁迫下苹果砧木幼苗内源褪黑素合成、氮代谢关键酶活性及氮代谢和氮转运相关基因表达的影响。 【方法】 水培试验材料为7～8片叶的平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗。幼苗在1/2 Hoagland营养液中生长12天，然后分为两组，一组营养液中添加褪黑素(0.1 μmol/L)，一组不添加作为对照。第15天时，两组幼苗的营养液浓度又分为1/2和1/20 Hoagland营养液两个养分水平，形成4个处理：1/2 Hoagland营养液(CK)、1/2 Hoagland营养液+0.1 μmol/L褪黑素(MCK)、1/20 Hoagland营养液(ST)、1/20 Hoagland营养液+0.1 μmol/L褪黑素(MST)。第35天时(处理20天)，取平邑甜茶幼苗叶片和根系样品，测定褪黑素含量、氮代谢相关酶活性、褪黑素合成关键酶和氮转运代谢相关基因的相对表达量。 【结果】 与CK相比，养分胁迫 (ST)上调了平邑甜茶幼苗叶片中褪黑素合成相关基因MdTDC、MdT5H、MdAANAT和MdASMT的表达，显著增加了内源褪黑素含量，降低了幼苗叶片及根中的硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、Fd-谷氨酸合成酶(Fd-GOGAT)和NADH-谷氨酸合成酶(NADH-GOGAT)活性(P<0.05)，下调了5个氮代谢相关基因NR、NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT的表达量，但上调了叶片中氮转运基因MdNRT1.1、MdNRT2.5、MdNRT2.7、MdAMT1.2、MdAMT1.5和MdAMT2.1的表达量。与ST相比，MST处理苹果幼苗叶片中4个褪黑素合成基因的表达上调，内源褪黑素含量显著升高了3.10% (P<0.05)，叶片中NR、NiR、GS和Fd-GOGAT活性分别升高65.62%、51.49%、59.63%和17.53%，根系中NiR、GS和Fd-GOGAT活性分别显著升高19.52%、52.09%和12.72%；叶片中5个氮代谢相关基因NR、NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT的表达水平显著升高至ST处理的2.16、2.08、2.22、1.71和1.19倍，根系中4个氮代谢相关基因NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT表达水平升高至ST处理的1.31、1.41、1.74和1.54倍，并显著上调了苹果幼苗叶片中氮转运基因MdNRT2.4、MdNRT2.5、MdNRT2.7、MdAMT1.2和MdAMT2.1的表达水平。 【结论】 养分胁迫下，平邑甜茶幼苗通过上调褪黑素合成相关基因表达水平提高内源褪黑素含量，进而促进氮代谢酶活性，上调氮转运代谢相关基因的表达水平，最终促进氮的代谢和吸收转运，起到缓解苹果砧木养分胁迫的作用。不论是否养分胁迫，外源添加褪黑素均有助于提升植物体内的褪黑素含量，提高氮代谢水平，提升作物对养分胁迫的抗性。
2023, 29(10): 1896-1910.
doi: 10.11674/zwyf.2023142
摘要:
【目的】 通过研究芒果土壤微环境和生长特性对不同水肥耦合模式的响应，确定芒果幼树的最优微灌方式耦合施肥量。 【方法】 以2年生芒果幼树(品种为贵妃芒)为供试材料，在云南昆明理工大学大棚内进行完全随机组合设计田间试验，设置3种微灌方式：微喷灌(SI)、滴灌(DI)、微润灌(MI)，和4个施肥水平：0、93.2、186.4、279.6 kg/hm2 (依次标记为F0、F1、F2、F3)。每次灌溉施肥处理后30 天(灌水后第3天)，在距树干5～10 cm灌水器一侧采集土壤样品，测定芒果幼树根区土壤养分含量、酶活性、微生物数量，测量果树生长指标，计算水肥利用效率，并采用隶属函数结合因子分析法对芒果幼树土壤质量和生长质量进行综合评价。 【结果】 微灌方式和施肥水平对芒果幼树根区土壤养分含量(硝态氮、速效磷和速效钾)、酶活性(过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶)、微生物数量(细菌、真菌和放线菌)、形态生长增量(株高、地径、叶片数和冠幅)、根系生长(总长度、表面积、体积和平均直径)和水肥利用效率影响显著(P<0.05)。同一施肥水平下，土壤微环境养分含量在3种灌溉方式间无显著差异，酶活性和微生物数量平均值均为MI>DI>SI，DI、MI土壤酶活性较SI分别增加了15.09%～26.57%和26.56%～48.86%，微生物数量分别增加了11.46%～30.19%、12.87%～42.45%，灌溉水利用效率(IWUE)分别提高了43.27%、73.17%，肥料偏生产力(PFP)分别升高了33.96%、54.44%。MI处理芒果的株高增量和根系体积的增幅最大，较SI分别显著增加了100.29%、54.06%。土壤过氧化氢酶活性、脲酶活性、微生物数量以及IWUE均在F2水平获得最大值，而土壤养分含量和土壤磷酸酶活性随施肥量的增加而升高，PFP则随之降低。相关性分析结果表明，土壤养分含量、酶活性、微生物数量与芒果生长指标之间均呈正相关关系，且相关程度依次递增。隶属函数结合因子分析结果表明，土壤质量综合指数(SQI)和芒果生长质量指数(GQI)均在MIF2条件下获得最大值。 【结论】 微润灌耦合施肥水平186.4 kg/hm2(MIF2组合)为改善土壤质量并促进芒果幼树生长的最佳灌溉施肥耦合方式。
2023, 29(10): 1911-1922.
doi: 10.11674/zwyf.2023115
摘要:
【目的】 盲目施用化肥严重影响川白芷 (Angelica dahurica var. formosana)的产量和品质。研究白芷根际真菌配合有机无机肥施用的适宜用量，为白芷高产优质生产提供绿色施肥技术。 【方法】 田间试验在四川遂宁进行，供试菌剂为从白芷根际分离筛选出的黑曲霉ZJ-17 (Aspergillus niger ZJ-17) 制成的微生物菌剂 (ZJ-17)。共设8个处理：半肥 (T1)、全肥 (T2)、半肥+种施ZJ-17 (T3)、半肥+ZJ-17灌根 (T4)、全肥+ZJ-17种施 (T5)、全肥+ZJ-17灌根 (T6)，以不施肥 (T0)和全肥+种施市售黑曲霉 (有效活菌数≥100亿/g，T7)为对照。全肥量为油枯750 kg/hm2、尿素139.5 kg/hm2、过磷酸钙2193.8 kg/hm2、硫酸钾240 kg/hm2，半肥为上述各肥料施用量减半。菌液孢子含量3.0×108 CFU/mL，施用量30 L/hm2，每个小区0.06 L，种施菌剂在播种时均匀浇在种子表面，灌根在次年3月进行。播种后每两个月取一次植株样品，共取5次，用于测定白芷农艺性状、植株养分含量。于收获期测定白芷根部品质和产量，并采用荧光定量法调查各处理土壤黑曲霉定植情况。 【结果】 种施菌剂有利于黑曲霉在土壤中定植，定植率显著优于菌剂灌根处理 (P<0.05)，市售黑曲霉也能定植于土壤。与仅全肥 (T2)处理比，种施菌剂 (T5)处理显著提高了收获期白芷株高、根长和根粗，分别显著增加11.57%、10.85%和16.70% (P<0.05)，根部产量和经济效益分别显著增加16.33%和19.94% (P<0.05)，根部氮、磷和钾积累量分别显著增加37.73%、21.18%和28.75%，香豆素类成分积累量也显著增加 (P<0.05)，且效果显著优于黑曲霉ZJ-17菌剂灌根 (T6)处理和市面购买黑曲霉 (T7)处理；半肥条件下，种施黑曲霉ZJ-17菌剂 (T3)使收获期白芷欧前胡素和异欧前胡素含量分别显著增加9.82%和22.45% (P<0.05)。 【结论】 常规有机肥和化肥用量下，种子表面浇施黑曲霉ZJ-17菌剂能显著促进白芷生长、养分吸收和香豆素类成分积累量，提高白芷产量和品质，提高经济效益。本实验室鉴定的黑曲霉ZJ-17菌株制备的菌剂效果显著好于市售菌剂，但采用生育中期 (3月)灌根的方法施用该菌剂的效果不明显。在半肥条件下，种施黑曲霉ZJ-17菌剂可显著提高白芷中的欧前胡素和异欧前胡素含量，但产量和经济效益低于全肥条件下种施黑曲霉ZJ-17菌剂处理。需进一步研究实际生产中保障产量且增加主要有效成分含量的肥料用量。
2023, 29(10): 1923-1931.
doi: 10.11674/zwyf.2023129
摘要:
木霉作为典型的植物益生真菌已被广泛用于农业绿色生产，并表现出良好的应用前景，它们能够通过产生信号物质与植物根系互作，包括在植物根表和根内定殖、调控植物根系发育、促进养分吸收利用等。木霉基因组中含有大量天然活性物质生物合成基因簇，产生丰富的胞外次级代谢产物，在木霉与植物根系建立互惠关系、稳定促生中发挥了至关重要的作用。目前常用的筛选策略主要是生物活性导向策略和基因组挖掘策略，筛选到的木霉次级代谢产物主要包括植物激素类物质和小分子化合物，物质种类单一，化学结构和调控机制缺乏新颖性，且互作植物主要为模式植物拟南芥，这些因素共同限制了木霉–植物根系互作研究的基础理论突破及其在农业生产中的实际应用。因此将木霉新型天然活性产物的筛选研究与绿色农业发展相结合，符合我国“少投入、多产出、保护环境”的发展模式，是我国实现绿色农业可持续发展的重要机遇和挑战。
木霉作为典型的植物益生真菌已被广泛用于农业绿色生产，并表现出良好的应用前景，它们能够通过产生信号物质与植物根系互作，包括在植物根表和根内定殖、调控植物根系发育、促进养分吸收利用等。木霉基因组中含有大量天然活性物质生物合成基因簇，产生丰富的胞外次级代谢产物，在木霉与植物根系建立互惠关系、稳定促生中发挥了至关重要的作用。目前常用的筛选策略主要是生物活性导向策略和基因组挖掘策略，筛选到的木霉次级代谢产物主要包括植物激素类物质和小分子化合物，物质种类单一，化学结构和调控机制缺乏新颖性，且互作植物主要为模式植物拟南芥，这些因素共同限制了木霉–植物根系互作研究的基础理论突破及其在农业生产中的实际应用。因此将木霉新型天然活性产物的筛选研究与绿色农业发展相结合，符合我国“少投入、多产出、保护环境”的发展模式，是我国实现绿色农业可持续发展的重要机遇和挑战。
2023, 29(10): 1932-1943.
doi: 10.11674/zwyf.2023139
摘要:
WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子，它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达，从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多，在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个，在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫，GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时，WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合，进而实现自我调节或交叉调节，激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来，例如PHT家族成员与磷营养相关；3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用；6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫；2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用；3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用；1个拟南芥WRKY基因调控植物吸收利用硼；1个拟南芥WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物对铁的吸收；7个拟南芥WRKY基因、1个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物解镉毒；2个拟南芥WRKY基因、2个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因帮助植物解铝毒。未来的研究重点是：1)挖掘新的调控养分吸收利用的WRKY转录因子及其靶基因；2)解析养分相关WRKY在翻译和翻译后层面的调控；3)明确表观遗传层面对养分相关WRKY的转录调控；4)揭示养分逆境条件下WRKY互作蛋白及其作用机制。
WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子，它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达，从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多，在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个，在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫，GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时，WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合，进而实现自我调节或交叉调节，激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来，例如PHT家族成员与磷营养相关；3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用；6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫；2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用；3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用；1个拟南芥WRKY基因调控植物吸收利用硼；1个拟南芥WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物对铁的吸收；7个拟南芥WRKY基因、1个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物解镉毒；2个拟南芥WRKY基因、2个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因帮助植物解铝毒。未来的研究重点是：1)挖掘新的调控养分吸收利用的WRKY转录因子及其靶基因；2)解析养分相关WRKY在翻译和翻译后层面的调控；3)明确表观遗传层面对养分相关WRKY的转录调控；4)揭示养分逆境条件下WRKY互作蛋白及其作用机制。
2023, 29(10): 1944-1955.
doi: 10.11674/zwyf.2023072
摘要:
【目的】 探明喷灌条件下水氮调控对冬小麦产量、土壤养分及水氮吸收利用的影响，以期为关中地区小麦生产提供科学合理的水肥一体化施肥方案。 【方法】 采用喷灌施肥技术，在陕西扶风进行了小麦田间区域试验。试验采用裂区设计，主区为4个灌溉水平：30、60、90、120 mm，记为W1、W2、W3、W4；副区为4个施氮(N)水平：150.0、187.5、225.0、262.5 kg/hm2，记为N1、N2、N3、N4，共16个水肥组合。小麦收获期，采集0—20 cm土层土样测定土壤理化性质及微生物生物量碳、氮、磷含量，采集小麦植株样品测定干物质、氮素积累量，并调查产量及构成因素。 【结果】 小麦产量随灌溉、施氮水平的提高呈先上升后下降趋势，W3N2处理下产量最高，为9053 kg/hm2，较W1N1处理增产1973 kg/hm2；拟合曲面最高产量达8848 kg/hm2，此时灌溉量为98 mm，施氮量为212 kg/hm2。提高灌溉量有利于小麦干物质与氮素积累，W3灌溉下平均干物质积累量和平均氮素积累量均最高，分别达20306 kg/hm2和221 kg/hm2，干物质、氮素积累量均在W3N2处理达最高值，分别为21252、237 kg/hm2。过量施氮不利于小麦氮素利用，N4处理下的氮肥偏生产力、氮素利用效率分别较N1处理降低34.5%～40.4%、2.5%～6.9%。各处理小麦水分利用效率处于15.1～21.6 kg/(hm2·mm)，施氮量控制在217～228 kg/hm2时小麦的水分利用效率较高。W3灌溉条件下土壤理化性质最优，W4灌溉造成土壤硝态氮、微生物生物量碳、氮含量同步下降。路径分析表明，干物质及氮素积累量、水氮投入、土壤养分、产量构成因素对产量的总效应值分别为0.716、0.642、0.522、0.400，以干物质及氮素积累量的效应值最高；干物质及氮素积累量、产量构成要素以直接路径调控小麦产量，直接效应值分别为0.555、0.400；水氮投入、土壤养分主要以间接路径调控小麦产量，间接效应值分别为0.554、0.544。 【结论】 干物质及氮素积累量对小麦产量的直接影响最强，灌溉施氮水平对小麦产量的间接影响最强，二者是实现小麦增产的重要因素。过量灌溉、施氮反而降低产量、水氮利用效率和土壤理化指标。在关中地区采用喷灌方法条件下，冬小麦灌溉80～100 mm、施氮210～230 kg/hm2时可以协同小麦高产与水氮高效。
2023, 29(10): 1956-1965.
doi: 10.11674/zwyf.2023089
摘要:
【目的】 研究鸡粪替代不同比例的化肥对嘎拉苹果外观品质和内在品质的影响，为果园有机肥替代化肥和化肥减量增效提供数据支撑。 【方法】 2017年，以‘嘎拉’/SH38/山定子(Malus pumila Mill/SH38/Malus baccata (L.) Borkh.)苹果为试材，在辽宁兴城中国农业科学院果树研究所砬山综合试验基地开展定位施肥试验。试验共设置6个处理：无肥对照(CK)、100%化肥(100%CF)、75%化肥+25%鸡粪(25%CHM)、50%化肥+50%鸡粪(50%CHM)、25%化肥+75%鸡粪(75%CHM)、100%鸡粪(100%CHM)。果实成熟后，每个处理取具有代表性的果实20个，10个果实用于测量单果重、纵横径、果实硬度、色泽等指标，10个果实用于测定果实糖酸组分、香气物质种类及含量。 【结果】 与100%CF处理相比，25%CHM和50%CHM处理的单果重没有显著变化，75%CHM和100%CHM处理单果重显著提高，但这二者之间无显著差异；25%CHM和50%CHM处理的果实纵径及25%CHM、50%CHM和75%CHM处理横径没有显著变化，而100%CHM处理增加显著。阳面果实色泽各处理间均无显著差异；阴面果实亮度、红绿色差和黄绿色差各处理间也无显著差异，但与100%CF处理相比，50%CHM处理降低了果实阴面色彩饱和度，75%CHM处理降低了色调角(P<0.05)。苹果酸、奎宁酸是苹果酸味和涩味的主要来源。在各施肥处理中，果实奎宁酸含量无显著差异，苹果酸含量以75%CHM、100%CHM处理最高，显著高于25%CHM和50%CHM处理，后者又显著高于100%CF处理，且100%CHM处理的可滴定酸含量也显著高于25%CHM和100%CF处理。75%CHM处理的果实酯类、醇类香气物质含量最高，分别为897.17、209.30 μg/g，显著高于其余各处理；25%CHM处理果实醛类、醚类香气物质含量最高，分别为48.20、6.76 μg/g，显著高于其余各处理。主成分分析结果表明，75%CHM处理其综合评分最高，为0.6291。 【结论】 以适宜比例的鸡粪替代化肥可增加单果重和果实体积，还可提升决定果品的苹果酸、酯类香气物质以及总香气物质含量，在供试条件下，建议鸡粪与化肥按3∶1的比例施用。
2023, 29(10): 1966-1976.
doi: 10.11674/zwyf.2023095
摘要:
【目的】 植物油多元醇的物化性质是影响聚氨酯材料微观结构和宏观性能的主要因素。尝试通过改变亲核试剂甲醇用量调节棕榈油多元醇羟值、黏度等物化指标，研究多元醇物性、聚氨酯性能与肥料养分控释性能之间的关联性，为优化棕榈油基聚氨酯包膜性能，降低可降解包膜肥料成本提供理论依据。 【方法】 以饱和度高的棕榈油为起始原料，采用环氧开环法，通过调节甲醇用量(醇油比为0.4∶1～1∶1)，合成了4种棕榈油多元醇，标记为POP1、POP2、POP3、POP4；以上述多元醇为原料，通过原位反应成膜技术制备了4种棕榈油基可降解包膜尿素，依次标记为PCU1、PCU2、PCU3、PCU4。研究了甲醇用量对棕榈油多元醇羟值、酸值、黏度、分子量及官能度的影响，借助傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)等表征手段，系统分析了甲醇用量对棕榈油多元醇及其膜材微观结构的影响。进一步采用质量法和水泡法，测试包膜的吸水率和肥料氮素累积释放率，分析甲醇用量对包膜耐水性和控释性的影响。最后，通过包括含3个包膜浓度的发芽试验，评价包膜的安全性。 【结果】 通过调节甲醇用量合成了羟值范围在101～132 mgKOH/g、黏度范围在365～618 mPa·s、官能度在1.89～2.73的棕榈油多元醇。FTIR 和1H NMR分析结果表明，棕榈油多元醇为聚醚酯多元醇，且随着甲醇用量的增加，多元醇分子中羟基官能团的数量逐渐增加，但分子的主体结构没有变化。当醇油比为0.8∶1～1∶1时，棕榈油多元醇羟值约为130 mgKOH/g、黏度小于700 mPa·s，官能度大于2，且制备的包膜具有良好的热稳定性和耐水性。在无助剂包覆且包衣率为3%时，所制包膜尿素PCU3和PCU4氮素初期释放率约为7%，释放期为20天以上。试验证实包膜对种子萌发及作物生长没有不良影响。 【结论】 最佳甲醇和棕榈油比范围为0.8∶1～1∶1，在此比例下的棕榈油多元醇羟值约为130 mgKOH/g，官能度大于2，黏度小于700 mPa·s，以其合成的棕榈油基可降解包膜材料的控释性能良好，棕榈油含量大于65%。
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。
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。
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。
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。
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%。
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%。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
摘要：
目的 生物炭作为工农业生产副产品低碳利用的有效手段，其改善土壤及提高作物品质的有益功效已被逐步认识，但对其研究报道分散且差异较大。对已有研究进行梳理总结，可为生物炭生产施用以及形成有效的产业链提供科学依据。 主要进展 1）生物炭全碳含量在 30%～90% 之间，平均 64%。生物炭碳含量由大到小来源依次是木质、秸秆、壳类、粪污和污泥。秸秆类生物炭碳含量大多为 40%～80%，木质类生物炭在 60%～85%。生物炭灰分含量在 0～40% 之间变动，平均 15.52%。灰分含量由大到小依次是污泥、粪污、秸秆、壳类和木质。秸秆生物炭灰分含量主要在 20%～35% 之间，较少为 15%；木质炭灰分主要在 0～10% 范围内。生物炭碳含量和灰分含量相关系数为–0.77。裂解温度与生物炭碳灰组分呈正相关，相关系数分别为 0.17 和 0.28。施入生物炭可以改善土壤状况，生物炭灰分通常对养分贫瘠土壤及沙质土壤的一些养分补充作用较明显。2）生物炭比表面积绝大多数在 0～520 m2/g 之间，平均 124.83 m2/g，壳类、秸秆、木质、粪污和污泥生物炭比表面积逐渐降低。秸秆炭比表面积集中在 0～200 m2/g 以内，木质炭比表面积集中在 0～100 m2/g 以内。制备温度与比表面积的相关系数为 0.48。生物炭的孔隙结构能降低土壤容重、降低土壤密度，能较好地去除溶液和钝化土壤中的重金属。3）生物炭 pH 值范围在 5～12，平均为 9.15。秸秆、污泥、粪污、木质、壳类生物炭 pH 值中值逐渐降低。秸秆生物炭 pH 值多集中在 8～11 范围内，木质生物炭 pH 相对一致。生物炭的 CEC 从 0 到 500 cmol /kg 都有分布，平均为 71.91 cmol/kg。秸秆类生物炭 CEC 值大多集中在 0～100 cmol/kg 范围内，木质生物炭则在 5～10 与 15～25 cmol/kg 范围内均有一定数量的分布。裂解温度与 pH 值和 CEC 的相关系数为 0.58 和 0.30。生物炭施入土壤后可消耗土壤质子，提高酸性土壤 pH 值，提高酸性土壤一些养分的有效性；其巨大的表面积还可提高对阳离子的吸附，提高土壤保肥能力。4）生物炭的裂解温度大都集中在 200～800℃ 之间，偶有达到 1000℃ 的裂解温度。 建议和展望 目前，全世界范围内对生物炭的生产和使用还处于就近和来源方便的初级阶段，影响着生物炭功能和效益的最大化。应从以下几个方面加强研究和应用试验：首先，系统研究生物炭制造参数对理化性状的影响，研究不同原料生物炭的作用机理差异及其针对性，建立生物炭理化性质参数数据库；其次，加强应用研究，根据土壤理化性状和改良目标选择适宜的生物炭类型，根据对作物经济性状的要求，研究选择适宜的生物炭类型，实现生物炭功效的最大利用。加强不同原料的选配和组合研究，改良生物炭产品的目标性状，形成系列化产品。
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。
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。
摘要：
本文梳理了建国后我国绿肥生产与科研的发展历程，回顾了各时期的主要工作和成就，提出了绿肥行业未来发展建议。上世纪50年代中后期至今的60年里，我国绿肥生产和研究经历了繁荣、萧条、恢复三大时期。二十世纪50～80年代初的近30年是生产繁荣、科研经验累积时期。科学家对大量历史经验和科学成果进行了总结提升，提出了“以磷增氮”、“磷肥治标，绿肥治本”、“起爆效应”等经验、技术和理论；组建了全国绿肥试验网。绿肥生产于二十世纪70年代达到最高峰，面积最高年份约1300万公顷。二十世纪80年代至本世纪初的20多年里绿肥生产萧条，绿肥面积下降至约200万公顷。绿肥科研方面，全国绿肥试验网组织了全国性协作研究，推动了绿肥学科的系统进步；90年代，着眼提升综合经济效益开展工作，积极寻找绿肥发展途径，为我国的绿肥事业积累了许多经验和资源；研究制订了中国绿肥区划，整理鉴定了一批绿肥资源，选育出一批丰产性能好的绿肥新品种，评选出具有综合效益的绿肥种植利用模式，明确了绿肥提高土壤有机质的效果及其作用条件，出版了一批具有重要价值的绿肥文献。2007年以来，绿肥生产回升，科研快速恢复。国家和部分省份实施了绿肥补贴试点，绿肥科研专项“十一五”、“十二五”期间连续实施，国家绿肥产业技术体系获准建设。通过绿肥科研专项的实施，绿肥种质资源条件进一步完善，绿肥轻简化生产水平大大提升，一批生产新方式、新技术被研发运用，基于绿肥的高产稳产及清洁生产技术体系广泛推广。证明了绿肥在有效促进作物养分供给、保障作物稳产高产、全面改善土壤物理、化学、生物性状以及减少温室气体排放等方面的作用。60年的实践证明，绿肥是农作物生产的重要物质基础，是绿色农业的有效技术支撑。“绿水青山就是金山银山”的发展理念将主导今后农业生产。未来，绿肥科研要围绕种质资源利用与创新、轻简化高效生产、绿色生产模式构建、绿肥供肥与培肥技术及机制、绿肥产业增值增效路径、宏观战略及产业经济等绿肥产业的全链条，研发关键技术，解决生产难题，夯实理论基础，努力形成适应新形势的绿肥生产技术与理论体系。
本文梳理了建国后我国绿肥生产与科研的发展历程，回顾了各时期的主要工作和成就，提出了绿肥行业未来发展建议。上世纪50年代中后期至今的60年里，我国绿肥生产和研究经历了繁荣、萧条、恢复三大时期。二十世纪50～80年代初的近30年是生产繁荣、科研经验累积时期。科学家对大量历史经验和科学成果进行了总结提升，提出了“以磷增氮”、“磷肥治标，绿肥治本”、“起爆效应”等经验、技术和理论；组建了全国绿肥试验网。绿肥生产于二十世纪70年代达到最高峰，面积最高年份约1300万公顷。二十世纪80年代至本世纪初的20多年里绿肥生产萧条，绿肥面积下降至约200万公顷。绿肥科研方面，全国绿肥试验网组织了全国性协作研究，推动了绿肥学科的系统进步；90年代，着眼提升综合经济效益开展工作，积极寻找绿肥发展途径，为我国的绿肥事业积累了许多经验和资源；研究制订了中国绿肥区划，整理鉴定了一批绿肥资源，选育出一批丰产性能好的绿肥新品种，评选出具有综合效益的绿肥种植利用模式，明确了绿肥提高土壤有机质的效果及其作用条件，出版了一批具有重要价值的绿肥文献。2007年以来，绿肥生产回升，科研快速恢复。国家和部分省份实施了绿肥补贴试点，绿肥科研专项“十一五”、“十二五”期间连续实施，国家绿肥产业技术体系获准建设。通过绿肥科研专项的实施，绿肥种质资源条件进一步完善，绿肥轻简化生产水平大大提升，一批生产新方式、新技术被研发运用，基于绿肥的高产稳产及清洁生产技术体系广泛推广。证明了绿肥在有效促进作物养分供给、保障作物稳产高产、全面改善土壤物理、化学、生物性状以及减少温室气体排放等方面的作用。60年的实践证明，绿肥是农作物生产的重要物质基础，是绿色农业的有效技术支撑。“绿水青山就是金山银山”的发展理念将主导今后农业生产。未来，绿肥科研要围绕种质资源利用与创新、轻简化高效生产、绿色生产模式构建、绿肥供肥与培肥技术及机制、绿肥产业增值增效路径、宏观战略及产业经济等绿肥产业的全链条，研发关键技术，解决生产难题，夯实理论基础，努力形成适应新形势的绿肥生产技术与理论体系。
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