• 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

当期目录

显示方式:
植物营养中理论问题的追本溯源
白由路
2019, 25(1): 1-10. doi: 10.11674/zwyf.19011
摘要:
本文分析了近200年来,国际上植物营养研究特别是有关植物营养理论研究的发展过程,从早期对植物营养的研究开始,论述了腐殖质营养理论的形成与发展以及腐殖质营养理论的具体内容;论述了植物营养矿物质理论的发现过程及李比希否定腐殖质营养理论的理由与事实;介绍了李比希对矿质营养理论的论述与完善过程,分析了矿质营养理论早期的争议及争议的原因;评价了矿质营养理论对农业的贡献。本文还针对目前出现的有机营养理论及碳营养进行质疑,指出了小分子有机物质对植物生长发育的作用。
2014—2016年我国种植业化肥施用状况及问题
徐洋, 杨帆, 张卫峰, 孟远夺, 姜义
2019, 25(1): 11-21. doi: 10.11674/zwyf.18073
摘要:
目的 种植业化肥施用量的变化不仅影响着我国化肥的供销平衡,还与环境安全密切相关。掌握种植业化肥施用状况是贯彻新发展理念,推进农业供给侧结构性改革的重要前提保障。 方法 本研究利用农业农村部339个国家级基层肥料信息网点调查数据,计算2014—2016年我国种植业化肥施用总量,并对主要农作物和不同区域化肥施用量和化肥施用品种分别进行统计分析。 结果 2014—2016年我国种植业化肥施用量分别为5989.7万t、6052.6万t和6041.4万t,其中三大粮食作物小麦、玉米、水稻年均化肥施用总量分别为728.3万t、1214.2万t和887.1万t,合计占到化肥施用总量的46.9%,华北、华中南和华东三个区域年均化肥施用总量分别为1603.1万t、1156.8万t和978.7万t,合计占到化肥施用总量的62.0%,复合 (混) 肥和尿素是农民最常购买的两种肥料,年均购买比例分别为76.8%和65.1%。 结论 我国种植业化肥施用量在2016年首次实现了零增长,化肥减量工作取得重要进展,但区域养分供应不平衡现象突出,主要表现为华北、华中南养分盈余较大,西南、西北养分供应不足。不同作物体系也存在施肥不平衡的问题,小麦、水稻基本合理,玉米和花生投入过量,甘蔗和棉花投入不足。建议国家加大力度推进测土配方施肥、机械施肥、有机肥替代化肥等高效施肥模式,促进化肥减量增效,助力乡村振兴战略实施。
我国马铃薯产量和化肥利用率区域特征研究
徐亚新, 何萍, 仇少君, 徐新朋, 马进川, 丁文成, 赵士诚, 高强, 周卫
2019, 25(1): 22-35. doi: 10.11674/zwyf.18018
摘要:
目的 本研究汇总马铃薯 (Solanum tuberosum L.) 田间试验数据,分析中国马铃薯产区施用氮、磷和钾肥的马铃薯产量 (可获得产量、产量反应和相对产量) 及肥料利用率特征,以期为优化马铃薯养分管理奠定理论基础。 方法 本试验数据来源于:1) 国际植物营养研究所 (International Plant Nutrition Institute, IPNI)1992—2012年间在我国马铃薯主产区开展的117个田间试验;2) 采用字段或字段组合 (马铃薯,马铃薯+产量,马铃薯+利用率,等) 在中国知网数据库 (China National Knowledge Infrastructure, CNKI) 检索的2000—2016年间407篇马铃薯田间试验中文文献。将我国马铃薯种植区分为东北 (NE)、西北 (NW)、华北 (NC)、长江中下游 (MLYR)、东南 (SE) 和西南 (SW) 产区。试验处理包括氮磷钾肥优化处理 (OPT)、不施氮 (OPT-N) 处理、不施磷 (OPT-P) 处理和不施钾 (OPT-K) 处理,研究我国马铃薯不同种植区优化施肥下马铃薯可获得产量,氮、磷和钾肥产量反应,相对产量,农学效率,偏生产力和养分回收率特征。 结果 我国马铃薯施用氮、磷和钾产量反应平均分别为8.6、5.9和6.6 t/hm2,氮素是马铃薯产量的首要限制因子,东北地区产量及施氮产量反应平均值显著高于其他地区 (P < 0.05) 。马铃薯施氮、磷、钾相对产量平均值分别为71.0%、79.4%、77.2%,其中,华北地区施氮相对产量平均值最高,东南地区施磷相对产量平均值最高,西北地区施钾相对产量平均值最高。马铃薯氮、磷和钾肥用量平均分别为N 164.2 kg/hm 2、P2O5 100.3 kg/hm2和K2O 188.0 kg/hm2,东南地区氮和钾肥用量平均值显著高于其他地区(P < 0.05),东北地区施氮量和施钾量较低,东北、西南和西北施磷量高于其他地区,长江中下游施磷量最低。马铃薯氮、磷和钾素农学效率平均值分别为52.2 kg/kg N、58.5 kg/kg P 2O5 和42.3 kg/kg K2O,东北地区氮和钾素农学效率平均值显著高于其他地区(P < 0.05)。马铃薯氮、磷和钾素偏生产力平均值分别为205.7 kg/kg N、339.0 kg/kg P 2O5和209.2 kg/kg K2O,东北地区氮和钾素偏生产力平均值分别显著 (P < 0.05) 高于其他地区。马铃薯氮、磷和钾素养分回收率平均值分别为36.4%、18.5%和27.6%,东南地区磷素回收率平均值显著高于其它地区 ( P < 0.05)。 结论 我国马铃薯不同产区产量、施肥量和肥料利用率差异较大,氮素是马铃薯产量的第一限制因子,华北地区氮素、东南地区磷素和西北地区钾素土壤基础养分供应能力相对较高,不同地区马铃薯需要因地制宜,制定有针对性的马铃薯优化施肥方案。
长期施用有机肥对稻麦轮作体系土壤有机碳氮组分的影响
陈洁, 梁国庆, 周卫, 王秀斌, 孙静文, 刘东海, 胡诚
2019, 25(1): 36-44. doi: 10.11674/zwyf.18138
摘要:
目的 以湖北武汉地区长期稻麦轮作制度下施肥试验地作为研究对象,研究了长期不同施肥处理对耕层土壤有机碳、全氮及活性碳氮组分的影响,为优化稻麦轮作体系下施肥措施,实现土壤固碳减排,培肥土壤提供理论依据。 方法 长期施肥试验开始于1981年,试验处理包括不施肥 (CK)、施化学氮肥 (N)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 及有机无机肥配施处理 (NPKM)。收集2017年小麦收获后耕层 (0—20 cm) 土壤,测定各小区土壤中的有机碳 (SOC)、全氮 (TN)、微生物量碳氮 (MBC、MBN)、水溶性碳 (DOC)、热水溶性有机碳 (HWSC)、颗粒有机碳氮 (POC和PON)、轻组有机碳氮 (LFOC和LFON) 及氯化钾浸提氮 (KEN,即水溶性无机氮) 的含量并分析各指标间的关系。 结果 1) 除KEN外,长期施用有机肥显著增加耕层土壤的各碳氮组分含量,特别是有机无机肥配施处理。2) 各活性有机碳组分占SOC的百分比由高到低排序为POC &gt; LFOC &gt; HWSC &gt; MBC &gt; DOC,各氮组分占TN的百分比由高到低排序为PON &gt; LFON &gt; MBN &gt; KEN,其中POC占SOC的24.04%~37.64%,PON占TN的12.09%~20.24%,且有机肥处理下POC/SOC、PON/TN显著高于其余处理。3) 通过对土壤有机碳及各活性有机碳的对施肥的敏感性分析可得,各活性碳敏感性指数均显著高于SOC,且DOC的敏感性最高。4) 通过各组分间相关性分析可知,除KEN外,各碳、氮组分间显著正相关,其中DOC与SOC、PON与TN关系更为紧密,表明DOC及PON可较好地反应出SOC、TN的变化情况。 结论 在湖北稻麦轮作地区,长期有机无机肥配施处理显著增加了土壤碳库及氮库,促进了土壤碳、氮的积累,尤其是颗粒有机碳和有机氮 (POC和PON)。水溶性碳 (DOC) 对施肥反应最为敏感,可作为指示该地区有机物早期变化的指示物。
野生型水稻及其低硅突变体中植硅体和植硅体碳的含量与分布特征
张楠, 闫国超, 叶木军, 樊小平, 肖卓熙, 陈好, 彭苗, 梁永超
2019, 25(1): 45-54. doi: 10.11674/zwyf.18056
摘要:
目的 水稻是典型的富硅植物,植硅体沉积在水稻体内可封存有机碳。本文分析不同吸硅能力基因型水稻植硅体含量、形态、分布及其固碳特征,探究水稻植硅体固碳机理。 方法 盆栽试验在浙江大学玻璃房内进行。供试材料为水稻低硅突变体Lsi1Lsi2及其野生型,所有施肥和管理措施一致。于成熟期,取水稻地上部茎、叶、鞘样品,常规方法测定硅、植硅体、植硅体碳含量。 结果 1) 不同基因型水稻体内硅含量、植硅体含量、生物量干物质植硅体碳含量存在显著差异,均表现为突变体显著低于其野生型,大小依次为Lsi1野生型 &gt; Lsi2野生型 &gt; Lsi2突变体 &gt; Lsi1突变体,Lsi1Lsi2突变体水稻植硅体碳含量显著高于其野生型,大小依次为Lsi1突变体 &gt; Lsi2突变体 &gt; Lsi2野生型 &gt; Lsi1野生型。2) 野生型水稻硅与植硅体含量为鞘 &gt; 叶 &gt; 茎,而突变体水稻硅与植硅体含量为叶 &gt; 鞘 &gt; 茎,水稻叶片中的植硅体碳与生物量干物质植硅体碳含量最高,植硅体碳含量整体分布趋势为叶 &gt; 茎 &gt; 鞘,生物量干物质植硅体碳含量整体变化趋势为叶 &gt; 鞘 &gt; 茎。3) 水稻植硅体含量与硅含量之间呈极显著正相关 ( P &lt; 0.01),高吸硅的水稻植硅体含量高,且形成的植硅体比表面积小,表明植硅体含量及其形态受其遗传特性的影响。植硅体含量与生物量干物质植硅体碳含量之间呈极显著正相关 ( P &lt; 0.01),植硅体碳含量与生物量干物质植硅体碳含量之间呈极显著负相关( P &lt; 0.01),表明生物量干物质植硅体碳含量除了受植硅体含量影响,还受植硅体所包裹的有机碳浓度影响。4) Lsi1Lsi2野生型水稻生物量、植硅体储量、植硅体碳储量显著高于其突变体。 结论 具有高吸硅能力的野生型水稻与其突变体相比,生物量、硅、植硅体、生物量干物质植硅体碳含量增加,分布不同,虽然植硅体碳含量降低,但植硅体碳储量增加。Lsi1Lsi2野生型水稻比低硅突变体水稻具有更高的固碳潜力。
聚脲甲醛缓释肥对太湖稻麦轮作体系氨挥发及产量的影响
赵蒙, 曾科, 姚元林, 张敏, 杜林岚, 田玉华, 胡建民, 尹斌
2019, 25(1): 55-63. doi: 10.11674/zwyf.18028
摘要:
目的 通过研究尿素和聚脲甲醛缓释肥 (MU) 对太湖地区稻麦轮作体系氨挥发、氮肥利用率及产量的影响,为新型缓释肥料的推广和降低农田氨挥发损失提供理论依据。 方法 田间小区试验在江苏苏州进行,种植制度为水稻小麦轮作,供试聚脲甲醛缓释氮肥有两个,MU70 (含氮量39%) 和MU50 (含氮量40%),供试土壤为潜育型水稻土。除对照外,施氮量稻季为N 270 kg/hm2,麦季为N 190 kg/hm2。以施用普通尿素为对照,试验共设6个处理,分别为100%MU50 (单施缓释肥)、100%MU70、50%MU50 (缓释肥配施尿素)、50%MU70、当地常规 (U) 和对照 (CK)。各处理中缓释肥全部用于基施,尿素分三次追施。施肥后的第二天采用密闭室间歇通气—稀硫酸吸收法测定田间氨挥发通量。收获期测产,计算各处理的经济收益。 结果 氨挥发主要发生在稻季,稻季施用MU可降低稻田的氨挥发损失,表现为100%MU50≈100%MU70 < 50%MU50≈50%MU70 < U。相比U处理,单施MU可导致水稻减产,而MU配施尿素可保证产量,50%MU50和50%MU70的产量比U处理分别提高了5.7%和3.2%;麦季单施MU处理的氨挥发和产量均显著低于U处理,50%MU50和U处理的氨挥发和产量无明显差异,而50%MU70处理的氨挥发损失高于U处理。稻季和麦季的MU与尿素配施处理的氮肥利用率均高于U处理的,而单施MU处理的氮肥利用率均显著低于U处理的,其中不同的是,稻季50%MU50处理的氮肥利用率比U处理显著提高了8.1%;麦季50%MU70处理的氮肥利用率比U处理的显著提高3%。 结论 综合考虑农学和环境效益,稻麦轮作体系50%MU50的总净收入是30259元/hm2,相比U处理 (30168元/hm2) 差异不大,但前者显著降低了氨挥发损失,提高了氮肥利用率。因此,MU50和尿素1∶1配施模式值得在太湖地区推广应用。
长江流域油−稻与麦−稻轮作体系周年养分收支差异
朱芸, 廖世鹏, 刘煜, 李小坤, 任涛, 丛日环, 鲁剑巍
2019, 25(1): 64-73. doi: 10.11674/zwyf.18031
摘要:
目的 评估1990—2017年长江流域不同轮作体系周年养分收支平衡,比较油−稻与麦−稻轮作体系养分收支差异,为提高周年养分利用效率、优化水旱轮作区域养分资源的合理分配提供依据。 方法 收集了长江流域[四川、重庆、贵州、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江和上海等省 (市)] 513个试验的油−稻与麦−稻轮作体系各季作物施肥量、生物量 (含秸秆和根茬及落叶归还)、养分含量、积累量,分析了油−稻与麦−稻轮作体系周年氮、磷、钾养分收支平衡,比较和评估了两种轮作体系氮的损失量 (包含NH3挥发、N2O排放以及氮的径流和淋溶)。 结果 油−稻轮作周年平均化肥投入量为N 378.5 kg/hm2、P2O5 169.9 kg/hm2和K2O 225.7 kg/hm2,麦−稻轮作为N 394.4 kg/hm2、P2O5 172.5 kg/hm2和K2O 210.8 kg/hm2,两种轮作方式施肥量未表现出明显差异。油−稻轮作还田生物量 (18984 kg/hm2) 高于麦−稻轮作 (18123 kg/hm2)。油−稻轮作周年养分归还量为N 142.5 kg/hm2、P2O5 46.4 kg/hm2和K2O 441.3 kg/hm2,较麦−稻轮作分别高出9.7%、6.7%和27.4%。落叶是油菜季养分归还量的重要部分,其带入的氮、磷、钾养分分别占到油菜还田养分总量的29.3%、18.5%和16.3%,使得油菜季养分输入量明显高于小麦季;而小麦由于群体生物量大,两种轮作模式水稻季的养分输入以麦−稻轮作优势明显 (钾素除外)。麦−稻轮作周年地上部养分带走量为N 333.9 kg/hm2、P2O5 125.8 kg/hm2和K2O 379.3 kg/hm2,分别较油−稻轮作高出14.6%、2.1%和−13.4%。油−稻与麦−稻轮作周年氮损失量分别为N 96.7和88.8 kg/hm2,占周年施氮量的22.5%~25.5%。油菜季氮损失量平均N 34.5 kg/hm2,略高于小麦季的N 29.8 kg/hm2。水稻季氮损失量明显高于旱季作物,两种轮作体系相差较小 (N 59.0~62.2 kg/hm2)。不同氮损失途径中,NH3挥发损失的氮所占比例最大,占各季施氮量的7.2%~18.4%;其次是氮的淋溶和径流损失,约为6.7%~12.7%;N2O排放所占比例最小 (1.1%~2.1%)。秸秆不还田时,油−稻轮作体系氮素盈余N 37.3 kg/hm2,麦−稻体系持平或略有亏缺 (N −6.0 kg/hm2),两种轮作体系P2O5盈余53.3~58.4 kg/hm2、K2O亏缺138.3~145.0 kg/hm2。秸秆还田后,油−稻轮作体系周年养分收支平衡量为N 133.0 kg/hm2、P2O5 93.1 kg/hm2和K2O 229.0 kg/hm2,分别较麦−稻轮作高出30.9%、3.2%和28.7%。 结论 水旱轮作体系在秸秆不还田时,油−稻体系氮盈余,麦−稻体系氮持平或略有亏缺,两个体系磷均有盈余而钾素处于亏缺状态。秸秆还田时,两种轮作体系氮、磷、钾均表现为盈余,说明秸秆还田能够增加养分输入,维持土壤养分的平衡。由于油菜落叶归还大量氮素,油−稻轮作较麦−稻轮作体系氮素盈余量高,因此,油−稻轮作可考虑降低氮肥的施用。
氮肥施用和地膜覆盖对旱作春玉米氮素吸收及分配的影响
王泽林, 白炬, 李阳, 岳善超, 李世清
2019, 25(1): 74-84. doi: 10.11674/zwyf.18038
摘要:
目的 通过田间试验探究黄土旱塬氮肥施用和地膜覆盖对春玉米干物质累积、产量和氮素吸收利用的影响。 方法 田间试验于2016年和2017年在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站进行。该站位于陕西省咸阳市长武县洪家镇,地貌为高原沟壑区,地带性土壤为黑垆土,供试作物为春玉米。试验采用裂区设计,主区为地膜覆盖和不覆盖,副区为4个施氮水平 (0、100、250和400 kg/hm2)。在玉米六叶期 (V6)、十叶期 (V10)、吐丝期 (R1)、乳熟期 (R3) 及完熟期 (R6) 5个时期采集植株样品,测定生物量并按照需要分为不同部位测定植株全氮含量。 结果 1) 氮肥施用和地膜覆盖显著提高春玉米籽粒产量,地膜覆盖条件下氮肥提高春玉米籽粒产量效果更显著。地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm2和400 kg/hm2处理春玉米籽粒获得高产,产量达12.8~16.4 t/hm2,两个施氮量间春玉米籽粒产量差异不显著;不覆盖条件下,施氮量400 kg/hm2处理春玉米籽粒产量显著低于250 kg/hm2处理。2) 氮肥施用和地膜覆盖及二因素互作显著提高春玉米花前和花后氮素累积量,二因素互作对春玉米花后氮素和干物质累积作用较花前更大,地膜覆盖条件下施氮处理花后氮素和干物质累积量比例分别为51.5%~54.9%和51.1%~59.9%,为春玉米籽粒产量提高奠定物质基础,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm2和400 kg/hm2处理可获得高的花前和花后氮素和干物质累积量,但施氮量400 kg/hm2处理的氮素和干物质累积量与施氮量250 kg/hm2处理的均差异不显著。3) 由于氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高花前氮素累积和促进花后的生长发育,二因素协同促进春玉米营养器官氮素转移量,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm2和400 kg/hm2处理均能有效促进花前储存更多的氮素向籽粒转运,提高花后期氮同化量,促进籽粒产量的提高。相同覆盖条件下,施氮量400 kg/hm2处理营养器官氮素转移量与施氮量250 kg/hm2差异不显著。4) 地膜覆盖显著提高相同施氮量下氮肥农学效率和氮肥偏生产力;地膜覆盖和氮肥用量及二因素互作显著提高氮收获指数,地膜覆盖条件下,施氮量250 kg/hm2和400 kg/hm2处理可获得较高的氮收获指数,氮收获指数达65.1%~75.4%,但施氮量250 kg/hm2和400 kg/hm2处理氮收获指数差异不显著。 结论 在该试验条件下,氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高春玉米花前和花后的氮素吸收和干物质累积,但二因素互作对春玉米花后氮素吸收和干物质累积影响更大,从而促进了营养器官氮素转移,提高了春玉米产量和氮收获指数。
氮肥基追比例对测墒补灌小麦冠层不同层次光能利用及干物质转运的影响
张振, 于振文, 张永丽, 石玉
2019, 25(1): 97-105. doi: 10.11674/zwyf.18008
摘要:
目的 研究测墒补灌节水栽培条件下,氮肥基追比例对小麦植株冠层不同层次光能利用和干物质积累转运及分配的影响,为确定合理的氮肥运筹模式提供依据。 方法 以‘济麦22’小麦为试验材料,在总施氮量为240 kg/hm2条件下,设置5个氮肥基追比例,分别为N1 (0∶10)、N2 (3∶7)、N3 (5∶5)、N4 (7∶3)、N5 (10∶0),在拔节期和开花期,土壤相对含水量均补灌至田间持水量的70%。 结果 氮肥基追比例为5∶5的N3处理开花后的叶面积指数、冠层上层和中层的光合有效辐射 (PAR) 截获率及截获量显著高于其它处理,中层和下层的透射率显著低于其它处理,PAR转化率和利用率较N1、N2、N4和N5分别提高13.64%、8.02%、8.70%、14.38%和21.17%、8.50%、10.67%、23.88%。N3处理开花后干物质同化量、成熟期干物质积累量及中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运量、转运率显著高于其它处理,籽粒干物质分配量较N1、N2、N4和N5分别提高11.37%、5.68%、6.03%和16.25%。相关分析表明,中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运量与中层PAR截获率呈显著正相关;籽粒干物质分配量与上层、中层及总PAR截获率呈显著正相关,与下层PAR截获率呈显著负相关。 结论 氮肥基追比例为5∶5的处理显著提高了小麦冠层的光能利用,促进了中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运,获得了最高的籽粒产量,为本试验条件下的最优处理。
钾肥对不同抗虫棉品种叶片光系统Ⅱ性能的影响
赵娜, 秦都林, 聂军军, 郭文君, 祁杰, 刘艳慧, 毛丽丽, 宋宪亮, 孙学振
2019, 25(1): 106-114. doi: 10.11674/zwyf.18037
摘要:
目的 通过对不同抗虫棉品种功能叶叶片PSⅡ性能和有关参数的研究,探讨钾影响棉花叶片光合系统的机理,以期为棉花的钾肥施用提供科学依据。 方法 选用三种抗虫棉岱字棉99B (DP99B)、鲁棉研21 (L21)、冀棉169 (J169) 为供试材料。设2个施钾水平:施硫酸钾 240 kg/hm2 (K) 和不施钾 (CK)。于棉花见蕾期,利用便携式LI-6400XT光合仪测定了净光合速率 (Pn)、气孔导度 (Gs)、胞间CO2浓度 (Ci)。利用M-PEA型植物效率仪快速测定了叶绿素荧光动力学曲线 (OJIP曲线) 相关参数, PSⅡ反应中心单位活化截面积还原QA的激发能 (TRo/CSm)、活性反应中心数目 (RC/CSm)、反应中心捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA下游的其他电子受体的比例 (Ψo) 以及PSⅡ性能指数 (PIabs),PSⅡ单位反应中心热耗散掉的能量 (DIo/RC)、K点的可变荧光Fk占振幅Fj-Fo的比例 (Wk) 以及J点的相对可变荧光 (Vj)。利用JIP-test进行了叶绿素荧光动力学曲线 (OJIP曲线) 的参数分析。 结果 施钾对三个棉花品种叶片的Pn、Gs、叶绿素含量、PSⅡ反应中心单位TRo/CSm、RC/CSm、Ψo以及PIabs均有显著的提高作用,同时显著降低了PSⅡ的DIo/RC、K点的Wk以及J点的Vj。施钾后,岱字棉99B (DP99B)、鲁棉研21 (L21)、冀棉169 (J169) 的Pn在2016年分别提高了9.60%、19.84%、11.85%,2017年分别提高了9.14%、18.48%、9.60%;PSⅡ的整体性能 (PIabs) 分别增加了10.79%、17.93%、14.04%。 结论 施用钾肥有利于提高不同棉花品种叶片PS Ⅱ反应中心电子供体侧和受体侧以及PS Ⅱ反应中心电子受体侧之后的电子传递链性能,从而有效提高PSⅡ的整体性能,最终增强了叶片的光合能力。三个品种相比,施钾对L21光合系统的整体改善效果优于DP99B和J169。由此可见,在实际生产中,可以根据不同棉花品种对钾的敏感性合理施钾。但由于我国棉区较多,生产条件差异大,这一结论需在不同的种植区进行进一步验证。
高氮和低氮条件下玉米穗位叶持绿性状的QTL定位
李东亚, 王祎, 汤继华, 许恒, 谭金芳, 韩燕来
2019, 25(1): 115-122. doi: 10.11674/zwyf.18080
摘要:
目的 玉米叶片持绿性与籽粒产量、品质性状密切相关,本研究利用单片段代换系群体,对高氮和低氮条件下的玉米穗位叶持绿性状进行了QTL定位,旨在为持绿相关基因的精细定位以及克隆相关主效QTL奠定基础。 方法 以氮效率差异显著的两个亲本许178和综3构建的172个玉米单片段代换系为研究材料,采用完全随机区组设计,在高氮 (N 240 kg/hm2) 和低氮 (N 75 kg/hm2) 条件下,进行了两年大田试验。以吐丝后第10天穗位叶的SPAD值作为玉米持绿性的表型值,根据代换系与亲本许178表型值的T-test结果,利用该群体的SSR遗传图谱,在P < 0.01条件下定位持绿性状的QTL。 结果 在基因组范围内,两个氮水平下共定位53个穗位叶持绿QTL (贡献率为–2.45%~–22.65%)。上述QTL在玉米的10条染色体上均有分布,其中以第1染色体上检测到的数量最多 (14个),第7染色体上检测到的数量最少 (1个)。高氮条件下检测的QTL为29个,6个在两年试验条件下被重复检测,分别为qhnSG1dqhnSG2aqhnSG3aqhnSG4aqhnSG8bqhnSG10c,其中qhnSG8bqhnSG10c为高氮特异QTL,两年内QTL的贡献率分别为–4.47%、–9.17%、–9.46%和–5.05%;低氮条件下检测的QTL为16个,2个QTL在两年大田环境被重复检测,分别为qlnSG1fqlnSG2b。其中qlnSG1f为低氮特异QTL,两年内QTL贡献率分别为–9.70%和–10.85%。 结论 通过对玉米穗位叶持绿性状分析,将高氮特异持绿染色体片段定位到umc1077~umc2350区段内,低氮特异染色体片段定位到umc1013~umc2047区段内。
不同氮效率夏玉米临界氮浓度稀释模型与氮营养诊断
安志超, 黄玉芳, 汪洋, 赵亚南, 岳松华, 师海斌, 叶优良
2019, 25(1): 123-133. doi: 10.11674/zwyf.18020
摘要:
目的 建立豫中地区玉米临界氮稀释曲线,比较不同氮素利用率玉米品种模型差异,探讨基于此的氮营养指数用于诊断、评价玉米氮素营养的可靠性,为实现玉米合理施用氮肥提供理论依据。 方法 以伟科702和中单909两个不同氮利用效率的品种为试验材料进行连续三年的田间定位试验,共设5个氮肥水平 (0、120、180、240 和 360 kg/hm2),分析不同施氮量对两个玉米品种拔节期、大喇叭口期、吐丝期、收获期干物质的影响,基于不同时期干物质和植株氮浓度建立两个品种临界氮稀释曲线,分析不同氮利用率品种玉米临界氮稀释曲线模型的差异和氮营养指数及其与相对地上部生物量和相对产量的关系。 结果 中单909的氮利用率显著高于伟科702。在各生育时期,两个玉米品种地上部生物量随施氮量变化表现为N0 < N120 < N180≈N240≈N360。随施氮量的增加,两个品种玉米地上部生物量可分为限氮和非限氮两部分,依此建立的两个品种的临界氮稀释曲线模型 (伟科702 Nc = 35.638DM –0.341, 中单909 Nc = 30.801DM–0.370) 具有很好的稳定性。相比中单909的模型参数,伟科702的参数a提高了15.70%,参数b降低了7.84%,且参数a变化值大于参数b。同一时期两个品种基于此模型的氮营养指数均随施氮量的增加而上升;施氮量低于180 kg/hm2时,随着玉米生育时期的推进,氮营养指数随施氮量的增加呈先升高再降低的趋势,当施氮量超过240 kg/hm2时,氮营养指数一直升高。氮营养指数与相对地上部生物量、相对产量相关性均达到显著水平。 结论 本文建立的豫中地区的两个品种玉米临界氮稀释曲线模型及氮营养指数,可以很好地诊断和评价玉米植株氮素营养状况。不同氮利用率品种间临界氮浓度稀释曲线模型参数存在差异,氮高效的品种具有较低的单位生物量氮浓度和较高的曲线斜率,其各时期临界氮浓度低于氮利用率低的品种。
基于BP神经网络和概率神经网络的水稻图像氮素营养诊断
周琼, 杨红云, 杨珺, 孙玉婷, 孙爱珍, 杨文姬
2019, 25(1): 134-141. doi: 10.11674/zwyf.18026
摘要:
目的 实现图像氮素营养诊断需要关键指标的确定和建立快速处理海量图像数据的模型。本研究筛选了水稻氮素营养诊断的敏感时期和部位,优化了图像处理技术参数,并比较了BP神经网络和概率神经网络两种建模方法对养分诊断的可靠性,为利用计算机视觉虚拟技术快速精准判断作物生长营养状况、反演生长过程提供思路和方法。 方法 本研究以超级杂交稻‘两优培九’为试验对象进行了田间试验。设置4个施氮 (N) 水平:0、210、300、390 kg/hm2。在水稻幼穗分化期及齐穗期,扫描获取水稻顶一叶、顶二叶、顶三叶叶片、叶鞘图像数据,共1920组。通过图像处理技术,获取19项水稻特征指标。分别应用BP神经网络和概率神经网络对19项水稻特征指标进行水稻氮素营养诊断识别,并对诊断指标进行了优化和标准化。比较了两个建模方法的灵敏性。 结果 1) 幼穗分化期水稻的整体识别准确率均高于齐穗期水稻的整体识别准确率;三个部位叶片的图像数据,以顶三叶最为可靠;2) BP 神经网络对幼穗分化期及齐穗期水稻19项特征指标进行氮素营养诊断的整体识别准确率均高于概率神经网络。其中BP神经网络对幼穗分化期顶三叶特征指标进行水稻氮素营养诊断识别的准确率最高达90%。概率神经网络对幼穗分化期顶二叶、顶三叶特征指标进行水稻氮素营养诊断识别的准确率最高达82%。 结论 幼穗分化期水稻顶3叶叶片特征最具区分度,易于进行氮素营养诊断识别,可作为氮素营养诊断的有效时期和部位。叶片的6项RGB、HSI颜色空间分量组合最能体现其氮素营养状况。识别效果以BP神经网络好于概率神经网络方法,其整体识别准确率达90%。
不同分子量风化煤腐殖酸对玉米植株主要代谢物的影响
周丽平, 袁亮, 赵秉强, 李燕婷, 林治安
2019, 25(1): 142-148. doi: 10.11674/zwyf.18403
摘要:
目的 腐殖酸的分子量决定了其功能特性,研究不同分子量腐殖酸对玉米生长发育的影响,可为腐殖酸资源的高效利用提供理论依据。 方法 选用‘郑单958’为供试玉米品种,以霍格兰营养液为基础溶液进行水培试验。选择分子量为 &gt; 50 kDa (HA H)、10 kDa~50 kDa (HAM) 和 &lt; 10 kDa (HA L) 三种腐殖酸,添加量均为碳 10 mg/L,以不添加腐殖酸为对照 (CK),共四个处理。幼苗生长20 d后收获,分为根、茎和叶样品,烘干称重,采用傅里叶变换红外光谱仪 (型号VERTEX 70,德国Bruker公司) 检测玉米植株根、茎和叶的光谱特征。 结果 腐殖酸处理玉米根、茎和叶的干物质重较对照分别显著提高了91.07%、89.27%和88.53%。三种腐殖酸处理,以小于10 kDa分子量腐殖酸 (HAL) 对玉米植株生长的促进作用最大,根、茎和叶的干物质重分别提高了143.14%、123.41%和150.54%,其次为10~50 kDa分子量腐殖酸 (HAM),大于50 kDa分子量腐殖酸 (HAH) 效果又次之。腐殖酸处理的玉米根系FTIR光谱在3420 cm–1和1655 cm–1波数附近的透射率均低于对照,茎FTIR光谱在3420 cm–1和1655 cm–1波数附近的透射率均高于对照,表明腐殖酸处理能增加玉米根系碳水化合物、蛋白质、多肽和氨基酸类物质的含量,减少其在茎中的积累,腐殖酸各处理玉米叶片在3420、2920、1735、1655、1518、1380、1250和1050 cm–1波数附近的透射率均低于对照,小于10 kDa分子量腐殖酸表现尤为明显。这表明不同分子量 (尤其是小于10 kDa分子量) 腐殖酸能够增加玉米叶片碳水化合物、脂类物质、蛋白质、多肽、氨基酸类物质和核酸等的含量。 结论 外源添加腐殖酸能够增加玉米干物质重,引起玉米植株不同器官中碳水化合物、脂类物质、蛋白质、多肽、氨基酸类物质及核酸发生变化,小分子量 (&lt; 10 kDa) 的腐殖酸对玉米植株生长的促进作用大于大分子量的,在生产中应尽量选择小分子腐殖酸产品,以充分发挥其促生作用。
我国与欧美化肥重金属限量标准的比较和启示
杨旭, 余垚, 李花粉, 胡义熬, 张承林
2019, 25(1): 149-156. doi: 10.11674/zwyf.18024
摘要:
本文介绍了欧盟各国以及美国部分州的化肥重金属限量标准的制定过程和阈值,分析了我国相关标准制定中存在的不足。我国化肥重金属限量标准是针对肥料种类来制定的,肥料种类之间重金属限量值及限制的重金属种类均存在很大差异。限量标准有国家标准,也有行业标准。不少单质化肥及复合肥标准中没有重金属限量指标,但对由单质化肥配制的水溶性复混肥料则制定了非常严格的限量标准。我国重金属限量标准的制定缺乏理论依据和试验数据支撑,标准公布后也缺少制定依据的说明和解释。美国是根据磷肥及微量元素肥料种类和用量两方面来设定重金属限量标准,该标准由美国环保局 (USEPA) 等机构根据化肥中有害元素对人类健康风险评估模型制定的,并参考了长期的田间定位试验数据和食物中重金属的风险评估调查数据。美国植物食品控制管理协会 (AAPFCO) 根据上述风险评估结果提出了化肥中重金属的限量标准,美国各州则在参考该标准的基础上根据各州法律法规实施。欧盟目前没有统一的化肥重金属限量标准,各国各自规定了相关标准。建议我国参考发达国家的标准制定方式建立重金属的危害风险评价体系;根据大量、中量与微量元素肥料类别及施用量,区分不同重金属的限量,且所有化肥所含的重金属进入农田的限量标准应保持一致。建议制定标准应进行环境、食品安全等调查与长期定位试验,以科学数据为依据,制定适合我国国情的化肥重金属限量标准。
青海省春油菜区土壤养分状况及施肥策略
徐倩, 宋佳, 田汇, 张洋, 胥婷婷, 张荣, 左亚杰, 马爱生, 姚致远, 高亚军
2019, 25(1): 157-166. doi: 10.11674/zwyf.18040
摘要:
目的 海拔高度、成土母质、气候条件、种植品种、耕作方式和施肥水平等因素对农田土壤肥力产生深刻影响。调查明确青海省春油菜区土壤养分的空间分布现状,有助于制定合理的施肥策略和实现该地区春油菜高产优质以及农业的可持续发展。 方法 2015年在青海省东部的湟中、大通和互助三个春油菜主产县,依据各乡镇油菜种植面积大小,共采集了103个耕层土壤样品。测定土壤主要养分含量,并结合ArcGIS中的Kriging插值法研究春油菜田土壤肥力现状及其空间分布特征。 结果 土壤各养分平均含量分别为有机质26.81 g/kg (中等)、全氮1.97 g/kg (丰富)、速效磷19.03 mg/kg (中等)、速效钾164.27 mg/kg (丰富)、有效铁12.02 mg/kg (丰富)、有效锰6.43 mg/kg (中等)、有效铜0.70 mg/kg (中等)、有效锌1.81 mg/kg (中等)、有效硼0.27 mg/kg (缺乏)。三县土壤全氮和速效磷含量达到中等水平以上的比例分别为94%和91%。速效钾和有效锌含量区域差异较大,速效钾缺乏及以下比例有23.0%,主要分布在湟中和互助县,有效锌缺乏及以下比例有36.9%,主要分布在互助县;有效硼缺乏及以下比例高达93.2%,主要分布在互助和大通县。 结论 青海省春油菜土壤氮磷钾养分含量整体偏高,相应化肥减量空间较大。大通、互助两县应合理减施氮肥;湟中、大通两县应降低磷肥施用量;针对湟中和互助县的速效钾含量缺乏地区应适当增施钾肥。土壤有效硼除湟中县的部分地区外均缺乏严重,有效锌含量缺乏的土壤主要分布在互助县,针对以上区域应合理增施硼肥和锌肥,防止作物因缺素而限制产量和品质的提高。养分的平衡供应将有利于提高肥料利用率,实现春油菜产业的可持续发展。