• ISSN 1008-505X
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2017年  23卷  第4期

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研究论文
不同株距和缓释氮肥配施量下机插杂交稻的产量及光合特性
王海月, 殷尧翥, 孙永健*, 李应洪, 杨志远, 严奉君, 张绍文, 郭长春, 马均*
2017, 23(4): 843-855. doi: 10.11674/zwyf.16483
摘要:
【目的】温江地区高产水稻的推荐施氮量为180 kg/hm2,以此为基础,机插稻缓释氮肥与常规尿素适宜配比为7:3基础上,进一步研究密度和缓释氮肥配施量对机插稻分蘖特性、干物质积累量、光合物质生产特性、群体生长率及产量的影响。【方法】采用二因素裂区设计进行了机插杂交稻田间试验。在行距为30 cm下,设3种株距处理为16 cm、18 cm、20 cm;在尿素氮施用量54 kg/hm2下,设4个缓释氮用量为36、66、96和126 kg/hm2,总施氮量相应为90、120、150和180 kg/hm2。在插秧时缓释肥与尿素混合,一次性追施。调查了主要生育期水稻生长和氮素吸收运移量。【结果】缓释氮肥配施量和株距对主要生育期的水稻干物质积累量、光合特性及产量均存在显著或极显著的调控效应,且互作效应显著;缓释氮肥配施量的效应明显高于株距。在机插行距30 cm下,株距为18 cm,总施氮量为150和180 kg/hm2时,可有效提高叶面积指数(LAI)、单茎茎鞘与叶片干物重,叶面积衰减慢,拔节至齐穗期光合势大,群体生长率高,光合特性强,促进干物质累积,在足够穗数的基础上,显著增加了穗粒数,提高了群体颖花量,保持了稳定的结实率和千粒重,从而显著提高机插稻产量。株距为16 cm,施氮量为150 kg/hm2时,水稻群体茎蘖数增长快,拔节后群体茎蘖数缓慢消减,有效穗数足,虽穗粒数显著降低,但有较高的结实率和千粒重,从而协调出较高的产量。而株距为20 cm,配施总氮量为180 kg/hm2处理,在保证有效穗数的基础上,促壮秆和攻大穗,增加了穗粒数,干物质积累量多,灌浆充实量大,千粒重增加。相关性分析表明,株距与缓释氮肥配施量耦合下,尤其以拔节至齐穗期光合势、齐穗期高效LAI与产量相关性较高(r=0.87**~0.91**),对促进增产更为重要。【结论】在机插行距30 cm下,株距为18 cm,缓释氮肥(96 kg/hm2)与常规尿素(54 kg/hm2)配施总氮量为150 kg/hm2时,能充分发挥本区域机插杂交籼稻高产的优势、提高光合物质生产,产量最高可达11463.8 kg/hm2,为本试验的最佳肥密运筹处理。
黄土高原南部不同减氮模式对春玉米产量及土壤硝态氮残留的影响
董强, 吴得峰, 党廷辉, 郭胜利
2017, 23(4): 856-863. doi: 10.11674/zwyf.16484
摘要:
【目的】研究了不同减量施氮模式对黄土高原南部春玉米产量、土壤硝态氮残留的影响,提出科学施肥模式,旨在指导当地玉米施肥、保护环境安全。【方法】在黄土高原南部沟壑区农田连续进行了3年的田间试验,供试作物为春玉米,一年一熟,采用半覆膜种植方式。试验设不施氮(CK);传统施肥模式(Con,施尿素N 200 kg/hm2);减氮模式Ⅰ(Mod Ⅰ,施尿素N 160 kg/hm2);减氮模式Ⅱ(Mod Ⅱ,施尿素N 160 kg/hm2和加一定量的硝化抑制剂双氰胺);减氮模式Ⅲ(Mod Ⅲ,施脲甲醛N 160 kg/hm2)5种处理。调查了玉米产量、收获后土壤硝态氮残留和氮素利用率。【结果】三种减量施氮模式较传统施氮模式施氮量减少20%的情况下,玉米产量连续三年无显著变化(P 0.05),相差0.1~0.5 t/hm2。与Con相比,Mod Ⅰ、Mod Ⅱ、Mod Ⅲ处理的氮肥农学效率及偏生产力分别增加了20.2%~23.2%和21.9%~23.7%,0-200 cm土层NO3--N的残留量分别减少了90.7、97.3、100.7 kg/hm2,其降幅依次为44.7%、47.9%、49.6%。【结论】连续三年减少20%的施氮量不影响春玉米产量及吸氮量,可提高氮肥的农学效率和偏生产力,显著减少土壤剖面NO3--N残留量。在同一施氮量下,添加硝化抑制剂或施用缓控释肥对硝态氮残留量减少作用不甚明显。
扬州市耕地土壤pH值30年演变及其驱动因子
毛伟, 李文西, 高晖, 陈欣, 姜义, 杭天文, 龚鑫鑫, 陈明, 张月平
2017, 23(4): 883-893. doi: 10.11674/zwyf.16442
摘要:
【目的】土壤pH值是衡量耕地质量的重要指标,开展江苏省扬州市30年来种植制度、耕作制度、施肥、降雨等对耕地土壤酸化影响的研究,为预测和控制土壤酸化提供科学依据。【方法】调查了1984年、1994年、2005年、2014年四个时期耕地土壤pH、成土母质、土壤类型、土壤有机质含量,以及各时期的耕作制度、种植制度、降雨量和施用化肥品种和数量。数据来源于1984年第二次土壤普查的农化样点(4107个)、1994年的土壤普查点(2862个)、2005年土壤养分调查点(4018个)、2014年土壤养分调查点(6009个),共16996个。参照《中国土壤》对我国土壤酸碱度分级指标将扬州市耕地土壤pH分为5级,分别为Ⅰ级( 7.5)、Ⅱ级(6.5~7.5)、Ⅲ级(5.5~6.5)、Ⅳ级(4.5~5.5)、Ⅴ级( 4.5)。应用地统计学中克里格法(Kriging)和相关的统计学方法,用ArcGIS10.1、SPSS19等软件进行了数据统计分析。【结果】扬州市1984年、1994年、2005年、2014年土壤pH平均分别为7.51(4107个)、7.07(2862个)、6.83(4018个)、6.74(6009个);1984~2014年四个时期土壤pH空间分布格局基本不变,即里下河地区 沿江圩区 通南高沙土区 丘陵地区。1984、1994年和2005年,土壤pH以Ⅰ级、Ⅱ级为主,1984年占总面积的90%以上,1994年和2005年占总面积的75%以上;2014年土壤pH空间分布以Ⅱ级、Ⅲ级水平为主,占总面积的65.7%。30年间,土壤pH值下降0~1个单位的面积占总面积的47.2%,下降大于1个单位的面积占总面积的39.3%。前20年土壤pH值下降严重,下降了0~2个单位的面积占80%以上。30年间不同成土母质、土壤类型的整体土壤pH值呈下降趋势,分别下降0.9、0.8个单位;土壤有机质含量的变化与土壤pH变化呈负相关关系,30年间土壤有机质含量平均上升了6.01 g/kg,是土壤pH整体呈下降趋势的原因之一;30年间扬州市降水pH值整体呈下降趋势,其中丘陵、沿江地区下降最快,与丘陵、沿江地区土壤pH下降较快是一致的;30年间化肥投入量与土壤pH变化呈高度的负相关,2005年化肥投入量约505300吨,比1984年化肥投入量增加了2.42倍;2005~2014年化肥投入量呈稳定趋势,与30年土壤pH变化趋势是一致的;种植大棚蔬菜的田块土壤pH平均值比周边种植稻麦田块下降1.5~2个单位,表明土地利用类型改变也会影响土壤pH值。【结论】扬州市耕地土壤pH值30年间持续下降,前20年下降幅度较大,后10年渐趋稳定。影响土壤pH值空间分布因子主要有成土母质、土壤类型、土壤有机质含量;影响土壤pH时间分布因子主要有酸雨、施肥及土地利用类型,其中酸雨、施肥是导致土壤酸化的主要驱动因子。
长期有机无机肥配施对东北黑土真菌群落结构的影响
丁建莉, 姜昕, 马鸣超, 关大伟, 赵百锁, 魏丹, 曹凤明, 李力, 李俊
2017, 23(4): 914-923. doi: 10.11674/zwyf.16357
摘要:
【目的】分析长期有机无机肥配施对土壤真菌丰度、多样性及其群落特征的影响,探讨东北黑土真菌群落变化与施肥的相关性,为进一步调节土壤微生物结构,改善其生态功能提供参考依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院36年长期定位试验站,选取4个不同施肥处理:不施肥处理(CK)、有机肥处理(M)、氮磷钾无机肥处理(NPK)和有机肥配施无机肥处理(MNPK)的耕作层土壤为研究对象,以真菌ITS基因为分子标靶借助qPCR技术和Illumina Miseq高通量测序平台,研究不同施肥处理对黑土中真菌群落丰度、多样性和组成的影响,并与土壤化学性质进行偶联分析,揭示群落与施肥的相关性。【结果】长期施用无机肥显著降低土壤pH,而有机无机配施可以有效缓解土壤酸化。NPK处理的ITS基因丰度显著高于MNPK;MNPK处理的细菌/真菌比值(26.91104)显著大于NPK,各处理比值由高到低为MNPK M CK NPK。细菌/真菌比值与土壤pH正相关;MNPK处理的真菌多样性指数值略大于NPK。Ascomycota和Zygomycota为土壤中主要真菌门,不同施肥处理之间真菌组成的相对丰度存在显著差异,对照处理Ascomycota的相对丰度为45.35%,MNPK和NPK处理分别为50.93%和56.16%。有机肥有利于降低病原真菌相对丰度,具有高度侵染性的Cochliobolus在MNPK(0.41%)和M(0.39%)中的相对丰度显著小于CK(3.25%)和NPK(2.08%)。CCA分析表明,土壤理化性质共解释土壤真菌群落结构变化的73.3%,有效磷(贡献量为32.4%,P=0.002)、铵态氮(贡献量为14.8%,P=0.01)和硝态氮(贡献量为16.2%,P=0.048)是3个重要的影响因子。【结论】不同施肥条件下土壤真菌丰度、多样性,以及菌群组成特征不同。与无机肥相比,有机肥无机肥配施能够有效改善真菌群落结构,降低真菌的丰度,增加真菌多样性,并提高土壤pH,减缓土壤酸化。土壤有效磷、铵态氮和硝态氮含量是影响黑土土壤真菌群落结构变化重要因素。
长期施肥棕壤团聚体分布及其碳氮含量变化
苏慧清, 韩晓日*, 杨劲峰, 罗培宇, 戴健, 杨明超, 何蕊
2017, 23(4): 924-932. doi: 10.11674/zwyf.16485
摘要:
【目的】探究玉米-玉米-大豆轮作体系不同施肥处理对土壤团聚体分布及其有机碳、全氮的影响,以期深入了解施肥对土壤培肥、改善土壤结构的机制。【方法】选取不施肥(CK),化肥(NPK),低量有机肥(M1),低量有机肥与化肥配施(M1NPK),高量有机肥(M2),高量有机肥与化肥配施(M2NPK)6个处理。采集棕壤37年长期定位试验微区不同施肥处理的0-20 cm和20-40 cm土样,分析其水稳性团聚体( 1 mm、1~0.5 mm、0.5~0.25 mm、0.25~0.053 mm及 0.053 mm)分布及其有机碳、全氮分配特征。【结果】棕壤长期施肥对团聚体分布及其碳氮的影响0-20 cm大于20-40 cm,随土层深度的增加,有机碳(SOC)、全氮(TN)含量减少。各处理团聚体及碳、氮在团聚体中的分配主要在黏粉粒中(40%以上)。与CK相比,NPK处理显著提高了黏粉粒的含量,降低大团聚体与微团聚体含量,显著增加黏粉粒储碳比例;M1、M2处理显著增加 1 mm团聚体数量及其SOC含量,显著增加 0.25 mm各粒级团聚体的储碳比例,且M2处理显著高于M1处理;M1NPK、M2NPK处理也显著增加 1 mm团聚体数量及其SOC含量,M1NPK与M2NPK处理在NPK处理的基础上依次增加0.5~0.25 mm(M1NPK)、1~0.5 mm及 1 mm团聚体的储碳比例,M2NPK处理 0.25 mm团聚体储碳比例最高,土壤团聚体全氮的变化趋势与有机碳类似。【结论】棕壤连续有机无机配合施用可显著增加土壤大团聚体数量、SOC、TN含量及其储碳、氮比例,是提高土壤质量、改善土壤结构的有效施肥措施。
不同氮形态对镉胁迫下小白菜生长及镉含量的影响
潘维, 徐茜茹, 卢琪, 刘越, 薛琬蕾, 宋必秀, 都韶婷*
2017, 23(4): 973-982. doi: 10.11674/zwyf.16416
摘要:
【目的】研究施用速效氮肥(全铵、全硝、硝铵复合和尿素)对镉(Cd)污染土壤小白菜生长和Cd含量的影响,为合理选择氮肥,缓解Cd对植物生长的胁迫并减少Cd在作物体内的积累提供依据。【方法】以小白菜为试材,采用菜园土进行了盆栽试验。以CdCl2溶液模拟土壤Cd胁迫,设土壤Cd含量0、1、3和5 mg/kg 4个水平,每个胁迫水平分别供应小白菜铵态氮、硝态氮、硝铵(1:1)和尿素4种氮形态,总氮添加量均为N 400 mg/kg土。收获后分析各处理间小白菜的生长、光合、氧化胁迫及Cd含量的差异。【结果】 1)与无Cd对照相比,Cd 1 mg/kg处理水平下,全铵、全硝、硝铵和尿素处理的小白菜可食部分鲜重分别下降了31%、16%、21%和26%;Cd 3 mg/kg处理水平下分别下降了58%、28%、35%和39%;Cd 5 mg/kg处理水平下分别下降了83%、38%、52%和69%。全硝和硝铵处理间小白菜Cd耐受系数(TICd)差异不显著,但均高于全铵和尿素处理。2)与无Cd对照相比,Cd 1 mg/kg处理下,全铵、全硝、硝铵和尿素处理小白菜叶片的光合速率分别下降了14%、10%、12%和13%;Cd 3 mg/kg处理分别下降了33%、22%、25%和40%;Cd 5 mg/kg处理分别下降了53%、42%、41%和56%。与无Cd对照相比,1 mg/kg Cd浓度时全铵、全硝、硝铵和尿素处理小白菜叶片的丙二醛含量分别增加了11%、4%、9%和11%;超氧自由基产生速率分别增加了5%、1%、2%和4%,综合比较,以全硝处理下小白菜受Cd的光合抑制及氧化胁迫相对最小。3)3个Cd处理水平,均以施用全铵和尿素处理的小白菜体内Cd含量最高,硝铵处理次之,全硝处理最低。【结论】在供试菜园土上,小白菜施用铵态氮和尿素易引起Cd在小白菜体内的积累。施用硝态氮可缓解Cd诱导的光合抑制和氧化胁迫,减轻Cd对小白菜的生长胁迫,降低作物体内Cd的含量。
增铵营养对低温胁迫下棉花幼苗氮代谢的影响
张淑英, 褚贵新, 梁永超
2017, 23(4): 983-990. doi: 10.11674/zwyf.16394
摘要:
【目的】探明增铵营养提高棉花幼苗抗低温胁迫能力的机制。【方法】以棉花新陆早13号为供试品种,在人工气候室内模拟不同温度处理(15℃和25℃),研究了不同铵硝态氮配比(NH4+-N/NO3--N分别为0/100、25/75、50/50、75/25、100/0)对低温(15℃)胁迫下棉花苗期生长、氮素吸收量及氮代谢相关酶活性的影响。【结果】常温条件(25℃)下,较单一铵、硝营养,铵硝混合营养显著提高棉苗各器官的生物量,地上部和根系干物质量在NH4+-N/NO3--N比为50/50处理时最大,单一铵营养处理时最小;对棉苗生物量的影响效果表现出铵硝混合营养处理优于单一铵、硝营养处理。低温胁迫(15℃)后棉苗各器官生物量减小,且差异显著。常温和低温条件下,随着营养液中NH4+-N比例增加,棉苗全氮含量逐渐递增,氮素吸收量先升后降;棉苗根系、茎秆及叶柄内硝态氮含量呈明显降低趋势;棉花幼苗叶片NR活性明显减小,相反,GS和GOGAT活性则极显著提高。常温处理下棉苗各器官的氮素累积量显著高于低温胁迫处理,低温抑制了棉苗对硝态氮的吸收,降低NR、GS和GOGAT活性。【结论】低温胁迫下,增铵营养可显著提高氮素养分含量,促进棉苗生长,同时通过提高GS、GOGAT等氮代谢相关酶活性,维持氮代谢平衡,增强棉花幼苗对低温的抗性。
烟稻轮作模式下烤烟增密减氮的主要化学成分效应分析
邓小华, 杨丽丽, 邹凯, 齐永杰, 徐文兵, 张光利, 于庆涛, 雷天义
2017, 23(4): 991-997. doi: 10.11674/zwyf.16369
摘要:
【目的】增密减氮是一项绿色增产增效技术,明确我国南方烟稻轮作模式下烤烟增密和减氮的可行性,对指导特色优质烟叶开发具有重要意义。【方法】在湖南邵阳烟区烟稻轮作田块进行了密度和施氮量双因素三水平完全随机田间试验。三个种植密度分别为16667(习惯种植密度)、18182和20000株/hm2,三个施氮量分别为N 105、120和135 kg/hm2。测定了烤后烟叶主要化学成分,采用隶属函数对化学成分数据进行标准化,用主成分分析计算每个成分权重,构建了烟叶化学成分可用性指数,采用p2分析了烤烟种植密度和施氮量及其互作对烟叶化学成分的效应。【结果】烤烟化学成分可用性指数以种植密度18182株/hm2和施氮量120 kg/hm2组合处理最高,其次是密度18182株/hm2和施氮量135 kg/hm2组合处理。施氮量对烟叶化学成分可用性的效应约为46.3%,种植密度对烟叶化学成分可用性的效应约为30.1%,种植密度和施氮量互作对烟叶化学成分可用性的效应约为23.6%。【结论】采用p2更能客观地定量分析种植密度和施氮量及其互作对烟叶化学成分的影响。种植密度、施氮量及二者互作对烟叶化学成分可用性的效应不同,以施氮量为主,其次是种植密度。与邵阳当地和我国南方类似地区现行的种植密度(16675株/hm2)和施氮量(N 135 kg/hm2)相比,邵阳地区烤烟适当增加种植密度和减施氮肥是可行的,烟稻轮作模式下烤烟推荐种植密度和施氮量分别为18182株/hm2、120 kg/hm2。
黄腐酸钾与化肥控释袋促进桃树生长及氮肥吸收利用
张亚飞, 罗静静, 彭福田*, 王国栋, 郜怀峰
2017, 23(4): 998-1005. doi: 10.11674/zwyf.16473
摘要:
【目的】腐植酸和缓(控)释肥已被证明可有效减少氨挥发,提高氮肥利用率。本试验将黄腐酸钾与化肥置于纸塑复合材料制备的肥料袋内以实现肥料中养分的控制释放,以期为桃园科学高效施肥提供新的手段。【方法】以2年生盆栽桃京青14(毛桃嫁接苗)为试材,进行了普通化肥和15N示踪技术两个盆栽试验。在相同养分投入量和施用方法前提下,试验均设2个肥料处理:化肥(CF)、化肥加黄腐酸钾(CF+FA)。使用两种肥料袋:普通80目尼龙袋(NB,孔径0.178 mm);特制纸塑复合材料控释袋(PB,孔径为0.2 mm,微孔间距0.5 cm),共四个处理。氨挥发用静态箱内置硼酸吸收池法采集后,用0.005 mol/L H2SO4滴定;桃幼树新梢停长后,对桃树地上部生长指标进行测量;利用WinRHIZO根系扫描系统分析根系的总根长、总表面积、总体积和平均直径等数据;全氮含量用凯氏定氮法测定,15N丰度用MAT-251质谱计测定。【结果】 1)NB/CF+FA、PB/CF和PB/CF+FA处理能够降低氨挥发总累积量,与NB/CF相比分别降低14.4%、54.3%和63.1%;且能够降低氨挥发速率峰值并延后峰值出现的时间。2)NB/CF+FA、PB/CF和PB/CF+FA处理能够提高植株氮肥利用率和土壤中氮肥残留率,分别提高33.6%、100.5%、157.9%和8.6%、30.0%、39.8%。3)与NB/CF相比,NB/CF+FA、PB/CF和PB/CF+FA处理可以促进桃幼树的生长发育,根系的总根长、总表面积、总体积和平均直径均显著提高;根系活力分别提高6.6%、17.5%和22.7%;植株干茎增量分别提高12.2%、26.2%和41.8%;植株一级侧枝总长度分别提高16.2%、35.1%和53.6%;植株一级侧枝茎粗分别提高8.2%、20.8%和28.4%。【结论】与普通尼龙袋相比,黄腐酸钾与化肥置于控缓袋中,能显著减少氨挥发,增加土壤氮肥残留,提高根系活力并增加根系生物量,从而提高氮肥利用率,有利于桃树新梢生长和树势健壮。
适宜钾浓度降低小麦蚜虫密度的生理代谢机理
付延磊, 王祎, 王宜伦, 姜瑛, 李培培, 闫凤鸣, 谭金芳, 韩燕来
2017, 23(4): 1006-1013. doi: 10.11674/zwyf.16447
摘要:
【目的】从对植物基础代谢影响的角度,研究施钾降低麦株蚜虫密度的作用机理,为田间小麦蚜虫的生态调控提供科学依据。【方法】采用水培试验,设置5个钾水平(KCl 0.005、0.05、0.5、2、10 mmol/L),每个钾水平均进行蚜虫侵染和不侵染处理,每个处理重复3次,并于麦株五叶一心时进行蚜虫侵染,将虫龄大小一致的成年无翅蚜虫接种在小麦的最新完全展开叶上,每株小麦用5头蚜虫侵染。然后,分别于蚜虫侵染4天和8天两个时间节点调查麦株蚜虫密度并取样,分析钾水平和蚜虫取食对小麦叶片游离氨基酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响。【结果】钾水平在0.005~0.5 mmol/L范围内,蚜虫侵染后第4天,单位干物质重的蚜虫密度随着钾水平的提高显著降低,进一步提高钾水平,蚜虫的群体密度差异并不显著;而在蚜虫侵染后第8天,蚜虫的群体密度随着钾水平的升高而显著降低。随着钾水平提高,未被蚜虫侵染的小麦植株其游离氨基酸含量呈降低趋势,而可溶性蛋白和可溶性糖含量则呈先升高后降低趋势;被蚜虫侵染的小麦植株其游离氨基酸和可溶性蛋白含量的变化趋势不变,而可溶性糖含量则呈持续增加趋势。同一测定时间与不接虫处理相比,接虫处理随着钾水平的提高,蚜虫侵染诱导的游离氨基酸和可溶性蛋白含量降低,而可溶性糖含量增加。两个时间节点相比,随时间推移,不接虫处理游离氨基酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量的平均增幅分别为2.6%、18.1%、2.0%,而接虫处理上述指标平均增幅分别为67.3%、20.9%、22.9%,与不接虫处理相比,接虫处理麦株游离氨基酸和可溶性糖含量增幅较大。此外,蚜虫侵染诱导的游离氨基酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量的增加量,都与相应时间节点的蚜虫群体密度显著或极显著相关,其中,接虫4天和接虫8天的相关系数分别为0.948、0.920、-0.908和0.944、0.985、-0.991。而组成型的可溶性蛋白和可溶性糖含量与相应时间节点蚜虫群体密度间相关性不显著,游离氨基酸含量却与之呈极显著正相关,接虫4和8天的相关系数分别为0.995和0.944。【结论】提高钾水平可能通过降低小麦组成型游离氨基酸的含量,降低蚜虫取食诱导型游离氨基酸和可溶性蛋白积累,提高诱导型可溶性糖的积累,共同降低麦长管蚜密度。
不同植物种类、碳氮源供给和pH对人工湿地真菌反硝化的影响
刘文莉, 张崇邦, 管铭, 韩文娟, 葛滢, 常杰
2017, 23(4): 1030-1036. doi: 10.11674/zwyf.17018
摘要:
【目的】认识碳、氮和pH及其与植物的交互作用对垂直流人工湿地真菌反硝化作用的影响,为真菌反硝化作用的调控提供依据。【方法】采用4种常见的水生植物(黄菖蒲、美人蕉、水葱和伞草),在20个垂直流人工湿地中设置了4种单独栽培处理。运行5个月后,分别从20个湿地中收集0-30 cm的细砂样品,利用微宇宙培养的方法,检验不同碳源、氮源补充和pH梯度对细砂样品中真菌反硝化潜力的影响。【结果】双因素方差分析表明,垂直流人工湿地中碳源、氮源与植物种类之间的相互作用对真菌反硝化潜力作用不明显(P 0.05),而pH与植物种类之间的相互作用对真菌反硝化潜力作用显著(P 0.05)。7种碳源中的葡萄糖和琥珀酸钠的应用最能促进湿地填料中真菌反硝化潜力的提高(P 0.05),而在4种氮源中亚硝酸钠是最能提高真菌反硝化潜力的氮源(P 0.05)。与未进行酸碱处理(pH 6.89)相比,调节pH到2.8显著降低了真菌反硝化潜力(P 0.05),而调节pH到5.6或8.4均不同程度地提高了真菌反硝化潜力。【结论】本研究突出了葡萄糖、琥珀酸钠和亚硝酸盐在调节真菌反硝化潜力中的重要性,并发现在pH 5.6~8.4范围内,湿地填料中的真菌反硝化潜力较大。
过磷酸钙用量对猪粪堆肥过程及磷形态变化的影响
李帆, 钱坤, 武际, 万水霞, 蒋光月, 朱宏斌
2017, 23(4): 1037-1044. doi: 10.11674/zwyf.16284
摘要:
【目的】过磷酸钙作为常用的畜禽粪便堆肥添加剂,具有减少氮素损失率并提高氮、磷养分含量等优点,但其对磷的有效性和形态的影响有待深入探讨。通过试验研究不同过磷酸钙添加量对猪粪锯末好氧堆肥过程的影响及堆肥中不同形态磷含量和形态之间的相互转化规律,以期为畜禽粪便堆肥中磷素的转化及合理施用提供科学依据。【方法】将猪粪和锯末以质量比(鲜重)4:1的比例混合,然后按照猪粪和锯末干物质量的5%、10%、15%添加过磷酸钙,以不添加过磷酸钙作为对照(CK),进行42 d好氧堆肥,监测堆肥温度、含水率、pH、全氮、有机碳、全磷、有效磷、有机磷等指标。【结果】与CK相比,添加适量过磷酸钙可以显著提高堆肥的温度,增加高温持续期2~10 d;提高堆肥物料的持水能力,加快有机碳降解。添加5%~15%的过磷酸钙可以显著降低堆肥初始pH值0.33~0.68个单位,有效抑制堆肥过程中铵态氮的挥发损失,CK、5%、10%和15%的处理在堆肥结束时的氮素损失率分别为29.4%、26.6%、18.5%和8.0%,全氮和全磷含量分别较堆肥初增加17.3~34.2%和37.0%~123.1%。CK有效磷含量随堆肥时间不断上升,第42 d较堆肥初增加73.0%,而添加过磷酸钙5%、10%和15%的处理有效磷含量显著降低,分别较堆肥初减少了4.0%、23.2%和41.8%。随着堆肥的进行,各处理中有效磷占全磷的比例均不断下降,表明堆肥过程降低了磷的有效性。堆肥前期以有机磷的矿化为主,后期以有机磷的合成为主,第42 d有机磷占全磷的比例CK最高(22.1%),添加5%、10%和15%过磷酸钙的处理分别为15.4%、11.0%和8.7%。【结论】猪粪堆肥中添加过磷酸钙,可以有效减少氮素损失,加快有机物料降解,以10%的添加量效果最佳;堆肥过程降低了磷的有效性,随着过磷酸钙用量的增加有效磷的比例不断下降;腐熟后堆肥中的磷以无机态为主,有机磷占全磷的比例随着过磷酸钙用量的增加而递减。
减量施肥下小麦产量、肥料利用率和土壤养分平衡
赵亚南, 宿敏敏, 吕阳, 况福虹, 陈轩敬, 张跃强, 石孝均
2017, 23(4): 864-873. doi: 10.11674/zwyf.16417
摘要:
【目的】我国化肥过量施用现象普遍,不利于生态环境保护和农业可持续生产。研究化肥减量施用对小麦产量、籽粒灌浆和肥料利用率的影响,可以为我国化肥高效施用和零增长目标提供理论依据。【方法】在四川盆地进行了两个大田试验,以习惯施肥 (N、P2O5、K2O 分别为 180、120、45 kg/hm2) 为对照,设置减量施肥 (N、P2O5、K2O 分别为 96、60、45 kg/hm2) 处理,测定了小麦产量及构成、籽粒灌浆、花后干物质转运、旗叶叶绿素含量、养分平衡和肥料利用率。【结果】与习惯施肥相比,减量施肥下小麦产量、穗数、穗粒数没有显著变化,小麦–玉米轮作田块小麦千粒重显著提高 5.8%。根据 Logistics 方程拟合结果,减量施肥显著提高了小麦–玉米轮作田块小麦理论最大千粒重,渐增期、缓增期籽粒净增重,对其他灌浆参数影响不显著。减量施肥下小麦干物质转运量、转运率及其对籽粒灌浆的贡献率增加 28.5%、17.5% 和 20.7%,但花后旗叶叶绿素含量下降速度加快。习惯施肥和减量施肥土壤氮素盈余分别为 22.6 和 –30.2 kg/hm2,土壤磷盈余分别为 80.4 和 22.8 kg/hm2。减量施肥后氮肥偏生产力、农学效率和表观回收率比习惯施肥提高 79.2%、69.1% 和 27.9%,磷肥偏生产力、农学效率和表观回收率提高 91.1%、72.7% 和 68.5%。【结论】本试验的两年时间内,减量施肥可以维持小麦产量,促进小麦干物质转运及其对籽粒灌浆的贡献,但花后功能叶衰退加速。减量施肥下肥料利用率提高,土壤磷素盈余降低,土壤氮素亏缺,需要在确保维持小麦产量、土壤肥力和养分平衡的基础上,继续优化减氮量。
不同覆盖措施下旱地冬小麦的氮磷钾需求及其生理效率
屈会峰, 赵护兵, 刘吉飞, 黄鸿博, 王朝辉, 翟丙年
2017, 23(4): 874-882. doi: 10.11674/zwyf.16466
摘要:
【目的】目前西北旱地小麦水肥管理与保水栽培多集中于产量和水分利用效率的研究,养分效率以及养分吸收后形成小麦籽粒产量和养分含量能力的报道相对较少。本研究探讨了不同覆盖措施对黄土高原旱地冬小麦氮磷钾需求和生理效率的影响,为提高黄土高原旱地冬小麦养分效率,以及为促进小麦的高效优质生产提供理论依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在陕西省永寿县连续进行了 4 年田间定位试验,以不施氮肥为对照,施 N 195 kg/hm2 (N1 农户模式)、 N 150 kg/hm2 (N2 农户减氮),全膜穴播、垄覆沟播和秸秆覆盖,共 6 个处理,3 个覆盖处理施氮量均为 150 kg/hm2 。调查分析了冬小麦籽粒产量、籽粒养分含量、籽粒产量形成和籽粒养分含量形成的氮磷钾需求及生理效率。【结果】减氮无覆盖处理较常规施氮处理籽粒产量形成的需氮量显著降低 5.3%,其他指标均无显著性差异。在 150 kg/hm2施氮条件下,与无覆盖相比,垄覆沟播的产量未增加,但提高了地上部吸氮量,籽粒产量形成的需氮量显著增加 2.6%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 6.3%;全膜穴播籽粒产量显著增加 6.9%,地上部吸氮量提高 11.3%;秸秆覆盖产量增加 3.5%,地上部吸氮量显著增加 13.2%,籽粒产量形成的需氮量显著增加 8.5%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 3.9%。与相同施氮量无覆盖相比,垄覆沟播地上部吸磷量和吸钾量未增加,全膜穴播地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 15.6%、23.4%,籽粒产量形成的钾生理效率显著降低 10.6%;秸秆覆盖地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 13.2%、24.4%,籽粒产量形成的磷、钾生理效率分别显著降低 9.9%、15.1%。在施氮量由 195 kg/hm2 减至 150 kg/hm2 后,与无覆盖相比,采用垄覆沟播技术未能增加小麦产量,但增加了地上部的吸氮量,从而提高了籽粒产量形成的需氮量,降低了氮的生理效率;采用全膜穴播技术提高了籽粒产量,同时增加地上部吸氮量,但未增加籽粒产量形成的需氮量和氮生理效率;采用秸秆覆盖技术增加了产量,同时增加地上部吸氮量,而籽粒产量形成的需氮量也增加,从而降低了籽粒产量形成的氮生理效率。【结论】旱地小麦生产中为保证籽粒产量和营养品质,需增加地膜覆盖和秸秆覆盖的氮肥用量。
潮褐土上蔬菜产量和土壤各形态磷变化对长期过量施磷的响应
廖文华, 刘建玲, 黄欣欣, 高志岭, 杨羚
2017, 23(4): 894-903. doi: 10.11674/zwyf.16333
摘要:
【目的】研究长期连续过量施用磷肥下蔬菜的产量响应、磷肥去向及土壤各形态磷库的动态变化。 【方法】在太行山山前平原典型潮褐土上,连续进行11年21茬露地蔬菜的长期定位肥料试验,P2O5年施用量设0 (P0)、360 (P1)、720 (P2)、1080 (P3)、1440 (P4) kg/hm2共5个处理,分别测定每茬蔬菜产量及各年土壤不同形态磷素含量。 【结果】与不施磷肥处理比较,单季P2O5用量180、360、540、720 kg/hm2均显著增加大白菜、菜豆产量,不同磷肥用量间蔬菜产量均无显著差异。P2O5年用量为360、720、1080、1440 kg/hm2,土壤年盈余磷为41.2~478.7 kg/hm2,积累率为26.2%~76.1%。与基础土比较,随着磷肥用量的增加,土壤有效磷、全磷、无机磷总量及无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量均呈显著增加趋势,无机磷中的O-P、Ca10-P含量无显著变化。P2O5年用量为720、1080、1440 kg/hm2处理土壤的有效磷年均增加量为2.3、4.2、5.0 mg/kg;土壤有效磷增加量与磷盈余量呈显著直线正相关关系,土壤磷素每盈余100 kg/hm2,有效磷、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P 含量分别增加1.13、2.41、15.27、4.14、1.37 mg/kg。随着土壤磷盈余量和施肥年限的增加,有效磷占全磷比重、Ca2-P、Ca8-P、Al-P占无机磷比重逐渐增加。 【结论】施用磷肥显著增加大白菜和菜豆产量,过量施用磷肥蔬菜产量无显著变化;土壤磷素处于盈余状态下,随着磷肥用量的增加或种植年限的增加,土壤积累磷的有效性随之增加。基于蔬菜对磷肥产量响应和土壤磷素收支表观平衡状况,露地大白菜P2O5推荐用量180 kg/hm2,菜豆270 kg/hm2
有机–无机肥配施比例对双季稻田土壤质量的影响
吕真真, 吴向东, 侯红乾, 冀建华, 刘秀梅, 刘益仁
2017, 23(4): 904-913. doi: 10.11674/zwyf.16430
摘要:
【目的】利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤质量状况,明确提升红壤性双季稻田土壤质量的优化施肥措施。 【方法】长期定位试验设置 8 个处理,分别为不施肥处理 (CK),施磷钾肥处理 (PK),施氮磷肥处理 (NP),施氮钾肥处理 (NK),施氮磷钾肥处理 (NPK),施 70% 化肥 + 30% 有机肥处理 (70F + 30M),施 50% 化肥 + 50% 有机肥处理 (50F + 50M),施 30% 化肥 + 70% 有机肥处理 (30F + 70M),于 2012 年晚稻收获后测定 2 个土壤物理性质指标 (容重和总孔隙度)、7 个基础化学性质指标 (有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾和 pH 值) 及 3 个生物学性质指标 (细菌、真菌和放线菌数量),分析长期不同施肥对各土壤性质的影响,并运用主成分分析对各处理土壤质量进行综合评分,最后将综合得分进行聚类分析,以评价长期不同施肥措施对红壤性双季稻田土壤质量的影响。 【结果】经 28 年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。化肥配施有机肥处理较化肥处理土壤容重降低 12.7%~20.6%,土壤孔隙度增加 2.3%~17.4%,有机质增加 22.5%~41.8%,全氮和碱解氮分别提高 9.8%~20.9% 和 11.1%~30.3%,全磷和有效磷分别提高 11.1%~71.7% 和 1.31~1.75 倍,pH 值提高 0.19~0.48 个单位;主成分分析方法将原 12 个土壤性质指标降维、提取出 2 个主成分,反映了原信息量的 87.4%,有机质、容重、真菌、全氮、有效磷、放线菌、总孔隙度、细菌、全磷和碱解氮在第一主成分上有较高载荷值,pH 值和速效钾在第二主成分上有较高载荷;各施肥处理下土壤质量综合水平高低排序为:30%F + 70M > 50F + 50M > 70F + 30M > NPK > NP > NK > PK > CK;聚类分析方法将长期不同施肥制度下稻田土壤质量划分为一级 (30F + 70M),二级 (50F + 50M、70F + 30M),三级 (NPK、NP),四级 (NK、PK、CK) 4 个等级。 【结论】与单施化肥相比,有机无机配施可有效增加土壤养分含量,改善土壤物理性质,缓解土壤酸化,提高土壤微生物数量,是提高红壤性双季稻田土壤质量的有效施肥措施。
不同来源氮素配合施用提高东北春玉米氮素利用与改善土壤肥力的可持续性研究
姜慧敏, 郭俊娒, 刘晓, 乔少卿, 张雪凌, 郭康莉, 张建峰, 杨俊诚
2017, 23(4): 933-941. doi: 10.11674/zwyf.16249
摘要:
【目的】研究不同氮素形态对东北春玉米氮素利用和土壤肥效的影响,为氮素养分持续高效利用和培肥土壤提供理论依据。 【方法】2013~2015 年连续三年在东北典型春玉米种植区开展田间定位试验,在相同磷钾肥施用前提下,试验设 4 个处理:1) 50% 玉米秸秆氮 (N0);2) 100% 速效氮 165 kg/hm2 (N1);3) 60% 速效氮 + 20% 有机肥氮 + 20% 缓释氮,施氮量 165 kg/hm2 (N2);4) N2 + 生物炭,生物炭量相当于 50% 玉米秸秆 (N3)。收获期测定耕层土壤基本理化指标、作物产量及氮素利用率、基肥和追肥后土壤 N2O 排放量。 【结果】1) 三年玉米平均产量 N1、N2 和 N3 处理分别比 N0 处理显著增加了 62.7%、67.7% 和 80.1% (P < 0.05);N2 和 N3 处理分别比 N1 处理增产 3.0% 和 10.7%;N3 处理玉米产量可持续性指数 (SYI) 最高,产量可持续性最好。2) 与 N1 处理相比,2013 年和 2014 年累计化肥氮利用率 N2 和 N3 处理分别增加了 8.4% 和 12.7%、10.2% 和 15.5%,2015 年分别显著增加了 8.4% 和 12.7% (P < 0.05)。N2 和 N3 处理累计化肥氮利用率呈现逐年增加的趋势,且 N3 处理增加幅度大于 N2 处理,说明 N3 处理氮肥的后效更加明显。3) 施氮处理显著提高了土壤 N2O 累积排放量 (P < 0.05),N3 处理较 N1 处理显著降低了 53.2%;4) N3 处理的综合土壤肥力指数 (IFI) 最高,N3 处理在农学、土壤肥力和环境效应评价中最优。 【结论】在总氮施用量不变的前提下,以添加适宜比例生物炭、有机肥和缓释氮肥替代部分速效化肥氮,可协同实现东北春玉米持续稳产、氮素养分持续高效利用和土壤肥力的可持续改善。
不同氮水平下玉米苗期根系形态和氮吸收量的 QTL 定位
王祎, 汤继华, 付延磊, 许恒, 谭金芳, 韩燕来
2017, 23(4): 942-956. doi: 10.11674/zwyf.16461
摘要:
【目的】玉米的根系形态与氮素吸收能力关系密切,利用单片段代换群体对玉米苗期根系形态相关性状和植株氮吸收量进行 QTL 定位,可为进一步精细定位并克隆控制玉米低氮下优异根系形态和氮吸收的主效 QTL 奠定基础。【方法】以氮效率差异显著的两亲本许 178 和综 3 构建的 150 个玉米单片段代换系 (SSSL) 群体作为研究材料,进行水培试验。以 Ca (NO3)2 作为氮源,设置高氮 (4 mmol/L NO3 )和低氮 (0.05 mmol/L NO3 ) 两个处理,培养 20 d 后分根、冠收获植株,测定生物量和氮含量。通过 WinRHIZO 根系分析系统获得根系的总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数等指标。根据代换系与亲本许 178 表型值的 T-test 结果,利用该群体 SSR 遗传连锁图谱,在 P ≤ 0.001 条件下定位所调查性状的 QTL。【结果】高氮条件下 SSSL 群体除了根直径与总根长和根尖数没有显著相关性以外,其它各性状之间均显著或极显著正相关,并且植株氮吸收量也与根系各性状呈显著或极显著正相关;低氮条件下,除了根直径以外,植株氮吸收量与其他根系性状均呈极显著正相关,并且地上部和根部氮累积量均与根表面积的相关性最大。在高氮条件下共检测到 102 个 QTL 位点,包括 40 个根形态相关 QTL、34 个植株生物量 QTL 和 28 个氮吸收量 QTL;在低氮条件下共检测到 85 个 QTL 位点,包括 47 个根形态 QTL、22 个植株生物量 QTL 和 16 个氮吸收量 QTL。所检测到的根形态相关 QTL 与生物量和氮积累量 QTL 成簇存在,同一 QTL 区间多同时检测到根形态 QTL 和氮吸收量 QTL。高氮条件下,在代换系 1428、1376、1282、1266 和 1473 的代换区间上检测到高氮特异的 QTL 簇,同时包括多个根形态和氮吸收量 QTL,贡献率从–43% 到 84%。低氮下,在代换系 1419 和 1314 的代换区间上同时检测到低氮特异的多个根形态和氮吸收量 QTL,贡献率从–32% 到 55%。【结论】单片段代换系 1419 和 1314 所包含的代换片段 bnlg182—bnlg2295 和 umc1013—umc2047 检测到多个低氮特异的 QTL,并且这两个区间在前人的研究中均有玉米氮效率相关 QTL 检测到,说明该区间包含有玉米根系形态和氮吸收量的主效 QTL,在玉米氮高效吸收中可能起重要作用。
小盐芥 TsPIP1;1TsTIP1;1 基因增强转基因水稻耐盐性
李伟, 韩娇, 黄升财, 何蕊, 王冰, 程宪国
2017, 23(4): 957-963. doi: 10.11674/zwyf.17063
摘要:
【目的】为更好地了解植物水通道蛋白盐胁迫下的调节作用,对小盐芥质膜内在蛋白TsPIP1;1及液泡膜内在蛋白TsTIP1;1在转基因水稻中的盐胁迫生理响应机制进行探究,旨在为水通道蛋白在耐盐作物分子改良育种中的应用提供理论支撑。【方法】以野生型 (WT) 与 T3 代转 TsPIP1;1TsTIP1;1 基因水稻为材料,进行了水培试验,并设置了 0、100、200 mmol/L NaCl 处理。处理一周后,分别测定水稻的光合参数、株高、生物量、相对含水量、失水率及钾、钠含量。【结果】在盐胁迫处理下,与野生型相比,转基因水稻的生物量和含水量明显增加,渗透势和失水率显著降低。转 TsPIP1;1TsTIP1;1 基因水稻根部及地上部的 Na+ 含量都显著降低,K+ 在转基因株系中的累积显著高于野生型,降低了体内 Na+/K+ 比,并且能够保持更强的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及水分利用效率。在 200 mmol/L NaCl 处理下,与野生型相比,TsTIP-5、TsTIP-7 及 TsPIP-19 的株高分别高出 8.2%、11.6%、4.9%;单株干重分别高出 17.9%、23.9%、16.9%;地上部 Na+/K+ 比分别降低 24.3%、24.4%、24.8%;根部 Na+/K+ 比分别降低 29.6%、27.5%、32.4%;渗透势分别显著降低了 18.3%、19.4%、30.3%;相对含水量分别增加了 5.8%、5.5%、5.4%;净光合速率分别增加了50.4%、 78.5%、56.2%。【结论】TsPIP1;1TsTIP1;1 增强了转基因水稻的光合呼吸作用,通过降低植物体内 Na+/K+ 比,参与植物细胞的渗透调节,提高了细胞持水能力,促进转基因水稻的生长发育,增强了水稻的耐盐性。
外源 GSH 对 NaCl 胁迫下番茄幼苗叶片及根系离子微域分布的影响
周艳, 刘慧英, 崔金霞, 张健伟
2017, 23(4): 964-972. doi: 10.11674/zwyf.16311
摘要:
【目的】盐胁迫是限制新疆番茄生长的重要障碍因子之一,而外源喷施谷胱甘肽 (GSH) 是解决这一问题的有效措施。探讨外源 GSH 缓解番茄盐胁迫的效应和作用机制,可为该措施的有效应用提供理论依据。 【方法】采用营养液栽培法,选用番茄品种‘中蔬四号’为试材。在营养液中加入 NaCl 100 mg/L,使其产生盐胁迫,以不加 NaCl 作为对照 (CK),试验处理包括不喷施 GSH (NaCl)、喷施 GSH (+ GSH)、喷施 GSH 合成酶抑制剂 (+ BSO) 以及喷施 GSH 和 BSO (+ BSO + GSH)。测定番茄幼苗叶片和根系中与耐盐性相关的 K+、Ca2+、Mg2+、Na+ 和 Cl 的离子微域分布状态和平衡。 【结果】NaCl 胁迫下番茄叶片和根系所有组织细胞中 Na+ 和 Cl 相对含量显著提高,K+ 相对含量和 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl 比值降低,说明 NaCl 胁迫使细胞中 Na+ 和 Cl 有害离子积累及胞内离子稳态严重破坏;外源 BSO 施用进一步加剧了 NaCl 胁迫下番茄叶片和根系细胞的 K+/Na+ 失衡。而外源 GSH 施用抑制了 NaCl 胁迫下番茄叶片和根系对 Na+ 的吸收,降低了 Cl 的相对含量,提高了 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl 比值。外源 GSH 亦使 NaCl+BSO 胁迫下番茄叶片各组织及根系中皮层、内皮层和中柱的 Na+ 未检出,根系和叶片各组织中 Cl 相对含量显著降低,K+ 和 Ca2+ 相对含量及 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl、Ca2+/Cl 比值显著提高。 【结论】外源 GSH 通过抑制盐胁迫下番茄叶片和根系对 Na+ 的吸收,降低 Cl 吸收,改善细胞中离子的微域分布和维持离子平衡, 从而缓解了盐胁迫对番茄的毒害作用,提高了番茄的耐盐性。
不同氮形态对连作平邑甜茶幼苗生长及土壤尖孢镰孢菌数量的影响
王玫, 段亚楠, 孙申义, 相立, 王功帅, 陈学森, 沈向, 尹承苗, 毛志泉
2017, 23(4): 1014-1021. doi: 10.11674/zwyf.16457
摘要:
【目的】研究盆栽条件下不同形态氮对苹果砧木—平邑甜茶幼苗生长以及对连作土壤微生物的影响,为连作建园时科学施肥、减轻苹果连作障碍提供依据。 【方法】试验于 2015 年露地进行,以平邑甜茶幼苗为试材,以连作土为对照1 (CK1) 和溴甲烷熏蒸为对照2 (CK2),设置施入铵态氮 (T1)、硝态氮 (T2) 和酰胺态氮 (T3) 3 个不同形态氮处理 (N 180 mg/L),于 2015 年 8 月测定平邑甜茶生物量、光合参数和土壤微生物等相关指标。 【结果】铵态氮 (T1) 和酰胺态氮 (T3) 处理均能明显提高连作条件下‘平邑甜茶’苹果幼苗的生物量,其中 T1 处理的株高、地径、鲜重、干重与 CK1 相比分别提高了 35.3%、24.4%、42.0%、57.7%。添加 3 种形态氮素均可不同程度地提高平邑甜茶幼苗叶片的净光合速率 (Pn)、气孔导度 (Gs) 和根系呼吸速率,其中 T1 处理的 Pn、Gs 和根系呼吸速率分别比 CK1 提高了 27.6%、35.6%、43.3%,却并未达到 CK2 的效果。实时荧光定量 PCR 结果表明,CK2 尖孢镰孢菌的基因拷贝数降低最为明显,比 CK1 降低了 52.6%,T1 也有效地降低了尖孢镰孢菌的基因拷贝数,而 T2 和 T3 处理尖孢镰孢菌的基因拷贝数与 CK1 没有显著性差异。T-RFLP 结果表明,T1 和 T3 处理的真菌群落结构与 CK1 有明显差异,T1 处理与 CK2 的真菌群落结构较为相似,T2 处理的真菌群落结构与 CK1 较为相似。 【结论】铵态氮处理可更好地提高连作平邑甜茶幼苗的生物量、净光合速率以及根系呼吸速率,降低土壤尖孢镰孢菌的基因拷贝数,明显改变连作土壤的真菌群落结构,可作为减轻苹果连作障碍的措施。
隔根与接种 FM 对红壤上玉米/大豆植株生长及氮素利用的影响
汪新月, 张仕颖, 岳献荣, 谷林静, 夏运生, 张乃明, 岳志权
2017, 23(4): 1022-1029. doi: 10.11674/zwyf.16258
摘要:
【目的】探讨接种摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae,FM) 和不同隔根处理对红壤上间作植株生长、植株氮吸收量和土壤氮的影响。【方法】采用盆栽模拟试验,设不同菌根处理[不接种 (NM)、接种 (FM)]与玉米/大豆不同隔根处理 (根系不分隔、部分分隔、完全分隔)。【结果】接种 FM 的玉米、大豆根系均有一定的侵染,菌根侵染率在部分分隔处理下最低。间作根系的分隔处理对玉米和大豆的菌根依赖性产生了明显影响,大豆的菌根依赖性随间作交互作用强度的加大而增加。无论何种隔根处理,接种 FM 均显著增加了玉米植株生物量,其地上部生物量高出 NM 处理 11.7%~81.4%,根系生物量高出 NM 处理 18.8%~166.7%。根系分隔处理下,接种 FM 均显著降低了大豆生物量。同一隔根方式下,接种 FM 明显提高了玉米的植株氮吸收量和根系氮吸收效率。在不分隔处理下,接种 FM 显著增加了大豆的地上部氮吸收量,但在部分分隔和完全分隔处理下则反而有所下降;在部分分隔处理下,接种 FM 显著降低了大豆根系的氮吸收量,在不分隔和完全分隔处理下亦呈下降趋势。在部分分隔处理下,接种 FM 显著提高了大豆根系氮吸收效率,在完全分隔处理下反而有明显下降,且在 NM–不分隔处理下的大豆根系氮吸收效率最低。相关分析显示,玉米、大豆植株氮吸收量与土壤碱解氮含量呈显著负相关。【结论】接种丛枝菌根真菌 (AMF) 和隔根方式的组合能不同程度地影响玉米和大豆对氮的吸收利用及间作植株的生长,并能对土壤有效氮产生较大影响。所有的复合处理中,AMF和间作根系部分分隔处理组合对玉米和大豆生长及氮素利用的促进作用较好,并能有效降低土壤碱解氮的残留。
早稻氮磷钾施肥类别归属的贝叶斯判别方法研究
章明清, 李娟, 许文江, 孔庆波, 姚宝全
2017, 23(4): 1045-1053. doi: 10.11674/zwyf.16330
摘要:
【目的】在测土配方施肥中,“测土”是实现合理施肥微观指导的关键技术手段。本研究针对高度分散经营的耕地代表性土样采集难、测试费用高、花费时间长等“测土”难题,探讨早稻氮磷钾施肥类别归属的统计模式识别技术。【方法】利用闽东南80个早稻氮磷钾田间肥效试验资料作为样本,采用欧氏距离–离差平方和法进行系统聚类分析,建立区域早稻施肥类别。在此基础上,根据田块氮磷钾施肥量及其产量结合地力信息等数量指标,应用贝叶斯判别准则探讨具体田块的施肥类别归属。【结果】在确保空白区产量和平衡施肥产量均值在两两施肥类别间具有统计显著差异的前提下,闽东南早稻最多可划分为6个氮磷钾施肥类别。多元统计检验表明,6个施肥类别的类内协方差矩阵差异不全相等,据此建立了各个施肥类别的贝叶斯判别函数。结果表明,原始试验数据标准化处理可大幅度提高判别准确性,监测样本的回代误判率和交叉误判率分别只有1.2% 和1.3%,预留6个试验点的84个处理的氮、磷、钾施肥量和产量试验资料的施肥类别归属的判别正确率达到81.0%。【结论】统计模式识别原理及其贝叶斯判别准则可用于早稻氮磷钾施肥类别归属决策,判别准确性能够满足推荐施肥的精度要求。
酸性土壤中接种耐酸根瘤菌对豆科植物根际微生态的影响
任豫霜, 朱丹, 姜伟, 李玖燃, 张磊
2017, 23(4): 1077-1088. doi: 10.11674/zwyf.16362
摘要:
【目的】接种耐酸豆科根瘤菌可以提高豆科植物耐酸能力。应用PLFA等方法研究接种耐酸根瘤菌对根际土壤微生态的综合影响,从土壤角度阐明接种耐酸根瘤菌缓解土壤酸度对豆科植物胁迫的机制。【方法】盆栽条件下分别向种植于pH 4.8酸性土壤中的葛藤和苜蓿植株相应接种耐酸葛藤根瘤菌068、389、390与耐酸苜蓿根瘤菌91512、91522、91532,于接种后30 d、60 d、90 d、120 d、150 d取样,分析耐酸根瘤菌对土壤养分、可培养微生物、微生物群落结构多样性的影响。【结果】1) 接种耐酸葛藤和苜蓿根瘤菌处理后,根际土壤pH由4.8显著提高至6.0左右,有效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮及有机质含量的增加效果显著 (P < 0.05),至120 d 达到最高。120 d样品的有效磷、铵态氮、硝态氮及有机质含量分别为23.16~48.68 mg/kg、61.21~81.96 mg/kg、65.05~86.38 mg/kg和11.85~12.87 g/kg,分别比未接种对照提高24.8%~162.4%、16.6%~56.2%、145.4%~225.8%、1.4%~10.1%;2) 接种苜蓿和葛藤耐酸根瘤菌后土壤中可培养微生物数量显著提高 (P < 0.05),土壤中可培养细菌、真菌和放线菌数量在120 d达到峰值,比同期未接种对照分别提高了61.5%~348.4%、3.4%~441.7%和18.9%~255.2%,分别达到48.00 × 102~133.3 × 107、20.11 × 104~155.9 × 104和3.21 × 104~9.59 × 104 cfu/g鲜土;3) PLFA分析表明,虽然接种耐酸葛藤、苜蓿根瘤菌处理的根际土壤的特征脂肪酸种类数与未接种处理相比并无明显差异,但接种葛藤或苜蓿根瘤菌均明显降低了根际土壤中异构PLFA/反异构PLFA值,显示土壤根际微生态的稳定性得到提高。【结论】在种植豆科植物的酸性土壤中接种相应耐酸根瘤菌能显著提高根际土壤pH,提高根际土壤有机质含量和速效氮磷养分含量,缓解土壤酸性对根际微生物的胁迫。
不同剂量外源纤维素酶对设施土壤生物活性与番茄生长的影响
张丽娟, 曲继松, 朱倩楠, 吴涛
2017, 23(4): 1089-1094. doi: 10.11674/zwyf.16323
摘要:
【目的】土壤纤维素酶活性在一定程度上反映土壤生物化学过程的强度及土壤肥力水平。本研究主要探讨了添加外源纤维素酶对设施土壤环境及栽培作物的积极影响,以期为设施土壤改良和质量提升提供参考。 【方法】以番茄‘芬达’为试材进行了盆栽试验。在设施土壤上设置添加外源纤维素酶:0、3、6、9、12、15 kg/hm2,分别用CK、T1、T2、T3、T4和T5表示,共6个处理。结果初期测定了番茄叶片光合指标,结果初期、结果盛期、采收盛期分别取土样测定了土壤脲酶、蔗糖酶、SOD、碱性磷酸酶活性,以及土壤细菌、真菌、放线菌数量,果实成熟期分批测产。 【结果】同一生育期,随酶制剂用量的增加,土壤微生物数量及酶活性均先增加后降低。与CK相比,细菌、真菌、放线菌最高分别增加了996.8% (结果盛期的T4)、801.4% (采收盛期的T3) 和314.6% (坐果初期的T3);坐果初期T3的土壤脲酶、蔗糖酶、SOD及采收初期T3的碱性磷酸酶活性提高较多,分别较CK增加了214.3%、424.3%、254.0%和44.0%;同时添加外源纤维素酶对番茄株高、茎粗以及Pn、Tr、Gs、Ci等光合指标的提高有促进作用,增加了番茄产量,T3的番茄产量最高,达到55188 kg/hm2【结论】适当添加外源纤维素酶,在提高土壤本身纤维素酶活性的同时也增强了其他土壤酶活性,促进了土壤中微生物的积累和繁殖,从而改善了土壤环境,并促进蔬菜作物健康生长,提高了作物产量。9 kg/hm2为本试验推荐的应用于设施土壤的纤维素酶最佳使用量。
专题综述
磷与水分互作的根土界面效应及其高效利用机制研究进展
王昕, 李海港, 程凌云, 王宝兰, 申建波
2017, 23(4): 1054-1064. doi: 10.11674/zwyf.16454
摘要:
【目的】磷与水分利用率低是制约作物生产的重要因子。磷必须在水分的作用下通过根土界面才能被作物吸收利用,磷和水分在根土界面的互作效应是影响其高效利用的关键环节。本文以根际为核心,重点综述了磷与水分在根土界面的互作机制,并剖析了通过强化根土界面磷与水分的协同,提高农田水肥资源利用效率的根际调控途径。[主要进展]根系的形态和生理变化深刻影响磷和水分的有效性,而根系生长和根际过程依赖于植物的营养和水分供应状况,作物根层适宜的水分和养分供应水平能最大化根系和根际过程的效率,从而促进作物对磷与水资源的高效利用。作物根系除了能对根层土壤中磷和水分的系统供应做出响应外,也对局部磷和水分的变化产生形态和生理上的反应。根系响应磷和水分的表型可塑性与植物激素的调控作用密切相关。ABA、乙烯、NO均参与磷和水分互作的调控过程,质外体pH在调控植物抵抗水分胁迫过程中具有重要作用,并与植物的营养状况密切相关。[展望]深入理解根土界面水与磷互作的协同过程及其调控机制是提高集约化作物体系水分和磷利用效率的关键。未来的研究方向与重点包括:进一步揭示磷和水分互作与激素信号途径之间的关系,探明农田生态系统中磷与水分互作的根土界面效应及其高效利用的协同机制,建立不同种植条件下水肥资源高效利用的根际调控途径,为通过根系、根际的定向调控,发挥其生物学潜力,提高集约化农田水肥资源的利用效率提供科学依据。
腐植酸促进植物生长的机理研究进展
张水勤, 袁亮, 林治安, 李燕婷, 胡树文, 赵秉强
2017, 23(4): 1065-1076. doi: 10.11674/zwyf.16255
摘要:
【目的】腐植酸在我国农业生产中发挥了重要作用,许多研究证实,腐植酸具有促进植物生长的功能,本文从腐植酸刺激植物根系生长、调控土壤与肥料养分转化及肥料利用率和影响土壤微生物和酶活性方面,系统总结了国内外施用腐植酸促进植物生长的途径,阐述了腐植酸对植物生长促进作用的机理,旨在梳理腐植酸促进植物生长机理的研究现状,为腐植酸的进一步研究和应用提供参考依据。[主要进展]1)腐植酸能够对植物产生类似生物刺激素的效应。它能够提高植物根系H+-ATP酶等的活性、刺激植物根伸长和侧根生长点的增加,从而增加根系活力及植物根系与土壤养分的接触面积,增加植物对养分的吸收;2)逆境胁迫下,腐植酸能够通过调节植物体内的新陈代谢并改善植物生长环境,缓解甚至消除逆境胁迫对植物的伤害,从而促进植物生长;3)腐植酸能够通过与氮素、磷素和钾素发生结合效应,与磷酸盐产生竞争效应和对钾离子的吸附作用固持与活化土壤与肥料中的养分,提高土壤肥料有效性和缓释性能,提高肥料利用率,从而促进植物生长;4)腐植酸还能够影响土壤中与养分转化相关的酶活性和微生物群落结构及数量,在活化养分的同时,保蓄养分,降低养分的损失,为植物生长保障持久的养分供应;5)腐植酸对植物生长的促进效应受腐植酸结构特征、添加量和供试植物种类等因素的影响。[建议与展望]由于技术手段的限制和研究技术的差异,人们对腐植酸促进植物生长机理的认识还不够系统和深入,因此,腐植酸的基本特征、影响腐植酸作用的主控因子、土壤-植物系统中腐植酸促进植物生长的主要途径和腐植酸对土壤功能性微生物等的影响都将成为未来研究的重要方向。
研究简报
机械侧深施控释掺混肥提高寒地水稻的产量和效益
马昕, 杨艳明, 刘智蕾, 孙彦坤, 于彩莲, 彭显龙
2017, 23(4): 1095-1103. doi: 10.11674/zwyf.16316
摘要:
【目的】追肥表施是稻田氮效率低的主要原因,本研究探讨了深施控释掺混肥对水稻产量和氮效率的影响。【方法】以机插水稻为供试作物,于2013~2015年在黑龙江农垦大兴农场进行田间试验,在肥料总量和底肥用量相同的条件下,设置了常规追肥(在分蘖期和抽穗期追施尿素两次,追施方法为地表撒施,FFP)和机械插秧的同时,在水稻根系侧深5 cm施控释尿素和复合肥处理,供试控释尿素为理论控释期50天(OPT1)和60天(OPT2)两种。在实验室和田间测定了控释尿素的释放情况,调查了水稻氮素积累、产量等指标。【结果】在25℃条件下,两种控释尿素水中释放期(释放率为80%)分别约为40天和70天;在田间对应值分别为50天和80天。与常规施肥相比,OPT1和OPT2促进了水稻快速返青,增加了早期分蘖和最高分蘖数,在水稻分蘖成穗率稍有提高的条件下,OPT1和OPT2处理较FFP处理水稻收获穗数提高了15.8%~21.1%(P 0.05),水稻产量提高了13.4%~18.7%(P 0.05)。OPT1和OPT2虽然肥料投入稍有增加,由于增产使每公顷增收3000元以上,施用释放期长的控释肥增收效果更好。【结论】机插侧深施用控释掺混肥能保证水稻整个生育期对氮素的需求,成熟期氮积累和干物质积累显著增加。机插侧深施用控释掺混肥实现肥料的深施,增加了水稻产量和氮效率。
油菜NO3-的吸收、分配及氮利用效率对低氮胁迫的响应
荣楠, 韩永亮*, 荣湘民, 宋海星, 彭建伟, 谢桂先, 张玉平, 张振华*
2017, 23(4): 1104-1111. doi: 10.11674/zwyf.16305
摘要:
【目的】探究油菜NO3-的吸收、分配和对低氮胁迫的响应及其氮利用效率,为理解油菜在不同低氮胁迫下相关生理变化及其氮素利用效率提供科学依据。【方法】以常规油菜品种814为研究材料,采用砂培试验,在正常供氮水平(10 mmol/L)和低氮胁迫水平(3 mmol/L、1 mmol/L)下,研究油菜的根系特性、蒸腾作用对低氮胁迫的响应及其氮素吸收效率,并研究油菜NO3-的运输分配与同化对低氮胁迫的响应及其氮素利用效率。【结果】与正常供氮处理(10 mmol/L)相比,低氮胁迫处理(3 mmol/L、1 mmol/L)的油菜NO3-含量、全氮含量均显著下降,但(NO3-)叶/根、(全氮(%))叶/根显著升高,植株根系干物质重、根系吸收面积均显著下降,但根冠比显著升高。油菜植株在低氮胁迫下气孔导度和蒸腾速率显著增加,一方面促进植株对NO3-的捕获,另一方面也促使更大比例的NO3-分配在植物的地上部分,但植株的水分散失加剧,水分利用效率显著下降。低氮胁迫处理油菜根和叶中NR、GS活性与正常供氮处理之间的差异不显著或有增加,其叶绿素含量、光合速率均显著下降,但光合氮素利用率显著升高。【结论】在低氮胁迫条件下,油菜植株的氮素和干物质累积均显著下降,但NO3-在植株的地上部分分配比例的增加以及光合氮素利用率的升高促使植株的氮素利用效率显著提高。
不同浓度硫素对韭菜产量和品质的影响
季延海, 武占会, 钟启文, 于平彬, 刘明池
2017, 23(4): 1112-1119. doi: 10.11674/zwyf.16339
摘要:
【目的】硫是植物必需的营养元素之一,研究无土栽培营养液中不同浓度硫对韭菜生长和品质的影响,以期为确定合理的韭菜水培营养液配方提供依据。【方法】试验采用水培方法,以含硫2 mmol/L的日本千叶农试葱营养液(通用型)为基础,以硫酸钠作为硫源,设置了硫浓度分别为1、2、3、4、5 mmol/L的5个处理(分别用S1、S2、S3、S4和S5表示)。鉴于相对低浓度的Na+对植物生长发育影响较小,本试验结果忽略Na+的影响。在韭菜第二茬收获时测定了生长、生理、产量、品质指标及含硫化合物的种类和浓度。【结果】适当增加硫素浓度,对韭菜生长有良好的促进作用。与S1处理相比,S2处理韭菜的株高、叶长、假茎粗、叶宽和叶片数分别增加了2.6%、4.5%、5.6%、10.8%、7.2%,韭菜单株鲜重和干重分别提高6.9%、10.1%。韭菜根系活力以S3处理最高,比S1处理显著增加了25.7%,叶绿素a和叶绿素a+b与S2处理差异不显著,但显著高于S1处理19.0%、19.3%。韭菜Vc、可溶性糖和硝酸盐含量均以S3处理最好,Vc含量显著高于S1处理18.8%,硝酸盐含量比S1处理显著降低33.3%。可溶性蛋白含量以S5处理最高。在韭菜中共检测出29种含硫挥发性化合物,主要是二硫化物和三硫化物,有少量的四硫化物,含硫化合物总含量以S2处理最高。韭菜产量以S3和S2处理最高,分别比S1处理显著提高了3.6%、5.6%。【结论】在应用日本千叶农试葱配方时,综合考虑韭菜生长、品质、芳香物质等指标,营养液中硫浓度以2~3 mmol/L为佳。
氮素添加和干旱胁迫下白羊草碳氮磷化学计量特征
孙彩丽, 肖列, 李鹏, 薛萐, 刘国彬
2017, 23(4): 1120-1127. doi: 10.11674/zwyf.17006
摘要:
【目的】氮素和水分是干旱半干旱区生态系统的主要限制因子,研究两者交互作用对干旱半干旱区植物碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响有助于深入了解干旱半干旱生态系统对全球变化的响应。【方法】以黄土丘陵区退耕地典型草本植物白羊草(Bothriochloa ischaemum)为研究对象,采用盆栽控制试验,设置添加氮0(对照)、2.5 g/(m2a)(低氮)、5.0 g/(m2a)(高氮)三个水平;供水处理设75%~80% FC(充分供水)、55%~60% FC(轻度干旱胁迫)和35%~40% FC(重度干旱胁迫)三个水平。测定了白羊草地上部分和根系碳氮磷含量,讨论了氮素和水分供应对其化学计量特征的影响。【结果】氮素添加和干旱胁迫对白羊草地上部分和根系碳含量无显著影响,氮素添加使白羊草地上部分氮含量提高9.7%~48.8%(P 0.001),而干旱胁迫使其降低2.8%~28.3%(P 0.001)。氮素添加和干旱胁迫对白羊草根系氮含量的影响表现为正常水分条件下氮素添加使根系氮含量提高25.0%~26.1%(P 0.01),而干旱条件下氮素添加无显著作用。氮素添加和干旱胁迫使白羊草地上部分磷含量分别降低17.4%~31.8%和12.0%~22.1%(P 0.001)。氮素添加和干旱胁迫对白羊草地上部分C:N的影响表现为在干旱胁迫条件下氮素添加使地上部分C:N降低24.9%~32.9%(P 0.05),在正常供水条件下氮素添加无显著影响。氮素添加对根系部分C:N有显著影响,在正常供水条件下氮素添加使根系部分C:N降低19.8%~24.5%(P 0.05)。氮素添加和干旱胁迫使白羊草地上部分C:P分别提高24.4%~42.3%和12.2%~31.0%(P 0.001),对根系C:P无显著影响。氮素添加显著提高白羊草地上部分N:P,干旱胁迫对白羊草地上部分N:P无显著影响。氮素添加和干旱胁迫对白羊草根系部分N:P表现为在正常供水条件下氮素添加使根系部分N:P提高26.8%~54.8%(P 0.05),在干旱胁迫条件下氮素添加无显著影响。【结论】氮素添加条件下白羊草C:P和N:P的提高表明氮沉降增加一定程度上改善了土壤供氮状况,进一步加剧了磷素限制作用。氮素增加条件下干旱胁迫对N:P无显著影响,表明白羊草的生长将逐渐受到氮素和磷素的共同限制。
荔枝年度枝梢和花果发育养分需求特性
姚丽贤, 周昌敏, 何兆桓, 李国良, 白翠华
2017, 23(4): 1128-1134. doi: 10.11674/zwyf.16303
摘要:
【目的】荔枝(Litchi chinensis Sonn.)通常在夏季采果后进行修剪,抽生秋梢作为翌年结果母枝。生产中常有见花后或见果后才施肥现象,不重视对结果母枝的培育,对荔枝的成花和座果可能产生不良影响。本文研究荔枝采果修剪后新梢抽生、花穗萌发及果实膨大成熟年生长周期间树体吸收累积养分特性,为荔枝年度枝梢和花果发育的养分管理提供科学依据。【方法】妃子笑是我国最广泛种植的荔枝品种,通常在采后抽生2~3次秋梢,以末次梢为结果母枝。本文在妃子笑末次梢老熟期、初花期及果实成熟期分别收获三株妃子笑抽生的三次秋梢、秋梢+花穗、秋梢+果实,测定植株各种养分含量,研究妃子笑年度枝梢和花果发育养分需求量及养分转移特点。【结果】妃子笑末次梢生物量及各种养分(Ca例外)累积量均约为前两次梢之和。为获得(55.27.8)kg/tree的产量,每株妃子笑需抽生秋梢(39.782.60)kg,秋梢累积养分量为N(259.528.4)g、P(28.32.6)g、K(186.519.6)g、Ca(41.69.2)g、Mg(36.14.7)g、S(12.436.1)g、Zn(316.853.4)mg、B(201.129.0)mg和Mo(1.40.3)mg。妃子笑花穗累积的N、P、K、Mg、S、Mo养分全部来自于末次梢,67.5%的Zn和20.2%的B也来自末次梢。但是,末次梢吸收Ca能力弱,而且向花穗及果实转移Ca能力低。妃子笑秋梢与花穗N、P、K、Ca、Mg养分累积比例在1:0.11~0.12:0.72~0.75:0.16~0.44:0.13~0.14之间,在果实比例为1:0.13:1.06:0.16:0.12。【结论】荔枝在末次梢老熟至开花初期,树体除继续累积Ca、Zn、B外,基本不吸收其他养分。果实累积的N、K、Ca、Zn、S养分基本全部来自果实膨大期树体的吸收,而P、Mg、B、Mo则部分来自于第一和第二梢的养分转移。故健壮秋梢是荔枝成花的关键,也是获得高产的物质基础,应避免见花施肥或见果施肥。秋梢及花穗发育期以施用氮肥为主,果实发育期以施用钾肥为主。