• ISSN 1008-505X
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2014年  20卷  第6期

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研究论文
氮肥与移栽密度互作对低产田水稻群体结构及产量的影响
陈海飞, 冯洋, 蔡红梅, 徐芳森, 周卫, 刘芳, 庞再明, 李登荣
2014, 20(6): 1319-1328. doi: 10.11674/zwyf.2014.0601
摘要:
【目的】适宜施氮量和移栽密度影响着水稻的群体结构和产量,也影响着氮素的利用率。因此,开展了田间小区试验以确定低产水稻田最佳的适宜施氮量和移栽密度组合。【方法】本研究选择湖北省咸宁市崇阳县产量水平较低的低产田为对象,以水稻品种两优培九为供试品种,设置四个施氮水平(0、 135、 180、 225 kg/hm2)与三个移栽密度 (12104、 16.5104、 21104 holes/hm2)的田间小区互作试验。在水稻各个生育期分别调查茎蘖动态、 成穗率、 灌浆期剑叶叶面积、 水稻产量及其构成因子、 地上部干重及收获指数,采用SPSS 17.0软件对不同处理的产量与相应群体指标间进行回归分析,获得产量与各因子之间的回归方程。同时测定地上部籽粒与秸秆氮含量,计算氮利用效率。【结果】施氮量与移栽密度对低产田水稻产量和相关指标有显著影响,且存在交互作用。1)产量与地上部干物重均随着施氮水平与移栽密度的提高而增加,但是在施氮量最高(225 kg/hm2)时,收获指数略有下降;收获指数随着移栽密度提高而降低。2)产量与每平米穗数、 灌浆期剑叶叶面积、 地上部干重关系密切,用二次方程拟合的曲线相关系数最高,经回归方程计算,理论上当灌浆期剑叶叶面积指数达到1.36,成熟期地上部干重达到24371 kg/hm2,每平米穗数达到338个,平均每穗粒数达到195粒时产量最高。3)随着施氮水平提高氮肥农学利用率(NAE)、 偏生产力(PFPN)、 氮肥吸收利用率(NRE)和氮肥生理利用率(NPE)均降低,尤其是NAE和PFPN降低程度较大;提高移栽密度显著增加NAE、 PFPN、 NRE,但是NPE无变化。【结论】在施氮较少的情况下,提高移栽密度增产效果明显。移栽密度为21104 holes/hm2和施氮量为180 kg/hm2的组合产量最高,达到8220 kg/hm2,其群体结构指标与利用拟合模型估计的最优指数最为接近, 并且有较高的NAE、 PFPN、 NRE和NPE。综合考虑,本研究的供试低产水稻田施氮量为180 kg/hm2结合移栽密度为21104 holes/hm2为本试验的最优处理,可以获得较高的水稻产量和较高的氮肥利用率。
冬水田杂交中稻品种适应氮肥后移的筛选指标
徐富贤, 张林, 熊洪, 朱永川, 刘茂, 郭晓艺
2014, 20(6): 1329-1337. doi: 10.11674/zwyf.2014.0602
摘要:
【目的】水稻采用前氮后移的施肥方式有利于提高氮肥利用效率并获得高产,但不同杂交组合是否适应尚无研究报道。为此,本文以20个杂交中稻组合为材料,研究了施氮方式与杂交组合间的产量及库源结构的互作效应。【方法】在冬水田高产栽培条件下,试验设前氮后移(底肥:促花肥:保花肥=6:2:2)与重底早追(底:蘖=7:3)两种施氮方式,采用裂区设计,以施氮方式为主处理,杂交组合为副处理进行田间试验。对两种施氮方式的产量差值与各施氮方式下产量性状间进行了相关、 回归与通径分析。【结果】20个杂交组合分别在两种施氮方式下的产量相关性状均达极显著,方差分析F值8.89~149.08(P<0.01)。两种施氮方式下,20个杂交组合的产量性状及粒叶比的成对数据平均值的差异显著性分析表明,前氮后移处理的有效穗数比重底早追显著降低,但其结实率和千粒重分别显著或极显著提高,最高苗数、 穗粒数和粒叶比在两种施氮方式间差异不显著。不同杂交组合在两种施氮方式间的产量表现不尽相同。20个杂交组合前氮后移平均产量8981.90 kg/hm2,比重底早追增产1.62%;前氮后移处理中,内5优306、 蓉18优447、 内5优317和川谷优7329四个组合不仅产量较高,而且均分别比重底早追法极显著增产。前氮后移比重底早追的增产效果与两种施氮方式下杂交组合的穗粒数呈极显著负相关,相关系数分别为-0.7870和-0.7986(P<0.01)。其原因在于,穗粒数较少的组合,其分蘖力较强,在前氮后移情况下,仍能确保较多的有效穗数,而且穗粒数和结实率因施用穗肥有一定提高,最终表现为前氮后移比重底早追法显著或极显著增产;而穗粒数过大的组合,其分蘖力较弱,在前氮后移前期施氮量较少情况下,因最高苗数明显不够,有效穗数显著下降,加之穗粒数有所降低而减产。【结论】前氮后移增产量(y)与杂交组合穗粒数(x)的关系可表述为 y =2607.9-11.02x (R2=0.6308)。大面积生产中,穗粒数237粒可作为采用前氮后移施肥法的杂交组合品种的选择指标。
不同氮肥用量及其生育期分配比例对四川丘陵区带状种植小麦氮素利用的影响
吴中伟, 樊高琼, 王秀芳, 郑亭, 陈溢, 李金刚, 郭翔
2014, 20(6): 1338-1348. doi: 10.11674/zwyf.2014.0603
摘要:
【目的】带状种植是四川小麦的典型种植方式,主要分布在丘陵旱地,与玉米构成小麦/玉米复合种植系统。本文通过两年大田试验研究了不同氮肥用量和生育期分配比例对四川丘陵旱地带状种植小麦氮素吸收累积、 分配与转运的影响,以及氮素利用效率和土壤氮残留问题,筛选适合于该地区带状种植小麦的适宜氮肥用量和分配比例,为生产应用提供理论和技术依据。【方法】试验在四川省仁寿县进行,试验材料为四川主推品种川麦42,带状种植(即2 m为一带,种5行小麦,行距20 cm,小麦幅宽80 cm,预留行1.2 m),2BSF-4-5A型谷物播种机播种,密度150104 plant/hm2。试验采用二因素裂区设计,施氮量为主区,设N 90(N1)、 135(N2)、 180(N3)、 225(N4) kg/hm2 4个水平;生育期分配比例为裂区,设基肥一次性施入(R1)、 底肥:苗肥=7:3(R2)、 底肥:拔节肥=7:3(R3)和底肥:苗肥:拔节肥:孕穗肥=5:1:2:2(R4)4个水平,并以不施肥(CK)为对照。【结果】 1)施用氮肥后收获期地上部植株总吸氮量显著提高,开花期植株各营养器官氮素积累量、 成熟期叶和茎鞘中氮素残留量以及转运氮的贡献率均随施氮量的增加而增加,而花后氮素同化量及其对籽粒氮的贡献率随施氮量增加呈先增后降的趋势,在施氮量为N 135 kg/hm2时达最大。底肥:拔节肥=7:3的施氮方式有利于提高花后氮素同化量及其对籽粒氮贡献率,而底肥:苗肥:拔节肥:孕穗肥=5:1:2:2的施氮方式有效地促进了花前贮存氮素向籽粒转移,同时也增加了成熟期氮素在营养器官中的残留,降低了氮素在籽粒中的分配比例;2)氮利用效率和植株氮生产力均随施氮量的增加而降低,土壤中残留的全氮、 NO-3-N及NH+4-N含量则随施氮量的增加而增加;在施氮量较高(N 180~225 kg/hm2)的条件下,底肥一次施极大地增加了土壤中氮的残留,且随施氮量增加,拔节期一次性追肥土壤中氮残留也增加,氮肥分次追施和加大分配比例能够有效降低土壤中的氮素残留; 3)在四川丘陵旱地套作条件下,施氮量和籽粒产量的关系可用二次曲线方程来拟合,平均每生产100 kg籽粒需N 3.6 kg;施氮量为180 kg/hm2、 分配比例为底肥:拔节肥=7:3时籽粒产量最高,可达4800 kg/hm2(第二年4706 kg/hm2),较CK增产27.6%(第二年增产25.6%)。【结论】综合考虑小麦籽粒产量、 氮吸收利用特性以及土壤中残留氮量,在保证获得较高小麦产量(4650 kg/hm2以上)的前提下,应适当减少氮肥用量,采取氮肥后移及分次施用的方式。本试验条件下带状种植小麦推荐的氮肥用量为N 135~180 kg/hm2,分配比例为底肥:拔节肥=7:3。
小麦苗期氮素吸收利用效率差异及聚类分析
杜保见, 郜红建, 常江, 章力干
2014, 20(6): 1349-1357. doi: 10.11674/zwyf.2014.0604
摘要:
【目的】氮肥过量施用,不仅造成氮素大量流失,还增加了农业生产成本,对生态环境带来了巨大的威胁。筛选和培育氮高效小麦品种是提高氮肥利用率、 降低环境污染风险的有效途径。本文通过对44个小麦品种苗期性状的考察,初步筛选出具有氮高效潜力的小麦品种。【方法】利用循环营养液培养方法,研究了安徽省44个小麦品种(系)在正常氮(5 mmol/L)和高氮(45 mmol/L)条件下苗期氮素吸收利用效率的差异。采用隶属函数法将评价指标数据进行标准化,区间为[0,1];而后采用客观赋权法将标准化后的数据整合成一个无量纲的综合值,最后基于综合值运用最短距离法、 欧氏距离平方聚类分析方法,将44个小麦品种划分成不同的氮效率类型。【结果】在两种供氮水平下,不同小麦品种的茎叶干重、 根干重、 叶面积、 茎叶氮累积量和根氮累积量存在显著性差异,其变异系数分别在27.9%~33.7%和21.5%~32.8%之间,可作为小麦苗期氮效率的评价指标。小麦苗期氮效率综合值在正常氮和高氮水平下分别在0.053~0.920和0.001~0.853之间,其中鉴76在正常氮和高氮条件下的氮效率综合值均大于80%。通过隶属函数氮效率综合值及其聚类分析,将44个供试小麦品种分为氮高效型、 氮中效型和氮低效型三类;其中扬麦16和鉴76在正常氮和高氮条件下均表现为高效型,皖麦68、 F60501-4、 鉴62和安农1026只在高氮条件下表现为高效型。氮高效型、 氮中效型、 氮低效型小麦品种在正常供氮和高氮条件下分别占供试品种总数的4.54%、 54.55%、 40.91%和13.63%、 38.64、 47.73%。【结论】在正常供氮和高氮条件下,44个供试小麦品种的茎叶氮累积量、 茎叶干重、 根部氮累积量、 根部干重和叶面积存在显著性差异,可以作为小麦苗期氮效率评价指标;初步确定扬麦16和鉴76为正常供氮和高氮条件下的氮高效型品种,皖麦68、 F60501-4、 鉴62和安农1026 为高氮条件下的氮高效型品种。
长期不同氮、 磷用量对冬小麦籽粒锌含量的影响
靳静静, 王朝辉, 戴健, 王森, 高雅洁, 曹寒冰, 于荣
2014, 20(6): 1358-1367. doi: 10.11674/zwyf.2014.0605
摘要:
【目的】小麦是我国西北地区主要的粮食作物,主要种植在低锌的石灰性土壤上,其籽粒锌含量普遍较低,难以满足人们的锌营养需求,因此提高冬小麦籽粒中的锌含量对保证人体健康具有非常重要的意义。氮素、 磷素供应不足或过量会影响冬小麦对锌的吸收与利用,本文基于黄土高原南部9年的长期定位试验,研究了长期不同氮、 磷肥用量对旱地冬小麦籽粒锌含量的影响及籽粒锌含量与氮、 磷吸收与分配的关系,以期为有效调控冬小麦籽粒锌营养品质和优化旱地冬小麦氮、 磷肥管理提供理论依据和切实可行的措施。【方法】田间定位试验开始于2004年10月,位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。采用单因素完全随机区组设计,重复4次。供试小麦品种为小偃22,整个生育期不灌水。试验一为小麦施氮量试验,在施磷量为P2O5100 kg/hm2的基础上,设置0、 80、 160、 240、 320 kg/hm2 5个氮肥(N)水平;试验二为小麦施磷量试验,在施氮量为N 160 kg/hm2的基础上,设置P2O5 0、 50、 100、 150、 200 kg/hm2 5个磷肥水平。分别于2011~2013年连续两年进行田间取样,测定小麦籽粒产量及其构成因素,籽粒、 茎叶和颖壳中的氮、 磷、 锌含量,计算小麦地上部的氮、 磷、 锌吸收量。【结果】小麦施氮量试验表明,氮肥用量不超过N 320 kg/hm2时,小麦籽粒锌含量和地上部锌吸收量与施氮量呈极显著的正相关关系,施氮量每增加N 100 kg/hm2,籽粒锌含量平均提高4.0 mg/kg,地上部锌吸收量平均提高36.4 g/hm2;籽粒中的锌含量与氮含量之间、 地上部的锌吸收量与氮吸收量之间也均呈极显著的正相关关系,籽粒氮含量每增加1 g/kg,籽粒锌含量平均提高2.0 mg/kg,地上部氮吸收量每增加100 kg/hm2,其锌吸收量平均提高142.9 g/hm2。小麦施磷量的试验结果表明,施磷量不超过200 kg/hm2时,籽粒锌含量与施磷量呈极显著的负相关关系,施磷量每增加P2O5 100 kg/hm2,籽粒锌含量平均下降9.2 mg/kg;籽粒锌含量与磷含量也呈极显著的负相关关系,籽粒磷含量每增加1 g/kg,籽粒锌含量平均降低24.0 mg/kg;地上部锌吸收量与施磷量、 地上部磷吸收量之间均没有显著相关关系。【结论】综合考虑冬小麦籽粒产量和籽粒锌含量,建议这一地区冬小麦的施氮量和施磷量分别控制在N 160~240 kg/hm2和P2O5 50~100 kg/hm2。
春玉米土壤矿质氮累积及酶活性对施氮的响应
隽英华, 孙文涛, 韩晓日, 邢月华, 王立春, 谢佳贵
2014, 20(6): 1368-1377. doi: 10.11674/zwyf.2014.0606
摘要:
【目的】东北地区春玉米生产中过量施用氮肥的现象普遍存在,导致氮肥利用效率下降,氮素污染严重。有关施氮对东北春玉米土壤矿质氮累积特性影响的研究鲜有报道。本文利用春玉米土壤矿质氮累积量及氮代谢关键酶活性对施氮的响应行为,探寻春玉米的合理施氮量。【方法】采用田间试验和室内分析相结合的方法研究春玉米土壤矿质氮累积量及氮代谢关键酶活性对施氮的响应行为。设计6个施氮水平(N 0、 60、 120、 180、 240和300 kg/hm2)。自播种开始,每隔15 d分层采集0120 cm土样一次,共取样10次,进行相关指标的测定与计算。收获时,选择代表性的春玉米进行考种测产。【结果】春玉米产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于N 240 kg/hm2时,产量有减少的趋势。土壤中累积的矿质氮以硝态氮为主,其变化行为受施氮量和生育时期的双重制约。土壤硝态氮累积量随施氮量的增加和生育时期的推进均显著增加。受氮肥追施的影响,拔节~大喇叭口期和抽雄期060 cm土层铵态氮累积量与苗期和成熟期相比显著增加;从苗期到抽雄期,060 cm土层的硝态氮累积量显著增加,而60 cm以下土层无规律性变化。除成熟期外,其他3个生育时期土壤硝态氮累积量均随施氮量的增加显著增加,而随着土层的加深呈降低趋势。与施氮量低的处理(无硝态氮累积峰)相比,N240和N300处理的硝态氮累积峰从拔节期的2060 cm迁移到抽雄期的80100 cm,说明过量施氮增加了硝态氮淋溶损失的风险,对环境形成一定的威胁。土壤脲酶和硝酸还原酶活性均随着施氮量的增加先增加后降低,均随着生育时期的推进呈波浪式变化,峰值出现在拔节期~抽雄期,这与土壤中铵态氮和硝态氮累积量的变化趋势相一致。【结论】综合考虑春玉米产量性状、 矿质氮累积量、 氮代谢关键酶活性和经济效益,初步认为,在本试验条件下,春玉米的适宜施氮量在179~209 kg/hm2之间,且在生产上应用该施氮量可以实现氮肥用量降低、 产量增加、 氮肥效率提高及生态环境保护的协调一致。
不同控水时段根区局部灌溉对玉米生理和水分利用效率的影响
傅丰贝, 陆文娟, 李伏生
2014, 20(6): 1378-1386. doi: 10.11674/zwyf.2014.0607
摘要:
【目的】根区局部灌溉(PRI)是一种节水灌溉方法,包括分根区交替灌溉(AI)和固定部分根区灌溉或称部分根区干燥灌溉(PRD),其中PRD技术是在作物生育时期一半根区总不灌水,另一半根区充分灌水,AI技术则是在作物生育期内根据生育时期和土壤水分情况交替对根系两侧进行灌水。本文研究在不同施肥条件下,拔节前期至抽雄期不同时段采用PRI对玉米生理指标、 干物质积累和水分利用效率(WUE)的影响,以期为玉米合理灌溉和施肥提供依据。【方法】采用盆栽方法,设3种灌溉方式为常规灌溉(每次对盆内全部土壤均匀灌水)、 分根区交替灌溉(每次交替对盆内1/2区域土壤灌水)和固定部分根区灌溉(每次固定对盆内1/2区域土壤灌水);2种灌水量为正常灌水(70%~80%f,f为田间持水量)和轻度亏水(60%~70%f); 2种施肥处理为100%化肥氮、 80%化肥氮+20%有机氮。在拔节期至抽雄期进行12 d、 24 d和36 d根区局部控水灌溉处理。分别测定玉米的光合速率、 气孔导度、 叶绿素、 类胡萝卜素、 可溶性糖和脯氨酸含量,总干物质量、 耗水量和水分利用效率。【结果】不同灌溉方式、 灌水水平和有机无机氮比例处理对拔节中期、 拔节末期和抽雄期玉米光合速率、 气孔导度、 类胡萝卜素含量、 叶绿素含量和可溶性糖含量的影响不显著,灌水量对抽雄期脯氨酸含量的影响也不显著,表明控水持续时间长短,根区局部灌溉、 轻度亏水和有机无机氮配施不会显著影响玉米生理指标。与常规灌溉相比,拔节前期至抽雄期3个控水时段根区局部灌溉对玉米总干物质量和水分利用效率的影响虽不显著,但是显著降低了玉米耗水量,在正常灌水量和单施化肥氮条件下,拔节末期控水24 d和抽雄期控水36 d,根区局部灌溉可分别提高水分利用率24.4%和16.3%。此外,轻度亏水、 有机无机氮肥配施(80%化肥氮+20%有机氮)对玉米生理指标、 总干物质量和水分利用率的影响也不显著。【结论】在正常灌水量和单施化肥氮条件下,在拔节期至抽雄期进行根区局部灌溉可显著降低玉米耗水量,而对玉米生理指标和总干物质量无明显影响,因而显著提高玉米水分利用效率。
我国北方玉米施肥产量效应和经济效益分析
何萍, 徐新朋, 仇少君, 赵士诚
2014, 20(6): 1387-1394. doi: 10.11674/zwyf.2014.0608
摘要:
【目的】因土壤类型、 养分管理措施不同导致施肥后作物的增产效应不同,由此影响经济效益。通过研究当前我国北方玉米产区氮、 磷、 钾施用对玉米的增产效应和经济效益,分析给定施肥效应、 肥料和玉米价格情况下玉米的经济效益变化,为我国北方玉米科学施肥和经济施肥提供一定的借鉴意义。【方法】2010~2012年在我国北方七省玉米种植区开展373个田间试验。试验设置基于产量反应和农学效率的推荐施肥(Nutrient Expert,简称NE),在此基础上设置减素处理包括不施氮、 不施磷和不施钾处理,以农民习惯施肥为对照。依据产量和试验期间玉米和肥料价格计算了肥料氮、 磷、 钾施用的产投比。【结果】玉米各试验点产量效应变异很大,黑龙江、 吉林、 辽宁、 河北、 河南、 山东和山西各点的施氮产量效应分别为3040、 2314、 2324、 981、 2139、 1184 和1244 kg/hm2, 施磷产量效应分别为1463、 1216、 1425、 635、 944、 376和 620 kg/hm2, 施钾产量效应分别为1454、 1063、 1532、 877、 910、 383 和592 kg/hm2。氮、 磷、 钾素产量效应变化范围分别为341~7900 kg/hm2, 11~5381 kg/hm2以及9~4097 kg/hm2,依次平均为1889、 954和973 kg/hm2,表明不施氮对产量影响最大、 其次为钾,不施磷对产量影响最小。经济效益分析结果表明,施用氮、 磷和钾平均产投比(VCR)分别为2.8、 7.8和4.6,即投入单位金额的氮、 磷和钾养分可分别获得2.8、 7.8和4.6倍的收益。预测不同肥料价格和玉米价格下的VCR表明,随着施肥增产效应的增加,即使施肥量增加,VCR也增加。收益多少随增产效应、 施肥量、 肥料和玉米价格而变化。采用专家系统推荐的N-P2O5-K2O用量(157-56-67 kg/hm2)获得的籽粒产量为10255 kg/hm2、 经济效益为18903 yuan/hm2,同样地点农民习惯施肥N-P2O5-K2O(225-61-47 kg/hm2)获得的产量和经济效益分别为9996 kg/hm2和18154元/hm2。专家系统推荐施肥多获益748 yuan/hm2,其中1/3来自节约的肥料,2/3来自增产带来的效益。【结论】我国北方玉米产区玉米的增产效应以氮最高,其次是钾,磷最小。依据肥料价格因素,单位氮磷钾养分收益磷最高,其次是钾,最低是氮。依据玉米价格和肥料价格综合考虑,基于NE专家系统的推荐N-P2O5-K2O用量(157-56-67 kg/hm2)是北方各地获得高产和高收益的施肥用量。
玉米-大豆和玉米-甘薯套作对玉米生长及氮素吸收的影响
廖敦平, 雍太文, 刘小明, 杨峰, 苏本营, 杨文钰
2014, 20(6): 1395-1402. doi: 10.11674/zwyf.2014.0609
摘要:
【目的】利用根系分隔技术, 研究不同需氮特性的旋花科、 豆科作物与玉米套作后,玉米的生长特性与养分吸收差异及其增产机理。【方法】采用石英砂培盆栽试验,二因素完全随机试验设计。以玉米-大豆、 玉米-甘薯两种套作模式为研究对象,设计不分隔、 部分分隔、 完全分隔三种隔根方式。分析不同套作模式下不同隔根方式对玉米地下根系活力、 根系生物量及地上植株叶片光合特性、 籽粒产量和吸氮量的影响。【结果】1)不同种植模式对玉米生长有显著影响,不分隔处理时,与大豆套作的玉米根系活力、 籽粒重及地上植株总吸氮显著高于与甘薯套作的玉米,分别高6.25%、 8.69%和18.89%; 部分分隔或完全分隔时,两套作处理间差异不显著(P0.05)。 2)隔根方式影响玉米的物质积累及籽粒产量,表现为不分隔部分分隔完全分隔。3)不分隔有助于促进共生玉米生长,但不同套作模式的影响效果不一致;玉米-大豆套作处理下,不分隔处理的玉米根系活力、 净光合速率、 籽粒产量和总吸氮量均高于隔根处理,比完全分隔处理的分别高25.65%、 27.31%、 64.69%和71.65%;玉米-甘薯套作下增加幅度为17.59%、 19.83%、 52.38%和46.21%,分别比玉米-大豆套作处理低31.44%、 27.39%、 19.03%和35.51%。 4)相关分析表明,两种套作处理玉米地下根系干重与地上植株干物质重、 叶片光合速率及籽粒重显著正相关,相关系数分别为0.984、 0.927和0.986(P0.01);且地下根系活力与地上植株叶片净光合速率显著正相关,相关系数达0.929(P0.01)。【结论】种植模式和隔根方式显著影响了玉米的物质积累及氮素吸收。根系不分隔时,玉米-大豆套作处理下玉米的根系活力、 净光合速率、 生物量、 籽粒产量及总吸氮量显著高于玉米-甘薯套作;隔根处理导致的生物量和吸氮量下降主要是由根系活力降低引起的。与玉米-甘薯套作相比,大豆促进了玉米根系活力的提高,有效调节了玉米地上部植株光合作用及干物质积累,实现产量和氮素吸收的增加。
不同氮肥水平下玉米光响应曲线模型的比较
王帅, 韩晓日, 战秀梅, 杨劲峰, 刘轶飞, 王月, 李娜
2014, 20(6): 1403-1412. doi: 10.11674/zwyf.2014.0610
摘要:
【目的】本研究采用7种模型对光响应曲线进行拟合,比较不同拟合模型的优劣,旨在优选出氮胁迫下最优的光合作用光响应模型,为研究玉米的氮素营养生理和栽培提供科学依据,为棕壤地区春玉米氮素高效管理提供理论依据。【方法】以郑单958玉米为研究对象,在棕壤长期定位肥料试验的基础上,采用LI-6400型便携式光合作用测定系统测定穗位叶在不同光强下的光合速率,从不同供氮水平研究灌浆期玉米穗位叶叶片的光合作用光响应特征,采用二次回归、 直角双曲线、 非直角双曲线以及直角双曲线修正等7种不同模型对光响应曲线进行拟合,通过拟合程度、 拟合的表观量子效率(α)、 最大净光合速率(Pnmax)、 光饱和点(LSP)、 光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rday)6个参数的对比,比较7 种模型的差异。【结果】 1)随氮肥水平的提高,产量、 氮素含量、 叶绿素含量有所提高,而施氮处理的净光合速率则表现出降低的趋势。2)本研究中的7种模型均能较好地对施高量氮肥(N180处理)的玉米叶片Pn光响应进行拟合,决定系数除直角双曲线修正模型为0.992外,其余均为0.994。但是不同模型对光抑制现象明显的N0、 N120处理的拟合效果差异较大,从决定系数比较来看,拟合效果优劣排序为直角双曲线修正模型、 二次回归模型非直角双曲线模型指数模型直角双曲线模型、 动力学模型。3)直角双曲线修正模型和二次回归模型的Pnmax、 LSP、 LCP和Rday四个光合参数均与实测值较为接近,而其他模型除个别参数较为接近外,多数参数差别较大;另外由于直角双曲线模型、 非直角双曲线模型和动力学模型的方程没有极值,不能直接得到光饱和点,使这三种模型损失了LSP这个重要的参数。4)随着施氮水平的提高,灌浆期玉米穗位叶α、 Pnmax、 LSP、 LCP和Rday 5个参数均逐渐升高。【结论】随着施氮水平的提高,灌浆期玉米穗位叶光合性能明显提升,光抑制程度减轻,α、 Pnmax、 LSP、 LCP和Rday 5个参数均升高;在不同氮肥水平下,无论是光饱和、 非光饱和或光抑制情况下,直角双曲线修正模型和二次回归模型均能较好地对玉米光响应曲线进行拟合,拟合的光合参数信息较多,拟合的光合参数与实测值相近,因此直角双曲线修正模型和二次回归模型较适宜拟合玉米光响应曲线。
DSSAT-CERES模型在黄土高原丘陵沟壑地区春玉米生产中的适用性评价
邹龙, 冯浩
2014, 20(6): 1413-1420. doi: 10.11674/zwyf.2014.0611
摘要:
【目的】本研究在黄土高原丘陵沟壑区引入农业技术转化决策系统(DSSAT, Decision Support System for Agrotechnology Transfer)研究春玉米生长过程,旨在组建该区土壤、 气象、 作物品种的DSSAT模型数据库,验证和评估DSSAT模型在黄土丘陵沟壑地区的适用性,为模型在黄土丘陵沟壑地区的应用奠定基础。【方法】研究主要基于陕西安塞农田生态系统国家野外科学观测研究站2002、 2003、 2005年春玉米田间试验结果,采用DSSAT4.5内嵌的GLUE(Generalized Likelihood Uncertainty Estimation)软件,结合2002、 2003、 2005三年CK处理的大田试验数据运行GLUE软件3000次,对黄土高原丘陵沟壑区玉米品种沈单10 进行参数率定,然后运行DSSAT4.5中的CERES-Maize模型对其他处理条件下的春玉米生育期、 产量、 生物量进行模拟,并结合田间实测数据进行对比验证,对模型参数的适用性进行评价,从而评价CERES-Maize模型在该区春玉米种植中的适用性。【结果】 1)2002年和2005年对春玉米生育时期的模拟误差均在3天以内,产量模拟的归一化的均方根误差(n-RMSE)和平均相对误差(MRE)均小于10%,生物量模拟的误差稍大,但均在可接受范围内。2)2003年模拟的生育期时间和春玉米实测生育期时间基本吻合,唯独出苗日期相差较大,为9天;产量模拟的n-RMSE和MRE分别为6.47%和5.03%;地上生物量模拟误差稍大,模拟结果的n-RMSE和MRE分别为31.81%和30.21%。【结论】在正常降雨条件的情况下(2002年和2005年),CERES-Maize模型能够较好的模拟黄土高原丘陵沟壑区春玉米的生长过程、 地上部分生物量以及收获产量;在降雨较少的年份(2003年),模型对作物生产实际情况的再现能力相对变弱,因此CERES-Maize模型还不能很好的模拟干旱年份下作物的生长过程。
外源化肥氮素在土壤有机氮库中的转化及关系
姜慧敏, 李树山, 张建峰, 杨俊诚, 李玲玲, 张水勤, 郭俊娒, 刘恋, 谢义琴, 王峰源
2014, 20(6): 1421-1430. doi: 10.11674/zwyf.2014.0612
摘要:
【目的】本研究旨在探明外源化肥氮在土壤不同有机氮库中的动态转化及关系,为实现化肥氮素养分高效利用的有效调控提供理论依据。【方法】利用15N示踪技术(15N标记尿素,丰度10.3%),以江西红壤性水稻土为研究对象,通过土壤培养试验,研究农民习惯施肥水平下,水稻不同生育期外源化肥氮在土壤有机氮库(氨基酸态氮、 氨基糖态氮、 酸解铵态氮、 酸解未知氮和非酸解有机氮)中的转化及关系。采用通径分析方法,评估来自外源化肥氮的有机氮各组分之间的转化关系。【结果】 1)土壤中氨基酸态氮和氨基糖态氮中来自外源的化肥氮(氨基酸态氮-15N和氨基糖态氮-15N)含量从分蘖期到拔节期显著升高(P0.05),从拔节期到灌浆期显著降低(P0.05),全生育期两个组分中来自外源化肥氮的含量最高值分别为26.5和8.4 mg/kg,均出现在分蘖期和拔节期之间;酸解性铵态氮中来自外源的化肥氮(酸解性铵态氮-15N)含量从分蘖期到成熟期逐渐降低,全生育期的动态转化符合指数递减方程;酸解未知态氮中来自外源的化肥氮(酸解未知态氮-15N)含量随着生育期的延长逐渐达到动态平衡,最大值接近12.8 mg/kg;非酸解性有机氮中来自外源的化肥氮(非酸解性有机氮-15N)含量在全生育期的变化符合对称方程,最低值7.9 mg/kg出现在拔节期和灌浆期之间。2)在水稻营养生长阶段的分蘖期和拔节期,外源化肥氮分别以酸解性铵态氮和氨基酸态氮为主要方式结合到土壤有机氮库中,其含量分别占施入化肥氮的21.5%和14.8%;在水稻营养生长和生殖生长并进阶段(灌浆期)和生殖生长阶段(成熟期),外源化肥氮主要结合到非酸解性有机氮库中,分别占施入化肥氮的8.7%和12.7%。3)土壤各有机氮库中来自外源的化肥氮之间存在相互转化的关系,酸解性铵态氮库起到了“暂时库”的作用,生育前期在土壤中固持氮,当可利用性氮受限时,又可以作为有效氮库释放氮供作物吸收;在整个生长期中氨基酸态氮库对外源化肥氮的转化积累起到了“过渡库”的作用,固持在氨基酸中的化肥氮可以转化成酸解性铵态氮和氨基糖态氮。4)灌浆期和成熟期植物吸收的来自外源的化肥氮与氨基酸态氮-15N和酸解铵态氮-15N的关系更密切。【结论】外源化肥氮在土壤中转化的过程中酸解性铵态氮起到了“暂时库”的作用,氨基酸态氮起到了“过渡库”的作用,非酸解性有机氮可作为氮素的“稳定库”存在,外源氮在这几个主要的氮库中动态转换以保持土壤-作物体系中氮素的循环。
控温条件下秸秆腐解过程中黄泥田氮素转化及酸度对水肥耦合的应答
苏朋, 傅昱, 何艳, 徐建明, 吴建军, 吴良欢
2014, 20(6): 1431-1440. doi: 10.11674/zwyf.2014.0613
摘要:
【目的】在华中低产酸化黄泥田双季稻区,研究不同温度、水分条件及施肥对添加微生物促腐菌剂下秸秆腐解过程中土壤氮素转化和酸度矫治的影响。【方法】采用室内培养试验,于15℃和35℃条件下,设2个水分条件[40%和100%最大田间持水量(WHC)]及2种氮肥处理(尿素、猪粪),动态监测水稻秸秆腐解过程中土壤无机硝态氮(NO-3-N)、 铵态氮(NH+4-N)和总水溶性氮(TDN)含量,以及土壤pH变化在105 d培养周期内的变化特征。【结果】温度与各形态氮含量及土壤pH间均缺乏相关性,不同温度下水分、 氮肥类型对氮转化及pH影响大致相同; 35℃和15℃条件下几乎整个培养周期内,各处理铵态氮含量表现为WHC40%+U WHC40%+M WHC100%+U WHC100%+M,即尿素处理优于猪粪处理(P0.01),不论添加何种氮素均表现为WHC40% WHC100% (P0.01);NO-3-N和TDN含量顺序为WHC100%+U WHC100%+M WHC40%+U WHC40%+M,其中后二者NO-3-N含量无差异,WHC100%条件下NO-3-N和TDN含量均显著高于40% WHC(P0.05); 氮净矿化量为WHC40%+U WHC100%+U,添加猪粪处理后在两水分条件下都为负值,表现生物固定,而净硝化强度为WHC100%+U WHC100%+M,低水分含量的两氮肥添加均表现弱硝化;各处理至培养结束时土壤pH均大幅提升,pH值大小呈WHC40%+M WHC40%+U WHC100%+M WHC100%+U,净变化值则分别为+0.35、 +0.51、 -0.61和+0.15,其中,WHC100%+M处理虽然最终表现有0.61单位降低,但在前期仍有大幅上升的现象。【结论】高温度、 水分含量下,施尿素可因其短期内氮矿化与pH(高净氮矿化量、 净硝化量、 酸度提升)方面的优势而作为田间推荐的水肥耦合管理措施;微生物在氮素循环中对设定的温度条件有一定适应能力;相比于尿素在改变各种氮浓度和诱导pH变化方面的良好作用,猪粪从供氮时效方面讲,是一种可采用的但也相对难以利用的氮源。
长期秸秆还田对华北潮土肥力、 氮库组分及作物产量的影响
赵士诚, 曹彩云, 李科江, 仇少君, 周卫, 何萍
2014, 20(6): 1441-1449. doi: 10.11674/zwyf.2014.0614
摘要:
【目的】近年,华北小麦-玉米轮作系统秸秆全量还田已逐步普及,但秸秆还田下土壤氮库组成的变化并不清楚。本文利用肥料定位试验,研究了长期秸秆还田(32年)对华北潮土肥力、 氮库组分和作物产量的影响。【方法】研究选用河北省衡水旱作试验站长期定位试验的不施肥(对照CK)和等量氮、 磷肥用量下的0kg/hm2(S0)、 2250 kg/hm2(S1)、 4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)秸秆还田处理。于2012年小麦收获后采集各处理020 cm土样,利用新鲜土样测定微生物量氮、 NH+4-N和NO-3-N;风干土壤用常规方法测定氮磷钾全养分、 有机质和pH,用Bremner法测定有机氮(酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮、 氨基糖氮和酸解未知态氮),用Silver-Bremner法测定固定态铵。同时结合长期试验数据, 分析长期秸秆还田下有机质和作物产量的变化。【结果】与试验开始前(1981年)相比,长期施用化肥处理的土壤全磷和有机质显著增加,全氮没有明显变化,而全钾出现降低趋势(-3.2%);秸秆用量的增加提高了全氮、 全磷和有机质,降低了pH值,但对全钾没有影响。酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和未知态氮为潮土有机氮的主要组分;与CK相比,长期施肥提高了土壤有机氮含量,酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和氨基糖氮均随秸秆用量的增加而增加,而不同施肥处理对酸解未知态氮和非酸解氮没有明显影响。长期化肥施用提高了微生物量氮和晶格固定态铵,秸秆用量的增加进一步提高了微生物量氮,但降低了固定碳铵。施肥没有明显影响NH+4-N含量,但长期施用化肥提高了NO-3-N含量,且高量秸秆还田对NO-3-N含量的提高具有促进作用。施肥显著提高了作物产量,在施用化肥基础上增施秸秆进一步提高了小麦和玉米产量,且玉米产量随秸秆用量的增加而增加,而高量秸秆还田对小麦产量并没有显著影响。【结论】长期化肥(氮、 磷肥)和秸秆结合施用提高了土壤肥力(主要为氮、 磷), 增加了土壤碳固持,但仅玉米秸秆还田导致了土壤钾消耗,增加钾肥投入维持土壤钾平衡是必要的。长期秸秆还田对酸解氨基酸态氮的贡献高于酸解氨态氮;高量秸秆还田提高了微生物量氮和NO-3-N含量,但降低了固定态铵含量。长期秸秆还田提高了作物产量,而为保证秸秆还田后茬的作物高产,与之配套的还田方法和田间管理是很必要的。
稻-油轮作下长期秸秆还田与施肥对作物产量和土壤理化性状的影响
刘禹池, 曾祥忠, 冯文强, 秦鱼生, 王昌全, 涂仕华, 陈道全
2014, 20(6): 1450-1459. doi: 10.11674/zwyf.2014.0615
摘要:
【目的】研究长期秸秆还田与施肥对作物产量和土壤肥力的影响,为该种植模式下作物最佳养分管理提供技术支撑。【方法】自2005年起在成都平原的广汉市开展了水稻-油菜轮作下连续秸秆覆盖还田+免耕与不同施肥的长期定位试验。试验为随机区组设计,共有8个处理,3次重复。这8个处理包括对照(只施化肥、 无秸秆覆盖)和秸秆覆盖还田下4个氮肥用量、 2个磷肥用量和3个钾肥用量的7个组合处理。自2005年起每季收获时采集植株样本,分析不同处理下水稻和油菜的农艺形状与产量变化情况,2010年水稻收获后采取耕层(05 cm、 515 cm和1530 cm)土样,分析不同处理的土壤肥力演化趋势。【结果】在稻-油轮作下,同一处理水稻和油菜产量受气候变化影响存在显著的年度间差异。秸秆还田对水稻产量的影响始于覆盖后的第三年,即秸秆覆盖处理的水稻产量显著高于相同施氮量的无覆盖对照处理,油菜秸秆覆盖条件下的减磷和减钾处理的水稻产量相当或高于对照处理。按此计算,秸秆还田在水稻季每公顷可节约大约N 60 kg和K2O 90 kg。在油菜季,稻草覆盖似乎不能明显减少氮肥投入,减磷处理的油菜产量始终最低。因此,施用充足的磷肥成为油菜高产的关键,该结果为稻-油轮作制度中磷肥的合理分配提供了科学依据,即磷肥应重点施在油菜上,水稻上可少施或不施磷肥。在油菜季,秸秆还田每公顷能节约大约N 30 kg和K2O 90 kg。连续秸秆覆盖+免耕使土壤有机质和氮、 磷、 钾养分在05 cm土层聚集,但对下层土壤影响不大; 减磷、 减钾处理使土壤磷、 钾耗竭,但无覆盖对照处理的土壤钾耗竭大于减钾处理;在磷钾施肥量不变的情况下,增加氮肥施用量降低了土壤速效钾与有效磷含量。长期秸秆覆盖还田+免耕能显著改善05 cm土层的土壤物理性状,即降低土壤容重,增加孔隙度、 非水稳性和水稳性团聚体的数量,但增加了下层土壤的容重和降低了土壤孔隙度。【结论】长期秸秆覆盖还田+免耕能显著提高水稻-油菜轮作下的作物产量,减少肥料投入和提高表层土壤肥力水平,但油菜季必须注意施用足够的磷肥以保证油菜籽高产的需要。
SH6中间砧不同埋土深度对苹果幼树内源激素和氮素利用的影响
李洪娜, 季萌萌, 彭玲, 姜翰, 葛顺峰, 姜远茂
2014, 20(6): 1460-1467. doi: 10.11674/zwyf.2014.0616
摘要:
【目的】苹果矮化密植集约化栽培已成为国内外现代苹果生产发展的主流和方向。应用矮化中间砧是当前我国果树生产上采用的主要致矮手段,但矮化中间砧苹果存在氮素吸收利用率低、 树势弱、 易衰老等问题,目前我国对于矮化中间砧的栽培标准尚不统一,生产上大都采用的中间砧埋深1/2的措施也缺乏一定的理论依据。因此,研究中间砧不同埋土深度对苹果幼树内源激素和氮素利用的影响,以期为确定SH6中间砧埋土的最适深度提供理论依据。【方法】利用15N同位素示踪技术,以两年生宫藤富士/SH6/平邑甜茶(Borkh cv. Fuji/SH6/M.hupehensis Rehd)为试材,于春梢萌芽前,设置3个埋土深度,其中T1为中间砧全埋,T2为中间砧埋深1/2,T3为中间砧全露,同时每棵施0.5 g 15N-尿素,5次重复。于春梢旺长期、 春梢停长期,采用酶联免疫法测定茎尖和细根的激素含量;植株停止生长时,整株解析,称量各部分鲜重、 干重,测定植株全氮及其15 N 丰度。【结果】中间砧埋土深度与植株生长关系密切,株高、 茎粗、 鲜重、 细根生物量均以全埋(T1)最高,全露(T3)最低,且两者差异显著。中间砧不同埋土深度影响植株内源激素含量,不同处理间存在差异,新梢旺长期和新梢停长期茎尖、 新梢中赤霉素(GA)和生长素(IAA)含量均表现为T1T2T3,而脱落酸(ABA)的含量则相反; 新梢停长期,T2处理茎尖的玉米素核苷(ZR)/赤霉素(GA)比值比T1和T3处理分别升高了8.53%、 6.06%;各时期茎尖和细根的ABA/GA和 ABA/IAA比值均为T3T2T1;新梢旺长期,T1、 T2和T3处理茎尖(GA+ZR+IAA)/ABA比值分别为1.66、 0.83和0.71。植株全氮、 15N吸收量、 氮肥利用率均以T1处理最大,T2处理次之,T3最小;同一器官不同处理间Ndff%值也存在差异,T3处理显著高于其他处理。【结论】SH6中间砧埋深1/2处理的生长促进型激素GA和IAA的含量以及(GA+ZR+IAA)/ABA比值均降低,并且与花芽分化有关的ZR/GA比值明显升高。中间砧埋深1/2处理既能调节植株体内激素平衡,起到矮化效果,又能促进根系对氮的吸收利用、 提早花芽分化。因此生产上SH6苹果中间砧以埋深1/2的效果最好。
不同肥料对油茶林土壤氮素含量、 微生物群落及其功能的影响
王华, 牛德奎, 胡冬南, 张炜, 郭晓敏
2014, 20(6): 1468-1476. doi: 10.11674/zwyf.2014.0617
摘要:
【目的】氮素的转化、 吸收和利用是油茶生长和高产的关键要素。为了研究不同肥料对油茶林土壤氮素含量和相关微生物数量及其生物作用强度的影响,探讨不同肥料对土壤氮素养分循环及土壤微生物类群影响的内在联系,以期为油茶合理施肥提供理论依据和科学指导。【方法】以江西省九江市庐山区海会镇油茶基地赣无油茶无性系(Camellia oleifera Abel)为试验对象,设计油茶专用肥(ZYF)、 生物有机肥(YJF)、 复合肥(FHF)和不施肥(CK)4个处理,每个处理设3个重复样地。【结果】不同施肥处理油茶林土壤中全氮、 硝态氮和铵态氮含量均存在显著差异,全氮年平均含量ZYF>FHF>YJF>CK,不同处理土壤全氮含量季节变化均为春季至秋季呈递增趋势,秋季达到最大值。铵态氮年平均含量为ZYF>YJF>FHF>CK,硝态氮年平均量为ZYF>FHF>YJF>CK,不同处理铵态氮和硝态氮季节动态变化均不一致。不同施肥处理氨化细菌数量间和亚硝化细菌数量间均存在显著差异,氨化细菌与亚硝化细菌年平均量均为YJF>ZYF>FHF>CK。氨化细菌数量秋季最高,冬季最低,但亚硝化细菌数量季节变化不明显。氨化作用强度与硝化作用强度年平均量均为YJF>ZYF>FHF>CK。不同处理氨化作用强度均为从春季到秋季呈递增趋势,之后递减,冬季达最小。不同处理硝化作用强度季节动态变化较为复杂。不同施肥处理油茶林土壤中铵态氮含量与土壤氨化细菌数量、 氨化作用强度显著相关(P0.01)。土壤硝态氮含量与土壤硝化细菌数量、 硝化作用强度显著相关(P0.01)。FHF、 YJF、 ZYF与CK相比,油茶单株平均产量分别增加了27.55%、 76.10%、 77.57%。【结论】施用复合肥、 油茶专用肥和生物有机肥对提高土壤氮素含量、 微生物群落数量及其生物作用强度以及油茶产量均有显著效果。尤其富含有机质和有益菌的生物有机肥和营养元素更全面的油茶专用肥的效果更佳。因此,在生产实践中应根据实际情况,因地制宜地在施用常规复合肥的同时,增加油茶专用肥和生物有机肥的应用。
宁夏马铃薯氮、 磷、 钾养分的吸收累积特征
何文寿, 马琨, 代晓华, 何进智, 马仁彪
2014, 20(6): 1477-1487. doi: 10.11674/zwyf.2014.0618
摘要:
【目的】马铃薯氮、 磷、 钾养分吸收累积特点国内外已有不少报道,但在宁夏地区的生产条件下尚缺乏系统研究,马铃薯配方施肥技术推广中也缺少施肥参数,难以确定合理的施肥量。因此,针对宁夏地区马铃薯种植基地的土壤条件,系统分析马铃薯干物质累积和氮、 磷、 钾养分含量,探明其对氮、 磷、 钾养分吸收累积特点,以期为马铃薯的精准施肥提供科学依据。【方法】采用田间试验和室内测定相结合的方法。于2012年分别在宁夏西吉县、 原州区、 红寺堡和同心县马铃薯种植基地进行肥料田间试验,按照当地推荐的施肥量统一施肥量和施肥方法(农家肥、 70%氮肥、 全部磷、 钾肥基施,30%氮肥在现蕾期追施),在马铃薯不同生育期采集植株样品,测定不同器官干重和氮、 磷、 钾含量,分析不同生育期马铃薯干物质累积量、 氮、 磷、 钾含量及其吸收累积量的变化特点。【结果】1)从不同种植基地来看,红寺堡区马铃薯干物质累积量最高,其次是原州区和西吉县,同心县最低;马铃薯干物质累积量随生育期的推进而增加,符合Logistic曲线,幼苗期、 块茎形成期、 块茎膨大期和淀粉累积期的干物质累积量分别占总累积量的5%、 20%、 40%和35%。2)马铃薯植株氮含量随生育期而降低,其变异系数较大; 磷、 钾含量随生育期呈先增后减的变化态势,但变异系数较小; 氮、 磷含量叶片高于其他器官,钾含量茎秆中较高。3)马铃薯氮、 磷、 钾吸收累积量在红寺堡区最高,原州区和西吉县居中,同心县最低;苗期氮、 磷、 钾的吸收量分别占全生育期总吸收量的11%、 6%、 8%,块茎形成期占28%、 23%、 31%,块茎膨大期占36%、 39%、 41%,淀粉积累期占25%、 31%、 20%;成熟期块茎中氮和磷的累积量分别占各自总累积量的60%以上,钾的累积量占50%。【结论】供试土壤条件下,马铃薯干物质累积量及养分吸收量因种植基地、 生育期和器官不同而异。从不同种植基地来看,红寺堡区马铃薯的干物质及氮、 磷、 钾累积量较高,原州区和西吉县居中,同心县最低;干物质及氮、 磷、 钾累积量随生育期的变化符合Logistic曲线,具有明显的阶段性特点,块茎膨大期累积最多,块茎形成期和淀粉积累期次之;马铃薯根、 茎和叶中吸收累积的氮、 磷、 钾占同期总累积量的比例随生育期而降低,但块茎则相反,氮、 磷、 钾吸收累积量随生育期而增加,成熟期块茎中吸收累积的养分量占全株的一半以上。
不同铵硝比例对杭白菊次生代谢及抗病性的影响
张朋, 王康才, 赵杰, 赵秀梅, 郭庆海, 陈志祥
2014, 20(6): 1488-1496. doi: 10.11674/zwyf.2014.0619
摘要:
【目的】 氮素形态与寄主营养和病害严重度的关系一直是人们关注的热点,氮素营养对植物次生代谢产物的影响也多有研究。斑枯病为杭白菊常见病害,黄酮和酚酸类物质是杭白菊主要的资源性化学成分。针对杭白菊生产中存在的问题,本文对不同铵硝比例处理下杭白菊的次生代谢及斑枯病发病情况进行调查和研究,以期为杭白菊生产过程中的氮素配施、 病害防治和次生代谢调控提供一定的技术借鉴。【方法】 采用盆栽试验,在总施氮水平相同的前提下,设置5个NH+4和NO-3比例,采用随机区组设计,管理措施一致,4次重复。采取对角线定点定株定期调查杭白菊斑枯病发病情况,采用描叶法和LI-3000C叶面积仪来确定植株病害状况,统计病情指数和病害发生率;测定苯丙氨酸解氨酶(PAL)、 木质素、 纤维素、 可溶性总糖、 可溶性蛋白、 超氧阴离子(O-2)、 丙二醛(MDA)等相关生理指标,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)等抗氧化酶;测定不同处理下杭白菊花中次生代谢产物绿原酸、 木犀草苷、 3,5-O-双咖啡酰基奎宁酸以及根、 茎、 叶等不同部位总黄酮含量。对相关生理指标与发病率和病情指数进行相关性分析。【结果】 当铵硝比为25:75时木质素、 纤维素、 可溶性总糖、 POD、 苯丙氨酸和O-2含量达到最大值,MDA含量和SOD活性相对较低;杭白菊根、 茎、 叶及花中总黄酮的含量在铵硝比为25:75和0:100时均表现出较高的含量,绿原酸、 3,5-O-双咖啡酰基奎宁酸两者的含量在铵硝比为25:75时达到最大值,分别为0.67%和1.84%。随着硝态氮比例的增加杭白菊斑枯病的发病率和病情指数均有所下降。相关性分析显示木质素、 可溶性总糖、 PAL活性、 POD活性、 超氧阴离子、 绿原酸、 3,5-O-双咖啡酰基奎宁酸、 花中总黄酮的含量与杭白菊斑枯病的发病率和病情指数呈负相关,且达到极显著水平;SOD活性、 MDA含量与杭白菊斑枯病的发病率和病情指数呈正相关,且均达到显著水平。【结论】 杭白菊斑枯病的发病率和病情指数与相关生理指标和次生代谢密切相关,不同铵硝比例对药用菊花次生代谢产物及斑枯病的发生有一定的影响,当铵硝比为25:75时菊花斑枯病的发病率最低。
我国大豆的生物固氮潜力研究
关大伟, 李力, 岳现录, 马鸣超, 张武, 李俊
2014, 20(6): 1497-1504. doi: 10.11674/zwyf.2014.0620
摘要:
【目的】根瘤菌与大豆共生结瘤固氮是大豆的重要氮素来源之一,而我国在大豆生产中普遍过量使用化学氮肥,不仅增加了生产成本,而且严重抑制了大豆的生物固氮效率。因此在生产中充分发挥生物固氮作用、 合理施用化学氮肥、 降低大豆生产成本是我国发展大豆产业的重要措施,本文对我国大豆主产区生物固氮潜力及其分布特征进行了研究,旨在了解不施氮肥条件下不同大豆产区生物固氮的最大供氮能力,为大豆的合理施肥和充分发挥生物固氮作用提供理论依据。【方法】采用15N自然丰度法,在2011年和2012年测定了在不施用氮肥条件下我国4个大豆主产区包括黑河、 大庆、 长春、 铁岭、 济宁、 延安、 南宁等7个试验点在内的大豆生物固氮效率、 生物固氮量及其对产量的贡献。15N自然丰度法的原理是利用非固氮参照作物从土壤中吸收的15N丰度高于固氮植物,根据两者的15N自然丰度差异估算出固氮植物的生物固氮率。所选的非固氮参照作物必须同大豆生长季一致,并且各试验点选用同一种非固氮植物以保证各地数据的可比性。通过查阅文献,有研究使用玉米作为参照作物,并且符合上述要求,因此本研究选择玉米作为非固氮参照作物。【结果】在不施氮肥条件下,我国大豆在正常降水年份的生物固氮效率为47%~70%,其中铁岭最高为60%~70%,黑河最低为47%~54%;大豆的生物固氮量在N 92~150 kg/hm2之间变化,其中籽粒中的生物固氮量占总固氮量的65%~81%,生物固氮量最高的试验点为长春,最低的试验点为延安;生物固氮对产量的贡献在1039~1867 kg/hm2之间,其中最高的试验点为长春,最低的试验点为延安;在延安试验点苗期~开花期极度干旱的2011年,大豆缺水严重抑制了根瘤菌的数量和固氮酶的活性,其生物固氮效率、 固氮量及对产量的贡献均达极低水平,分别为15%和N 24 kg/hm2和245 kg/hm2。【结论】我国大豆不同主产区的生物固氮潜力存在较大差异,并且具有明显的分布规律。生物固氮效率以温带的铁岭为最高,向北至寒温带的黑河、 向南到亚热带的南宁均呈现逐渐降低的趋势。受种植密度等因素的影响,大豆生物固氮量及其对产量贡献的分布规律与生物固氮效率不完全一致,其中东北地区最高,其次是济宁和南宁,延安最低。
山西矿区复垦土壤中解磷细菌的筛选及鉴定
陈倩, 刘善江, 白杨, 李亚星, 郜春花, 张强, 李建华
2014, 20(6): 1505-1516. doi: 10.11674/zwyf.2014.0621
摘要:
【目的】矿区复垦土壤贫瘠、 有效磷含量低。解磷细菌能够将有机磷和难溶性无机磷转化为可溶性磷,促进植物对磷素的利用。因此筛选和鉴定具有解磷能力的菌株,可为解决矿区生态恢复使用的微生物肥料提供菌种资源。【方法】采用平板分离法初筛菌株,得到D/d1.5的菌株,然后以磷酸钙为磷源,通过液体发酵试验复筛菌株,挑选出解磷率高于巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)As1.223的菌株。以磷矿粉和卵磷脂为磷源,液体发酵试验测定菌株的解磷能力及磷酸酶活性。进行菌株的生长试验以测定菌株温度适宜性、 耐盐性及耐酸碱性。通过形态学、 基因序列分析及脂肪酸组成分析综合进行菌株鉴定。 菌落形态观察用营养琼脂平板培养基培养;菌体形态即细胞形态及其大小采用扫描电镜观察;基因序列分析采用16S rDNA序列测定,基因在线比对采用EzTaxon数据库;使用美国MIDI公司的Sherolock全自动细菌鉴定系统对菌株进行脂肪酸组成分析。【结果】利用无机磷和有机磷平板培养基,从山西省矿区复垦区土壤样品中筛选出19株解磷微生物,其中D/d1.5的有7株。在以磷酸钙为磷源的液体培养试验中,4株菌的解磷率高于巨大芽孢杆菌As1.223,解磷率为7.89%~12.61%,最高的为菌株Y14。4株菌对磷矿粉的解磷率为0.81%~1.21%,最高的为菌株Y14。在以卵磷脂为磷源的液体培养试验中,4株菌的解磷率与酸性磷酸酶活性分别为1.79%~3.07%和24.3~28.4U/L,均高于巨大芽孢杆菌As1.223; 碱性磷酸酶活性为11.9~50.2U/L;菌株Y14的解磷率与磷酸酶活性均最高。4株菌均有较强的环境适应能力,以Y14的适应性最强。H22、 Y11和Y34与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)同源性在99%以上,Y14与泛菌属(Pantoea sp.)有99.79%的同源性; H22、 Y11和Y34的细胞脂肪酸组成特征峰与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)相一致,Y14与泛菌属(Pantoea sp.)相一致;H22、 Y11和Y34被鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.),Y14为泛菌属(Pantoea sp.)。【结论】分离、 筛选到4株高效解磷菌,对于磷酸钙和卵磷脂的解磷率均高于巨大芽孢杆菌As1.223。4株菌分别隶属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和泛菌属(Pantoea sp.)。菌株Y14无机磷与有机磷平板的D/d值分别为3.28与1.59,降解磷酸钙、 磷矿粉、 卵磷脂的解磷率分别为12.61%、 1.21%、 3.07%,酸性与碱性磷酸酶活性分别为28.4 U/L和50.2 U/L,均为4株菌里最高的,且环境适应能力最强,生长温度为20~60℃,能耐受pH 4~11的酸碱梯度和2%~7%的盐分梯度,Y14被鉴定为泛菌属(Pantoea sp.)。4株菌均具有良好的解磷能力及较强的环境适应能力,可望进一步研发成为微生物肥料生产菌种。综合D/d值、 解磷率、 磷酸酶活性和生长试验,本试验最终确定适合山西矿区复垦农田推广的高效解磷菌菌株为Y14。
沼液灌溉中的重金属潜在风险评估
刘思辰, 王莉玮, 李希希, 陈玉成, 付茂梅
2014, 20(6): 1517-1524. doi: 10.11674/zwyf.2014.0622
摘要:
【目的】沼液含有丰富养分元素和生理活性物质,沼液灌溉不仅能消纳沼液,同时也可促进植物生长。但是在经济利益的驱使下,某些重金属元素由于人为的添加,不可避免地通过饲料畜禽粪便途径进入沼气发酵池,导致用沼液灌溉后土壤中重金属含量的超标。本文通过对不同沼气发酵规模和不同地区的沼液中重金属元素含量的分析,并对其污染风险进行评估,探索沼液灌溉的风险等级,以期为选择灌溉前对沼液的处理方法提供依据。【方法】采用文献调研与样品分析,对比分析全国部分地区户用沼气池沼液和沼气工程沼液中的重金属元素含量,收集和监测了全国部分地区户用沼气池和沼气工程近100个沼液样品的重金属含量数据,其中镉(Cd)、 铬(Cr)和铅(Pb)采用原子吸收分光光度法,砷(As)采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法,汞(Hg)采用冷原子吸收光谱法测定。采用不同风险表征指数(算术均值指数、 几何均值指数、 Nemerrow指数、 单位向量指数)评估重金属的风险等级。【结果】 1)搜集的户用沼液和沼气工程沼液中重金属数据均不符合正态分布,户用沼液中As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb含量的中位值分别为0.312、 0.0195、 0.183、 0.025和0.330 mg/L,沼气工程沼液分别为0.110、 0.009、 0.218、 0.004和0.131 mg/L。除As外,后者平均含量明显高于前者。户用沼液中Cd、 Hg属高强度变异,As、 Cr和Pb属中度变异,而工程沼液中各重金属变异系数均属高强度变异。2)不同原料沼液重金属含量差异较大,其中猪场沼液重金属含量均高于牛场,风险相对较大。3)采用综合风险指数评价,户用沼液中Pb、 As的单位向量指数评价,属于低风险,其余重金属的各指标均小于0.2,无风险。工程沼液中Hg的算术均值指数、 几何均值指数、 Nemerrow指数、 单位向量指数均最高,按Nemerrow指数计算,工程沼液中Hg属较高风险,按均值指数和单位向量指数计算,Hg属于低风险等级。Cd的Nemerrow指数评价,属低风险,其余重金属的综合风险指数虽然随计算方法不同而变化,但其风险等级一致,均属于无风险。4)调查地区中,河南、 安徽的工程沼液中重金属的Nemerrow风险指数最大,属于较高风险,因此其沼液除了必要的物理处理外,还需利用化学方法进行处理,降低风险后才可进行灌溉;其次湖南、 浙江,属于低风险,这些地区沼液只需物理处理和简单化学处理后便可灌溉;其余地区Nemerrow风险指数评价,属于无风险等级。此外,内蒙古、 辽宁、 福建、 四川和重庆5个地区的户用沼液中重金属的Nemerrow风险指数均低于0.2,属于无风险状态,只需经过简单的物理处理便可直接进行灌溉。【结论】统计分析表明,沼液灌溉存在一定风险,主要发酵原料对沼液中重金属含量的影响较大,地域对沼液灌溉风险虽有一定影响,但南方片区与北方片区工程沼液重金属风险等级并没有显著性差异。户用沼气池沼液和沼气工程沼液中,含量相对较低的Hg、 Cd风险反而较大,建议在灌溉前通过化学方法予以去除。
二氧化碳联合螯合剂强化向日葵修复铜污染土壤研究
武慧斌, 于志红, 周莉, 唐世荣, 宋正国
2014, 20(6): 1525-1533. doi: 10.11674/zwyf.2014.0623
摘要:
【目的】以向日葵为研究材料,探讨其在CO2浓度升高条件下修复铜(Cu)污染土壤的效率以及对比CO2与螯合剂联合诱导下向日葵对铜污染土壤修复效率的差异,并筛选出对CO2浓度升高响应显著的品种,以期为利用植物修复铜污染土壤提供数据支撑。【方法】 在设置两个CO2浓度的人工气候室内(正常浓度370 mol/mol和升高浓度800 mol/mol),采用完全随机设计的盆栽土培试验,通过5个不同品种的向日葵,向铜污染水平为100mg/kg的土壤上施加不同浓度EDTA和DTPA,研究CO2浓度与螯合剂联合施用对向日葵修复铜污染土壤效率的影响。【结果】 1)不同螯合剂用量对铜污染土壤的浸提效果显著不同,根据螯合剂浸提土壤铜的高含量低毒性效应,选取EDTA 3 mmol/kg土和DTPA 5 mmol/kg土作为螯合剂的施加剂量。2)施入螯合剂后,CO2浓度升高一定程度上缓解了向日葵的失绿、 失水,增加了食葵3号和阿尔泰2号的总生物量,但降低了食葵4号和阿尔泰1号的总生物量。3)在相同CO2浓度下,加入螯合剂后明显提高土壤pH值,且DTPA处理的增幅明显高于EDTA处理。CO2浓度升高处理虽对土壤pH值有影响,但CO2施肥与不施肥处理间五个品种的土壤pH值无显著差异。4)试验选用的5个品种中,食葵4号、 阿尔泰1号在CO2浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量明显降低;食葵3号、 油生引2号在CO2浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量略有升高;阿尔泰2号在二氧化碳浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量明显升高。CO2与DTPA 5 mmol/kg土联合施用, 5个品种向日葵茎叶内铜含量较对照增加239%~646%;铜蓄积量较对照增加230%~362%。二氧化碳与EDTA 3 mmol/kg 联合施用时,EDTA的活化作用未达到最佳效果,对5个品种向日葵茎、 叶内铜含量的影响不一致。【结论】CO2浓度升高一定程度上可以增强向日葵的抗性。在100 mg/kg铜污染土壤上,阿尔泰2号对二氧化碳浓度升高的反应最敏感,同时二氧化碳与螯合剂联合施用时,螯合剂可能是影响土壤pH值变化的主要因子。在铜污染水平为100 mg/kg的土壤上,与EDTA施用量为3 mmol/kg土相比,5 mmol/kg土的DTPA与CO2联合施用的修复效果更好。
专题综述
酸性硫酸盐土的形成、 特性及其生态环境效应
黄巧义, 唐拴虎, 卢瑛, 张发宝, 杨少海
2014, 20(6): 1534-1544. doi: 10.11674/zwyf.2014.0624
摘要:
酸性硫酸盐土(ASS)是全球沿海周边广泛分布的土壤种类,其铁、 硫元素的生物地球化学过程在全球物质循环过程中具有重要地位,但ASS也是最低质的土壤类型之一。ASS成土母质常形成于富含有机质、 海水浸泡的江口、 海湾等热带亚热带滨海环境,经异化细菌还原海水硫酸盐而形成四方硫铁矿(FeS)、 硫复铁矿(Fe3S4)、 黄铁矿(FeS2)等多种还原态Fe-S矿物沉淀物。ASS成土母质形成过程中的生物活动、 化学反应相当活跃,还原态Fe-S矿物沉淀物将环境中游离的金属、 稀土元素以及痕量元素固定下来,实现海水净化、 金属富集作用。因自然条件变化或者人为干扰等影响,ASS成土母质中的还原态Fe-S矿物被氧化而形成ASS。富含还原性硫化铁矿物的成土母质经一系列复杂反应,被氧化形成氢氧化铁、 酸、 硫酸盐等最终产物,同时伴生多种铁、 硫生物中间产物,以及强酸土壤环境。强酸环境下,铝、 镉、 锰、 砷、 铬等有毒金属的活性大幅提高,而磷、 钾、 锌、 硼等必需营养元素含量显著降低,严重危害实地动植物生长。另一方面,ASS中的酸和活化的重金属随雨水、 径流、 毛细管等途径进入河流、 地下水,威胁周边生态安全。目前,ASS的形成机理已基本被揭示,以及ASS发育过程中的生态环境效应已基本清晰。然而,我国早期学者主要关注ASS的铁、 铝、 硫含量水平,以及ASS发育农田的改良应用,对于ASS的发育过程、 生态功能及风险等尚未形成系统的认识。近年来,随着耕地面积不断萎缩,开发改良ASS等低产田块是提高我国粮食产量水平的重要措施。因此,为了合理开发利用ASS,尽量降低ASS的生态风险,亟需对ASS的形成机理、 发育过程、 土壤特性、 生态环境效应进行全面综述。本文首先对ASS的形成条件与过程进行综述,进一步梳理了ASS中硫的演变和铁的地球化学过程,并着重阐述了ASS的酸性特点,最后对ASS的生态环境效应进行了讨论。结合我国研究现状,展望了进一步研究ASS的主要问题,旨在为科学开发和利用酸性硫酸盐土提供参考。
研究简报
黄河三角洲土壤有机质含量的高光谱反演
韩兆迎, 朱西存, 刘庆, 房贤一, 王卓远
2014, 20(6): 1545-1552. doi: 10.11674/zwyf.2014.0625
摘要:
【目的】土壤有机质(SOM)具有改良土壤结构、 促进团粒结构形成、 增加土壤疏松性、 改善土壤通气性和透水性以及促进植物生长发育的作用。传统测定土壤有机质的方法,虽然精度高,但是实时性差。本文通过对土壤高光谱数据进行变换和分析,筛选出与土壤有机质含量相关性高的敏感波长,构建能够实时、 快速反演黄河三角洲土壤有机质含量的数学统计模型。【方法】60个土壤样品采于黄河三角州。利用ASD Fieldspec3光谱仪,在室内环境下对黄河三角洲不同有机质含量的风干土壤样本进行了光谱测量,利用化学方法测定了土壤的有机质含量。在对土壤样品高光谱反射率进行去包络线处理的基础上,与土壤有机质含量进行相关分析,筛选敏感波长;运用主成分回归分析、 多元线性回归分析、 二次多项式逐步回归分析和支持向量机回归分析方法,分别建立了有机质含量的反演模型。【结果】确定了估测土壤有机质含量的敏感波长,建立了能够快速反演黄河三角洲土壤有机质含量的数学统计模型。从土壤光谱反射率曲线可以看出在1400 nm、 1900 nm和2200 nm等波段附近有十分明显的水分吸收谷。经对比相关性可以看出,去包络线的数据处理方法明显提高了光谱反射率与土壤有机质之间的相关性。1278 nm、 1307 nm、 1314 nm、 1322 nm、 1328 nm、 1334 nm、 1343 nm 7个相关性较高的波长作为估测土壤有机质含量的敏感波长。基于主成分回归分析、 多元线性回归分析、 二次多项式逐步回归分析和支持向量机回归分析方法,分别构建了反演有机质含量的模型。其中,二次多项式逐步回归模型校正集的决定系数达到了0.865,验证集的决定系数最大,达到了0.837,为黄河三角洲土壤有机质含量的最佳反演模型。【结论】去包络线的数据处理方法可提高光谱反射率与土壤有机质之间的相关性,确定的1278 nm、 1307 nm、 1314 nm、 1322 nm、 1328 nm、 1334 nm、 1343 nm 7个波长是估测黄河三角洲土壤有机质含量的敏感波长。由于二次多项式逐步回归模型校证集的决定系数最高、 均方根误差最小,其拟合效果最好。因此二次多项式逐步回归模型对反演黄河三角洲土壤有机质含量是最佳的。
叶施15N-尿素增加棉花苗期氮素吸收利用的生理生化机制研究
李永旗, 董合林, 李鹏程, 刘敬然, 刘爱忠, 王晓茹, 杜军, 李亚兵
2014, 20(6): 1553-1559. doi: 10.11674/zwyf.2014.0626
摘要:
【目的】苗期棉花根系发育缓慢,吸收能力弱,根系吸收的氮素不能满足棉株生长发育的需要,很容易出现僵苗、 弱苗。叶面施氮可以及时补充氮素营养,解决棉花苗期阶段性营养不足的问题。本研究利用15N同位素示踪技术研究喷施尿素对棉花苗期氮素吸收利用及生理生化特性的影响,以明确棉花苗期叶面喷施尿素的适宜浓度,了解其促进棉花生长发育的机理。【方法】本试验选用黄河流域常规栽培品种中棉所79为试验材料,采用随机区组设计,在棉花苗期叶面喷施0.5%、 1%和2%的15N-尿素溶液,以喷清水为对照,调查了尿素不同喷施浓度棉花氮素的吸收利用及生理生化特性。【结果】1)叶面喷施15N-尿素能显著提高棉株15N含量,各施氮处理棉株内15N含量随时间的变化趋势一致,即叶面喷施后2~96 h之间,逐渐升高,96 h达到最高,此后出现下降。2)棉株可以快速吸收叶面喷施的15N-尿素,各处理棉株叶面氮素平均吸收速率的变化趋势一致,因中午气孔关闭,2~4 h出现降低;4~6 h达到最大,期间急剧上升;6~8 h急剧下降,8~12 h下降也较快,12 h后缓慢下降。0~12 h平均吸收速率非常高,为0.23~0.29 mg/(gh)。棉株对于叶施氮素的吸收主要出现在喷施后12 h之内。3)15N-尿素浓度为0.5%、 1%时,叶面吸收显著促进了根系氮素吸收,且根系吸收的氮很快被转运到地上部分。4)1%尿素喷施浓度内,硝酸还原酶、 谷氨酰胺合成酶活性,叶绿素含量的变化趋势一致,均随尿素喷施浓度的增加而提高,在喷施浓度为1%时达到峰值,超过1%后开始下降。【结论】叶面尿素喷施浓度在0.5%~2%之间均能显著提高棉株15N含量,促进棉株的氮素代谢,以1%效果最佳。棉株对于喷施氮素的吸收主要发生在喷施后0~12 h,平均吸收速率为0.23~0.29 mg/(gh),96 h棉株中15N含量达到最高。棉花叶面施氮促进了根系对氮素的吸收。叶面施氮主要通过增强硝酸还原酶、 谷氨酰胺合成酶活性,提高叶绿素含量,增加叶面积,促进叶片的光合作用,以此提高氮素利用效率,增加棉花株高和总生物量。
喷施小分子有机物对小油菜生长发育和养分吸收的影响
于会丽, 林治安, 李燕婷, 袁亮, 赵秉强
2014, 20(6): 1560-1568. doi: 10.11674/zwyf.2014.0627
摘要:
【目的】 某些小分子有机物具有良好的渗透、 保湿及粘着性,与养分混合喷施可促进作物生长和养分吸收,在农业生产上常被用作肥料助剂,但关于小分子有机物本身对作物生长发育、 养分吸收等方面影响的研究目前鲜有报道,本文利用小油菜盆栽试验,喷施不同小分子有机物(山梨醇、 葡萄糖酸钠、 甘氨酸),以研究小分子有机物对作物生长发育、 养分吸收的影响和明确不同小分子有机物的最佳喷施浓度。【方法】采用盆栽试验,作物选用小油菜,小分子有机物选用山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸,每种小分子有机物各设4个喷施浓度: 山梨醇为30、 90、 150和300 mg/kg,葡萄糖酸钠为150、 300、 600和1200 mg/kg,甘氨酸为60、 120、 250和500 mg/kg,以喷施清水为对照,共13个处理,每个处理四次重复,采用随机区组排列。小油菜三叶期开始喷施,之后每隔7天喷施一次,共喷施4次。小油菜收获后,测定生物量、 叶片SPAD值以及植株硝态氮、 可溶性糖、 可溶性蛋白与氮、 磷、 钾养分的含量,分析喷施小分子有机物对小油菜产量、 品质、 养分吸收的影响,并采用回归分析方法研究小分子有机物喷施浓度与上述各测定指标的相关性。【结果】1)与对照(喷清水)相比,喷施山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸的小油菜生物量平均增加了9.80%、 26.37%、 25.40%,其中,以喷施山梨醇300 mg/kg、 葡萄糖酸钠 600 mg/kg和甘氨酸250 mg/kg的小油菜生物量增幅最大,分别为25.60%、 31.87%、 35.87%;2)与喷清水对照相比,喷施3种小分子有机物均可改善小油菜品质、 促进养分吸收,其中,喷施适宜浓度的山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸可显著降低小油菜硝态氮含量,明显提高可溶性糖含量和SPAD值,显著促进小油菜对氮、 磷、 钾养分的吸收;3)根据回归分析结果,3种小分子有机物喷施浓度与小油菜生物量、 品质和养分吸收量均呈二次曲线相关,表明在适宜的喷施浓度下,山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸均具有促进作物生长和吸收养分的作用,其中,以山梨醇150~300 mg/kg、 葡萄糖酸钠600~1200 mg/kg、 甘氨酸120~250 mg/kg喷施效果最佳。【结论】 小分子有机物山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸叶面喷施可促进小油菜生长和对养分(氮、 磷、 钾)的吸收、 提高产量、 改善品质,可作为作物的叶面有机营养剂直接施用,并可进一步研究作为有机水溶性肥料的助剂。
城市园林废弃物生物质炭对小白菜生长、 硝酸盐含量及氮素利用率的影响
张登晓, 周惠民, 潘根兴, 李恋卿, 郑金伟
2014, 20(6): 1569-1576. doi: 10.11674/zwyf.2014.0628
摘要:
【目的】我国温室种植蔬菜迅速发展,温室种植中肥料利用率低及蔬菜硝酸盐积累等问题日益突出。同时,我国城市化快速发展,城市园林废弃物日益增多,这些木质废弃物的处理也成为城市可持续发展的挑战。本文采用城市园林废弃物制成的生物质炭用于温室栽培生产,分析其对温室蔬菜产量和品质以及养分保持的影响,从而探索一种为绿色环保的现代城市农业服务的技术。【方法】本研究采用温室盆栽试验方法,以小白菜为研究对象,设置5个生物质炭添加水平。 C0 (0 g/kg, CK)、 C1(20 g/kg)、 C2(40 g/kg)、 C3(60 g/kg)和C4(80 g/kg)。研究生物质炭对小白菜产量、 植株硝酸盐含量、 土壤氮素含量与形态以及氮素保持效应的影响。【结果】与对照相比,添加不同比例的生物质炭均显著提高小白菜产量,其中,C3和C4处理下增产幅度达到75%,生物质炭添加量与产量呈显著正相关关系;生物质炭对小白菜植株地上部和地下部的影响并不一致,其中收获指数显著增加,提高幅度在2.5%~9.5%之间,有随着生物质炭用量增加而增加的趋势;对照处理小白菜地上部硝酸盐含量达504 mg/kg,各处理植株硝酸盐含量介于161~256 mg/kg之间,显著降低50%以上,特别是C1处理降低硝酸盐含量的幅度达到68%,而不同生物质炭添加量之间植株硝酸盐含量差异不显著;生物质炭的添加增加了土壤中总氮素的含量,氮素损失率由不施炭处理的5.6%降低到了3.3%以下,显著降低了42%,同时土壤氮素生产率较对照提高幅度大于35%;与C0相比较,生物质炭添加显著降低了土壤NO-3-N的积累,降低幅度在60%以上,生物质炭用量在4%左右时降低作用最大,达到80%,同时土壤NH+4-N在生物质炭添加下降低了77%,生物质炭对降低土壤中铵态氮和硝态氮的累积作用并不与其用量呈正相关,铵硝比随着生物质炭添加量而呈下降的趋势;同时从研究结果看,产量与土壤NH+4-N和NO-3-N含量呈负相关关系,与土壤全氮呈正相关关系,而蔬菜植株硝酸盐含量与土壤NH+4-N和NO-3-N含量具有相关性,但与土壤全氮含量相关性不显著。【结论】温室大棚栽培小白菜的土壤中, 加入不同量的生物质炭能显著提高小白菜产量,同时降低小白菜植株的硝酸盐含量,添加量在2%时效果最好;土壤硝态氮和铵态氮积累随生物质炭施入而降低;生物质炭显著降低氮素损失率而提高氮素生产率。本研究得出生物质炭通过降低损失、 吸持更多氮素而提高了氮素的持续供应,在增产的同时降低了蔬菜硝酸盐积累,提高了品质。因此,在温室大棚蔬菜生产的土壤中添加一定量生物质炭(本试验下添加2%~4%)可以达到高产和优质。
施用氨基酸硒肥对梨体内硒含量的影响
王斐, 姜淑苓, 欧春青, 毋永龙, 王海波, 李连文, 马力
2014, 20(6): 1577-1582. doi: 10.11674/zwyf.2014.0629
摘要:
【目的】以华酥梨为试材,研究了不同施肥方式施用氨基酸硒肥对梨体内硒含量的影响,以期为氨基酸硒肥的合理施用及富硒梨生产提供理论依据。【方法】试验设置叶面喷施和土壤施入两种施肥方式,每种施肥方式设置4个处理,其中土壤施入设每株施入30 mL(900 mg/plant)、 60 mL(1800 mg/plant)、 90 mL(2700 mg/plant)和120 mL(3600 mg/plant),叶面喷施设每株喷施300倍(150.0 mg/plant)、 400倍(112.5 mg/plant)、 600倍(75.0mg/plant)和1000倍(45.0 mg/plant)。叶面喷施从盛花期开始,每隔15天喷施一次,直至果实成熟前15天左右停止,共喷施7次。土壤施入前将氨基酸硒肥兑清水,均匀浇于施肥坑中,于盛花期一次性施入。分别于花后15 d、 30 d、 45 d、 60 d、 75 d、 90 d取果实和叶片,并将果实解析为果皮、 果肉和果心3个部分,分别测定硒含量。【结果】1)两种施肥方式均可极显著提高梨果实和叶片中的硒含量。2)喷施氨基酸硒肥后梨果实和叶片中硒含量在发育初期最高,不同部位硒含量的变化趋势不同,而土施氨基酸硒肥后梨果实和叶片中硒含量均呈现逐步升高的趋势,并在采收时达到最高。3)施肥后单果硒吸收量呈现上升的趋势,花后30~45 d为果实吸收硒的关键期。4)梨叶片的硒含量高于果肉,而且含量高低顺序不受施肥的影响,但果皮、 果肉和果心3个部位硒含量的高低顺序与施肥方式有关,喷施氨基酸硒肥可以改变硒在果实各部位含量的高低顺序,而土施氨基酸硒肥对其没有影响。5)施肥量较小时,果肉和叶片中硒含量与施肥量呈正相关,但当施肥时有效硒含量超过2700 mg/plant时,硒含量反而会下降。【结论】施用氨基酸硒肥影响着梨树体内硒含量。与土施相比,喷施处理后梨对硒的吸收快、 吸收和积累效率高、 硒利用率高,因此,喷施氨基酸硒肥是富硒梨生产最经济有效的方法,施肥量以有效硒含量不超过2700 mg/plant为宜。