• ISSN 1008-505X
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2016年  22卷  第1期

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研究论文
传统化肥增效改性提升产品性能与功能
赵秉强
2016, 22(1): 1-7. doi: 10.11674/zwyf.14470
摘要:
【目的】当前,我国各类增效改性肥料年产量达到1300万吨(商品量),每年推广面积4亿多亩,年增产粮食110亿公斤,为农业增产、 农民增收和环境保护做出了重要贡献。推动传统化肥增效改性,是一项系统工程,需要国家从技术研究、 政策、 推广等领域给予支持。综合分析、 评述我国传统化肥增效改性的意义、 取得的研究成果与未来发展,为推动我国化肥提质增效,提升化肥产品性能与功能提供思路和策略。【方法】本文收集了我国有关传统化肥增效改性研究的主要文献,对目前改性增效肥料在我国的生产、 使用现状和研究取得的成果和观点进行系统分析、 归纳和综合评述,展望未来发展趋势,提出发展对策。【结果】传统氮肥因活性高、 损失途径多,磷肥施入土壤易被固定,加之我国单位面积化肥用量较高等,化肥利用率较低,对环境造成负面影响较大,化肥增效改性是提高肥料利用率的重要途径。目前对传统化肥进行增效改性的主要技术途径包括缓释法增效改性、 稳定法增效改性、 增效剂法增效改性以及有机物料与化学肥料复合(混)优化化肥养分高效利用,相应发展的增效改性产品包括缓释肥料、 稳定肥料、 增值肥料和有机无机复合(混)肥料。【结论】传统化肥增效改性是提升化肥产品性能与功能、 提高肥料利用率的重要途径,需要加强研究和政策支持。
我国水溶肥料中重金属含量、 来源及安全现状
闫湘, 王旭, 李秀英, 于兆国
2016, 22(1): 8-18. doi: 10.11674/zwyf.14443
摘要:
【目的】研究我国水溶肥料中有毒有害重金属As、 Pb、 Cd、 Cr、 Hg的含量及超标情况,调查超标重金属的来源,探讨有关肥料标准中重金属安全限量问题,旨在充分了解水溶肥料的安全现状,减小重金属环境风险,保障农产品质量安全。【方法】样品全部来自国家化肥质量监督检验中心(北京)肥料登记产品,重金属含量采用农业行业标准NY/T 1978-2010《肥料 汞、 砷、 镉、 铅、 铬含量的测定》方法检测,超标重金属来源分析采用企业调研方法,原料中重金属的含量研究采用公开发表文献数据进行分析。【结果】5种水溶肥料中As、 Pb、 Cd、 Cr、 Hg平均含量均符合NY/T 1110-2010《水溶肥料 汞、 砷、 镉、 铅、 铬的限量要求》,且远远低于标准限量值。部分水溶肥料重金属出现超标情况,但超标率较低,主要集中在As和Cd上,As和Cd超标率分别为3.50%和1.27%,Pb、 Cr和Hg超标率均小于1%。Cd超标样品的重金属含量是标准限量值的几至几百倍,As、 Pb和Cr超标程度接近,一般是限量值的1至几倍。超标样品调查结果显示,水溶肥料中重金属主要来自生产原料,原料中的重金属一半以上来自磷肥和微量元素肥料。大量元素水溶肥料中重金属主要来自磷酸二氢钾、 磷酸一铵等磷肥,其次来源于硫酸锌等微量元素肥料; 微量元素水溶肥料中重金属多来自硫酸锌和硫酸亚铁; 含氨基酸水溶肥料中As和Cd主要来自硫酸锌、 硫酸亚铁和氨基酸; 含腐植酸水溶肥料中重金属超标集中在As上,As多来自腐植酸钠、 腐植酸钾和磷肥。生产原料中重金属含量分析表明,氮肥和钾肥中重金属含量极低,作为水溶肥料的原料比较安全,而磷肥和微量元素肥料中重金属含量普遍较高,作为生产原料,必需严格检验,否则容易导致产品中重金属超标。通过相关标准分析发现,我国现行肥料标准中As、 Pb、 Cd、 Cr、 Hg安全限量或没有限制或制订的普遍较宽泛,且缺乏针对性。【结论】我国水溶肥料总体质量较好,重金属超标率较低,施用于农田是安全的,但对于水溶肥料中As和Cd的监测依然需要高度重视,肥料重金属限量标准和安全评价体系的制定也需要加强和完善。
追氮方式对夏玉米土壤N2O和NH3排放的影响
刘敏, 张翀, 何彦芳, 高兵, 苏芳, 江荣风, 巨晓棠
2016, 22(1): 19-29. doi: 10.11674/zwyf.15108
摘要:
【目的】研究氮肥与硝化抑制剂撒施及条施覆土三种追施氮肥方式下土壤N2O和NH3排放规律、 O2浓度及土壤NH4+-N、 NO2--N和NO3--N的时空动态,揭示追氮方式对两种重要环境气体排放的影响及机制。【方法】试验设置3个处理: 1)农民习惯追氮方式撒施(BC); 2)撒施添加10%的硝化抑制剂(BC+DCD); 3) 条施后覆土(Band)。 3个处理均在施肥后均匀灌水20 mm。在夏玉米十叶期追施氮肥后的15天(2014年7月23日至8月8日)进行田间原位连续动态观测,并在玉米成熟期测定产量及吸氮量。采用静态箱-气相色谱法测定土壤N2O排放量,土壤气体平衡管-气相色谱法测定土壤N2O浓度,PVC管-通气法测定土壤NH3挥发,土壤气体平衡管-泵吸式O2浓度测定仪测定土壤O2浓度。【结果】农民习惯追氮方式N2O排放量为N 395 g/hm2,NH3挥发损失为N 22.9 kg/hm2,同时还导致土壤在一定程度上积累了NO2--N。与习惯追氮方式相比,添加硝化抑制剂显著减少N2O排放89.4%,使NH3挥发略有增加,未造成土壤NO2--N的累积。条施覆土使土壤N2O排放量显著增加将近1倍,但使NH3挥发显著减少69.4%,同时造成施肥后土壤局部高NO2--N累积。条施覆土的施肥条带上土壤NO2--N含量与N2O排放通量呈显著正相关。土壤气体的O2和N2O浓度受土壤含水量控制,当土壤WFPS大于60%时,020 cm土层中的O2浓度明显降低,而N2O浓度增加,土壤N2O浓度和土壤O2浓度间呈极显著负相关。各处理地上部产量及总吸氮量差异不显著。【结论】土壤NO2--N的累积与铵态氮肥施肥方式密切相关,NO2--N的累积能够促进土壤N2O的排放,且在条施覆土时达到显著水平(P0.05)。追氮方式对N2O和NH3两种气体的排放存在某种程度的此消彼长,添加硝化抑制剂在减少N2O排放的同时会增加NH3挥发,条施覆土在显著减少NH3挥发的同时会显著增加土壤N2O排放。在条施覆土基础上添加硝化抑制剂,有可能同时降低N2O排放和NH3挥发损失,此推论值得进一步研究。
添加DCD对雨养区春玉米产量、 氧化亚氮排放及硝态氮残留的影响
吴得峰, 姜继韶, 高兵, 刘燕, 王蕊, 王志齐, 党廷辉, 郭胜利, 巨晓棠
2016, 22(1): 30-39. doi: 10.11674/zwyf.14556
摘要:
【目的】田间条件下氮肥中添加硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)对氧化亚氮排放和硝态氮含量变化的影响尚不清楚,研究不同施氮模式对玉米产量、 氧化亚氮排放以及对土壤深层硝态氮残留和氮肥农学效率等的影响,对提高氮肥利用效率、 减少农业源温室气体排放具有重要意义。【方法】试验于2013年4月至2014年9月,在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,品种为先玉335,半覆膜种植。试验设4个处理: 传统施氮(Con)、 减量施氮(Opt)、 减量施氮+硝化抑制剂(Opt+DCD)、 不施氮(N0),定期采集土样和氧化亚氮气体,利用流动分析仪和气象色谱仪测定土壤矿质氮和氧化亚氮的含量,采用SAS软件对不同处理的产量和各个指标进行方差分析。【结果】Opt和Opt+DCD在保持产量的同时,显著影响氧化亚氮排放和硝态氮残留。Opt处理的硝态氮含量峰值降低13.7%,而Opt+DCD处理降低硝态氮峰值19.0%。其次,施氮模式还影响硝态氮峰值出现的时间: Con(190.1 mg/kg)率先出现, 其次是Opt(164.0 mg/kg)和Opt+DCD(132.9 mg/kg)。Opt显著降低了氧化亚氮的排放,降幅为29.4%,而在Opt基础上添加DCD可进一步降低氧化亚氮排放28.1%。在雨季,硝态氮含量和氧化亚氮排放随降雨而出现波动。尽管Opt降低了铵态氮峰值,但在Opt基础上,添加DCD提高了铵态氮峰值。4种施氮模式土壤剖面0100 cm和100200 cm的硝态氮残留量分别介于33.5~148.9和24.8~92.8 kg/hm2之间,平均值分别为78.5和56.4 kg/hm2。土壤剖面0200 cm的硝态氮残留量以Con最大,为225.9 kg/hm2,与Con相比,Opt和Opt+DCD的硝态氮残留量降幅分别为48.0%~59.0%、 29.4%~57.5%。Opt和Opt+DCD之间硝态氮残留差异不显著(P0.05)。【结论】不同施氮模式对玉米产量、 矿质氮和氧化亚氮的动态变化以及氮肥农学效率具有显著影响,但是Opt和Opt+DCD在施氮量减少20%的同时,不仅没有显著降低玉米产量,还进一步降低了土壤剖面硝态氮的残留量和农业源温室气体的排放。因此在黄土高原雨养农业区,添加DCD是一种科学有效的施肥管理方式。
不同施磷量下稻田土壤磷素平衡及其潜在环境风险评估
区惠平, 周柳强, 黄美福, 黄金生, 韦运兰, 谢如林, 曾艳, 刘昔辉, 朱晓晖, 谭宏伟
2016, 22(1): 40-47. doi: 10.11674/zwyf.14298
摘要:
【目的】对南方赤红壤区不同施磷量下稻田土壤的磷素平衡及其潜在环境风险进行评估,为该地区合理施磷、 减轻农业面源污染提供依据。【方法】采用大田定位监测试验,3个不同年份(2011~2013年)早、 晚稻分别设置4个施磷水平(施磷范围为P2O5 0、 63~81、 126~162、 252~324 kg/hm2,分别用P0、 P1、P2、P3表示),连续3年测定早、 晚稻的稻谷和稻秆产量,分析其磷养分含量,以施磷水平与水稻地上部磷素累积量间的差值表示土壤磷素表观盈余量。同时,采集施基肥和穗肥后1、 2、 3、 5、 7和9 d的田面水,测定总磷含量,利用Split-line模型对2011~2012年每造水稻收获后小区耕层土壤Olsen-P含量和所有监测时间点的田面水总磷平均浓度进行分段回归,并对二者之间的相关关系进行分段回归拟合。【结果】 施磷量P2O5 63~81 kg/hm2的处理稻谷产量显著提高,但磷肥施用量增至2倍时,稻谷产量无明显增加,继续增至4倍时,前3造水稻稻谷的产量增加也不明显。施磷可不同程度地提高水稻地上部的磷素累积量、 土壤表观磷素盈余量和Olsen-P含量,且三者均随施磷量的增加而增加。在施肥后1~3 d内无磷处理田面水总磷浓度较高,是磷素流失的高危险期; 施磷量P2O5 63~81 kg/hm2的处理显著提高了施肥后2 d内田面水的总磷浓度,而P2O5 252~324 kg/hm2的处理在监测期间田面水总磷浓度均显著高于无磷处理。 Split-line模型模拟土壤Olsen-P与田面水总磷的关系,得出在本试验区土壤环境条件下,可能导致田面水中磷激增的土壤Olsen-P临界含量为19.0 mg/kg,对应的施磷量为P2O5 63 kg/hm2,与土壤磷素持平的施磷量一致。【结论】综合考虑水稻产量效应、 土壤磷素表观平衡和磷素环境风险,在本研究区域目前的土壤环境条件下,P2O5 63 kg/hm2为水稻产量较高、 环境风险较小的推荐施磷量。
不同绿肥种植模式下玉米秸秆腐解特征研究
徐健程, 王晓维, 朱晓芳, 邓晓东, 杨文亭
2016, 22(1): 48-58. doi: 10.11674/zwyf.14507
摘要:
【目的】玉米是中国第一大粮食作物,如何处理大量的玉米秸秆成为玉米种植区面临的关键问题之一,深入研究冬种绿肥对玉米秸秆腐解释放的影响,对农业可持续发展具有重要意义。【方法】采用尼龙网袋法,通过对红壤旱地空闲 (YCK)及紫花苜蓿(YZ)、 黑麦草(YH)、 肥田萝卜(YL)绿肥种植模式下玉米秸秆177 d的腐解量和养分释放的监测,分析玉米秸秆腐解速率及碳、 氮、 磷、 钾的释放规律。【结果】四种种植模式下,玉米秸秆腐解及养分释放均呈现前期快后期慢的规律,7 d的腐解和养分释放速率均达到最大。翻压177 d时,四种种植模式下(YCK、 YZ、 YH、 YL)玉米秸秆累积腐解量分别为23.41、 21.22、 20.86和20.95 g,玉米秸秆碳累积释放量分别为12.38、 11.07、 11.18、 11.36 g ,与YCK种植模式相比,YZ、 YH、 YL种植模式秸秆累积腐解量分别显著降低了9.3%、 10.9%、 10.5%,碳累积释放量则分别显著降低了10.6%、 9.7%和8.3%; 各处理氮累积释放量分别为479.46、 513.04、 442.58和530.20 mg,相比YCK种植模式,种植绿肥对玉米秸秆氮累积释放量的影响不显著,而YH种植模式较YZ和YL种植模式则显著降低了13.7%和16.5%。各处理磷累积释放量分别为58.10、 57.91、 58.47和59.47 mg,且YL种植模式较YCK种植模式显著提高了2.35%; 翻压 28 d时,各处理钾累积释放量为487.20、 444.85、 456.94和434.55 mg,分别占加入量的100.0%、 91.3%、 93.8%和89.2%,且三个种植模式均显著低于YCK种植模式,42 d时各处理的钾均全部释放。从玉米秸秆碳与氮、 磷、 钾比来看,翻压177 d时,与YCK种植模式相比,YZ和YL种植模式玉米秸秆碳氮比显著增加了102.8%、 91.6%; YZ、 YH、 YL种植模式碳磷比分别显著增加了48.4%、 72.4%、 147.0%。翻压 28 d时,YH种植模式玉米秸秆碳钾比较YL种植模式显著提高。【结论】玉米秸秆腐解及其养分释放速率均在翻压后第7天达到最大值,之后腐解和养分释放速率减缓。与空闲相比,种植绿肥能显著减缓玉米秸秆腐化和秸秆中碳和钾的释放,而种植紫花苜蓿和肥田萝卜能促进玉米秸秆氮素释放,种植黑麦草则减缓了玉米秸秆氮素释放。种植肥田萝卜能显著促进玉米秸秆磷素释放。冬季种植肥田萝卜既对玉米秸秆还田后氮素释放有一定促进作用,又能增加红壤中磷的有效性,同时还能减缓玉米秸秆钾的释放,使钾释放更为长效,是一种土壤培肥和秸秆养分释放较好的绿肥种植模式。
秸秆还田配施腐熟剂对低产黄泥田的改良作用
胡诚, 陈云峰, 乔艳, 刘东海, 张顺陶, 李双来
2016, 22(1): 59-66. doi: 10.11674/zwyf.14311
摘要:
【目的】低产黄泥田是一种发育程度低的水稻土,土壤贫瘠,作物产量低。本文研究探讨了小麦、 水稻、 油菜秸秆还田及配施秸秆腐熟剂后秸秆还田对低产黄泥田的土壤改良效果。【方法】在荆门市双季稻区设置了单施化肥(对照),化肥配施小麦、 水稻、 油菜秸秆,化肥配施小麦、 水稻、 油菜秸秆同时添加秸秆腐熟剂等七个处理的田间试验。取样分析了这些处理对双季稻产量、 土壤理化性质、 土壤团聚体组成、 土壤腐殖质组成及结合形态的影响。【结果】1)在早、 晚稻上秸秆还田配施秸秆腐熟剂增加了稻谷的产量,比单施化肥最多增产1423.2 kg/hm2,增幅为23.5%; 添加秸秆腐熟剂也能够增加稻谷的产量,比单独秸秆还田最多增产653.8 kg/hm2,增幅为9.6%。与对照比较,油菜秸秆+腐熟剂处理晚稻显著增产。2)土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 有效磷、 速效钾含量、 阳离子交换量秸杆+腐熟剂处理高于对应的秸秆还田处理,而土壤容重则下降。3)与对照比较,秸秆处理5 mm土壤风干团聚体含量增加3.78%~8.62%,0.25 mm土壤风干团聚体含量也都增加,0.25 mm水稳定性团聚体含量下降。秸秆还田有利于>0.25 mm水稳定性大团聚体总量的增加,减少了土壤团聚体破坏率。4)与对照比较,秸秆处理的土壤水溶性物质、 土壤胡敏酸、 富里酸、 可提取腐殖物质总量、 胡敏素含量增加。添加腐熟剂后,胡敏酸与富里酸比值低于相对应的秸秆还田处理; 土壤松结合态腐殖质、 稳结合态腐殖质、 紧结合态腐殖质含量及结合态腐殖质总含量都有所增加。结合态腐殖质中松结合态腐殖质含量最高,所有的处理都在60%以上。【结论】秸秆还田配施秸秆腐熟剂不仅能够增加早稻和晚稻的稻谷产量,还提高了土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 有效磷、 速效钾含量及阳离子交换量,降低了土壤容重。秸秆还田主要提高了>0.25 mm风干团聚体、 水稳性大团聚体含量,减少了土壤团聚体破坏率。秸秆还田处理显著提高了土壤松结合态腐殖质含量和结合态腐殖质总含量。秸秆还田配施秸秆腐熟剂可以提高作物产量、 提高土壤肥力、 改善土壤结构、 增加土壤腐殖质含量与活性,能够改良低产黄泥田。化肥+油菜秸秆+秸杆腐熟剂处理是一种良好的低产黄泥田改良措施。
玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响
郭俊娒, 姜慧敏, 张建峰, 李玲玲, 张水勤, 谢义琴, 李先, 刘晓, 周贵宇, 杨俊诚
2016, 22(1): 67-75. doi: 10.11674/zwyf.14575
摘要:
【目的】探索玉米秸秆炭对东北黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,可为东北玉米集约化生产区秸秆资源利用和培肥土壤提供理论和实际应用基础。【方法】本研究以东北典型黑土区春玉米种植体系为研究对象,通过连续两年的田间原位试验,研究了添加500℃厌氧条件热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、 微生物和酶活性的影响及玉米秸秆炭对作物产量和氮素农学效应的影响。试验设三个处理: 1)PK+4 t/hm2秸秆还田(CK); 2)NPK+4 t/hm2秸秆还田; 3)NPK+4 t/hm2秸秆还田+2 t/hm2秸秆生产秸秆碳,在玉米成熟期取020 cm土壤样品和植株样品,采用常规方法进行相关项目的测定。【结果】 1)土壤养分分析结果。与秸秆还田相比,秸秆炭处理在2013和2014年土壤碱解氮含量(AN)分别提高了10.1%和9.7%,均达到显著水平(P0.05); 土壤速效磷含量(AP)分别提高了13.7%和27.3%,在2014年达到显著水平(P0.05); 土壤微生物量碳含量(SMBC)分别提高了13.5%和26.9%,土壤脲酶活性(URE)分别提高了22.3%和31.8%,2014年SMBC和URE升高均达显著(P0.05)。秸秆炭对土壤有机质(OM)、 全氮(TN)、 速效钾(AK)、 土壤微生物量氮(SMBN)和蔗糖酶活性(SUC)的提升效果在两年试验中均没有达到显著水平, 2)氮素农学效应影响结果。与处理2相比,处理3肥料氮偏因子生产力(PFPN)分别提高了3.3%和9.6%,肥料氮经济效益(EBN)分别提高了12.9%和27.5%,均在2014年表现出显著提高(P0.05); 而两年间处理3的玉米产量分别提高3.3%和9.5%、 肥料氮利用率(UEN)分别提高了3.9%和14.0%、 肥料氮农学效率(AEN)分别提高了11.6%和23.9%,但均未达显著水平。【结论】2年试验初步表明施用玉米秸秆炭可以提高土壤微生物活性和土壤酶活性,调节土壤与作物之间的养分供需,改善土壤养分状况,对提升氮素农学效应有作用。因此,玉米秸秆炭可作为秸秆资源高效利用的有效形式,其长期效果还需进一步试验。
旱地基于豆类绿肥不同轮作方式的经济效益分析
姚致远, 王峥, 李婧, 鱼昌为, 曹群虎, 曹卫东, 高亚军
2016, 22(1): 76-84. doi: 10.11674/zwyf.14432
摘要:
【目的】黄土高原旱地土壤贫瘠,传统的夏休闲期雨热资源丰富但利用率不高,评价不同轮作方式的经济效益,为选择一种合理的种植模式、 保证农民获得可靠的收入提供依据。【方法】本研究通过4年定位试验,以夏休闲-冬小麦一年一熟制为对照,测定并分析了豆类绿肥-冬小麦和豆类绿肥-春玉米-冬小麦两种轮作方式及其不同豆类绿肥处理方式条件下的经济效益。【结果】豆类绿肥-冬小麦轮作经济效益最低,而且纯收入的变异系数高达67.69%,与夏休闲-冬小麦轮作方式相比没有优势; 该轮作绿肥不同翻压时间对作物产量、 总收入等指标存在年际差异。豆类绿肥-春玉米-冬小麦轮作,整体收入最高,而且纯收入变异系数最低,为15.42%,其中茎秆覆盖和茎秆翻压处理的作物产量、 总收入、 纯收入等均高于移出处理。【结论】从农民收入的角度来看,豆类绿肥-春玉米-冬小麦轮作很好的平衡了成本与收益的关系,是该地区较为合理的种植制度; 将绿肥籽粒收获后,茎秆覆盖式翻压,可有效提高小麦、玉米的产量,是应推广的技术措施。
小麦生长素响应因子TaARF6转基因烟草植株分子鉴定
智一鸣, 陈芳, 刘晓曼, 肖凯
2016, 22(1): 85-93. doi: 10.11674/zwyf.14510
摘要:
【目的】生长素响应因子(ARF)在介导生长素信号传递和调控下游生长素响应基因的表达中发挥着重要功能。本文旨在以在富集丰磷特异表达基因的小麦根系cDNA差减文库中鉴定的1个ARF类别的家族成员TaARF6为基础,对该基因cDNA序列、分子特征、不同供磷水平下该基因在根、叶中表达模式及遗传转化TaARF6对丰磷和缺磷条件下植株形态的影响进行较全面研究,阐明该小麦生长素响应因子基因介导不同供磷水平下对植株生长特性的影响。【方法】采用生物信息学工具预测TaARF6编码蛋白特征; 采用溶液培养法培养丰、缺磷处理小麦幼苗,采用半定量RT-PCR技术鉴定TaARF6在丰、缺磷处理下的表达特征。采用DNA重组技术构建将TaARF6编码阅读框融合至表达载体中的表达质粒,利用农杆菌介导的遗传转化法建立超表达TaARF6转基因烟草植株。采用琼脂培养和溶液培养法,培养丰、缺磷不同供磷水平下野生型植株和转基因烟草植株,进而利用常规分析方法鉴定不同磷水平下植株长势、根系和茎叶生物量和植株根叶形态及性状。【结果】1)TaARF6编码生长素响应因子(ARF)型转录因子,编码蛋白中含有ARF家族成员具有的保守结构域。该基因在氨基酸水平上与源于短柄草BdARF6和源于水稻的OsARF6具有高度同源特征。表达分析表明,TaARF6在根、叶中均呈典型低磷下表达下调、复磷后表达再度回升模式,表明该基因表达受到外界供磷水平的调节。2)遗传转化结果表明,在正常生长和低磷逆境下,与野生型植株相比,转基因烟草株系幼苗和植株形态明显增大。3)丰、缺磷不同供磷水平下,与未转化的野生型(WT)对照植株相比,转基因系(Line 3 和Line 5)植株幼苗和植株根系、茎叶和单株鲜、干重均较野生型显著增加。此外,与WT相比,转基因系植株根系数量增多、主侧根长度、根体积、叶面积和根冠比增加。【结论】TaARF6编码典型的生长素响应因子,其编码蛋白具有生长素响应因子特有结构域。TaARF6对环境中的低磷胁迫逆境能产生明显应答。上调表达TaARF6基因,具有增加植株根、叶鲜、干重和改善根叶及植株形态的生物学功能。本研究表明,通过对植株体内生长素响应基因的转录调控,TaARF6在介导植株不同供磷水平下的根叶形态建成和干物质累积过程中发挥着重要作用。
遮荫条件下氮肥运筹对棉花生长和氮素积累的影响
郑剑超, 闫曼曼, 张巨松, 高丽丽, 石洪亮, 郑慧, 张玉玲
2016, 22(1): 94-103. doi: 10.11674/zwyf.14478
摘要:
【目的】果棉间作下棉花贪青晚熟现象明显,霜前花率低,产量下降严重,而合理的氮肥追施可以调控作物生育进程,优化各器官生物量和氮素的积累分配。为此,本文探讨果棉间作下棉花适宜的氮肥追施模式,以期为间作棉合理施氮提供理论依据。【方法】以中棉所49为材料,采用裂区设计,主区为遮荫50%(S50)与不遮荫(CK),副区为3个氮肥追施方式,即N1(氮肥前移)、 N2(正常追肥)、 N3(氮肥前移比例大于N1),总施氮量N 320 kg/hm2,随机追施量为160 kg/hm2,追施时期与比例见表1。研究其对棉花生物量、 氮素动态累积特征的影响。【结果】遮荫50%(S50)与不遮荫(CK)相比,营养器官生物量理论最大值和最大生长速率较大; 生殖器官生物量理论最大值、 最大生长速率和生长特征值较小; 总氮快速积累提前5~8 d; 单株铃数、 单铃重和衣分显著降低,皮棉产量平均减少35.61%。遮荫50%时,以N1处理地上部营养器官和生殖器官生物量进入快速增长期的起始日和结束日、 最大生长速率出现日提早,生殖器官生物量理论最大值表现为N1>N2>N3; 氮积累量理论最大值、 快速积累持续时间及生长特征值最大; 有利于营养器官对氮的净吸收、 净转移和对棉纤维的贡献; 单株铃数、 单铃重最高,皮棉产量比N2、 N3提高18.90%和29.07%。不遮荫时,以N2处理地上部营养器官生物量的最大生长速率和生长特征值最大; 氮积累量理论最大值、 氮快速积累持续时间及生长特征值也最大; 皮棉产量比N1、 N3提高13.03%和23.67%。【结论】遮荫50%条件下,氮肥追施适度前移(N1),即提前至盛蕾期(6月中下旬)开始追肥,在盛铃期(8月上旬)前结束,可改善遮荫条件下棉花快速生长期的生长特征值,显著增加生物量和氮素积累量,有利于营养器官对氮的净吸收、 净转移和对棉纤维的贡献,最终增加单株铃数、 单铃重和产量。
玉米追氮对玉米∥大豆间作体系产量和土壤硝态氮的影响及其后茬效应
张亦涛, 任天志, 刘宏斌, 雷秋良, 翟丽梅, 王洪媛, 刘申, 尹昌斌, 张继宗
2016, 22(1): 104-110. doi: 10.11674/zwyf.14522
摘要:
【目的】明确玉米条带不同追施氮量对间作作物产量、 吸氮量和土壤硝态氮动态变化的影响,并阐明间作系统不同施氮量的后茬农学效应和环境效应。【方法】玉米和大豆播种时均施用相同的基肥(其中氮肥用量为N 45 kg/hm2),根据大喇叭口期玉米条带追施氮量的不同(N 0、 75、 180 kg/hm2)设置三个处理(N0、 N75、 N180),并且大豆生育期间均不追施氮肥,然后实时监测玉米和大豆各个关键生育期的生物量和土壤硝态氮动态变化,并对比分析各处理的后茬冬小麦产量和土壤硝态氮残留量。【结果】随着玉米条带追施氮量的增加,玉米条带生物量、 产量和吸氮量均无显著变化,而且玉米追施氮量的多少对大豆生物量、 产量和吸氮量没有明显影响。间作种植系统土壤硝态氮含量受到追施氮量的影响,氮肥追施后,020 cm土壤硝态氮含量显著上升,但2040 cm土壤硝态氮含量变化不大。追施氮量越多,玉米条带和大豆条带的土壤硝态氮含量也越高,作物收获后土壤硝态氮残留量也越高,玉米条带追施N 180 kg/hm2的间作系统作物收获后土壤硝态氮含量高出其他两个处理12%~25%。此外,后茬作物冬小麦产量、 吸氮量并未随着前茬间作系统施氮量的增加而增加,但小麦收获后的0100 cm土壤硝态氮残留却随着前茬间作系统施氮量的增加而增大,相对仅施用基肥而不追施氮肥的间作系统,前茬间作系统追施氮肥导致后茬小麦收获后土壤(0100 cm)硝态氮残留量增加了22.38%~70.18%。【结论】针对玉米与大豆间作种植模式,只施用玉米基肥(其中氮肥用量为N 45 kg/hm2)而不追肥,或者在施用基肥的基础上,仅在玉米条带上追施少量氮肥(N 75 kg/hm2),不会影响间作体系产量,还可降低后茬小麦0100 cm土壤中的硝态氮残留。
钾肥用量和施用时期对棉花产量品质和棉田钾素平衡的影响
李书田, 邢素丽, 张炎, 崔荣宗
2016, 22(1): 111-121. doi: 10.11674/zwyf.14565
摘要:
【目的】研究钾肥用量和施用时期对棉花产量、 纤维品质、 钾肥利用率和棉田钾素平衡的影响,确定钾肥正确的用量和合适的施用时期,可为棉花主产区科学施肥提供依据。【方法】连续2年在山东平原县、 河北威县、 新疆昌吉市进行田间试验。钾肥用量试验山东设K2O 0、 30、 60、 120、 180、 240 kg/hm2,河北设K2O 0、 37.5、 75、 150、 225、 300 kg/hm2,新疆设K2O 0、 18.75、 37.5、 75、 112.5、 150 kg/hm2。钾肥施用时期试验3地点均设不施钾 (CK)、 钾肥100%基施、 钾肥50%基施+50%花期追施、 钾肥50%蕾期+50%铃期追施、 钾肥50%蕾期+50%吐絮期追施、 钾肥50%花期+50%吐絮期追施。【结果】山东、 河北、 新疆试验点上棉花开花期后累积的钾占整个生育期钾素累积量的54%~62%、 70%~73%、 49%~67%。施用钾肥增加皮棉产量和收益,钾肥用量对棉花产量的影响2013年比2012年明显,三个地点钾肥用量对产量的影响新疆山东河北,其最高产量施钾量分别为142、 240、 174 kg/hm2,经济最佳施钾量分别为136、 212、 150 kg/hm2。钾肥不同用量除影响某些纤维指标外,对品质的影响没有显著差异。秸秆不还田时,山东和河北试验点钾肥用量180 kg/hm2 和150 kg/hm2时可以维持棉田钾素平衡,而在新疆所有钾肥用量下棉田钾素都是负平衡。河北和新疆50%钾肥蕾期+50%钾肥铃期追施、 山东50%钾肥基施+50%钾肥开花期追施的皮棉产量、 钾肥的农学效率和施钾经济效益高于其他施用时期。钾肥施用时期影响纤维长度、 断裂比强度或纤维伸长率,但因地点和试验年份而不同。施钾时期对纤维整齐度和马克隆值没有显著影响。【结论】钾肥用量对棉花纤维品质没有显著影响,主要影响棉花产量和经济效益。山东试验点钾肥的适宜用量为K2O 180~240 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%基施+50%开花期追施; 河北试验点钾肥的适宜用量为K2O 150~180 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%蕾期+50%铃期追施; 新疆试验点钾肥的适宜用量为K2O 112.5~150 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%蕾期+50%铃期追施。
缺钾油菜叶片光合速率下降的主导因子及其机理
陆志峰, 任涛, 鲁剑巍, 李小坤, 丛日环, 潘勇辉, 李凯旭
2016, 22(1): 122-131. doi: 10.11674/zwyf.14407
摘要:
【目的】钾是油菜(Brassica napus L.)生长发育所必需的矿质元素,缺钾胁迫可导致油菜叶片光合功能的衰退,最终影响籽粒产量。本文通过比较田间条件下蕾薹期油菜叶片(长柄叶、 短柄叶和无柄叶)对缺钾胁迫的反应,探讨缺钾导致叶片光合速率下降的主导因子及其作用机理,为合理施用钾肥提高油菜产量提供理论依据。【方法】采用大田试验,研究不施钾(-K)和施钾(+K)条件下华油杂9号和中双9号单株重,蕾薹期不同类型叶片单叶重、 叶面积、 K含量和叶绿素含量。利用Li-6400 XT便携式光合测定系统测定各类叶片的光合速率(Pn)和气孔导度(gs)等气体交换参数,以及PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)和实际光化学量子效率(PSⅡ)等叶绿素荧光参数。并利用胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的变化,分析叶片光合作用的限制因子。【结果】1) 缺钾胁迫使成熟期华油杂9号和中双9号籽粒产量分别下降13.9%和27.2%。2)缺钾显著抑制了蕾薹期中双9号的生长,单株重下降了12.4%; 长柄叶的干重比正常供钾处理降低了19.2%,而对华油杂9号无影响。3) 缺钾主要影响蕾薹期长柄叶的光合生理特性,对短柄叶和无柄叶无影响。缺钾条件下,油菜长柄叶钾含量和叶绿素含量明显降低,其Pn也显著低于正常供钾处理。但缺钾对不同品种Pn的限制原因并不同,缺钾胁迫导致华油杂9号Ci显著降低,Ls增加了16.6%,即气孔因素是华油杂9号Pn下降的主要原因; 而中双9号Ci显著增加,Ls却下降了14.0%,Pn的下降是由非气孔因素引起的。4) 缺钾胁迫下中双9号长柄叶的Fv/Fm、 PSⅡ、 qP和ETR均显著降低,说明PSⅡ反应中心受损,NPQ显著上升,间接表明缺钾条件下中双9号Pn下降的原因与非气孔因素有关; 而华油杂9号各荧光参数均未受缺钾胁迫的影响。油菜收获期籽粒产量与各叶片钾素含量以及长柄叶气体交换和叶绿素荧光参数关系密切。【结论】缺钾胁迫导致蕾薹期油菜长柄叶光合功能加速衰退,影响收获期籽粒产量。中双9号长柄叶光合性能受缺钾胁迫的影响大于华油杂9号,这与品种自身对缺钾胁迫的耐受能力有关。
直播和移栽冬油菜生长和产量形成对氮磷钾肥的响应差异
王寅, 汪洋, 鲁剑巍, 李小坤, 任涛, 丛日环
2016, 22(1): 132-142. doi: 10.11674/zwyf.14430
摘要:
【目的】直播和移栽是目前长江流域冬油菜的两种主要种植方式,其发展状况对我国油菜产业发展和油料供应安全具有重要意义。直播和移栽冬油菜的栽培过程和植株密度存在显著差异,因此两者的个体形态、 生长发育及产量形成有所差异,对养分的施用响应也可能不同。本研究利用大田试验研究施肥和种植方式对冬油菜生长发育和产量形成的影响,比较不同种植方式下冬油菜的生长特点及其差异。【方法】采用大田试验,研究氮磷钾肥配施(NPK)、 不施氮(-N)、 不施磷(-P)和不施钾(-K)处理下直播和移栽冬油菜各生育期的株高、 根颈粗和叶片数。越冬期低温和干旱逆境发生时测定顶四叶的生理生化指标,包括硝酸还原酶活性、 过氧化物酶活性、 过氧化氢酶活性、 可溶性蛋白含量、 可溶性糖含量、 游离脯氨酸含量和丙二醛含量。角果期调查菌核病的发病率。成熟期调查产量构成因素,包括密度、 分枝数、 单株角果数、 主序角果数、 角粒数和千粒重,最后进行实产统计。【结果】直播冬油菜前期株高相比移栽冬油菜增长较快,薹期后则明显降低,根颈粗和叶片数在各生育时期均显著较低。直播冬油菜越冬期叶片生理生化水平较移栽冬油菜偏低,丙二醛含量显著较高。直播冬油菜角果期菌核病的发病率平均为21.8%,远高于移栽冬油菜的8.5%。两种种植方式冬油菜成熟期表现出显著不同的产量构成,相比移栽冬油菜,直播冬油菜的植株密度显著较高,而个体分枝数、 角果数和角粒数则显著较少,而且主序角果的比例明显较高。最终,直播和移栽冬油菜在NPK处理的产量非常接近,分别为2019和2081 kg/hm2,但直播冬油菜在缺素条件下的产量较移栽冬油菜均显著偏低。相比NPK处理,任一养分缺乏均显著阻碍直播和移栽冬油菜的生长发育和产量形成,其中氮素影响最为显著和全面,其次是磷素,钾素影响相对较小。与移栽冬油菜不同,直播冬油菜成熟期的植株密度在缺素时出现下降,氮、 磷缺乏导致直播冬油菜密度分别降低53.6%和18.7%。养分缺乏条件下较差的个体生长和降低的植株密度是导致直播冬油菜产量降幅偏高的主要原因。【结论】当前栽培方式下,直播冬油菜起始阶段个体发育较差,导致生育期内生长表现和产量形成对养分缺乏更为敏感。相比移栽冬油菜,直播冬油菜应更重视氮磷钾养分的平衡施用,以促进个体健壮和群体稳定而获得高产。直播冬油菜的养分管理研究需进一步加强,尤其是应对逆境发生的施肥调控技术与措施。
贵州乌蒙烟区不同海拔烤烟碳氮代谢的差异
连培康, 许自成, 孟黎明, 刘炳清, 翟欣, 陈雪, 黄化刚
2016, 22(1): 143-150. doi: 10.11674/zwyf.14315
摘要:
【目的】碳氮代谢受各种酶的活性影响,其在烟叶生长和成熟过程中的动态变化直接或间接影响烟叶各类化学成分的含量和组成比例,对烟叶品质产生重要影响。本研究以云烟97为供试材料,通过比较不同海拔高度烤烟烟叶品质、 细胞超微结构和碳氮代谢关键酶活性的差异,来探讨海拔高度对烟叶碳氮代谢的影响,以期为乌蒙烟区优质烤烟栽培提供参考依据。【方法】利用单因素方差分析和多重比较对烤烟常规化学成分进行比较分析; 采用透射电镜观察细胞超微结构,拍照并分析不同海拔高度细胞超微结构之间的差异; 利用磺胺比色法测定硝酸还原酶活性,用3,5-二硝基水杨酸法测定淀粉酶活性和蔗糖转化酶活性; 蔗糖合成酶活性和蔗糖磷酸合成酶活性的测定采用常用方法进行。【结果】1)乌蒙烟区烤烟糖含量较高,烟碱、 总氮含量较为适宜,化学成分协调性较好; 中海拔地区烟叶糖碱比, 氮碱比均大于高、 低海拔地区。2)从移栽后60天开始,中海拔地区烤烟淀粉粒数量和大小发生明显变化,淀粉粒体积的增大和数量的增多均明显优于同时期高、 低海拔地区。3)中海拔地区烤烟在移栽后30天至50天期间,蔗糖转化酶活性大于高海拔地区,蔗糖合成酶、 淀粉酶活性小于高海拔地区; 在移栽后70天左右中海拔地区蔗糖磷酸合成酶活性最高,蔗糖合成酶活性居中,并最终使中海拔地区糖含量高于高、 低海拔地区。在氮代谢方面,硝酸还原酶、 谷氨酰胺合成酶活性变化较单一,均为先升高后降低,中海拔地区谷氨酰胺合成酶活性最高,不仅促进了烟叶的成熟落黄也使得中海拔地区总氮和烟碱含量低于高、 低海拔地区。中海拔地区烤烟生长过程中酶活性的相互协调使得该地区糖碱比、 氮碱比都优于高、 低海拔地区。【结论】海拔高度影响着乌蒙烟区烤烟碳氮代谢的水平; 与乌蒙烟区高海拔、 低海拔地区相比较,中海拔地区烟叶细胞发育更为合理,碳氮代谢协调性更好,化学成分更加协调,可作为乌蒙烟区特色烟叶种植的重要地区。
黄土旱塬区平衡施肥下不同土壤耕作模式的蓄水纳墒及作物增产增收效应研究
王玉玲, 李军
2016, 22(1): 151-163. doi: 10.11674/zwyf.14305
摘要:
【目的】黄土旱塬半湿润易旱区是典型的雨养农业区,多数一年一熟或两年一熟制,冬小麦和春玉米是该区主要的粮食作物,平衡施肥是主要的施肥方式。多年研究和生产实践证明,建立与不同作物轮作方式相配套的土壤轮耕技术体系,可以为作物生长发育创造良好的土、 肥、 水、 气、 热的土壤环境条件,保持农田生态健康发展,促进作物增产增收。本文在当地平衡施肥条件下,通过多年耕作模式定位试验,研究在平衡施肥条件下,不同土壤耕作模式对休闲期和作物生育期0200 cm土层蓄水纳墒状况、 作物产量及其经济效益的影响,为黄土旱塬半湿润易旱区建立在一定肥力水平下与作物轮作体系相配套的土壤轮耕模式提供理论依据。【方法】选择位于黄土旱塬半湿润易旱区腹地的陕西省合阳县甘井镇一年一熟旱作冬小麦春玉米轮作田为试验区,采用免耕、 深松和翻耕3种土壤耕作方法组成4种土壤轮耕模式,即: 翻耕免耕翻耕免耕(RT1); 深松翻耕深松翻耕(RT2); 免耕深松免耕深松(RT3); 免耕翻耕深松免耕(RT4); 以连年翻耕(CK1)、 连年深松(CK2)和连年免耕(CK3)为对照,通过连续4年(2007~2011年)定位试验,研究平衡施肥条件下的7种土壤耕作模式对冬小麦春玉米轮作田0200 cm土层土壤贮水量、 土壤水分含量、 作物籽粒产量、 水分利用效率(WUE)和经济效益的影响。【结果】 1)在土壤休闲期,RT3模式下0200 cm土层土壤贮水量最高,其次是RT2。与对照组相比,4种轮耕模式0200 cm土层土壤贮水量均高于CK1; RT3显著高于CK3,但与CK2差异不显著。0200 cm土层土壤剖面含水量,亦以RT3模式最高。2)在冬小麦生育期,0200 cm土层土壤贮水量和土壤含水量,RT3和CK2模式的较高。3)在春玉米生育期,0200 cm土层土壤贮水量和土壤含水量RT3和CK3较高。4)不同耕作模式的作物籽粒产量、 水分利用效率(WUE)和经济效益,以RT2和CK2模式最高。四年平均结果RT2处理较CK1、 CK2和CK3处理增产10.2%、 3.6%和17.1%,增收23.6%(P0.05)、 6.8%(P0.05)和28.3%(P0.05),提高WUE 9.7%(P0.05)、 4.3%和18.6%(P0.05)。【结论】年际间轮流进行深松和翻耕(RT2)处理,虽然其在土壤蓄水保墒效应方面略低于年际间轮流进行免耕和深松(RT3)和连年深松(CK2)处理,但可获得最佳增产增收效果和最高水分利用效率; 连年深松能够增加水分入渗,保护土壤,增加蓄水能力,但产量和经济效益不如RT2处理,也是该区比较适宜的耕作方法。根据实际状况,在平衡施肥条件下的一年一熟作物轮作区,应推荐深松翻耕的轮耕或连年深松的耕作模式。
草灌植被恢复提高坡地土壤水稳性团聚体和碳、 氮含量的有效性: 退耕年限的影响
刘文祥, 李勇, 于寒青
2016, 22(1): 164-170. doi: 10.11674/zwyf.14598
摘要:
【目的】退耕还林还草是防治我国西部土壤侵蚀、 恢复土壤肥力的最重要措施。本研究选择陕北黄土高原的神木、 吴旗典型丘陵退耕还林还草区,研究不同退耕年限草(苜蓿)灌(沙棘)植被提高010 cm表层土壤有机碳、 速效氮和全氮储量和各级土壤水稳性团聚体含量分布的有效性,旨在揭示退耕还林工程提高坡耕地土壤质量的有效性机理,为我国坡耕地土壤肥力提高措施的选择提供科学依据。【方法】应用空间替代时间的方法,选择土壤类型和坡度一致的三个不同退耕年限的全坡地景观(包括坡上部、 坡中部和坡下部),采集土壤样品,分析有机碳等指标。【结果】草灌植被提高土壤有机碳、 速效氮和全氮储量及土壤水稳性团聚体含量的效应随退耕年限的增加而增加; 种植5年的沙棘林坡地土壤有机碳、 全氮和速效氮储量相对于退耕前分别提高了1.4、 0.5、 0.3倍,种植10年以上沙棘林地分别提高了6.6、 2.4、 1.5倍; 种植5年苜蓿使坡耕地土壤有机碳、 全氮和速效氮储量分别提高了0.4、 0.1、 5.0倍,种植10年以上苜蓿地分别提高了0.7、 0.3、 5.2倍。种植5年和10年以上的沙棘林提高坡耕地土壤总有机碳的效应分别是种植5年和10年以上苜蓿的3.4和9.5倍; 种植5年和10年以上的沙棘林提高坡地土壤全氮储量的效应分别比种植5年和10年以上苜蓿大9倍以上。坡耕地种植5年苜蓿提高土壤速效氮的效应是种植5年沙棘林的19.2倍,种植10年以上的苜蓿提高土壤速效氮的效应是种植10年以上沙棘林的3.4倍。沙棘林对土壤有机碳和全氮的提高效应显著大于苜蓿,而苜蓿对土壤速效氮含量的增加效应显著大于沙棘林。沙棘和苜蓿在提高坡地土壤有机碳和全氮储量的差异大小与退耕前坡地土壤有机碳和全氮储量水平有关,而土壤速效氮储量的差异与其根系的固氮功能差异密切相关,苜蓿根系固氮作用大于沙棘林,显著提高了土壤速效氮含量。种植5年和10年以上沙棘林使坡地土壤0.25 mm水稳性团聚体含量分别增加了41%和56%,退耕还林植被提高0.25 mm粒级土壤水稳性团聚体含量主要是对粒径为0.25~2 mm水稳性团聚体含量的增加效应。【结论】草灌植被在提高侵蚀坡地土壤有机碳、 氮储量和稳定土壤结构方面具有重要作用,在选择提高我国坡耕地土壤肥力的措施时应该考虑这一作用。
黄土丘陵区不同植被下土壤可溶性有机物的荧光特征研究
王玉涛, 石辉, 刘雄飞, 昝利, 武云飞, 郑纪勇
2016, 22(1): 171-179. doi: 10.11674/zwyf.14368
摘要:
【目的】土壤水溶性有机质的组成和结构是土壤质量的重要判别指标,具有重要的生态意义。研究黄土丘陵地区不同植被下土壤水溶性有机物的数量和荧光结构特征,可以为该地的植被修复及土壤质量评价提供科学依据。【方法】利用传统荧光和三维荧光技术,选取激发发射荧光光谱、 同步荧光光谱得到的腐殖化指标对土壤水溶性有机物的来源和结构进行评估,通过三维荧光技术探究不同植被下土壤水溶性有机物之间组分的差异。【结果】辽东栎(Quercus liaotungensis)和油松林(Pinus tabulaeformia)地具有较高的水溶性有机物含量,含量均为0.16 mg/g; 而荒坡地和农地的水溶性有机物较低,分别为0.04和0.05 mg/g,灌木荆条(Vitex negundo var. heterophylla )和狼牙刺(Sophora viciifolia)林地的含量介于两者之间。发射激发荧光光谱、 同步荧光光谱以及三维荧光光谱表明土壤水溶性有机物大多来源于植物和微生物的混合作用; 油松林地的水溶性有机物结构较简单、 腐殖化程度较低; 而灌木林地的水溶性有机物结构较为复杂、 腐殖化程度较高。从不同植被下土壤水溶性有机物的组成来看,蛋白类的物质差异不明显; 油松和辽东栎林地土壤水溶性有机物的类酪氨酸蛋白质、 类色氨酸蛋白质、 类溶解性微生物代谢产物含量较高,灌木林地较低。最主要的差异是富里酸类和胡敏酸类物质,油松林地的水溶性小分子量的富里酸类物质占主导地位,而灌木林地的水溶性有机物芳香化程度较高,农地和抛荒地类富里酸物质和类胡敏酸类物质含量的比值最低,其水溶性腐殖质的缩聚度高。油松、 辽东栎林地水溶性有机物由于植物残体分解形成的富里酸较易被氧化,同时阴坡林地较高的含水量使得这些产物较难缩合; 而灌木林地和农田及荒地较为干旱,枯枝落叶少,腐殖酸有充分时间进行缩合,导致了水溶性有机物的高芳香化和腐殖化。【结论】不同植被下的土壤水溶性有机物的组成和结构是存在差异的,同时说明荧光技术可用于揭示水溶性有机物的组成和缩合特性研究。
广东省酸性硫酸盐水稻土作物产量的主要限制因子分析
黄巧义, 唐拴虎, 黄旭, 张发宝, 杨少海, 易琼, 逄玉万, 张木
2016, 22(1): 180-191. doi: 10.11674/zwyf.14390
摘要:
【目的】酸性硫酸盐水稻土(ASPS,简称反酸田)因强酸严重限制水稻生长,其产量远低于全国平均水平,是我国南方典型中低产田。为了进一步提高反酸田的水稻产量,需要对反酸田土壤的主要限制因子进行分析,以更好地对症下药,有效合理地改良土壤。本研究调查了不同产量水平下酸性硫酸盐水稻田的理化性状,探讨限制水稻生长的关键土壤化学因子,为反酸田的改良提供理论依据。【方法】 根据前期调查结果,选择3种产量水平(4500、 3000、 1500 kg/hm2)的代表性反酸田为研究对象,并以因强酸而撂荒的水稻田作为对照,于2013年6月28日在不同采样点各采集8个耕作层土壤样品,测定其有机质, 酸度, 氮、 磷、 钾养分以及微量元素含量等化学性状指标,比较不同田块间各种化学性状的差异,并通过相关分析、 主成分分析探讨影响反酸田水稻生长的关键土壤化学因子。【结果】反酸田的酸度水平极高,其pH值在3.0~4.0之间,水溶性酸、 交换性酸和吸持性酸含量分别达到0.6~5.6、 2.7~6.3和1.3~14.1 cmol/kg; 不同调查田块的酸度水平差异显著,高产田块的各种形态酸含量均显著低于低产田块,尤以水溶性酸和吸持性酸的差异更明显。随产量水平的降低,反酸田的有效磷、 速效钾含量显著降低,而水溶性硫、 交换性硫、 交换性锰、 交换性铝含量显著提高,交换性钙、 交换性锌、 交换性铜含量差异不显著,反映出缺磷、 缺钾、 硫酸盐含量过高、 铝毒、 锰毒显著限制了反酸田的水稻产量。相关分析表明,土壤有效磷、 速效钾与各种形态酸含量和硫酸盐含量显著负相关,而交换性钙、 锰、 铜、 锌、 铝与各种形态酸含量和硫酸盐含量显著正相关,表明反酸田水稻产量的主要限制化学因子受土壤酸含量及硫酸盐含量的水平影响。主成分分析表明,水溶性硫、 交换性硫、 交换性铝、 交换性酸、 交换性锰、 水溶性酸、 吸持性酸、 pH值、 有效磷、 速效钾等组成一个相对均质的变量群组,概括了64.99%的不同产量水平下反酸田理化性状的总变异度,为影响反酸田产量的主要土壤化学因子。其中水溶性硫、 交换性硫、 交换性铝、 交换性酸、 交换性锰、 水溶性酸、 吸持性酸为影响反酸田产量水平的负效应变量,而pH值、 有效磷、 速效钾为影响反酸田产量水平的正效应变量。【结论】硫酸根含量过高、 铝毒、 锰毒、 酸毒、 缺磷、 缺钾是限制反酸田产量的主要土壤化学因子。酸、 硫酸盐是反酸田的发育产物,是影响广东省反酸田水稻生长的原生及根本性障碍因素,而铝毒、 锰毒、 缺磷、 缺钾等是因土壤中酸、 硫酸盐含量较高时引起的次生障碍因素。因此,在反酸田的改良过程中需以减缓黄铁矿氧化、 促进黄钾铁矾水解,降低耕层土壤酸、 硫酸盐含量为主要目标。
碳调节剂降低次生盐渍化土壤中可溶性盐含量的可行性
盛海君, 杜岩, 施凯峰, 单玉华, 封克
2016, 22(1): 192-200. doi: 10.11674/zwyf.14293
摘要:
【目的】设施土壤次生盐渍化主要是由于氮肥施用过多造成的硝酸盐在表土中的累积。本研究根据碳/氮互作原理,向次生盐渍化土壤中添加碳调节剂(秸秆+腐解菌),探讨其降低土壤可溶性盐含量的可行性。【方法】碳调节剂主要以小麦成熟期秸秆磨成粉加入快腐菌剂制成。采用盆钵试验方法,土壤盐分动态试验在每盆2.5 kg土壤中添加150 g碳调节剂,调节剂用量试验在每盆中添加0(CK)、 30(T1)、 60 (T2)、 90(T3)、 120(T4)、 150(T5)和180 g/pot(T6)碳调节剂,进行短期(7 d)和长期(90 d)培养,并在培养过程中测定土壤溶液的电导率、 可溶性盐含量及离子组成。【结果】盐分动态试验监测结果表明,土壤中加入碳调节剂后,明显增加了起始电导值,随培养进行,电导值不断下降,呈二项式关系(y=0.0138x2-0.2681x+3.7768,r=0.9966**),7 d以后基本趋于稳定。碳调节剂用量试验结果表明,培养7 d后,添加碳调节剂的所有处理其水溶性盐含量均较对照有极显著下降,下降幅度随调节剂用量的增加而增加。培养90 d后,添加碳调节剂的各处理土壤水溶性盐呈现进一步下降趋势。与培养7 d时相比,T3和T4处理降幅最为明显,其中T4处理在培养7 d已降低23.82%的基础上又降低了9.14%,总降幅达到32.96%,该结果说明碳调节剂的加入,其长期效应也是不可忽视的。无论是短期培养还是长期培养,只要加入碳调节剂,土壤溶液中的硝酸根浓度均明显下降,最多可使硝酸根浓度降低97.10%,这些结果说明,通过向次生盐渍化土壤中加入碳调节剂来降低硝酸根含量的方法是可行的。碳调节剂还可大幅增加土壤速效钾的含量,其中T6处理使土壤水溶性钾浓度提高了近10倍,但对速效磷的补充有限。长期培养90 d,速效氮、 磷、 钾养分的变化与短期培养7 d相似,只是铵态氮和硝态氮进一步明显减少。【结论】综合考虑经济效益,理论上碳调节剂用量在36 g/kg(T3处理)和48 g/kg(T4处理)之间较为合适,但实际田间用量需经过大田生产过程加以进一步验正。
外源脱落酸增强甘薯幼苗耐盐性的作用
肖强, 王刚, 衣艳君, 史衍玺, 杨洪兵, 刘家尧
2016, 22(1): 201-208. doi: 10.11674/zwyf.14317
摘要:
【目的】本文系统研究了不同浓度NaCl胁迫及外源脱落酸(ABA)对NaCl胁迫下甘薯幼苗生根及一些生理生化特性的影响,探讨了外源ABA对盐胁迫下甘薯幼苗的缓解效应,为增强盐碱地甘薯耐盐性、 提高产量提供理论依据。【方法】以甘薯种植品种徐薯25为实验材料,在装有石英砂的具孔塑料盆中放入培养室自然光照/昼夜温度[(261)/(171)℃]中培养,并进行不同浓度NaCl处理以及对NaCl 300 mmol/L胁迫甘薯幼苗叶片喷施ABA溶液,连续处理7 d后,测定生根数,使用CIRAS-1型便携式光合仪测定光合作用指标、 植物效率分析仪测定叶绿素荧光参数、 采用比色法测定丙二醛、 脯氨酸、 可溶性糖含量和超氧化物歧化酶活性、 用原子吸收分光光度计测定Na+、 K+、 Ca2+含量,利用SPSS13.0和Excel软件对数据进行处理分析。【结果】低浓度 NaCl胁迫(50 mmol/L)对甘薯幼苗影响较小; 随着盐度的增加,甘薯生根不断减少,相对电导率、 丙二醛(MDA)、 脯氨酸和可溶性糖含量持续增加,甘薯叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先增加后降低趋势; 叶片净光合速率(Pn)、 蒸腾速率(Tr)、 气孔导度(Gs)、 光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、 捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过QA的其他电子受体的概率(0)、 用于电子传递的量子产额(E0)逐渐降低,放氧复合体活性(Vk)和用于热耗散的量子比率(D0)不断增加; 叶片中Na+含量增加,K+、 Ca2+和K+/Na+水平降低。高浓度(300 mmol/L)NaCl胁迫下,甘薯幼苗的正常生理代谢受到显著抑制。适当增加外源ABA浓度,能够显著缓解NaCl胁迫造成的伤害作用,以ABA浓度为70 mol/L的缓解效果最好。【结论】外源ABA可显著促进盐胁迫下甘薯幼苗生根,维持细胞膜的稳定性,降低膜脂过氧化程度,调节植物细胞的渗透和离子动态平衡,使甘薯幼苗叶片维持较高的Fv/Fm、 0、 E0和较低的Vk、 D0,缓解PSⅡ光抑制的程度,改善植物的光合作用,提高植物的耐盐性。因此,喷施70 mol/L ABA是缓解NaCl胁迫效应,提高甘薯幼苗耐盐性的一种有效方法。
蚯蚓菌根互作对土壤酶活、 甘薯根系生长及养分吸收的影响
李欢, 杜志勇, 刘庆, 史衍玺
2016, 22(1): 209-215. doi: 10.11674/zwyf.14428
摘要:
【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。单独对土壤微生物或土壤动物的研究较多,但对土壤微生物与土壤动物之间相互作用的研究很少。因此研究它们对土壤和植物生长的作用可为挖掘土壤生物的潜力和提高土壤生物肥力提供依据。【方法】采用盆栽试验,研究了蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)互作对甘薯生长和养分吸收的影响。试验采用两因素完全随机试验设计,分为接种和不接种菌根真菌及添加和不添加蚯蚓。试验共4个处理: 不加菌根和蚯蚓(CK); 接种菌根真菌(AM); 添加蚯蚓(E); 添加蚯蚓和菌根真菌(E+AM),每个处理4次重复。调查了甘薯养分吸收、 根系形态及土壤养分变化,采用Canoco4.5软件对土壤生物与植物对应关系进行RDA (redundancy analysis)分析。【结果】接种菌根真菌显著提高了甘薯地上和地下部生物量(P0.05),而添加蚯蚓的处理仅提高了甘薯地上部生物量。同时添加蚯蚓和菌根的处理显著提高了甘薯地上地下部生物量,并且高于其他三个处理(P0.05)。与对照相比,接种菌根真菌显著提高了土壤磷酸酶活性(P0.01),增幅近一倍; 同时提高了土壤磷的植物有效性,土壤有效磷含量下降了30%左右。添加蚯蚓后土壤脲酶活性从5.45 mg NH+4-N/g显著增加到8.71 mg NH+4-N/g,土壤碱解氮的含量从5.82 mg/kg显著增加到6.89 mg/kg (P0.05)。RDA分析表明蚯蚓菌根互作对甘薯地上和地下部氮磷含量、 根表面积、 根体积、 根平均直径和根尖数均存在显著的正交互效应。蚯蚓菌根互作通过调控土壤酶和改变土壤养分有效性促进甘薯对土壤氮磷养分的吸收。【结论】蚯蚓(Eisenia fetida)通过调控土壤脲酶和碱性磷酸酶增加了土壤中氮磷的有效性从而促进甘薯地上部生长。丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)通过调控土壤磷酸酶和增加植株地上地下部吸磷量从而促进甘薯生长。添加蚯蚓或接种菌根真菌均能增加根系吸收面积和根体积从而促进甘薯对养分的吸收。蚯蚓和菌根真菌相互作用通过调控土壤酶和改变土壤养分有效性以及促进根系发育从而互补的促进甘薯养分吸收和生长。
不同钾肥种类对苹果产量、 品质及耐贮性的影响
谌琛, 同延安, 路永莉, 高义民
2016, 22(1): 216-224. doi: 10.11674/zwyf.14314
摘要:
【目的】苹果需钾量高,而果农普遍忽视钾肥的施用,随近年来密植栽培的推广,苹果单产大幅提升,使得陕西苹果园土壤面临缺钾现状,故合理补充钾肥对苹果生产至关重要。本文通过比较两种钾肥(KCl与K2SO4)对树体生长、 矿质养分吸收、 果实产量品质及采后贮藏特性的影响,为苹果树钾肥的合理施用提供科学指导。【方法】以陕西凤翔8年生红富士苹果树为研究对象,连续两年(2011~2013)对果树进行3种施肥处理,分别为不施钾(CK)、 KCl和K2SO4。在果树生长期间测定新梢生长量、 新梢叶片及果实矿质元素含量、 果实产量品质并定期测定采后贮藏期果实品质的变化(包括硬度、 可溶性固形物、 可滴定酸、 腐烂率)。【结果】1)CK、 KCl、 K2SO4 3个处理的平均新梢生长量分别为18.25 cm、 17.83 cm、 19.39 cm,无显著差异。与CK相比,施KCl 和K2SO4 7月中旬新梢叶片的氮、 磷含量均有所提高,其中K2SO4处理的叶片氮、 磷含量显著高于CK,但钙、 镁含量降低。2)年均苹果产量表现为KCl K2SO4CK,且3者之间差异显著。3)CK、 KCl、 K2SO4的年均单果重分别为267.42 g、 304.72 g、 287.73 g,其中KCl处理的单果重显著高于其它处理。施用KCl和K2SO4,横径80 mm以上的果实比例分别比CK提高14.9%和11.5%; 4)与对照相比,两种钾肥均提高了果实的氮、 磷含量和累积量,且KCl处理果实氮、 磷累积量高于K2SO4。果实中的钾含量和累积量3个处理之间无显著差异。施钾与对照相比均降低了果实中的钙、 镁含量及累积量。5)施钾与否对果实采收时的硬度无显著影响,但施钾可提高果实的可滴定酸、 可溶性糖及Vc含量。在室温下贮藏,90 d内不同处理果实可滴定酸含量降低,并趋势一致; KCl和K2SO4处理可溶性固形物含量呈上升趋势,而不施钾处理的可溶性固形物逐渐降低。贮藏结束后,果实软化率CK、 KCl、 K2SO4分别为19.23%、 6.96%、 22.19%,腐烂率分别为11.11%、 9.25%、 5.55%。【结论】短期内施KCl肥在增加产量,促进果实膨大,改善采收时果实品质方面效果稍好于K2SO4; 而K2SO4在促进新梢生长、 树体养分吸收,提高果实贮藏性能方面优于KCl。
大气氮沉降提高低磷土壤条件下马尾松菌根共生和磷效率的原因
庞丽, 周志春, 张一, 丰忠平
2016, 22(1): 225-235. doi: 10.11674/zwyf.14303
摘要:
【目的】菌根共生是提高植物磷(P)营养高效利用的重要机制之一。近年来大气氮(N)沉降的增加,导致森林土壤有效氮含量增加、 N/P比发生改变,将影响菌根共生植物的生长和磷效率。【方法】以马尾松优良家系作为试验材料,NH4NO3作为外加氮源,设置模拟氮沉降与同质低磷(介质表层与深层均缺磷)、 异质低磷 (介质表层磷丰富、 深层缺磷)耦合条件下马尾松外生菌根共生的盆栽实验,系统研究模拟氮沉降对低磷胁迫下马尾松家系菌根化苗生长和磷效率的影响。【结果】 1)模拟氮沉降对马尾松菌根共生的影响与土壤磷素环境有关。在表层和深层磷素均极为匮乏的同质低磷条件下,氮沉降降低了苗木菌根侵染率和侵染程度,然而提高了菌根共生对马尾松生长和磷效率作用的有效性,马尾松的生长量和生物量均显著增加。在表层磷丰富、 深层缺磷的异质低磷条件下,菌根共生对马尾松苗木生长有抑制作用,然而氮沉降降低了其抑制程度,高氮较低氮处理对菌根侵染苗木和菌根化苗生物量积累的抑制程度小; 2)同质低磷下,模拟氮沉降显著降低了菌根化苗的根系生长,但增加了根系APase活性和有机酸分泌量,尤其是有机酸分泌量增加了近3倍。相关性分析表明,有机酸分泌对菌根化苗生长的贡献显著高于APase,这是氮沉降促进马尾松生长的主要原因之一。异质低磷下,模拟氮沉降处理后苗木深层菌根的生长发育程度较表层好,深层根的根尖数显著增加。有机酸分泌的增加提高了苗木的磷效率,促进了菌根化苗木的生长; 3)不同低磷环境下,氮沉降的增加均降低了土壤磷的相对有效性,菌根通过增加马尾松苗木对土壤磷的吸收和利用, 从而改善磷素营养促进马尾松生长发育。两种磷素环境下,马尾松菌根化苗生长对模拟氮沉降均较敏感; 4)马尾松菌根化苗生长对模拟氮沉降的响应存在显著的家系差异。【结论】大气氮沉降可改善马尾松的氮素营养,增加菌根作用的有效性,从而促进马尾松对磷的吸收,进而促进了林木的生长。不同马尾松品种对氮沉降的反应有差异,筛选高氮-低磷环境下菌根共生能力强的马尾松基因型,将成为提高土壤磷素生物学利用效率的重要途径。
专题综述
MicroRNA调节豆科作物营养胁迫响应的研究进展
徐锋, 王金祥
2016, 22(1): 236-244. doi: 10.11674/zwyf.14413
摘要:
micorRNA (miRNA)是一类长度为20~24个核苷酸的非编码小RNA(small RNA,sRNA),在植物生长发育、 生物和非生物胁迫响应方面起十分重要作用。越来越多的证据表明,miRNA在植物适应养分胁迫方面起重要的调节作用。豆科植物是一类具有生物固氮能力的植物,为人类提供蛋白和食用油,显然土壤养分胁迫会抑制豆科作物生长发育而降低产量。过去数十年对于miRNA介导模式植物拟南芥和水稻养分胁迫响应的研究较多,但近年来有关豆科作物养分胁迫相关的miRNA报道在增加。近年研究结果表明,miRNA通过对靶基因的调节在豆科植物适应营养胁迫中起关键作用,如感受外界养分状态的改变及维持体内养分的动态平衡。本文综述了近年来miRNA介导豆科作物适应养分胁迫的研究进展,主要对磷、 氮、 硫、 铁、 铜、 钙等养分亏缺或毒害反应的调控,讨论了miRNA调节豆科作物适应养分胁迫的机理,并对今后豆科作物miRNA的研究做出了展望。
研究简报
陕西省农户小麦施肥调研评价
赵护兵, 王朝辉, 高亚军, 张卫峰
2016, 22(1): 245-253. doi: 10.11674/zwyf.14243
摘要:
【目的】明确陕西省小麦施肥现状,对陕西省小麦养分资源管理进行科学指导。【方法】选取2个小麦主产区一年一熟区渭北旱塬和一年两熟区关中平原连续5年进行农户施肥调查。【结果】渭北旱塬小麦产量由于年季间降水不均表现出低而不稳的趋势,年均产量3473 kg/hm2; 关中平原由于补灌小麦产量年季间波动较小,年均5882 kg/hm2。渭北和关中绝大多数农户施氮过量,渭北20.2%农户施氮偏高,43.5%很高,施氮合理的仅占29.7%,偏低的占4.6%,很低的仅有2.0%,氮肥平均用量为N 197.6 kg/hm2; 关中20.3%农户施氮偏高,37.5%很高,施氮合理的仅占17.5%,偏低的占14.2%,很低的仅有10.5%,平均施氮量为N 199.2 kg/hm2。陕西省农户磷肥投入总量基本合理,但投入偏低和偏高并存,渭北磷肥平均投入量适中的农户占12.0%,偏低的占41.5%,很低的10.7%,偏高的26.7%,很高的9.2%,磷肥投入平均P2O5123.4 kg/hm2; 关中磷肥平均投入量适中的农户占14.3%,偏低的占27.2%,很低的13.8%,偏高的31.0%,很高的13.7%,平均为P2O5 141.6 kg/hm2。渭北旱塬小麦钾投入平均K2O 32.9 kg/hm2,关中平原为K2O 37.3 kg/hm2,渭北和关中超过90%农户钾肥投入不足。陕西省冬小麦养分投入以基施为主,追施为辅,渭北和关中冬小麦氮素平均基施量为N 189.9和185.4 kg/hm2,占氮素总投入的96.1%和93.1%,追施量N 7.7和13.8 kg/hm2,仅占3.9%和6.9%。陕西省冬小麦氮磷养分投入以化肥为主,有机肥为辅,渭北和关中有机肥投入的氮素平均仅有N 4.7和3.1 kg/hm2,仅占全部氮素投入的2.4%和1.6%,P2O5平均2.4和1.7 kg/hm2,占1.9%和1.2%,而化肥投入的氮、 磷相对较大,渭北和关中氮素平均N 192.9和196.0 kg/hm2,P2O5平均120.8和139.9 kg/hm2来自化肥。渭北N、 P2O5 和 K2O平均PFP(化肥偏生产力)分别为20.0 kg/kg、 33.3 kg/kg和83.5 kg/kg; 关中PFP分别为36.8 kg/kg、 53.9 kg/kg和131.8 kg/kg。陕西省渭北旱塬冬小麦基肥中尿素和碳铵是农户较为喜欢的氮肥品种,平均有55.7%和47.2%的农户选用; 而关中农户较为喜欢的氮肥品种为尿素,有42.8%农户选用。普钙是渭北农户较为喜欢的磷肥品种,平均有50.2%的农户施用; 而关中农户较为喜欢的磷肥品种为磷酸二铵,有40.2%的农户施用。复合肥施肥面积逐年增加,渭北和关中平均有30.8%和40.2%的农户施用。有机肥施肥农户较少且在逐年下降,渭北和关中由2008~2009年的10.0%和11.7%减少到2012~2013年的0.8%和0.8%。【结论】陕西省农户小麦施肥存在氮肥过量,磷肥施用过量和不足并存,钾肥重视不足,有机肥投入偏少,追肥偏少等问题。
秸秆还田下氮肥运筹对白土田水稻产量和氮吸收利用的影响
李录久, 王家嘉, 吴萍萍, 黄厚宽, 蒋荫锡
2016, 22(1): 254-262. doi: 10.11674/zwyf.14154
摘要:
【目的】研究小麦秸秆直接还田条件下不同氮肥基追比例运筹方式对白土稻田水稻产量和氮素吸收利用的影响, 为华中低产白土稻田水稻合理施肥提供科学依据。【方法】设置2种小麦秸秆还田量(0和3000 kg/hm2)及3种氮肥基肥-分蘖肥-穗肥施用比例(80-0-20、 60-20-20 和40-30-30)和不施氮的对照, 共7个处理, 分别为N80-0-20、 N60-20-20、 N40-30-30、 N80-0-20+S、 N60-20-20+S、 N40-30-30+S和CK。水稻收获期采集代表性样品考察水稻产量结构性状, 同时测定水稻籽粒和秸秆产量, 分析籽粒和秸秆氮素含量, 计算水稻氮素吸收量和氮肥利用效率。【结果】基肥-分蘖肥-穗肥施用比例60-20-20的处理水稻籽粒产量最高, 两年试验较不施分蘖肥的对照分别增产9.4%~12.9%和7.4%~8.9%。实施小麦秸秆直接还田后, 水稻籽粒产量较不施秸秆的对照分别提高10.2%~23.4%和0.8%~5.5%。不施秸秆条件下, 基-蘖-穗肥施用比例60-20-20的处理水稻籽粒含氮量最高, 较不施氮的对照提高11.3%, 而秸秆含N量随中后期追肥比例的加大而提高。秸秆还田条件下, 氮肥后移能明显提高水稻籽粒和秸秆含氮量。水稻籽粒氮素吸收量, 基-蘖-穗肥比例60-20-20处理最多, 2011年较对照N80-0-20分别增加13.7%和24.8%, 2012年提高14.5%和9.2%; 秸秆氮素积累量则随中后期追肥用量的增加而增多, 基-蘖-穗肥比例40-30-30处理最多。不施秸秆条件下, 基-蘖-穗肥比例60-20-20的处理氮素干物质生产效率、 氮素稻谷生产效率、 氮收获指数均最高, 百公斤籽粒吸氮量最低。秸秆还田条件下, 氮素干物质生产效率和氮素稻谷生产效率均随中后期追肥量的增加而下降, 而百公斤籽粒吸氮量则最高。氮素农学效率、 氮肥回收利用率和偏生产力也是60-20-20比例的处理最高, 较对照N80-0-20农学效率分别提高4.90和2.44 kg籽粒/kg N, 氮肥利用率提高7.82和21.29个百分点, 偏生产力提高4.90和2.44个百分点。【结论】综合水稻产量、 氮素吸收量以及氮肥利用效率, 安徽省江淮丘陵低产白土地区, 小麦秸秆直接还田条件下, 单季中稻氮肥的基肥-分蘖肥-穗肥施用比例, 以60-20-20运筹方式较为适宜。
不同种植密度下丛枝菌根真菌对玉米磷吸收的影响
张晓飞, 李伟, 杨珊, 姚国庆, 朱文东, 肖京京, 郑婷, 曹宁, 冯固
2016, 22(1): 263-268. doi: 10.11674/zwyf.14312
摘要:
【目的】利用土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)与作物形成互惠互利的共生关系提高作物对土壤磷的利用效率是解决农业生产中磷供需矛盾的主要途径之一,本研究在大田玉米不同种植密度条件下,研究AM真菌对玉米根系的侵染及磷吸收作用,为揭示集约化玉米高效获取磷的机理提供理论依据。【方法】以大田作物玉米的两种种植密度(5104 plants/hm2和9104 plants/hm2)体系为研究对象,在田间原位埋设PVC管装置,通过测定菌丝生长室中的菌丝密度和有效磷耗竭来确定不同种植密度体系条件下AM真菌对玉米磷吸收的作用。【结果】相对于低密度种植群体,高密度群体显著降低了玉米拔节期土壤有效磷的耗竭量,同时增加了玉米地上部的磷含量,即磷吸收效率,增幅达20%; 在玉米拔节期,增加种植密度使根际的根外菌丝生物量(菌丝密度)降低了4%,而非根际土壤中的根外菌丝生物量(菌丝密度)增加了37%; 高密度玉米种植密度群体中AM真菌的根外菌丝对土壤有效磷耗竭的贡献增加了22%。【结论】集约化玉米生产中土著AM真菌依然帮助植株从土壤中吸收有效磷; 高密度体系下玉米对磷的吸收更加依赖于AM真菌。高密度种植增加AM真菌对玉米的侵染、 根外菌丝量和对土壤有效磷的吸收。
分根交替滴灌对管栽黄瓜光合作用及水分利用效率的影响
董彦红, 赵志成, 张旭, 刘学娜, 李清明
2016, 22(1): 269-276. doi: 10.11674/zwyf.14179
摘要:
【目的】探讨分根交替滴灌对管栽黄瓜光合作用及水分利用效率的影响机理。【方法】以津优3号黄瓜为试材,设分根交替滴灌(alternate partial root-zone drip irrigation,APDI)、 固定1/2根区滴灌(fixed partial root-zone drip irrigation,FPDI)和传统滴灌(conventional drip irrigation,CDI)3个处理,随机区组排列,研究了不同滴灌方式对黄瓜生长、 光合作用及水分利用效率的影响。【结果】分根交替滴灌(APDI)作物根区的干湿交替能够刺激根系的补偿生长,提高植物的根系活力。固定1/2根区滴灌(FPDI)黄瓜叶片相对含水量、 水势和渗透势都显著低于传统滴灌(CDI),而细胞汁液浓度显著高于其他两个处理,说明FPDI在一定程度上影响了黄瓜对水分的正常吸收和转运,抑制其正常生长。与CDI相比,APDI显著降低了黄瓜叶片净光合速率和蒸腾速率,却显著提高了水分利用效率。APDI处理的PSⅡ有效光化学量子产量(Fv/Fm)与CDI相比差异不显著,但较FPDI显著升高。FPDI处理的非光化学猝灭系数(NPQ)显著高于其他两个处理,说明固定一侧根系的干旱胁迫导致PSⅡ吸收的光能用于光化学反应的份额显著减少,从而使得光反应的能力和效率降低,过剩光能的热耗散显著增加。另外,APDI和FPDI虽然都不同程度地减少了耗水量和渗漏量,但FPDI黄瓜生长和光合作用均受到严重抑制,因此不适用于设施黄瓜的节水灌溉,而APDI处理在节水的同时能保证黄瓜正常生长及适宜的光合作用。【结论】分根交替滴灌(APDI)可作为设施节水高效灌溉的一种灌溉模式,具有广阔的应用前景。
贵州旱作耕地土壤钾素状况与钾肥效应
赵欢, 芶久兰, 赵伦学, 吴清英, 何佳芳, 赵平英, 王正银, 李振轮, 肖厚军
2016, 22(1): 277-285. doi: 10.11674/zwyf.14276
摘要:
【目的】本研究在贵州省测土配方施肥试验的基础上,研究贵州主要旱作耕地长期种植玉米和马铃薯土壤钾素状况和钾肥效应,以期为不同产区玉米、 马铃薯高产的钾肥管理提供科学依据。【方法】针对贵州省106个玉米和62个马铃薯钾肥田间试验点土壤速效钾和缓效钾含量的调查及钾肥效应的研究,在无肥处理,等量氮、 磷肥基础上,选取施钾肥和不施钾肥两个处理,并结合近3年当地玉米和马铃薯产量水平和无肥处理产量确定高、 中和低产区开展土壤钾素状况调查研究,进行相应产区施钾肥和不施钾肥两个处理的钾肥效应大田试验。【结果】玉米种植区土壤速效钾和缓效钾平均含量均低于马铃薯种植区; 从玉米和马铃薯不同产量水平种植区看,玉米种植区,高、 中和低产区土壤速效钾平均含量分别为155.2、 135.1和71.0 mg/kg,按照养分丰缺指标划分,分别属于高、 中和低等水平; 缓效钾平均含量分别为249.5、 245.2和144.3 mg/kg,前两者属于高等水平,后者属于中等水平。马铃薯种植区, 高、 中和低产区土壤速效钾平均含量分别为192.6、 177.8和140.3 mg/kg,前两者属于高等水平,后者属于中等水平; 缓效钾平均含量分别为298.6、 287.4和265.5 mg/kg,均属于中等水平。玉米和马铃薯种植区相对产量(一定氮、 磷肥基础上无钾肥处理产量占施钾肥处理产量的百分数)均以高产区最大,低产区其次,中产区最低; 玉米、 马铃薯种植区钾肥增产率和钾肥农学效率均表现为中产区低产区高产区,而钾肥偏生产力为高产区中产区低产区。相关分析结果表明,玉米种植区和马铃薯种植区的土壤速效钾与缓效钾含量均呈正相关关系,相关系数分别为0.635和0.550,达极显著水平。【结论】贵州旱作耕地玉米和马铃薯种植区之间以及两作物不同产量种植区的土壤钾素状况均有较大差异,而钾肥对玉米和马铃薯的增产效果与土壤速效钾的含量和供钾水平有关。因此,在贵州旱作耕地玉米和马铃薯种植区应依据不同产区的土壤钾素状况合理施用钾肥,尤其应注重有机肥与钾肥的配合施用。