植物营养与肥料学报
  
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2018年 24卷 2期
刊出日期 2018-03-25

研究论文
专家视角
研究简报
   
研究论文
285 刁超朋, 王朝辉, 李莎莎, 刘璐, 王森, 黄宁
旱地高产小麦品种籽粒氮含量差异与氮磷钾吸收利用的关系
[目的]调查高产小麦品种籽粒氮含量差异,探讨引起籽粒氮含量差异的主要农学和营养学因素,对于品种选育和优化养分管理,提高旱地小麦产量与营养品质有重要意义。[方法]于2013—2016年,以我国不同麦区的123个小麦品种为供试材料,在陕西渭北旱塬连续三年开展田间试验。设置施肥(N 150 kg/hm2、P2O5 100 kg/hm2)和不施肥对照两个处理,收获后测产。在产量高于平均值的品种中,籽粒含氮量列前10名的定义为高氮品种,后10名的为低氮品种。分析了高产小麦品种植株和籽粒氮、磷、钾含量,干物质累积,产量构成及氮磷钾吸收利用的关系。[结果]小麦籽粒含氮量与产量呈极显著负相关,高产品种平均产量为6.9 t/hm2,籽粒产量每增加1000 kg/hm2,含氮量平均降低1.1 g/kg。高产品种间籽粒氮含量差异显著,高氮品种的籽粒含氮量平均分别为24.2 g/kg,低氮品种平均为19.4 g/kg,相差24.7%。两组品种的产量、生物量和产量构成因素差异均不显著,高氮品种的产量、生物量、收获指数、穗数和穗粒数对氮肥响应更敏感,施肥后分别显著增加70.0%、60.2%、9.8%、51.6%和14.3%,高氮品种营养器官含氮量较高,施肥后可显著增加150.0%;高、低氮品种籽粒的磷钾含量无显著差异,施肥后钾含量增加幅度均大于磷含量增加。高氮品种施肥后地上部氮、磷吸收量高于低氮品种,籽粒积累量增加幅度高于营养器官;籽粒钾吸收量无论施肥与否均显著低于低氮品种。施肥后,高氮品种地上部氮磷钾吸收量增幅高于低氮品种,营养器官的增幅高于籽粒。两类品种的氮磷收获指数无显著差异,但高氮品种的钾收获指数三年平均显著低于低氮品种。[结论]旱地土壤养分供应充足条件下,高产小麦高、低籽粒氮品种的产量、穗数、穗粒数和千粒重均无显著差异,但高籽粒氮品种对施肥响应更敏感。高产小麦品种间籽粒氮含量存在显著差异,高氮品种的籽粒含磷量高,含钾量低。施肥后,高氮品种的籽粒氮含量提高,磷、钾含量降低。高氮品种具有较高的地上部氮磷钾吸收量,但其向籽粒的转移能力并无优势。因此,在高产优质品种选育中,应进一步提升品种的氮磷钾收获指数,促进养分向籽粒分配,同时生产中需优化肥料投入,促进籽粒氮磷钾吸收与利用,实现产量和籽粒氮磷钾含量同步提高。
2018 Vol. 24 (2): 285-295 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [[PDF 545KB] 545KB] ( 534 )
296 王少霞, 李萌, 田霄鸿, 陈艳龙, 李硕, 刘珂, 贾舟
锌与氮磷钾配合喷施对小麦锌累积、分配及转移的影响
[目的]在作物上喷施锌肥与目前应用较广泛的喷施大量元素肥料(氮、磷或钾肥)相配合,是解决人体锌缺乏问题的重要途径。本研究初步阐明了锌与氮、磷及钾肥配合喷施对小麦籽粒锌营养品质的影响机制,为小麦籽粒有效可行富锌方法提供理论参考。[方法]2010—2014年连续进行了4年裂区田间试验。主处理为不同氮肥用量土施(N 0、120和240 kg/hm2),副处理为喷蒸馏水(CK)、喷0.3% ZnSO4(Zn)、喷0.3% ZnSO4和1.7%尿素(Zn+N)、喷0.3% ZnSO4和0.2% KH2PO4(Zn+P+K)、喷0.3% ZnSO4和0.5% K2SO4(Zn+K)。分析测定小麦开花期地上部以及成熟期各部位(籽粒、叶片、颖壳和茎秆)锌含量,研究锌与氮、磷或钾肥配合喷施对锌在成熟期小麦各部位的分配,以及花前和花后锌分配比例及其对籽粒锌累积的表观贡献率的影响。[结果]喷施Zn、Zn+N、Zn+P+K或Zn+K处理后锌含量提升幅度以叶片最大(2.4~7.7倍),颖壳(2.0~4.7倍)和籽粒(1.8~2.4倍)次之,茎秆最小(0.2~1.0倍),锌在叶片和颖壳分配比明显提高。与单喷Zn相比,Zn+N或Zn+K处理籽粒和叶片锌含量进一步增加,而Zn+P+K处理籽粒和叶片锌含量均有所降低。与Zn处理相比,花后营养器官锌吸收量及其向籽粒的转移量在喷Zn+N时分别增加12和14 g/hm2,在喷Zn+K时增加44和32 g/hm2,但喷Zn+P+K时分别降低37和18 g/hm2。土施氮肥亦可显著增加籽粒和各营养器官锌含量,以及锌在营养器官的累积和再转移,但增幅明显低于各喷锌处理。此外,与Zn处理相比,Zn+N、Zn+P+K或Zn+K处理未进一步影响锌在小麦各部位的分配,但锌肥的回收率在Zn+N或Zn+K处理下显著提高,在Zn+P+K处理下显著降低。[结论]锌肥与氮肥或钾肥配合喷施,主要通过增加营养器官对锌的吸收及向籽粒的转移量,进一步提高籽粒锌含量,而磷锌配合喷施通过降低营养器官对锌的吸收及向籽粒的转移进而降低籽粒锌含量。
2018 Vol. 24 (2): 296-305 [摘要] ( 109 ) [HTML 1KB] [[PDF 467KB] 467KB] ( 425 )
306 王寅, 高强, 冯国忠, 焉莉, 李翠兰, 宋立新, 刘振刚, 房杰
吉林春玉米氮磷钾养分需求与利用效率研究
[目的]明确吉林春玉米的氮、磷、钾养分需求和利用效率,为区域春玉米的高效合理施肥提供技术参数。[方法]整理2005——2013年国家测土配方施肥项目在吉林省开展的680个“3414”田间试验,选取N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K2和N2P2K0 5个处理,研究氮、磷、钾肥对春玉米籽粒产量、植株养分吸收量的影响,明确产量、养分吸收量与土壤基础养分供应能力的关系,评估春玉米的氮、磷、钾养分需求量和利用效率。[结果]吉林春玉米在氮磷钾配施处理(N2P2K2)获得最高的籽粒产量和植株养分吸收量,平均产量达9.6 t/hm2,玉米氮、磷、钾养分平均吸收量分别为N 190.8 kg/hm2、P2O5 87.0 kg/hm2和K2O 215.1 kg/hm2。与不施肥处理相比,氮磷钾配施处理平均增产42.5%,植株氮、磷、钾养分吸收量平均分别提高57.5%、64.2%和49.5%。在其他养分充分供应基础上,增施氮、磷、钾肥平均分别增加吸收N 57.2 kg/hm2(42.9%)、P2O5 19.2 kg/hm2(28.4%)和K2O 32.1 kg/hm2(17.5%)。以缺素处理植株养分吸收量表征土壤养分基础供应能力,发现氮磷钾配施处理玉米产量和养分吸收量均随土壤基础养分供应能力的提高而逐渐上升,变化趋势均符合显著的对数关系。经测算,吉林春玉米氮磷钾配施处理生产百公斤籽粒平均需吸收N 1.98 kg、P2O5 0.90 kg和K2O 2.24 kg,比例为1∶0.45∶1.13。减氮、减磷和减钾处理的百公斤籽粒氮、磷、钾素需求量平均分别为N 1.69 kg、P2O5 0.79 kg和K2O 2.11 kg,与氮磷钾配施处理相比均显著下降,而且试验点间变异也明显增大。目前,吉林春玉米生产中氮、磷、钾肥的平均养分回收利用效率分别为33.7%、27.5%和45.3%,而平均生理利用效率分别为28.8、52.8和28.3 kg/kg。[结论]吉林春玉米对肥料养分的依存度较高,合理施肥是保持高产高效的重要前提。
2018 Vol. 24 (2): 306-315 [摘要] ( 95 ) [HTML 1KB] [[PDF 942KB] 942KB] ( 377 )
316 隋鹏祥, 有德宝, 安俊朋, 张文可, 田平, 梅楠, 王美佳, 王沣, 苏思慧, 齐华
秸秆还田方式与施氮量对春玉米产量及干物质和氮素积累、转运的影响
[目的]探讨秸秆还田方式与施氮量对东北春玉米产量、干物质和氮素积累、转运的影响,明确适宜的秸秆还田方式及施氮量。[方法]连续两年在辽宁铁岭市进行了田间试验。设置秸秆还田方式(旋耕、翻耕)与施氮量两因素田间定位试验,研究了春玉米产量及干物质和氮素积累、转运特性。[结果]秸秆旋耕和翻耕还田产量和籽粒氮素积累量差异并不显著,但前者显著增加了地上部干物质和氮素积累量,及花后氮素积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率、花后氮素积累对籽粒氮素积累贡献率,而后者则显著提高了花前营养器官干物质、氮素转运量和转运率,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了12.4%、44.1%。随着施氮量的增加,产量和籽粒氮素积累量,地上部干物质和氮素积累量呈逐渐增大的趋势。但施氮量超过262.5 kg/hm2后,产量和籽粒氮素积累量差异则不显著。施氮量262.5 kg/hm2时,花前营养器官干物质和氮素转运量和转运率最高,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了16.7%、45.2%。[结论]短期秸秆旋耕和翻耕还田,春玉米产量和籽粒氮素积累量差异不显著,然而秸秆旋耕还田作业成本较低,且配施262.5 kg/hm2氮产量较高,可作为秸秆还田初期推荐施氮量。
2018 Vol. 24 (2): 316-324 [摘要] ( 85 ) [HTML 1KB] [[PDF 389KB] 389KB] ( 381 )
325 吴海燕, 金荣德, 范作伟, 彭畅, 高洪军, 张秀芝, 李强, 朱平
基于主成分和聚类分析的黑土肥力质量评价
[目的]以吉林省农业科学院(公主岭)国家黑土长期定位试验基地为研究平台,定量评价不同施肥措施对土壤肥力质量的影响,为建立东北黑土区合理施肥模式和土壤肥力质量定量评价体系提供科学依据。[方法]通过主成分和聚类分析,综合评价了长期不同培肥措施的土壤肥力质量差异。以欧氏距离作为衡量不同处理肥力差异的大小,采用最短距离法对各定位施肥处理进行系统聚类。[结果]长期不同施肥处理的玉米产量与土壤酶活性、土壤全量养分、速效养分、有机质、微生物碳和微生物量氮都表现出显著或极显著正相关,与土壤pH值表现出负相关趋势。玉米产量与土壤硝态氮、铵态氮没有明显的相关性。土壤生物肥力与化学肥力呈极显著的正相关关系。土壤肥力质量排序为1.5(NPK+M1)>NPK+M2>NPK+M1>NPK+M1(R)>NPK+S>NPK>CK,其中R表示轮作。不同培肥措施的土壤肥力质量可聚为4类, 1.5(NPK+M1)和CK单独聚为一类,分别为土壤肥力质量最好(一等)和最差(四等); NPK+M2、NPK+M1、NPK+M1(R)三个处理聚为一类,土壤肥力质量为二等; NPK+S和NPK聚为一类,土壤肥力质量为三等。[结论]长期有机肥与化肥配施土壤肥力质量明显优于秸秆还田和单施化肥处理,秸秆还田的土壤肥力质量优于化肥单施。因此,应提倡长期有机无机肥配施以提高土壤肥力质量,实现农田的可持续利用。
2018 Vol. 24 (2): 325-334 [摘要] ( 79 ) [HTML 1KB] [[PDF 446KB] 446KB] ( 350 )
335 陈春兰, 涂成, 陈安磊, 侯海军, 刘波, 谢小立, 魏文学, 孙志龙
红壤双季稻田土壤活性碳、氮周年变化及影响因素
[目的]研究红壤稻田土壤活性碳、氮含量及其周年变化和影响因素,为弄清红壤双季稻田土壤活性碳、氮季节变化规律,提高土壤养分利用效率提供理论依据。[方法]以红壤稻田长期定位试验(1990年开始)为对象,选择不施肥(CK)、单施NPK化肥(NPK)和有机物(紫云英、稻草)+NPK化肥(NPKM)三个施肥处理,在早稻、晚稻、休闲期取0—20 cm土样,动态监测稻田土壤几种重要活性碳、氮成分,包括无机态氮(NH4+-N、NO3-N),可溶性有机碳、氮(DOC、DON)和微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)的周年动态变化。[结果]稻田土壤NH4+-N含量在早稻期间呈下降状态,晚稻期间变化较平缓,休闲期呈先上升后下降的趋势。土壤无机氮主要以NH4+-N形式存在,其含量范围为14.9~31.6 mg/kg,其休闲期含量略低于生育期(P>0.05);周年土壤NO3-N含量(<3 mg/kg)远小于NH4+-N含量,与NH4+-N含量呈现此消彼长的趋势(P<0.01)。稻田土壤DOC、DON周年变化趋势相似(P<0.01),在生育期呈下降状态,休闲期呈先上升后下降趋势,休闲期土壤DOC、DON含量略低于生育期(P>0.05)。休闲期土壤MBC、MBN含量分别为463~701 mg/kg、31.1~52.4 mg/kg,比生育期分别提高25.4%~36.9%和62.8%~125.9%。总体来看,稻田休闲期土壤活性碳(DOC+MBC)、氮(NH4+-N+NO3-N+DON+MBN)含量高于生育期含量,较生育期增幅分别为10.8%~19.6%、10.3%~34.8%。不同施肥处理结果表明,仅施用化肥(NPK处理)对活性碳、氮影响较小(P>0.05),有机物还田能显著提高水稻生育期和休闲期的土壤活性碳、氮含量(P<0.05),NPKM与CK相比活性碳、氮在水稻生育期分别提高53.8%和81.2%,而在休闲期分别提高了43.5%和63.2%。相关性分析结果表明,稻田休闲期土壤NH4+-N、DOC、DON含量不仅与土壤SOC、TN含量密切相关(P<0.05或P<0.01),还受温度、水分含量等环境因子影响,如休闲期土壤NH4+-N含量与5 cm处土壤温度呈极显著负相关关系(P<0.01),而土壤NO3-N含量与该土层温度呈显著正相关关系(P<0.05),土壤DOC和DON与土壤含水量呈显著正相关关系(P<0.05)。[结论]长期化肥配施紫云英及秸秆还田能显著提高稻田土壤周年活性碳、氮含量,其活性含量与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关关系;休闲期稻田能维持较高的活性碳、氮含量,且比水稻生育期有一定程度增加。休闲期土壤无机氮含量变化主要受土壤温度影响,土壤可溶性碳、氮含量变化主要受土壤含水量的影响。
2018 Vol. 24 (2): 335-345 [摘要] ( 63 ) [HTML 1KB] [[PDF 591KB] 591KB] ( 294 )
346 曲植, 李丽娜, 贾蓉
水稻土中水溶性有机碳对铁还原过程的贡献
[目的]淹水稻田中Fe(Ⅲ)还原过程与有机质的厌氧分解和氮、磷、硫等营养元素的有效性密切相关。通过探讨水溶性有机碳(DOC)对Fe(Ⅲ)还原过程的贡献,以期为深入理解淹水稻田中铁循环耦联的碳、氮、磷、硫循环提供理论基础。[方法]采集我国不同植稻区的20个典型水稻土,通过有机碳分析仪及三维荧光光谱扫描比较分析不同水稻土DOC的含量及荧光特性;并模拟稻田淹水过程对水稻土进行厌氧淹水培养,采用微生物生长模型对不同水稻土厌氧培养过程中Fe(Ⅲ)还原特征进行表征;依据相关分析和冗余分析,明确水稻土DOC与Fe(Ⅲ)还原过程的关系。[结果]不同水稻土DOC含量为0.250~1.082 g/kg,仅占土壤有机碳的2.06%~6.86%。三维荧光光谱扫描鉴定得到不同水稻土DOC中4个共有的类腐殖酸荧光组分,其中陆源的UVC类腐殖酸和UVC+UVA类腐殖酸组分在不同水稻土中具有较高荧光强度,分别为0.799~4.570和0.830~5.273。水源的可见光区类腐殖酸和UVA腐殖酸的含量相对较低。各类腐殖酸来源以外源输入为主,内源输入为辅。不同水稻土铁还原潜势a、最大Fe(Ⅲ)还原速率(Vmax)及达到最大Fe(Ⅲ)还原速率对应的时间(TVmax)间均差异显著,淹水5 d时水稻土中易被还原的非晶态氧化铁已基本被还原。DOC的腐殖化系数与Fe(Ⅲ)还原特征参数存在显著相关性。其中以陆源的大分子量UVC类腐殖酸对aVmax的贡献最高,陆源的UVC+UVA类腐殖酸和水源的UVA腐殖酸与aVmax的相关关系也达到显著或极显著水平,而DOC含量的贡献最小。[结论]水稻土DOC的腐殖化程度及其中陆源腐殖酸类组分的荧光强度与Fe(Ⅲ)还原潜势和Fe(Ⅲ)还原反应速率呈正相关。水稻土DOC除了作为Fe(Ⅲ)还原过程的电子供体外,其还以电子穿梭体的形式在Fe(Ⅲ)还原过程中起重要作用。
2018 Vol. 24 (2): 346-356 [摘要] ( 57 ) [HTML 1KB] [[PDF 1183KB] 1183KB] ( 337 )
357 杨洪波, 史天昊, 徐明岗, 段英华
长期不同施肥下肥料氮在黑土不同团聚体有机物中的固持差异
[目的]不同粒级团聚体中有机氮库的稳定性不同,通过分析长期施肥后有机氮库在不同团聚体中的分布特征,可阐明土壤氮素固持对不同施肥的响应机制。[方法]采集黑土长期定位试验中的4个处理土壤,包括不施肥(CK)和施用氮磷钾(NPK)、氮磷钾+秸秆(NPKS)、氮磷钾+有机肥(NPKM),模拟田间施肥量加入15N标记的尿素培养40天,采用Six湿筛法将团聚体分为粗游离颗粒有机物(cfPOM,>250 μm)、微团聚体有机物(53~250 μm)、矿物结合有机物(MOM,<53 μm)三大类,其中微团聚体有机物进一步分为细游离颗粒有机物(ffPOM)和物理保护有机物(iPOM),矿物结合有机物分为团聚体内矿物结合有机物(MOM团内)和团聚体外矿物结合有机物(MOM团外),研究了团聚体分布特征、平均重量直径(MWD)和各团聚体中氮的固持量及固持效率。[结果]NPKM和NPKS处理的粗游离颗粒含量较CK和NPK处理显著提高约10%,而矿物结合有机物含量显著降低约6%~10%,NPKM和NPKS处理下平均重量直径为0.34 mm,显著大于NPK和CK的值(0.23~0.25 mm)。NPKM处理的土壤肥料氮固持量较CK和NPK处理显著提高了6.0%和10.5%;粗游离颗粒氮固持量为18~36 mg/kg,矿物结合有机氮固持量为18~30 mg/kg。[结论]长期有机无机肥配施或无机肥结合秸秆还田可促进肥料氮在粗游离颗粒中的积累,降低在矿物结合有机物中的积累,这可能是有机无机肥配施增强土壤氮的有效性、促进作物氮吸收的原因之一。
2018 Vol. 24 (2): 357-364 [摘要] ( 73 ) [HTML 1KB] [[PDF 558KB] 558KB] ( 290 )
365 王晓维, 徐健程, 龙昌智, 朱树伟, 鲁美娟, 杨文亭
施氮量和土壤含水量对黑麦草还田红壤氮素矿化的影响
[目标]氮素矿化是决定土壤供氮能力的重要生态过程,养分添加和水分在调节土壤的氮转化方面起着重要的作用。探讨施氮和土壤水分对黑麦草还田过程中土壤氮素矿化的影响有利于进一步优化红壤旱地作物生产的水肥管理。[方法]通过室内培养试验,研究了施氮量(0、60、120 mg/kg)和土壤含水量(15%、30%、45%)对红壤旱地黑麦草还田过程中土壤净硝化量、氨化量和氮矿化量的影响。[结果]土壤含水量15%时,施氮有利于提高黑麦草还田初期土壤净硝化量,施氮量120 mg/kg抑制了黑麦草还田后期土壤硝化作用。在30%土壤含水量时,施氮量120 mg/kg明显抑制了黑麦草还田后期土壤硝化作用。土壤含水量45%抑制了黑麦草还田初期不同施氮水平下土壤净硝化量,但增加了黑麦草还田91 d时土壤净硝化量,且施氮量60 mg/kg下的净硝化量显著高于120 mg/kg水平下的。土壤净氨化量在整个黑麦草还田过程中均为正值,且呈现多次升高-降低的往复动态变化。土壤净氨化量在三种土壤含水量下均表现为施氮条件下的显著高于不施氮处理。土壤含水量的增加有利于提高施氮量120 mg/kg下黑麦草还田初期土壤的氨化作用,但降低了黑麦草还田后期土壤净氨化量。相比不施氮,三个含水量条件下的施氮处理在黑麦草还田过程中的大部分阶段都显著增加了土壤净氮矿化量,土壤含水量30%条件下土壤净氮矿化量的变化最大。相比土壤含水量15%,30%含水量促进了黑麦草还田中期(13~57 d)土壤净氮矿化量的增加,45%含水量抑制了黑麦草还田后期(73~91 d)土壤净氮矿化量。[结论]红壤区旱地黑麦草还田时应合理施入化学氮肥(60 mg/kg),在黑麦草还田初期保持较高的土壤含水量(45%)能够抑制土壤的氮矿化作用,还田中后期适当降低土壤含水量(30%)有利于增加土壤氮素的矿化。
2018 Vol. 24 (2): 365-374 [摘要] ( 68 ) [HTML 1KB] [[PDF 575KB] 575KB] ( 277 )
375 王欣丽, 朱飞, 姚静, 姜永见, 王芸, 任丽英
长期施肥对酸性土壤氨氧化微生物群落的影响
[目的]长期施肥显著影响着酸性土壤的pH,研究由此引起的土壤中氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的变化,为土壤培肥提供理论依据。[方法]供试土壤为27年长期定位施肥试验的红壤,供试作物为玉米。选择不施肥对照(CK)、氮肥120 kg/(hm2·a)(N)、氮磷钾肥(NPK)和猪粪2000 kg/(hm2·a)(OM)4个处理采集土壤样品,测定了土壤基本理化性状;利用qPCR、PCR-DGGE方法,分析土壤AOA和AOB群落丰度与组成。[结果]1)长期定位施肥导致土壤pH值发生显著变化,N处理的土壤pH值最低,仅为4.03,其次是NPK和CK处理的土壤,OM处理土壤pH值最高,接近中性达6.40。2)与CK相比,长期施肥提高了土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量。3)OM处理显著提高了土壤NH3浓度,而其它处理对NH3浓度无显著影响。4)施肥显著增加了土壤AOA的丰度,OM处理提升幅度最大;AOA丰度与土壤有机质碳、全氮呈极显著正相关(P<0.01),与铵态氮、土壤NH3浓度呈显著正相关(P<0.05),与土壤pH、硝态氮关系不显著(P>0.05);施肥改变了AOA的群落结构,CK、N、NPK处理的群落结构差异不显著,OM处理与另外三个处理差别较大。主要AOA类群是Group 1.1b,少数属于Group 1.1a-associated。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、总氮、铵态氮、土壤中NH3浓度是导致AOA群落变化的主要环境因子。5)仅OM处理对AOB丰度和群落产生了显著影响,主要类群是Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。AOB丰度与土壤NH3浓度呈极显著正相关(P<0.01),与有机质碳、全氮呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤pH、铵态氮、硝态氮关系均不显著(P>0.05)。[结论]长期施用不同肥料对酸性土壤的理化性质影响差异大,AOA和AOB的丰度和群落结构也发生了明显变化,尤其是施加有机肥之后。来自不同处理的大部分AOA属于Group 1.1b类群,少数属于Group 1.1a-associated类群。仅在OM处理中检测到AOB类群,大部分属于Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。
2018 Vol. 24 (2): 375-382 [摘要] ( 58 ) [HTML 1KB] [[PDF 783KB] 783KB] ( 271 )
383 何翠翠, 李贵春, 尹昌斌, 张洋
有机肥氮投入比例对土壤微生物碳源利用特征的影响
[目的]探讨冬小麦-夏玉米轮作系统中,冬小麦基肥中有机肥替代氮素在总氮投入中的不同比例对土壤微生物碳源利用特征的影响,可进一步揭示土壤中微生物多样性和活性特征,为找出最佳的有机肥替代无机肥氮素比例提供数据支持。[方法]在河北徐水试验站利用连续5年进行的冬小麦-夏玉米田间试验,其中,对照处理(CK)不施任何肥料,其他处理冬小麦和夏玉米氮素施入量均为N 200 kg/hm2,冬小麦氮素以干牛粪作为有机肥氮素代替不同比例的无机肥氮素,按照有机肥氮素占总氮投入的百分比,设置4个处理,分别为M0(0%)、M20(20%)、M50(50%)和M100(100%)。采集表层(0—20 cm)土壤样品,采用Biolog ECO板方法测定微生物对31种碳源的利用能力,来表征土壤微生物多样性以及活性。[结果]1)有机肥替代无机肥氮素可以显著提高土壤微生物对碳源的利用效率。M0处理总碳源利用能力最低,M50最高,M100处理微生物对碳源的利用速率最快。2)所有施肥处理对D-纤维二糖、D-乳糖、D-甘露醇、吐温40和苯乙胺这几种碳源的利用程度最高,D,L-磷酸甘油和γ-羟丁酸这两种碳源的利用率最低。整体上看,土壤微生物对碳源种类的平均利用率从高到低依次为糖类、胺类、氨基酸类、多聚类、羧酸类和酚酸类。3)有机氮替代处理的微生物碳源利用多样性的香农指数、丰富度指数、优势度指数均显著高于不施肥对照处理和单施化肥处理,但是均匀度指数有了明显的降低,且随着有机肥氮素替代比例的增大,差异越明显。4)土壤微生物碳代谢活性主要与土壤有机质含量密切相关,有机质含量越大,相应的香农指数、丰富度指数、优势度指数及AWCD值越大,而土壤有机质含量越大均匀度指数却越低。[结论]大量有机肥氮素替代无机肥氮素可以显著提高微生物对碳源的利用,说明有机肥替代无机肥氮素能够提高土壤微生物的多样性和活性,其中秋施基肥时以有机肥替代100%基施无机肥氮素(M100处理)为最佳的施肥方式。
2018 Vol. 24 (2): 383-393 [摘要] ( 71 ) [HTML 1KB] [[PDF 705KB] 705KB] ( 272 )
394 毛云飞, 于文章, 王增辉, 杨恒峰, 张佳腾, 高付凤, 陈学森, 毛志泉, 沈向
土施维生素B6对苹果园土壤微生物多样性的影响
[目的]土壤微生物是影响根系生态环境的重要因素,维生素B6具有提高果实品质的功效。本试验通过高通量测序的方法,研究土施不同剂量维生素B6(VB6)对土壤微生物多样性的影响,从而揭示土施维生素B6提质功效的机理。[方法]2015年4月,在距富士苹果主干1 m处土施不同剂量的维生素B6,同年10月,在撒入维生素B6处采集土样,提取基因组DNA,通过PCR扩增建立文库,通过高通量测序技术并结合相关生物信息学方法,对土壤细菌16S rRNA基因V4+V5区域和真菌ITS1+ITS2区域的丰富度、多样性及群落结构进行检测。[结果]从9个土壤样品中共获得530714个有效细菌序列数和434886个有效真菌序列数,从每个样品中平均可获得1920个细菌群落(OTUs)和374个真菌群落(OTUs),每个样品中有566个相同的细菌群落(OTUs)和73个相同的真菌群落(OTUs),丰富度指数(Ace指数和Chao指数)分析显示,维生素B6 5g/株处理提高了细菌丰富度,其Ace指数显著提高了62.6%,Chao指数显著提高了71.6%,降低了真菌丰富度,其Chao指数显著降低了18.6%,维生素B6 10 g/株处理对细菌和真菌丰富度无显著影响。多样性指数(Simpson指数和Shannon指数)显示,维生素B6 5 g/株处理提高了细菌的多样性,其Shannon指数显著提高了22.3%,降低了真菌的多样性,其Simpson和Shannon指数显著降低了29.2%和34.4%,维生素B6 10 g/株处理对细菌和真菌的多样性无显著影响。在门分类水平上,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)是优势细菌,其相对丰度之和超过80%,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、接合菌门(Zygomycota)是优势真菌,其相对丰度之和超过98%,维生素B6 5 g/株处理降低了细菌中拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度,提高了真菌中子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度,降低了担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota)的相对丰度,维生素B6 10 g/株处理提高了细菌中的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度,降低了拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度,提高了真菌中担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度,降低了接合菌门(Zygomycota)的相对丰度。[结论]维生素B6可以改变土壤中细菌和真菌的丰富度和多样性,改变土壤中门水平的细菌和真菌的相对丰度。维生素B6作为一种良好的根系生态调节剂,具有推广价值。
2018 Vol. 24 (2): 394-403 [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [[PDF 572KB] 572KB] ( 286 )
404 孙建飞, 郑聚锋, 程琨, 潘根兴
基于可收集的秸秆资源量估算及利用潜力分析
[目的]准确估算秸秆资源量及其分布是秸秆综合利用的重要基础,秸秆资源量估算的不确定性主要在于草谷比和可收集系数的变异性。本研究基于江苏省区县尺度粮食产量数据,定量分析了江苏省主要粮食作物秸秆资源量及其不确定性,进而探讨了不同秸秆利用方式的温室气体减排潜力。[方法]按草谷比和秸秆可收集系数估算区县尺度粮食作物秸秆资源量和可收集资源量,分析了草谷比和可收集系数的变异性,探讨了秸秆资源量估算的不确定性来源,采用置信区间计算方法给出了江苏省作物秸秆资源量95%的置信区间。通过聚类分析与空间分析对秸秆资源量空间分布进行评价;最后基于情景分析方法对不同秸秆利用方式可能带来的环境效益进行计量。[结果]江苏省主要粮食作物草谷比和可收集系数存在较大变异,其变异系数分别为2.2%~16.7%和5.4%~18.9%。江苏省2014年水稻、小麦、玉米和大豆秸秆资源总量平均为3974万t(95%置信区间为3720~4227万t),而可收集秸秆资源量平均为3062万t(95%置信区间为2907~3217万t);其中,水稻、小麦、玉米和大豆秸秆资源可收集量分别占全省的53.2%、36.7%、7.9%和2.2%。江苏省粮食作物秸秆氮、磷、钾养分资源量分别为25.58万t(以N计)、3.51万t(以P2O5计)、46.22万t(以K2O计),在空间分布上各养分资源均呈现北高南低的特征。未被利用(焚烧和丢弃)的秸秆相当于3.07万t氮肥(以N计)、1.93万t磷肥(以P2O5计)、15.76万t钾肥(以K2O计)以及170.12万t标准煤。情景分析结果表明,如将未被利用秸秆进行秸秆还田、秸秆发电或热裂解炭化,可分别带来约36.2万t、230.18万t或381.16万t二氧化碳当量的减排潜力,相当于江苏省温室气体排放量的0.18%、1.13%或1.88%。[结论]作物草谷比和可收集系数的变异性是秸秆资源量估算不确定性的主要来源,发展区域特征的草谷比和可收集系数是未来秸秆资源评价研究的重要内容。江苏省粮食作物可收集秸秆资源较为丰富,但不同作物间可收集资源量存在较大差异。与其他利用方式相比,生物质热裂解具有更高的固碳减排潜力,是农业可持续秸秆资源利用的潜在途径。
2018 Vol. 24 (2): 404-413 [摘要] ( 65 ) [HTML 1KB] [[PDF 1120KB] 1120KB] ( 297 )
414 李双双, 陈晨, 段鹏鹏, 许欣, 熊正琴
生物质炭对酸性菜地土壤N2O排放及相关功能基因丰度的影响
[目的]生物质炭显著影响土壤氧化亚氮(N2O)排放,但关于其相关微生物机理的研究相对匮乏,尤其是生物质炭对酸性菜地土壤N2O排放的微生物作用机理。本文通过研究氮肥配施生物质炭对酸性菜地土壤N2O排放以及硝化和反硝化过程相关功能基因丰度的影响,探讨酸性菜地土壤N2O排放与功能基因丰度的关系,阐释生物质炭对酸性菜地土壤试验N2O排放的微生物作用机理。[方法]在田间一次性施入生物质炭40 t/hm2,试验连续进行了3年,共9茬蔬菜。设置4个处理:对照(CK)、氮肥(N)、生物质炭(Bc)和氮肥+生物质炭(N+Bc)。在施用后第三年,采集土壤样品进行室内培养,应用荧光定量PCR技术检测硝化过程氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)功能基因amoA和反硝化过程亚硝酸还原酶基因(nirKnirS)以及N2O还原酶基因(nosZ)等相关功能基因丰度,同时监测土壤pH值、无机氮(铵态氮、硝态氮)含量及N2O排放。[结果]与CK相比,生物质炭(Bc)处理的土壤有机碳(SOC)提高了27.1%,总氮(TN)提高了8.2%,amoA-AOB基因丰度显著降低了11.0%,nosZ基因丰度增加了21.2%(P<0.05),N2O排放没有显著变化(P>0.05)。与CK相比,施用氮肥(N)显著降低土壤pH(P<0.05),显著增加土壤无机氮含量、nirKnirSnosZ功能基因丰度以及土壤N2O累积排放量(P<0.05)。与N处理相比,生物质炭与氮肥联合施用(N+Bc)处理显著增加amoA-AOA、amoA-AOB、nirKnirSnosZ基因丰度,增幅分别为68.1%、39.3%、21.1%、19.8%、48.4%(P<0.05),但(nirK+nirS)/nosZ的比值降低,同时N2O累积排放量显著降低33.3%(P<0.05)。室内培养期间N2O排放峰出现在1~5 d,N和N+Bc处理排放速率分别为N 1.70×103和1.76×103 ng/(kg·h)。相关分析结果显示,N2O排放速率与氧化亚氮还原酶的标记基因nosZ基因拷贝数(P<0.05)、NH4+-N含量(P<0.01)呈显著正相关,与pH呈显著负相关(P<0.01)。[结论]在菜地生态系统中氮肥和生物质炭联合施用可以有效缓解菜地土壤酸化,减少菜地土壤N2O排放,主要归因于反硝化作用nosZ基因丰度增加,(nirK+nirS)/nosZ比值降低。
2018 Vol. 24 (2): 414-423 [摘要] ( 66 ) [HTML 1KB] [[PDF 553KB] 553KB] ( 251 )
424 刘源, 崔二苹, 李中阳, 杜臻杰, 高峰, 樊向阳
养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响
[目的]养殖废水中含有丰富的养分,但也含有一定的重金属。本文研究了生物质炭和果胶对养殖废水灌溉下的土壤–植物系统养分和重金属迁移规律的影响,以利用养殖废水中的养分,并对其重金属进行调控。[方法]选取新乡市郊区农田土壤为供试土壤,采用根箱试验方法种植玉米。设置根箱土壤中添加1%的生物质炭和果胶,分别灌溉蒸馏水和养殖废水发酵产生的沼液。测定了土壤中养分和重金属的含量,探讨了其在土壤–植物系统的迁移规律。[结果]沼液灌溉的植株地上部生长与蒸馏水灌溉无显著差异。果胶相比于生物质炭可以促进植株生长。沼液灌溉时,果胶处理的根系和地上部生物量分别比对照增加了25.38%和31.21%。沼液灌溉普遍降低了根际和非根际土壤的pH,生物质炭处理和果胶处理与对照根际和非根际土壤的pH均无显著差异。沼液灌溉增加了非根际土壤的电导,生物质炭相比于果胶增加了土壤的电导。沼液灌溉增加了土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量。果胶根际土壤的全磷、碱解氮、有效磷、有效Fe、有效Mn均高于生物质炭处理,生物质炭处理根际和非根际土壤的全钾和速效钾含量均高于果胶处理。沼液灌溉相比于蒸馏水灌溉,增加了植株根、茎中N含量和Ca含量。生物质炭处理植株根茎叶N含量、根茎P含量、茎K含量、根茎叶Ca含量、根茎Mg含量高于果胶处理,但果胶处理养分的转运系数较高。养殖废水灌溉增加了根际和非根际土壤中有效Cu和Zn尤其是Zn的含量。与对照相比,生物质炭降低了根际土壤Cu、Pb、Ni的含量,而果胶增加了它们的含量。沼液灌溉增加了植株根茎叶中Cu、Zn、Pb含量,果胶处理植株根系Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量最高,但向地上部转运较少。[结论]在北方碱性土壤灌溉养殖废水发酵产生的沼液时,施用生物质炭和果胶可以提高土壤肥力和植株养分含量,生物质炭通过减少土壤中有效态重金属含量以减少重金属在植物体内累积,果胶虽然增加土壤有效态重金属含量,但可以降低其向地上部的转运,避免了重金属在植物体内的累积。
2018 Vol. 24 (2): 424-434 [摘要] ( 54 ) [HTML 1KB] [[PDF 508KB] 508KB] ( 251 )
435 范如芹, 张振华, 严少华, 卢信, 刘丽珠
生物炭和高吸水树脂可改善养殖垫料基质理化性状
[目的]秸秆常用于养殖业发酵床垫料,用出圈后垫料为主要原料制备的无土栽培基质往往存在保水、透气性差、电导率高等缺陷,限制了其推广应用。本文探讨添加不同比例的生物炭及高吸水树脂(SAP)改善该基质的性能,为促进秸秆资源化利用、提高作物产量提供依据。[方法]以空心菜(Ipomoea aquatica Forsk)为试材进行了盆栽试验。供试基质组成为发酵床垫料堆肥+蛭石+珍珠岩+泥炭(体积比3∶2∶3∶2),其总氮、磷、钾及速效氮、磷、钾养分含量分别为24.2、8.62、10.1、1.94、0.83和3.72 g/kg。在该基质中添加小麦秸秆制成的生物炭(600℃)2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%和16%,以不加生物炭基质为对照,上述基质再裂分为加0.8 g/L SAP和不加SAP两种处理,共18个处理。测定了基质的理化性状,并原位测定了生长过程中基质水分空间分布情况,调查了空心菜的出苗率、生长、养分吸收及产量。[结果]随生物炭添加比例的增加,基质总孔隙度、持水量、pH和电导率显著提高。添加SAP后,基质pH和电导率随生物炭添加比例升高的趋势减缓,导致高比例生物炭(10%~16%)与SAP联合添加的基质pH和电导率显著低于生物炭单独添加处理(P<0.05)。添加SAP后,不同生物炭添加比例下基质的持水量、总孔隙度和通气孔隙度分别增加了13.4%~35.7%、5.8%~10.7%和8.9%~17.9%,且盆钵内水分分布更为均匀,改善了因基质保水性差而造成的水分沉积于盆地的状况。随生物炭添加比例的增加,空心菜出苗率、各项生长指标、根部各项指标和空心菜对氮、磷、钾养分的吸收均表现出先升高后降低的趋势,在10%添加比例下达到最高值,且SAP与生物炭联合添加处理明显高于生物炭单独添加处理。[结论]基质中添加10%的秸秆生物炭可有效改善基质的理化性能并提高空心菜产量,与0.8 g/L的SAP配施不仅增强了生物炭的正面效应,同时抑制了高生物炭添加带来的基质pH和电导率的过度升高,二者配施可有效改善基质性能及空心菜的生长状况。
2018 Vol. 24 (2): 435-443 [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [[PDF 800KB] 800KB] ( 242 )
444 徐晓楠, 陈坤, 冯小杰, 彭靖, 潘全良, 王月, 李娜, 韩晓日, 战秀梅
生物炭提高花生干物质与养分利用的优势研究
[目的]以秸秆为原料生产生物炭可用于改良土壤和提高养分利用率,其与秸秆直接还田以及传统的制作堆肥后还田相比是否具有优势需要用试验来验证,本研究可为生物炭的高效利用提供理论依据。[方法]以传统猪厩肥和秸秆直接还田为对照,连续进行了8年的花生田间微区(2 m2)试验。在氮磷钾总投入量相等的条件下,共设4个处理,分别为秸秆还田(CS)、猪厩肥(PMC)、生物炭(BIO)和基于生物炭的炭基花生专用肥(BF),每个处理重复3次,随机区组排列。试验于2016年在花生苗期、开花下针期、结荚期和饱果成熟期进行采样,测定植株茎叶、根和荚果的干物质和氮磷钾养分积累量,并计算对应的分配情况,探讨其对花生产量的影响。[结果]生物炭处理的花生产量显著高于其它处理,达到7231.7 kg/hm2;生物炭复合肥和猪厩肥处理则相对较低,分别是生物炭处理的82.4%和83.8%,秸秆处理产量最低,为5623.9 kg/hm2。猪厩肥处理的出仁率显著高于其它处理。生育前期各处理的干物质和养分主要在茎叶中积累,从结荚期开始逐渐向荚果中转移。与对照处理相比,复合肥处理的干物质和氮磷钾养分整株积累量在各时期均较高,尤其在结荚期以前保持了良好的荚果干物质和养分分配系数;生物炭处理则至饱果成熟期时呈现出明显优势,干物质积累量达到6295.0 kg/hm2,分别高出专用肥、秸秆和猪厩肥处理43.1%、36.1%和50.8%,茎叶分配比例高达34.5%,氮、磷、钾积累量持续增长至236.4 kg/hm2、21.7 kg/hm2、77.8 kg/hm2,显著高于其它处理,但此时期荚果的氮、钾分配系数仅有0.83和0.52,低于对照处理(CS、PMC处理)0.02~0.03和0.15~0.21。[结论]在氮磷钾养分投入量相等、不考虑有机碳投入量的前提下,施用生物炭、炭基复合肥和猪厩肥效果均显著好于秸秆直接还田;生物炭可显著提高花生整株的干物质量和氮磷钾积累量,特别是提高生育后期的干物质和养分分配量,促进产量的提高,对花生高产增效有良好的促进作用;炭基复合肥在花生进入结荚期后,对花生干物质及养分积累分配的促进作用减弱,效果与施用猪厩肥相当。因此,在本试验条件下,生物炭直接施用具有维持其养分长期稳定释放,提高花生产量和肥料养分利用率的作用。
2018 Vol. 24 (2): 444-453 [摘要] ( 57 ) [HTML 1KB] [[PDF 421KB] 421KB] ( 224 )
454 刘会, 朱占玲, 彭玲, 陈倩, 刘相阳, 葛顺峰, 姜远茂
生物质炭改善果园土壤理化性状并促进苹果植株氮素吸收
[目的]探究生物质炭对苹果植株生长、土壤理化特性和氮素利用的影响,为生产上苹果园合理应用生物质炭提供依据。[方法]以两年生红富士/平邑甜茶为试材,以400℃亚高温热解木材产生的生物质炭为供试肥料,采用15N同位素示踪技术进行了盆栽试验。设底施生物质炭0、15、30、45和60 g/kg,分别以CK、T1、T2、T3和T4表示。调查了苹果植株生长发育、土壤理化性质、根际微生物数量及氮素的吸收、利用和损失。[结果]添加生物质炭的所有处理植株株高、茎粗和总干重均显著高于CK;T2、T3和T4处理的根系活力均显著高于T1和CK处理,但三个处理间差异不显著;随着生物质炭用量的增加,土壤容重逐渐降低,T3和T4处理的土壤容重分别为1.22和1.20 g/cm3,两者间差异不显著,但均显著高于CK、T1和T2处理;T3和T4处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和根际土细菌、放线菌、真菌数量均显著高于其他处理,两者间差异不显著;与CK相比,添加生物质炭显著增加了植株对肥料15N的吸收,T4和T3处理植株15N利用率分别为15.18%和15.63%,均显著高于其他处理;土壤15N残留率以T4处理最高,为38.16%,T3次之,T1最低,为30.02%;氮素损失以T1处理最高,为58.54%,T4处理最低,为45.66%,且T4与T3处理间差异不显著。通过对植株生物量和氮素利用效率与生物质炭施用量进行拟合分析,两者出现最大值时的生物质炭施用量分别为64 g/kg和55 g/kg。[结论]施用生物质炭降低了土壤容重,提高了土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量及根际土壤细菌、放线菌和真菌数量,促进了苹果植株根系和地上部的生长及对肥料氮的吸收,增加了土壤对氮的固定,减少了氮的损失,提高了氮肥利用率,本试验条件下适宜的生物质炭施用量为55~64 g/kg土。
2018 Vol. 24 (2): 454-460 [摘要] ( 65 ) [HTML 1KB] [[PDF 429KB] 429KB] ( 288 )
461 彭玲, 田歌, 于波, 何流, 葛顺峰, 姜远茂
供氮水平和稳定性对苹果矮化砧M9T337幼苗生长及15N吸收、利用的影响
[目的]研究氮素供应水平及稳定性对苹果幼苗生长及氮素吸收特性的影响,可以深化理解苹果对氮素供应的响应生理机制,为果树生产科学供氮提供理论依据。[方法]以M9T337矮化自根砧苹果幼苗为供试材料进行水培试验。设置营养液中NO3-N浓度不足、适宜、过量三个水平(NO3浓度为依次为0.5、5、25 mmol/L)。苹果幼苗先在三个浓度的培养液中培养10 d,在此基础上,增设培养液NO3-N浓度从不足变过量处理(N1)、从过量变不足处理(N2)、持续适宜供氮处理(N3)、持续不足处理(N4)及持续过量处理(N5),苹果幼苗继续生长10天,总培养时间为20天。测定了苹果幼苗生物量、根系形态和NO3流量大小,根系和叶片硝酸还原酶活性和硝态氮含量,以及15N吸收利用。[结果]供试苹果幼苗处理20 d后,以稳定适量供氮处理N3的生物量最大,持续不足供氮处理N4最小,N1处理地上部干重增幅最高;N3处理根系总长、总表面积最大,根尖数最多,N4处理次之,N5处理最小。N2处理两次取样间隔内增幅最大,其根系总长及总表面积分别增加了31.5%和34.9%;NO3-N浓度变换1 d后,N1处理根系NO3吸收流量最大,为46.37 pmol/(cm2·s),和N3处理间无显著差异。NO3-N浓度变换10 d后,N3处理根系NO3吸收流量显著高于其他处理,N5处理变为外排,N1处理较NO3-N浓度变换1 d时降低了62.0%;各器官Ndff值、植株总氮量及15N吸收量均以N3处理最高,N4处理最低,N1处理增幅最大;处理第11 d,N5处理根系和叶片硝态氮含量最大,和N3处理间无显著差异。处理第20 d,N3处理叶片硝态氮含量比N5处理低13.42%,差异达显著水平;N5处理叶片硝酸还原酶活性在处理12 d后显著低于N3处理,处理20 d时,叶片硝酸还原酶活性大小为N3>N1>N5>N2>N4。[结论]供氮不足限制幼苗氮素吸收,供氮过量导致氮素同化及根系生长受抑,均不利于苹果幼苗生长。适宜且稳定的供氮可以保持较高的NO3吸收速率和Ndff值,逐渐提高叶片NR活性,促进体内硝态氮同化,达到对氮素的高效吸收利用,实现苹果幼苗最适生长。
2018 Vol. 24 (2): 461-470 [摘要] ( 45 ) [HTML 1KB] [[PDF 513KB] 513KB] ( 225 )
471 位高生, 胡承孝, 谭启玲, 朱东煌, 李潇彬
氮磷减量施肥对琯溪蜜柚果实产量和品质的影响
[目的]针对当前福建省平和县琯溪蜜柚施肥过量问题,研究分析了氮磷减量施肥对琯溪蜜柚果实产量和品质的影响,对提高琯溪蜜柚果实产量和品质,促进当地琯溪蜜柚产业绿色高效发展具有重要意义。[方法]采用田间试验方法,以酸柚砧木白肉琯溪蜜柚为试验材料,以前期问卷调查结果为依据设置氮磷最高施肥量:N 1.60 kg/(plant·a),P2O5 1.30 kg/(plant·a),结合当地土壤养分状况和琯溪蜜柚需肥特性,以30%梯度递减氮肥用量,分别为高氮(N1)、中氮(N2)和低氮(N3),以35%梯度递减磷肥用量,分别为高磷(P1)、中磷(P2)和低磷(P3),采用双因素交互设计设置N1P1、N1P2、N1P3、N2P1、N2P2、N2P3、N3P1、N3P2、N3P3共9个处理。分别于促花期(3月上中旬)、稳果期(5月中旬)、壮果期(7月下旬或8月上旬)和越冬期(11月中下旬)将氮磷钾肥以不同配比施入土壤,于3月上中旬在树冠滴水线范围内撒施钙镁肥。[结果]减少氮磷肥用量不仅没有引起琯溪蜜柚产量的显著降低,反而使其有不同程度的增产,且氮肥减量的增产幅度大于磷肥减量。氮磷减量施肥可以提高果实可食率、可溶性固形物、固酸比和维生素C含量,并降低纵横比、单果重、果皮厚和可滴定酸含量,尤其以中氮中磷(N2P2)处理的果实品质整体较好。随着施氮水平的降低,果皮厚和可滴定酸含量表现出持续减少趋势,中氮水平(N2)的可食率、可溶性固形物和维生素C含量与高氮水平(N1)相比均显著增加;随着施磷水平的降低,中磷水平(P2)的果实纵横比和维生素C含量较高磷水平(P1)显著减少,低磷水平(P3)的可食率较高磷水平(P1)显著增加。氮磷交互作用对单果重、可溶性固形物有极显著影响,对果皮厚、出汁率、可食率和维生素C含量有显著影响。主成分分析和聚类分析结果表明,中氮中磷(N2P2)处理果实主成分综合得分最高,达2.20分,高出第二名中氮低磷(N2P3)处理167.06%,其果实内外品质整体较好。[结论]在当前的氮磷施肥量下,减少氮磷用量不会导致琯溪蜜柚减产,反而具有增产和明显改善果实品质的效果。其中以氮肥减量30%,磷肥减量35%,即施纯N 1.12 kg/(plant·a),P2O5 0.85 kg/(plant·a)时产量、品质俱佳。
2018 Vol. 24 (2): 471-478 [摘要] ( 81 ) [HTML 1KB] [[PDF 431KB] 431KB] ( 300 )
479 张齐, 同延安, 杜春燕, 刘高远, 左玉环
陕西省商洛核桃产区施肥现状评价
[目的]了解商洛核桃园施肥情况,诊断评价商洛核桃产区施肥状况,提出合理施肥量和养分管理建议。[方法]2014、2016两年调查511个果园的生产和养分管理现状,分析187个果园土壤养分状况,结合该区域核桃施肥文献、土壤养分测定结果对施肥现状进行综合评价。[结果]商洛地区核桃园果农户均面积0.28 hm2,产量1245.4 kg/hm2;2014、2016年果农施用有机肥的养分量占总养分投入量的21.6%和20.0%,未施用有机肥农户分别占总调查农户的34.5%和12.7%;2014年化肥N、P2O5、K2O投入量依次为(189.1 ±111.1)kg/hm2、(114.8 ±61.1)kg/hm2、(56.9 ±72.5)kg/hm2;2016年相应提高为(222.4 ±115.1)kg/hm2、(153.7 ±80.8)kg/hm2、(77.4 ±91.1)kg/hm2。随着施肥量的增加,调查区土壤速效氮、速效磷由2014年的(19.02 ±3.72)mg/kg、(16.42 ±4.50)mg/kg显著提高到2016年的(24.78 ±5.12)mg/kg、(22.16 ±4.40)mg/kg;2014、2016年调查区化肥氮投入量合理比例分别为15.0%、22.6%,不足比例为74.5%、59.5%;P2O5投入合理的比例为39.4%、33.9%,不足比例为44.0%、27.3%,过量比例为16.6%、38.4%;K2O投入合理的比例为8.3%、13.5%,不足比例高达86.2%、74.5%;有机肥合理比例为38.7%、39.2%,不足比例为61.3%、60.8%。调查区基肥以有机肥为主,追肥以尿素为主;商洛地区核桃园盛果期化肥投入最佳量应为N 220~270 kg/hm2、P2O5 110~140 kg/hm2、K2O 150~190 kg/hm2,有机肥投入氮最佳量应大于77 kg/hm2[结论]调查区核桃园应适时追施氮肥,钾肥投入严重不足,磷肥呈现过量化趋势;农户忽视追肥,施肥结构不合理。今后该区域果园养分管理中,应大力改善氮、钾养分比例,合理引导磷肥的科学施用,减少养分损失带来的面源污染;最后还应该重视追肥次数和微量元素投入。
2018 Vol. 24 (2): 479-488 [摘要] ( 59 ) [HTML 1KB] [[PDF 1110KB] 1110KB] ( 229 )
489 张小明, 来兴发, 杨宪龙, 王自奎, 蒋海亮, 沈禹颖
施氮和燕麦/箭筈豌豆间作比例对系统干物质量和氮素利用的影响
[目的]本研究于大田试验条件下探究了燕麦(Avena sativa L.)/箭筈豌豆(Vicia sativa L.)间作系统饲草干物质产量、土地当量比(LER)及氮素吸收利用等对施氮和不同间作比例的响应,以期为该地区多元化粮改饲种植模式的建立提供理论依据。[方法]大田试验于2012年在兰州大学庆阳黄土高原试验站进行,设不施氮(N0)和施氮N 46 kg/hm2(N46)两个氮水平,在每个氮水平下各设7个燕麦与箭筈豌豆间作比例(1∶0、4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4和0∶1)。于箭筈豌豆的花期和乳熟期,测定并分析了饲草的干物质产量、土地当量比及吸氮量;在花期,分析测定了箭筈豌豆的生物固氮量;在箭筈豌豆的乳熟期,分析了不同间作比例下间作系统的氮肥偏生产力(PFPN)。[结果]生长至第60 d(花期)和第90 d(乳熟期)时,N46水平下系统的平均干物质总产量较N0水平分别提高了31.6%和24.2%;N0水平下系统的干物质产量分别在2∶1和1∶0下达到最大值,较箭筈豌豆单作分别提高了102.5%和107.9%,N46水平下分别在1∶1和4∶1下最大,较箭筈豌豆单作分别提高了103.5%和111.1%。生长至花期(第60 d)时,N0水平下间作系统的LER值均大于1,生长至乳熟期(第90 d)时,N46水平下除4∶1外均小于1。施氮后箭筈豌豆的生物固氮量降低了50.6%,燕麦的吸氮量占比平均增加了17.2%。4∶1间作比例下系统的氮肥偏生产力(PFPN)最大。无论施氮与否,燕麦相对于箭筈豌豆的氮素营养竞争比率(CROV)在4∶1间作比例下均达到最大值,之后随着箭筈豌豆种植比例的增加而呈降低趋势。[结论]施氮提高了间作系统中燕麦的吸氮量占比和体系干物质总产量,但降低了箭筈豌豆的固氮量。在4∶1间作比例下,系统具有较高的作物产量、土地当量比和氮肥利用效率。
2018 Vol. 24 (2): 489-498 [摘要] ( 51 ) [HTML 1KB] [[PDF 631KB] 631KB] ( 224 )
499 白羿雄, 姚晓华, 姚有华, 吴昆仑
适度水分亏缺管理提高青稞营养品质和环境效益
[目的]针对青藏高原水资源短缺会降低青稞产量,但对产量构成和籽粒品质特性的影响尚不明确的问题,研究不同水分供应对青稞籽粒产量构成以及营养品质的影响,为青稞合理高效栽培管理提供理论依据。[方法]以昆仑14号为供试品种,进行了随机区组田间试验。设计灌溉至田间持水量的75%(充分灌溉处理)、50%(水分轻度亏缺处理)和25%(水分重度亏缺处理)3个水平。调查了青稞根系、产量和籽粒NPK、蛋白质和氨基酸含量。[结果]水分亏缺显著降低青稞公顷穗数、穗长、穗粒数、产量、分蘖数、株高,且降幅随水分亏缺程度的加剧而增大。水分亏缺致使青稞产量显著降低,但不同亏缺程度对产量三因素的影响存在一定差异。水分轻度亏缺使公顷穗数和穗粒数显著降低,重度亏缺使产量三因素均显著降低。水分亏缺下青稞籽粒中氮、钾、蛋白质和总氨基酸的含量均呈升高趋势,且随着水分亏缺程度的加剧而进一步增加。重度亏缺处理青稞籽粒中磷含量、必需和非必需氨基酸含量均比充分灌溉显著升高。[结论]水分轻度亏缺有助于促进青稞根系生长,重度亏缺则会严重抑制根系生长。水分亏缺不利于青稞穗部的生长发育,导致其产量显著降低,却有利于籽粒中蛋白质及其组分含量的提高。适度亏缺灌溉不仅能节约水资源和降低农业成本,且该灌溉方式下青稞产量和籽粒中养分、蛋白质及其组分的含量均较高,为较佳的灌溉制度。
2018 Vol. 24 (2): 499-506 [摘要] ( 48 ) [HTML 1KB] [[PDF 462KB] 462KB] ( 206 )
507 边云, 杨萍果, 龙怀玉, 丁亚会, 李迪
两种材质灌水器负压供水压力对菠菜水分利用效率及养分吸收的影响
[目的]进行不同材质灌水器和不同供水压力的双因素试验,以期为菠菜生长选择适宜材质的灌水器和供水水平提供技术参数。[方法]以常规浇水为对照(CK),负压灌溉灌水器采用陶瓷头(T)和PVFM(P),并分别设置了–4 kPa(W1)、–8 kPa(W2)、–12 kPa(W3)3个供水压力水平,共7个处理。在遮雨网室内以盆栽的方式研究了不同处理对菠菜耗水量和土壤含水量的动态变化、菠菜的生长发育指标、干物质量、产量及其养分吸收的影响。[结果]在菠菜的整个生育期,耗水速率呈先慢后快的趋势,相同灌水器菠菜累计供水量和土壤含水量随着供水压力的减小而减小,不同负压处理土壤含水量不同且都比CK高,供水压力在设定的–12~–4 kPa范围内,土壤含水量可以控制在18.6%~27.4%之间,变异系数范围0.039~0.052,属于弱变异,而CK变异系数为0.103,属于中等变异。在相同供水负压下,PVFM材料处理的菠菜累计耗水量均高于陶瓷头。供水压力在–8~–4 kPa之间的负压灌溉处理土壤含水量较高,菠菜生长良好,叶片数适中,叶面积较大,比–12 kPa和CK处理有利于菠菜生长。两种材质灌水器比较则是PVMF更有利于菠菜生长发育,–8 kPa处理PVFM比陶瓷头的干物质量显著增加了36.2%。菠菜保持产量、生物量较高的情况下,最优水分利用效率的处理为W2P,与CK相比,该处理下菠菜产量提高了59.9%,耗水量降低了35.9%,水分利用效率提高了88.3%。随着供水压力的减小,菠菜氮磷钾吸收量先增大后减小,但均高于CK的吸收量。供水压力为–8 kPa的氮磷钾吸收量最高,相同供水压力不同灌水器下,氮磷钾的吸收量均以PVFM的较高。所有处理菠菜吸收K2O最多,N次之,P2O5最少。[结论]本试验中,采用PVFM作为灌水器材质,控制灌溉水压在–8 kPa(W2P处理)时较有利于菠菜的生长,也更有利于菠菜水分利用效率、产量和养分吸收量的提高。
2018 Vol. 24 (2): 507-518 [摘要] ( 53 ) [HTML 1KB] [[PDF 852KB] 852KB] ( 196 )
519 张小全, 张鋆鋆, 刘冰洋, 阚洪赢, 郭传滨, 杨立均, 夏宗良
富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征研究
[目的]研究富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征,有助于了解烟草高效吸收钾的机理,为富钾烤烟基因型的筛选提供参考依据。[方法]选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验,分析了不同烤烟品种生长过程中非根际和根际土壤速效钾含量的变化,成熟期根系生理特性差异,成熟期不同部位钾积累量、钾离子通道和转运体基因表达差异。[结果]富钾品种ND202成熟期叶片中的钾积累量极显著地高于K326和NC89,茎和根中的钾积累量品种间差异不显著,ND202全株钾积累量最高,达到10.18 g/株,分别比NC89和K326高109.90%和90.28%,差异达极显著水平。成熟期ND202的平均根鲜重和根体积显著高于K326,根系活力显著高于NC89。ND202根际土壤速效钾含量分别在团棵期极显著低于NC89,在旺长期极显著低于K326,在成熟期极显著低于2个品种,非根际土壤速效钾在成熟期极显著高于NC89和K326。成熟期内流型钾离子通道基因NKT1NtKC1在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202上部叶中的NKT1表达量显著高于K326和NC89,根、上部叶和中部叶中NtKC1的相对表达量极显著高于NC89和K326,ND202的钾离子通道基因NtTPK1在根、中部叶中极显著高于NC89和K326,有利于钾离子的吸收;ND202下部叶中外流型钾离子通道基因NTORK1的相对表达量极显著低于NC89和K326,钾素外排较少有利于钾含量的提高;钾转运体基因NtHAK1NtKT12在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202在根、上部叶和中部叶中NtHAK1的相对表达量,在根和上部叶中NtKT12的相对表达量均极显著地高于K326和NC89,有利于钾素运转和积累。[结论]富钾品种ND202具有成熟期根系较发达,根系吸收能力较强,钾离子通道和转运体基因相对表达量较高,叶片中钾积累量较大的特征。
2018 Vol. 24 (2): 519-527 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [[PDF 548KB] 548KB] ( 207 )
528 王小东, 许自成, 解燕, 刘领, 樊献玲, 张欣惠
云南曲靖烟区优质烤烟的适宜土壤有效硫和烟叶硫含量研究
[目的]为了探明土壤-烤烟系统硫素对烟草燃烧性指标元素及其有关指数的影响,找出适宜的烟叶硫含量区间,以便指导调控烤烟硫素营养。[方法]选取了2009—2011年间曲靖烟区9个植烟县区的3507份土壤样品和对应的烟叶样品,分析了土壤有效硫含量和烟叶硫、钾和氯含量,研究了土壤有效硫含量与烟叶硫含量以及烟叶硫含量与其钾、氯含量、钾氯比值和有机钾指数的关系。[结果]1)曲靖烟区植烟土壤有效硫含量丰缺不均,土壤有效硫含量和烟叶氯含量变异较大;2)随着土壤有效硫含量的增加,烟叶硫含量递增,且两者之间呈极显著正相关(P<0.01);3)烟叶硫含量对烟叶钾含量及有机钾指数有重要影响,随着烟叶硫含量的增加,烟叶钾含量和有机钾指数均呈现先增后减的变化趋势;4)烟叶硫含量对烟叶氯含量亦有重要影响,随着烟叶硫含量的增加,烟叶氯含量呈现先降低后增加的变化趋势。[结论]对曲靖烟区而言,要保持较高的烟叶钾含量和较适宜的氯含量,适宜的土壤有效硫和烟叶硫含量范围分别为3.84~48.53 mg/kg和0.3%~0.6%。
2018 Vol. 24 (2): 528-534 [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [[PDF 592KB] 592KB] ( 212 )
研究简报
535 吴薇, 韩相龙, 郑璞帆, 韦成才, 袁帅, 张立新
移栽方式与施氮量对烤烟生长发育和产质量的影响
[目的]研究陕西渭北烤烟适宜的移栽方式和施氮量的组合,为陕西烟区优质烤烟的生产提供理论依据。[方法]以秦烟96为材料进行了大田裂区试验。以三种移栽方式为主区(常规移栽、小苗膜下移栽、井窖式膜上移栽),五个施氮水平为副区(N 52.5、60、67.5、75和82.5 kg/hm2),采样分析了烤烟各生育期的硝酸还原酶、淀粉酶活性以及成熟期碳氮代谢物含量和烤烟产、质量。[结果]硝酸还原酶和淀粉酶活性在烤烟整个生育期均呈现先升高后降低的趋势。常规移栽方式下,高施氮量的烤烟碳氮代谢物含量、农艺和经济性状表现较好;小苗膜下移栽和井窖式膜上移栽,中施氮量的硝酸还原酶和淀粉酶活性对烤烟生长更有利。施氮量相同时,井窖式移栽方式烤烟生长发育及产质量好于其他两种移栽方式。井窖式膜上移栽下,施氮量为N 67.5 kg/hm2时烤烟的硝酸还原酶、淀粉酶活性表现最佳,碳氮代谢物均在适宜范围内,农艺与经济性状表现稳定,可促进烤烟的生长发育,提高烤烟的产质量。[结论]渭北地区烤烟适宜的栽培方式为井窖式膜上移栽,施氮量为N 67.5 kg/hm2时,烤烟碳氮代谢效率高,可促进其生长发育,提高经济效益。
2018 Vol. 24 (2): 535-543 [摘要] ( 47 ) [HTML 1KB] [[PDF 469KB] 469KB] ( 205 )
544 高娃, 郑海春, 郜翻身, 樊明寿
测土施肥技术对内蒙古通辽市玉米养分管理的影响现状与评价
[目的]明确通辽市玉米施肥现状,对该地区玉米养分管理提供科学指导。[方法]对通辽市2005—2007年和2010—2012年两个时期的农户调查数据进行分析。[结果]1)通辽市2010——2012年玉米化肥投入总量为333.5~383.5 kg/hm2,氮、磷、钾投入量分别为210.0~237.0 kg/hm2、85.5~106.5 kg/hm2、38.0~40.0 kg/hm2。与2005~2007年比,总养分投入量没有差异,其中氮肥投入量没有差异;磷肥投入量有所减少,旱地和水浇地分别减少28.5 kg/hm2、15.0 kg/hm2;钾肥投入量旱地和水浇地分别增加23.0 kg/hm2和20.0 kg/hm2。2)与最佳施肥量比,目前玉米氮肥投入量偏高,磷肥和钾肥投入量偏低,特别是钾肥投入量明显不足。3)通辽玉米施肥主要以基肥+1次追肥方式为主,旱地全部为基肥+1次追肥,水浇地90%为基肥+1次追肥,仅有10%为基肥+2次追肥。旱地和水浇地氮肥基追比例分别为1∶2.9和1∶3.3,较合理。4)通辽市玉米基肥施用的化肥品种主要为磷酸二铵和复合肥,追肥为尿素。复合肥以通用型复合肥为主,其中旱地玉米施用的复合肥配方为15-15-15、18-18-18、17-17-17、19-19-19的占77.6%,水浇地玉米施用的复合肥配方为15-15-15、12-15-8、15-20-10的占78.1%。旱地和水浇地玉米施用的复合肥配方差异较大。5)有机肥施用农户少,仅占27%。6)玉米氮磷钾比例为1∶0.45~0.46∶0.10~0.22,氮磷比例较合理,氮钾比例与玉米的需肥规律差异较大。内蒙古通辽市玉米施肥存在氮肥施用过量、磷肥施用偏低、钾肥和有机肥投入不足等问题。
2018 Vol. 24 (2): 544-552 [摘要] ( 51 ) [HTML 1KB] [[PDF 1484KB] 1484KB] ( 236 )
553 孙昭安, 陈清, 吴文良, 孟凡乔
冬小麦对基肥和追肥15N的吸收与利用
[目的]研究不同生育期(花期、灌浆期和收获期)肥料氮的去向和氮素的吸收运转对冬小麦产量形成的贡献。[方法]采用15N示踪结合盆栽试验,尿素N 90 mg/kg等分为基施和拔节期追施。分别在开花期、灌浆期和收获期破坏性取样,测定冬小麦地上部、根和土壤15N含量等指标。[结果]在整个生育期,冬小麦吸氮量42.8%来自土壤,57.2%来自肥料,其中来自基肥和追肥的比例分别为26.6%和30.6%。冬小麦植株对氮肥15N的吸收率随作物的生长而增加,从开花期到收获期增加了50%,15N氮肥在土壤中的残留率从开花期到收获期下降约50%。冬小麦收获后,约28.6%的肥料15N残留在土壤中,肥料15N损失率为33.9%,基肥氮的损失率比追肥氮高21%。冬小麦对肥料15N的全部回收率为37.5%,其中籽粒吸收量约是秸秆的4倍,64.9%的籽粒氮素从开花前营养器官吸收转运而来。[结论]在整个生育期,冬小麦吸收的氮素来源于肥料和土壤氮的比例约为6∶4,基肥和追肥氮对冬小麦氮素吸收具有同等贡献,在当前N 250 kg/hm2的施氮水平下,适当增加追肥氮的比例可以减少氮肥损失率。残留在土壤中的肥料氮对于补充土壤氮素消耗具有重要意义。
2018 Vol. 24 (2): 553-560 [摘要] ( 50 ) [HTML 1KB] [[PDF 760KB] 760KB] ( 211 )
专家视角
561 赵玉芬, 赵秉强, 侯翠红, 许秀成
适应农业新需求,构建我国肥料领域创新体系——中国科学院学部咨询报告
通过本项目组的调研,总结出在农业新形势下,我国肥料产品、技术和政策体系仍存在以下问题:肥料产品与农业需求不匹配;技术集成无法满足农业现代化的需求;肥料经营体制不利于科学产品和技术落地;技术服务供应能力和需求不匹配;管理政策制约。解决的思路:通过肥料产品创新、技术创新、有机替代、精准施肥、体制机制创新、完善政策法规,系统构建我国肥料领域创新体系。具体建议:构建以农业需求为导向的国家化肥产品新体系,促进农业高产、土壤培肥、环境保护和资源可持续利用协调发展;加强有机肥资源高效利用,推动化肥有机替代减量;加强施肥技术服务能力建设;加强肥料科学领域的基础研究和前沿探索;加强国家绿色肥料体系建设;建议国家设立肥料重大科技专项,为上述建议的实施提供强有力的支撑和保障。
2018 Vol. 24 (2): 561-568 [摘要] ( 72 ) [HTML 1KB] [[PDF 441KB] 441KB] ( 309 )
植物营养与肥料学报
 
 

编辑部公告

 
 
· 2018年度国际植物营养研究所(IPNI)研究生奖学金申请开始了
· 本刊朱兆良院士和金继运研究员撰写的”保障我国粮食安全的肥料问题“入选”2016年中国百篇最具影响国内学术论文“
· 《植物营养与肥料学报》入选“第四届中国精品科技期刊”(2017~2020)
· 《植物营养与肥料学报》2013~2015年度优秀论文
· 2016生物农药与微生物肥料技术发展研讨会
· 第十五届中国青年土壤科学工作者暨第十届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会通知(第一轮)
· 欢迎关注《植物营养与肥料学报》微信公众号
· 《植物营养与肥料学报》2014年影响因子等指标
· 本刊邮箱zwyyyflxb@periodicals.net.cn已停止使用
· 《植物营养与肥料学报》2013年影响因子等指标
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