• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2017年  23卷  第5期

显示方式:
黄土高原旱地小麦产量差异与产量构成及氮磷钾吸收利用的关系
马小龙, 王朝辉, 曹寒冰, 佘旭, 何红霞, 包明, 宋庆赟, 刘金山
2017, 23(5): 1135-1145. doi: 10.11674/zwyf.17150
摘要:
【目的】针对我国黄土高原旱地小麦低产田块多、分布范围广、农户地块间产量差异大的问题,探索影响旱地小麦产量的关键因素,为缩小产量差异、提高旱地小麦产量提供理论依据。【方法】对分布在我国黄土高原的山西、陕西旱地小麦主产区的282个农户麦田0—100 cm土壤和小麦植株取样分析。将小麦产量分为高、中、低三组,分析了小麦产量差异与产量构成、氮磷钾吸收利用的关系。【结果】调查农户冬小麦产量平均为3815 kg/hm2,中、低产组分别比高产组低32%和57% (P < 0.05);高产组籽粒平均含氮量较低产组低7%,但磷钾含量和茎叶氮磷钾含量差异不显著。与高产组相比,中、低产组生物量分别低27%和50%,收获指数低5%和13%,穗数低15%和31%,穗粒数低19%和41% (P < 0.05);地上部吸氮量低28%和51%,吸磷量低32%和55%,吸钾量低28%和50% (P < 0.05)。低产组氮收获指数分别比高、中产组低5%和4%,磷收获指数低4%和3%,钾收获指数低13%和8%。高产组小麦的需氮量较中、低产组分别低5%和12% (P < 0.05),需磷量没有显著差异;高、中产组小麦的需钾量亦无显著差异,但分别较低产组显著低5%和15%。高产组小麦的氮生理效率较中、低产组分别高4%和11%,产量分组间小麦的磷生理效率同样没有显著差异;高、中产组小麦的钾生理效率无显著差异,分别较低产组显著高16%和10%。【结论】黄土高原旱地农户田块小麦产量存在显著差异,其中由氮素营养不同引起的干物质累积转移、产量构成和养分吸收分配的变化是导致产量差异的重要原因。缩小旱地小麦产量差异的切入点在于氮素调控。基于作物产量形成的养分需求优化肥料投入,结合改进栽培,促进小麦干物质累积,提高穗数和穗粒数,从而实现产量普遍提升。
西北旱作农田不同耕作模式对土壤性状及小麦产量的影响
侯贤清, 李荣, 贾志宽, 韩清芳
2017, 23(5): 1146-1157. doi: 10.11674/zwyf.17032
摘要:
【目的】在雨养农业区,旱作区因连年翻耕而引起严重的土壤质量退化,使作物生产力下降,需定期改变其耕作方式。免耕深松隔年轮耕可以降低土壤容重,增加耕层土壤团聚体和有机碳氮的含量,增强土壤蓄水保墒能力,对改善土壤性状和提高作物产量具有重要意义。【方法】本研究于2007~2010年在宁夏南部半旱区进行了两年免耕一年深松 (NT/ST/NT)、两年深松一年免耕 (ST/NT/ST)、连年翻耕 (CT) 3种耕作模式试验,研究了其对耕层土壤容重、团聚体、土壤有机碳氮含量、土壤水分及作物产量的影响。【结果】3年耕作处理后,与连年翻耕相比,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理0—20 cm层土壤容重分别降低了4.4%和7.3%,20—40 cm土层分别降低2.1%和5.7%,40—60 cm土层分别降低4.1%和5.5%;土壤孔隙度0—20 cm土层分别提高了4.1%和6.8%,20—40 cm土层提高了2.1%和4.3%,40—60 cm土层提高了5.5%和5.7%。0—20 cm土层,NT/ST/NT处理0.25~2 mm机械稳定性团聚体含量平均较CT处理提高了12.4%,ST/NT/ST处理 > 2 mm机械稳定性团聚体含量较CT处理平均提高了42.0%;20—40 cm土层,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理 > 2 mm团聚体含量较CT处理平均分别提高了44.3%和50.4%。两种轮耕模式使0—40 cm土层土壤团聚体平均重量直径分别显著高于CT处理21.8%和22.5%,几何平均直径分别高于CT处理9.6%和9.5%。三个处理耕层土壤有机碳氮含量均比试验前有不同程度的增加,轮耕处理0—30 cm土层0.25~2 mm粒级有机碳含量和 < 0.25 mm粒级全氮含量显著高于CT,以ST/NT/ST处理效果最佳。NT/ST/NT和ST/NT/ST处理0—10 cm土层0.25~2 mm团聚体有机碳含量较CT处理分别显著提高7.9%和10.2%,10—20 cm土层分别提高19.0%和15.7%,20—30 cm土层分别提高10.6%和13.3%;0—10 cm土层 < 0.25 mm粒级全氮含量显著提高9.4%和10.9%,10—20 cm土层分别提高6.8%和10.2%,20—30 cm土层分别提高7.4%和9.3%。研究期间,NT/ST/NT和ST/NT/ST处理较CT处理可显著提高0—200 cm土壤贮水量,其中以ST/NT/ST处理保蓄土壤水分效果最佳。在小麦生长前期,轮耕处理土壤贮水量均高于连年翻耕,生长后期ST/NT/ST处理土壤水分含量最高,NT/ST/NT处理次之。轮耕处理的小麦生物量和籽粒产量显著高于连年翻耕,其中小麦籽粒产量分别增加9.6%和10.7%。【结论】免耕/深松轮耕可显著改善土壤的物理性状和水分环境,显著增加耕层土壤有机碳氮含量,提高作物的生产力,在宁南旱区有重要的应用前景。
施肥和地膜覆盖对黄土旱塬土壤理化性质和冬小麦产量的影响
付威, 樊军, 胡雨彤, 赵晶, 郝明德
2017, 23(5): 1158-1167. doi: 10.11674/zwyf.16486
摘要:
【目的】研究黄土高原旱作农业区施肥等措施对耕层土壤理化性质和作物农艺性状的影响,为保持土壤适度生产力,选择适合黄土塬区可持续发展的新型增产措施提供理论基础。【方法】通过设在渭北旱塬的多年田间定位试验,选取不施肥空白对照、施氮磷肥、施氮磷钾肥、氮磷肥加生物炭、氮磷肥加生育期地膜半覆盖和氮磷肥加夏闲期地膜半覆盖共6个处理,所有处理均在冬小麦收获后和播种前进行翻耕。分析了不同处理耕层土壤理化性质、冬小麦产量及农艺指标。【结果】与对照相比,施氮磷肥显著提高了耕层土壤饱和导水率,降低耕层土壤紧实度,显著增加冬小麦生育期耗水量,提高水分利用效率和降雨利用效率,显著提高了耕层土壤中有机质、全氮、硝态氮、铵态氮、全磷、有效磷等养分的含量,连续三年提高冬小麦的产量均在一倍左右。与氮磷肥处理相比,增施钾肥处理增加了冬小麦拔节期耕层土壤紧实度,却显著降低了收获期土壤容重、增加了总孔隙度,并显著提高了水分利用效率,在一定程度上增加了耕层土壤全氮、有机质含量,使冬小麦的叶面积指数显著增加,连续三年冬小麦平均产量达4500 kg/hm2;增施生物炭处理耕层土壤容重降至最低为1.16 g/cm3,增加了土壤总孔隙度,导致饱和导水率最大为0.049 cm/min,提高了水分利用效率;耕层土壤中的有机质、全氮、全磷、有效磷的含量有一定增加,冬小麦的产量有所提升;施氮磷肥基础上的生育期地膜半覆盖与夏闲期地膜半覆盖,均显著降低了耕层土壤饱和导水率,增加了土壤紧实度,提高了冬小麦水分利用效率,耕层土壤中有机质、铵态氮、速效钾的含量有所增加,全磷含量降低,土壤pH下降,除去受灾年份,冬小麦平均产量在4700~4800 kg/hm2之间。【结论】与对照相比,长期施用氮磷化肥显著提高冬小麦的产量,却导致土壤pH下降。在施氮磷肥的基础上增施生物炭,可以显著改善土壤物理化学性质,增加冬小麦产量,但其经济投入过高。在施氮磷肥的基础上,增施钾肥与生育期地膜半覆盖,改善了耕层土壤养分状况,有一定的经济效益,是适宜黄土塬区的冬小麦增产措施。
长期施用有机肥增加黄壤稻田土壤微生物量碳氮
郭振, 王小利, 徐虎, 段建军, 张雅蓉, 李渝, 蒋太明
2017, 23(5): 1168-1174. doi: 10.11674/zwyf.17039
摘要:
【目的】微生物量碳、氮是土壤中易于利用的养分库及有机物分解和矿化的动力,与土壤养分循环密切相关,其变化可反映土壤耕作制度和土壤肥力的变化。本研究旨在揭示长期施肥对贵州黄壤稻田土壤微生物生物量碳 (SMBC) 和土壤微生物生物量氮 (SMBN) 的影响,并探讨其合理培肥模式。【方法】以贵州黄壤肥力与肥效长期定位监测基地为依托,采用氯仿熏蒸—K2SO4提取法,重点研究不同施肥条件下土壤微生物生物量碳氮的变化及其与全量有机碳氮的关系。试验处理包括不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M)、低量有机无机肥配施 (0.5MNPK) 和高量有机无机肥配施 (MNPK)。【结果】长期不同施肥处理下,SMBC的变化范围在423.87~695.04 mg/kg之间,SMBN的变化范围在44.36~91.65 mg/kg之间。施用化肥 (NPK) 和施用有机肥及两者配施 (M、0.5MNPK和MNPK) 能增加SMBC和SMBN含量,其中MNPK处理较CK处理SMBC含量增幅最高,达64.0%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与M处理差异不明显;M处理较CK处理SMBN含量增幅最高,达106.6%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与MNPK处理差异不明显;长期单施化肥 (NPK) 仅对SMBN含量有显著提高作用 (44.1%),对SMBC作用不明显。SOC、TN和微生物熵 (qMB) 的变化与SMBC一致,均表现为MNPK处理最高,其次为M和0.5MNPK处理,NPK处理最低;所有施肥处理下的SMBC/SMBN无显著性差异且均低于CK处理。【结论】土壤微生物碳、氮量和微生物熵的显著提高均与土壤有机质和全氮的含量变化呈正相关,单施有机肥和高量有机无机肥配施是提高土壤微生物生物量的有效途径。
长期不同施肥下南方黄泥田有效磷对磷盈亏的响应特征
林诚, 王飞, 李清华, 何春梅, 张辉
2017, 23(5): 1175-1183. doi: 10.11674/zwyf.16444
摘要:
【目的】黄泥田为南方主要中低产田类型之一。通过研究长期施肥条件下南方黄泥田土壤磷素累积盈亏与有效磷的关系,为黄泥田科学施用磷肥提供理论依据。【方法】基于连续33年水稻长期定位试验,研究了不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施牛粪 (NPKM)、化肥配施秸秆 (NPKS) 四个处理土壤有效磷的变化规律及土壤磷累积盈亏状况,计算有效磷–磷盈亏响应系数。【结果】各施肥处理双季稻年份 (1983~2004年) 土壤有效磷与全磷含量呈年际上升趋势,以NPKM增幅最为明显,改为单季稻后 (2005~2015年) 则呈下降趋势,也以NPKM降幅最为明显。试验至2015年,NPK、NPKS处理有效磷含量分别为9.7 mg/kg、8.7 mg/kg,较试验初期分别下降8.3 mg/kg、9.3 mg/kg,NPKM处理与试验初期持平。CK、NPK、NPKM、NPKS处理的磷素活化系数 (PAC) 总体呈年际下降趋势,其多年平均磷素活化系数值 (PAC) 分别为2.9%、3.5%、4.7%、4.1%,其中NPKM与NPKS处理显著高于NPK与CK处理。除双季稻NPKS处理外,不同施肥模式下双季稻与单季稻年份的土壤有效磷增减与土壤累积磷盈亏均呈显著正相关,其中双季稻年份土壤磷素 (P) 每盈余100 kg/hm2,NPK、NPKM处理有效磷分别增加4.5 mg/kg与11.2 mg/kg,而单季稻年份土壤磷素每亏缺100 kg/hm2,NPK、NPKM、NPKS处理有效磷分别减少14.6 mg/kg、23.9 mg/kg、25.9 mg/kg。双季稻磷肥年施用量 (P) 为26.2 kg/hm2时,土壤磷素呈盈亏持平状态。【结论】有机无机肥配施比单施化肥能够显著提高黄泥田土壤有效磷、全磷含量和磷素活化系数,有效磷含量与磷素累积盈亏密切相关,等磷素盈亏量下,有机无机肥配施的有效磷响应系数要高于单施化肥,而磷累积亏缺下,有效磷降幅响应比磷累积盈余下有效磷增幅响应大。
潮土小麦和玉米Olsen-P农学阈值及其差异分析
郭斗斗, 黄绍敏, 张水清, 张珂珂, 宋晓
2017, 23(5): 1184-1190. doi: 10.11674/zwyf.17043
摘要:
【目的】磷农学阈值是指导不同作物磷肥用量并获取最佳经济产量的重要依据,然而,不同地区不同的耕作制度、土壤类型、作物种类、pH、温湿度条件下,作物的磷农学阈值不同。明确小麦–玉米轮作体系下,典型潮土区小麦和玉米的磷农学阈值,并分析其差异。【方法】本研究基于“国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站”25年的定位试验,选取氮、钾肥施用充足和磷肥用量不同的NK (不施磷肥)、NPK (施用氮磷钾化肥)、NPKM (氮磷钾化肥和有机肥配施)、1.5NPKM (高量氮磷钾化肥配施有机肥)、NPKS (氮磷钾化肥与玉米秸秆还田配施) 5个处理的试验数据,使用米切里西指数模型 (Mitscherlich exponential model) 拟合小麦和玉米的Olsen-P农学阈值,并通过对比不同土壤磷水平下两种作物的磷吸收利用特性,分析其阈值不同的原因。【结果】获得最大相对产量的95%时,潮土区小麦Olsen-P农学阈值为13.1 mg/kg,玉米Olsen-P农学阈值为7.5 mg/kg。玉米Olsen-P农学阈值低于小麦主要原因:1) 土壤磷水平较低时,小麦对磷缺乏更为敏感,而玉米可保持相对较强的吸磷能力,25年不施磷处理玉米吸磷量是小麦的1.4倍;2) 土壤Olsen-P含量达到玉米阈值,而未能达到小麦阈值时,可保障玉米籽粒、茎秆及小麦籽粒正常生长对磷的需求,但小麦茎秆磷浓度仅能达到相对最大磷浓度的68.9%,严重影响了小麦的正常生长和获取较高产量的能力;土壤Olsen-P含量提高到小麦阈值后,小麦茎秆磷浓度提高到相对最大磷浓度的80.5%以上,进而可保障小麦获得较高的产量;3) 土壤磷素养分充足时,小麦对磷的吸收量大于玉米,且主要是由于小麦茎秆磷浓度和吸磷量随土壤Olsen-P含量的增加而大幅度增加。【结论】小麦和玉米作为典型潮土区两种重要的粮食作物,Olsen-P农学阈值分别为13.1和7.5 mg/kg。由于两种作物的生理特性不同,小麦对磷素的吸收利用率较低,茎秆需要较高的土壤磷浓度维持正常生长,产量形成对磷养分需求更大。因此,小麦–玉米轮作体系下,小麦的磷农学阈值更高,小麦季所需土壤磷供应量大于玉米季。为增强磷肥利用效率,减少磷肥投入量和土壤中磷素的过量累积,玉米季磷肥使用量应适当小于小麦季。当土壤Olsen-P水平高于作物磷农学阈值后,减少或短时间停止施用磷肥并不会对作物产量有明显影响。
陕西省苹果主产区土壤有机质、氮磷钾养分含量与分布特征
郑朝霞, 王颖, 石磊, 巩庆利, 郑伟, 赵志远, 翟丙年
2017, 23(5): 1191-1198. doi: 10.11674/zwyf.17010
摘要:
【目的】研究陕西省苹果主产区土壤养分状况,为陕西省苹果主产区施肥策略的合理制定及土壤养分管理提供科学依据。【方法】自2012~2016年,在陕西省延安、铜川、渭南、咸阳和宝鸡5个苹果主要生产地区选取典型果园,样点数依次为17208、2634、8589、14723和303个,采集0—40 cm土层土壤样品,测定土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量,并利用现有果园土壤养分分级标准,比较分析各地区土壤养分分布状况。【结果】目前,陕西省苹果主产区土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量平均值分别为11.5 g/kg、57.1 mg/kg、13.0 mg/kg和160.4 mg/kg,较低和低等水平所占比例分别为33.3%、61.8%、85.0% 和50.4%。不同地区土壤养分存在一定差异,从全区来看,基本呈西、南高,东、北低的分布特征,即宝鸡是果园土壤养分含量最高的地区,咸阳、渭南和铜川次之,延安果园土壤养分含量最低。延安地区果园土壤平均有机质含量9.5 g/kg、碱解氮49.4 mg/kg、有效磷9.0 mg/kg和速效钾140.0 mg/kg,处于较低和低等养分水平的果园百分比分别为61.6%、77.7%、99.3%和67.5%。铜川地区果园土壤有机质平均含量为14.2 g/kg,有机质达中等及以上水平果园占88.9%;碱解氮含量均值为62.0 mg/kg,46.4%的果园处于较低和低等水平;有效磷含量均值为13.9 mg/kg,75.3%的果园处于较低和低等水平;速效钾含量均值为181.6 mg/kg,处于中等及以上水平的果园所占比例为67.2%。渭南地区果园土壤有机质含量均值为13.1 g/kg,有机质达中等及以上水平果园占83.2%;碱解氮含量均值为61.6 mg/kg,54.6%的果园处于较低和低等水平;有效磷含量均值为13.7 mg/kg,81.0%的果园处于较低和低等水平;速效钾含量均值为170.1 mg/kg,42.6%的果园处于较低和低等水平。咸阳地区果园土壤有机质含量均值为12.3 g/kg,有机质达中等及以上水平的果园占85.7%;碱解氮含量均值为62.7 mg/kg,49.4%的果园处于较低和低等水平;有效磷含量均值为16.7 mg/kg,74.2%的果园处于较低和低等水平;速效钾含量均值为173.2 mg/kg,处于中等及以上水平果园所占比例为60.9%。宝鸡地区果园土壤有机质含量均值为17.5 g/kg,有机质达中等及以上水平果园占97.4%;碱解氮含量均值为78.3 mg/kg,21.7%的果园在较低和低等水平;有效磷含量均值为23.4 mg/kg,64.9%的果园在中等及以上水平;速效钾含量均值为179.2 mg/kg,处于中等及以上水平果园所占比例为70.0%。【结论】陕西省苹果主产区土壤养分含量总体较低,不同地区苹果园土壤有机质和氮磷钾有效养分含量差异较大,需因地制宜确定合理的施肥方案。
利用15N示踪研究不同肥力土壤棉花氮肥减施的产量与环境效应
李鹏程, 郑苍松, 孙淼, 刘绍东, 张思平, 王国平, 李亚兵, 陈静, 赵新华, 董合林
2017, 23(5): 1199-1206. doi: 10.11674/zwyf.16365
摘要:
【目的】华北平原棉区中等肥力棉田经济最佳施氮量为300 kg/hm2左右,这一结果仅从产量效应得出,未充分考虑棉花对氮肥的回收利用和土壤中氮肥的残留。探讨低肥力土壤施氮量及施氮比例对棉花产量及氮肥利用率的影响,以及低、中、高肥力土壤条件下等量施氮效应,旨在为棉花减氮增效提供理论依据。【方法】田间试验选择了高 (S1)、中 (S2)、低 (S3) 三个肥力水平的地块,其全氮含量分别为0.83、0.74、0.60 g/kg。低肥力地块设置低氮 (N1 113 kg/hm2)、中氮 (N2 225 kg/hm2)、高氮 (N3 338 kg/hm2) 3个氮肥用量;中肥力和高肥力地块设低氮量处理,氮肥两次追施在苗期与初花期进行,氮肥比例为1∶2;此外,设置低肥力土壤低氮量,氮肥追施在苗期与初花期进行,氮肥分配比例为1∶1。在吐絮70%时采集棉株和土壤样品,用15N技术分析了棉株氮素吸收来源、籽棉产量、棉株氮肥回收率和土壤氮肥残留率。【结果】低氮处理,土壤肥力对棉花籽棉产量无显著影响,随土壤肥力提升,棉株吸收氮素来源于肥料的比例下降,相对增加了对土壤氮素的吸收。棉花植株15N回收率随施氮量增加显著下降,随土壤肥力提高呈下降趋势,低肥力土壤与中肥力土壤间棉花植株15N回收率差异不显著,但显著高于高肥力土壤。高肥力土壤15N残留率高于低肥力土壤和中肥力土壤。15N损失率随施氮量和土壤肥力提高显著增加。低土壤肥力低氮量条件下氮肥分配比例1∶2处理籽棉产量高于1∶1处理。低肥力土壤条件下,中氮处理籽棉15N积累量相对高于高氮和低氮处理,籽棉产量较优。【结论】在较低土壤肥力条件下,施氮225 kg/hm2籽棉产量和氮回收率均优于施氮338 kg/hm2,氮肥损失率较低,减氮增效是可行的。高肥力土壤条件下减少氮肥投入可减少肥料的浪费。
腐植酸尿素对玉米产量及肥料氮去向的影响
张水勤, 袁亮, 李伟, 林治安, 李燕婷, 胡树文, 赵秉强, 李军
2017, 23(5): 1207-1214. doi: 10.11674/zwyf.17046
摘要:
【目的】研究腐植酸尿素对玉米干物质量、籽粒产量及肥料氮去向的影响,以期为传统尿素产品的提质增效及新型腐植酸尿素肥料的研制提供理论与实践依据。【方法】以玉米品种郑单958为供试作物,以自制的腐植酸尿素为供试肥料,运用15N同位素示踪技术,开展土柱栽培试验,设置不施氮肥对照 (CK)、普通尿素 (U) 和腐植酸尿素 (HAU) 3个处理,所有肥料均作为基肥一次性施入土柱0—30 cm土层。玉米成熟后,采集植株地上部样品进行考种,同时,分别测定玉米叶片、茎秆、苞叶、穗轴、籽粒的干物质量、氮素含量和15N丰度;分别采集0—15 cm、15—30 cm、30—50 cm、50—70 cm、70—90 cm土层的土壤样品,测定其氮素含量和15N丰度。【结果】各处理玉米植株地上部及各器官 (苞叶除外) 干物质量由低到高为CK < U < HAU,而玉米各器官的干物质量占该植株地上部干物质总量的比例在不同处理下的差异均未达到显著性水平;与U处理相比,HAU处理玉米地上部干物质量平均提高13.8%,籽粒产量提高14.2%;玉米籽粒产量构成的分析结果表明,不同处理玉米穗粒数差异显著 (P < 0.05),而百粒重却无显著差异。同时, HAU处理玉米对氮素和肥料氮的吸收量分别比U处理高0.989 g和0.072 g,提高了氮肥利用率4.8个百分点;各处理氮素和肥料氮在各器官的分配均表现为苞叶、穗轴 < 茎秆< 叶片 < 籽粒,籽粒总氮和肥料氮的吸收量分别占整个植株地上部总吸收量的65.7%~74.2%和58.6%~60.5%;从氮素来源分析,各器官所吸收的肥料氮仅占该器官氮素总吸收量的13.3%~30.9%。另外,不同施氮处理对土壤中肥料氮的总残留量影响不显著,但HAU处理肥料氮在施肥层 (0—15 cm) 的残留量显著高于U处理 (P < 0.05)。HAU处理肥料氮的损失率为34.9%,低于U处理5.1个百分点。【结论】供试条件下,施用腐植酸尿素能够增加玉米干物质量和籽粒产量,促进玉米对肥料氮的吸收,减少肥料氮向下层土壤的淋溶,有利于土壤残留氮的进一步吸收利用。
不同施氮水平对南方甜玉米氮素吸收利用的影响
高磊, 李余良, 李武, 俞婷, 李高科, 李春艳, 胡建广
2017, 23(5): 1215-1224. doi: 10.11674/zwyf.17075
摘要:
【目的】探明南方鲜食玉米区高产条件下施氮量对甜玉米产量、氮素利用及其转运规律的影响。【方法】于2015年和2016年,选用国审甜玉米品种粤甜16为供试材料,设置N (0、100、150、200、250、300、450 kg/hm2) 7个施氮量处理进行连续2年的大田试验。在拔节期 (8片展开叶)、大喇叭口期 (12片展开叶)、雄穗开花期和乳熟收获期测定甜玉米植株及各器官干重、氮养分含量,研究分次施肥条件下,不同施氮量对甜玉米乳熟收获期植株体内的氮养分吸收积累与分配比例、氮收获指数和效率,以及对不同生育时期植株、叶片、茎鞘氮素积累的影响。【结果】在2个生长季,施氮量均显著影响甜玉米鲜穗产量、植株总氮素积累量、氮素收获指数、氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力。随着施氮量 (0~450 kg/hm2) 的增加,鲜穗产量、植株氮素总积累量呈现先增加后保持上下小幅波动的趋势;氮肥农学效率先增加后下降;氮肥利用率、氮肥偏生产力持续下降。在施氮量为N 250 kg/hm2时,粤甜16的鲜穗产量、植株氮素总积累量达到或接近最高,两年平均值分别为17544 kg/hm2和145.6 kg/hm2;而氮肥农学效率达到最高值,两年平均值为48.4 kg/kg;氮素利用率和偏生产力两年平均值分别为28.5%、70.2 kg/kg,处于中间水平;鲜穗产量、植株氮素总积累量和氮肥农学效率均达到最大。施N 250 kg/hm2提高了茎鞘、叶片的氮素转运量和花后氮素同化量,氮素茎鞘转运、叶片转运和氮素花后同化对鲜穗的贡献率两年平均值分别为48.8%、10.2%、41.0%。甜玉米整株氮素积累随生育进程持续增加,乳熟期最高,日均最高积累速率在8展叶至12展叶期;叶片和茎鞘的氮素积累进程呈单峰曲线,在雄穗开花期达到峰值,日均最快积累速率分别在8展叶至12展叶、12展叶至雄穗开花期。施氮能提高各器官在各生育时期的氮素积累量和积累速率,但不改变氮素积累变化趋势。【结论】在本试验条件下,采用多次施肥,施N 250 kg/hm2可提高氮肥农学效率,有效调控开花前氮素转运及花后吸收同化,促进鲜穗氮素积累,实现甜玉米高产高效。
干湿交替灌溉与施氮量对水稻叶片光合性状的耦合效应
徐国伟, 陆大克, 王贺正, 陈明灿, 李友军
2017, 23(5): 1225-1237. doi: 10.11674/zwyf.17067
摘要:
【目的】探讨干湿交替灌溉与施氮量耦合对水稻光合性状及其效应的影响,从光合源及光合质方面阐明不同水氮组合处理在光合性状上的差异。【方法】以新稻20为材料进行土培试验,设置浅水层灌溉 (0 kPa)、轻度干湿交替灌溉 (–20 kPa) 和重度干湿交替灌溉 (–40 kPa) 3种灌溉方式及不施氮 (N0)、中氮 (MN, 240 kg/hm2) 和高氮 (HN, 360 kg/hm2) 3种氮水平,研究不同水氮耦合处理对水稻产量、叶片叶绿素含量、叶面积指数、叶片氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率的影响。【结果】灌溉方式与施氮量存在显著的互作效应,轻度干湿交替灌溉增加了主要生育期叶片叶绿素含量、氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率,提高抽穗后群体叶面积指数,且与MN耦合后产量最高,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;重度干湿交替灌溉则显著降低主要生育期叶片叶绿素含量、叶片氮含量、叶面积指数、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率;在同一灌溉方式下,中氮处理提高叶片净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率,有利于穗后叶片叶绿素含量及叶面积指数提高,重施氮肥反而降低叶片光合及荧光效率。水稻叶片叶面积指数、光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ潜在活力及最大光化学效率与产量均呈显著或极显著的正相关关系。水稻主要生育期光合性状指标的供氮效应均为正效应,轻度干湿交替灌溉下主要生育期叶片叶绿素含量、氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率的供水效应及耦合效应均为正效应,而重度干湿交替灌溉的控水及耦合效应则为负效应。【结论】轻度干湿交替灌溉耦合中氮处理水稻叶片净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率提高,有利于穗后叶片叶绿素含量及叶面积指数形成,表明通过适宜的肥水调控发挥水氮耦合效应,可以创造良好的光合性状,提高水稻光合生产能力,从而促进水稻高产。
水钾一体化对烤烟钾素吸收及生长的影响
丁亚会, 肖海强, 王大海, 管恩森, 龙怀玉
2017, 23(5): 1238-1248. doi: 10.11674/zwyf.16391
摘要:
【目的】研究负压灌溉下不同施钾模式对烟株生长发育、钾素吸收速率及水肥利用等方面的影响,探索负压灌溉下适合烤烟生长发育的施钾方式及施钾量,为建立作物水肥高效技术提供参考依据。【方法】选用烤烟NC55为供试品种,在温室中进行盆栽试验。采用–15 kPa负压灌溉,施钾方式包括随水施钾 (W) 和钾肥一次性土壤基施 (S) 两种;施钾量以供试地区推荐施钾量 230 kg/hm2为100%,设置该施钾量的100% (K1)、75% (K2) 和50% (K3) 三个水平;以常规灌溉、不施钾肥为CK,共设置SK1、SK2、SK3、WK2、WK3、CK六个处理。测定了烟草农艺性状、干物质积累量、吸钾速率、钾肥利用率、水分利用效率等指标。【结果】团棵期,SK2、SK3的株高、有效叶数、叶长、叶宽、叶面积等农艺性状指标均高于其他处理,但WK2、WK3、SK2、SK3的干物质积累总量分别为31.16 、29.26 、29.92 和28.37g,根干重分别为12.40 、10.51 、11.91 和10.20 g,叶干重分别为17.05 、17.01 、15.67 和16.12 g,均表现为WK2 > SK2,WK3 > SK3;旺长期, WK2的整株重、茎干重及叶干重均大于其他处理,分别为99.18 、19.18 和 61.29 g;成熟期, 烤烟整株重及叶干重均表现出WK2 > WK3 > SK1 > SK2 > SK3,这些处理的整株重依次为139.27 、132.60 、124.50 、117.36 和110.10 g,叶干重依次为 93.97 、87.35 、80.33 、78.56 和 74.80 g;全生育期的水分利用率同样表现为WK2 > WK3 > SK1 > SK2 > SK3,分别为3.78 、3.54 、3.41 、3.28 和 3.22 g/kg,表明随水施钾的水分利用率要明显高于常规土壤施钾,相同施钾方式下烟株水分利用效率随施钾量减少而降低;全生育期的钾肥利用率表现为WK2 > WK3 > SK2 > SK1 > SK3,分别为43.0%、42.6%、21.9%、20.0%和18.5%,其中WK2较SK2,WK3较SK3的钾素吸收量分别增加53.85 kg/hm2、34.65 kg/hm2,表明随水施钾较常规土壤施钾有利于烟草对钾素的吸收;WK2、WK3较SK2分别高出21.1和20.7个百分点,表明负压灌溉下随水施钾能显著提高烤烟的钾肥利用率;随水施钾模式下烟株整个生育期均能维持相对较高的钾素吸收速率,其最大值出现在旺长-平顶期,且显著高于常规土壤施钾。【结论】“水钾一体”施钾模式虽延缓了烟株团棵期长势形成,但促进了烤烟中后期生长发育、干物质积累和烟叶钾素吸收;明显地提高了水分利用效率和钾肥利用率;在烟株全生育期内均维持了较高的钾素吸收速率,尤其中后期钾素吸收速率明显高于常规施钾方式。
设施菜田土壤pH和初始C/NO3 对反硝化产物比的影响
曹文超, 郭景恒, 宋贺, 刘骕, 陈吉吉, 王敬国
2017, 23(5): 1249-1257. doi: 10.11674/zwyf.17065
摘要:
【目的】设施菜田土壤反硝化作用是N2O排放和氮素损失的重要途径。本研究通过室内厌氧培养试验,在不同pH和初始C/NO3条件下,比较设施菜田土壤反硝化氮素气体排放及产物比的变化特征。【方法】以设施菜田土壤为研究对象,通过添加一定量低浓度的酸碱溶液调节土壤pH分别为酸性、中性和碱性条件,调节后的实测pH分别为5.63、6.65和7.83;同时以谷氨酸钠作为有效性碳,除未添加有效性碳作为对照处理 (CK) 外,其他有效性碳与硝酸盐 (C/NO3) 的比值分别调节为5∶1、15∶1和30∶1,三种pH条件下均设置 4 个 C/NO3 水平,每个水平3次重复。利用自动连续在线培养系统 (Robot系统),在厌氧条件下监测不同处理土壤产生的 N2O、NO、N2和CO2浓度的动态变化,通过计算N2O/(N2O + NO + N2)指数估算反硝化过程N2O的产物比。【结果】增加土壤的pH能显著减少设施菜田土壤N2O和NO的产生量,酸性 (pH 5.63) 土壤的N2O、NO产生量峰值在不同初始C/NO3 比下均显著高于中性 (pH 6.65) 和碱性 (pH 7.83) 土壤 (P < 0.05)。中性和碱性土壤在高C/NO3 下有利于减少反硝化过程N2O的产生,而酸性土壤条件下差异并不显著。中性土壤条件下增加有机碳含量会降低NO产生量,而在酸性和碱性土壤上有机碳的添加对NO产生量没有显著影响。土壤pH和初始C/NO3 比对土壤N2O的产生有极显著的交互效应 (P < 0.001)。酸性和中性土壤上添加有机碳能够显著增加土壤N2的产生速率 (P < 0.05),且与对照相比,不同pH的土壤添加有机碳后均显著促进反硝化过程中N2O向N2的转化。在不同初始C/NO3 下碱性土壤的CO2产生量显著高于酸性和中性土壤,同时与对照相比,添加有机碳显著增加了土壤的CO2产生量 (P < 0.05)。酸性土壤的N2O产物比在不同初始C/NO3 下均极显著高于碱性土壤 (P < 0.01),且不同初始C/NO3 下的土壤N2O产物比随pH的增加显著下降,二者呈极显著线性负相关关系 (P < 0.01)。【结论】土壤pH降低是设施菜田土壤N2O和NO排放量较高的重要原因。而且,增加初始土壤有效碳含量促进了土壤的反硝化损失,并在中性和碱性土壤中N2O的产生量减少。土壤pH升高和初始C/NO3 增加均降低了产物比,但增加了土壤反硝化作用速率。在利用N2O排放通量和产物比估算土壤反硝化氮素损失时,土壤pH和有效碳含量是必须考虑的两个重要因素。
追施生物炭对稻麦轮作中麦季氨挥发和氮肥利用率的影响
董玉兵, 吴震, 李博, 许欣, 熊正琴
2017, 23(5): 1258-1267. doi: 10.11674/zwyf.17060
摘要:
【目的】利用田间定位试验,对比研究生物炭施入土壤经过三年老化及追施新生物炭对稻麦轮作体系中麦季土壤氨 (NH3) 挥发、氮肥利用率和产量的影响。【方法】试验共设6个处理,其中对照处理2个为N0B0 (不施氮肥+不施生物炭)、N1B0 (单施N 250 kg/hm2);2012年施用生物炭处理2个为N1B1 (N 250 kg/hm2 + 生物炭20 t/hm2)、N1B2 (N 250 kg/hm2 + 生物炭40 t/hm2);2015年追施生物炭处理2个为N1B1 + B (N1B1 + 生物炭10 t/hm2)、N1B2 + B1 (N1B2 + 生物炭20 t/hm2)。【结果】与N1B0处理相比,N1B1和N1B1 + B处理NH3挥发累积量分别减少36.6%、6.4%,氮肥利用率提高30.1%和14.1%,小麦产量增加55.6%和26.9%;而N1B2、N1B2 + B1处理NH3挥发累积量分别增加20.3%、40.5%,氮肥利用率提高35.9%和14.3%,小麦产量增加72.5%和18.9%。与老化生物炭处理相比,追施生物炭处理显著增加了小麦季氨挥发累积量,并显著降低了小麦氮肥利用率和产量。【结论】农田中施用生物炭可明显增加小麦季产量和氮肥利用率。老化生物炭低施用量 (20 t/hm2) 处理能显著减少NH3挥发损失,并且更有效的提高小麦氮肥利用率和产量。
热解温度对玉米秸秆炭产率及理化特性的影响
叶协锋, 周涵君, 于晓娜, 张晓帆, 李志鹏, 付仲毅, 孟琦
2017, 23(5): 1268-1275. doi: 10.11674/zwyf.16467
摘要:
【目的】通过对不同热解温度条件下玉米秸秆炭理化特性的分析,探索玉米秸秆炭具有较高利用价值的炭化温度。【方法】以玉米秸秆为原料,采用低氧升温炭化法,在不同热解温度下 (100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃) 分别炭化2 h,制备生物炭,收集并测定了固体产物生物炭产率及特性。【结果】生物炭的产率随热解温度的升高逐渐降低。生物炭全碳含量和碳氮比随热解温度升高而升高,全氮含量在400℃以后随热解温度升高而降低。阳离子交换量 (CEC) 在400℃~600℃达到较高水平,为70.87~83.48 cmol/kg。随热解温度升高,玉米秸秆炭表面碱性含氧官能团增加、酸性含氧官能团减少,pH随着热解温度的升高逐渐增加,当温度达到400℃及400℃以上时呈碱性甚至强碱性。红外光谱分析表明,热解温度达到500℃时,纤维素和半纤维素已经完全分解;高温热解使玉米秸秆中–CH3、–CH2、–OH、–C=O间发生缔合或消除,促进芳香基团的形成。随着热解温度的升高,玉米秸秆炭的比表面积和比孔容均是先变大后变小,孔径先变小后变大,在400℃~600℃条件下,玉米秸秆炭的孔隙相对较为丰富,不同热解温度下玉米秸秆炭的比表面积和比孔容呈极显著正相关关系(P < 0.01)。【结论】综合各项指标,玉米秸秆的最佳热解温度为400℃~500℃,此温度下制备的生物炭产出率相对较高,氮、碳养分损失少,生物炭的理化性能和养分利用均达到最优。
钩状木霉 ACCC31649的GFP标记及其对辣椒定殖和促生作用
赵兴丽, 陶刚, 赵玳琳, 卯婷婷, 王廿, 顾金刚
2017, 23(5): 1276-1285. doi: 10.11674/zwyf.17078
摘要:
【目的】旨在建立农杆菌介导的绿色荧光蛋白 (GFP) 基因转化钩状木霉 (Trichoderma hamatum) ACCC31649的技术方法,筛选遗传稳定的GFP标记转化子,并研究该菌株在辣椒植株中定殖和对辣椒的促生作用,为进一步阐明木霉在辣椒根际定殖及其与辣椒病原菌在辣椒根际和植株中的定殖、互作和生防作用奠定基础。【方法】通过根癌农杆菌介导的遗传转化方法筛选遗传稳定的GFP标记转化子,通过灌根接种方法和组织切片的水玻片荧光观察研究了钩状木霉在辣椒植株中定殖过程和对辣椒的促生作用。【结果】获得了遗传稳定GFP标记的钩状木霉转化子。荧光显微观察表明,辣椒根、茎、叶组织中都检测到GFP标记菌株的定殖。标记菌株首先在根部定殖,然后通过根部维管束逐步定殖到茎和叶片组织中。野生型菌株和GFP标记菌株灌根接种4叶期辣椒幼苗,30天后,GFP标记菌株与水处理对照相比,辣椒的株高增长13.5%,根长增长16.2%,鲜重和干重分别增加了43.8%和45.3%,而且野生型菌株与GFP标记菌株对辣椒的促生作用没有显著差异。【结论】钩状木霉能够在辣椒植株根、茎和叶组织中定殖,并且对辣椒具有显著的促生作用。同时,GFP标记的钩状木霉将在进一步阐明该菌株在辣椒根际定殖及其对病原菌拮抗和互作研究中发挥重要作用。
利用小麦秸秆生产木霉分生孢子及其生物有机肥对黄瓜的促生效果
冯程龙, 王晓婷, 康文晶, 孟晓慧, 张风革, 冉炜, 沈其荣
2017, 23(5): 1286-1295. doi: 10.11674/zwyf.17098
摘要:
【目的】木霉是重要的植物根际促生功能菌,然而木霉类生物肥料生产的应用基础研究很薄弱。本研究以小麦秸秆为发酵基质,探究哈茨木霉T-E5产分生孢子的固体发酵工艺条件,并验证发酵物作为生物有机肥的促生效果。【方法】在实验室条件下,以小麦秸秆为固体发酵基质,研究固体发酵的不同发酵方式,温度、酸浓度、酸种类、接种量、含水量、外加碳源和氮源等单因子条件下的产孢量;再利用正交试验设计,研究温度、酸浓度、含水量、接种量、外加氮源和碳源的发酵条件优化。利用两季温室盆栽试验测定包括施用化肥、有机肥、发酵物和不同肥料组合的5个不同施肥处理的黄瓜地上部生物量、株高和叶面积。采用稀释涂布法测定黄瓜盆栽根际土中总真菌数量和木霉菌数量。【结果】单因素条件优化:基质用稀硝酸 (0.1 mol/L) 调节酸度值后接种3%(v/w) 的1 × 107个/mL的T-E5孢子液,调节水分使初始含水量达到75%;在此条件下,添加尿素和玉米粉,在28℃下发酵培养8天,最大产孢量可达到8.87 × 109个/g。通过正交优化,每10 g小麦秸秆,加入调节酸度值的0.05 mol/L硝酸18.3 mL,含水量70%(湿基),接种量9%,添加尿素的量为1%,30℃浅盘培养8天,产孢量达到1.1 × 1010个/g。第1季盆栽试验结果表明,与单施化肥处理 (CCK) 相比,发酵产物与化肥配施 (CT) 使黄瓜的地上部分生物量、株高和叶面积分别提高14.97%、16.75%和14.64%;与单施有机肥处理 (OCK) 相比,发酵产物与有机肥配施 (OT) 使黄瓜的地上部分生物量、株高和叶面积分别提高10.62%、26.06%和9.53%。第2季盆栽也有类似的促生效果,与CCK相比,CT使上述指标分别提高12.83%、11.49%和26.93%;与OCK相比,OT使上述指标分别提高5.96%、34.29%和18.01%。两季盆栽添加木霉发酵物的处理中根际土总真菌数和木霉菌数量相比CCK、OCK和不施肥照 (CK) 均增加1个数量级以上。【结论】以小麦秸秆为主要原料,采用固体发酵工艺可生产高分生孢子含量的哈茨木霉菌剂及其生物有机肥,表明利用农业废弃物生产高附加值的木霉菌剂及其生物有机肥具有可行性。但木霉孢子数量主要受发酵条件影响,今后应在中试和工厂化生产水平进一步研究木霉孢子固体发酵的工艺参数。
微生物菌肥促进苹果花脸病植株氮素吸收和果实增产
陈建明, 葛顺峰, 沙建川, 丰艳广, 姜远茂
2017, 23(5): 1296-1302. doi: 10.11674/zwyf.17002
摘要:
【目的】探究微生物菌肥对减少苹果花脸病发生,提高产量和果实品质的作用。【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,于2015~2016年进行了2年田间试验。设3个处理:花脸病树施化肥 (CK)、健康树施化肥 (T1)、花脸病树施化肥+微生物菌肥 (T2)。分别于2015年10月12日和2016年10月15日,每个处理随机采集100个果实,统计花脸病病情指数,并于2016年10月15日对整树进行破坏性取样,测定15N吸收利用情况。【结果】施化肥+微生物菌肥花脸病苹果树 (T2) 根系生物量及新梢长度显著高于施化肥花脸病树 (CK) 和健康树施化肥 (T1) 处理;施加微生物菌肥,花脸病苹果植株粗根干重、细根干重以及新梢长度比未施加的CK处理分别提高了39.4%、157.0%和42.0%。无论是否施加微生物肥,花脸病苹果植株各器官的Ndff值均显著低于健康苹果树。与CK处理相比,T2处理的果实、新梢、叶片、细根、粗根、多年生枝和中心干的Ndff值分别提高了93.4%、75.6%、63.7%、96.1%、80.2%、103.4%和95.0%;T2处理的15N利用率最高,为14.4%,显著高于T1处理 (10.4%) 和CK处理 (6.7%);T2处理的叶片、果实和新梢的15N分配率显著高于CK和T1处理。第一年施用微生物菌肥 (T2) 对花脸病的防控效果仅为7.1%,第二年显著提高至20.9%,此时T2处理的果实的产量 (6.3 kg/株)、单果质量 (208.2 g)、可溶性糖 (14.3%)、可滴定酸 (0.5%) 及糖酸比 (27.6) 均显著高于CK,但仍低于T1处理。【结论】施用微生物菌肥显著促进了花脸病苹果植株根系的生长,增强了根系对氮的吸收和向地上部的运输,从而提高了植株对氮肥的吸收利用,一定程度上减轻了花脸病对产量和品质的影响。
生物有机肥育苗防控烟草青枯病
刘艳霞, 李想, 蔡刘体, 石俊雄
2017, 23(5): 1303-1313. doi: 10.11674/zwyf.16368
摘要:
【目的】烟草青枯病是影响贵州烟叶生产的主要土传病害之一。生物防控方法作为防控烟草青枯病体系的有效措施之一,寻求经济可行的途径势在必行。【方法】利用实验室自主筛选到的烟草青枯菌拮抗菌NJL-14,通过二次固体发酵研制成烟草专用拮抗青枯病型生物有机肥 (BIO),选取K326和红花大金元两个烟草品种分别进行育苗和盆栽试验。育苗床基质分别添加BIO 1%、2%、3%、4%和5%,以确定适宜的BIO育苗添加量。盆栽试验两个品种分别设定五个处理:常规基质育苗 + 植烟健康土壤(CKn+CKp)、常规基质育苗 + 青枯病病土(CKn+Rs)、常规基质育苗 + 青枯病病土 + 有机肥(CKn+OFp)、常规基质育苗 + 青枯病病土 + BIO(CKn+BIOp)、育苗和盆栽病土中都施入BIO(BIOn+BIOp)。分别采用荧光定量PCR和Biolog-ECO研究育苗基质和盆栽土壤中细菌和真菌数量变化,以及微生物功能多样性,特别是烟草青枯菌及其拮抗菌的消长关系。【结果】当BIO浓度在2%以内时,烟草的发芽率与对照无显著差异;与普通漂浮育苗相比,托盘育苗不但能稳定和延长拮抗菌NJL-14在根际的定殖,而且显著提高烟苗生物量,K326经BIO育苗处理的烟苗地上部和地下部的干重分别比常规基质育苗的处理高17.2%和30.8%,而红花大金元分别高14.9%和20.0%;采用育苗与移栽土壤双重使用BIO模式对烟草青枯病的防控效果明显,防控效果可以达到100%,明显优于只在盆栽中使用BIO模式,并且能够显著抑制土壤中病原菌数量在107 cfu/g土以下,同时有效提高土壤微生物生态多样性。【结论】采用育苗与移栽土壤双重使用烟草专用拮抗青枯病型生物有机肥模式可有效防控烟草青枯病,控制土壤中病原菌数量,改善土壤微生物功能多样性,为有效地生物防控烟草青枯病奠定基础。
不同硝铵比氮素供应对广藿香生长及药效成分的影响
卢丽兰, 杨新全, 王彩霞, 符式龙, 梁振益
2017, 23(5): 1314-1325. doi: 10.11674/zwyf.16451
摘要:
【目的】探讨不同硝铵比氮素营养对广藿香生长、产量、生理效应、挥发油及药效成分的影响,为提高广藿香的产量和药用品质提供氮肥施用依据。【方法】以海南藿香为研究材料进行了砂培盆栽试验。设5个不同NO3-N/NH4+-N比处理为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100,每隔10天浇一次,每次250 mL/盆,每盆定植1株6 cm高的广藿香组培苗。采收期分为定植后60、120、180、240天,每个处理每次采取4盆,分析了广藿香生长指标、叶绿素、抗氧化活性及药效成分。【结果】硝铵比为75∶25的处理更能促进广藿香的株高、茎粗、分蘖数、叶面积指数、地上部鲜重、地上部干重、茎含油率、叶含油率、全株含油率和单株含油量增加,也有利于叶绿素a和叶绿素a + b含量提高。硝铵比为75∶25处理的广藿香植株N、P、K、Ca、Mg元素吸收最多,硝铵比为25∶75和0∶100处理的较低。硝铵比为50∶50的处理有利于叶绿素b含量和苯丙氨酸解氨酶 (PAL酶) 活性的提高,有助于广藿香茎叶的广藿香酮的提高。硝铵比为25∶75和50∶50的处理更有利于羟自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基清除率的提高。硝铵比25∶75处理有利于广藿香茎叶广藿香醇和其他主要药效成分含量的提高。全硝态氮和全铵态氮 (硝铵比为100∶0和0∶100) 处理不利于或抑制广藿香茎叶油的药效成分形成和积累。【结论】供应硝铵比为75∶25的氮更能促进广藿香生长和光合效能的提高,硝铵比为50∶50、25∶75处理更能促进广藿香主要药效成分含量的提高。
施氮对镉胁迫下杂交相思树生长及镉吸收分配的影响
谭长强, 何琴飞, 秦玉燕, 申文辉, 刘秀, 曹艳云
2017, 23(5): 1326-1334. doi: 10.11674/zwyf.17011
摘要:
【目的】研究不同水平氮的供应对木本固氮植物杂交相思树适应镉环境胁迫及其生物修复能力的影响,可为有目的地进行相思树栽培提供施肥依据。【方法】以杂交相思树 (Acacia mangium × Acacia auriculiformis) 为试材进行了盆栽试验。Cd2+ 设3个水平(0、30、60 mg/kg),在Cd2+ 30 mg/kg的基础上设施尿素2个水平(0.4、0.8 g/kg) ,共5个处理。研究了杂交相思幼苗的干物质、氮(N)、磷(P)、钾(K)、镉(Cd)的积累和分配规律。【结果】Cd2+ 胁迫显著抑制了杂交相思幼苗根、茎、叶和总干物质的积累,限制了N、P、K等元素的吸收和积累;杂交相思Cd转移系数为0.044~0.224,根Cd含量明显高于茎和叶,并且根部Cd累积能力要大于地上部;但Cd2+ 60 mg/kg胁迫下,杂交相思通过向地上部分转移Cd以更好地适应强胁迫环境。Cd2+ 30 mg/kg胁迫下,高氮 (0.8 g/kg) 较低氮 (0.4 g/kg) 更显著地促进了茎、叶和植株总的P、K积累,而低氮更有效地增加了根的N、P、K积累量;高氮较低氮更显著地提高了茎、叶干重以及干物质在茎叶中的分配比例,低氮则提高了根干重以及干物质在根中的分配比例和根冠比;Cd2+ 胁迫下施氮显著促进了杂交相思对Cd的吸收和积累,提高了Cd转移系数;低氮更显著地促进了根、叶和总Cd的积累,高氮更显著地促进了茎Cd的积累及Cd在茎、叶中的分配比例。【结论】Cd2+ 胁迫下杂交相思通过改变干物质及N、P、K、Cd积累和分配规律以及提高N、P和K利用率的方式,保证根系生长,以更好地适应胁迫环境。低Cd2+ 胁迫下 (30 mg/kg),施氮可缓解杂交相思由镉胁迫所引起的对N、K吸收的抑制,促进杂交相思各器官干物质以及N、P、K、Cd的积累。低施氮量 (尿素 0.4 g/kg) 促进相思树生长的效果更佳,高施氮量 (尿素 0.8 g/kg) 促进Cd向地上部的运转,提高其对Cd生物修复能力。
红砂根系形态和功能特征对CO2浓度升高和降水量变化的响应
种培芳, 姬江丽, 李毅, 单立山, 刘晟彤
2017, 23(5): 1335-1344. doi: 10.11674/zwyf.17059
摘要:
【目的】探明CO2浓度升高及降水变化对红砂 (Reaumuria soongorica) 根系形态结构及其功能特征的影响,为预测未来荒漠生态系统中CO2浓度升高及降水变化下荒漠植物红砂的生长提供基础数据和理论参考。【方法】采用盆栽试验和开顶式CO2控制气室,研究了红砂根系形态及功能特征对不同CO2浓度变化 (350、550和700 μmol/mol) 和降水处理 [–30%、–15%、100% (自然降水)、+15%、+30%] 的响应。【结果】CO2浓度升高、降雨量变化及二者的交互作用对红砂总根长、总表面积、根生物量和根平均直径均有极显著影响 (P < 0.01),CO2浓度升高和降水量变化对红砂根冠比、比根长和比表面积均有极显著影响 (P < 0.01),而两者的交互作用对其影响不显著 (P > 0.05)。CO2浓度升高和降水量变化显著提高了红砂总根长、总表面积、总根体积、根生物量和根平均直径 (P < 0.01),但总根长、总表面积、总根体积和根平均直径在降水量减少时的增加量大于降水量增加时的增加量 (平均高出18.53%),生物量在降水量增加时的增幅大于降水量减少时的增幅 (平均高出120.84%)。红砂根冠比在降水量减少时比降水量增加时提高更显著 (平均高出57.14%),CO2浓度升高显著降低了红砂的根冠比。降水量增多,红砂比根长和比面积显著降低,CO2浓度升高则显著提高了这两个指标。降水量增加显著提高红砂根系的碳、氮含量,CO2增加显著增加根系碳含量而降低氮含量;CO2升高和各降水量的耦合导致红砂根系的C/N随CO2的升高而升高,随降水量的增加而呈波浪形变化。【结论】CO2升高对除红砂根冠比以外的根系形态指标具有显著的正效应,总根长、总根体积、根平均直径、根冠比、比根长和比表面积对降水量减少的响应更为显著,而总表面积和根生物量则对降水增加的响应较为显著。红砂可通过升高C/N来响应CO2浓度的升高,但C/N比对CO2与降水量耦合的响应则因CO2浓度及降水量多少而不同。
缺铁胁迫柑橘砧木幼苗的光合特性和叶绿体超微结构
姚宇洁, 姜存仓
2017, 23(5): 1345-1351. doi: 10.11674/zwyf.17026
摘要:
【目的】通过研究枳壳与枳橙砧木在缺铁和正常铁浓度处理下的反应,重点揭示两种柑橘砧木光合特性、叶绿体超微结构等对铁敏感性的差异。【方法】以柑橘的枳壳砧木和枳橙砧木实生苗为试验材料,设置缺铁 (–Fe,0 μmol/L) 和正常铁 (+Fe,37.3 μmol/L) 2个处理进行营养液培养,测定了缺铁胁迫对两种砧木苗期铁元素含量与积累量、光合色素含量、叶片糖含量的影响,并进行了叶绿体超微结构的电镜扫描。【结果】缺铁胁迫显著降低了两种砧木铁元素含量与积累量、叶片光合色素含量,且枳橙砧木光合色素含量下降幅度较大。与对照相比,缺铁后枳壳砧木叶片的糖类物质含量降低,且达到显著差异水平;而枳橙砧木叶片可溶性糖、蔗糖含量显著升高,淀粉和果糖含量显著下降。另外,缺铁胁迫条件下,两种柑橘砧木片层结构模糊,嗜饿体数目增加。并且,缺铁后枳壳砧木叶绿体长度、厚度比对照分别降低了22.1%、26.4%,枳橙砧木则分别下降了55.1%、40.4%。【结论】缺铁胁迫下,枳橙砧木幼苗的铁元素含量和积累量、叶片光合色素含量、叶绿体超微结构等均比枳壳砧木受到较大影响,表明枳橙砧木比枳壳砧木对铁营养缺乏更加敏感。
缺锌对玉米根系发育、生长素含量及生长素转运基因表达的影响
周斌, 张金尧, 乙引, 汪洪
2017, 23(5): 1352-1358. doi: 10.11674/zwyf.17062
摘要:
【目的】研究缺锌对玉米根系生长及根系中生长素含量与生长素运输关键基因表达的影响,揭示缺锌胁迫下玉米根系生长与生长素响应特征。【方法】以郑单958玉米为材料,进行营养液培养试验,设置Zn 0缺锌 (0 μmol/L) 和正常供锌 (1 μmol/L) 两个处理。植株干样经硝酸–过氧化氢消煮,利用原子吸收分光光度计测定消煮液锌浓度。保存于FAA溶液 (70% 乙醇︰38% 甲醛︰乙酸 = 90︰5︰5,体积比) 中的根系样品,经洗涤扫描获得数字图像,利用WinRHIZO软件分析得到根长、根表面积、根体积等指标;采用气相色谱-质谱联用仪检测根系中生长素吲哚乙酸含量;采用实时荧光定量PCR技术对玉米根系生长素转运基因ZmAUX1ZmPIN1c表达进行定量分析。【结果】缺锌胁迫下,植株地上部锌含量低于20 μg/g,生物量显著降低;缺锌根系表面积与体积变小,总根长、侧根总长度与侧根平均长度变短,侧根密度增大,直径变细。缺锌条件下,距根尖2 cm的区域中生长素较正常供锌处理降低近30%。缺锌根系中ZmAUX1ZmPIN1c基因表达明显受抑。【结论】缺锌胁迫下玉米根系中生长素转运关键基因表达降低,生长素含量下降,生长素分布改变,影响根系生长发育。
CRISPR/Cas9系统构建的水稻OsPht基因突变体材料可用于养分转运评价
韩娇, 王莉, 何蕊, 李伟, 王冰, 黄升财, 孙永伟, 程宪国
2017, 23(5): 1359-1369. doi: 10.11674/zwyf.17177
摘要:
【目的】CRISPR/Cas9是细菌和古细菌为免受外来DNA片段侵袭形成的一种适应性免疫系统。CRISPR/Cas9已经被作为一种基因编辑的工具广泛应用到很多动物和植物的基因编辑。磷元素是植物生长过程中必需的营养元素,植物对磷的吸收主要由跨膜磷转运蛋白完成。本研究利用CRISPR/Cas9技术对Oryza Japonica Kitaake水稻中冰叶日中花磷转运蛋白McPht基因的同源体OsPht磷转运蛋白基因进行编辑,构建了McPht转运蛋白基因导入水稻OsPht缺失的突变体,初步验证了该突变体材料的功能。【方法】通过CRISPR/Cas9基因编辑手段,将水稻中与McPht蛋白同源性最高的磷转运蛋白基因进行编辑。首先将待编辑的基因片段连接到U3启动子驱动的pCXUN表达载体上,转化到农杆菌EHA105中,然后通过农杆菌转化到水稻幼胚,将获得的转化后再生T0代株系移栽到田间获得T1代种子,并将T1代株系进行盆栽培养,提取株系叶片基因组DNA用于PCR检测,所有株系PCR产物纯化后进行测序,依据序列变化判定目标基因的编辑位点,并对突变体进行生理指标测定。【结果】1) 基因编辑后的类型可分为两类,一类为目标编辑片段20个碱基中后6个碱基缺失,另一类为目标编辑片段20个碱基中后8个碱基缺失或突变。2) 编辑位点缺失6个碱基的株系占总突变株系的28.6%,编辑位点缺失8个碱基的株系占总突变株系的42.9%,GT碱基突变株系占总突变株系的28.6%。3) 水稻突变体的株高、鲜重、根系活力均小于野生型;根系扫描结果显示水稻突变体的根长、投影面积、表面积和侧根数均大于野生型;Cas-2的叶绿素和可溶性糖含量显著高于野生型,Cas-7的叶绿素和可溶性糖含量小于野生型,但差异不显著。【结论】CRISPR/Cas9基因编辑系统成功将水稻中McPht的同源体OsPht基因进行了编辑,所获得的水稻磷转运蛋白OsPht基因碱基缺失或突变不仅为所编辑基因的功能研究提供有效的科学依据,同时为冰叶日中花McPht磷转运蛋白基因导入OsPht基因功能缺失的水稻株系、验证其生理生化功能提供宝贵的评价材料支持。本研究表明基于CRISPR/Cas9介导的基因编辑系统在功能性评价植物养分转运蛋白基因方面是一条有效的途径。
植物离子组学研究进展
沙之敏, 赵峥, 卢琳芳, 史超超, 曹阳, 袁婧, 曹林奎
2017, 23(5): 1370-1377. doi: 10.11674/zwyf.17029
摘要:
【目的】植物离子组学是研究植物体内无机元素组成的一门综合学科。通过现代高通量的元素分析手段 (如ICP-MS),结合生物信息学、功能基因组学、数理统计学等手段研究植物吸收、养分元素积累和重金属污染物的机理及遗传学与分子生物学机制,是植物营养与环境生物学研究领域的新方向。因此,了解植物离子组学的研究方法及其应用方向对于拓展人们对植物和生态系统中元素循环机制的认识,调控植物元素循环等方面具有重大的意义。主要进展本文就近年来关于离子组学领域的研究成果,首先介绍了离子组和离子组学的概念;然后总结了离子组学的发展历程和目前从事相关研究的机构及其各自研究方向;并对离子组数据的转化和分析方法进行阐述;最后重点综述了离子组学的应用,包括从生态学角度探索生态系统中元素间的多重平衡;植物离子组与环境驱动因子、食品安全和超积累植物筛选间的关系;植物离子组结合基因组学对矿质元素吸收转运机制的探索。展望1) 从植物营养和食品安全角度出发,对粮食作物、经济作物和果树等进行离子组学研究;2) 从系统生物学或元素的生物地球化学循环角度对元素在土壤–微生物–植物、生产者–消费者–分解者等系统中的流动循环进行研究;3) 从学科交叉的角度来研究离子组学与基因组学、蛋白组学及代谢组学的相互关系。
ACC对不同氮效率油菜生长后期硝态氮再利用的调控机理
余音, 卢胜, 宋海星, 官春云, 陈柯豪, 张振华
2017, 23(5): 1378-1386. doi: 10.11674/zwyf.16431
摘要:
【目的】研究了进一步解析乙烯对油菜生长后期硝态氮 (NO3) 再利用的影响,揭示植株生长后期氮素再利用的生理机制。【方法】以氮高效油菜品种湘油15 (27号) 与氮低效油菜品种814 (6号) 为试验材料,在15 mmol/L氮水平下,每7天浇灌一次50 mL 100 μmol/L 1-氨基环丙烷-1-羧酸 (1-am-inocyclopropane-1-carboxylic acid,简称ACC),研究ACC对植物生长后期 (花期、收获期) 氮素再利用的影响及其与氮素利用效率 (NUE) 的关系。并用拟南芥野生型 (col.0) 和突变体 (nrt1.5) 材料作为验证,分别于玻璃顶网室和22℃恒温培养室进行砂培试验。【结果】ACC处理显著抑制了油菜BnNRT1.5的表达,且植株的衰老可以显著诱导BnNRT1.5的表达。相对于对照处理,ACC处理植株韧皮部汁液NO3 的再转运能力显著降低,导致下部叶NO3 含量显著升高,中部叶NO3 含量显著下降,上部叶NO3 含量无显著变化,进而导致植株含氮量和籽粒含氮量显著提高,以及以生物量和籽粒产量为基础的氮素利用效率 (NUE) 显著降低。由此推测,油菜生长后期氮素的再利用能力受到NRT1.5基因的显著调控。拟南芥野生型和突变体材料的验证结果表明,相对于拟南芥野生型 (col.0) 材料,拟南芥nrt1.5植株生长后期相对于col.0有更多的NO3 累积在植株衰老叶片中,更少的NO3 通过韧皮部转运到生长旺盛的新叶,植物生长后期氮素从老叶向新叶转运的再利用能力显著降低。【结论】油菜生长后期氮素的再利用能力受到ACC的显著调控,油菜和拟南芥NRT1.5基因表达量分别受到抑制或者发生基因突变时,会导致植株韧皮部汁液NO3 再转运量减少,更多NO3 累积在衰老叶片中而不能得以高效的再利用。因此,调控油菜生长后期NRT1.5的表达,提高油菜生长后期氮素的再转运和利用可以作为提高氮素利用效率的有效手段。
底肥分层条施提高冬小麦干物质积累及产量
温樱, 王东
2017, 23(5): 1387-1393. doi: 10.11674/zwyf.16379
摘要:
【目的】探讨底肥按比例分层条施对冬小麦群体动态变化、干物质积累与分配及籽粒产量的调节作用,为创建合理的耕层供肥条件提供理论依据。【方法】于2014~2015年和2015~2016年冬小麦生长季,在大田条件下,设置5种底肥施用方式:不施底肥 (T1);底肥单层条施在地表下8、16和24 cm (T2、T3和T4);底肥按1∶2∶3分为三份,分别施在地表下8、16和24 cm土层 (T5)。各处理均于拔节期随灌溉水追施氮肥,施肥量一致。调查了小麦关键生育期的生长和发育状况以及养分利用率。【结果】底肥单层条施时,在一定范围内随施肥深度增加,冬小麦分蘖和成穗数减少,但穗粒数显著增加,开花后干物质同化量提高,成熟期单茎干物质在各器官中的分配量增加,尽管开花后营养器官贮存的干物质向籽粒中的转移再分配受到抑制,但籽粒产量仍有一定程度的提高。与T4相比,T5的穗粒数和千粒重无明显变化,但植株分蘖和成穗数显著提高,开花后单位面积干物质积累量和籽粒产量均显著增加。【结论】通过优化养分在耕层土壤的分布,调节各生育阶段的养分供给,进而协调开花后干物质同化与营养器官临时贮存干物质再分配,及穗数与穗粒重之间的关系,在增加穗数的同时仍保持较高的穗粒数和千粒重,是底肥按比例分层条施实现冬小麦高产的重要原因。
四种主栽切花菊品种的养分吸收特征
李淼, 赵平, 姜蓉, 汤利
2017, 23(5): 1394-1401. doi: 10.11674/zwyf.17040
摘要:
【目的】为明确不同切花菊品种的养分需求特性,本研究选取4种引进主栽品种对其养分需求特性进行比较,以期为设施切花菊科学施肥提供理论依据和指导。【方法】采用切花菊品种蒙娜丽莎白、乒乓白、罗马红和丹特紫为材料,在云南富民丰岛花卉设施大棚中进行田间试验。于菊花移栽后15 d (根生长期)、30 d (茎生长期)、45 d (花芽分化期)、60 d (现蕾期) 和80 d (收获期) 进行采样,测定植株干重及氮磷钾含量,于收获期测定观赏性状。【结果】四种切花菊品种干物质累积和养分吸收存在显著差异。罗马红和丹特紫的地上部干物质累积平均为634.63 g/m2,显著高于其他2个品种;丹特紫的地下部干物质累积量和鲜重显著高于其他3个品种,分别为50.5 g/m2、67.10 g/plant;乒乓白地下部干物质累积量相对较低,为丹特紫的61.9%,鲜重以蒙娜丽莎白相对较低,为47.32 g/plant。蒙娜丽莎白和罗马红氮、钾累积量均显著高于乒乓白和丹特紫。罗马红磷累积量显著高于蒙娜丽莎白和丹特紫,而乒乓白磷累积量略低于罗马红,差异不显著。四个菊花品种的N、 P2O5、 K2O阶段累积速率最快的时期均出现在30~45 d (茎生长期~花芽分化期) 和45~60 d (花芽分化期~现蕾期),养分需求量平均为N 4.40 g/m2、P2O5 2.08 g/m2、K2O 7.35 g/m2和N 4.53 g/m2、P2O5 1.35 g/m2、K2O 3.62 g/m2;在80 d (收获期),养分需求量平均为N 2.84 g/m2、P2O5 0.69 g/m2、K2O 1.31 g/m2,分别占总需求量的19.4%、13.5%、7.8%。【结论】不同品种切花菊氮磷钾的吸收、累积和分配存在着显著性差异,4个主栽切花菊品种养分需求量以罗马红最高,乒乓白最低。蒙娜丽莎白和罗马红氮、钾累积量均显著高于乒乓白和丹特紫。罗马红磷累积量显著高于蒙娜丽莎白和丹特紫,而乒乓白与罗马红的磷素累积量差异不显著。对于切花菊罗马红,尤其应重视花芽分化期的养分供应。
上海松柏古树生长与土壤肥力因子的关系
汤珧华, 潘建萍, 邹福生, 乐笑玮, 傅徽楠, 周圣贤
2017, 23(5): 1402-1408. doi: 10.11674/zwyf.17019
摘要:
【目的】松柏古树是上海古树的重要组成部分。土壤肥力状况影响松柏古树的生长,研究不同生长点的土壤性质,并分析其对松柏古树生长的影响,为松柏古树的土壤管理提供理论依据。【方法】以上海地区不同生长点的松柏古树为试验对象,测定了土壤的理化性质 (土壤容重、通气孔隙度、pH值、EC值) 和养分 (有机质、水解氮、有效磷、速效钾及钙、镁、铁、锌),对土壤肥力进行了评价,并进一步分析了土壤对松柏古树生长的影响。【结果】上海松柏古树的土壤pH值为中性偏碱性,可溶性盐分整体较适中,有机质、水解氮的供应水平较高,速效钾供应充足,有效磷供应水平偏低,土壤中的钙、镁、铁、锌含量较为丰富,不存在中毒现象。松柏古树的生长受根系的菌根侵染率影响,与根系的菌根侵染率呈显著正相关,侵染率越高,生长越好;松柏古树的生长与土壤的理化性质有关,与土壤通气孔隙度呈显著正相关、与容重呈显著负相关,通气孔隙度越大,容重越小,生长越好。【结论】目前上海松柏古树的土壤容重偏大,通气孔隙度小,存在通气不良现象。在实际保护松柏古树过程中,宜采取提高菌根侵染率、提高土壤孔隙度、提供充足的有机质和降低土壤容重等措施。