• ISSN 1008-505X
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2016年  22卷  第2期

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研究论文
我国主要麦区小麦氮素吸收及其产量效应
车升国, 袁亮, 李燕婷, 林治安, 沈兵, 胡树文, 赵秉强
2016, 22(2): 287-295. doi: 10.11674/zwyf.15034
摘要:
【目的】掌握小麦氮素的吸收特征及区域差异性有利于指导小麦区域合理施肥,提高氮肥肥效,维持小麦增产稳产。本研究旨在探讨我国小麦氮素吸收特征的区域性差异及其产量效应。【方法】收集了2000年以后我国小麦田间试验产量、 籽粒和秸秆氮含量的文献数据,统计分析了黄淮海冬麦区、 西北冬春兼播麦区和长江中下游麦区的小麦产量、 地上部氮吸收、 籽粒氮含量、 秸秆氮含量、 100 kg籽粒需氮量的区域差异,并进一步分析了小麦不同产量水平下100 kg籽粒需氮量、 籽粒氮含量和秸秆氮含量。【结果】小麦产量、 籽粒氮含量、 秸秆氮含量、 地上部吸氮总量和生产100 kg籽粒需氮量的波动范围大,变异性较高,存在明显的区域差异。我国田间试验的小麦平均产量为6.18 t/hm2(n=5484,变异系数34.37%),其中以黄淮海冬麦区最高(7.06 t/hm2),西北冬春兼播麦区最低(4.71 t/hm2),长江中下游冬麦区居中(5.60 t/hm2); 生产100 kg籽粒需氮量的全国平均为2.87 kg (n=5073,变异系数25.43%),其中以黄淮海冬麦区最高(2.98 kg),长江中下游冬麦区和西北冬春兼播麦区偏低(分别为2.60 kg和2.84 kg); 籽粒氮含量、 秸秆氮含量、 地上部吸氮总量全国平均分别为2.17%(n=3456)、 0.55%(n=2460)、 180.9 kg/hm2(n=4962),变异系数分别为23.96%、 38.18%、 44.50%。籽粒氮含量、 秸秆氮含量、 地上部吸氮总量均以黄淮海麦区居高,分别为2.24%、 0.56%、 211.1 kg/hm2,长江中下游冬麦区和西北冬春兼播麦区偏低,分别为1.92%、 0.5%、 146.7 kg/hm2和2.14%、 0.53%、 138.0 kg/hm2。生产100 kg小麦籽粒需氮量、 籽粒氮含量和秸秆氮含量随小麦产量水平的增加而呈增加趋势,产量范围4.5、 4.5~6.5、 6.5~8.5、 8.5~10.5、 10.5 t/hm2,生产100 kg籽粒需氮量分别为2.79、 2.80、 2.91、 3.03和3.05 kg, 对应的籽粒氮含量分别为2.01%、 2.11%、 2.27%、 2.26%和2.40%,秸秆氮含量分别为0.46%、 0.53%、 0.58%、 0.61%和0.63%。【结论】温度、 水分等气候条件、 土壤类型、 主栽品种及田间管理技术等差异,造成了小麦氮素吸收特性的区域间差异,因此小麦施肥应根据各区域的小麦产量、 小麦氮素需求规律因地制宜地科学施肥。
覆膜对长江中游春玉米氮肥利用效率及土壤速效氮素的影响
葛均筑, 徐莹, 袁国印, 田少阳, 李淑娅, 杨晓妮, 曹凑贵, 展茗, 赵明
2016, 22(2): 296-305. doi: 10.11674/zwyf.14445
摘要:
【目的】研究并明确长江中游覆膜对不同施氮梯度春玉米产量、 氮素积累与利用效率及土壤速效氮素时空动态的影响规律,为长江中游发展覆膜春玉米及氮素养分管理提供理论依据。【方法】采用大田试验,进行两因素裂区试验,主因素为覆膜(F)和不覆膜(NF),副因素为施氮量(5个施氮水平: 0、 135、 202.5、 270、 337.5 kg/hm2,分别用N0、 N135、 N202.5、 N270、 N337.5表示)。于拔节期、 吐丝期及成熟期测定春玉米氮素积累量(TNAA)及利用效率[氮肥农学利用效率(ANUE)和氮素回收率(NRE)],同时取0—20、 20—40和40—60 cm土层土样测定硝态氮和铵态氮含量,成熟期测定产量及其构成因素。【结果】覆膜使春玉米增产23.0%~45.9%,达极显著水平,增产的主要原因是增加穗粒数(7.6%~37.0%, P0.05)和提高百粒重(0.5~2.1 g, P0.05); 增施氮肥主要通过增加穗粒数(60.2%~125.0%, P0.01)来实现产量的提高(102.2%~168.6%, P0.01),而对穗数和百粒重无显著影响; 二因素互作对春玉米产量、 穗数、 穗粒数及百粒重的影响均达极显著水平。分析春玉米对氮素的积累利用可以看出,长江中游春玉米TNAA随生育时期而显著增加,覆膜和增施氮肥显著提高各生育时期TNAA,但二因素互作仅对吐丝期TNAA影响显著。覆膜显著提高春玉米ANUE(45.32%~164.23%),但对NRE无显著影响; 增施氮肥显著降低ANUE(26.21%~43.71%)和NRE(26.75%~47.20%); 二因素互作对春玉米ANUE和NRE影响程度亦未达到显著水平。覆膜增加土壤温度,加快了肥料的养分释放进程,同时覆膜改变春玉米生育进程,减少同期降雨量,提高中低施氮水平(N 135~270 kg/hm2)耕层(0—20 cm)土壤速效氮素的含量; 覆膜显著提高N202.5和N270处理下20—40 cm土层土壤速效氮含量; 覆膜仅对深层土壤(40—60 cm)拔节期速效氮含量的影响达显著水平。【结论】覆膜和施氮二者相互作用有利于提高穗粒数和吐丝期植株氮素积累量,进而促进籽粒灌浆过程,提高百粒重。在本研究条件下,长江中游春玉米适宜的施氮量应控制在202.5~270 kg/hm2,覆膜降低土壤氮素损失,促进玉米对氮素的吸收,实现稳产和肥料的高效协同提高。
缓释氮肥运筹对稻麦轮作周年作物产量和氮肥利用率的影响
许仙菊, 马洪波, 宁运旺, 汪吉东, 张永春
2016, 22(2): 307-316. doi: 10.11674/zwyf.14455
摘要:
【目的】稻麦轮作是我国一种重要的农业种植模式。缓/控释肥作为高效兼环境友好的肥料类型,在多种作物单季种植上具有增产和提高肥效的作用,但是缓释肥在周年轮作体系中的肥效研究鲜有报道。因此研究稻麦轮作体系中的肥料施用模式,有助于提高稻麦产量,降低化肥用量,提高化肥利用率。【方法】本文通过稻麦轮作两周年四季作物的田间小区试验,以不施氮和习惯施氮为对照,研究了4种不同缓释肥减氮处理[进口树脂包膜尿素减氮24.3%、 国产硫包衣尿素减氮24.3%、 国产尿素加NAM(长效氮肥添加剂)减氮24.3%和国产尿素加NAM减氮10.8%]对水稻和小麦产量、 氮肥利用率、 第二周年稻麦收获后土壤养分含量和两周年土壤氮养分表观平衡的影响。【结果】与不施氮对照相比,所有施氮处理均提高了两周年稻麦4季作物产量,习惯施氮增产幅度最高,小麦的氮肥增产效果总体高于水稻,第二周年高于第一周年; 与当地习惯施氮量相比,所有的缓释氮肥减氮24.3%或10.8%处理均无显著降低两季小麦产量,进口树脂包膜尿素减氮24.3%处理和国产尿素加NAM减氮10.8%处理也无显著降低两季水稻产量,但是国产尿素加NAM减氮24.3%处理显著降低了第二季水稻产量,国产硫包衣尿素减氮24.3%显著降低了两季水稻产量; 与当地习惯施氮量相比,4个缓释氮肥减氮处理均提高了第一和第二周年氮肥利用率,显著降低了两周年稻田土壤养分氮盈余量,其中国产尿素加NAM减氮24.3%处理氮肥利用率较高,同时土壤氮盈余量较少,说明缓释氮肥减量在提高肥料利用率和降低氮的环境效应上具有一致的优势; 不同缓释氮肥对土壤养分含量的影响无明显规律性。【结论】在目前稻麦轮作体系中,缓释氮肥减施对小麦产量具有较好的稳定效果,但是个别缓释氮肥减施对水稻有减产风险,有必要依据稻田土壤氮素转化特点,研制水稻专用缓释氮肥,适当降低水稻季缓释氮肥的施用量。
水稻-油菜轮作模式下秸秆还田替代钾肥的效应
李继福, 薛欣欣, 李小坤, 任涛, 邹家龙, 陈华东, 丛日环, 周鹂, 鲁剑巍
2016, 22(2): 317-325. doi: 10.11674/zwyf.14516
摘要:
【目的】研究稻-油轮作条件下秸秆还田配施钾肥对水稻和冬油菜产量、 地上部钾素累积量、 钾肥利用率以及土壤钾素含量的影响,明确长期秸秆还田替代钾肥的效果,为秸秆还田下稻-油轮作中钾肥的合理施用提供科学依据。【方法】2011~2014年在湖北省粮油主产区-江汉平原选择土壤供钾能力较高的农田,布置水稻-冬油菜轮作定位试验。试验共设7个处理,分别为: 1)CK(-K); 2)+K; 3)+S; 4)S+1/4K; 5)S+1/2K; 6)S+3/4K和7)S+K。其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,K2O用量为90 kg/hm2。【结果】 1)与不施钾(-K)相比,施用钾肥和秸秆还田均不同程度地增加了水稻和冬油菜年均产量和钾素吸收量,尤以秸秆还田配施钾肥处理(S+K)的水稻和冬油菜产量和地上部钾素吸收量最高,与对照(-K)相比增产率分别为12.8%和19.1%; 地上部钾素(K2O)累积吸收量增幅分别达到35.7%和79.3%。2)在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田对水稻和冬油菜的钾肥吸收利用率没有显著影响,但均使两种作物的钾素吸收利用率显著降低。与秸秆不还田相比,秸秆还田后水稻季的钾肥与钾素农学利用率明显降低,而冬油菜季则分别显著提高与持平; 秸秆还田后,水稻季的钾素农学利用率显著降低,而冬油菜季则持平。3)通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、 地上部吸钾量增幅的相关分析得出秸秆还田后当前的推荐钾肥用量偏高。根据肥效模型并结合实际产量和农田钾素养分平衡拟合得出,水稻和冬油菜的年均适宜钾肥用量分别为52.0和61.9 kg/hm2,比推荐用量可分别减少42.2%和31.2%。【结论】在土壤钾素含量较高的情况下,稻-油轮作区开展连续秸秆还田不仅能够降低钾肥投入量,获得较高的粮油经济产量,还可以提高土壤有效钾含量并维持农田系统养分平衡以及秸秆钾素资源的良性循环。
水稻土和菜田添加碳氮后的气态产物排放动态
刘燕, 王海飞, 朱高荻, 魏欢欢, 何彦芳, 高兵, 苏芳, 巨晓棠
2016, 22(2): 326-336. doi: 10.11674/zwyf.14567
摘要:
【目的】动态连续监测添加碳氮底物后各气体产物—O2、 NO、 N2O、 CH4和N2的排放,对土壤碳氮转化过程和气体产生过程做更深入的理解,揭示不同土地利用方式典型红壤的温室气体产生机制。【方法】采集长江中游金井小流域不同土地利用方式稻田和菜地土壤为研究对象,利用全自动连续在线培养检测体系(Robot系统),通过两组试验分别研究土壤碳氮转化过程中各气体产物的动态变化。试验1采用菜地和稻田土壤进行好气培养,设置不施氮对照、 添加40 mg/kg铵态氮、 添加40 mg/kg铵态氮+1%硝化抑制剂、 添加40 mg/kg硝态氮、 添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖、 缺氧条件下添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖6个处理。试验2采用稻田土壤进行淹水培养,设不施氮对照、 添加40 mg/kg铵态氮、 添加40 mg/kg铵态氮+1%硝化抑制剂、 添加40 mg/kg铵态氮+1%秸秆、 缺氧条件下添加40 mg/kg铵态氮+1%的葡萄糖、 添加40 mg/kg硝态氮、 添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖、 缺氧条件下添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖8个处理。培养温度均为20℃,土壤水分含量为70% WFPS (土壤孔隙含水量),培养周期为15天。【结果】从菜地和稻田土壤不同碳氮添加处理气态产物及无机氮的动态变化可看出: 1)菜地土壤好气培养初期硝化作用产生了大量N2O; 受低碳和低含水量的限制,反硝化作用较弱。当提供充足碳源和厌氧条件,出现N2O和NO的大量排放。2)在好气稻田和淹水稻田培养过程中,反硝化作用是N2O产生的主要途径。3)稻田土壤中,提供充足碳源和厌氧条件,各气态产物出现的顺序依次是NO、 N2O和N2,与三种气体在反硝化链式反应过程中的生成顺序一致。淹水稻田加铵态氮和碳源处理N2为主要产物,添加硝态氮处理后,N2O成为主要气态产物。当土壤碳源充足时,反硝化过程进行彻底,反硝化产物以终产物(N2)为主。4)在稻田土壤出现厌氧或添加碳源条件下,均检测到大量CH4产生; 且在甲烷产生的同时,NO-3几乎消耗殆尽。【结论】金井小流域典型红壤菜地N2O主要来自于硝化作用,好气和淹水稻田N2O主要来源于反硝化作用; 当碳源充足和厌氧时,菜地及稻田反硝化作用增强; 反硝化产物组成、 产物累积量及出峰顺序与碳源和氧气浓度有关。
施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响
郭腾飞, 梁国庆, 周卫, 刘东海, 王秀斌, 孙静文, 李双来, 胡诚
2016, 22(2): 337-345. doi: 10.11674/zwyf.14557
摘要:
【目的】农业活动引起的温室气体排放对全球变暖的影响日益得到关注,本试验研究不同施肥处理对稻田温室气体排放、 产量和土壤养分的影响,以期为农田可持续利用和温室气体减排提供依据。【方法】在长江中下游地区稻麦轮作区进行田间试验,设置不施氮肥(CK)、 当地习惯施肥(FP)、 推荐N肥(OPT)、 有机无机配施(OPT+M)、 秸秆还田(OPT+S)5个处理,采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了稻季CH4、 N2O和CO2的排放情况,调查了不同施肥措施对稻田温室气体增温潜势以及产量,测定了土壤养分,并综合产量和增温潜势对温室气体排放强度进行分析,提出该区域稻田减排增产的合理施肥措施。【结果】 1) 不同处理CH4季节排放总量为OPT+SOPT+M FP OPT CK,排放量为99.02~143.69 kg/hm2; N2O季节排放量为FPOPT+MOPT OPT+S CK,排放量范围为0.95~3.57 kg/hm2; CO2排放顺序与CH4季节排放趋势一致,排放量为7231.64~13715.24 kg/hm2。2)根据稻季CH4和N2O季节排放量以及在100年尺度上的CO2当量计算,不同处理温室气体全球增温潜势大小顺序为OPT+SOPT+M FP OPT CK。在CK、 FP、 OPT、 OPT+M和OPT+S的全球增温潜势中,N2O占的比重分别为10.31%、 26.39%、 21.51%、 22.91% 和11.58%,CH4所占比重分别为89.69%、 73.61%、 78.49%、 77.09%和88.42%。稻田N2O的排放量很少,排放以甲烷为主,因此不同施肥措施所排放的N2O对综合温室效应的贡献远低于CH4。相对于当地习惯施肥处理,OPT、 OPT+M和OPT+S 3种优化施肥措施均在减少化肥施用量的情况下增加了水稻产量,增产率分别为3.6%、 14.3%和 8.5%,其中以有OPT+M处理增产效果最明显。3)不同施肥处理下,CO2排放强度为FP(0.56)OPT+S(0.52) OPT(0.50)OPT+M(0.49),OPT和OPT+M显著低于当地习惯施肥处理,OPT+M CO2排放强度最低。4)有机碳、 全氮、 速效磷和速效钾含量均在OPT+S处理中最高。【结论】不同施肥措施影响稻季温室气体排放,施用有机肥和氮肥均增加了CO2、 CH4、 N2O的排放,秸秆还田增加了CO2和CH4排放,减少了N2O排放。稻田减排应以减少CH4排放为主,推荐氮肥量配施有机肥为碳强度评价体系下最优处理。秸秆还田对土壤养分的改善趋势明显,虽然增加了CO2排放,但考虑到其可避免因焚烧造成大量CO2的排放,总体上依然减少了CO2的排放,但对秸秆还田的适宜量需要进一步研究。
夏玉米农田N2O排放影响因素的模拟分析
王良, 徐旭, 叶桂香, 陈国庆
2016, 22(2): 346-352. doi: 10.11674/zwyf.14559
摘要:
【目的】全球46%~52%的N2O来自农田土壤,农田土壤N2O排放的研究具有重要的环境和经济意义。量化各影响因素对夏玉米农田N2O排放的影响,可为合理减少施肥产生的N2O排放提供依据。【方法】于2012和2013年连续两年进行了夏玉米裂区田间试验。试验主区为作物处理,副区为氮肥处理(0、 150、 300、 450 kg/hm2)。采用暗箱静态法-气相色谱法测定了不同处理N2O的排放通量,比较了不同温度和降雨量条件下不同处理的N2O排放量,计算了气温、 降雨量、 氮肥管理和夏玉米吸收对夏玉米农田N2O排放的影响。【结果】温度及降雨量的变化明显影响N2O的排放。2012年和2013年气温和降雨量对夏玉米生长期间N2O总排放量的影响分别为-0.24和-0.07。随着施氮量的增加,施氮对N2O排放的影响率呈线性增加(R2 = 0.923),施氮量0、 150、 300和450 kg/hm2,对玉米田N2O排放的影响分别为0、 0.38、 1.63、 3.54。夏玉米生长吸收对N2O排放量的平均影响因子为-0.33,年际间差异不显著(P = 0.07)。在苗期、 穗期、 花粒期,夏玉米生长吸收的影响因子分别为-0.57、 -0.29和-0.13,不同生育期的影响因子差异显著(P = 0.0015)。不同施氮量下,气候条件对夏玉米农田N2O排放影响率差异不显著(P 0.05); 不同气温和降雨量,夏玉米生长吸收对N2O排放的影响在同一施氮量下差异不显著(P 0.05),且均随施氮量的增加而减小。【结论】通过量化分析,气候条件对N2O排放的影响与气温和降雨量密切相关,温度升高影响增大,反之则减小,降雨后排放显著增大。施氮对N2O排放的影响随施氮量增加线性增加。夏玉米生长吸收降低了N2O排放,且在不同生育时期的影响差异显著。综合各影响因子,低氮量条件下(≦150 kg/hm2),气候因素和玉米生长对N2O排放的影响较大,高氮量下(≧300 kg/hm2),氮肥的施用是影响N2O排放的主要因子。
稻作对酸性硫酸盐土酸分布及迁移的影响
黄巧义, 杨少海, 唐拴虎, 黄旭, 李苹, 付弘婷, 易琼, 张发宝
2016, 22(2): 353-361. doi: 10.11674/zwyf.14392
摘要:
【目的】酸性硫酸盐土(ASS)酸含量极高,Fe、 Al、 Mn、 As等有毒金属移动性强。许多开发利用方式不仅影响其成土母质黄铁矿的氧化程度并可能带来生态风险,稻作利用被认为是生态风险较低的方式。本研究开展水田和荒地两种利用条件下ASS中酸含量调查研究,探讨稻作利用方式对ASS酸含量的影响。【方法】于2013年8月,在广东省台山市发育于珠江三角洲滨海ASS的水稻田和严重酸化的长期撂荒地采集土壤样品,从土表向下0—300 cm范围内采用宽45 mm的土钻每20 cm采集1个样品,每个剖面共采集15个样品。比较两种利用方式下ASS各土层土壤pH值、 水溶性酸、 交换性酸、 吸持性酸含量,探讨稻作利用方式对ASS酸分布及运移的影响。【结果】珠江三角洲平原ASS的酸含量极高,在0—80 cm深度范围内,总存在酸含量随着土层深度加深而提高,土层深度每下降20 cm,总存在酸含量就平均提高61.62%; 80 cm以下土层总存在酸含量随着土层深度下降逐渐降低,其中80—180 cm深度范围内的降幅较大,土层深度每下降20 cm,总存在酸含量就平均降低61.62%; 当土层深度下降至220 cm时,pH值上升到6.0,酸含量非常低。稻作利用方式显著影响ASS的酸含量及其在土壤剖面的迁移情况。与荒地比较,稻田0—80 cm土层的总存在酸含量显著降低,其中水溶性酸、 交换性酸和吸持性酸含量平均降幅分别为77.01%、 36.75%、 27.74%,水溶性酸和交换性酸的差异达到显著水平,吸持性酸仅在0—20 cm 和60—80 cm土层的差异达到显著水平; 100—120 cm深度范围内稻田的总存在酸含量显著高于荒地,其中水溶性酸、 交换性酸和吸持性酸含量的增幅分别为128.19%、 54.87%、 154.96%,120—240 cm土层中,稻田的交换性酸和吸持性酸含量稍高于荒地,但差异不显著; 240—300 cm土层中,稻田的酸含量与荒地基本相同。总体上,稻作方式改变了ASS中酸在土壤剖面的分布,其中0—80 cm土层中酸含量显著降低,而100—120 cm土层的酸含量显著提高,并以吸持性酸为主要形式固定累积下来。稻田在0—80 cm深度范围内的水溶性硫含量显著低于荒地; 而稻田100—120 cm土层的水溶性硫含量则显著高于荒地,其他土层的差异不显著。水溶性硫与水溶性酸、 交换性酸和吸持性酸均显著正相关,表明稻作利用方式可能通过影响硫酸盐矿物的转化过程而改变ASS的酸分布及迁移。【结论】稻作利用方式显著降低上层土壤酸含量,并加强了酸淋洗下移作用,使100—120 cm土层中的酸含量大幅提高,并以黄钾铁矾等羟基硫酸盐次生矿物暂时吸持固定下来。因此,稻作利用方式有效降低ASS酸含量水平,降低ASS对实地作物的危害作用,但因其强淋溶作用可能加大了对地下水体污染的风险。
基于稻田土壤肥力及生物学活性的沼液适宜用量研究
黄继川, 徐培智, 彭智平, 于俊红, 涂玉婷, 杨林香, 吴雪娜, 林志军
2016, 22(2): 362-371. doi: 10.11674/zwyf.14503
摘要:
【目的】沼液为养殖业废弃物,含有多种作物生长所需的有机和无机养分,其循环利用具有重要的生态和经济意义。本文通过研究施用沼液对稻田土壤肥力及土壤生物学特性的影响,提出稻田的适宜沼液用量。【方法】以“黄秀软占”为试验材料,2013年在广东省博罗县连续开展了2茬大田试验,以不施肥(CK)和施常规化学肥料(CF)为对照,设施用沼液200、 400、 600、 800和1000 m3/hm2 5个水平,依次记为BS200、 BS400、 BS600、 BS800和BS1000。分析了施用不同量沼液稻田土壤主要养分和酶活性,并采用PCR-DGGE 方法研究了土壤微生物区系的变化。【结果】稻田土壤有机质、 碱解氮、 有效磷和速效钾的含量随沼液用量的增加而提高,连续施用沼液存在累积叠加效应; 第一茬试验土壤pH随沼液用量的增加而下降,连续施用2茬土壤pH随沼液用量的增加而升高。施用沼液与不施肥和施用化肥相比,能够提高土壤蔗糖酶、 脲酶和酸性磷酸酶活性。微生物群落多样性指数早稻以800 m3/hm2处理、 晚稻以600 m3/hm2处理最优,土壤微生物群落相似系数随沼液用量的增加而降低,且晚稻各处理间差异程度大于早稻。主成分分析表明,早稻第一主成分反映了土壤理化指标和微生物丰度,晚稻第一主成分反映了除脲酶以外的所有理化因子、 酶活性和微生物群落指标信息,说明连续施用2茬沼液对土壤理化因子、 尤其是对生物活性产生了重要影响。【结论】施用沼液能够提高稻田土壤有机质、 碱解氮、 有效磷和速效钾,在水稻生产上具有较好的应用价值。施用沼液为400~800 m3/hm2时能够提高土壤酶活性,并改善土壤微生物群落结构,综合沼液对土壤肥力和生物学特性的影响,且连续施用沼液具有一定的累积效应,建议稻田生态系统沼液的适宜用量为600~800 m3/hm2。
施用牛粪对沿海泥质滩涂土壤原始肥力驱动及黑麦草幼苗生长的影响
左文刚, 黄顾林, 朱晓雯, 陈亚斯, 沈袁玲, 陶天云, 柏彦超, 单玉华, 封克
2016, 22(2): 372-379. doi: 10.11674/zwyf.14355
摘要:
【目的】沿海滩涂土壤属于滨海盐土类型,由于长期受海洋潮汐的影响,盐渍化作用导致土壤盐分含量偏高、 土体发育不明显、 理化性状差、 肥力水平低下,且滩涂面积还在以一定的速度增长,同时可耕地面积的逐年递减和淡水资源的日益遗乏,滩涂盐土的开发利用越来越受到人们的关注。本文研究牛粪不同用量驱动新围垦滩涂土壤原始肥力并为绿肥植物黑麦草幼苗生长提供养分的作用,以期为滩涂盐土的改良提供一条可行的途径。【方法】采用田间小区随机区组试验,探讨了牛粪不同施用量(0、 30、 75、 150、 300 t/hm2)对滩涂土壤0.25 mm水稳性团聚体、 盐分、 pH、 有机碳、 氮磷养分含量等肥力因子及黑麦草幼苗生物量、 生长状况的影响。 【结果】滩涂0—10和10—20 cm土层土壤0.25 mm水稳性团聚体的数量随牛粪施用量的增加呈逐渐增加趋势。与对照相比,牛粪用量150和300 t/hm2处理的滩涂0—10和10—20 cm土层土壤0.25 mm水稳性团聚体差异均达到显著水平; 施用牛粪各处理滩涂土壤有机碳分别比对照增加17.4%、 32.6%、 55.0%、 205.8%; 与对照相比,施用牛粪各处理显著降低了滩涂土壤盐分含量,降幅分别达25.2%、 75.8%、 76.0%、 75.9%; 施用牛粪对滩涂土壤pH值降低不明显; 随牛粪施用量的增加,滩涂土壤全氮、 全磷、 碱解氮、 有效磷含量均呈逐渐上升趋势; 施用牛粪增加了黑麦草幼苗地上部和根系干重; 施用牛粪各处理黑麦草幼苗株高分别比对照增加52.6%、 46.1%、 74.2%、 56.2%(P<0.05); 牛粪施用量达150 t/hm2时可显著增加黑麦草幼苗的分蘖数; 随牛粪施用量的增加,黑麦草根系总根长、 平均直径、 根表面积、 根体积均呈逐渐上升趋势。【结论】施用牛粪改善了滩涂土壤的初始肥力特性,促进了绿肥植物黑麦草地上部及根系的生长,并提高了黑麦草幼苗的生物量,因此,牛粪可作为改良新围垦滩涂土壤的“原始肥力驱动剂”。利用牛粪进行滩涂土壤的改良还有效地处理了畜禽粪便,是滩涂土壤改良和畜禽粪便合理利用一举两得的新途径。
秦岭北麓猕猴桃果园施肥现状与评价—以周至县俞家河流域为例
路永莉, 康婷婷, 张晓佳, 高晶波, 陈竹君, 周建斌
2016, 22(2): 380-387. doi: 10.11674/zwyf.14433
摘要:
【目的】秦岭北麓是陕西省优质猕猴桃(Actinidia deliciosa)适栽区和分布最为集中的区域之一。摸清该地区猕猴桃果园的施肥现状、 养分输入特征和养分管理中存在的问题,对于提高果品质量、 增加果农经济收益和规范猕猴桃产业良好发展具有重要意义。【方法】秦岭北麓猕猴桃主产区俞家河流域是一个典型的闭合流域。采用实地走访结合问卷记录的方式,于2012~2013年连续两年调查了该流域内240余个果园的生产和养分管理现状。调查内容主要包括: 建园基本情况、 果园面积、 主栽品种、 树龄、 栽种密度、 施肥量、 肥料品种、 施肥时期、 施肥方法、 果实产量和灌溉等。根据调查果园的实际肥料投入量和各肥料产品中标注的有效养分含量,计算化肥中各养分的投入量; 根据《中国有机肥养分志》提供的标准值,计算有机肥提供的养分量。结合该区域文献资料推荐的果园肥料用量最终确定了果园的合理施肥量,并以此为标准对该流域果园养分投入现状进行了初步评价。【结果】通过实际调查和文献资料汇总,当猕猴桃产量在24~42 t/hm2时,建议化肥用量分别为: N 375~500 kg/hm2,P2O5 186~266 kg/hm2,K2O 286~350 kg/hm2,有机肥用量为30000~65000 kg/hm2,N∶P2O5∶K2O养分比例约为1∶0.5∶0.73。果园养分投入评价结果显示,流域内果园有机肥投入比例及用量严重不足。其中,完全不施有机肥的果园占36.4%,即使在施用有机肥的果园中,亦有94.3%的果园有机肥投入不足,其提供养分的比例不足总养分的30%。化学氮肥投入量普遍偏高,平均为N 891 kg/hm2。氮肥投入合理(N 375~500 kg/hm2)的比例仅为5.0%,过量(N 500~750 kg/hm2)的比例22.7%,过高(N 750 kg/hm2)的比例高达59.1%。磷肥投入合理(P2O5 186~266 kg/hm2)的比例为19.4%,不足(P2O5186 kg/hm2)和过量(P2O5266 kg/hm2)的比例分别为28.9%和51.7%。钾肥投入合理(K2O 286~350 kg/hm2)的比例仅为10.7%,不足(K2O 286 kg/hm2)的比例为30.6%,过量(K2O 350 kg/hm2)的比例为58.7%。【结论】秦岭北麓俞家河流域猕猴桃果园有机肥投入严重不足。氮肥过量投入问题严重,过量比例高达81.8%。磷、 钾肥过量和不足现象并存。因此,在今后该区域果树养分管理中,应大力增加有机肥投入量和施用比例,大幅度降低氮肥用量,同时合理引导磷、 钾肥的科学施用。另外,因研究区耕地多以坡地为主,优化养分管理和减少养分损失带来的农业面源污染问题也是今后重点研究的方向。
低锌旱地土壤水分对小麦产量和锌利用的影响
李孟华, 于荣, 杨月娥, 王朝辉
2016, 22(2): 388-394. doi: 10.11674/zwyf.14379
摘要:
【目的】西北旱地土壤有机质含量低,pH和碳酸钙含量高,导致土壤有效锌含量低,加之水分缺乏,不仅制约冬小麦生长和产量,还严重影响小麦锌的吸收利用。本研究选取西北旱地典型缺锌区,在土施锌肥的基础上,设置了2年的补充灌水田间试验,进一步研究水分对土壤锌有效性、 小麦生长、 产量以及锌和相关元素吸收利用的影响。【方法】田间试验于2010~2012年在陕西永寿县进行,采用裂区设计,锌肥为主处理,在不施锌与施锌(ZnSO4·7H2O)50 kg/hm2的基础上,设置在冬小麦关键生长期补充和不补充灌水2个副处理。在成熟期采集植株样品,测定了小麦产量、 生物量,各器官部位的锌及氮、 磷、 钾、 铁的含量; 采集0—40 cm土层土壤,测定了土壤有效性锌含量。【结果】在返青期、 孕穗期补灌20~30 mm水分对小麦产量、 土壤有效锌含量无显著影响,却有提高小麦各部位锌含量、 锌肥利用率的趋势,不施锌和施锌条件下,灌水比不灌水处理小麦籽粒锌含量分别提高3.8%~16.3%、 3.8%~13.1%,灌水使锌肥利用率提高21.2%~177.8%。灌水量和灌水时期的不同也影响锌在小麦各器官部位的分配与累积,第一季施锌和不施锌条件下,灌水比不灌水处理锌收获指数分别降低5.1%和2.0%,而第二季锌收获指数分别提高2.1%和2.7%。两季灌水对小麦籽粒中铁及大量元素氮磷钾含量的影响亦各不相同。【结论】在旱地缺锌土壤上,小麦生长关键期灌水对小麦产量、 土壤有效锌含量无显著影响,却有提高小麦各部分锌含量、 锌肥利用率的趋势,说明水肥结合对旱地石灰性土壤锌和锌肥有效性的影响应引起进一步重视,这对提高旱地缺锌地区作物和人体锌营养水平具有潜在意义。
氮素对不同生育期小麦植株累积硒的影响
陈玉鹏, 梁东丽, 宋卫卫, 雷凌明, 喻大松, 缪树寅
2016, 22(2): 395-402. doi: 10.11674/zwyf.14349
摘要:
【目的】施用氮肥是农业生产上最重要的增产措施之一,但增施氮肥对不同生育期小麦植株中硒累积、 转运和分配的影响尚不明确。本研究通过盆栽试验研究不同氮水平对小麦生长过程中植株各器官硒累积的影响,为合理施氮提高小麦硒含量提供理论参考。【方法】 试验设置N 100 mg/kg和200 mg/kg 两个水平,每个氮水平设置低硒 (Se 0.81 mg/kg)和高硒 (Se 5.02 mg/kg) 处理,分别在小麦苗期、 拔节期、 孕穗期、 抽穗期、 扬花期、 灌浆期和成熟期取样,分析不同生育期小麦对土壤外源硒的吸收速率,探讨不同硒水平下施氮量对小麦各器官硒累积、 转运和分配的影响。【结果】 1)与低氮相比,高氮促进了小麦籽粒产量增加,低硒的促进作用大于高硒,低硒和高硒时的高氮处理小麦籽粒产量较低氮处理分别提高了21.7%和13.7%。低硒时的高氮处理能提高小麦穗(特别是籽粒)和老叶中的硒含量,籽粒和颖壳硒含量较低氮处理分别提高了31.2%和13.6%,但高硒时高氮处理却导致小麦各器官(特别是籽粒和根)中硒含量下降,其中籽粒和根部硒含量较低氮处理分别下降了13.2%和17.8%。 2)相同硒水平下,高氮处理小麦根部硒占植株总硒的比例较低氮处理下降了约1/4; 在营养生长阶段,低硒时高氮处理能促进硒向小麦地上部转运,而在生殖生长阶段其能促进硒从小麦茎叶向颖壳和籽粒中转运,使得籽粒中硒占总硒比例提高了18.4%; 但高硒时高氮处理却促进硒从茎叶转运到颖壳中,致使籽粒中硒占总硒比例下降了8.0%。3)小麦根部硒含量在苗期和拔节期,抽穗期和扬花期之间增长幅度最大,说明此期间是小麦硒吸收的敏感期。【结论】小麦硒含量因生育期和外源硒水平的不同而异,施氮量也影响着小麦硒累积、 转运和分配。增施氮肥能提高硒的利用效率,建议低硒地区农业生产中补硒时要结合氮的合理施用。
外源硒矿粉对玉米硒累积及矿质元素吸收的影响
刘庆, 田侠, 史衍玺
2016, 22(2): 403-409. doi: 10.11674/zwyf.14351
摘要:
【目的】通过生物强化的方法获得生物安全形态的有机硒,是实现人体科学补硒的重要途径。研究外源硒矿粉在生产中的合理施用量及其对作物的影响,可为富硒农产品生产提供理论与技术指导。【方法】以玉米为试材,以湖北恩施的富硒矿粉(总硒含量为180 mg/kg)为硒源进行田间试验,研究了玉米对外源硒的吸收与转化及施硒对玉米矿质元素吸收的影响。设5个施硒处理: Se 0 (CK)、 750 (Se1)、 1500 (Se2)、 2250 (Se3) 和3000 g/hm2 (Se4)。于玉米大喇叭口期和成熟期取样,测定玉米不同部位总硒含量以及玉米籽粒中总硒、 有机硒及矿质元素含量。【结果】土壤施用富硒矿粉对玉米籽粒产量和总生物量没有显著影响,但可显著增加玉米籽粒及各器官硒含量。随硒施用量由0增加到3000 g/hm2,玉米籽粒中硒含量由14.2 μg/kg 增加到350.3 μg/kg。除Se2处理外,玉米根系中的硒含量在收获期高于抽穗期,而玉米茎和叶中的硒含量在收获期低于抽穗期。玉米不同器官对硒的富集能力依次为根叶籽粒茎,而玉米对硒的转移系数大小顺序亦为叶籽粒茎。与对照相比,施硒使玉米籽粒中有机硒含量显著增加,不同施硒处理玉米籽粒中有机硒含量范围为12.9~302.6 μg/kg,随土壤施硒量增加,有机硒占总硒的比例从86.87%增加到90.84%,不同处理之间有机硒所占比例差异不显著。玉米籽粒总硒、 有机硒与各器官硒含量之间均表现出显著的相关性,其中籽粒中有机硒与不同生育期根中硒含量达到极显著相关水平。施硒可显著抑制玉米籽粒对Na的吸收,对K、 Ca、 Mg、 Fe 的吸收无显著影响,一定的施硒水平下,可促进玉米籽粒对Mn、 Cu、 Zn的吸收。【结论】施用外源硒矿粉对玉米生物量与籽粒产量无显著影响。随施硒量增加,玉米籽粒中总硒含量和有机硒含量与对照相比显著增加,但对玉米籽粒中的有机硒与总硒的比例没有显著影响。一定施硒水平下,可促进玉米籽粒对Mn、 Cu、 Zn的吸收。以纯硒施用量为750~1500 g/hm2作为硒矿粉在富硒玉米生产中的推荐施硒量。
磷施用量对烤烟根系生理及叶片光合特性的影响
王艳丽, 王京, 刘国顺, 丁松爽, 张璐
2016, 22(2): 410-417. doi: 10.11674/zwyf.14437
摘要:
【目的】根系作为吸收水分和养分的重要器官,其生理功能的强弱对烟草地上部分的生长发育有重要的影响。本研究分析磷施用量对烤烟不同生育期根系生理和叶片光合生理的影响,初步阐明磷素对烤烟生长的生理效应,明确烤烟品质形成的生理基础,为生产中合理施磷提供一定的参考。【方法】2014年在河南农业大学采用盆栽土培试验,设置四个处理,各处理P2O5用量分别为0(CK)、 3.5(T1)、 7.0(T2)和10.5 g/plant(T3),N用量为3.5 g/plant,N∶K2O=1∶3。在烤烟不同生育时期测定各处理烟株的根系活力、 根系总吸收表面积和活跃吸收表面积等根系生理指标以及中部叶的叶面积、 叶绿素含量和叶片的光合指标。【结果】在整个生育期内,T2处理烟株的根系活力强、 根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积大。团棵期(移栽后30 d左右)随施磷量的增加,上述根系生理指标及中部叶叶面积、 叶绿素含量不断增加,T3处理显著高于不施磷处理; 成熟期(移栽后90 d左右)T3处理叶片的叶绿素含量较其他处理下降更快。随生育期的推进,各处理叶片的净光合速率、 蒸腾速率、 气孔导度和胞间CO2浓度均呈现先升后降的变化趋势,在移栽后60 d达到最大值。与其它处理相比,T2处理叶片的净光合速率、 蒸腾速率和气孔导度在整个生育期内均最大,且在移栽后60 d时显著高于CK处理。根冠比随生育期的推进呈波动变化,但整体表现出上升的趋势。在整个生育期内,T3处理的根冠比最大,其次为CK,T1、 T2处理的根冠比相对较小。【结论】施用P2O5 10.5 g/plant的烟株在团棵期快速生长及成熟期叶绿素含量迅速下降的现象证明,在一定范围内,充足的磷素供应能促进烟株生育前期根系发育、 叶片扩展,生长后期烟叶适时落黄。磷用量对叶片光合性能和烟株根冠比的作用证明,磷素对叶片光合性能的促进作用建立在烟株根、 冠结构和功能协调一致的基础上,当根、 冠生长的协调性被打破,其叶片的净光合速率也随之降低。施用P2O5 7.0 g/plant 烟株整体表现最优,而施用P2O5 3.5 g/plant在基本满足烟株正常生长的同时能够降低生产成本,这对生产中如何确定磷肥的施用量提供了一定的参考。
烟草根系分泌物酚酸类物质的鉴定及其对根际微生物的影响
刘艳霞, 李想, 蔡刘体, 张恒, 石俊雄
2016, 22(2): 418-428. doi: 10.11674/zwyf.14493
摘要:
【目的】烟草连作已导致土传病害发生、 烟株生长受抑制、 产量下降和品质恶化等问题。烟株对自身及土壤微生物产生的化感作用,是烟草产生连作障碍的一个重要原因,其中化感物质中的根系分泌物是烟株与土壤微生物间相互作用的重要物质,探索烟草根系分泌物对根际微生物生长的影响是生物防控烟草青枯病的理论依据。【方法】本文利用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF/MS)技术,分离、 鉴定烟草根系分泌物中主要酚酸类物质的种类和含量; 通过添加外源酚酸类物质,研究在液体培养基中烟草根系分泌物中的主要酚酸类物质对病原菌及拮抗菌的影响,并在土壤中添加鉴定出的主要酚酸类物质; 通过土壤培育试验,研究其对土壤微生物多样性和数量变化,特别是对烟草青枯病菌及其拮抗菌生长的影响。【结果】1)烟草根系分泌物粗提物对病原菌(茄科劳尔氏菌)生长的促进率为16.8%,对拮抗菌(短短芽孢杆菌)的生长抑制率达到29.4%; 2)UPLC-Q-TOF/MS检测根系分泌物中主要酚酸类物质为苯甲酸和3-苯丙酸,含量分别为0.25 μg/g干根重和1.15 μg/g干根重; 3)液体培养外源添加低浓度的苯甲酸(≤ 2 μg/L)和3-苯丙酸(≤ 3 μg/L)促进病原菌和拮抗菌的生长; 4 μg/L的苯甲酸对病原菌生长抑制作用不显著,对拮抗菌生长的抑制率达到90.2%,6 μg/L的 3-苯丙酸对病原菌的生长具有促进作用,对拮抗菌的生长抑制率达到81.1%,外源高浓度苯甲酸(≥4 μg/L)和3-苯丙酸(≥ 7 μg/L)抑制病原菌与拮抗菌的成长; 4)土壤中添加3 μg/kg土的苯甲酸时,土壤中病原菌的数量增加12.3%,而拮抗菌的数量减少21.0%,土壤细菌、 放线菌和真菌的数量分别降低37.5%,41.9%和55.6%; 3-苯丙酸浓度达到8 μg/kg土时,拮抗菌生长量减少14.5%,对病原菌没有显著影响,土壤细菌、 放线菌和真菌的数量分别降低69.9%,57.2%和80.7%; 5)土壤添加4 μg/kg的苯甲酸和7 μg/kg的3-苯丙酸后,土壤微生物Shannon指数、 Simpson指数、 McIntosh指数显著下降,分别仅为对照的57.7%、 94.1%、 88.1%和97.6% 73.3%、 80.0%。【结论】烟草根系分泌物粗提物促进病原菌生长抑制拮抗菌生长,根系分泌物中酚酸类物质主要为苯甲酸和3-苯丙酸,液体培养中4 μg/L的苯甲酸或6 μg/L的 3-苯丙酸浓度是对病原菌生长抑制不明显但显著抑制拮抗菌生长的分界点,土壤外源添加3 μg/kg的苯甲酸或8 μg/kg的3-苯丙酸时,是土壤增加病原菌减少拮抗菌数量的分界点,同时土壤微生物功能多样性显著下降,病原菌对根系分泌物中苯甲酸和3-苯丙酸的利用优于拮抗菌,这也是烟草长期连作引起青枯病暴发流行的机理之一。
碱性肥料对香蕉枯萎病发生及土壤微生物群落的影响
李进, 张立丹, 刘芳, 樊小林
2016, 22(2): 429-436. doi: 10.11674/zwyf.14460
摘要:
【目的】针对我国香蕉主产区蕉园土壤酸化、 微生物环境恶化,香蕉枯萎病严重泛滥和肆虐,严重威胁产业等问题,通过施用碱性肥料改善蕉园土壤酸性及微生物环境,从而降低香蕉枯萎病发病率,促进香蕉健康生长。【方法】以重病区蕉园土壤为对象,采用盆栽试验,研究碱性肥料对土壤微生物及香蕉枯萎病发生情况的影响。试验设碱性肥料(AF)和常规肥料(CCF)2种肥料处理,每种肥料设低量(L1)、 中量(L2)和高量(L3)3个施肥量,同一施肥量处理的氮、 磷、 钾总用量相等。于2013年3月6日移栽香蕉苗到营养钵, 130 d后待各处理香蕉发病明显时采集土壤及植株样品进行各项指标测定。【结果】 1)施碱性肥料能显著降低香蕉枯萎病的发病率,常规肥料处理的香蕉发病率为78%,而碱性肥料处理的仅为33%。2)碱性肥料对土壤微生物群落有明显的影响,土壤中的真菌数量AF处理明显少于CCF处理,而细菌、 放线菌数量则显著高于CCF处理,因此AF处理土壤的香蕉尖孢镰刀菌明显减少。3)试验期间碱性肥料能显著提高土壤pH值,较常规肥料处理提高了0.75个pH单位,而土壤EC值比常规肥料处理低47.76 μS/cm。4)土壤pH值与土壤中古巴专化型尖孢镰刀菌(FOC)的数量及香蕉发病率呈显著负相关; 细菌数量与FOC数量、 香蕉枯萎病发病率、 病情指数之间呈显著的负相关; 土壤中FOC和真菌数量与香蕉发病率呈显著正相关。5)香蕉生物量随着碱性肥料和常规肥料用量的增大而增加,但碱性肥料的效果更加明显。【结论】应用碱性肥料不仅可以为香蕉提供氮、 磷、 钾养分,而且能改良蕉园土壤酸性从而改善土壤微生物群落结构及环境,有效防控香蕉枯萎病的发生。
五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵对土壤化学和微生物学性质的影响
全国明, 毛丹鹃, 章家恩, 谢俊芳, 秦钟
2016, 22(2): 439-449. doi: 10.11674/zwyf.14417
摘要:
【目的】五爪金龙(Ipomoea cairica)、 南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)已入侵我国华南地区并造成严重危害。本文研究了五爪金龙入侵群落、 南美蟛蜞菊入侵群落与土著植物类芦(Neyraudia reynaudiana)群落内的土壤养分、 土壤微生物量、 土壤酶活性以及微生物群落代谢活性、 碳源利用特征与功能多样性的变化规律,探讨两种外来植物入侵对土壤生态系统的影响,为揭示其野外入侵机制提供科学依据。【方法】采用野外样方法于2010年1月在广州市东郊的火炉山森林公园设置五爪金龙入侵区、 南美蟛蜞菊入侵区和土著植物类芦区3类样地,测定土壤养分、 土壤酶活性、 土壤微生物量与微生物功能多样性。【结果】1)与土著植物区相比,五爪金龙入侵区土壤有机碳、 全氮、 全磷以及速效氮、 速效磷、 速效钾含量显著提高,增幅达到60.38%~230.01%; 南美蟛蜞菊入侵区土壤有机碳、 全氮、 速效氮、 速效磷含量亦显著提高,增幅达到50.54%~145.52%; 两种外来植物入侵区土壤C/N比显著降低,但对全钾含量的影响不明显。2)两种外来植物能够显著提高入侵地的土壤微生物量,其中五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵区的土壤微生物量碳(Cmic)、 氮(Nmic)、 磷(Pmic)含量分别比土著植物区增加105.00%~152.15%和61.51%~138.27%,但土壤微生物量在两个入侵区之间的差异不明显; 对于土壤微生物熵,南美蟛蜞菊入侵区的Cmic/Corg值显著高于土著植物区,但Nmic/Nt、 Pmic/Pt值3类样地之间差异不显著。3)两种外来植物入侵显著提高土壤脲酶、 蛋白酶、 蔗糖酶和纤维素酶的活性,其中南美蟛蜞菊入侵区的土壤脲酶、 蛋白酶和纤维素酶活性最高,分别比土著植物区增加70.35%、 21.51%和227.86%; 对于蔗糖酶活性,五爪金龙、 南美蟛蜞菊入侵区的增幅则分别达到322.58%和157.14%; 过氧化氢酶活性各处理间的差异较小,差异均不显著。4)两种外来植物入侵能够提高土壤微生物群落的代谢活性,平均孔颜色变化率(AWCD)在整个培育周期内均表现为五爪金龙入侵区>南美蟛蜞菊入侵区>土著植物区,其中72 h的AWCD值分别为1.18、 0.88和0.56,差异显著。与土著植物区相比,五爪金龙入侵区6种类型碳源的利用效率显著提高,其增幅高达75.00%~162.86%; 南美蟛蜞菊入侵区碳水化合物类、 羧酸类和聚合物类碳源的利用率亦显著提高,其增幅分别为87.72%、 41.18%和83.72%; 两种入侵植物对不同类型碳源的利用程度存在一定差异,五爪金龙对羧酸类、 胺类碳源的利用率显著高于南美蟛蜞菊。主成分分析显示,PC1与PC2能够解释不同入侵区土壤微生物群落碳源利用数据71.89%的总体变异,其中PC1主要受碳水化合物类、 氨基酸类与聚合物类碳源的影响,PC2则主要受碳水化合物类与羧酸类碳源的制约。两种外来植物入侵对土壤微生物群落的功能多样性产生重要影响,其中入侵地土壤微生物群落的Shannon-Wiener指数(H)、 Mc Intosh指数(U)、 丰富度指数(S)和Simpson优势度指数(Ds)显著高于土著植物区,但两个入侵区之间的差异较小; 三个处理区的Pielou均匀度指数(E)差异不明显。【结论】五爪金龙、 南美蟛蜞菊两种外来植物能够改善入侵地的土壤营养环境,提高土壤肥力水平,形成对自身生长、 竞争有利的微环境,从而加快入侵扩散。
钙处理对葡萄柚果实细胞壁物质代谢及其相关基因表达的影响
邓佳, 史正军, 王连春, 吴海波, 刘惠民
2016, 22(2): 450-458. doi: 10.11674/zwyf.14343
摘要:
【目的】研究采前、 采后钙处理对葡萄柚果实细胞壁组分、 细胞壁降解酶活性变化及其相关基因表达的影响,可为了解钙与果实细胞壁物质代谢之间的关系,揭示钙对果实软化的作用机理,为调控葡萄柚果实膳食纤维含量,提高果实质地品质提供理论依据。【方法】试验于2011年2月至11月在云南省玉溪市葡萄柚果园进行,供试品种为‘里约红’葡萄柚,该品种于2005年嫁接于当地砧木,株行距为3 m×3 m。试验由采前和采后钙处理两部分组成。采前钙处理在幼果初期、 幼果末期、 膨大初期、 膨大末期、 转色期,叶面喷施2% CaCl2; 采后钙处理在果实成熟采后浸于2% CaCl2溶液5 min, 室温贮藏。之后每15天取样一次,每次取10个果实,测定葡萄柚果肉细胞壁组分、 细胞壁降解酶活性及其基因表达量。【结果】随葡萄柚果实后熟软化,紧密结合型果胶(共价结合型果胶)解聚为松散结合型果胶(水溶性果胶、 离子结合型果胶),紧密结合型半纤维素(24% KOH可溶性半纤维素)解聚使其含量下降,而松散结合型半纤维素含量增加(4%KOH可溶性半纤维素)。果实PG、 PME、 Cx、 α-L-Af和β-Gal酶活性及其基因表达量均随果实软化呈不同程度增加。PME活性在果实采收后表现出较高含量,而PG活性在果实贮藏前期急剧增加,其酶基因的表达量与酶活性变化趋势基本一致。Cx、 α-L-Af和β-Gal活性在贮藏中、 后期上升较快,相关酶基因的表达量亦明显增加。钙处理显著地降低果实细胞壁降解酶活性和基因表达水平,其中采后钙处理对α-L-Af和β-Gal活性和基因表达在贮藏中、 后期的调控作用较显著,酶活性和基因表达均维持在较低水平。【结论】外源钙处理降低细胞壁降解酶活性及其基因表达,抑制了细胞壁物质的解聚,采后钙处理对细胞壁物质代谢的调控效果优于采前钙处理。外源钙处理抑制了细胞壁降解酶基因表达水平,降低了细胞壁降解酶活性,减缓了果胶、 半纤维素的解聚,从而达到调控果实膳食纤维含量、 维持果实质地品质、 延长果实货架期寿命的目的。
钙、 硼对常山胡柚叶片养分、 果实产量及品质的影响
邱超, 胡承孝, 谭启玲, 孙学成, 郑苍松, 苏少康, 胡育化, 赵四清, 陈健民
2016, 22(2): 459-467. doi: 10.11674/zwyf.14381
摘要:
【目的】研究叶片矿质营养元素含量的季节性变化,对探明植物体中营养元素的丰缺状况、 调控养分代谢、 提高果实产量和改善品质具有重要意义。本研究结合常山胡柚园土壤养分状况,通过连续4年施用钙肥和硼肥,研究钙、 硼对常山胡柚叶片矿质营养元素含量的季节变化、 果实产量及品质的影响。【方法】采用田间定位试验,以13年生枳砧常山胡柚为试验材料,设4个处理,1)CK(对照); 2)Ca(每株0.5 kg生石灰粉); 3)B(每株25 g 硼砂); 4)Ca+B(每株0.5 kg生石灰粉+ 25 g 硼砂)。于试验的第4年采集常山胡柚不同生长期当年生春梢叶片及成熟期果实样品,并对常山胡柚叶片矿质营养元素含量的季节变化、 果实品质进行分析。【结果】常山胡柚叶片各矿质养分在果实逐渐成熟过程中总体呈现先增后降的变化规律,其中叶片氮(N)、 钾(K)、 镁(Mg)和锌(Zn)在果实坐果期达到最大值,磷(P)在果实膨大前中期(8月份)到达最大值,钙(Ca)、 硼(B)、 铁(Fe)、 锰(Mn)和铜(Cu)在果实膨大后期(9月份)出现最高值。钙、 硼肥施用均可提高常山胡柚果实各发育时期叶片Ca、 B、 N、 K、 Fe、 Mn和Cu含量,但明显抑制叶片Zn的吸收,其中钙、 硼配施对成熟叶片(8~9月份)Ca含量存在显著正交互效应,但对提高叶片B含量无显著交互作用。施钙、 硼肥可不同程度提高常山胡柚2年平均产量,增产率达到1.8%~21.4%,其中各处理增产率顺序为Ca+B>B≥Ca,且单施硼可显著提高2年累积产量,钙硼配施对单年产量、 2年平均产量均存在显著正交互效应。钙、 硼肥单施对果实品质无显著性影响,但钙硼配施可显著降低可滴定酸含量,显著提高固酸比。【结论】常山胡柚坐果期(4月份)为叶片N、 P、 K、 Mg和Zn吸收的关键时期,果实膨大期(8~9月份)为叶片Ca、 B、 Fe、 Mn和Cu吸收的重要时期。钙、 硼配施既可明显提高常山胡柚叶片中矿质营养元素含量(P和Zn除外),又能显著提高果实产量和品质。
氮磷钾配施对砂田西瓜产量和品质的影响
杜少平, 马忠明, 薛亮
2016, 22(2): 468-475. doi: 10.11674/zwyf.14320
摘要:
【目的】施肥不平衡是影响砂田西瓜产量和品质的主要因子。研究氮、 磷、 钾不同施肥量和配施比例对砂田西瓜产量和品质的影响,探明旱砂田西瓜高产、 优质的适宜氮、 磷、 钾施用量和配比,对提高砂田西瓜的生产效率具有重要的现实意义。【方法】本研究以中晚熟西瓜品种陇抗九号为试材,在砂田西瓜全膜覆盖栽培条件下,采用氮、 磷、 钾三因素的“311-B”D饱和最优设计,进行田间微区试验。对西瓜产量和品质结果进行二次回归拟合,建立养分回归数学模型。【结果】因素效应分析结果表明,不同因素对西瓜产量的影响以磷肥最大,氮肥次之,钾肥较小; 对西瓜品质的影响以磷肥最大,钾肥次之,氮肥较小,表明在砂田碱性土壤中,磷是影响西瓜产量、 品质的首要因素,当氮、 磷、 钾肥用量分别达231.61、 204.34、 191.78 kg/hm2时,边际产量效应值降至0。氮磷、 氮钾、 磷钾的交互作用对西瓜的产量也有显著影响,某一单一肥料施用量偏高或偏低均不利于西瓜产量的形成,而由于肥料间的交互作用,两者配施则对产量的提高有较强的促进作用。对氮而言,磷的交互效应大于钾; 对磷而言,氮的交互效应大于钾; 对钾而言,磷的交互效应大于氮,其交互作用最显著的区域为N 115.0~341.8 kg/hm2、 P2O5 86.5~298.2 kg/hm2、 K2O 101.6~298.4 kg/hm2。利用模型进行决策表明,砂田西瓜产量超过50 t/hm2的施肥方案为N 193.19~238.18 kg/hm2、 P2O5 162.41~206.72 kg/hm2、 K2O 164.85~214.53 kg/hm2; 西瓜品质综合评分在85分以上的施肥方案为N 195.96~239.44 kg/hm2、 P2O5 167.86~207.52 kg/hm2、 K2O 212.87~267.62 kg/hm2。【结论】砂田西瓜产量达50 t/hm2、 品质综合评分达85分以上的施肥方案为N 195.96~238.18 kg/hm2、 P2O5167.86~206.72 kg/hm2、 K2O 212.87~214.53 kg/hm2,适宜的N、 P2O5、 K2O施用比例约为1∶0.86∶0.98。
土壤增施蛋氨酸硒对厚皮甜瓜生理特性和品质的影响
张杨杨, 焦自高, 艾希珍, 肖守华, 王崇启, 董玉梅, 马荣金
2016, 22(2): 476-485. doi: 10.11674/zwyf.14363
摘要:
【目的】本研究探究了蛋氨酸硒对厚皮甜瓜生长与生理特性的调控作用,硒在厚皮甜瓜中的富集效益,以及硒在土壤中的变化趋势。【方法】以‘M135’厚皮甜瓜为试材,蛋氨酸硒为硒源,采用盆栽试验,以土壤本底硒为对照,通过向土壤中增施蛋氨酸硒使土壤中的总硒含量分别增加4、 10和16 mg/kg,研究了蛋氨酸硒对厚皮甜瓜生长、 产量、 光合特性、 产品品质及果肉硒含量的影响,对厚皮甜瓜不同组织器官中总硒含量的影响,以及对土壤中不同形态硒含量变化的影响。【结果】施硒4、 10和16 mg/kg均可显著提高甜瓜叶片光合色素含量、 叶片光合速率、 植株生长量以及甜瓜产量; 另外,不同浓度施硒处理还显著提高了果肉中有机硒、 无机硒、 可溶性糖、 可溶性蛋白、 游离氨基酸和维生素C的含量,并以10 mg/kg施硒处理的效果最佳。10 mg/kg施硒处理的单株产量比对照提高了19.53%,果肉中的可溶性糖、 可溶性蛋白、 游离氨基酸和维生素C的含量比对照分别提高了14.82%、 49.88%、 23.42%和25.03%,果肉中硒的总含量为44.74 μg/kg,其中有机硒含量36.87 μg/kg,占到总硒含量的82.91%,达到富硒标准。进一步的研究发现,虽然果肉中硝酸还原酶活力、 硝酸盐和亚硝酸盐含量均随施硒浓度的增加而增加,但4、 10和16 mg/kg施硒处理后的亚硝酸盐含量分别为1.499、 1.907和2.131 mg/kg,均远低于国家标准的上限(20 mg/kg)。对施硒后厚皮甜瓜不同组织器官中硒含量的研究发现,厚皮甜瓜各组织器官(根、 茎、 叶柄、 叶、 果皮、 果肉和种子)的总硒含量也随施硒浓度的增加而增加。对根、 茎、 叶柄和叶的比较发现,在未增施蛋氨酸硒时叶中的硒含量最高,其次为根、 茎和叶柄; 而增施蛋氨酸硒后则表现为根中最多,其次为茎、 叶和叶柄。对果皮、 果肉和种子的比较发现,各处理果实内各组织的总硒含量均表现为种子中最多,其次为果肉和果皮。对施硒后土壤中不同形态硒含量的研究发现,定植后未施蛋氨酸硒的上层土壤中总硒、 无机态Se6+的含量均呈下降趋势,土壤中有机硒和无机态Se4+的含量变化不大; 4、 10和16 mg/kg施硒处理的土壤中有机硒、 总硒以及无机态Se4+含量都呈先下降后趋于平缓的趋势,而无机态Se6+的含量则呈先上升后下降的趋势。【结论】土壤增施蛋氨酸硒后提高了厚皮甜瓜果肉的硒含量,增强了光合能力,促进了厚皮甜瓜植株的生长,从而提高了产量和综合品质,其适宜的土壤施硒浓度为10 mg/kg。
硅对大葱矿质元素吸收、 分配特性及产量和品质的影响
李炜蔷, 张逸, 石健, 侯丽丽, 王磊, 徐坤
2016, 22(2): 486-494. doi: 10.11674/zwyf.14466
摘要:
【目的】大葱因含有机硫化合物等功效成分而具有重要的保健和药用价值,为此,前人曾就氮、 磷、 钾、 硫等矿质元素与大葱产量、 品质及风味物质的关系进行了一些研究。硅作为一种公认的有益元素,在提高作物产量、 改善品质等方面具有重要作用,本试验研究了硅对大葱矿质元素吸收、 分配特性和产量及品质的影响,以期为大葱高效施肥提供科学依据。【方法】本研究以‘天光’和‘章丘’两个不同类型大葱品种为试材,供试硅源均为Na2SiO3·9H2O,通过盆栽Hoagland营养液培养和大田土壤栽培相结合的方法,分别研究了营养液不同硅水平(SiO2 0、 0.6、 1.2、 1.8 mmol/L)和土壤不同施硅量(SiO2 0、 150、 300、 450 kg/hm2)对大葱生长、 产量、 品质及硅、 氮、 磷、 钾含量、 吸收量的影响。【结果】营养液硅水平在1.8 mmol/L范围内,‘天光’和‘章丘’两品种大葱株高、 假茎长、 假茎粗、 植株干重以及单株产量均随硅浓度升高呈先上升后下降的趋势,且均以1.2 mmol/L的处理表现最好,其单株产量分别较不施硅提高了19.4%和30.9%; 适量施硅还显著提高了大葱游离氨基酸、 可溶性糖、 丙酮酸等含量,表明施硅有利于改善大葱品质。随营养液硅水平的升高,两大葱品种各器官硅含量均显著增加,在1.8 mmol/L处理时达最高,而钾含量则与之相反,氮、 磷含量则呈先上升后下降的趋势,均以1.2 mmol/L处理含量较高; 由于施硅促进了大葱生长,所以大葱对硅及氮、 磷、 钾的吸收量则均随硅水平的升高呈增加趋势。大田施硅试验表明,‘天光’和‘章丘’两品种大葱均以施硅量(SiO2)300 kg/hm2时产量较高,分别比对照增产15.4%和25.6%。【结论】大葱增施硅可显著增加大葱对硅及氮、 磷、 钾的吸收量,促进植株生长,提高产量和品质,但同一硅水平的增产率以‘章丘’品种显著高于‘天光’,且二者随硅水平变化的幅度也不相同,表明不同大葱品种对硅的反应敏感性存在显著差异。本试验条件下,以营养液硅水平1.2 mmol/L、 土壤施硅300 kg/hm2时较有利于大葱的生长及产量和品质的提高。
干旱胁迫下硅对番茄叶片光合荧光特性的影响
曹逼力, 李炜蔷, 徐坤
2016, 22(2): 495-501. doi: 10.11674/zwyf.14501
摘要:
【目的】研究干旱胁迫下不同硅水平对水培番茄(Lycopersicon esculentum)叶片气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响,为番茄生产合理增施硅肥提供理论依据。【方法】以“金棚1号”番茄为试验材料,采用Hoagland营养液进行了水培试验。聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱条件进行预处理,筛选出适于本研究的PEG-6000干旱胁迫水平为1%; 之后以Na2SiO3·9H2O为硅源,以不添加PEG-6000和Na2SiO3·9H2O的Hoagland营养液为CK0,研究了1% PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,Hoagland营养液中分别添加Na2SiO3·9H2O 0(CK)、 0.6(T1)、 1.2(T2)、 1.8(T3)mmol/L,对番茄幼苗叶片色素含量、 水分状况、 气体交换参数及叶绿素荧光参数的影响。【结果】随干旱胁迫时间延长,不同硅水平处理的番茄叶片相对含水量(RWC)、 光合色素含量、 净光合速率(Pn)、 气孔导度(Gs)、 最大光化学效率(Fv/Fm)、 实际光化学效率(ΦPSⅡ)、 光化学淬灭系数(qP)等均持续下降,非光化学淬灭系数(NPQ)逐渐上升,气孔限制值(Ls)先升高后降低,细胞间隙二氧化碳浓度(Ci)先降低后升高,但不同硅水平处理番茄叶片相关参数降低或升高的幅度存在显著差异。在处理第12 d时,0.6、 1.2 mmol/L硅水平处理的番茄叶片RWC较不施硅对照(CK)分别提高18.03%、 30.25%,叶绿素含量分别增加64.56%、 88.24%,Pn分别增加48.78%、 131.71%,ΦPSⅡ分别增加31.68%、 62.70%,qP分别增加18.92%、 40.54%,NPQ则分别降低9.54%、 13.35%。但1.8 mmol/L的硅水平处理12 d时相关参数除NPQ外,均较对照(CK)显著降低,如叶片RWC、 叶绿素含量、 Pn、 ΦPSⅡ和qP分别降低了17.53%、 21.79%、 21.95%、 10.16% 和5.41%。【结论】 1% PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,Hoagland营养液添加1.2 mmol/L Na2SiO3·9H2O显著改善了番茄叶片的水分状况,降低了光合色素的降解,提高了叶片色素光化学效率,减轻了光抑制程度,有利于维持较高的光合速率。
过氧化尿素对桃幼树淹水胁迫的缓解效果研究
肖元松, 彭福田, 束怀瑞, 沈光业, 王娜娜, 罗静静, 赵永飞
2016, 22(2): 502-510. doi: 10.11674/zwyf.14479
摘要:
【目的】研究过氧化尿素对淹水胁迫下桃幼树生理特性和光合荧光参数的影响,旨在探明施用过氧化尿素对淹水胁迫下桃幼树胁迫伤害的缓解作用,为人为减轻或克服涝害对桃树的伤害提供有意义的参考。【方法】 以1年生春美/毛桃[Prunus persica (Carr.) Franch.]嫁接苗为试材进行了盆栽试验。首先进行了淹水处理,观察树苗的生长状况; 然后进行使用过氧化尿素肥料盆栽试验。试验共设4个处理,袋控过氧化尿素处理(T1),撒施过氧化尿素处理(T2),撒施普通尿素处理(T3),不施氮肥对照(CK)。肥料全部基施后进行淹水处理,于处理0、 1、 3、 5、 7天测定了过氧化尿素在土壤中的氧气释放特征,树苗叶片气体交换参数和地上部生理生化指标,第5天测定了叶绿素荧光参数。【结果】施用过氧化尿素可提高土表水体溶氧量,处理后7天内,袋控过氧化尿素处理水体溶氧量始终维持较高水平。淹水胁迫下,施用过氧化尿素处理桃幼树叶片净光合速率(Pn)、 气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)下降幅度显著低于对照。处理5天后,施用过氧化尿素处理桃幼树叶片光合性能指标(PIABS),最大光化学效率(Fv/Fm),单位面积有活性反应中心的数量(RC/Cso)均高于对照,单位面积的热耗散(DIo/Cso)低于对照,差异显著; 施用过氧化尿素处理(T1和T2)桃幼树叶片的Chl a、 Chl b和Chl(a+b)分别比对照提高了10.72%、 10.86%、 10.87和5.71%、 4.78%、 5.57%,差异显著。施用过氧化尿素处理大大提高淹水胁迫下桃幼树叶片抗氧化酶(SOD、 POD和CAT)活性,减少叶片MDA含量的增加幅度。淹水胁迫下施用过氧化尿素处理桃幼树根系活力、 根系脯氨酸(Pro)含量高于对照,根系相对膜透性(RMP)和乙醇脱氢酶(ADH)活性低于对照,差异显著。【结论】施用过氧化尿素可提高土表水体溶氧量,提高淹水胁迫下桃幼树叶片抗氧化酶活性,增强植株抗逆性,有效缓解淹水胁迫对树体的伤害作用。
不同生长时期干旱胁迫甘薯根系生长及荧光生理的特性比较
李长志, 李欢, 刘庆, 史衍玺
2016, 22(2): 511-517. doi: 10.11674/zwyf.14513
摘要:
【目的】干旱胁迫是我国甘薯生产所面临的重要问题,本试验旨在为研究甘薯的抗旱生理机制,明确甘薯水分临界期,减轻干旱影响和优化甘薯生产管理提供科学依据。【方法】利用人工旱棚,设置甘薯正常供水与前期、 中期和后期(即定栽后15 d、 55 d、 95 d)干旱胁迫四个处理(田间持水量的8%~10%,每次胁迫持续15天)。用Epson v700扫描仪调查了不同处理三个不同时期根系发育,用M-PEA(Hansatech,英国)测定了叶片荧光生理参数。【结果】前期和中期干旱均显著降低了甘薯地上和地下部生物量(P0.05),而后期干旱影响较小,其规律表现为前期>中期>后期。其中,前期干旱甘薯总生物量减少约50%; 中期干旱造成地上和地下部分别减少38.4%和31.1%; 后期干旱地上和地下部减少均约10%左右。各个时期干旱胁迫均显著影响甘薯根系发育(P 0.05)。与正常供水相比,前期干旱胁迫总根长、 总表面积和总体积分别减少49.5%、 55.7%和43.2%,中期干旱胁迫分别减少27.5%、 27.0%和28.9%,后期干旱胁迫影响较小。不同时期干旱胁迫对叶绿素荧光参数的影响不同,前期和中期胁迫处理测定值差异显著,叶绿素荧光动力学曲线发生明显变化,后期未达显著性水平。与对照相比,前期和中期的PSⅡ综合荧光参数指标Fm、 Fv/Fm、 PI(ABS)分别减少了36.4%、 15.6%、 44.3%和14.7%、 3.8%、 22.6%; 指示反应中心活性的参数φEo分别减少7.7%、 3.4%,而反映电子传递速率的参数Vj、 dV/dto分别增加了33.1%、 32.1%和19.2%、 17.1%,这些荧光参数的变化表明,干旱胁迫导致PSⅡ结构受损,反应中心受到伤害,光能转化效率降低,电子传递受阻。【结论】甘薯水分临界期处于前中期,实际中应特别加强甘薯前期的水分供应。
不同氮水平下冬油菜光合氮利用效率与光合器官氮分配的关系
刘涛, 鲁剑巍, 任涛, 李小坤, 丛日环
2016, 22(2): 518-524. doi: 10.11674/zwyf.14434
摘要:
【目的】氮是限制作物光合作用的重要因子,除含量之外,氮在光合器官各组分间的分配可能也是影响光合作用的重要因素。本研究从叶片尺度探究冬油菜苗期氮素在光合器官中的分配,分析不同氮水平下光合氮素利用特征及其与光合氮利用效率的关系,以揭示氮素营养影响光合氮利用效率的机制。【方法】采用田间试验,设3个施氮水平(0、 180、 360 kg/hm2,分别以N0、 N180、 N360表示),在苗期测定最新完全展开的叶净光合速率(Pn)、 氮含量、 光合氮利用效率(PNUE)以及最大羧化速率(Vc max)、 最大电子传递速率(Jmax)等相关生理、 光合参数,并计算叶片氮素在光合器官(羧化系统、 生物力能学组分和捕光系统)的分配比例。【结果】施氮明显改善冬油菜苗期的生长,显著增加了叶片数、 叶面积和叶片干重,但单位叶面积干重低于不施氮处理。与N0相比,N180和N360处理的冬油菜最新完全展开叶的氮含量和Pn显著升高,其中叶片氮含量分别增加了155.0%、 157.3%,Pn则增加57.6%、 56.1%,N180与N360处理间无显著差异; 而PNUE随施氮水平的提高而降低,与N0相比,N180和N360处理分别下降了35.6%和39.6%。施氮提高了冬油菜苗期叶片的光合能力,N180和N360处理的最大净光合速率(Pn max)、 羧化效率(CE)、 最大羧化速率(Vc max)及最大电子传递速率(Jmax)显著高于N0处理。氮肥用量同样影响氮素在光合器官中的分配,与N0相比,N180和N360处理的氮素在叶片光合器官投入的比例显著降低,降低幅度分别为29.3%、 34.5%; 其分配比例在羧化系统(PC)、 生物力能学组分(PB)及捕光系统(PL)分别降低了24.1%、 23.3%、 34.6%和31.0%、 26.7%、 38.5%。相关分析表明,叶片中羧化和生物力能学组分及光合组分氮的分配比例与PNUE均呈显著正相关关系,而与非光合组分氮分配比例呈显著负相关关系。【结论】随施氮量的升高,油菜苗期光合氮利用效率呈下降趋势。氮素在光合器官(羧化系统、 生物力能学组分和捕光系统)分配的差异是影响冬油菜苗期叶片光合氮利用效率的重要原因。在保证苗期适宜氮素供应的情况下,通过协调氮素在光合器官的分配对进一步提高作物光合氮素利用效率具有重要意义。
专题评述
间套作改善作物矿质营养的机理研究进展
付学鹏, 吴凤芝, 吴瑕, 刘丹
2016, 22(2): 525-535. doi: 10.11674/zwyf.14423
摘要:
【目的】合理的间套作能够改善作物的矿质营养。近年来国内外对间套作提高作物生产力、 改善作物矿质营养的机理研究越来越深入。本文分析了国内外不同间套作中作物根际养分动态及作物营养吸收变化,阐述了间套作改善作物矿质营养的可能机理。【主要进展】 1)根系分泌物中的铵态氮和氨基酸态氮作为作物的氮源; 根系分泌物能够诱导豆科作物固氮作用的增强,增加间套作系统中的氮营养; 2)根系分泌物中的有机酸类物质能够活化根际土壤中的磷、 铁、 钾等营养,将其转变为植物可以利用的营养; 3)根系分泌物或地上部的种间互作能诱导作物的根系构型和矿质营养吸收相关基因的表达发生变化,形成空间上的营养生态位互补,增强根系吸收矿质营养的能力,充分利用土壤营养资源; 4)丛枝菌根真菌与作物间形成的网络便于营养在作物之间的转移和吸收; 5)间套作能够改变土壤生物多样性(土壤动物和微生物),而土壤的生物多样性能够促进作物矿质养分的吸收。间套作中,由于微生物代谢功能的多样性,作物对微生物的选择和富集使得根际土壤功能微生物的种类和数量增多,提高了土壤中矿质营养的生物有效性; 6)间套作提高了土壤的酶(如脲酶,酸性磷酸酶和碱性磷酸酶)活性,促进了有机氮、 磷向无机氮、 磷的转化,提高了土壤无机氮、 磷的浓度。总之,根系分泌物、 根系构型变化、 土壤生物多样性、 土壤酶在作物的营养有效利用中发挥重要作用,其中根系分泌物是它们之间的纽带,介导了作物-作物、 作物-土壤、 作物-微生物之间的相互作用。【建议与展望】由于技术手段的限制及地下根际过程的复杂性,人们对于地下生物学过程的认识还远远不够。根系分泌物的原位定性与定量、 间套作中种间的识别和响应、 间套作对土壤生物多样性的影响及土壤生物多样性对作物生长的反馈、 间套作中功能微生物的筛选、 分离、 鉴定及应用都将成为研究的重点。
研究简报
牛场肥水灌溉对冬小麦产量与氮利用效率及土壤硝态氮的影响
杜会英, 冯洁, 张克强, 王风, 郭海刚
2016, 22(2): 536-541. doi: 10.11674/zwyf.14366
摘要:
【目的】本研究利用田间小区试验,研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、 氮利用效率及土壤硝态氮的影响,以期为提高灌溉肥水中氮利用效率,降低养殖肥水灌溉的氮损失提供理论依据。【方法】通过田间小区定位试验,以华北平原典型冬小麦种植系统为研究对象,定量研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、 氮素积累、 氮效率及土壤硝态氮的影响。试验共设5个处理,分别为: 不施肥、 小麦各生育期进行清水灌溉(CK); 在冬小麦生育期内进行2次牛场肥水灌溉(越冬期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为160 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T1); 在冬小麦生育期内进行3次牛场肥水灌溉(越冬期、 拔节期、 灌浆期,肥水灌溉带入氮量为240 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T2); 在冬小麦生育期进行4次牛场肥水灌溉(越冬期、 拔节期、 抽穗期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为320 kg/hm2),不进行清水灌溉(T3); 农民习惯施肥,冬小麦播种时施复合肥(15-21-6)375 kg/hm2、 拔节期追肥尿素600 kg/hm2(氮投入量为332 kg/hm2),全生育期灌溉清水(CF)。每个处理重复3次,冬小麦全生育期灌水4次,灌水定额为830 m3/hm2,灌水量用超声波流量计计量。【结果】牛场肥水灌溉对冬小麦产量和氮的影响主要有以下几个方面: 1)连续三年冬小麦产量均随牛场肥水灌溉次数的增加表现为先增加后降低的趋势,肥水灌溉带入氮为240 kg/hm2(灌溉3次)时,冬小麦产量最高。2)牛场肥水灌溉显著增加冬小麦植株地上部氮积累量。2011年和2012年肥水灌溉的三个处理之间及与习惯施肥处理之间差异不显著,2013年T2和T3处理植株氮吸收量显著高于T1处理和习惯施肥处理。3)冬小麦肥水氮利用率和农学效率随肥水灌溉带入氮量的增加而降低。三年均以T1最高,分别为48.57%和37.15 kg/kg。4)每季冬小麦收获后,随着灌溉带入氮量的增加,0100 cm土层NO-3-N积累量增加。肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2时,0100 cm剖面NO-3-N积累量显著高于肥水灌溉带入氮为160~240 kg/hm2处理。【结论】牛场肥水灌溉显著增加冬小麦产量,随肥水灌溉带入氮的增加冬小麦产量呈先增加后降低的趋势。冬小麦肥水氮表观利用率和农学效率均随肥水灌溉带入氮量的增加而降低,肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2,80100 cm土层有大量NO-3-N累积,且有向下淋溶的趋势。本试验条件下,综合产量、 冬小麦植株氮积累量及氮效率等方面考虑,牛场肥水灌溉冬小麦适宜氮带入量为160~240 kg/hm2。
冬小麦上短控释期尿素的适宜施用量与施用方法研究
靳海洋, 谢迎新, 刘园, 马冬云, 朱云集, 王晨阳, 贺德先
2016, 22(2): 542-549. doi: 10.11674/zwyf.14347
摘要:
【目的】控释尿素受土壤温度、 水分等环境条件的影响,应用效果不一。对比相同施氮量下一次性基施控释尿素与尿素分期施用,以及控释尿素和普通尿素追施对冬小麦籽粒产量、 品质, 氮肥利用率及综合经济效益的影响,可为控释尿素的合理施用提供理论和技术依据。【方法】采用大田试验,选用新麦26为供试材料,随机区组试验设计,调查了冬小麦籽粒产量、 主要品质性状、 氮肥利用率及经济效益。设两个试验,试验1: 控释尿素和普通尿素各设5个氮肥水平,即N 0、 120、 160、 200和240 kg/hm2; 试验2: 设不施氮肥、 N 200 kg/hm2总氮量下普通尿素和控释尿素均40%返青期追施3个处理。【结果】 1)与不施氮(CK)相比,控释尿素和普通尿素均可显著提高小麦籽粒产量,且随着施氮量的增加而增加,其中以分期施用普通尿素N 240 kg/hm2处理籽粒产量最高。相同施氮量下,分期施用普通尿素处理小麦籽粒产量显著高于一次性基施控释尿素处理(N 160 kg/hm2除外)。然而,返青期追施控释尿素处理小麦籽粒产量显著高于同期追施普通尿素处理,增产率达15.8%; 2)相同施氮量下,分期施用普通尿素处理较一次性基施控释尿素处理的小麦籽粒容重、 蛋白质含量、 水分含量、 湿面筋含量均有所提高,且两种尿素处理间籽粒容重在N 160 kg/hm2和N 200 kg/hm2时差异达显著水平。然而,返青期追施控释尿素处理小麦籽粒容重、 湿面筋含量、 蛋白质含量等品质指标显著高于同期追施普通尿素处理; 3)两种尿素处理氮肥农学利用率和氮肥偏生产力随施氮量的增加而降低,在相同施氮量下分期施用普通尿素处理显著高于一次性基施控释尿素处理。此外,与分期施用普通尿素处理相比,一次性基施控释尿素处理减少了小麦拔节期追肥人工成本投入,但由于一次性基施控释尿素处理籽粒产量较低和氮肥价格较高,导致经济效益相对较低。然而,试验2结果表明,返青期追施控释尿素处理氮素利用率(氮肥农学效率、 氮肥偏生产力及氮素回收率)和经济效益显著高于同期追施普通尿素处理。【结论】本研究地区较适宜的推荐氮肥施用量为N 200 kg/hm2,一次性基施控释尿素较适宜于劳力欠缺的农户,而对于个别劳力充足的农户则适宜采用分期追施普通尿素或者小麦返青期追施控释尿素的氮肥管理技术。因此,在当前农村劳动力日益减少,用工成本日益增加以及种粮比较效益持续降低的大环境下,氮素肥料合理选择和施用技术要依据实际情况而定。
冬小麦小花发育及结实特性对叶面喷硼的响应
郑春风, 朱慧杰, 朱云集, 郭天财, 王晨阳
2016, 22(2): 550-556. doi: 10.11674/zwyf.14377
摘要:
【目的】硼是植物生长发育所必需的微量元素,与植物的细胞与功能、 花粉管发育伸长以及受精过程的正常进行有特殊作用。本研究通过小花发育后期叶面喷施硼肥,探讨硼肥对小麦小花发育及结实成粒的调控效应,以期为增加小麦穗粒数、 提高产量调控技术的研究提供参考。【方法】试验于2012~2014年在河南农业大学科教示范园区(3486N, 11359E)进行,以当前主推的半冬性品种豫麦49-198为供试材料,在拔节后25 d叶面喷施清水(对照S0)、 硼肥(硼砂Na2B4O710H2O,含硼11.3%,处理S1),观察记载不同小穗位小花发育的动态变化及形态特征,按常规考种法记载不同小穗位(基部、 中部和顶部)结实粒数、 每小穗结实粒数和每小穗不同花位结实粒数。【结果】喷硼处理麦穗基部、 中部小穗位的可孕小花小花数显著高于对照,其可孕小花的结实率较对照分别提高5.85%、 12.55%。进一步分析可知,喷硼处理抑制了基部和中部小穗小花的退化速率及可孕小花的败育速率,其中基部小穗位的小花退化速率降低7.47%,可孕小花败育速率降低20.07%; 中部小穗位小花的退化速率降低12.06%,可孕小花败育速率降低35%。然而,喷硼处理对顶部小穗位的小花退化速率和可孕花败育速率均无抑制作用。喷硼处理还可显著促进不同小穗位的不同花位小花结实,尤其对促进第4花位弱势小花成粒效果显著。【结论】在冬小麦小花退化高峰之前(拔节后25 d),采取叶面喷施硼肥,可明显降低基部小穗和中部小穗小花的退化速率与可孕小花的败育速率,从而提高单穗的可孕花结实率,最终获得较高的结实粒数。
不同施钾方式对甘薯钾素吸收及产量的影响
汪顺义, 李欢, 史衍玺
2016, 22(2): 557-564. doi: 10.11674/zwyf.14385
摘要:
【目的】钾素是调控块根类作物生长和产量的关键因子,特别是对淀粉型甘薯后期块根膨大及产量形成尤为重要。本试验选择胶州(砂姜黑土)和即墨(风沙土)两个不同土壤质地类型的试验点布置田间试验,探究不同施钾方式在两种不同类型土壤条件下对甘薯钾素吸收、 钾肥利用率以及产量形成的影响,以期对甘薯生产提供理论指导。【方法】借助水肥一体化技术能够实现甘薯钾营养的精细化调控,提高钾肥利用率和促进甘薯生长。试验共设置4个处理: K0(不施钾肥,CK)、 K1(钾肥基施)、 K2(钾肥1/2基施+1/2封垄期追施)和K3(钾肥全部封垄期追施)。【结果】与CK相比,三种不同施钾方式均显著提高了甘薯生物量、 养分吸收量及产量(P0.05)。与K3和 K1处理相比,砂姜黑土条件下K2分别增产18.7%和10.4%,但K3和 K1处理之间的产量差异不显著; 风沙土条件下K2增产幅度分别为35.3%和17.3%,其中K1处理的产量显著高于 K3处理(P0.05)。与K1处理相比,K2处理显著提高了甘薯生长中后期(115天~150天)钾素积累量和地下部生长速率,同时提高了钾收获指数、 钾肥偏生产力、 钾效率、 钾肥农学利用率。与K1 和K3相比,砂姜黑土条件下K2处理的钾肥表观利用率分别提高了12.5%和8.8%,风沙土条件下K2处理的钾肥表观利用率分别提高了13.9%和13.2%。不同土壤类型条件下同一施钾方式相比较,砂姜黑土条件下氮钾积累量、 生物量和产量均高于风沙土,但K2处理的钾素日积累速率、 钾素利用率与增产效应均表现为风沙土高于砂姜黑土。【结论】在供钾量较低的风沙土上采用分期施钾(1/2基施+1/2封垄期追施)能显著提高钾肥利用率和增加甘薯产量,是甘薯合适的施钾方式。
喷施拉肖皂苷C提高黄瓜幼苗对抗干旱胁迫的生理效应
巩文秀, 马力, 张存莉
2016, 22(2): 565-571. doi: 10.11674/zwyf.14361
摘要:
【目的】拉肖皂苷C(LG-C)与茶甾酮类油菜素甾醇化合物结构相似,都含有3-糖苷基-6-酮等活性官能团,表现出一定的油菜甾醇类植物激素的活性,且LG-C具有含量丰富、 制备简单及成本低的优点。但是LG-C对于植物抗旱生理效应的研究迄今未见报道,因此本试验研究了LG-C对干旱胁迫下黄瓜幼苗的生理效应,以期为LG-C后续的研究奠定基础。【方法】以黄瓜幼苗为试材,进行了喷施拉肖皂苷C(LG-C)的盆栽试验。设置了基质含水量分别为田间持水量的80%(对照)、 60%(轻度胁迫)和50%(重度胁迫)3个水分处理。以水为对照,在黄瓜三叶一心期,叶面喷施LG-C(0.05 mg/L),每株喷施20 mL,连续喷施7天。然后立即取样分析植株的理化性质。【结果】与对照相比,轻度干旱胁迫下,喷施LG-C能够使黄瓜幼苗叶片中可溶性蛋白、 游离脯氨酸、 可溶性糖含量分别显著提高21.06%、 41.75%、 29.65%; 叶片中叶绿素a、 叶绿素b、 类胡萝卜素含量分别显著提高26.83%、 13.33%、 23.21%; 叶片中超氧化物歧化酶、 过氧化物酶、 过氧化氢酶活性分别显著提高10.06%、 19.34%、 33.08%; 叶片中电解质渗透率、 丙二醛含量、 自动氧化速率和组织失水率分别显著降低10.16%、 30.68%、 22.48%、 9.69%。重度干旱胁迫下,喷施LG-C能够使黄瓜幼苗叶片中可溶性蛋白、 游离脯氨酸、 可溶性糖含量分别显著提高19.35%、 37.05%、 25.23%; 叶绿素a、 叶绿素b、 类胡萝卜素含量分别显著提高28.17%、 20.00%、 28.42%; 超氧化物歧化酶、 过氧化物酶、 过氧化氢酶活性分别显著提高6.03%、 37.10%、 30.72%; 电解质渗透率、 丙二醛含量、 自动氧化速率和组织失水率分别显著降低10.15%、 47.10%、 16.97%、 8.85%。【结论】喷施LG-C可通过提高抗氧化酶活性、 渗透调节物质含量、 叶绿素含量和保水能力来增强黄瓜幼苗的抗旱能力。
不同时期施氮矮化苹果对15N的吸收、 分配及利用
丁宁, 彭玲, 安欣, 陈倩, 姜翰, 姜远茂
2016, 22(2): 572-578. doi: 10.11674/zwyf.14321
摘要:
【目的】研究不同时期施氮对矮化苹果氮素吸收、 分配及利用的影响,以期为矮化果园合理施肥、 提高氮肥利用率提供科学依据。【方法】以5年生烟富3/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用15N同位素示踪技术,研究3个时期施氮对15N-尿素的吸收、 分配及利用特性。试验设3个处理,每个处理为1株,重复3次,分别在萌芽期(3月20日)、 春梢缓长期(6月5日)和秋梢生长期(7月10日)3个时期进行施肥, 每次每株施15N-尿素(丰度10.14%)10 g,普通尿素150 g。果实成熟期(10月15日)取全株样品进行氮的分析测定。【结果】不同时期施肥,植株不同器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)差异显著。萌芽期施肥,植株在盛花期根的Ndff值最高,多年生枝次之; 从春梢缓长期到果实膨大期,根部吸收的15N优先向新生营养器官转运,果实成熟前期各器官Ndff均达到较高水平; 到果实成熟期,果实的Ndff值最高。春梢缓长期施肥,秋梢生长期根的Ndff值最高; 果实成熟期新生器官的Ndff均达到较高水平,其中果实的Ndff值最高。秋梢生长期施肥,根和多年生枝等贮藏器官的Ndff值在各测定时期都处于较高水平,随着物候期推移,一年生枝、 叶片和果实等地上部新生器官的Ndff值逐渐增大,到果实成熟期,一年生枝、 叶片和果实等新生器官的Ndff均达到最高水平,但此期果实对15N吸收征调能力相对减弱。在果实成熟期,不同施肥处理植株各器官的15N分配率存在显著差异。萌芽期施肥,营养器官的15N分配率最大; 春梢缓长期施肥,生殖器官的15N分配率最大; 秋梢生长期施肥,贮藏器官的15N分配率最大。在果实成熟期,3个施肥时期处理间植株的总氮量、 吸收15N的量及15N肥料利用率存在显著差异,均以春梢缓长期施肥处理最大,分别为86.34 g、 1.38 g和30.07%; 秋梢生长期次之,分别为75.64 g、 1.25 g和27.22%; 萌芽期施肥处理最小,分别为72.82 g、 1.09 g和23.63%。【结论】在土壤比较贫瘠的果园中进行矮化栽培,生产上应制定合理的施肥次数,做到少量多次,在春季少施氮肥,初夏(果实膨大期)追施氮肥,同时加强当年贮藏营养,施肥时期适当后移,既能够满足树体不同生长发育阶段的需求,而且还能够尽量减少因灌溉和降水等造成的地表径流和地下淋溶损失等,提高氮肥利用效率。