• ISSN 1008-505X
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2016年  22卷  第4期

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研究论文
我国主要麦区小麦产量形成对磷素的需求
车升国, 袁亮, 李燕婷, 林治安, 李燕青, 赵秉强, 沈兵
2016, 22(4): 869-876. doi: 10.11674/zwyf.15202
摘要:
【目的】掌握小麦磷素的吸收特征及区域差异性有利于指导小麦合理施肥,提高磷肥肥效,维持小麦增产稳产。本文旨在探讨我国小麦磷素吸收特征的区域差异性及对产量的响应。【方法】本文收集了2000年后我国黄淮海冬麦区、 西北冬春兼播麦区和长江中下游麦区小麦田间试验的文献数据,统计分析了小麦产量、 地上部磷吸收、 籽粒磷含量、 秸秆磷含量、 100 kg籽粒需磷量等参数的区域异质性,并计算了小麦不同产量水平下100 kg籽粒需磷量、 籽粒磷含量和秸秆磷含量的变化特征。【结果】我国田间试验的小麦平均产量为6.18 t/hm2 (n=5424),变异系数为33.1%; 籽粒、 秸秆磷含量全国平均分别为0.32% (n=1072)、 0.08%(n=864),变异系数分别为34.3%、 75.0%; 地上部、 籽粒和秸秆吸磷量全国平均分别为26.4 kg/hm2 (n=1370)、 17.0 kg/hm2 (n=679)、 5.4 kg/hm2 (n=650),变异系数分别为58.6%、 55.1%、 94.8%。除籽粒磷含量外,小麦产量、 地上部磷吸收量、 籽粒磷吸收量、 秸秆磷吸收量和秸秆磷含量均以黄淮海麦区最高,长江中下游冬麦区次之,西北冬春麦区最低。生产100 kg籽粒需磷量全国平均为0.46 kg(n=1546),变异系数37.0%,其中以黄淮海冬麦区最高,为0.50 kg (n=813),长江中下游冬麦区和西北冬春麦区分别为0.44 kg (n=195)和0.41 kg (n=538)。随小麦产量水平的提高,生产100 kg小麦籽粒需磷量呈增加趋势,4.50 t/hm2、 4.50~6.50 t/hm2、 6.50~8.50 t/hm2、 8.50 t/hm2 产量范围生产100 kg籽粒需磷量分别为0.41 kg、 0.43 kg、 0.50 kg、 0.52 kg; 籽粒磷含量基本维持一定水平,分别为0.32%、 0.31%、 0.31%、 0.33%,秸秆磷含量呈增加趋势,分别为0.05%、 0.07%、 0.11%、 0.12%。【结论】我国小麦产量、 籽粒磷含量、 秸秆磷含量、 籽粒磷吸收量、 秸秆磷吸收量、 地上部吸磷总量和生产100 kg籽粒需磷量波动范围大,变异性较高,存在明显区域差异。黄淮海冬麦区吸磷量以及百公斤籽粒需磷量均高于西北和长江中下游区,产量水平也最高。产量越高,百公斤籽粒需磷量也越高。因此,施肥中要依据区域的小麦产量及磷素需求规律因地制宜地指导区域小麦科学施肥。
秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、 氮肥利用率及氮素损失的影响
张刚, 王德建, 俞元春, 王灿, 庄锦贵
2016, 22(4): 877-885. doi: 10.11674/zwyf.15169
摘要:
【目的】在我国水稻生产中探讨秸秆全量还田与氮肥配施的理论与技术,阐明秸秆还田对水稻产量、 氮素利用率及氮素损失的影响,对于提高水稻产量和氮素利用效率、 减少氮污染具有重要意义。【方法】2009~2011年,以水稻南粳46为材料,在江苏常熟农业生态实验站进行原状土柱模拟试验。试验采用裂区设计,主区为秸秆全量还田(S)和无秸秆还田(S0); 副区为氮肥用量(N),设置N 120、 180、 240和300 kg/hm2 4个氮水平,以不施氮肥(N0)为对照。分析了水稻基肥期、 分蘖期、 穗肥期的氨挥发量和土壤80 cm处渗漏水全氮含量,土壤0—15 cm全氮含量,水稻产量,以及水稻籽粒和秸秆氮含量,计算水稻生育期氮肥的氨挥发损失率、 淋溶损失率、 土壤残留率以及水稻的氮肥利用效率。【结果】水稻产量随氮肥适宜用量增加而增加,与单施氮肥相比,秸秆还田下水稻平均增产6.3%,其中N 240 kg/hm2 处理产量最高; 水稻的氮肥利用率随施氮量的增加呈下降趋势,秸秆还田能够提高水稻的氮肥利用率,氮肥农学效率和氮肥表观利用率较单施氮肥分别提高1.4~3.4 kg/kg和1.8%~4.2%; 水稻田氨挥发损失量、 氮肥淋溶损失量和土壤残留氮量均随施氮量的增加而增加,在N 240 kg/hm2水平下,秸秆还田氨挥发损失量增加18.2%、 土壤残留氮量增加10.1 kg/hm2,减少氮素淋溶损失量30.9%,氮肥总损失率降低6.0%。【结论】在秸秆全量还田下,配施适量的氮肥,可以提高水稻对氮肥的利用率,增加产量,同时减少氮肥损失。本试验中,以麦秸全量还田配施N 240 kg/hm2为最优组合。
冬小麦-夏玉米轮作产量与氮素利用最佳水氮配置
张经廷, 陈青云, 吕丽华, 申海平, 贾秀领, 梁双波
2016, 22(4): 886-896. doi: 10.11674/zwyf.15288
摘要:
【目的】华北太行山前平原高产限水区冬小麦-夏玉米轮作体系中灌水施肥不合理的现象普遍存在,水资源浪费和农业面源污染严重。长期定位研究水氮配置对小麦玉米产量和氮素利用影响,可为该区优化水氮管理模式,充分发挥水氮协同增效作用提供依据。【方法】2006~2014年进行大田试验,采取裂区设计,灌水量为主区,施氮量为副区。小麦季灌水设春灌一次水(W1, 拔节水)和两次水(W2, 拔节水+开花水)两个处理; 玉米季在小麦灌一次水基础上设限水处理(WL),在两次水基础上设适水处理(WS),限水和适水的灌水次数根据降水年型而定。两种灌水条件均设置6个施氮水平,分别为0(N0)、 60(N60)、 120(N120)、 180(N180)、 240(N240)、 300(N300)kg/hm2。连续8年定位测定了小麦玉米产量、 植株吸氮量。【结果】小麦玉米产量和植株吸氮量年际间差异均较大,相对而言,W2(WS)产量和吸氮量的年际波动较小,一定程度上降低了不同年型气象因素的影响,达到稳产的效果。两种水分条件下N0 和N60处理的作物产量和吸氮量除个别年份外都显著低于其余施氮处理。本研究的产量水平下(冬小麦7000~9500 kg/hm2,夏玉米8500~11000 kg/hm2)小麦玉米产量与其吸氮量呈显著线性正相关。小麦玉米8年平均产量和吸氮量在一定施氮范围内均随施氮量的增加而显著增加,但施氮达到120 kg/hm2后产量不再显著增加,达到180 kg/hm2后吸氮量不再显著增加,同一施氮水平的作物产量和吸氮量都表现W2(WS)高于W1(WL)。两种水分条件下小麦玉米的氮肥偏生产力、 氮肥农学效率和氮素生产效率都随施氮量的增大而显著减小,但对同一施氮水平W2(WS)高于W1(WL)。冬小麦-夏玉米整个轮作体系氮肥累计表观利用率(一段时期内作物对肥料氮的累计吸收量与该时期施氮总量的比值)同样随施氮量的增加显著减小,一次水+限水条件下从N60+60的51.8%下降到N300+300的22.3%,两次水+适水从N60+60的57.4%下降到N300+300的24.6%。同一施氮水平的氮肥累计表观利用率两次水+适水都高于一次水+限水。【结论】冬小麦春灌两次水、 施用N 120 kg/hm2,夏玉米适水灌溉、 施N 120 kg/hm2的产量和吸氮量都达到最高水平,氮肥偏生产力、 农学效率、 累计表观利用率以及氮素生产效率也比较高,因此在一定时期内可作为当地小麦-玉米轮作体系适宜的水氮配置,周年产量可维持在16~19 t/hm2。
不同肥力农田玉米产量构成差异及施肥弥补土壤肥力的可能性
刘海涛, 李保国, 任图生, 胡克林
2016, 22(4): 897-904. doi: 10.11674/zwyf.15243
摘要:
【目的】农田基础土壤肥力和肥料的投入共同决定着农田的养分供应以及影响作物的生长与产量。明确不同肥力土壤和低肥力农田增施氮肥对玉米生长及产量形成的影响差异,是科学评价土壤培肥和施肥的基础。【方法】本研究设置两个玉米田间试验,试验一选取三块具有基础肥力和产量差异的农田,按土壤肥力由高到低依次命名为农田A、 B和C,采用完全统一施肥管理; 试验二在土壤肥力水平最低的农田C上设置了常规施氮量N 210 kg/hm2,以及在此基础上拔节期增施N 40和80 kg/hm2共3个处理。测定了各农田土壤基础性质,以及0—20 cm土层硝态氮含量,调查了不同生育期玉米的干物质和叶面积,产量和产量构成。【结果】不同肥力水平农田中土壤的潜在矿化氮量与产量的相关性最好。不同肥力水平农田的土壤硝态氮含量没有显著性差异; 低肥力农田增施氮肥处理在拔节期施肥后土壤中的硝态氮含量要大幅度高于常规施肥处理,在抽雄期该差异达到最大值,然后逐步降低。不同肥力水平农田的玉米产量、 每公顷穗数、 穗粒数、 千粒重均随土壤肥力升高而显著增加,其中肥力最高的农田A的玉米产量、 每公顷穗数、 穗粒数和千粒重较肥力最低的农田C分别高20.3%、 5.7%、 5.2%和7.8%。低肥力农田C在拔节期增施氮肥显著提高了产量、 每公顷穗数和穗粒数,对千粒重影响很小,同时降低了收获指数。其中增施氮肥80 kg/hm2处理较常规施氮处理的产量、 公顷穗数和穗粒数显著分别增加了17.1%、 9.2%和4.6%,收获指数降低了8.2%。【结论】高肥力土壤能够持续矿化出更多的无机氮供玉米利用,通过全面提升玉米每公顷穗数、 穗粒数和千粒重来提升产量。低产田在拔节期增施氮肥能够大幅度提高拔节期至抽雄期土壤的硝态氮含量,提高每公顷穗数和穗粒数,进而增加作物产量,但通过增施肥料得到的产量依然达不到高肥力农田的产量水平,而且降低了收获指数。因此,培肥土壤是实现玉米高产高效的基础。
沙壤土包膜尿素释放期与小麦适宜施用方式研究
刘永哲, 陈长青, 尚健, 王火焰, 周健民, 陈照明, 刘晓伟
2016, 22(4): 905-912. doi: 10.11674/zwyf.15289
摘要:
【目的】在保水保肥性差、 氮素淋溶损失严重的姜堰高砂土地区,采用新型水基反应成膜技术的包膜尿素,研究可提高小麦产量以及氮肥利用率的肥料品种和施肥方法。【方法】本研究采用30、 60、 90 d三种控释期包膜尿素(PCU30、 PCU60、 PCU90)并各设置三种施肥方式处理: 播种行下方12 cm处一次基施、 播种行侧方3 cm深5 cm处一次基施、 播种行侧方10 cm深5 cm处一次基施(T1、 T2、 T3)。小麦成熟期测定各小麦秸秆和籽粒产量与干物质分配,测定氮素吸收量。【结果】三种包膜尿素中,施用PCU60增产效果最好,其侧施处理优于种下深施,其中T2处理的小麦产量最高,为8661 kg/hm2,比当地习惯施肥增产6.5%。PCU60 T2处理的氮肥利用率为53.7%,较习惯施肥提高17.3%,差异显著。PCU90各处理较习惯施肥均减产且收获期土壤硝态氮残留量高,不适合当地使用。【结论】在砂土基质下,PCU60在播种行侧方3 cm深5 cm处一次基施可替代尿素分次施用,降低劳动成本。
不同轮作体系不同施氮量甲烷排放比较研究
宿敏敏, 况福虹, 吕阳, 赵亚南, 傅先友, 李群英, 雷云飞, 张福锁, 石孝均, 申建波, 刘学军
2016, 22(4): 913-920. doi: 10.11674/zwyf.15472
摘要:
【目的】本研究通过在重庆市江津区进行单季稻转换为不同轮作体系的田间试验,测量CH4排放通量,探讨不同轮作体系CH4的排放规律。【方法】试验以玉米-小麦(MW)、 水稻-小麦(RW)、 水稻-冬水休闲(RF)三种轮作体系为主处理,每种轮作体系设不施氮对照(N0)、 优化施氮(Nopt,即小麦季N 96 kg/hm2、 玉米季或水稻季N 150 kg/hm2)、 传统施氮(Ncon,即小麦季N 180 kg/hm2、 玉米季或水稻季N 225 kg/hm2)3个副处理。温室气体采用静态箱-气相色谱法进行田间原位测量,每周1~3次,周年监测。【结果】 MW、 RW、 RF体系第一年甲烷排放量分别为CH4-C 13.5、 26.7和89.8 kg/hm2,第二年为第一年相应体系的6.2%、 85.1%和263.1%。第一年MW、 RW、 RF系统N0处理甲烷排放量分别为CH4-C 17.7、 30.5、 85.7 kg/hm2,Nopt处理分别为其对照的87.5%、 111.3%、 111.9%,Ncon处理为对照的41.5%、 51.1%、 94.8%; 第二年MW、 RW、 RF系统N0处理甲烷排放量分别为CH4-C 0.4、 26.0、 227.4 kg/hm2, Nopt为其对照的240.4%、 103.9%、 104.9%,Ncon为其对照的229.6%、 58.6%、 100.1%。MW、 RW、 RF三个轮作体系两年均为甲烷净排放,MW体系以玉米季为主, N0、 Nopt、 Ncon处理分别占总体系的87.4%、 87.2%、 76.2%; RW体系以水稻季为主, N0、 Nopt、 Ncon处理分别占总体系的91.4%、 95.7、 94.9%; RF体系中以水稻季为主,N0、 Nopt、 Ncon处理分别占总体系的84.2%、 84.9%、 84.8%。MW第一年玉米季施肥期甲烷排放累积量占该季总排放量的6%~11%,第二年占30%~45%; RW水稻季施肥期甲烷排放量占该季总排放量的37%~50%,RF水稻季施肥期甲烷排放量占该季总排放量的21%~28%,淹水休闲季约占总体系16%,也不可忽略。【结论】水稻-冬水休闲系统甲烷排放最高,水稻-小麦轮作次之,玉米-小麦轮作最低。单季稻改小麦-玉米轮作后第一年,玉米季有明显甲烷排放,第二年则未出现,两年甲烷排放总量无差异; 水稻-冬水田轮作,甲烷排放在第二年明显增加。玉米-小麦轮作、 水稻-小麦轮作和水稻-冬水休闲系统两年平均值均表现出甲烷的净排放,并以水稻或玉米季为主。大量施氮后,抑制水稻-小麦轮作和玉米-小麦轮作系统甲烷排放,对水稻-冬水休闲系统无影响。
华北冬小麦/夏玉米农田水氮管理的温室效应评价
李建政, 王道龙, 王立刚, 王迎春, 李虎
2016, 22(4): 921-929. doi: 10.11674/zwyf.15252
摘要:
【目的】农田水肥的高投入在保障粮食产量的同时也伴随着温室气体的排放。本研究以农田投入品的生产和运输—作物生长的整个过程为研究对象,对农田生态系统中不同水氮管理措施的温室效应开展了评价。【方法】在已经确定粮食产量和温室气体排放强度评价指标的基础上,对土壤固碳深度和减排措施评价的时间尺度进行了分析,将土壤固碳深度确定为30 cm以上,温室效应评价的时间尺度确定为20 年,提出了以田间试验与过程模型相结合,辅以调研的评价方法,来反映产量和温室气体排放强度对不同管理措施的响应。常规农民措施的农田投入量(灌溉量和施氮量等)通过问卷调研和文献数据来获得。以华北平原冬小麦/夏玉米轮作模式为例,利用验证后的农田生态系统管理模型(APSIM)对不同措施(氮肥利用、 灌溉和有机肥配施)进行20 年 (1990~2010)尺度的模拟,并结合农田投入品在生产和运输过程的排放,遵照评价方法对不同水氮管理措施的温室效应进行了分析。【结果】与当前常规农民措施相比,将常规施氮量从520 kg/hm2减少为400 kg/hm2,粮食产量在20 a间不存在显著性差异(P=0.39),但年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约1.45 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)可减少约0.08 t/t; 若将该地区常规灌溉量从300 mm减少到240 mm,粮食产量在20年间不存在显著性差异(P=0.39),年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约0.29 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)可减少约0.01 t/t,主要归因于电力消耗的降低,减少了生产和传输过程中温室气体排放; 若将常规措施中的底肥(N)全部替换为有机肥,粮食产量在20年间不存在显著性差异(P=0.63),年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约0.03 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)则基本无变化,虽然有机肥可带来更多的土壤固碳,但是若考虑到其堆肥生产排放和还田过程增加的油耗排放,其总体温室气体减排量并不明显。【结论】在华北平原当前情况下,农田温室气体减排措施应以减施化肥、 减少灌溉量为主要方向,可同时实现氮肥生产运输和农田土壤排放2个环节上的减排。年施用氮肥减少120 kg/hm2,灌溉量减少60 mm,20年内温室气体减排潜力约为1.45和0.29 t/(hm2·a)。
15N肥料标记法研究潮土中玉米氮肥的利用率与去向
山楠, 杜连凤, 毕晓庆, 安志装, 赵丽平, 赵同科
2016, 22(4): 930-936. doi: 10.11674/zwyf.15099
摘要:
【目的】特定作物体系中氮肥的去向很难做到定量化。本文以玉米为供试作物,解析潮土上玉米作物氮素肥料利用、 转移规律,探讨肥料氮、 土壤氮与作物氮之间的关系。【方法】采用15N标记和盆栽培养技术,在北京市农林科学院人工控温温室条件下进行模拟研究,设置10个施氮水平(0、 22、 44、 66、 88、 111、 133、 177、 222、 266 mg/kg N),分析植株氮素利用和土壤氮素供应特征,研究潮土种植夏玉米条件下氮素肥料的运移规律及不同氮肥剂量对夏玉米的作用效应。【结果】所有施氮处理均显著提高了玉米生物量和植株吸氮量。氮肥利用效率虽然随施氮量增加有升有降,但处理间差异不显著。夏玉米对15N标记氮肥的回收率为9.01%~67.57%,土体中15N残留率和损失率分别为21.40%~40.54%和11.04%~50.45%,均随施氮量的增加而显著增加。与N1~N3(22、 44、 66 mg/kg)施肥水平处理相比,N4(88 mg/kg)处理条件下15N肥料在土壤中残留率分别减少19.14、 12.38、 13.13个百分点;15N肥料的损失率分别降低39.41、 7.88、 13.88个百分点。氮肥施用量超过88 mg/kg时,各个处理条件下玉米植株生物量和氮肥回收率出现降低趋势,分别降低5.88%~8.0%和9.06%~27.81%;15N肥料在土壤中的残留率和损失率分别减少3.36%~17.30%和1.65%~13.57%。【结论】该试验条件下,玉米的合理施氮量为88 mg/kg时,氮素的利用率最高为67.57%,残留率和损失率最低,分别为21.40%和11.04%,对生态环境的压力较小。
河北省表层土壤有机碳和全氮空间变异特征性及影响因子分析
曹祥会, 龙怀玉, 周脚根, 邱卫文, 雷秋良, 刘颖, 李军, 穆真
2016, 22(4): 937-948. doi: 10.11674/zwyf.15135
摘要:
【目的】在陆地生态系统中, 土壤全氮和有机碳是重要的生态因子。本研究基于土壤调查获得大量土壤剖面的空间和属性信息,研究河北的土壤有机碳和全氮的空间分布特征,为河北的土壤养分监测和管理提供科学依据,同时也为其他类似地区土壤采样提供参考,减少采样成本。【方法】运用传统统计学和地统计学分析方法,以变异函数为工具,初步分析了河北土壤全氮和有机碳的空间变异特征,并应用普通克立格法和回归克里格法进行插值, 得出全氮和有机碳含量的分布格局。【结果】研究区土壤有机碳和全氮的平均值分别为15.25 g/kg和1.23 g/kg,变异系数分别为0.73和0.63,属于中等强度变异。经对数转换后,土壤有机碳和全氮均符合正态分布。选择球状模型作为土壤有机碳和全氮的半方差函数理论模型,土壤有机碳和全氮的块金值/基台值的比值分别为1.8%和1.2%,有机碳和全氮的块金系数均小于25%,表明有机碳和全氮具有强烈的空间相关性。有机碳和全氮空间变异的尺度范围不同,分别为50.400 km和59.200 km。研究区的有机碳总体空间分布规律是有机碳在北部较高、南部较低,呈自北向南递减趋势,土壤全氮与有机碳的空间分布趋势相似,但有机碳的空间变异特征较全氮明显,这种空间分布格局主要受环境因子、 土壤质地、 土壤类型以及土地利用类型等的影响,其中环境因子中的气温和海拔对有机碳和全氮的影响较大。通过比较普通克里格和回归克里格的预测结果,回归克里格能较好地反映东南部有机碳和全氮较低地区的局部变异外,对于西北部的山区也能更好地反映碳、 氮与地形及气候等因素的关系。【结论】河北土壤有机碳和全氮的空间变异和分布特征较为类似,受地形地貌、 气候等因素的影响。通过比较普通克里格法和回归克里格法的空间预测结果,回归克里格法可以消除环境因子的影响,从而得到更准确的空间预测结果,因此建议使用回归克里格法进行预测,以期获得一个更为准确的土壤有机碳和全氮的空间预测结果。
水氮用量对设施栽培蔬菜地土壤氨挥发损失的影响
李银坤, 武雪萍, 武其甫, 吴会军
2016, 22(4): 949-957. doi: 10.11674/zwyf.15234
摘要:
【目的】针对我国设施蔬菜生产中存在的水肥过量施用问题,研究不同水氮条件下黄瓜-番茄种植体系内的土壤氨挥发特征,探讨影响设施菜地土壤氨挥发的重要因子,为降低氮肥的氨挥发损失、 建立合理的灌溉和施肥制度提供参考。【方法】以华北平原设施黄瓜-番茄轮作菜地为研究对象,设常规灌溉(W1)和减量灌溉(W2)2个灌溉水平,每种灌溉水平下设不施氮(N0)、 减量施氮(N1)和常规施氮(N2)3个氮水平,共6个处理组合(W1N0、 W1N1、 W1N2、 W2N0、 W2N1、 W2N2)。采用通气法监测不同水氮条件下黄瓜-番茄轮作体系内的土壤氨挥发动态,分析与土壤氨挥发相关的主要影响因子。【结果】设施黄瓜-番茄种植体系内表层(0—10 cm)土壤铵态氮受施肥的影响波动较大,与常规施氮(N2)相比,相同灌水条件下减量施氮(N1)处理的0—10 cm土层铵态氮浓度最高值降低了25.1%~30.3%(P 0.05)。减量施氮可显著降低土壤氨挥发速率。与常规施氮(N2)相比,减量施氮处理(N1)在黄瓜季和番茄季内的氨挥发速率均值分别降低了21.1%~22.8%(P0.05)和16.5%~17.9%(P0.05)。整个黄瓜-番茄轮作周期内,土壤氨挥发损失量和氮肥的氨挥发损失率分别为17.8~48.1 kg/hm2和1.23%~1.44%。与常规施氮(N2)相比,减量施氮处理(N1)的土壤氨挥发损失量及氮肥的氨挥发损失率分别降低了19.3%~20.0%(P0.05)和0.85~0.92个百分点。各处理土壤氨挥发速率与0—10 cm土壤铵态氮浓度呈显著或极显著正相关,说明0—10 cm土壤铵态氮浓度是土壤氨挥发的重要驱动因子。与常规灌溉(W1)相比,减量灌溉(W2)条件下设施菜地土壤氨挥发速率及氨挥发损失量略有增加(P0.05)。适宜减少氮肥及灌溉量不仅能够维持较高的蔬菜产量,而且显著提高了灌溉水和氮肥的利用效率。其中减量施氮处理(N1)的氮肥农学效率比常规施氮(N2)提高了95.4%~146.4%; 减量灌溉(W2)的灌溉水农学效率比常规灌溉(W1)提高了27.7%~54.0%。【结论】通过合理的节水减氮措施可达到抑制氮肥氨挥发损失、 增加产量以及提高水氮利用效率的目的。在供试条件下,节水30%左右、 减施氮量25%的水氮组合(W2N1)具有较佳的经济效益与环境效应。
不同施磷量对蔬菜地土壤硝态氮淋失的影响
兰翔, 王婷, 杨春玲, 胡承孝, 谭启玲, 孙学成
2016, 22(4): 958-964. doi: 10.11674/zwyf.15245
摘要:
【目的】在两种蔬菜地土壤上研究不同磷肥施用量对土壤硝态氮淋失的影响,为武汉城郊蔬菜合理施用磷肥和安全生产提供理论依据。【方法】利用大型原状土柱渗漏装置,2种实验土壤(粉质粘土和粉质粘壤土)均为武汉城郊典型蔬菜土壤,分别采自华中农业大学校内蔬菜基地和湖北新洲。试验期间共种植了四种蔬菜(小白菜、 辣椒、 苋菜及萝卜)。试验设置了4个P2O5水平处理(0、 125、 250、 375 kg/hm2),氮肥施用量均为N 750 kg/hm2,钾肥施用量均为K2O 500 kg/hm2。试验期间年降雨量为1043.0 mm,各土柱总灌溉量为120.1 L。秋冬季每15天、 春夏季每10天收集一次淋洗液,另外根据天气和降雨情况适当调节,每次收集淋洗液时记录淋洗液体积并测定淋洗液硝态氮浓度。在每季蔬菜生长成熟后将蔬菜收获称重,烘干后测定蔬菜中氮素含量。【结果】1)与不施磷肥相比,施用磷肥显著增加了两种土壤上小白菜、 苋菜、 萝卜产量以及四季蔬菜总产量,其产量随磷肥施用量增加而增加或显著增加,在磷肥施用量最大时产量达到最大值。粉质粘土上的产量显著低于粉质粘壤土上的产量,粉质粘壤土总产量约是粉质粘土总产量的1.63~2.36倍。2)施用磷肥显著增加了小白菜、 苋菜氮素吸收累积量以及四季蔬菜总吸收累积量,且两种土壤上总氮素吸收累积量均在磷肥施用量最大时达到最大值。粉质粘壤土上氮素总吸收累计量显著高于粉质粘土上氮素总吸收累积量。3)磷肥水平对土壤总渗漏液体积并无显著影响(粉质粘壤土P2O5 125 kg/hm2处理除外),粉质粘土渗漏水量显著大于粉质粘壤土。4)施用磷肥降低或显著降低土壤淋失液硝态氮浓度(粉质粘土苋菜季除外),随着磷肥施用量的增加硝态氮淋失浓度不断降低,4季蔬菜平均淋失浓度最大降低了38.6%(粉质粘土)和28.8%(粉质粘壤土)。5)磷肥施用显著降低了两种土壤上硝态氮淋失量(苋菜季除外),且在粉质粘土上随着磷肥施用量的增加硝态氮淋失量不断降低,而在粉质粘壤土上硝态氮淋失量先降低后上升。粉质粘土硝态氮淋失量显著大于粉质粘壤土,磷肥施用降低硝态氮淋失量分别达到达26.4%~33.7%和23.5%~39.9%。【结论】磷肥施用增加了蔬菜产量和作物氮素吸收累积量,从而显著降低了两种土壤上硝态氮的淋失; 土壤质地对硝态氮淋失有较大影响,质地较轻的粉质粘壤土硝态氮淋失显著小于质地较重的粉质粘土; 粉质粘壤土上施用P2O5量为250 kg/hm2时能提高产量同时减少硝态氮淋失,而粉质粘土上施用P2O5量为375 kg/hm2时能获得较大产量和较少硝态氮淋失量。
我国主要菜区耕层土壤盐分总量及离子组成
黄绍文, 高伟, 唐继伟, 李春花
2016, 22(4): 965-977. doi: 10.11674/zwyf.15010
摘要:
【目的】评价全国主要菜区温室、 大棚和露地菜田土壤盐分及离子组成状况,为土壤次生盐渍化防治、 蔬菜合理施肥和土壤可持续利用提供一定的理论依据。【方法】在我国北方3个区域(东北、 华北、 西北地区)和南方4个区域(华中、 西南、 华东、 华南地区)主要蔬菜种植区不同栽培方式典型菜田耕层土壤展开调查,共采集501个土壤样品,分析了盐分总量及其离子组成。【结果】 1)全国主要菜区设施(温室和大棚)菜田土壤盐分总量及其各离子含量(NO-3、 SO2-4、 Cl-、 Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+)均显著高于露地菜田土壤,盐分总量平均高69.3%,离子组成增加幅度在36.2%~170.0%之间。2)设施菜田土壤次生盐渍化的土样数比例显著高于露地菜田土壤,但设施菜田土壤盐化程度总体上较轻,居于轻度盐化水平的比例占38.2%,处于中度盐化以上水平的比例仅占4.7%。 3)设施菜田土壤盐分总量及主要盐分离子(NO-3、 SO2-4和Ca2+)含量积累总体上随种植年限的延长呈先增后降并趋于平缓的变化趋势,在连续种植5~6年时达到高峰期,之后因采取的各种管理措施而有所降低,但仍显著高于露地菜田土壤。 4)设施菜田土壤盐分离子组成以NO-3和SO2-4为主,其次是Ca2+,分别占盐分总量的27.9%、 26.9%和15.3%。露地菜田土壤主要盐分离子组成总体上是SO2- 4 NO- 3 Ca2+、 HCO-3,分别平均占盐分总量的29.0%、 21.1%、 16.1%和14.1%,但西北地区露地菜田土壤盐分离子组成以HCO-3为主,其次是SO2-4、 NO-3和Ca2+。【结论】设施菜田土壤次生盐渍化的土样数比例虽然显著高于露地菜田土壤,但土壤盐化程度总体上较轻,盐分离子主要是NO-3、 SO2- 4和Ca2+,NO-3、 SO2-4含量大于Ca2+含量; 露地菜田主要盐分离子是SO2-4、 NO- 3、 Ca2+和HCO-3,含量为SO2- 4 NO- 3 Ca2+、 HCO-3。
基于同位素特征的华北平原菜地N2O排放监测中取样时间的探讨
房福力, 李玉中
2016, 22(4): 978-987. doi: 10.11674/zwyf.15146
摘要:
【目的】为了长期监测土壤释放N2O的通量和同位素变化规律,了解产生N2O的微生物过程,提高对N2O排放量和排放系数估计的准确性,需要对N2O的日变化规律做深入研究,以便获得具有代表性的取样时间点及密闭时间。【方法】采用田间原位试验对华北平原的莴苣菜地进行了N2O排放监测,选取N2O排放高峰期即施肥灌溉后5~6 d为监测时间段,采用静态气体箱收集土壤释放的N2O气体,结合气相色谱和质谱技术测定N2O的含量及其同位素值(δ15N-N2O,δ18O-N2O和SP)。试验设2种取样间隔,即2 h和10 min,分别对N2O日变化规律和密闭时间进行研究。【结果】 1)在莴苣菜地N2O排放高峰期内,N2O通量日变化范围为34.65~131.45 μg/(m2·h),最大和最小的通量分别发生在13: 00和次日5: 00,9: 00的N2O通量为83.66 μg/(m2·h),与日通量平均值82.81 μg/(m2·h)相接近。N2O通量产生日变化的原因与土壤温度有关,相关分析表明,N2O通量与地下5 cm处土壤温度呈显著正相关(R2=0.82, P<0.01),而与土壤充水孔隙度(WFPS)无显著相关性。2)24 h内,δ15Nbulk-N2O和δ18O-N2O随着时间呈现先降低后增加的变化趋势,变化范围分别为-31.22‰~-11.09‰和-7.45‰~-0.68‰; SP值随时间呈现先增加后降低的变化趋势,变化范围为16.13‰~26.41‰。N2O各个同位素值随时间的变化表明产生N2O的微生物过程随之变化,但SP值在9: 00~17: 00较稳定,变化范围为23.26‰~26.21‰,极显著高于其他时刻(P<0.01),表明硝化作用在这一时间段内对N2O的产生起主导作用。3)扣箱40 min后, N2O含量、 δ15N-N2O和SP值都达到稳定状态,因此选取40 min作为单次观测N2O含量和同位素变化的密闭时间。4)24 h内N2O通量加权SP值为22.54‰。根据前人总结的规律,本研究中N2O主要由细菌硝化作用产生,且估计60.92%的N2O来自于细菌硝化作用, 39.08%的N2O来自于反硝化作用。【结论】华北平原莴苣菜地的N2O通量和同位素值具有较大的日变化,综合N2O通量和同位素值,建议选取9: 00作为观测莴苣菜地N2O排放通量和同位素特征值变化规律的时刻,建议静态气体箱密闭时间为40 min。
黄土区退耕草地合理放牧可减少土壤CO2排放和土壤侵蚀
张肖林, 李勇, 于寒青, 刘文祥
2016, 22(4): 988-997. doi: 10.11674/zwyf.15462
摘要:
【目的】在退耕草地实施合理放牧,有助于减少土壤CO2排放、 减缓土壤侵蚀。为验证此假设,本研究选择黄土高原渭北旱原坡地,建立退耕草地放牧、 退耕草地不放牧和传统农业耕作三种处理的对比试验小区,定量研究了退耕草地合理放牧相对于退耕草地在减少土壤CO2排放和土壤侵蚀的作用及其影响因素,为探寻在我国西部退耕还草区实施畜牧业生产与环境保护的协调发展模式提供科学依据。【方法】在建立的退耕草地放牧、 退耕草地不放牧和传统农业耕作3种处理的试验小区,利用LI-8100 碳通量自动测量仪原位监测植物生长期(4~8月)和放牧前后土壤CO2排放速率的变化,同时利用时域反射仪(TDR)测定表层0—10 cm土壤含水量,用地温表测定土壤表层2 cm和5 cm的温度。利用环境放射性核素 7Be示踪技术监测较大降雨事件引起的土壤侵蚀速率,同时取样测定侵蚀区土壤有机碳含量,比较不同处理小区侵蚀导致的土壤有机碳流失量。【结果】观测期间,3种处理CO2平均排放速率大小顺序为退耕草地[3.69±0.39 μmol/(m2·s)]退耕草地放牧[3.00±0.44 μmol/(m2·s)]传统农耕地[1.99±0.22 μmol/(m2·s)],坡耕地退耕还草后土壤CO2排放增加了85%,而合理放牧使退耕草地土壤CO2排放量减少了19%。放牧后退耕草地土壤CO2排放速率平均减少了11%,减少值在2% ~ 41%之间。观测期内,退耕草地放牧后土壤侵蚀速率比农耕地和退耕草地分别减少了93% 和77%。坡耕地退耕还草后土壤CO2排放增加主要由于草被植物引起土壤有机碳储量增加和土壤侵蚀强度减小,放牧后退耕草地土壤CO2排放减少主要与动物踩踏引起土壤容重明显增加及草类植被地上部分向土壤中输入的有机碳的减少有关。水分、 温度影响因子无法解释3种处理间土壤CO2排放差异。【结论】合理放牧不仅能显著减少退耕草地土壤CO2排放,而且可以有效控制退耕草地土壤和有机碳侵蚀流失。放牧期间动物的踩踏作用引起草地土壤容重显著增加是退耕草地土壤CO2排放量和土壤侵蚀速率减少的主要原因。本研究结果揭示,在我国黄土高原和类似的退耕还草地区实施合理放牧既可以促进当地畜牧业生产,又能控制土壤侵蚀和减少CO2的排放,是一种值得探究的草地可持续发展管理模式。
不同有机肥中Cu、 Zn在农田土壤中的有效性与形态归趋
许浩, 韩丽媛, 茹淑华, 张云青, 苏德纯
2016, 22(4): 998-1009. doi: 10.11674/zwyf.15398
摘要:
【目的】畜禽粪便有机肥的施用是造成我国农田土壤重金属污染的重要原因之一。本文选用两种典型规模化养殖场畜禽粪便有机肥,研究其在石灰性土壤和酸性土壤上施用1年后Cu、 Zn的有效性和形态归趋,为客观评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的环境行为和生态风险提供理论依据。【方法】采用温室土壤培养试验,在石灰性土壤和酸性土壤上分别设对照(CK)、 施2%鸡粪(CM2%)、 施5%鸡粪(CM5%)、 施与CM2%、 CM5%含等量Cu、 Zn的重金属无机盐溶液(CS2%、 CS5%)、 施2%猪粪(PM2%)、 施5%猪粪(PM5%)、 施与PM2%、 PM5%含等量Cu、 Zn的重金属无机盐溶液(PS2%、 PS5%)9个处理,每个处理设3次重复,在温室条件下培养1年。测定土壤pH值, EDTA提取有效态Cu、 Zn以及采用改进Tessier连续提取法提取的各形态Cu、 Zn的含量,分析鸡粪、 猪粪及等量无机盐溶液中Cu、 Zn进入土壤后的有效性和形态归趋。【结果】施用鸡粪和猪粪1年后,石灰性土壤的pH值降低,酸性土壤的pH值升高,施用5%猪粪时石灰性土壤pH值降低了0.23个单位,酸性土壤pH值升高了0.87个单位。施入鸡粪、 猪粪1年后,石灰性土壤中有效态Zn和酸性土壤中有效态Cu、 Zn含量显著增加,施用5%猪粪时酸性土壤中有效态Cu含量增加了1.95倍,施用5%鸡粪时2种土壤中有效态Cu的含量均显著低于等量无机盐。施用鸡粪和等量无机盐后,2种土壤中交换态和有机结合态Cu的含量显著增加,交换态、 碳酸盐结合态、 有机结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量显著增加; 施用猪粪和等量无机盐后,2种土壤中交换态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu的含量显著增加,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量显著增加。【结论】施用鸡粪、 猪粪提高了石灰性土壤中Zn和酸性土壤中Cu、 Zn的有效性,高用量条件下鸡粪中Cu的有效性低于等量无机盐。1年后, 通过畜禽粪便有机肥带入2种土壤中的Cu 主要以交换态和有机结合态的形式存在,Zn则主要以碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态的形式存在。2种土壤上有机肥带入的Cu、 Zn转化为铁锰氧化物结合态的比例低于等量无机盐,2种有机肥带入2种土壤中的Cu转化为交换态和有机结合态的比例高于等量无机盐。鸡粪带入的Zn转化为交换态的比例在酸性土壤中低于等量无机盐,但在石灰性土壤中则高于等量无机盐。
施用有机肥对葡萄植株Hg富集的影响
冯圣东, 张雪娜, 贾海滨, 张丽秀, 马堃, 杨志新, 王小敏
2016, 22(4): 1010-1015. doi: 10.11674/zwyf.15149
摘要:
【目的】以葡萄果树为研究对象,研究了不同剂量Hg胁迫下施用羊粪有机肥对不同生长期葡萄植株各部位Hg富集的影响,为利用有机肥控制葡萄Hg污染提供科学依据。【方法】采用盆栽试验,每个盆钵装过5 mm筛的风干土15 kg,土壤汞含量设置0、 1.5、 25 mg/kg 3个处理水平,以HgCl2固体粉末形式施入土壤,每个水平分别设置施用有机肥和不施用有机肥两种情况。供试有机肥为羊粪,并按12.5%施入土壤,混匀后放置平衡15 d,于4月8日定植葡萄苗,每盆移栽健壮无病、 生长状况基本一致的植株1株,每个处理重复6次。【结果】不管施用有机肥与否,葡萄花瓣、 果实、 枝条和叶片中的汞含量均随土壤Hg含量的增加而明显增加,而葡萄不同部位中Hg的富集系数却呈现出显著降低的趋势,且在各部位的大小顺序为叶片花枝条果实。葡萄叶片和枝条Hg含量及其富集系数基本上表现出了幼果期最高,成熟期最低的生长期富集特征。与未施有机肥处理相比,低Hg处理施用有机肥后使开花期葡萄枝条汞含量降低了69.16%; 高Hg处理施肥后使开花期、 幼果期和成熟期葡萄枝条汞含量分别降低了50.52%、 58.33%和48.35%,并使三个时期叶片汞含量的降低幅度比低Hg处理分别高出了26%、 29.70%和37%。在土壤Hg污染下,施用有机肥的葡萄各器官汞含量均低于未施肥处理,且高Hg处理下的Hg含量降低幅度大多高于低Hg处理。不管低Hg或高Hg处理,施肥使叶片汞含量在幼果期和成熟期降低均最突出,而低Hg处理施肥使枝条汞含量在开花期降幅最高,高Hg处理在幼果期降幅最高。【结论】施用有机肥后,葡萄花、 叶片、 枝条和果实受Hg污染胁迫的影响明显减轻,尤其土壤Hg含量越高,有机肥的这种抑制作用越明显。
城市污泥与调理剂混合堆肥过程中有机质组分的变化
牛明杰, 郑国砥, 朱彦莉, 赵馨玥, 高定, 陈同斌
2016, 22(4): 1016-1023. doi: 10.11674/zwyf.15463
摘要:
【目的】研究城市污泥堆肥过程中各项有机质组分及碳、 氮在堆肥过程中的形成与转化,以期改善堆肥的生物有效性,促进其土地利用。【方法】在工厂规模化下,以城市污泥、 蘑菇渣锯末以及返混料按照6∶3∶1的质量比混合形成堆肥物料,辅以强制通风措施和翻抛,进行为期18 d的高温堆肥试验。堆肥期间定期采样,测定指标包括温度、 C/N值、 pH、 含水率、 有机质降解率、 水溶性组分、 半纤维素、 纤维素和木质素,研究堆肥期间不同阶段堆肥物料中有机质组分的动态变化。【结果】堆体温度随着发酵时间的延长呈现先升高后降低的趋势,最高温度达到71.3℃; 含水率由60.7%降低到51.4%,pH呈现先升高后降低的趋势,总体处于6.0~7.5之间; 总有机碳含量持续下降,氮素含量表现为高温期持续下降随后呈上升的趋势; 初始阶段,堆肥物料中四种成分含量分布为: 水溶性组分纤维素半纤维素木质素,至堆肥结束变化为: 纤维素水溶性组分木质素半纤维素,经过堆肥之后水溶性组分及半纤维素含量分别由39.5%和20.1%下降为27.9%和14.4%,纤维素含量由初始的21.8%上升至29.5%,木质素含量相对稳定不变。物料经过堆肥化处理后达到腐熟标准,水溶性组分和半纤维素含量分别降低了38.6%和38.8%,纤维素和木质素含量在高温期分别降解了11.7%和18.5%; 物料总量降低了9.8%。水溶性组分的主要降解阶段为高温期,期间降解部分占总降解量的65.5%; 半纤维素的主要降解阶段为稳定期,稳定期降解部分占总降解量的69.1%,且有继续降解的趋势; 纤维素和木质素仅在高温期有少量降解; 氮素则表现为高温期铵态氮的损失及稳定期硝态氮的积累。【结论】堆肥化处理在实现污泥减量化基础上,污泥中有机质得到了稳定化,有利于城市污泥的土地利用。
长期单施化肥和有机无机配合条件下红壤蔗区土壤生物学性状及细菌多样性差异
杨尚东, 李荣坦, 谭宏伟, 周柳强, 谢如林, 黄金生
2016, 22(4): 1024-1030. doi: 10.11674/zwyf.15506
摘要:
【目的】分析红壤区长期施肥的蔗区土壤生物学性状和细菌多样性,旨在提出提升红壤蔗区土壤肥力与健康的施肥方案。【方法】试验从1995年开始,于广西来宾市蒙村镇那洪村甘蔗长期试验站进行。试验设置不施肥(CK)、 长期单一施用化肥(NPK)和长期化肥配施有机肥(NPKM)3个处理。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)以及稀释平板法等传统和现代分析技术,比较分析了3种长期不同施肥处理对蔗区土壤生物学指标、 细菌多样性等指示土壤肥力与健康状况指标的影响。【结果】施肥处理导致甘蔗产区土壤pH下降,NPK处理下降幅度大于NPKM处理。土壤中可培养微生物数量(细菌、 真菌和放线菌)均以NPKM处理为最高,NPK处理真菌数量显著高于CK,放线菌数量却显著低于CK土壤,细菌数量两者间无显著差异。微生物量碳、 氮以及涉及碳、 氮、 磷循环的土壤酶活性均以NPKM处理土壤为最高,与NPK和CK土壤差异显著。NPK处理土壤中β-葡糖苷酶活性以及微生物量碳高于CK土壤,但蛋白酶、 磷酸酶活性以及微生物量氮显著低于CK土壤。NPKM处理土壤中细菌多样性指数(H)、 丰富度(S)以及均匀度(EH)指数等同样表征土壤肥力与质量的敏感指标均高于NPK和CK土壤。【结论】长期施肥可不同程度地导致红壤蔗区土壤pH下降,长期单一施用化肥处理下降幅度高于化肥与有机肥配施处理。长期单一施用化肥加剧了土壤肥力下降与质量劣化,化肥配施有机肥是减缓红壤甘蔗产区土壤pH下降、 提升土壤肥力和保持土壤健康的有效措施。
玉米丛枝菌根真菌根外菌丝表面定殖细菌解磷功能鉴定
柴小粉, 张林, 田芷源, 王菲, 冯固
2016, 22(4): 1031-1038. doi: 10.11674/zwyf.15403
摘要:
【目的】在田间原位条件下研究丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal, AM)真菌根外菌丝表面有无解磷细菌定殖,并对存在的解磷细菌的种类进行鉴定,对其活化有机磷的能力进行检测,从而为更好地认识菌丝际土壤有机磷的周转和磷的生物地球化学循环过程提供依据。【方法】利用河北省曲周县中国农业大学实验站的玉米长期定位试验,采用田间埋膜方式从玉米根系周围收集AM真菌的根外菌丝,用蒙金娜有机磷固体培养基筛选菌丝表面具有矿化植酸钙能力的细菌,对筛选出的细菌进行分离、 培养,然后提取细菌DNA,通过16S rDNA测序分析来确定解磷细菌的种类。分离鉴定的菌株先用蒙金娜有机磷固体培养基通过测定菌落直径(d)及溶磷圈直径(D)初步鉴定其活化植酸钙的能力,再用无菌的蒙金娜有机磷液体培养基确定每株解磷细菌矿化植酸磷的能力,并对溶液的pH进行测定,每个菌株重复3次。最后采用两室隔网根盒将分离纯化的解磷细菌回接至AM真菌根外菌丝,鉴定回接成功率,确定分离出的解磷细菌能否成功定殖于菌丝表面。【结果】从AM真菌根外菌丝表面分离得到了29株具有活化有机磷能力的细菌,分属于芽胞杆菌、 假单胞菌、 沙雷氏菌、 葡萄球菌和肠杆菌5个不同的属。通过有机磷液体培养进一步检测这些菌株活化植酸磷的能力,发现它们对植酸磷的矿化率为1.9%~21.9%。其中假单胞菌属细菌的解磷能力相对较强,对植酸磷的矿化率达14%以上,液体培养基的pH值下降2~4个单位。将分离纯化的细菌回接至两室隔网根盒的菌丝室,培养30 d后,从菌丝表面再次检测到除假单胞菌属外的芽胞杆菌属(Bacillus)、 沙雷氏菌属(Serratia)、 葡萄球菌属(Staphylococcus)和肠杆菌属(Enterobacter)细菌,另外还检测到贪铜菌属(Cupriavidus)细菌。【结论】在田间原位条件下,与玉米共生的AM真菌的根外菌丝表面有多种解磷细菌定殖,它们活化有机磷能力存在差异,其中以假单胞菌属细菌的解磷能力相对较强。
披碱草根际促生菌筛选及其接种剂的促生作用
马骢毓, 张英, 孙广正, 刘婷, 姚拓
2016, 22(4): 1039-1048. doi: 10.11674/zwyf.15449
摘要:
【目的】体外促生能力是衡量微生物菌株作用的一个重要指标,测定获取的植物根际促生菌并明确其对披碱草的促生效果,可为其在生产中的应用提供依据。【方法】2014年9月从西藏阿里地区采集披碱草根系及根际土壤,以常规方法分离出其中的溶磷菌、 固氮菌和分泌3-吲哚乙酸(IAA)细菌的10株菌株。测定其溶磷量、 固氮酶活性及分泌生长素能力,并将其制成植物根际接种剂,测定接种剂对披碱草生长的影响及其在根际的定殖能力。【结果】菌株PWXZ10溶磷能力较好,达40.89 mg/L; 菌株003PWXZ6固氮酶活性较强,达421.21 nmol/(mL·h); 菌株NXP17分泌生长素能力较强,达31.33 μg/mL。与对照菌株(Pseudomonas sp. Jm92)相比,菌株003PWXZ6和NXP17制备的接种剂可显著增加披碱草株高、 地上生物量和地下生物量(P0.05),但两者之间差异不显著(P0.05); 接种剂003PWXZ6对披碱草根总长、 根表面积、 根体积、 根直径、 含磷量、 含氮量和粗蛋白含量增加显著(P0.05),分别较对照菌株(Pseudomonas sp. Jm92)增加了330%、 199%、 118%、 187%、 70%、 15%和19%,并且该菌株在根际定殖能力很强。 【结论】植物根际促生菌003PWXZ6和NXP17对披碱草具有良好促生效果,可为开发经济环保的生物肥料提供了菌种资源。
水培燕麦根系形态和氮吸收流量对硝态氮供应浓度的响应
王俊英, 王华青, 梁晓东, 刘景辉
2016, 22(4): 1049-1055. doi: 10.11674/zwyf.15094
摘要:
【目的】苗期根系的形态结构与作物的养分吸收和抗倒伏性密切相关,对燕麦如何合理施肥以达到最大的增产效果,需要对不同燕麦品种的氮吸收利用效率做出评价。【方法】本研究以3个不同燕麦栽培品种(坝莜9号、 坝莜3号和200215)为材料,分析了低、 中、 高NO-3-N浓度下(NO-3浓度为1、3、6 mmol/L)根系生长以及NO-3吸收流量的变化。将燕麦种子萌发至一片真叶展开时,每个品种挑选长势一致的10株幼苗放入含不同NO-3浓度的Hoaglands培养液中培养,培养3周后选取长势基本一致的幼苗,采用非损伤微测技术测定根系NO-3流量并利用根系图像分析系统WinRhizo分析根系形态指标。【结果】NO-3-N浓度对不同燕麦品种节根数影响不显著,对侧根密度、 总根长、 根系平均直径和不同直径范围内根系长度分布均有显著影响; NO-3-N浓度的变化对坝莜3号根系吸氮量有显著影响,对坝莜9号和200215根系吸氮量的影响不显著; 根系NO-3吸收流量的动态变化与侧根数量变化有一致性; NO-3平均吸收流量与总根长、 平均直径及根系平均直径≤0.16 mm的细根在根系中所占比例的变化一致。【结论】不同NO-3-N供应浓度主要影响燕麦苗期侧根(直径≤0.16 mm的细根)的形成和生长,对根系NO-3吸收流量的影响因品种而异; 根系NO-3吸收流量的变化主要受总根长、 根系平均直径及细根在根系中所占比例的影响。
杉木根系对不同磷斑块浓度与异质分布的阶段性响应
邹显花, 吴鹏飞, 贾亚运, 马静, 马祥庆
2016, 22(4): 1056-1063. doi: 10.11674/zwyf.15076
摘要:
【目的】对杉木根系在异质供磷(P)条件下的觅磷行为进行动态监测,探讨磷斑块的浓度与其异质分布对杉木根系觅磷行为的影响。【方法】以福建漳平五一国有林场的半同胞杉木家系为试验材料,利用垂直异质供磷装置,设置KH2PO4 0 mg/kg(缺磷,P0)、4 mg/kg(低磷,P4)、16 mg/kg(正常供磷,P16)和30 mg/kg(高磷,P30)4个磷浓度斑块,将其按照不同顺序垂直排列构建异质供磷处理。在生长50、100、150 d时,进行3次破坏性取样,测定不同阶段不同异质供磷处理下杉木根系形态、生物量及觅磷效率的变化,进行杉木根系生长及觅磷行为的动态观测。【结果】杉木根系表现出阶段性的觅磷策略: 1)当杉木根系处于表层缺磷或低磷斑块时,通过根系的增生向供磷量更高的斑块觅磷,根系增生促进了缺磷或低磷斑块根系的干物质积累,但其根系含磷量较低; 至处理中期,表层缺磷处理的根系从缺磷斑块生长至低磷斑块后,杉木根系受低磷胁迫持续大量增生; 而当表层低磷处理的根系从低磷斑块生长至高磷斑块后,根系在高磷斑块内大量增生,且促进了根系磷养分的吸收及干物质的积累; 处理末期,当高磷斑块置于最底层时,其斑块内的根系生长量、 干物质积累量及根系含磷量均明显较大。2)当杉木根系处在表层高磷斑块时,根系初期仅在供磷量较高的表层生长,其根系生长量与干物质积累量均低于表层供磷量较低的处理,但其根系含磷量却显著大于表层供磷量较低的处理; 处理中期及末期,表层的根系生长量、 干物质积累量及根系含磷量均显著大于其他层次,且表层充足供磷处理的根系向地生长速度最快。【结论】异质供磷条件下,当杉木根系处在缺磷或低磷斑块时,主要通过根系的大量增生来寻觅磷养分; 当杉木根系处在高磷斑块时,在初期致力于斑块磷养分的吸收之后,表层根系大量增生,且根系的磷养分吸收和干物质积累显著大于其他层次,同时提高根系向地生长速度。
包膜氯化钾一次基施对棉花生长周期钾素供应、 产量及品质的影响
耿计彪, 马强, 张民, 李成亮, 马金昭, 郭延乐, 窦兴霞
2016, 22(4): 1064-1070. doi: 10.11674/zwyf.15139
摘要:
【目的】钾是影响棉花生长发育和纤维品质的重要因素,本文旨在探究一次基施控释钾肥对棉花产量、 品质和钾肥利用率的影响,为棉花合理施用钾肥提供理论依据。【方法】以国欣棉3号为试验材料,在氮磷肥相同的条件下,连续2年盆栽试验。设6个处理: 1)不施钾肥(CK); 2)一次基施普通氯化钾(KCl); 3)40%基施+60%初花期追施氯化钾(KClD); 4)一次基施硫酸钾(KS); 5)40%基施+60%初花期追施硫酸钾(KSD); 6)一次基施控释氯化钾(CRK),每个处理重复四次。测定了苗期、 蕾期、 初花期、 盛花期、 始絮期和收获成熟期土壤速效钾含量和棉花株高、 茎粗,调查了籽棉产量,分析了品质指标和钾素吸收量。【结果】控释钾肥一次性基施(CRK)较普通钾肥显著提高了初花期、 盛花期、 始絮期及收获期的土壤速效钾含量。CRK较KCl处理增产23.6%,比KS处理增产15.6%,比KClD处理增产16.0%,与KSD处理差异不显著。CRK较KCl处理显著提高了衣分值,其余处理间单铃重及衣分差异不显著。CRK显著提高纤维长度、 伸长率和断裂比强度,但马克隆值和整齐度与其他处理差异不显著。速效钾肥追施较一次基施处理显著增加了生物量和吸钾量,但均低于控释钾肥处理。CRK处理的钾素利用率较KCl处理显著提高41.9%~50.9%,较KS处理提高27.3%~29.9%,较KClD处理提高21.1%~25.2%。【结论】本试验采用的控释钾肥钾素释放高峰期(80~110天)与棉花养分吸收高峰基本吻合,在棉花上一次基施对不同生育期的钾素供应优于普通钾肥一次性基施,也好于普通钾肥基施加追施,较速效钾肥显著提高了棉花的产量、 品质和钾肥利用率。
干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异
孙哲, 史春余, 刘桂玲, 高俊杰, 柳洪鹃, 郑建利, 张鹏
2016, 22(4): 1071-1078. doi: 10.11674/zwyf.15307
摘要:
【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。
新疆‘叶尔羌’扁桃果实不同生育期叶片氮磷钾光谱特性研究
庄红梅, 卢春生, 龚鹏, 徐叶挺, 谢辉, 樊丁宇
2016, 22(4): 1079-1090. doi: 10.11674/zwyf.15113
摘要:
【目的】通过分析果实不同生育期叶片光谱反射率对N、 P、 K的响应,探寻采用叶片光谱指数诊断N、 P、 K敏感时期,为新疆莎车‘叶尔羌’扁桃简便快捷的非破坏性营养诊断提供最佳时间窗。【方法】采用“3414”肥料效应试验,利用Unispec-SC光谱仪测定莎车‘叶尔羌’扁桃在不同N、 P、 K施肥水平下果实座果期、 膨大期、 硬核期、 成熟期叶片的光谱反射率。【结果】‘叶尔羌’扁桃果实不同生育期叶片光谱反射率波动取决于波长,在可见光波段变异最小。光谱反射率总体上呈现硬核期>座果期>膨大期>成熟期。在不同N、 P、 K施肥水平下,‘叶尔羌’扁桃果实不同生育期光谱指数(ND705)之间均存在显著差异(P<0.05)或者极显著差异(P<0.01)。叶尔羌扁桃果实座果期、 膨大期、 硬核期、 成熟期叶片氮素的敏感波段分别为815~894 nm,375~398 nm,608~616 nm,429~437 nm; 磷素的敏感波段为766~802 nm,1023~1063 nm,708~713 nm,1130 nm; 座果期、 膨大期、 成熟期叶片钾素的敏感波段分别为815~894 nm,345~368 nm,475~491 nm。【结论】果实成熟期与硬核期是N、 P、 K叶片光谱营养诊断的敏感时期。叶尔羌扁桃果实座果期、 膨大期、 硬核期、 成熟期叶片N素的敏感波段分别为815~894 nm,375~398 nm,608~616 nm,429~437 nm; P素的敏感波段为766~802 nm,1023~1063 nm,708~713 nm,1130 nm; 座果期、 膨大期、 成熟期叶片钾素的敏感波段分别为815~894 nm,345~368 nm,475~491 nm。
利用钾吸收基因表达评价葡萄叶面喷施钾肥效果和喷施浓度
张成, 贾海锋, 王剑, 纠松涛, 王梦琦
2016, 22(4): 1091-1101. doi: 10.11674/zwyf.15251
摘要:
【目的】叶面喷施钾肥可以快速、 高效地为葡萄补充钾营养,促进葡萄的高产和优质,已经被广泛应用于葡萄生产中。本实验通过对葡萄叶面喷施不同种类及浓度钾肥,测定葡萄叶片和果实等生理指标变化,以及钾吸收相关基因的表达变化,从生理和基因水平上评价这些钾肥的喷施效果,为葡萄生产中钾肥的施用提供一定指导。【方法】本实验以‘夏黑’葡萄为试材,选择两个葡萄生长关键时期盛花期和果实膨大期分别对葡萄叶片喷施0.2%、 0.5%和0.8%三种浓度的K2SO4、 K2CO3、 K2SO4·2MgSO4和KCl。然后对葡萄叶片和新梢的生长率,坐果率,叶绿素含量,单粒重,可溶性固形物等生理指标进行统计分析,并利用荧光定量PCR技术分析4个钾吸收相关基因VvHAK13、 VvKEA2、 VvSIRK和VvSORK的表达情况。【结果】叶面喷施4种钾肥后,葡萄叶片和新梢的生长率,坐果率,叶绿素含量,单粒重,可溶性固形物等各项生理指标均有不同程度的提升。钾肥种类不同,最适喷施浓度不同,同种钾肥在葡萄盛花期和果实膨大期的最适喷施浓度也有所不同,四种钾肥在果实膨大期的最适喷施浓度普遍高于盛花期。四个钾吸收相关基因在喷施不同种类及浓度钾肥后也表现出不同的表达模式,总体来讲VvKEA2、 VvSIRK 、 VvSORK的表达上调,而VvHAK13的表达下调。果实膨大期,需喷施较高浓度的钾肥,钾吸收相关基因才表现出较强烈的响应,而在盛花期则只需喷施较低浓度的钾肥。综合生理指标和基因表达两方面结果,得出4种钾肥效果依次为K2SO4·2MgSO4>K2SO4>K2CO3>KCl。盛花期K2SO4和K2CO3的最适喷施浓度为0.5%,K2SO4·2MgSO4和KCl的最适喷施浓度为0.2%; 果实膨大期K2SO4、 K2SO4·2MgSO4和KCl的最适喷施浓度为0.5%,K2CO3的最适喷施浓度为0.8%。【结论】葡萄叶面喷施钾肥可以有效促进葡萄叶片和果实的生长发育,四种钾肥的效果依此为: K2SO4·2MgSO4>K2SO4>K2CO3>KCl。盛花期K2SO4和K2CO3的最适喷施浓度为0.5%,K2SO4·2MgSO4和KCl的最适喷施浓度为0.2%; 果实膨大期K2SO4、 K2SO4·2MgSO4和KCl的最适喷施浓度为0.5%,K2CO3的最适喷施浓度为0.8%。适宜的喷施浓度可以有效提高钾吸收相关基因的表达,是其提高钾吸收利用的机理之一。
喷施钙对肥城桃果活性钙含量及其在亚细胞分布的影响
王雷, 李玲, 陈修德, 韩小虎, 王钰馨, 高东升
2016, 22(4): 1102-1110. doi: 10.11674/zwyf.15068
摘要:
【目的】肥城桃是山东特产,但经常发生缝合线褐变、 不耐储藏等问题,补充钙肥是减轻其生理病害的有效措施。了解肥城桃的需钙规律,为肥城桃补充钙素营养提供理论依据和技术指导。【方法】以11年生红里肥桃为试材,从花后一个月开始,每隔30 d在选取的肥桃果树上喷施钙肥。试验设3个处理: 1)喷施0.5%氨基酸钙溶液; 2)喷施0.5%硝酸钙; 3)喷施清水为对照。从4月28日起每隔30 d采样,测定果皮、 果肉、 果核、 果仁总钙含量及果肉钙组分含量,在成熟期取果实用透射电镜观察果肉细胞内钙的亚细胞分布。【结果】3个处理果实中的钙含量均以幼果期最高,随着果实的成熟,全钙、 水溶性钙、 果胶酸钙含量均呈下降趋势,喷钙处理在一定程度上提高了果皮、 果肉、 果核及果仁的总钙含量,其中果肉总钙含量变化最明显,在果实成熟期,喷施氨基酸钙及硝酸钙的处理果肉总钙含量分别增加了68%、 77%。通过电镜观察,喷钙果肉细胞中钙均匀分布于细胞壁、 细胞膜、 液泡膜上,液泡中有钙的堆积; 未喷钙细胞壁中钙的分布减少,细胞膜、 液泡膜上钙也均匀分布; 发生褐变的果肉细胞内钙分布很少且不均匀。【结论】肥城桃果实中全钙含量随着果实生长而迅速下降。喷施钙肥能提高果实全钙尤其是水溶性钙及果胶钙的含量,增加细胞壁钙的分布,有利于缓解果实发育过程中钙含量的下降。喷施氨基酸钙和硝酸钙都能增加肥城桃果肉的不溶性果胶含量,提高果实硬度。
专题综述
丛枝菌根(AM)真菌与共生植物物质交换研究进展
舒波, 李伟才, 刘丽琴, 魏永赞, 石胜友
2016, 22(4): 1111-1117. doi: 10.11674/zwyf.14538
摘要:
丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌能与约 80% 的陆生植物形成共生关系,植、 菌间矿质养分、 碳水化合物的物质交换是自然界物质循环的重要内容。目前,AM 真菌促进共生植物矿质养分吸收的研究相对较多。研究表明, AM 真菌可通过根外菌丝更小的吸收直径,加强矿质养分的空间有效性; 通过释放有机酸、 土壤酶,活化土壤中被固定的矿质养分; 通过根外菌丝上较低 Km 值的矿质养分转运蛋白,保证养分从土壤至根外菌丝的转运效率; 通过矿质养分在菌丝内运输形式的改变,增强养分的运输速率; 通过诱导共生植物矿质养分转运蛋白表达,提高植、 菌间养分的转运效率。相较于 AM 真菌促进共生植物养分吸收,植物反馈真菌碳水化合物的研究相对较少。鉴于 AM 真菌与植物共生关系在生态系统中的重要作用,明晰植、 菌间矿质养分和碳水化合物交换的具体场所(丛枝、 根内菌丝、 根外菌丝)、 具体形式(离子、 聚合物、 氨基酸、 蔗糖、 单糖)、 具体过程(主动运输)具有重要科学意义。本文对 AM 真菌与共生植物物质交换的丛枝、 菌丝双膜结构,氮(N)、 磷(P)、 糖等物质交换的具体形式以及跨双膜、 耗能量、 互耦连的物质交换过程进行综述,并从物质交换的场所、 形式、 过程三个方面提出了植、 菌物质交换的研究方向。
研究简报
密度、 氮肥对玉米杂交种节根数量的影响
程帅, 李鹏程, 刘志刚, 赵龙飞, 米国华, 袁力行, 陈范骏
2016, 22(4): 1118-1125. doi: 10.11674/zwyf.15055
摘要:
【目的】玉米地上和地下茎节生长的节根分别被定义为地上节根(气生根)和地下节根; 地上和地下节根在玉米生长全生育期的水分、 养分吸收以及抗倒伏方面起重要作用。密度和氮肥施用是作物生长和高产最为关键的两个农学影响因子,研究高产密植栽培中氮素如何影响玉米地上及地下节根数的变化,可为选择适宜的品种提供依据。【方法】以玉米自交系GEMS30、 Zheng653、 Mo17、 B73、 CIMBL153为母本,以武312(Wu312)及其近等基因系为父本组配的10对测交组合为试验材料,在2个密度水平(60000和80040 plant/hm2)和3个氮水平(0、 120和240 kg/hm2)下,通过田间挖根,然后按照玉米生长的轮次逐一割下节根并记录数量,同时利用NK-100型数显式弹簧拉力计测定地上第3节位的抗倒拉力。研究总节根数、 地上节根数(气生根)、 地下节根数、 茎秆抗倒拉力和产量的变化规律及其相互关系。【结果】本研究条件下,高密度显著降低产量; 供氮水平也显著影响产量,N 120 kg/hm2时产量高于N 0和240 kg/hm2。地上节根和地下节根数均受氮肥、 密度及氮肥密度互作的显著影响。高密种植平均使地上节根数减少3~6条,而地下节根数量不受影响; 抗倒拉力降低14%~29%,但是在N 240 kg/hm2条件下,高密度对地上和地下节根数的影响不显著。在N 120 kg/hm2供应条件下的地上和地下节根数、 抗倒拉力均高于不施氮,低密度下玉米地上节根数也高于N 240 kg/hm2。不同杂交种的地上节根对氮和密度的响应存在显著差异,其中以B73为母本的2个基因型最为敏感。相关分析表明,在N 0和N 120 kg/hm2条件下,无论密度高低,地下节根数与产量都呈显著正相关; 在低密度下N 0和N 120 kg /hm2条件下, 地下节根数与抗倒拉力呈显著正相关。但高密度在N0下,地上节根数与产量呈显著负相关。【结论】在适宜栽培条件下,地下和地上节根数量多,抗倒能力强,产量高,地下节根数对产量和抗倒伏的贡献相对更为重要。在胁迫条件下,过多的地上节根数可能对产量形成起负作用。因此,根据目标产量,在适宜栽培条件下,选择地下节根数多的品种可以提高产量和抗倒伏率。
采用粒片状肥料实现夏玉米一次施肥的可行性研究
王宜伦, 白由路, 谭金芳, 刘举, 卢艳丽, 韩燕来
2016, 22(4): 1126-1132. doi: 10.11674/zwyf.15037
摘要:
【目的】为探求夏玉米高产一次性施肥技术,根据夏玉米需肥特性,研制大小一致、 含等量氮磷钾养分的新型压缩片状肥料,将此肥料施在玉米植株适宜的位置,实现单株定量精准施肥。【方法】将尿素、 磷酸一铵和氯化钾肥料按夏玉米需肥特性合理配比,粉碎、 充分混匀后采用液压机压缩为重7.0 g的片状肥料,每2片含有每株玉米所需的氮磷钾养分; 在夏玉米苗期,将2粒片状肥料分别施在两株玉米中间两边间隔约15 cm处,施肥深度约10 cm,使得每株玉米四周都有肥料持续供应养分。采用田间试验分别在河南鹤壁和山东菏泽研究了单株定量施肥、 缓释肥及常规施肥对夏玉米产量、 干物质积累、 氮代谢、 氮磷钾养分积累量及氮肥利用效率的影响。【结果】鹤壁和菏泽夏玉米施氮肥显著增产15.1%~19.5%和13.8%~16.1%。单株定量一次性施肥叶片硝酸还原酶活性在大喇叭口期和吐丝期分别较习惯2次施肥高7.45%和5.57%,谷氨酰胺合成酶活性分别高9.88%和6.18%; 植株氮、 磷和钾素积累量均略有增加,氮肥农学效率和氮肥当季利用率分别高1.24 kg/kg和3.41个百分点,产量平均增加2.5%。【结论】夏玉米单株定量一次性施肥叶片硝酸还原酶、 谷氨酰胺合成酶活性、 干物重、 植株氮磷钾养分积累量与习惯2次施肥、 缓释肥一次性施肥效果相当,产量和氮肥利用效率略有增加,实现了高产和一次性施肥的目标。
新疆麦后复播大豆适宜滴灌量研究
张永强, 徐文修, 李亚杰, 张娜, 彭姜龙, 苏丽丽, 胡春辉
2016, 22(4): 1133-1140. doi: 10.11674/zwyf.15039
摘要:
【目的】随着北疆地区麦-豆两熟种植面积的不断扩大,麦后复播大豆加剧了与春播作物的用水矛盾,因此,为缓解农业用水压力,本研究通过设定不同滴灌量,从中筛选出适宜复播大豆种植的灌水量,为复播大豆节水、 优质高产栽培技术提供理论依据。【方法】在大田滴灌条件下,以‘黑河43′为试验材料,采取单因素随机区组试验设计,通过设置3000、 3600、 4200、 4800 m3/hm2四个灌溉量处理,研究滴灌量对复播大豆干物质积累、 分配及植株中养分吸收特征的影响。【结果】复播大豆干物质、 植株中N、 P2O5及K2O的积累均符合Logictic生长函数模型。复播大豆单株干物质重随着滴灌量的增加呈“先增后降”的变化趋势,以灌水量4200 m3/hm2处理最高; 各处理干物质最大积累速率均在出苗后49.5~53.0 d,快速积累期为30.3~31.9 d,最大积累速率平均为0.48 g/(plant·d)。不同滴灌量处理大豆植株中N、 P2O5和K2O含量随着滴灌量的增加亦呈“先增后降”的变化趋势,最大吸收速率分别出现在苗后47.1~49.9 d、 44.8~45.1 d和44.6~46.1 d,快速积累期分别为31.7~36.4 d、 22.2~22.4 d和28.7~31.46 d,最大积累速率平均分别为26.35、 8.15和9.30 mg/(plant·d)。滴灌量和产量之间的关系呈开口向下的抛物线,以4200 m3/hm2(W3处理)最高,为3741.23 kg/hm2,分别较3000、 3600和4800 m3/hm2三个处理增产30.42%、 13.98%和8.44%。子粒中蛋白质和脂肪含量呈负相关关系,蛋白质和脂肪总量以4200 m3/hm2处理最高,为53.03%。【结论】适当增加灌水量,不仅能够促进复播大豆植株养分的吸收、 积累,增加干物质积累量,同时还提高了子粒中蛋白质和脂肪的总含量。但灌水量过多或过少,均不利于复播大豆干物质积累及养分的吸收利用,导致产量降低。因此,推荐灌水量为4200 m3/hm2作为北疆复播大豆高产、 节水的合理灌溉定额。
不同树龄骏枣树养分吸收差异研究
木合塔尔·扎热, 吴正保, 马合木提·阿不来提, 史彦江
2016, 22(4): 1141-1148. doi: 10.11674/zwyf.15091
摘要:
【目的】旨在明确不同树龄骏枣树形成单位产量所需的各器官营养元素年吸收量的异同点,以期为骏枣生产中的科学均衡施肥提供理论依据。【方法】以新疆阿克苏地区4、 7和10年生骏枣树作为试材,从枣树地上部分各器官分别采样,测定N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Mn、 Fe、 Zn和Cu含量。【结果】骏枣树形成地上部各器官单位生物量所需要的养分含量,不同树龄间相比差异均不显著,但其生物量在总生物量中所占的百分率有差异,4、 7、 10年生骏枣树果实占地上部年总生物量的百分率依次为72.9%、 73.7%、 75.7%,叶片依次为5.4%、 5.2%、 5.1%,花依次为1.3%、 1.5%、 1.4%,茎枝依次为20.4%、 19.5%、 17.6%,三个树龄骏枣树各器官生物量的大少顺序均为果实>茎枝>叶片>花。每形成1000 kg果实的总生物量随着树龄的增大而逐渐减少,茎枝保留和剪掉部分生物量均降低。采前落果率随树龄增加上升,叶片生物量减少,受精花生物量上升,而其掉落部分生物量表现先上升后下降。三个树龄骏枣地上部分生物量年增加量所需要的各营养元素量顺序均为K>N>Ca>Mg>P>Fe>Zn>Mn>Cu,每形成1000 kg果实所需要吸收的养分量非常接近,4年生骏枣树为N 22.8 kg、 P 1.7 kg、 K 34.0 kg、 Ca 7.4 kg、 Mg 5.0 kg、 Mn 54.5 g、 Fe 916.9 g、 Zn 202.8 g、 Cu 42.5 g; 7年生骏枣树为N 22.7 kg、 P 1.7 kg、 K 33.9 kg、 Ca 7.3 kg、 Mg 4.9 kg、 Mn 53.9 g、 Fe 907.2 g、 Zn 204.5 g、 Cu 42.0 g; 10年生骏枣树N 22.1 kg、 P 1.7 kg、 K 33.4 kg、 Ca 6.8 kg、 Mg 4.7 kg、 Mn 51.8 g、 Fe 871.3 g、 Zn 204.8 g、 Cu 40.4 g。【结论】3种树龄骏枣树地上部年总生物量中果实生物量与其余生物量的比例约为3∶1,且形成1000 kg果实所需的养分量也基本一致。由于总生物量和果实产量随树龄的增加而增加,因此,对养分的总需求量增加。但是由于果实生物量所占比例有所增加,测算单位产量所需要的各营养元素年吸收量时,也应考虑果实以外器官的年生物量所需要的养分吸收量,才能得到较准确的肥料施入量和各营养元素的比例。
不同生育期苹果园土壤氨氧化微生物丰度研究
李景云, 秦嗣军, 葛鹏, 吕德国, 刘灵芝
2016, 22(4): 1149-1156. doi: 10.11674/zwyf.15052
摘要:
【目的】大量施氮引起的土壤酸化问题已严重制约苹果的安全生产。氨氧化微生物驱动的土壤硝化作用是土壤氮素循环的重要环节,探析苹果园土壤中氨氧化微生物氨单加氧酶基因(amoA)丰度与土壤硝化强度(Potential Nitrification,PN)和土壤理化性质的相关性,有助于评价土壤氨氧化微生物类群在苹果园土壤生态系统中的作用。【方法】本研究以辽宁省丹东东港地区‘寒富’苹果园土壤为研究对象,采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术,检测苹果树不同生育时期, 4月28日(萌芽期)、 7月24日(新梢停长期)、 10月23日(落叶期)的两个苹果园(分别编号为D1和D2)的土壤理化性质、 土壤硝化强度、 氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea, AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria, AOB)的amoA基因丰度,并分析了氨氧化微生物丰度与土壤理化性质和土壤硝化强度之间的关系。【结果】不同生育时期‘寒富’苹果园土壤理化因子差异较大。所有供试土壤的硝态氮(NO-3-N)、 速效磷(AP)和速效钾(AK)含量在4月份最高,铵态氮(NH+4-N)含量在7月最高,NO-3-N、 NH+4-N、 AP和AK含量在10月多为最低。且所有供试土壤pH值均在4.25~6.09之间。同一生育时期内,D2土壤pH均显著高于D1土壤,但其NO-3-N和NH+4-N含量则不同程度地低于D1土壤。不同采样时期的果园土壤硝化强度随季节变化表现出先降后增的趋势,除7月D2土壤硝化强度显著高于D1土壤外,4月与10月D2土壤硝化强度均显著低于D1土壤。尽管不同采样时期的土壤AOA与AOB丰度随生育期而各异,所有供试土壤中AOA丰度均显著高于AOB丰度。同一时期内,D2土壤AOA和AOB丰度均显著高于D1土壤。尽管土壤pH、 NO-3-N与AOA、 AOB均表现出显著相关性,土壤PN仅与AOA丰度明显正相关。【结论】长期施肥导致苹果园土壤pH值降低,pH值的改变是影响AOA与AOB丰度的重要因子,果园土壤的硝化过程主要由AOA来完成,土壤硝化强度与季节变化引起的温度和土壤环境因子等的改变密切相关。苹果园无机氮肥混合有机肥的施入,同时结合自然生草、 人工刈割等管理制度,在一定程度上可改变土壤氮素的含量与种类,减缓土壤酸化。