• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2014年  20卷  第5期

显示方式:
研究论文
我国南方主推水稻品种氮效率筛选及评价
冯洋, 陈海飞, 胡孝明, 周卫, 徐芳森, 蔡红梅
2014, 20(5): 1051-1062. doi: 10.11674/zwyf.2014.0501
摘要:
【目的】评价我国南方地区主推水稻品种氮效率,筛选氮高效和氮低效品种,并探索其高效和低效的原因及其生理机制。【方法】选用34份我国南方主推水稻品种,采用大田小区试验和盆栽试验,进行正常氮和低氮处理,利用产量法并结合产量构成因子、叶片SPAD值以及水稻地上部氮素累积量,筛选出氮高效和氮低效品种。【结果】 1)在2011年大田试验中,34个品种正常氮处理产量大多高于低氮处理的产量。通过对氮效率的分析发现,徽两优6号、广两优35和天优华占3个品种具有较高的氮效率,分别达到1.11、1.02和1.00,而秀水134、富稻2号和五丰优7025的氮效率较低,分别为0.55、0.61和 0.61。通过对各品种的产量构成因子分析发现,正常氮处理下,各品种产量构成因子大多高于低氮处理。在低氮条件下,氮高效品种的穗数和穗粒数以及千粒重均较高。通过筛选发现徽两优6号、广两优35和天优华占3个水稻品种表现为氮高效;秀水134、富稻2号和五丰优7025 3个品种表现为氮低效。2)通过2012年大田和盆栽试验的复筛,发现大田与盆栽试验结果基本一致。实际产量和理论产量均表现出徽两优6号和广两优35的产量和氮效率较高,秀水134、五丰优7025和富稻2号的氮效率较低。通过对各品种的产量构成因子分析发现,2012年大田试验中,在正常氮条件下,高效品种广两优35的穗数、千粒重均显著高于低效品种。在对SPAD值的分析中发现,2012年大田试验中,低氮处理下氮高效品种在同一生育时期其SPAD值普遍高于或者显著高于低效品种。2012年盆栽试验中,正常氮处理下,高效品种叶片SPAD值略高于低效品种。在对水稻地上部氮累积量的研究中发现,在正常氮处理下,不同生育期高效品种与低效品种间普遍没有显著性差异,仅低效品种秀水134显著低于其他几个品种;而在低氮处理下,在分蘖期高效品种与低效品种并无显著性差异,甚至高效品种徽两优6号氮素累积量还要低于低效品种;但在灌浆期和成熟期,两个高效品种的氮素累积量高于或显著高于低效品种。【结论】确定广两优35为高效品种,秀水134为低效品种。氮高效品种在低氮胁迫下,能够获得较高的穗数和穗粒数,从而获得较高产量。特别在生育后期,高效品种地上部能够积累更多的氮素,从而可促进光合作用,提高碳、氮同化效率,并获得较高产量。
双季晚粳稻氮肥精确运筹研究
许轲, 张军, 张洪程, 花劲, 郭保卫, 霍中洋, 戴其根, 魏海燕, 高辉, 周培建, 程飞虎, 黄大山, 陈忠平, 陈国梁
2014, 20(5): 1063-1075. doi: 10.11674/zwyf.2014.0502
摘要:
【目的】我国南方双季稻区晚稻品种以籼稻为主。近年来我国粳米需求量逐渐增大,研究者提出了利用南方双季稻区充足的温光等资源进行晚季稻籼改粳以提高粳稻总产量。系统研究双季晚粳稻高产、优质和高效的氮肥运筹方式就显得十分重要。【方法】 2011~2012年,在南方典型双季稻区江西省上高县泗溪镇,以杂交粳稻常优5号和甬优8号为晚稻材料,在总施纯氮量 225 kg/hm2 条件下,设置10∶0、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7 七种基蘖肥与穗肥运筹比例,通过研究不同氮肥运筹方式对双季晚粳稻产量及其构成因素、叶面积指数、茎蘖动态、光合物质生产与积累、氮 素吸收利用以及稻米品质等方面的影响,明确了南方稻区双季晚粳稻氮肥精确运筹模式。【结果】 随基蘖肥占总施氮量比例的降低,结实率、千粒重和每穗粒数呈先增加后减少的趋势,穗数呈减少趋势。氮肥基蘖肥与穗肥比例在6∶4、7∶3范围内,双季晚粳稻群体穗数充足、穗型大、群体颖花量高,且结实率和千粒重较稳定,产量显著高于其他处理,最高产量为9985 kg/hm2。拔节前群体茎蘖数增加较慢,但高峰苗数适宜,拔节后群体茎蘖数下降平缓,茎蘖成穗率显著高于其他处理,高于70%;生育中期和后期,群体叶面积指数较高,群体光合势高,光合生产力强,干物质积累量显著提高。随基蘖肥占总施氮量比例降低,成熟期氮素积累总量、氮肥表观利用率、氮肥农学利用率及氮肥偏生产力均呈先增加后减少的趋势,百公斤稻谷需氮量呈先减少后增加的趋势。6∶4和7∶3处理拔节前氮素积累量较少,拔节至抽穗期氮素积累量和成熟期积累量显著高于其他处理。6∶4和7∶3处理氮肥表观利用率、农学利用率及偏生产力显著高于其他处理,百公斤稻谷需氮量显著低于其他处理。氮肥表观利用率 与基蘖肥比例呈开口向下的二次曲线关系。同时该氮肥运筹模式可改善稻米加工品质、蒸煮食味和营养品质,但增加了稻米垩白率和垩白度,RVA谱特征值各指标不能同时达到最佳值。【结论】基蘖肥∶ 穗肥为 6∶4、7∶3的氮肥运筹方案,可使双季晚粳稻高产、优质、高效得到较好的协调统一。
磷钾调控对冷浸田水稻产量和养分吸收的影响
徐祥玉, 张敏敏, 刘晔, 袁家富, 熊又升, 周平刚
2014, 20(5): 1076-1083. doi: 10.11674/zwyf.2014.0503
摘要:
【目的】冷浸田是典型低产稻田,其施肥结构和模式与普通稻田应存在差异。本研究拟在普通稻田施肥结构的基础上,通过调整肥料结构,探索冷浸田最佳施肥模式,为提高冷浸田水稻产量提供数据支撑和理论依据。【方法】通过连续3年的定位试验,以水稻产量为目标,通过测定产量构成因素、水稻养分吸收和土壤养分变化,分析冷浸田施肥模式,提出冷浸田最佳施肥用量。【结果】土壤速效磷含量介于2.7~7.3 mg/kg之间,速效钾含量介于20~80 mg/kg,明显低于普通稻田(平均速效磷11.5 mg/kg,平均速效钾95.8 mg/kg),是冷浸田主要养分障碍因子;施肥可以极大提高水稻产量,其中NPK、NP2K、NPK1、NPK+Zn和NPK2处理的产量比不施肥(CK)或习惯(FP)高20%~30%左右。在氮磷钾基础上增施锌肥、硅肥和钾肥增产达到显著水平,降低磷肥和钾肥用量则有降低产量的趋势。连续三年种植水稻土壤碱解氮、速效钾呈现平稳,速效磷有增加趋势。施肥处理水稻籽粒和茎部钾含量明显高于CK,籽粒氮累积量显著高于CK和习惯施肥处理。相对于NPK、CK、FP处理,增施磷、钾肥,添加微肥可显著提高籽粒氮、磷、钾累积量。【结论】鄂东南低丘区冷浸田速效磷、速效钾含量低,是主要营养限制因子,需要长期加大磷、钾肥施用量;该地区冷浸田适宜施肥量为N 180、P2O5 90~108、K2O 120~144 kg/hm2,同时配施锌肥和硅肥,连年施用可保证冷浸田水稻的稳步增产。
不同管理方式对小麦氮素吸收、分配及去向的影响
徐明杰, 董娴娴, 刘会玲, 张丽娟, 巨晓棠
2014, 20(5): 1084-1093. doi: 10.11674/zwyf.2014.0504
摘要:
【目的】随着氮肥在农业生产中的广泛应用,已有许多通过不同施氮水平调控,分析作物养分吸收,提高氮素利用率的相关研究,但是关于高产体系下作物花前花后氮素利用、转移规律的研究相对较少。本文探讨传统(CT)和优化(YH)两种栽培体系对冬小麦氮素吸收、分配及去向的影响。分析高产条件下化肥氮的作物吸收土壤残留损失的新变化,解析小麦花前花后氮素利用、转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系。【方法】在传统和优化两种栽培体系定位试验中设置15N 微区,采用将15N 标记的尿素表施的方法,通过测定植株、土壤样品分析氮素利用特征。新鲜土壤 NH+4-N和NO-3-N 含量采用TRACCS 2000型流动分析仪测定。15N土壤及植物全氮用美国THERMO finnigan 公司的稳定同位素质谱仪Delta plusXP 测定。【结果】在该试验条件下,优化管理小麦籽粒产量和吸氮量均显著高于传统处理,分别比传统管理高35%和34%。优化管理15N利用率比传统管理高,差异达显著水平。小麦各器官中氮素的累积量及向籽粒中的转移量均表现为来自土壤氮高于来自肥料中的氮,说明土壤氮是小麦生长的主要氮源。传统管理籽粒氮素大部分来源于花前累积,转运氮的贡献率为81.65%,优化管理为62.14%。优化管理土壤硝态氮及15N含量显著低于传统管理;开花期传统管理土壤表层硝态氮及15N大量累积;收获后4060 cm土层15N 出现累积峰,氮肥随水向下运移。两种管理方式的小麦当季化肥去向均表现为土壤残留作物吸收损失;传统管理土壤氮肥残留率高达 69.33%,优化管理较低,为39.17%。【结论】在优化栽培体系中冬小麦施氮量为139 kg/hm2 时,小麦籽粒产量达到高产且氮肥高效利用。合理调控氮素投入量以及适度的水分胁迫可以实现水氮高效前提下的作物高产。
黑龙江春玉米籽粒产量与氮素吸收变化特征
佟玉欣, 李玉影, 刘双全, 姬景红, 王伟, 郑雨
2014, 20(5): 1094-1102. doi: 10.11674/zwyf.2014.0505
摘要:
【目的】在高产玉米生产系统中,对氮素需求的过量评估,导致了氮素的过量施用和环境污染。东北春玉米种植区是我国重要的商品粮生产基地,仅黑龙江省玉米总产量就占到了全国的13.8%。在黑龙江省玉米面积迅速增加的情况下,在全省范围内收集整理施肥试验数据,分析品种、缓释氮肥试验数据,对揭示氮素需求与产量之间的关系具有重要意义。本研究的主要目的是量化黑龙江省籽粒产量和氮素需求之间的关系;评估产量增加时每吨籽粒吸氮量的变化;研究不同熟期品种籽粒产量和氮素吸收之间关系;分析缓释尿素产量和氮素吸收之间关系。【方法】采用调查方法,对2003~2012年黑龙江省不同地点的56个春玉米田间施肥试验中439个试验产量和成熟期数据进行了收集和整理,运用幂指数模型对成熟期产量和地上部总氮素吸收量之间的关系进行模拟。采用田间试验方法研究普通尿素和缓释尿素不同施肥方法对产量和农学性状的影响。试验以不施氮肥为对照,尿素100%基施、缓释尿素100% 基施、尿素40%基施60%追施、尿素40%缓释尿素60%基施5个处理,测产并分析计算收获指数、氮素收获指数。【结果】黑龙江玉米收获指数逐年提高,从2000年代的0.43增加到2010年代的0.48。56个试验的玉米平均产量为9.5 t/hm2,这一产量高于全国的平均产量5.3 t/hm2和世界平均产量4.5 t/hm2。每吨籽粒吸氮量平均为16.7 kg。将玉米产量分为6个范围:7、7~8、8~9、 9~10、10~11、11 t/hm2,每吨籽粒吸氮量平均值分别为18.3、18.3、16.8、17.0、16.4和15.3 kg。早熟品种每吨籽粒吸氮量高于晚熟品种。田间试验中尿素40%基施60%追施处理和40%尿素60%缓释尿素基施处理的每吨籽粒吸氮量显著高于尿素100%基施。【结论】黑龙江省玉米产量从2000年代的8.5 t/hm2 增长到2010年代的9.7 t/hm2,收获指数的提高是主要原因之一,收获指数的增加和籽粒中氮浓度的稀释是每吨籽粒吸氮量呈下降趋势的主要原因。在相同籽粒产量下,早熟品种籽粒和秸秆中的氮素浓度高于中、晚熟品种。追施氮肥处理和缓释氮肥与尿素基施处理的玉米籽粒和秸秆中的氮浓度更高。黑龙江省高产玉米生产系统中,产量的提高伴随着收获指数的提高和籽粒氮浓度的下降,而晚熟品种的种植面积扩大是导致这一现象的原因之一。
水肥一体化施磷对滴灌玉米磷素、磷素营养及磷肥利用效率的影响
张国桥, 王 静, 刘涛, GALE William, 褚贵新*
2014, 20(5): 1103-1109. doi: 10.11674/zwyf.2014.0506
摘要:
【目的】在新疆大规模的节水滴灌农业生产中,根据作物不同生育阶段对磷素营养吸收特性,按比例通过水肥一体化以水施磷是满足作物磷素营养需求、减少磷的固定及提高磷肥利用效率的有效途径。【方法】本文在田间条件下设置不施磷 (CK)、固体磷酸二铵60%基施+40%追施(T1)、液体磷酸60%基施+40%追施(T2)、液体磷酸全部追施(T3)处理,研究了不同磷肥及施肥方式对滴灌玉米磷素吸收、产量及磷肥利用率的影响。【结果】液体磷酸全部追施处理可显著提高玉米的生物量、穗粒数和千粒重 (P0.05),玉米产量达20622 kg/hm2,其产量比CK、磷酸二铵60%基施+40%追施和液体磷酸60%基施+40%追施处理分别提高了37%、25%、10%;在抽雄期和成熟期不施磷对照、T1、T2、T3处理的玉米吸磷量分别为14.0、22.7、21.0、18.3 kg/hm2 和 68.4、77.8、87.2、91.9 kg/hm2,在成熟期全部追肥处理植株的吸磷量显著高于其他处理,说明磷肥随水追施可显著改善玉米磷素营养(P0.05);T1、T2、T3处理磷肥利用率(REP)和农学效率(AEP)分别为16.6%、32.6%、40.6% 和 7.9 kg/kg、22.7 kg/kg、40.6 kg/kg,T3处理的REP和AEP分别比其它处理提高了8个百分点~24个百分点和17.9~32.7 kg/kg,液体磷酸全追可显著提高磷肥利用效率 (P0.05)。【结论】液体磷肥100%以追肥的方式随水滴施可显著改善玉米生育中后期的磷素营养并提高产量。提高石灰性土壤玉米对磷肥的吸收利用效率,磷肥利用率可达40.6%。
施钾和秸秆还田对春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡的影响
谢佳贵, 侯云鹏, 尹彩侠, 孔丽丽, 秦裕波, 李前, 王立春*
2014, 20(5): 1110-1118. doi: 10.11674/zwyf.2014.0507
摘要:
【目的】明确秸秆还田与施钾肥对玉米产量、养分吸收与利用以及土壤钾素平衡状况的影响,为东北地区玉米秸秆和钾肥资源合理利用提供科学依据。【方法】试验于2010~2012年在玉米主产区吉林省公主岭市朝阳坡镇大房身村开展,试验设氮磷肥(NP)、氮磷肥+秸秆还田(NP+St)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+秸秆还田(NPK+St)4个处理, 于每年玉米成熟期每处理小区取有代表性的玉米5株,分为秸秆和子粒两部分,测定地上部干物重,并测定其氮、 磷、 钾含量,收获时取中间四垄玉米按14%水分计产。试验前和小区玉米收获后采集020 cm土层土壤样品,测定土壤速效钾含量,计算钾素利用等相关参数,分析不同处理的春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡状况。【结果】施钾肥和秸秆还田能提高玉米产量,与NP处理相比,NPK+St、NPK、NP+St处理玉米产量分别增加13.8%、 9.6%和3.8%。施钾肥和秸秆还田可提高玉米秸秆和子粒氮、磷、钾的吸收总量。与NP相比,NPK、NP+St 和 NPK+St处理氮的吸收总量提高9.4%~24.7%,磷提高12.2%~26.0%,钾提高6.9%~26.4%,其中NPK+St处理的养分吸收总量最高。秸秆还田结合施钾肥(NPK+St)有利于提高钾收获指数、化肥钾和秸秆钾的利用率,其钾收获指数,化肥钾农学效率、回收率、秸秆钾回收率均高于单施化学钾(NPK)和秸秆还田处理(NP+St)。其中钾收获指数分别提高5.5%和18.8%,化肥钾农学效率和回收率分别提高8.3%和1.1%,秸秆钾农学效率和回收率分别提高4.0%和0.7%。秸秆还田结合施用钾肥(NPK+St)土壤速效钾含量比NPK和NP+St提高1.9%~4.0%,其表现为NPK+StNP+StNPKNP。NPK+St、NPK、NP+St处理钾素实际盈亏率分别为15.0%、-51.1%和 -18.1%。【结论】秸秆还田结合施用钾肥不仅可以提高玉米产量、增加养分吸收总量,还有利于土壤钾素的收支平衡,提高土壤速效钾含量,对维持土壤钾素肥力的稳定具有重要的作用,可在当地农业生产中推广应用。
施氮对杂交谷子产量与光合特性及水分利用效率的影响
张亚琦, 李淑文, 付巍, 文宏达
2014, 20(5): 1119-1126. doi: 10.11674/zwyf.2014.0508
摘要:
【目的】随着杂交谷子高产特性的凸显和栽培技术研究的不断深入,确立高产条件下的合理施肥方案具有重要现实意义。本文设定了不同氮素水平,研究施氮量对谷子生物量、产量、光合特性及水分利用效率(WUE)的影响,以确定杂交谷子高产的合理施氮方案。【方法】以张杂5号谷子为对象,采用田间小区试验,设施氮量0、 100、 200、 300(分3次施)、300(分2次施)、400 kg/hm2 共6个氮素水平(N0~N5处理),通过测定杂交谷子籽粒产量、生物量、农田耗水量和光合特性,分析施氮与杂交谷子产量、光合特性及水分利用效率(WUE)之间的关系。【结果】谷子产量、光合特性及WUE与施氮水平密切相关。不同施氮处理谷子生物量比对照N0处理增加了26.33%~87.21%,处理间差异显著。谷子籽粒产量以N3(300 kg/hm2,分3次施)和 N5(400 kg/hm2)处理较高,分别为8202 kg/hm2和8537 kg/hm2,两处理间差异不显著。各生育阶段谷子的耗水特征变化趋势不同。生育前期耗水变化不明显,拔节-抽穗期谷子农田耗水量以N0处理日均耗水量最大;在生育后期N0处理耗水量最小,N3 耗水量最大。全生育期谷子总耗水量处理间差异较小,以N1(100 kg/hm2)处理总耗水量最大。杂交谷子叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均以N0处理最小,N3处理为最大。籽粒水分利用效率、生物水分利用效率及单叶水分利用效率均以N3处理为最高。本试验条件下,施氮量为400 kg/hm2 时,虽获得了最高产量,但与施用N 300 kg/hm2 差异不显著,且水分利用效率较低,说明高量施氮的增产效果不明显。【结论】氮素的合理使用协调了水氮关系,提高了水分利用效率。同时,施氮还提高了杂交谷子的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。施氮量相同,但施肥时期不同,产量和WUE也差异显著。谷子生育前期大量施肥降低了营养物质向籽粒的转移,产量较低。因此,推荐施氮 300 kg/hm2(分3次施)作为本地区杂交谷子高产高效的合理施氮量。
麦/玉/豆周年套作体系氮素积累分配及转运
陈晓辉, 徐开未, 唐义琴, 刘静, 陈新平, 张朝春, 陈远学
2014, 20(5): 1127-1138. doi: 10.11674/zwyf.2014.0509
摘要:
【目的】四川盆地特殊的高温寡照气候,使得作物间套作十分广泛。麦/玉/豆体系有利于资源循环高效利用和农业可持续发展。本项目研究了麦/玉/豆周年套作体系中各作物的氮素积累分配和花后氮素转运特征,旨在明确体系各作物的氮素营养吸收特性,为该体系的氮肥合理施用及高产高效提供理论依据。【方法】通过2011、 2012连续两年田间定位试验,研究了小麦/玉米/大豆套作体系在不同氮用量下(小麦设N 0、 60、 120、 180、 240 kg/hm2,分别表示为WN1、 WN2、 WN3、 WN4、 WN5;玉米设N 0、 97.5、 195、 292.5、 390 kg/hm2,分别表示为MN1、 MN2、 MN3、 MN4、 MN5;大豆不施肥,依前作的施氮处理依次记为SN1、 SN2、 SN3、 SN4、 SN5)各作物的氮素积累分配、 花后氮素的转运。【结果】 1)小麦各部位氮积累量都随氮用量增加而增大,籽粒、 茎鞘、 叶片和颖壳穗轴分别占地上部总氮积累量(平均为218.6 kg/hm2)的71.5%、 12.2%、 9.2%和7.1%;小麦花后从营养器官向籽粒转移的氮量及其贡献率随施氮量增加而增大,但转移率在不同氮处理下差异不显著,平均为61.5%;随氮用量增加,籽粒的氮分配比例逐渐减少,而非籽粒部分的氮分配比例则随之增大;小麦籽粒产量随施氮量增加而增大,但WN3~WN5处理间差异不显著。2)玉米各部位氮积累量随氮用量增加而增大,籽粒、 叶片、 茎鞘和苞叶芯分别占地上部总氮积累量(平均为108.1 kg/hm2)的67.2%、 3.9%、 11.8% 和 7.0%;玉米花后从营养器官向籽粒的氮素转移量、 转移率和贡献率均随施氮量的增加呈先增加后降低的变化趋势,都以MN3处理最大;玉米各部位的氮积累比例在叶片、 茎鞘中以MN1处理最大,MN2MN5处理明显降低,在苞叶芯中不同氮处理间无明显变化,在籽粒中表现为施氮处理显著高于不施氮处理,而施氮处理间差异不显著;玉米籽粒产量随施氮量增加而增大,但MN4、 MN5处理间差异不显著。3)大豆收获期茎秆、 荚皮、 籽粒的氮积累量都有随施氮量增加而逐渐增大的趋势,以SN4和SN5两个处理显著高于另外三个处理,而在SN1~SN3、SN4与SN5间无显著性差异;籽粒、 茎秆、 荚皮的氮积累比例在5个处理间无显著变化,平均分别为82.2%、5.2%、12.6%;大豆花后从营养器官向籽粒转移的氮量从SN1SN5处理有先显著降低后又逐渐升高的变化趋势,而氮素转移率和转移氮素的贡献率在各处理之间无显著差异,平均分别为80.8%和26.6%;大豆籽粒产量以SN4和SN5两个处理显著高于另外三个处理,而在SN1~SN3、 SN4与SN5间无显著性差异。【结论】低氮处理显著影响套作小麦、玉米、大豆3种作物的产量及氮素的积累,高氮投入会促使氮素滞留在营养器官中,阻碍其花后向籽粒中转移;体系全年施氮量在255~382.5 kg/hm2为宜,其中小麦120~180 kg/hm2,玉米195~292.5 kg/hm2,大豆不施或依苗情适当追施氮肥。
利于小麦—玉米轮作田土壤理化性状和作物产量的耕作方式研究
王玉玲, 李军*
2014, 20(5): 1139-1150. doi: 10.11674/zwyf.2014.0510
摘要:
【目的】干旱缺水是陕西渭北旱塬粮食生产的主要矛盾。该区长期采用单一土壤耕作方法,造成土壤质地紧实,蓄水纳墒和提供营养的能力变差,直接影响粮食作物产量的提高。本文通过多年不同轮耕方式定位试验研究,旨在探讨免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种土壤轮耕模式对旱地冬小麦春玉米轮作田土壤理化性状和作物产量的影响。【方法】以平衡施肥(每公顷基施N 150 kg、P2O5 120 kg和K2O 90 kg)为主处理,免耕、深松和翻耕3种耕作方式组成免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种土壤轮耕模式为副处理,以连年免耕、连年深松和连年翻耕为对照,进行为期连续 4 年(2007~2011年)的土壤轮耕结合平衡施肥定位试验,详细探讨了不同土壤处理模式对土壤的理化性状和作物产量的影响。【结果】在四年试验中,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕模式下的040 cm土壤容重较连年免耕分别降低4.50%、6.45%和3.57%,深松/翻耕较连年深松无差异,而较连年翻耕降低1.78%。深松/翻耕较对照组040 cm土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾分别增加0.27%~15.60%、3.14%~8.61%、3.76%~24.32%、15.62%~25.17%、10.90%~14.43%、8.61%~15.53%,翻耕/免耕较连年翻耕仅有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量提高。各处理的040 cm土壤0.25 mm水稳性团聚体含量依次为连免免/深连深深/翻翻/免连翻,连免显著高于(P0.05)其他处理1.1~2.5倍。冬小麦和春玉米籽粒产量有3年表现为深松/翻耕>免耕/深松>翻耕/免耕,2009年在免耕/深松轮耕模式下春玉米产量显著高于深松/翻耕模式。其余免耕/深松较连年免耕增产12.05%(P0.05),深松/翻耕较连年免耕增产18.15%(P0.05)、较连年深松增产4.55%(P0.05),较连年翻耕增产11.22%(P0.05),比免耕/深松和翻耕/免耕分别增产5.44%(P0.05)和14.57%(P0.05);而翻耕/免耕则在各方面的效应下降,增产效果降低,较连年翻耕减产2.92%(P0.05)。总之,以免耕/深松和深松/翻耕轮耕模式可创造良好的土壤耕层结构,增加水稳性团聚体,降低耕层及耕层以下土壤容重,提高土壤养分,促进作物生长发育。其中以深松/翻耕轮耕模式的效果较为明显,增产效果更突出。【结论】在渭北旱塬干旱少雨的生态环境下,深松/翻耕土壤耕作模式可以显著改善土壤的理化性状,提高土壤水性团聚体,降低土壤容重,释放土壤养分,从而提高作物产量,是陕西省渭北旱塬及类似地区冬小麦、春玉米一年一熟制作物轮作模式最佳的土壤轮耕模式,其次是免耕/深松轮耕模式。
连年翻压紫云英对稻田土壤养分和微生物学特性的影响
颜志雷, 方宇, 陈济琛, 王飞, 何春梅, 林新坚
2014, 20(5): 1151-1160. doi: 10.11674/zwyf.2014.0511
摘要:
【目的】紫云英(Astragalus sinicus L.)是南方稻区主要的冬种绿肥作物。本研究通过紫云英-化肥配施比例不同对水稻产量、 土壤养分和微生物学特性的影响探讨化肥的合理施用量,以期最大限度地减少化肥投入。【方法】紫云英水稻长期轮作定位试验始于2009年,试验设5个处理,对照(不施紫云英和化肥,CK),全量化肥(100%F),紫云英18000 kg/hm2+全量化肥(MV+100%F),紫云英18000 kg/hm2+60%化肥(MV+60%F),单施紫云英18000 kg/hm2(MV)。每个处理3次重复,小区面积15 m2。2012年10月份于水稻收获后采集土壤样品, 测定水稻产量、 土壤养分、 微生物量碳氮、 可培养微生物数量和土壤酶活性。【结果】1)与单施化肥相比,在翻压紫云英的条件下,化肥减量40%,对水稻产量没有影响,紫云英可替代部分化肥,达到减少化肥用量,保持产量的目的。2)不同施肥制度对土壤养分含量有一定的影响。与100%F处理相比,化肥结合翻压紫云英和单施紫云英处理能够提高土壤有机质和全氮含量; 施肥模式对土壤全磷和全钾含量无显著影响。与100%F处理相比, MV+100%F处理土壤的有效氮含量显著提高; 与100%F处理相比,MV和MV+60%F处理的速效磷含量显著减少; 100%F处理的土壤速效钾含量最高。不同施肥模式对土壤pH无显著影响。3)100%F、 MV+100%F处理的细菌数量较CK分别增加了102.3% 、 138.8%,而MV+60%F和MV处理与CK无显著差异,说明细菌对土壤养分有很强的依赖性。单施化肥或单施紫云英都不利于真菌和放线菌的生长,而化肥与翻压紫云英配合能显著提高其数量。4)相关性分析可以看出,细菌数量与土壤有效氮、 速效钾、 速效磷含量呈显著或极显著正相关; 真菌和放线菌的数量与铵态氮含量呈显著或极显著正相关,说明氮、磷、钾养分对土壤细菌数量的影响较大,而真菌和放线菌的数量主要受NH+4-N的影响。5) 与100%F处理相比,化肥配施紫云英可以显著提高微生物生物碳量(SMBC)和微生物生物氮量(SMBN)的含量。6) 除了过氧化氢酶,转化酶、 脲酶和酸性磷酸酶总体表现为紫云英与化肥混施大于单施化肥或紫云英。7)土壤酶活性、微生物生物量与土壤氮素的相关性最强。土壤转化酶、脲酶和酸性磷酸酶与水稻产量呈显著或极显著正相关,说明转化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的大小可作为衡量水稻产量多少的依据之一。【结论】MV+60%F处理在保证水稻产量的同时能够减少40%的化肥用量,是一种高效节能的培肥模式。单施化肥不利于土壤有机质、 全氮和有效氮的积累,同时不利于微生物的生长和酶活的提高。MV+60%F 培肥模式有利于改良土壤的生物学性状,值得推广并有待今后进一步观察验证。
水、磷对紫花苜蓿产量及水肥利用效率的影响
李新乐, 穆怀彬, 侯向阳, 李西良
2014, 20(5): 1161-1167. doi: 10.11674/zwyf.2014.0512
摘要:
【目的】紫花苜蓿作为畜牧业生产中最主要的优质绿色饲料,是发展草食畜牧业的物质基础,同时它也是一种需水需肥较多的作物。如何从技术方面提高单位面积苜蓿产量,实现苜蓿高产栽培是科学研究人员及生产者研究的重点。北京市东南部接壤的蓟县、宝坻及南部接壤的廊坊、武清等地区,是北京市在生态和环境优先发展原则下畜牧养殖业外移的重要承接区域,苜蓿在当地种植缺乏科学指导,年干重产量仅为7500~10000 kg/hm2,盐碱地年产量更低,为4500~6000 kg/hm2。本研究通过苜蓿水肥试验确立紫花苜蓿达到高产的最佳磷肥施用水平和灌水量,为京南地区苜蓿高产及水肥的高效利用提供可借鉴的水肥管理技术。【方法】实验在低磷砂壤土条件下进行,选用紫花苜蓿中苜2号品种,设置全生育期不灌水(W0)、以及返青后及第1、2茬刈割后灌水且每次灌水25 mm (W1)、50 mm (W2)、75 mm (W3)4个灌水处理;每个灌水处理下设置不施磷(F0)、施P2O5 105 kg/hm2(F1)、210 kg/hm2(F2)3个施磷量处理,研究了灌水和施磷对紫花苜蓿产量、水分和磷肥利用效率的影响。【结果】1)灌水对1、2茬苜蓿产量的影响有显著差异,对3、4茬及全年产量的影响无显著差异;施磷肥对第3茬苜蓿产量没有显著影响,但对第1、2、4茬及全年苜蓿产量的影响均存在显著差异。2)灌水和施磷肥对紫花苜蓿的水分和肥料利用效率均有显著影响,随着施磷量的增加,苜蓿的水分利用率逐渐增大,说明施磷可以提高水分利用效率;随着灌水量的增加,苜蓿的磷肥利用效率呈先增加后降低的趋势,说明适当的增加灌水量可以提高苜蓿的磷肥利用效率。【结论】综合考虑紫花苜蓿产量、水分和肥料利用效率等指标,最优试验处理为每次灌水量50 mm,施P2O5 210 kg/hm2,其次为每次灌水量25 mm, 施P2O5 210 kg/hm2。
不同有机肥对黄泥田土壤培肥效果及土壤酶活性的影响
荣勤雷, 梁国庆, 周卫, 刘东海, 王秀斌, 孙静文, 李双来, 胡诚
2014, 20(5): 1168-1177. doi: 10.11674/zwyf.2014.0513
摘要:
【目的】低产黄泥田在南方稻区广泛分布,其障碍因素是土壤熟化度低,施用有机肥料是改良黄泥田的重要措施。本文通过田间试验研究化肥和不同有机肥对低产黄泥田的培肥效果以及土壤碳、土壤氮、土壤磷转化的相关酶活性的变化规律,为低产黄泥田培肥改良提供理论依据和技术支撑。【方法】试验地位于湖北省京山县,种植模式为双季稻,田间试验中设6个处理, 分别为 (1)不施肥(CK),(2)单施化肥(NPK),(3)化肥+绿肥(NPKG),(4)化肥+猪粪(NPKM),(5)化肥+秸秆(NPKS),(6)化肥+秸秆+腐熟菌剂(NPKSD),化肥用量相同,配施有机肥处理施用的有机碳量相当。水稻收获后取耕层土壤样品,测定不同处理土壤养分和土壤酶活性指标,了解土壤养分和土壤酶活性的变化特征;采用典型相关分析方法,分析土壤养分和土壤酶两组变量之间的相关关系,研究不同有机肥对低产黄泥田的培肥效果。【结果】有机肥能够提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量,明显提高早稻和晚稻的产量。有机肥对土壤酶活性有很大影响,配施有机肥不同程度地提高了-葡萄糖苷酶、 -葡萄糖苷酶、 -纤维二糖苷酶、 -木糖苷酶活性;过氧化物酶和脲酶没有明显差异;磷酸酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酚氧化酶活性有所降低。土壤酶活性是评价施肥对土壤肥力影响的重要生物指标,土壤养分和土壤酶活性典型相关分析结果显示,二者显著相关,可以用于评估黄泥田土壤肥力变化的酶主要有-葡萄糖苷酶、 -木糖苷酶、 -葡萄糖苷酶、 -纤维二糖苷酶。典型变量排序结果表明,有机肥的培肥效果秸秆>猪粪>绿肥。【结论】低产黄泥田增施有机肥可以显著提高水稻产量和土壤速效养分含量,施用不同有机肥9种土壤酶活性响应不同,其中-葡萄糖苷酶、-木糖苷酶、-葡萄糖苷酶、-纤维二糖苷酶活性可以用于表征低产黄泥田的肥力变化,不同有机肥的培肥效果为秸秆>猪粪>绿肥。
连续施用不同比例鸡粪氮对水稻土有机质积累及土壤酸化的影响
汪吉东, 张辉, 张永春, 许仙菊, 宁运旺, 马洪波, 陈杰
2014, 20(5): 1178-1185. doi: 10.11674/zwyf.2014.0514
摘要:
【目的】土壤酸化是自然过程。随着农业集约化发展,土壤酸化在部分农田呈加速趋势,而施肥是目前农田土壤酸化加速的重要诱因,研究有机肥和化肥对土壤酸化的作用差异及机理,对合理指导施肥及耕地保育有重要的意义。【方法】通过测定不同施肥处理的不同组分有机质含量及酸碱缓冲容量,探明不同施肥处理的酸化影响,从土壤有机质和盐基累积角度对有机-无机肥料不同比例配施条件下土壤酸化特征进行了研究。【结果】① 连续5年在等氮量(N 270 kg/hm2)且有机-无机肥料不同配施比例的处理中,水稻产量以有机肥比例为25%~50%的处理最高,其平均产量比单施化肥处理提高了5.1%,比对照提高44.9%。但处理间无显著性差异;② 土壤各活性有机质及总有机质等指标中仅总有机质含量随鸡粪施用比例的增加而持续增加,不同比例有机无机肥配合施用后,土壤的高活性有机质及低活性有机质均高于CK和纯化肥氮处理,但随着有机肥投入比例的升高,除中活性有机质和水稻产量之间呈显著的正相关外(P=0.0067**),高活性有机质、活性有机质及总有机质含量与水稻产量之间的相关性不显著(对应的概率值分别为P=0.192,P=0.208,P=0.160);③ 施肥提高了土壤的碳库管理指数(CPMI),且其随有机肥施用比例的上升呈增加趋势。增施鸡粪提高土壤的交换性盐基离子(Ca2+、 Mg2+、 K+、 Na+)含量,导致阳离子代换量(CEC)和pH随鸡粪施用比例的提高而升高。供试土壤酸碱缓冲容量为2.07~2.36 cmol/kg,随鸡粪施用比例的上升而增加,其与土壤阳离子代换量及有机质含量呈显著正相关。表明增施鸡粪可使土壤pH及酸碱缓冲容量上升,与鸡粪使土壤盐基累积量及有机质含量的提高有关。【结论】连续有机-无机肥施用下,土壤pH上升和酸碱缓冲容量的提高可能与该试验点下盐基离子和有机质含量随鸡粪施用比例上升有关,但其最终上升幅度及平衡点尚需进一步研究。鸡粪氮替代化肥氮比例为25%~50%时,土壤性质最优,水稻产量最高。
长期施肥对植烟土壤微生物的影响
杨宇虹, 晋艳, 黄建国, 段玉琪, 徐照丽, 袁玲
2014, 20(5): 1186-1193. doi: 10.11674/zwyf.2014.0515
摘要:
【目的】微生物是土壤的重要组成分,与土壤养分转化供应密切相关。本研究利用12年肥料定位试验研究了云南植烟土壤可培养微生物数量、微生物量碳氮、标记性磷脂脂肪酸(PLFAs)、微生物种群特征及有益微生物的变化。【方法】试验设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)和化肥配施有机肥(CFM)处理,在烟株旺长期,采集020 cm耕作层土壤,测定了微生物量碳、氮含量,微生物标记磷脂脂肪酸(PLFAs)含量和可培养微生物数量;鉴定自生固氮菌、磷细菌和钾细菌的数量;根据PLFAs计算了微生物种群特征值。【结果】有机无机肥配施处理的土壤中,可培养细菌比不施肥土壤增加了6.14倍、 真菌增加了2.30倍、 放线菌增加了1.56倍,增幅显著高于化肥处理;施肥显著提高土壤微生物量碳、氮量。化肥和有机无机肥配合处理土壤的微生物量碳分别比CK增加了71.8%和246%;不同施肥处理土壤微生物量碳/氮比值显著不同,分别为14.8(CK)、13.3(CF)和11.2(CFM)。微生物标记性PLFAs含量以化肥有机肥配合处理最高,化肥处理次之,CK最低。化肥、化肥配施有机肥处理土壤细菌PLFAs比对照分别增加了25.41%和87.66%,真菌PLFAs分别增加了15.59%和39.24%,化肥处理代表放线菌的PLFAs降低了24.63%,化肥配施有机肥处理增加了83.86%,表明施肥尤其是化肥配施有机肥改善了土壤环境,促进了微生物的生长繁殖,并改变了土壤微生物种群结构;施肥处理土壤中微生物群落多样性指数上升,化肥处理还提高了微生物的优势度指数,说明施肥有益于增加微生物的种群数量, 化肥配施有机肥处理显著提高了无机磷细菌和钾细菌的数量,两者分别比对照增加了1.15倍和1.02倍,化肥处理则相反,自生固氮菌和无机磷细菌数量分别比CK降低了56.69%和41.30%;化肥配施有机肥处理土壤中的自生固氮菌、磷细菌和钾细菌共有20个属,CK土壤有19个属,化肥处理土壤仅16个属。 【结论】CFM促进微生物生长繁殖,增加种群多样性,有益于微生物固氮、溶磷、解钾,对于提高肥料利用率和保持土壤健康有重要意义。在烟叶栽培过程中,提倡化肥与有机肥配合施用很有必要。
添加三种外源蛋白研制生物有机肥及其促生效果
张苗, 施娟娟, 曹亮亮, 李荣, 张杨, 梁晓琳, 沈其荣
2014, 20(5): 1194-1202. doi: 10.11674/zwyf.2014.0516
摘要:
【目的】生物有机肥已经被广泛证明具有能够减少或代替部分化肥、农药的使用,增强作物抗逆性,改善作物品质,改良土壤等优势,同时其兼具的促进作物生长和防控土传病害功能,已经越来越多的被人们所认可并被在生产上广泛应用,其发挥作用的关键在于其所含功能微生物的数量。为提升生物有机肥料中功能微生物的数量,有机载体中添加外源氨基酸固态发酵功能菌是研制生物有机肥的主要手段。目前菜粕为主要的外源添加氨基酸,但其高成本严重阻碍了生物有机肥产业的发展,开发利用多种废弃蛋白作为外源添加氨基酸,能够降低生物有机肥的成本,推动其产业的发展。【方法】本研究利用单因素和正交试验结合法,以废弃羽毛膨化粉、太湖打捞藻泥两种废弃蛋白资源和菜粕为外源添加氨基酸,固态发酵根际功能菌(PGPR)Bacillus amyloliquefaciens SQR9研制生物有机肥,并利用盆栽试验分析了其苗期促生效果。【结果】单因素试验结果表明,最佳的固态发酵接菌量与含水量分别为7.5%和40%;正交试验结果表明,最优配方中,藻泥、菜粕和羽毛粉的最适添加量分别为5%、8%和12%;在最优配方下,经过7天的固态发酵,新型生物有机肥料中功能菌株SQR9的活菌数达到3.88108 CFU/g(肥料干重),游离氨基酸和短肽总含量达到1.39%,均显著高于未添加外源氨基酸所生产的生物有机肥;同时外源氨基酸的添加能够显著增加新型生物有机肥中总氮的含量。等养分盆栽试验结果表明,新型生物有机肥能够显著促进黄瓜和番茄植株苗期的生长,移栽40天时,黄瓜和茄子植株的株高、茎粗和SPAD值均显著高于对照,与未添加外源氨基酸的生物有机肥处理相比,黄瓜的地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重和地下部干重分别提高了51.15%、19.59%、4.59%和22.66%,茄子分别提高了134.29%、29.73%、72.35%和43.69%;与普通牛粪有机肥处理相比,黄瓜分别提高了65.56%、33.39%、17.89%和39.18%,茄子分别提高了154.01%、38.03%、78.95%和78.13%。【结论】两种废弃蛋白资源结合菜粕的添加,能够有效促进功能菌株的固态发酵和提升生物有机肥的作用效果,研究结果能够为该类废弃资源的循环利用提供理论依据,为PGPR产品的开发及新型生物有机肥的研发提供技术支撑。
抑制烟草青枯病型生物有机肥的田间防效研究
刘艳霞, 李想*, 曹毅, 陆宁, 石俊雄
2014, 20(5): 1203-1211. doi: 10.11674/zwyf.2014.0517
摘要:
【目的】烟草青枯病是影响烟叶生产最主要的土传病害之一,生物防控烟草青枯病是近年来的研究热点。为验证抑制烟草青枯病型生物有机肥对生防青枯病的影响,进行2年田间试验研究其防效及其对土壤微生物的影响。【方法】本试验采用从烟草根际原位土壤分离得到的烟草青枯病拮抗菌株L-25和L-9,利用有机肥二次固体发酵技术,制成烟草青枯病拮抗生物有机肥。连续两年在安徽进行田间试验,分别在烟草移栽后50天和105天调查生物防控率,探求生物有机肥对青枯病的田间防效和对烟叶产量的影响;利用平板计数法、Biolog特征性碳源法和梯度变性凝胶电泳法摸索生物有机肥施用后根际土壤微生物数量、群落功能多样性和结构多样性的变化,揭示生物有机肥对青枯病的防控机理。【结果】 1)第一年和第二年施用生物有机肥处理移栽50天后烟草青枯病的生物防控率分别为82.2%和96.2%,105天后烟草青枯病的生物防控率分别达到75.2%和95.4%; 2)生物有机肥处理第一年和第二年烟叶产量分别为2212.5 kg/hm2、1475.5 kg/hm2,是对照的2.4和2.6倍; 3)两年生物有机肥处理的根际土壤可培养细菌、放线菌数量均显著高于对照,真菌数量显著低于对照(P<0.05),其中第一年生物有机肥处理50天和105天拮抗菌数量分别为对照的241.8倍和13.4倍,病原菌数量仅为对照的19.7%和56.6%,第二年生物有机肥处理50天和105天拮抗菌数量分别是对照的111.0倍和26.7倍,病原菌数量仅为对照的9.1%和31.4%; 4)两年生物有机肥处理50天和105天根际土壤的微生物群落功能多样性,即Shannon指数、Simpson指数和Mclntosh指数均显著高于对照(P<0.05); 5)生物有机肥处理与对照土壤微生物群落结构也不相同,细菌和真菌梯度变性凝胶电泳图谱明显不同,分别属于不同的聚簇,生物有机肥处理的细菌种类较对照有所增加,同时真菌的种类有所减少。【结论】在烟草青枯病发病较为严重的烟田施用生物有机肥,可以显著降低青枯病发病率,增加烟草产量。生物有机肥可以显著提高拮抗菌数量,抑制根际土壤病原菌的数量,提高土壤微生物群落功能多样性,改善微生物种群和组成,丰富土壤微生物群落结构,使土壤保持健康的微生物生态平衡。
荔枝叶片养分含量动态及不同比例钾、氮肥施用效应
杨苞梅, 姚丽贤, 李国良, 周昌敏, 何兆桓
2014, 20(5): 1212-1220. doi: 10.11674/zwyf.2014.0518
摘要:
【目的】探索荔枝叶片养分含量的周年变化规律及钾、氮肥不同施用比例对荔枝产量及其种植效益的影响,为荔枝生产中的施肥管理、营养调控与增产增效提供理论依据和实践指导。【方法】在大田栽培条件下,以1995年嫁接苗种植的国内主栽品种妃子笑为试材,设置钾、氮肥不同施用比例(K2O/N分别为0.6、0.8、1.0、1.2和1.4)5个处理,随机区组排列,于2009~2012年3个生长季在广东省惠州市荔枝主产区进行试验。在荔枝不同生育期定期采集荔枝叶片测定矿质元素含量,荔枝成熟时于田间按小区实收称重测产。【结果】荔枝叶片不同生育期的养分含量存在明显差异;在整个生育期,叶片养分含量的大小均表现为N﹥K﹥Ca﹥Mg﹥P﹥S﹥B﹥Zn﹥Mo;叶片K与Ca、Mg含量有极显著的负相关关系,K与Zn含量呈显著负相关,而Ca、Mg、Zn含量两两间呈显著正相关;叶片N与S、B含量呈显著负相关,而S与B呈极显著正相关;叶片P与Ca、Si含量呈显著负相关,而Ca与Si呈显著正相关。等氮基础上随着K2O/N比的提高,荔枝产量和种植效益均出现先升高后降低的规律;以K2O/N比例为1.0~1.2时荔枝产量最高、效益最好。【结论】在我国荔枝主产区以保持钾、氮肥养分施用比例(K2O∶N)为1.0~1.2为宜。
铜基叶面肥及控释肥对辣椒生长发育和叶片保护酶等生理特性的影响
孙瑶, 张民*, 陈海宁, 马庆旭, 马金昭
2014, 20(5): 1221-1233. doi: 10.11674/zwyf.2014.0519
摘要:
【目的】针对辣椒喜肥、耐肥、对水分要求严格的特点,采用铜基叶面肥、控释肥两种新技术,研究了叶面喷施铜基叶面肥和土施控释肥对辣椒产量、矿质养分在植株体内的分布、保护性酶活性以及果实品质的影响,为提高果蔬产量和改善品质提供理论依据。【方法】分别于2011年4~11月和2012年3~9月,在山东农业大学南校区土肥资源高效利用国家工程实验室新型肥料中试基地, 以赤峰牛角王为供试辣椒品种设置肥料盆栽试验,试验设8个处理: 1)喷清水土壤不施肥对照(CKW-NF);2)喷清水+土施普通肥(CKW+CCF); 3)喷清水+土施控释肥(CKW+CRF); 4)喷清水+土施控释肥+保水剂(CKW+CRF+W); 5)喷铜基叶面肥土壤不施肥(CBFF-NF); 6)喷铜基叶面肥+土施普通肥(CBFF+CCF); 7)喷铜基叶面肥+土施控释肥(CBFF+CRF);8)喷铜基叶面肥+土施控释肥+保水剂(CBFF+CRF+W)。采用称重法测定辣椒产量,于收获期取果实及叶片鲜样用于果实品质和生理生化指标测定,植株各部位干样用于微量元素测定。【结果】1)两年内喷施铜基叶面肥和土施控释肥均能提高辣椒产量,其中叶面喷施铜基叶面肥+土施控释肥+保水剂(CBFF+CRF+W)组合对辣椒产量的提高幅度最大,与CKW+CRF+W相比2011年增产24.1%,2012年增产29.0%。2)相同的土壤施肥条件下,与喷清水相比,喷施铜基叶面肥能够显著提高辣椒植株体内的铜浓度。其中,土施控释肥加保水剂基础上喷施铜基叶面肥处理的辣椒果实中铜浓度比叶面喷清水显著提高了103.9%;土施控释肥条件下,叶面喷施铜基叶面肥较喷清水处理下的果实铜浓度增加了41.5%。3)喷施铜基叶面肥后,辣椒叶片的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性升高,而过氧化氢酶(CAT)活性下降。CBFF+CRF+W处理下的辣椒叶片SOD活性较CKW+CRF+W处理显著提高了26.6%,CBFF+CRF+W组合的叶片的POD活性和CAT活性与CKW+CRF差异显著。4)与喷清水处理相比,无论在土壤施用控释肥还是土壤施用控释肥+保水剂的条件下,叶面喷施铜基叶面肥均使辣椒果实可溶性蛋白和维生素C的含量显著提高,其增加幅度在12.8%~178.4%。【结论】综合考虑几种肥料组合,叶面喷施铜基叶面肥和土施控释肥可在一定程度上调控植株微量元素的积累,改善辣椒营养品质,提高辣椒产量。
高浓度营养液对黄瓜和番茄下胚轴徒长的抑制作用
高晓旭, 张志刚, 段颖, 董春娟, 尚庆茂
2014, 20(5): 1235-1243. doi: 10.11674/zwyf.2014.0520
摘要:
【目的】黄瓜和番茄是我国主栽蔬菜种类,育苗过程中容易遭遇高温、高湿、弱光等不良环境,导致幼苗下胚轴徒长,严重影响后期丰产性。在控制幼苗徒长的实际操作中,利用植物生长调节剂、机械刺激、补光、温度调节、水分控制等调控方法容易受到多种因素影响而效果不佳。本文研究高浓度营养液浓度对黄瓜和番茄幼苗下胚轴徒长的抑制作用,以期提出一种有效制御幼苗徒长的方法。【方法】试验以Hoagland标准营养液配方为基础浓度(设为1.0C),通过成比例增减大量元素组分用量而不改变微量元素组分用量,组成0.5C、2.5C、5.0C、7.5C、10.0C和12.5C 6个浓度。以0.5C为对照,在日光温室条件下分别对黄瓜和番茄幼苗进行灌施处理。待幼苗生长至子叶平展期时,测定黄瓜和番茄幼苗形态及生长指标,研究营养液浓度对幼苗下胚轴细胞长度、生长速率及内源激素含量的影响;随后对幼苗进行0.5C低浓度营养液的恢复生长处理,待幼苗生长至第一真叶平展期时,再次进行幼苗形态及生长指标的测定,从而确定高浓度营养液对黄瓜和番茄下胚轴徒长的抑制效果及机制,并确定最适合制御幼苗徒长的营养液浓度。【结果】6种浓度营养液对黄瓜和番茄幼苗下胚轴徒长的影响结果为: 1)高浓度营养液显著提高了基质EC值(r=0.99),黄瓜和番茄幼苗在子叶平展期其下胚轴生长受到明显抑制,下胚轴长度、绝对生长速率和含水量均呈下降趋势,下胚轴皮层薄壁细胞轴/径向生长也受到影响。与对照相比,10.0C营养液处理下黄瓜和番茄幼苗下胚轴皮层薄壁细胞缩短为49%和48%。2)随着营养液浓度的增加,黄瓜和番茄下胚轴内源激素含量发生显著变化,其中赤霉酸(GA3)、玉米素核苷(ZR)含量呈降低趋势,而脱落酸(ABA)含量呈升高趋势,且ABA含量与下胚轴长度呈极显著负相关关系(P<0.01)。生长素(IAA)含量在不同浓度营养液处理下呈现区位性变化特征。3)在幼苗子叶平展期重新灌施0.5C浓度的营养液,对5.0C和7.5C处理下生长的幼苗均有恢复生长的作用,且幼苗株高/茎粗比明显优于对照和其它处理,该浓度可望有效避免幼苗徒长。【结论】高营浓度养液通过改变幼苗内源激素的动态平衡,特别是促进ABA的合成和积累,从而抑制幼苗下胚轴皮层细胞伸长生长,有效制御幼苗徒长。灌施高浓度营养液对黄瓜、番茄幼苗下胚轴伸长的抑制作用可以通过降低营养液浓度而得到解除,这种防治幼苗徒长的操作方法简便易行,具有潜在的应用前景,但在不同品种蔬菜幼苗生长过程中,最优化的营养液施用浓度及其影响机制尚需进一步研究分析。
秦岭北麓不同林龄华北落叶松土壤速效钾动态变化规律研究
陈钦程, 徐福利, 王渭玲, 程治文
2014, 20(5): 1244-1250. doi: 10.11674/zwyf.2014.0521
摘要:
【目的】土壤养分对华北落叶松的生长具有重要作用,钾素是植物所必需的大量营养元素之一, 土壤中钾素对植物最有效的形态为速效钾,其能够直观地反映土壤可供植物利用的钾素水平。华北落叶松是北方人工林栽植的主要树种,具有生长快、木材优质、耐寒性好、水土保持效果好等优点。研究表明华北落叶松人工林种植初期长势良好,而近年来长势明显不良,因此有必要对秦岭北麓不同林龄华北落叶松林地土壤的养分特别是速效钾的变化规律进行研究。【方法】本研究选择土壤性质与林分基本特征相似的幼龄林(5a,10a),中龄林(20a),近熟林(30a)及成熟林(40a)等5种不同林龄华北落叶松人工林地。5a、10a、20a华北落叶松试验样地位于陕西省宝鸡市太白县太白林业局南滩实验苗圃林场,30a、40a试验样地位于西北农林科技大学火地塘教学试验林场。从5月开始,每月中旬采集各个样地的土壤样品,直到10月中旬落叶为止。每个林龄林地选5个不同的20 m 20 m样点,用土钻取剖面020 cm、2040 cm、4060 cm土层土壤, 5个点混合均匀成一个土样,分析土壤速效钾含量。【结果】在不同月份,不同林龄的华北落叶松土壤的速效钾含量随土壤深度的增加有下降趋势。020 cm土层的速效钾含量相对于其他土层含量较高,其中,近熟林(30a)及成熟林(40a)土壤速效钾含量明显高于其他林龄的土壤;不同月份不同林龄华北落叶松土壤的速效钾含量差异显著(P001)。研究区域不同林龄华北落叶松土壤速效钾含量达到中等及高水平。在不同华北落叶松生长季节020 cm土层速效钾含量呈先增加后降低的抛物线形变化。土壤速效钾含量与有机质含量有极显著的正相关关系(P001),与土壤含水量达显著相关(P005),与土壤pH呈显著负相关关系(P005)。【结论】随林龄的增加,华北落叶松人工林土壤速效钾的含量不会降低。土壤有机质含量,土壤含水量与土壤pH会对土壤速效钾的含量产生影响。秦岭北麓华北落叶松人工林林地土壤速效钾含量丰富,供钾充足。
树冠微域环境对茶树碳氮代谢的影响
石元值, 方丽, 吕闰强
2014, 20(5): 1251-1262. doi: 10.11674/zwyf.2014.0522
摘要:
【目的】树冠微域环境对植物的生长有着显著影响,改善植物树冠环境可提升收获对象的品质。因此茶树的生长特别是其碳氮代谢及茶叶品质可能会受到树冠微域环境影响,本文拟通过覆盖遮荫的方式人为改变茶树树冠微域环境,以探明树冠微域环境对茶树碳氮代谢等的影响。【方法】采用田间小区试验,通过在茶树树冠面上分别覆盖光热透过性能不同的三种遮荫材料,人为改变茶树树冠面的微域环境,以不覆盖为对照,比较不同树冠微域环境条件下树冠面空气温度、空气湿度、光照等环境因子的变化及光合速率等的差异,并通过氨基酸组分分析及高效液相色谱等方法对不同季节茶树新梢中碳氮初级代谢产物进行分析,以比较树冠微域环境变化对茶树碳氮代谢及茶鲜叶品质等的影响。【结果】茶树树冠面经三种光热透过性能不同的遮阳网在蓬面直接覆盖后,茶树新梢的生长小环境及碳氮代谢均发生了变化: 1)树冠面的光照强度、空气温度及叶片温度均得到了不同程度的降低,空气相对湿度得到了不同程度的提高。其中覆盖隔热网的降温效果最好,降温幅度最高可达3.1℃;覆盖银色网在早晚有较好的降温效果,降温幅度可达1.6℃,但在12时、14时和16时未有明显的降温效果。而覆盖黑网后早晨的树冠面空气温度与叶片温度却显著高于其他各处理,且随着外界温度的升高,黑网下的两种温度与不覆盖比表现出了波动现象。2)茶树被覆盖后,其净光合速率表现出显著的降低趋势,其中黑网覆盖处理与不覆盖处理均在中午12点左右出现一个低谷,出现了午睡现象,而银色网与隔热网覆盖处理没有表现出午睡现象;覆盖后茶树叶片胞间CO2浓度较不覆盖表现出升高趋势,其中以隔热网处理为最高。3)在高温强光季节对茶树进行适度遮荫覆盖,能在一定程度上促进茶树氮代谢,减弱茶树碳代谢,改善各季茶树新梢的品质。主要表现为茶新梢的叶绿素含量、氮磷钾等养分含量、游离氨基酸总量显著增加;氨基酸组分如茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等也均表现出显著增加趋势;茶新梢中总碳含量及茶多酚等碳水化合物含量降低;总碳、C/N、茶多酚含量等显著降低,儿茶素组分降低但儿茶素品质指数增加、苦涩味指数降低;三种茶树微域环境中,隔热网覆盖的树冠环境对茶叶品质提升方面效果最明显。4)与不覆盖相比,茶树新梢产量表现出了降低的趋势。【结论】通过遮荫覆盖等方式调控茶树树冠微域环境会影响茶树碳氮代谢等生理活动、提高茶鲜叶品质,但茶鲜叶的产量表现出降低的趋势。
施肥对山核桃林地土壤N2O排放的影响
陈雪双, 刘娟*, 姜培坤, 周国模, 李永夫, 吴家森
2014, 20(5): 1263-1271. doi: 10.11674/zwyf.2014.0523
摘要:
【目的】N2O是重要的温室气体,其增温潜势是CO2的298倍,而且破坏臭氧层。森林生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,占全球陆地面积的33%,森林土壤N2O排放对全球气候变化有重大的影响。山核桃(Carya cathayensis)是非常重要的经济林,是山核桃主产区农民的主要经济来源。近年来,农民采取施用无机肥和有机肥等措施来提高山核桃产量,但施肥对山核桃林地土壤N2O排放的影响尚不清楚,本文以不施肥作为对照(CK),研究单施有机肥(Organic fertilizer, OF)、单施化肥(Inorgnaic fertilizer, IF)、 有机无机肥配施(Organic fertilizer and Inorgnaic fertilizer, OIF)对山核桃林地土壤N2O气体排放的影响。【方法】 利用静态箱-气相色谱法对山核桃林地土壤N2O排放通量进行了为期1年的测定。采样箱为组合式,即由底座、顶箱组成,均用PVC板做成,面积为30 cm30 cm,高度为30 cm。气体样品采集频率基本为每月1次,采集气体时,将采集箱插入底座凹槽(凹槽内径和深度均为5 cm)中,用蒸馏水密封,分别于关箱后0、 10、 20、 30 min采集,用注射器抽样60 mL置于气袋,带回实验室用岛津GC-2014气相色谱仪进行测定,检测器为电子捕获检测器(ECD),检测器温度为250℃。【结果】 山核桃林地不同施肥土壤N2O排放通量均呈现明显的季节性变化,以夏季最高、冬季最低。土壤N2O的排放通量在N -0.021~ 0.161 mg/(m2 h)之间变化,不同处理土壤N2O年累积排放量依次为单施有机肥单施化肥有机无机肥配施对照,对应值分别为N 2.17、 2.01、 1.94和0.94 kg/(hm2a)。与对照相比,施肥处理显著增加N2O的排放(P0.05),但是各施肥处理N2O排放量之间的差异不显著。单施有机肥和有机无机肥配施处理土壤N2O排放通量与土壤水溶性有机碳含量和微生物量碳呈显著相关关系(P0.05),而单施化肥和对照则无显著相关性。土壤N2O排放通量与地下5 cm处土壤温度均显著相关(P0.05),而土壤N2O排放与土壤含水量间没有显著相关性。【结论】 施肥显著促进了山核桃林地土壤N2O排放,不同施肥处理之间山核桃林地土壤N2O排放无显著差异。添加有机肥引起土壤水溶性有机碳和微生物碳的增加可能是有机肥增加山核桃林地土壤N2O排放速率的主要原因之一。
柴达木农田土壤Cd的积累影响及风险预测
肖明, 杨文君, 张泽, 吕新, 迟德钊
2014, 20(5): 1271-1279. doi: 10.11674/zwyf.2014.0524
摘要:
【目的】土壤重金属空间结构特征是土壤环境质量评价及重金属污染评价的基础。本文用地质统计学方法研究了柴达木盆地原生地和耕种50年的农田土壤镉的空间分布特征,对土壤镉进行质量评价,同时分析了农业耕种对土壤镉积累的影响,调查统计了灌溉水、肥料、农药等农业源土壤镉的输入量,为农田镉积累的风险预测提供参考。【方法】以柴达木盆地诺木洪农场的一块原生地(从未耕种过的土地,可以认为无化肥污染)和一块耕种地(已种植了50年的农田)为研究对象,从原生地采集22个土壤样本,耕种地采集50个土壤样本进行镉含量的测定,同时检测灌溉水、农药、化肥中的镉含量,并进行每年农田输入量的统计。用Excel软件进行数据处理,反比权重法(IDW,Inverse Distance Weighting)插值,GIS9.3进行空间分析和图像处理;以单项污染指数法评价土壤镉质量,评价模式为Pi=Ci/Si(Pi为污染物镉的单项污染指数,Ci为污染物镉的实测数据,Si为污染物的评价标准)。评价标准分别以农业部公布的行业标准《无公害食品 枸杞生产技术规程》(NY/T 5249-2004)和《绿色食品 枸杞》(NY/T1051-2006)产地环境标准要求下的《绿色食品 产地环境技术条件》(NY/T 391-2000)为依据。依据农业源土壤镉输入量,以土壤现状值为起点,以绿色食品标准限量值为终点,测算输入量积累突破两端差值的年限。【结果】原生地22个土壤样品的镉平均含量为0.30 mg/kg,是土壤背景值的两倍(0.14 mg/kg),达到无公害食品(0.60 mg/kg)和绿色食品(0.40 mg/kg)标准;种植50年农田的50个土壤样品的镉平均含量为0.43 mg/kg,是土壤背景值的3倍,达到无公害食品标准,但超过绿色食品标准。用于灌溉的河水的镉含量为0.0036 ng/kg。检测生产中使用的15种农药和7种肥料,其中的镉导致每年土壤镉增加3444 mg/hm2。最严重的污染源是鸡粪,施入土壤后每年导致土壤镉增加2025 mg/hm2,其次依次为复合肥(使土壤镉增加576 mg/hm2),磷酸二铵(增加432 mg/hm2),有机肥(增加360 mg/hm2)。【结论】以小尺度空间分布和全量统计研究的诺木洪农场土壤镉含量这一单一指标衡量,可以看出诺木洪原生地土壤是清洁的,能够满足无公害、绿色食品的生产;但是研究选择的多年耕种田已经遭到重金属镉的污染,只能达到无公害食品标准,而达不到绿色食品标准。现行生产中的施肥措施是导致诺木洪土壤重金属镉污染的一个重要因素,其中鸡粪对镉污染的贡献最大,其次是复合肥、磷酸二铵和有机肥。如果继续现在这种耕种方式,以现有的原生地镉含量均值为0.30 mg/kg进行计算,76.3年后该土地镉含量将超过0.40 mg/kg的绿色标准上限。
专题评述
硅调节植物抗病性的机理:进展与展望
宁东峰, 梁永超
2014, 20(5): 1280-1287. doi: 10.11674/zwyf.2014.0525
摘要:
【目的】硅素营养增强作物对病虫害的防御能力已得到充分证实,但其作用机理至今仍然没有明确。本文对国内外有关硅素营养与作物病害发展的相互关系及相关机理的最新研究进展进行了归纳总结,为通过植物营养调节技术来提高作物病害防御能力的研究提供理论支撑。【内容】土壤有效硅包括土壤溶液中的单硅酸和易转化为单硅酸的盐类,土壤中有效硅含量一般在50~260 mg/kg。硅虽然不是植物生长发育的必需矿质营养元素,但是硅在减轻植物多种生物和非生物胁迫以及提高植物对病菌的抵抗能力等方面起着重要作用。施硅可以显著地抑制水稻稻瘟病、 纹枯病、 白叶枯病、 胡麻叶斑病,小麦、黄瓜、番茄等植物白粉病等多种病害的发生。关于硅调节植物抗病性的机理,首先提出了机械或物理屏障假设,认为施硅促进了细胞硅化作用的增强,细胞壁角质-硅双层以及表皮细胞乳突的增强,对病菌的入侵起到了物理防御作用。但随着研究的深入,发现物理屏障并非唯一机制,而后提出硅积极参与了生物化学防御过程,发现硅可以诱导感病植物产生酚醛类、黄酮类等抗毒素物质,以及施硅可以提高植物中几丁质酶、过氧化物酶、多酚氧化酶的活性、苯丙氨酸解氨酶等感病植物中病程相关蛋白酶的活性,从而通过化学防御过程提高植物对病害的抵抗能力。随着现代分子技术的发展,从基因组、转录组水平对其防御机制进行了阐明。研究认为硅通过主动的上调感病植物防卫基因及病程相关蛋白基因的表达,以应对病菌侵染。硅诱导植物产生乙烯、茉莉酸、活性氧等系列信号,使植物处于预激活化状态,从而减轻生物胁迫,但是硅在调节植物胁迫信号转导方面的机制还需要深入的研究。【结论】在缺硅土壤中施用硅肥,可以增强作物对病害的抵抗能力,从而大量降低杀菌剂的使用。关于硅调节植物抗病性机理,不能单一归因于某一方面,物理屏障防御机制与生物化学防御过程兼在。硅可能与关键的植物胁迫信号系统相互作用,而最终诱导产生对病原菌的抵抗, 但是这方面的确切机制还不是很清楚,是今后的研究重点。
研究简报
氮肥施用方式对耐盐冬小麦干物质积累和氮素吸收利用的影响
祁通, 刘易, 冯耀祖, 孙九胜, 王新勇*
2014, 20(5): 1288-1293. doi: 10.11674/zwyf.2014.0526
摘要:
【目的】耐盐冬小麦作为盐渍化地区的先锋作物,结合适当的轮作方式,既可以提高盐碱地的当年生产力,又可以改良盐碱地土壤耕层的盐分状况,然而在施肥管理方面,耐盐冬小麦没有形成统一的管理技术模式,其营养特征尚不明确,为了探索耐盐冬小麦科学合理的氮肥施用技术模式,本文对冬小麦开展了不同氮肥施用方式对其干物质积累和氮素吸收利用的影响研究。【方法】基于冬小麦区域施肥状况调查和冬小麦不同生育阶段的氮素吸收量,设置4种施肥方式;采用田间小区试验,在不同时期采集冬小麦植物样品,收获期进行产量测定,并对采集的样品进行氮素吸收和干物质量的测定,再通过相关公式计算,获得冬小麦的氮素吸收量和干物质积累量,用SPSS统计软件做统计分析,研究处理间的差异。【结果】 1)从返青到孕穗期,各处理间干物质积累量和氮素积累量差异最大,N300/2(农民习惯施肥)和N210/3(氮肥分三次施用,基肥、拔节肥和穗肥各占1/3)处理干物质积累量和氮素积累量明显高于N150/3和不施氮(N0)处理; 2)在返青期、孕穗期和收获期,N0处理的氮素含量最低,与施氮处理间差异显著,而所有施氮处理间差异不显著; 3)N300/2与N210/3处理的干物质累积量和氮素累积量以及产量无显著差异; 4)N210/3处理的氮素利用效率最高达40.7%,显著高于N300/2处理。【结论】耐盐冬小麦干物质积累均表现为苗期返青期很慢,返青期孕穗期迅速增大,孕穗后期成熟期缓慢增加,整个过程呈现慢快慢的趋势;耐盐冬小麦的氮素积累量在返青期至孕穗期最大,对氮肥的需求最为迫切。生育期少量多次施肥方式,在不降低耐盐冬小麦产量的情况下可以减少氮肥施用量,并能够提高氮肥的利用效率。
滴灌条件下控释专用肥对设施番茄氮钾吸收及其残留的影响
杨俊刚, 倪小会, 曹兵, 肖强, 邹国元, 刘宝存
2014, 20(5): 1294-1302. doi: 10.11674/zwyf.2014.0527
摘要:
【目的】设施蔬菜生产中水肥的过量投入不仅引发环境污染问题,而且增加生产成本。因此迫切需要通过调整肥料养分释放速率,在满足作物营养充分供应的同时,降低肥料和劳动投入,提高产出。为此,本文研究了习惯施肥与3种番茄控释专用配方肥对京郊番茄产量、品质、氮钾吸收以及土壤中硝态氮和钾残留的影响,以期为番茄的合理施肥提供依据。【方法】采用蔬菜大棚内小区试验的方法,试验设对照(不施氮肥,CK)、 有机肥(只施有机肥,MN)、 习惯施肥(施N 300 kg/hm2,TN)、 控释专用肥Ⅰ(CN1)、控释肥专用肥Ⅱ(CN2)和控释肥专用肥Ⅲ(CN3)共6个处理。3个专用肥的氮由80%的控释氮与20%速效氮构成,作为基肥一次性施入,用量与习惯施肥相同,除CK外其他处理的有机肥用量均为8 t/hm2。 控释肥为自制的聚合物包膜尿素(含N 42%)和包膜硫酸钾(含 K2O 47%)。包膜尿素3种,2个为延迟释放型,1个为直线释放型;2种包膜钾肥均为直线释放型。按不同比例组成3种专用肥。试验采用自压式滴灌系统,每畦安装一条滴灌管,共灌水6次,各小区等量灌溉,分别在移栽及移栽后第44、65、73、79和89 d灌水,每次分别为45、37、35、28、30和27 mm,每小区总量均为202 mm。小区面积为24 m2,每个处理3次重复,随机排列。高畦栽培,畦宽1.4 m,双行定植,行距40 cm,株距40 cm。【结果】 各处理番茄鲜果产量为79.2~87.1 t/hm2,其间无显著差异。CN3处理果实的硝酸盐含量增加,但Vc含量却下降,果实品质有所降低。3个控释肥处理的S型控释肥表现为前控后促的供氮趋势,在果实膨大期无机氮供应达到N102247 kg/hm2,与习惯施肥处理多次追肥形成的供氮规律相似。控释钾肥仅释放23.2%~36.0%,环境温度对于控释钾肥的释放促进作用很小。收获后土壤硝态氮的残留主要集中在表层(020 cm)和次表层(2040 cm),占0100 cm土层的87.1%;060 cm土层内,CN3处理的NO-3\|N残留量与习惯施肥相当,而CN1和CN2处理的NO3--N残留比习惯施肥减少37.3%~55.0%,有效降低了硝态氮向下淋洗。施肥增加了各处理表层土壤中的钾含量,表层以下各处理的钾含量差别不大。【结论】3个专用肥处理中控释肥一次性施用不仅节约了施肥时间和劳动成本,而且在果实膨大期提供了充足的氮素供应,实现了与作物氮素吸收的同步。控释专用肥配方1和配方2可以提供合理的氮素供应,在降低劳动投入和节水的情况下,番茄产量和果实品质不降低,并减少了硝态氮的淋洗损失。
不同施肥对雷竹林渗漏水中可溶性有机碳、氮流失的影响
陈裴裴, 吴家森, 郑小龙, 姜培坤, 吴建军
2014, 20(5): 1303-1310. doi: 10.11674/zwyf.2014.0528
摘要:
【目的】雷竹(Phyllostachys praecox f. preveynalis)是一种在我国亚热带地区被广泛引种栽培的优良笋用竹。为了提高竹笋产量,农民不合理地大量施用化肥,已造成土壤盐化、酸化,地力破坏,导致土壤磷钾大量残留,特别是氮磷的大量流失已造成了周边水体严重污染。虽然土壤DOC和DON在土壤全碳、全氮含量中所占的比例很小,但却是土壤有机质中最重要和最活跃的部分。因此本研究的目的旨在通过全年动态监测雷竹林渗漏水中溶解性有机碳(DOC)和溶解性有机氮(DON)浓度的变化,探明减量施用化肥和有机肥对减少雷竹林氮渗漏淋失负荷的作用,以便为解决雷竹生产上的面源污染问题提供理论依据。【方法】试验设置了5个处理为对照(CK)、常规施肥(CF)、减量有机肥(DO)、减量无机肥(DI)和减量有机无机肥(DOI),3次重复,随机区组设计,小区面积为100 m2。试验于5月18日、 9月7日、11月9日分别施用肥料总量的40%、30%和30%,施肥后均进行浅翻,深度5 cm左右。【结果】 不同施肥雷竹林中DOC及DON平均浓度为33.7~45.5 mg/L和6.6~12.6 mg/L,DOC和DON的渗漏流失负荷为84.5~138.2 kg/hm2和17.2~46.3 kg/hm2。DOC渗漏流失负荷大小顺序为常规施肥(138.2 kg/hm2)减量有机肥(133.7 kg/hm2)减量无机肥(120.9 kg/hm2)不施肥(99.8 kg/hm2)减量有机无机肥(84.5 kg/hm2),而DON渗漏流失负荷大小顺序为减量有机肥(46.3 kg/hm2)常规施肥(35.3 kg/hm2)减量有机无机肥(34.8 kg/hm2)减量无机肥(31.1 kg/hm2)不施肥(17.2 kg/hm2)。渗漏水中DOC(mg/L)与DON(mg/L)之间不存在显著相关性。【结论】大幅减少化肥和有机肥用量,并推广有机肥和无机肥配施,不仅维持了雷竹竹笋的较高产量,还能减少土壤养分损失,具有经济和环境双重效益,是雷竹合理施肥的发展方向。
模拟人工湿地中硫酸盐氯霉素处理对细菌数量、湿地酶活性和生化作用的影响
孙雪姣, 徐婷婷, 叶海冬, 都李萍, 应杰, 章晓凝, 李鑫, 张崇邦*
2014, 20(5): 1311-1317. doi: 10.11674/zwyf.2014.0529
摘要:
【目的】细菌被认为是人工湿地中最重要的微生物成分,因为湿地中的一些生化过程均与细菌群落有关。然而,这一结论都是通过将细菌群落动态与湿地具体生化过程和废水净化效率进行比较得出的,因而是间接的,直接证据尚缺乏。本研究试图通过国际上通用的选择性抑制手段,再结合细菌数量、酶活性和生化过程分析,进一步认识细菌在人工湿地中的重要性。【方法】本研究依托垂直流模拟人工湿地进行。湿地从上至下,顺序地填充细砂(直径1~2 mm)、粗砂(直径6~12 mm)和石块(直径50~120 mm)3种填料。植物为香附子 (Cyperu srotundus L.)。废水为来自养猪场的排出液,废水灌溉采用间歇方式进行。废水的滞留时间为7 d,排空时间为0.5 d。共设置6个浓度的硫酸链霉素处理(0、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5和3.0 mg/kg沙子),调查了硫酸链霉素处理浓度与湿地填料中细菌数量、 酶活性和生化作用之间的关系。细菌数量用平板计数法测定,纤维素酶、 -葡糖糖苷酶、 蔗糖酶、 蛋白酶、 脲酶、 硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性采用常规的酶学方法分析;纤维素降解作用、 氨化作用、 硝化作用、 反硝化作用、 有机磷降解作用和无机磷转化作用用室内培养分光光度法测定。【结果】随着硫酸链霉素处理浓度的增加,CMC纤维素酶、 -葡糖糖苷酶和蛋白酶活性未发生明显改变(P0.05),而细菌数量、 脲酶、 硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性却显著下降(P0.05)。在6种生化作用中,除了纤维素降解作用和无机磷转化作用没有发生显著变化外(P0.05),其余4种生化作用(氨化作用、 硝化作用、 反硝化作用和有机磷降解作用)均随着硫酸链霉素浓度的增加而显著下降(P0.05)。主成分分析表明, 生化作用的总体变化清楚地区分了链霉素的不同浓度 (P 0.05),而酶活性的总体变化则未能区分。【结论】本研究突出了细菌在人工湿地氮和有机磷转化方面的重要性,因为细菌的逐渐抑制导致了与氮和磷循环有关的酶以及生化作用的显著降低。另一方面,还发现土壤生化作用的总体变化对链霉素的浓度梯度比酶活性敏感,这一规律是否具有普遍性还需进一步验证。