• 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

2019年  25卷  第11期

显示方式:
2019-11-ml 目录
2019, 25(11): 1-5.
摘要:
化肥与有机肥或秸秆配施提高陇东旱塬黑垆土上作物产量的稳定性和可持续性
王婷, 丁宁平, 李利利, 周海燕, 尚来贵
2019, 25(11): 1817-1826. doi: 10.11674/zwyf.19190
摘要:
目的明确陇东旱塬长期施肥黑垆土上春玉米–冬小麦轮作系统作物产量和水肥效应与降水年型的响应关系,为该地区不同降水年型的合理施肥提供参考依据。方法位于甘肃平凉的长期肥料定位试验始于1979年,试验设6个处理:不施肥 (CK)、单施化学氮肥 (N)、氮磷化肥配施 (NP)、氮磷化肥配施秸秆 (SNP)、单施有机肥 (M) 和氮磷化肥配施有机肥 (MNP)。调查了试验38年玉米和小麦产量,依据降水量将生育年划分为干旱年、平水年和丰水年,分析不同降水年型下春玉米–冬小麦轮作系统长期施肥的产量变化稳定性、可持续性和肥料贡献率,降水利用率特征,探讨不同降水年型下产量、施肥和降水之间的关系。结果与N处理相比,NP、SNP、M和MNP处理冬小麦在干旱年、平水年和丰水年分别增产89.8%~151%、108%~174%和52.1%~102%,春玉米分别增产56.3%~99.9%、81.3%~104%和105%~127%。年降水量对冬小麦产量稳定性和可持续性影响较小,对春玉米影响较大。与N处理相比,三种降水年型下NP、SNP、M和MNP处理冬小麦和春玉米的肥料贡献率和降水利用率均显著提高,其中冬小麦在干旱年、丰水年肥料贡献率和降水利用率分别增加166%~198%、520%~654%和100%~164%、53.4%~105%,春玉米分别增加161%~218%、262%~289%和56.0%~99.2%、104%~125%。相同施肥处理下,NP、SNP、M和MNP处理冬小麦平水年和丰水年肥料贡献率分别较干旱年下降9.9%~23.3%和10.6%~23.3%,而春玉米丰水年较干旱年和平水年分别增加6.0%~25.0%和20.4%~27.7%。NP、SNP、M和MNP处理冬小麦平水年和丰水年水分利用率分别较干旱年下降2.2%~26.6%和22.3%~37.7%,而春玉米分别下降了41.9%~49.5%和10.9%~24.4%。回归分析表明,不论年降水量多寡,冬小麦和春玉米产量主要受施肥量和生育期降水影响。结论陇东旱塬不论年降水量多寡,氮磷与秸秆或有机肥配施与单施氮肥相比,均可显著提高作物产量、产量稳定性和可持续性,并提高肥料对产量的贡献率及降水利用率。因此,氮磷配合的基础上配合秸秆或有机肥是保障该地区农田生产力可持续的有效措施。同时,不同降水年型应进一步优化施肥策略以获得更高产量。
长期单施有机肥和化肥对土壤养分和小麦产量的影响
唐继伟, 徐久凯, 温延臣, 田昌玉, 林治安, 赵秉强
2019, 25(11): 1827-1834. doi: 10.11674/zwyf.18436
摘要:
目的等氮、磷、钾养分投入条件下,探索黄淮海小麦主产区化肥和有机肥施用对小麦的增产效果以及土壤养分的演变规律,为小麦科学施肥及土壤肥力的提升提供依据。方法本研究以8年长期定位试验为平台,在冬小麦—夏玉米的传统种植制度下,有机肥和化肥处理均分别设置5个施氮 (N) 量:0、120、240、360、600 kg/hm2,共9个处理。化肥处理的磷、钾用量等同各有机肥处理带入的量。于每年小麦收获期测定小麦产量和土壤养分含量。结果在土壤养分方面,土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量均随有机肥用量的增加而增加,并且呈逐年增长的趋势。化肥在提高土壤有机质及全氮方面与施肥量无明显关系,年际间差异不明显,基本处于同一水平。增施化肥在开始几年能够缓慢提高土壤有效磷和速效钾的养分含量,之后保持稳定。在同一施氮水平下,有机肥处理土壤有机质、全氮、有效磷钾养分含量均显著高于化肥各处理。在作物增产方面,施氮240、360、600 kg/hm2的有机肥处理小麦产量均显著高于施氮120 kg/hm2的有机肥处理,但三个处理之间差异不显著;化肥各处理间均差异不显著。除施N 120 kg/hm2水平下,化肥处理产量显著高于有机肥处理外,其他相同氮水平下化肥处理与有机肥处理无显著差异。结论有机肥在培肥土壤方面,效果明显优于化肥,并且有机肥处理随施肥量的增加能够持续提高土壤养分库容量,而化肥对于土壤养分的提升效果不大,始终处于一个相对较为稳定的水平。有机肥和化肥施用均对小麦产量具有显著的提升效果。在N 120 kg/hm2的低氮条件下,化肥对小麦的增产效果优于有机肥,而在高于N 240 kg/hm2的养分条件下,有机肥与化肥增产效果基本一致。另外,当产量提高到一定水平后,增加施肥量无助于作物产量的提高。
不同有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响
李燕青, 温延臣, 林治安, 赵秉强
2019, 25(11): 1835-1846. doi: 10.11674/zwyf.18494
摘要:
目的探讨本地区主要类型有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响,为不同类型有机肥的科学施用提供理论依据。方法2014年10月—2015年9月在山东省中国农业科学院禹城试验基地进行了冬小麦–夏玉米田间小区试验,供试小麦品种为‘济麦22’,玉米品种为‘郑单958’。在常规施氮量 (N 225 kg/季) 基础上,设化肥 (CF)、鸡粪 (CHM)、猪粪 (PM) 和牛粪 (CM) 单施以及化肥分别与3种有机肥配施处理 (化肥氮分别占25%、50%、75%),13个处理;加倍施氮量下,有机肥和化肥单施 (DCF、DCHM、CPM、DCM) 4个处理;1个不施肥处理 (CK),共计18个处理。测定了小麦和玉米产量、N2O排放通量和NH3挥发通量。结果常规施氮量 (N 225 kg/hm2) 下,单施鸡粪或猪粪的小麦、玉米产量与化肥相当,单施牛粪比化肥处理减产。分别与CF、CHM、PM、CM相比,DCF、DCHM、DPM处理无增产效果,DCM处理玉米表现为增产。猪粪和鸡粪与化肥各配施比例处理的小麦、玉米产量间无显著差异,且均与单施化肥处理相当;牛粪与化肥配施处理的小麦产量随化肥配施比例的提高而提高,玉米产量各配施比例处理间无显著差异。CF处理周年NH3挥发量为39.63 kg/hm2,是单施有机肥处理的37~53倍;单施化肥处理的NH3排放系数接近9%左右,单施有机肥处理的NH3排放系数只有0.2%左右。有机肥与化肥配施的处理周年NH3挥发总量随化肥配施比例增加而明显增加,当化肥配施比例达到75%时,周年NH3挥发总量与单施化肥处理相当。CF处理的周年N2O排放总量为2.85 kg/hm2,高于单施有机肥处理,三种有机肥N2O周年排放量由大到小依次为猪粪 (2.51 kg/hm2)>鸡粪 (1.91 kg/hm2)>牛粪 (1.85 kg/hm2) 处理;加倍施用化肥和有机肥的N2O排放量平均为常规施氮量的1.5倍以上。有机肥与化肥配施的处理周年N2O排放总量随化肥配施比例增加而明显增加,当化肥配施比例达到50%时,周年N2O排放总量达到或超过了单施化肥处理。CF处理N2O排放系数为0.4%左右,有机肥处理N2O排放系数为0.3%左右。有机肥处理的NH3挥发和N2O排放主要发生在小麦季,化肥处理主要发生在玉米季。加倍施肥均会明显增加NH3挥发总量和N2O排放总量,但不影响二者的排放系数。结论不同粪肥与化肥配施对作物产量、田间N2O排放和NH3挥发的影响有明显差异。推荐施肥量下,鸡粪或猪粪不配施或配施少量化肥 (< 50%) ,牛粪配施75%左右的化肥可实现与化肥相当的作物产量,同时减少农田氮肥气态损失。
综合农艺管理提高夏玉米产量和养分利用效率的潜力
刘正, 高佳, 高飞, 杨今胜, 任佰朝, 张吉旺
2019, 25(11): 1847-1855. doi: 10.11674/zwyf.18485
摘要:
目的综合农艺管理影响夏玉米的生长、产量形成和氮磷钾的高效利用。本文从夏玉米种植密度、播期、收获期和施肥几个方面,在优化管理基础上进一步进行了优化,为实现产量和养分利用效率协同提高提供理论依据和科学指导。方法试验于2013—2017年在山东农业大学作物生物学国家重点实验室和泰安市大汶口进行,以玉米杂交种郑单958为试验材料,进行了随机区组田间试验。试验设置4个处理:常规对照采用秸秆覆盖,免耕 (CK);优化处理 (Opt-1),在CK基础上,增加种植密度,延迟收获,减少施氮量并增加施肥次数;最高产量管理模式 (HY),基于高产创建经验,实现当地最大田间产量;在优化处理 (Opt-2),在HY基础上,降低种植密度和施氮量,以期实现产量效率协同提高。后三个处理的耕作方式均为秸秆还田,浅旋耕。测定夏玉米产量、干物质重和氮磷钾利用效率等指标。结果所有测定指标五年试验处理间差异趋势一致、稳定,显示了综合农艺措施对产量影响的稳定性。与CK和Opt-1相比,Opt-2处理产量分别提高了27.6%~37.9%和19.2%~31.9%;抽雄期干物质重分别提高了22.8%~25.0%和13.2%~20.3%;成熟期干物质重分别提高了24.0%~31.9%和8.2%~16.4%。Opt-2处理花前干物质转运效率和贡献率显著低于Opt-1和HY处理,但花后积累量较CK和Opt-1处理提高了28.7%~36.8%,且与HY处理无显著差异。Opt-2处理的籽粒氮、磷和钾积累量分别为146.0~171.4 kg/hm2、75.6~92.7 kg/hm2和40.0~43.8 kg/hm2,氮积累量分别比CK和Opt-1高20.5%~68.4%和12.5%~29.2%,但是比HY处理低13.2%~19.0%;磷积累量显著高于其他处理;钾积累量分别比CK和Opt-1处理高38.4%~58.9%和16.3%~32.6%。Opt-2处理的平均氮肥偏生产力分别比CK和HY处理高62.0%和125.2%,磷肥偏生产力表现相似趋势;Opt-2处理的平均钾肥偏生产力较CK和Opt-1处理下降了64.0%~66.8%。结论在播期和收获期不变的前提下,再优化模式通过增加种植密度10%,氮肥用量增加15%,由一次追施改为两次,显著增加了夏玉米整个生育期干物质和氮磷钾养分积累量,特别是增加了花后干物质积累量,增产27.6%~37.9%,氮、磷肥效率提高47.5%~67.6%,实现了产量和肥料效率的协同提高。
喷施γ-聚谷氨酸提高夏玉米产量和养分吸收的机制
张静静, 白由路, 杨俐苹, 卢艳丽, 王磊, 李格, 张银杰
2019, 25(11): 1856-1867. doi: 10.11674/zwyf.19073
摘要:
目的探明γ-聚谷氨酸 (γ-PGA) 促进夏玉米生长和养分吸收利用的调控机制,为其在玉米生产中的科学使用提供技术指导和理论依据。方法以玉米品种郑单958为试材,于2017和2018年在河北廊坊进行了田间试验。在两个氮肥水平下,即常规用量 (N 180 kg/hm2) 和减量30% (N 126 kg/hm2),分别喷施γ-PGA或谷氨酸两种增效剂 (剂量分别为0、37.5、150 g/hm2),共10个处理。在玉米5个关键生育期采集植株样品,测定植株干物质积累和氮磷钾养分含量,并于收获期测定了玉米籽粒产量。结果1) 两种增效剂处理的夏玉米穗粒数、产量、干物质和养分积累量存在显著差异,喷施γ-PGA效果显著优于喷施谷氨酸。与清水对照相比,喷施γ-PGA可通过提高穗粒数来实现增产,干物质积累总量显著增加,且主要促进开花前后的干物质积累,氮磷钾积累总量也有显著增加,两个剂量间无明显差异。喷施谷氨酸与清水对照的效果无明显差异。2) 常规施氮水平下,与清水对照相比,喷施低量γ-PGA干物质积累总量显著增加5.08%,但增产作用不明显;而喷施高量γ-PGA的处理虽然干物质积累总量增加不明显,但穗粒数明显增加,产量显著增加3.42%,两剂量处理氮磷钾积累量均显著增加,增幅分别为5.20%~6.97%、7.29%~10.85%、3.48%~5.27%;减氮30%水平下,喷施高量γ-PGA处理穗粒数提高,产量显著增加3.07%,而低量处理的穗粒数和百粒重均有明显提高,并显著增产,两剂量下干物质和钾积累总量分别显著增加6.48%~7.93%、4.36%~6.12%,而低量处理氮磷积累量分别显著增加8.41%、11.94%,显著高于高量处理。两种施氮水平下,谷氨酸处理各指标与对照均无明显差异。3) 高产年份 (2017年) ,喷施高量γ-PGA显著增产2.54%,低量处理增产不明显,两个喷施剂量均显著增加干物质和氮磷钾积累总量;低产年份 (2018年) ,两个剂量γ-PGA处理的产量均显著增加,增幅分别达4.37%、4.14%,低量处理均显著增加干物质和养分积累量,且显著高于高量处理。对谷氨酸处理而言,仅在2018年低量处理通过增加百粒重使得产量显著增加,但效果低于γ-PGA处理。结论喷施γ-PGA促进夏玉米开花前后干物质积累,提高干物质和养分积累总量,增加穗粒数提高产量,而喷施谷氨酸无明显效果。可见,γ-PGA的增产增效并非主要是由于分解的谷氨酸起作用。减氮30%水平下喷施γ-PGA的增产增效作用大于常规施氮,且常规施氮水平下喷施高量γ-PGA的增产效果更好,而减氮30%水平下喷施低量γ-PGA的效果更好,表现为喷施低量γ-PGA处理 > 常规施氮对照 > 减氮30%对照,说明减氮30%下喷施低量γ-PGA能达到减肥增效的目的。
气候变暖将显著降低引黄灌区春小麦产量和氮磷钾养分吸收
李娜, 张峰举, 许兴, 肖国举, 罗成科
2019, 25(11): 1868-1878. doi: 10.11674/zwyf.19018
摘要:
目的探索宁夏引黄灌区春小麦不同生育时期氮(N)、磷(P)、钾(K)养分吸收利用对气候变暖的响应机制,为预测气候变暖对干旱半干旱区春小麦生长的影响提供依据。方法试验于2018年3月在宁夏银北引黄灌区宁夏大学试验站进行。供试春小麦品种为‘宁春50号’,供试肥料为磷酸二铵和尿素。采用自动控制红外线辐射器进行野外增温,每个小区内分别设置一组红外灯管作为增温装置、一套自动控温电子设备与一组可移动温度传感器作为控温装置,增温装置直接连接控温装置以使增温梯度达到预设水平,增温时间为昼夜不间断增温。以春小麦冠层自然温度为对照温度 (增温0℃,CK),设置4个增温梯度 (0.5℃、1℃、1.5℃、2.0℃) 处理。于苗期、拔节、抽穗、灌浆、灌浆后10天、成熟期采集植株样品,测定叶、茎、穗的N、P、K养分含量,计算地上部各器官的养分累积吸收量、养分分配率和地上部植株养分累积量,并测定春小麦植株地上部干物重和产量。结果增温0.5℃,春小麦植株苗期干物重、拔节期地上部各器官N、P、K养分含量及养分累积吸收量均显著高于CK。增温1.0℃,苗期植株N、K含量和N素吸收量以及拔节期叶片的N、P、K含量显著高于CK,较对照提高3.2%~23.7%。增温1.5℃,仅苗期植株K含量显著高于CK,较对照提高22.2%。增温2.0℃,从苗期开始各项指标均显著低于CK。拔节期以后,除增温0.5℃春小麦K素含量与CK差异不显著外,其余指标均显著低于CK,春小麦成熟期小穗数、穗粒数、千粒重、产量均随温度的升高呈下降的趋势,增温2.0℃,分别较对照降低53.7%、24.1%、13.4%、21.7%。增温梯度越大,各指标下降的幅度越大。结论春小麦苗期温度升高0.5℃~1.0℃尚有利于拔节期前春小麦对N、P、K养分的吸收,但拔节期后增温超过1.0℃以上都会对N、P、K养分吸收产生显著负作用,导致使生育后期干物质的累积量减少,千粒重、穗粒数等降低,并最终导致产量和品质的下降。
深松35 cm可改善潮棕壤理化性质并提高小麦和玉米产量
梁海, 陈宝成, 韩惠芳, 王少博, 王桂伟
2019, 25(11): 1879-1886. doi: 10.11674/zwyf.18462
摘要:
目的我国传统耕作深度一般为20 cm,长期不变的翻耕深度降低耕层厚度,增加了犁底层厚度,影响作物的生长。研究小麦—玉米一年两季的种植模式下深松耕作的效果,为大田耕作管理提供技术支持。方法田间试验在山东烟台潮棕壤上进行。设计4个耕作处理,分别为常规翻耕20 cm (CK)、深松30 cm、深松35 cm、深松40 cm。小麦播种前进行耕作处理,所有处理均结合耕作一次性基施腐殖酸复合肥 (N–P2O5–K2O=18–10–12) 1125 kg/hm2。玉米免耕,在拔节期追施一次化肥。于小麦、玉米收获期取0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm及30—40 cm土层土壤样品,测定土壤速效养分含量与土壤容重,计算三相比,并调查小麦、玉米产量。结果与CK相比,深松30 cm、35 cm、40 cm小麦季分别增产10.9%、15.3%和15.5%,玉米季分别增产12.0%、14.9%和9.4%(P < 0.05);10—40 cm土层土壤容重降低了0.03~0.18 g/cm3。其中,小麦季0—10 cm土层中CK处理土壤容重显著低于各深松处理,深松35 cm处理0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重显著高于其他各处理;玉米季0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重最低的处理为深松35 cm,且显著低于其他处理。小麦季深松30 cm处理各土层土壤三相比 (R值) 在13.2~15.9之间,总体最小,玉米季则以深松40 cm三相比值总体最小,在6.03~8.81之间。深松处理增加了20—40 cm土层有效养分含量,其中深松35 cm处理的20—40 cm土层有效磷和速效氮含量增加最为明显,分别为0.56~37.4 mg/kg与31.9~77.8 mg/kg;速效钾各土层的增加则以深松30 cm最为显著,为24.3~100 mg/kg;有机质含量以深松40 cm增加量最大,为0.95~0.69 g/kg。结论深松耕作可显著降低当季土壤容重,增加当季与下一季作物产量,提高土壤耕层以下20—40 cm土层的养分有效性,综合各机械能耗与耕作效果,以深松35 cm最佳。
稻虾共作模式下稻田土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的特征
王蓉, 朱杰, 金涛, 刘章勇
2019, 25(11): 1887-1899. doi: 10.11674/zwyf.18414
摘要:
目的研究稻虾共作模式下土壤氨氧化微生物数量、群落多样性及群落结构,深入了解该模式下的土壤微生态环境的演变。方法试验点在湖北省荆州市长江大学农学院基地,设置稻虾共作模式 (CR) 与常规中稻种植模式 (MR),借助荧光定量PCR技术与Illumina Miseq高通量测序平台,分析了土壤氨氧化细菌 (AOB) 与古菌 (AOA) 丰度、多样性及群落结构。结果与MR模式相比,CR模式显著提高了土壤硝态氮、总碳及总氮含量,对土壤pH、碱解氮及土壤碳氮比无显著影响。CR模式土壤AOA与AOB amoA基因拷贝数为3.13 × 105和7.01 × 105 copies/g干土,MR模式土壤AOA、AOB amoA基因拷贝数为1.41 × 105和3.87 × 105 copies/g干土,两个模式土壤AOB的数量均显著高于AOA,CR模式土壤AOA、AOB的数量均显著高于MR模式 (P < 0.05)。α群落多样性指数表明,相比MR,CR模式显著降低了土壤AOA群落多样性,对AOB群落多样性无显著影响。Venn结果分析,CR模式增加了AOA amoA基因的物种,改变了AOB amoA基因的物种组成,且AOB amoA物种数量下降。在属水平上,norank_c_environmental_samples_p_Thaumarchaeotaunclassified_k_norank_d_Archaeanorank_c_environmental_samples_p_Crenarchaeotanorank_p_environmental_samples_k_norank为AOA的优势类群,相对丰度占AOA amoA基因总序列的99.25%~99.46%,CR模式显著提高了norank_c_environmental_samples_p_Crenarchaeota在AOA群落属水平的相对丰度;unclassified_k_norank_d_Bacterianorank_f_environmental_samplesnorank_o_environmental_samples_c_Betaproteobacteriaunclassified_o_Nitrosomonadales为AOB的优势类群,相对丰度共占97.78%~98.49%,且CR模式显著增加了norank_o_environmental_samples_c_Betaproteobacteriaunclassified_o_Nitrosomonadales在AOB群落属水平的相对丰度。冗余分析 (RDA) 结果显示,土壤基本理化性质对于土壤AOA、AOB群落结构影响有着相似的趋势,其中对AOA、AOB群落结构影响最大的因子是硝态氮,其次分别为总碳、铵态氮、碱解氮、pH。根据RDA投影距离分析,稻虾共作模式对土壤AOA群落结构的影响大于AOB,且MR与稻虾共作模式土壤AOB的群落结构具有一定的相似度。结论稻虾共作模式显著降低了AOA群落多样性,而对AOB群落无显著影响;稻虾共作模式显著增加了AOA与AOB的丰度并显著影响了群落结构组成。土壤硝态氮、总碳、铵态氮、碱解氮、pH含量是导致土壤微生物数量、多样性及群落结构变化的主要原因。
北方典型水稻土有机质及其组分演变特征
王莹莹, 张昀, 张广才, 高晓丹, 叶超, 刘思齐, 张雅楠, 李丽
2019, 25(11): 1900-1908. doi: 10.11674/zwyf.18488
摘要:
目的探究我国北方淹育型水稻土在开垦耕种过程中土壤有机质及其组分的演变特征,为提高水稻土有机质的品质、合理利用水稻土及提高其生产潜力、建设高产稳产稻田提供理论依据和数据支撑。方法本研究以辽宁省各地棕壤和草甸土上发育的不同开垦年限淹育型水稻土为研究对象,通过野外调查、田间定点试验及室内测试分析等手段,研究了开垦年限对水稻土有机质含量与组成及其腐殖质特性的影响。结果水稻土耕层有机质总量 (SOM) 随开垦年限的增加维持在18.60~26.30 g/kg之间,与开垦年限无显著相关关系 (P > 0.05),但易氧化有机质含量占有机质总量的比例 (ROM/SOM) 均在50%以上,并且随水稻土开垦年限增加而下降,降幅为18%~20%;有机质氧化稳定系数 (Kos) 均在1.2以下,随着水稻土开垦年限增加呈上升趋势,增幅为52%~57%,胡富比 (HA/FA) 及胡敏酸相对色度 (RF) 随开垦年限增加而增大,但胡敏酸活化度 (AD) 和土壤腐殖质的松/紧 (LCH/TCH) 明显下降。结论北方水稻土随着开垦年限的增加,土壤中的有机质稳定性增加,活性降低,耕层土壤对养分的供、贮能力减弱,土壤肥力水平下降,限制了北方水稻土生产潜力的发挥,应通过耕作管理和有机无机肥料配施来防止或减缓水稻土肥力的下降。
基于15N示踪法的双根大豆系统氮素吸收和分配特性研究
马春梅, 王晶, 夏玄, 王畅, 吕晓晨, 李莎, 程娟, 龚振平
2019, 25(11): 1909-1919. doi: 10.11674/zwyf.18469
摘要:
目的施氮可以促进大豆生长并提高产量,同时会抑制根瘤生长和固氮。因此研究大豆对不同形态氮素的吸收、分配及再分配特点,可以为解析大豆氮的转运特性及施氮对根瘤的系统性抑制提供参考。方法利用嫁接方法,制备具有两个根部和一个地上部的双根大豆植株,在砂培条件下分别以NO3和NH4+为氮源设置两种试验处理。试验Ⅰ,一侧施50 mg/L的15NO315NH4+(A侧),另一侧不施氮 (B侧);试验Ⅱ,一侧施50 mg/L的15NO315NH4+(A侧),另一侧施同形态的50 mg/L的NO3或NH4+(B侧)。于始花期 (R1) 和始粒期 (R5) 取样两次,将植株分为A根、B根、A侧根瘤、B侧根瘤、茎、叶片、叶柄、荚等部位,用于测定15N丰度、干重和氮含量等指标。结果试验Ⅰ和试验Ⅱ结果发现,大豆A和B两侧根瘤的15N丰度均高于自然丰度 (0.365%),说明根瘤的生长发育过程中,所需要的氮不是全部来自自身固氮,还需要从根中吸取氮。与试验Ⅰ相比,试验Ⅱ的根瘤固氮率明显下降,表明大豆植株优先吸收利用肥料氮。NO3与NH4+处理相比,各器官15N丰度均没有显著性差异,说明在50 mg/L的氮浓度下,NO3和NH4+对大豆的氮营养没有显著差异。试验Ⅰ和试验Ⅱ均发现大豆B侧根及根瘤的15N丰度高于自然丰度 (0.365%),且小于施加的肥料氮的15N丰度 (3.63%),表明A侧根吸收的氮会经地上部转移到B侧的根及根瘤中,即根吸收的肥料氮会以一定的比例运输到地上部,随后会再次重新分配回根及根瘤中。本试验将双根大豆系统中地上部和B侧根及根瘤看成一个氮转移系统,利用15N丰度的差异,构建了R1~R5期地上部向根及根瘤转移氮量的计算方法。经计算发现,当施氮浓度为50 mg/L时,在始花期至始粒期,根来自地上部转移的氮占根部氮积累量的28.4%~40.8%,根瘤来自地上部转移的氮占其氮积累量的14.4%~17.2%。结论根瘤生长所需要的氮不是全部来源于自身固氮,有一部分来源于根系吸收的氮。在有肥料氮存在时,大豆植株优先吸收肥料氮。根系吸收的肥料氮以及根瘤固氮被运输到地上部后,会再次重新分配回根及根瘤中。在50 mg/L的氮浓度下,氮素形态 (NO3和NH4+) 不会影响大豆植株对氮的吸收及分配。
不同氮效率木薯品种根系形态、构型及氮吸收动力学特征
康亮, 梁琼月, 姚一华, 蒋强, 董蒙蒙, 顾明华, 何冰
2019, 25(11): 1920-1928. doi: 10.11674/zwyf.19024
摘要:
目的比较分析低氮 (N) 条件下不同氮效率木薯品种的根系形态、构型及吸收动力学变化,以阐明木薯氮高效吸收机制,为指导木薯生产和木薯品种选育提供理论基础。方法于2015年在广西大学国家重点实验室温室大棚内进行了试验。盆栽试验采用双因素 (品种 × 氮水平) 区组设计。供试木薯品种包括氮高效品种华南10号 (SC10) 与氮低效品种华南205(SC205)。氮水平包括不施氮 (N0) 和施N 55.2 mg/kg土 (N1)。每盆装10 kg土,种植1株幼苗。木薯出苗60天后,取出并洗净根系,利用根系扫描仪EPSON2000进行根系图像采集,利用WinRHIZO PRO根系分析软件分析图片,获得根系形态指标。将整株植株分成根、茎、叶三个部分,测量干重和氮含量。根系分层试验在大型根系观测系统中进行。吸收动力学试验采用改进常规耗竭法,并比较分析了木薯根系形态、根系构型特征及硝态氮吸收动力学参数差异。结果N1和N0条件下,氮高效品种SC10生物量和氮素积累量均显著高于氮低效品种SC205(P < 0.05)。N0条件下,SC10的整株生物量降幅为37.4%,SC205的降幅为69.4%,品种SC10的降幅显著低于SC205 (P < 0.05);SC10的根、茎、叶和全株氮积累量均显著高于SC205,全株氮积累量为SC205的152%。与N1相比,N0处理的木薯品种SC10总根长、根系表面积和细根根长的降幅分别为11.0%、10.0%和20.4%,SC205的降幅分别高达35.9%、27.7%和50.2%,两个品种下降幅度差异显著 (P < 0.05)。低氮诱导木薯根系分布下移,SC10根系呈上宽下窄三角形,最深可达180 cm土层;SC205根系呈椭圆形,最深达130cm土层。氮素吸收动力学试验结果发现SC10、SC205的Km分别为3.27和7.87 mmol/L,表明SC10根系对NO3的亲和性更高。结论氮高效品种SC10的根系对硝态氮的亲和力 (Km) 几乎是氮低效品种SC205的两倍。在氮素胁迫条件下,氮高效品种可形成优于氮低效品种的根系构型,特别是根系的总根长、根系表面积和细根根长的下降幅度显著小于氮低效品种,是有效缓解氮胁迫的重要原因。
氮胁迫与非胁迫条件下玉米叶形相关性状的QTL分析
郭向阳, 陈建军, 卫晓轶, 吴迅, 祝云芳, 王安贵, 刘鹏飞, 汤继华, 陈泽辉, 罗红兵
2019, 25(11): 1929-1938. doi: 10.11674/zwyf.18507
摘要:
目的叶片是植物光合作用的重要器官,也是蒸腾作用和抗逆的主要器官。在施氮 (N+) 与不施氮 (N–) 条件下鉴定玉米叶片相关性状的QTL,为高光效玉米新品种选育提供重要的理论依据。方法利用玉米骨干系综3为供体,许178为受体,通过杂交、回交和分子标记辅助选择的方法,构建了一套以许178为背景的综3单片段代换系 (SSSLs) 群体,其中包含160个单片段代换系。以这套SSSLs以及许178为材料,在施氮和不施氮条件下,通过一年三点 (贵州贵阳、德江和云南罗平) 的表型评价,利用复合区间作图法对叶面积、叶绿素含量和穗下绿叶数3个叶片相关性状进行QTL定位。结果在基因组范围内,两种氮处理条件下共检测到42个主要叶片相关性状QTLs,分布于10条染色体上。N+条件下,在3个地点共检测出8个叶面积的QTLs,5个穗下绿叶数的QTLs,8个叶绿素QTLs。其中,qLAI1b在3个环境中同时被检测到;qLAI1b在德江、贵阳和罗平点对叶面积的贡献率分别为14.41%、14.47%和16.38%,来自于综3的等位基因起增效作用。同时,穗下绿叶数QTL (qLN7aqLN7b) 在3个环境中均被检测到。在氮胁迫 (N–) 条件下,3个环境中共检测出9个叶面积QTLs,7个穗下绿叶数QTLs,8个叶绿素QTLs;其中,位于bin3.08的叶面积QTL qLAI3b,片段大小为120.48 cM,在德江、贵阳和罗平的贡献率分别为20.4%、12.8%和13.2%,来自于许178的等位基因起增效作用;玉米穗下绿叶数QTL,位于bin9.01区的穗下绿叶数QTL qLN9 (umc1957~umc1867~umc2078),片段大小为62.7 cM。位于bin4.08的叶绿素含量QTL qCHL4a,片段大小为18.69 cM,在德江、贵阳和罗平点对叶绿素含量的贡献率分别为17.6%、10.6%和11.4%,且来自于亲本综3的等位基因起减效作用。结论不同氮素处理下,检测出一些共有的玉米氮响应的主效 QTLs,如qLAI3b (umc1844~umc1320~bnlg1182)、qLN7a (umc1642~umc2160~umc1929)、qLN7b (phi328175)。这些区段可能在玉米氮素吸收、转运和利用过程中起重要作用,可作为下一步精细定位和图位克隆玉米叶片相关基因的重要候选区域。
氮素亏缺对苹果愈伤组织硝态氮吸收及同化的影响
文滨滨, 张新昊, 沈红艳, 武红玉, 陈修德, 肖伟, 高东升
2019, 25(11): 1939-1948. doi: 10.11674/zwyf.18470
摘要:
目的研究硝态氮亏缺对苹果叶片愈伤组织生长及硝态氮吸收同化的影响,了解苹果愈伤组织对硝态氮亏缺的响应机制,为进一步研究缺氮处理影响愈伤组织生长发育的分子机理提供理论依据。方法以‘嘎拉3’组培苗叶片愈伤组织为试材进行组培试验,设置培养基中NO3-N亏缺和适宜两个水平 (NO3-浓度分别为0 mol/L和0.039 mol/L)。选取叶龄一致的功能性叶片,用灭菌手术刀片沿垂直叶脉方向划伤叶片并切除叶柄和叶尖,叶背向上平铺于MS分化培养基,暗培养3天然后转至光下7天,将长出愈伤组织的叶片分别转移至MS正常分化培养基 (CK) 和MS NO3-N亏缺分化培养基 (T,用NH4Cl、KCl分别代替MS中的NH4NO3、KNO3),培养3周。在转板第0、1、3、7、14、21天分别取叶片伤口处的愈伤组织,观察其细胞形态,测定硝态氮含量、NO3流速、氮素同化酶活性和氮素同化酶基因相对表达量。结果苹果愈伤组织经NO3-N亏缺处理1天后,细胞体积变小,间隙变大,排列疏松,7天后细胞变形,排列无规则。愈伤组织中硝态氮含量在处理7天时达到峰值,为1.54 mg/g,显著高于对照,最大降幅出现在7天后,为13.64%。NO3-N亏缺处理前,NO3吸收速率最大,为22.38 pmol/(cm2·s),处理1天后降幅为84.1%,处理至7天时,NO3已经由吸收变为外排,逆差为24.45 pmol/(cm2·s)。NR活性在处理至7天时无显著变化,7天后快速增加,增幅为19.26%。NiR活性在处理至14天时,无显著性差异,14天后上升幅度为21.83%,缺氮处理1天后,GS活性最低,为0.22 U/g,7天后稍有增加,增幅为22.9%。处理组GOGAT活性在第3天时最低,为0.088 U/g,随后酶活性增加并保持稳定,但是仍低于对照组。处理组氮代谢关键酶基因MdNR2MdNIRMdGS2MdGOGAT的表达量在处理至21天时达到峰值,分别为对照组表达量的3.36、2.52、11.37和2.29倍。结论苹果愈伤组织对缺氮非常敏感,从第一天起就可以观测到细胞间隙变大且体积变小,对NO3的吸收速率逐渐降低,氮素同化酶活性基本呈逐渐降低的趋势,氮素同化酶基因表达量逐渐升高。缺氮7天后,苹果愈伤组织硝态氮含量趋于稳定,并开始外排NO3;氮素同化酶活性基本呈逐渐升高的趋势,氮素同化酶基因表达量进一步升高。总之,氮素亏缺处理前期提高了苹果愈伤组织对NO3的吸收,随着处理时间的延长,氮素代谢失衡,严重影响了细胞的形态结构,导致愈伤组织生长发育异常。
镁对槟榔幼苗光合特性和叶绿体超微结构的影响
李佳, 曹先梅, 刘立云, 牛启祥
2019, 25(11): 1949-1956. doi: 10.11674/zwyf.19158
摘要:
目的研究不同供镁水平对槟榔幼苗叶片叶绿体超微结构及光合特性的影响,为槟榔的平衡施肥矫治技术和高产优质栽培提供理论依据。方法以三叶龄‘热研1号’槟榔幼苗为试材进行了沙培试验。采用1/2 MS完全营养液,即对照处理Mg浓度为0.75 mmol/L,缺Mg (–Mg) 和高Mg (+Mg) 处理分别为不添加Mg和添加Mg 2.25 mmol/L。幼苗生长5个月后,取样测定槟榔幼苗非结构性碳水化合物含量、蔗糖合成酶 (SS) 和蔗糖磷酸合成酶 (SPS) 活性、叶绿素荧光动力学参数,观测叶绿体超微结构。结果1) 缺镁处理导致槟榔叶绿素相对含量 (SPAD)、光系统Ⅱ (PSⅡ) 的最大光化学效率Fv/Fm、实际光化学效率Y(Ⅱ)和光化学淬灭系数qP显著降低,而高镁处理组与对照差异不显著;2) 缺镁处理槟榔叶片的可溶性糖、蔗糖含量较对照均显著升高,而淀粉含量显著降低;高镁处理组淀粉含量显著高于对照组,但可溶性糖和蔗糖含量差异不显著;3) 缺镁胁迫致使叶绿体膜解体,基粒片层大部分消失,类囊体片层结构断裂,噬锇颗粒数目增多;高镁处理时叶绿体发生变形,叶绿体膜模糊,基粒片层部分消失,噬锇颗粒和淀粉粒增多。结论缺镁胁迫下,槟榔幼苗叶绿体超微结构发生变异,叶绿素合成及碳代谢受阻,光合效率降低,而高镁处理对槟榔叶片的影响显著小于缺镁处理。
纽荷尔脐橙微量元素缺乏症状及其叶片光合日变化特性
周高峰, 李碧娴, 林华珍, 管冠, 刘桂东, 姚锋先, 钟八莲
2019, 25(11): 1957-1966. doi: 10.11674/zwyf.18443
摘要:
目的研究纽荷尔脐橙主要微量元素缺乏的典型症状,缺乏初期和后期的症状差异,以及早期缺乏光合日变化的特性,为快速营养诊断和有效消除缺素影响提供依据。方法以2016年4月嫁接的1年生枳砧[Poncirus trifoliata (L.) Raf] 纽荷尔脐橙 [Citrus sinensis (L.) Osb. CV. Newhall]幼苗为材料,进行了盆栽砂培试验。对照 (CK) 营养液为1/2 Hoagland营养液和全剂量Arnon营养液;缺铁 (–Fe)、缺锰 (–Mn)、缺硼 (–B)、缺锌 (–Zn) 和缺铜 (–Cu) 处理为1/2 Hoagland营养液中分别不添加Fe-EDTA、MnCl2、H3BO3、ZnSO4、CuSO4。于培养1个月植株开始抽新梢时进行缺素处理,连续处理6个月时 (初期),观测新叶缺素症状,并测定光合日变化规律;之后再保留一次抽梢,到10个月时 (后期),观测次级新叶养分缺乏症状。结果缺Fe初期新叶呈黄绿色,叶脉保持绿色,呈细网状叶脉;后期新叶完全失绿呈白色或淡黄色,叶脉也呈白色。缺Mn初期新叶脉间现不规则浅色条带,后期新叶呈黄色或灰白色,叶脉间现不透明褐色斑点。缺B初期老叶叶脉轻微突起,后期老叶叶脉严重爆裂同时伴有脉间轻微黄化,新叶显著增厚变硬,新芽簇生。缺Zn初期新叶呈现斑驳黄化,后期新叶严重变窄变小,甚至出现畸形症状。缺Cu初期新叶凹凸不平,后期叶脉弯曲成弓状,叶色变淡,枝条细长而扭曲下垂。与对照相比,总叶绿素含量则只在缺Fe、缺Mn和缺Zn处理的新叶中显著下降,且下降幅度为缺Fe > 缺Mn > 缺Zn,分别下降了74.7%、31.9%和14.8%;净光合速率 (Pn) 日峰值和日均值在缺Fe、缺Mn和缺Zn处理的新叶和缺B处理的老叶中显著下降,且缺Zn处理推迟了其在新叶中出现峰值的时间;蒸腾速率 (Tr) 日变化在缺Fe处理的新叶中其峰值被延后,日均值则仅在缺Fe处理的新叶和缺B处理的老叶中显著下降,降幅分别为24.6%和41.6%;胞间二氧化碳浓度 (Ci) 日变化受影响最显著的分别是缺Fe处理的新叶和缺B处理的老叶,其他处理与对照比较差异不显著;缺Zn新叶和缺Mn、缺B老叶的气孔导度 (Gs) 日变化趋势被改变,前者由双峰变单峰,后者则相反。结论脐橙幼苗叶片在微量元素缺乏初期和后期的症状上存在较大差异; 缺Fe、缺Mn和缺Zn处理改变了新叶和缺B处理改变了老叶的光合日变化趋势。
增磷减氮配合保水剂可提高多年生西北羊茅种子产量
石正海, 刘文辉, 张永超, 刘凯强, 魏小星, 秦燕
2019, 25(11): 1967-1976. doi: 10.11674/zwyf.18486
摘要:
目的西北地区干旱少雨,保持土壤水分对植物的生长十分必要。本文研究了保水剂、氮肥与磷肥对多年生牧草西北羊茅种子产量及其性状的影响,为西北羊茅合理施用肥料和保水剂提供理论依据。方法试验在青海省海北州多年生牧草种质资源圃进行,供试材料为建植三年的西北羊茅。试验采用三因素完全随机区组设计,包括2个保水剂用量 (0 和30 kg/hm2,表示为PM0、PM30);2个施氮量 (N 0和60 kg/hm2,表示为N0、N60);4个施磷量 (P 0、60、75 和90 kg/hm2,表示为P0、P60、P75和P90),共16个处理。测定了种子产量及产量性状 (单序籽粒数、单序籽粒重、千粒重、生殖枝数和单位面积籽粒数等)。结果1) 单独添加保水剂对西北羊茅种子产量无明显影响,但与氮肥、氮磷肥互作显著影响种子产量。不论单独施用还是与磷肥和保水剂配合,施氮处理西北羊茅种子的产量降低16%~48%。施磷显著增加西北羊茅种子产量,提高幅度28%~49%。N0PM30P90组合处理种子产量最高,达560 kg/hm2,N60PM0P0组合最低,仅260 kg/hm2。P75与P90处理种子产量差异不显著,但均显著高于P60和P0处理。2) 保水剂主要增加了单序籽粒重,最大增幅达29%。N60处理羊茅单序籽粒数、单序籽粒重、千粒重、生殖枝数降低幅度为12%~18%,单位面积籽粒数最大降幅为50%。氮肥与保水剂互作降低生殖枝数和单位面积籽粒数的幅度分别为24%和34%。随施磷量增加,单序籽粒重增加幅度最大,其次为单序籽粒数和单位面积籽粒数;各产量性状均在施磷量75~90 kg/hm2时有较大值。3) 与种子产量的相关系数分别为单位面积籽粒数 (0.847)、生殖枝数 (0.822) 和单序籽粒重 (0.767)。通径分析结果表明生殖枝数 (0.637) 和单序籽粒重 (0.518) 两个性状的直接作用最大。4) 磷肥偏生产力随施磷量增加显著降低,而磷肥农学效率差异不显著;N60显著降低磷肥偏生产力和农学效率。结论多年生西北羊茅种子产量受氮、磷影响较大,受保水剂的影响相对较小。施氮会降低单位面积籽粒数,进而显著降低种子产量。施磷可以显著增加生殖枝数和单序籽粒重,提高种子产量。因此,在供试区域,羊茅草种子生产不建议施用氮肥或单独施用保水剂,推荐保水剂30 kg/hm2与磷肥75 kg/hm2配施以提高种子产量和磷肥效益。
基于卷积神经网络的堆肥腐熟度预测
薛卫, 胡雪娇, 韦中, 梅新兰, 陈行健, 徐阳春
2019, 25(11): 1977-1988. doi: 10.11674/zwyf.18477
摘要:
目的目前堆肥腐熟度主要采用复杂的化学、生物学方法进行判断,操作繁琐且效率低。卷积神经网络 (convolutional neural network,CNN) 模拟人类视觉,既可保留堆肥图像的颜色信息,也提取了轮廓、线条、粒度等更加具有代表性的特征,从而避免了因光照条件不同对堆肥腐熟度预测识别效果的影响。本文提出了通过堆肥图像判断堆肥腐熟度的方法,构建基于卷积神经网络的堆肥腐熟度预测模型,并验证了该模型进行堆肥腐熟度判断的准确度。方法供试堆肥样本采集自江苏、山东、浙江三省,堆肥原料分别为秸秆、尾菜和畜禽粪便,堆肥周期依次为50 d、45 d和60 d。在厂棚内的堆肥槽中,用海康威视摄像头 (型号为C3W,焦段为广角,焦距2.8 mm,清晰度1080 p,夜间自动补光,摄像头距堆肥表面约1 m) 拍摄不同腐熟时期的堆肥图像,图像格式为JPEG。分别取三种不同原料的堆肥图像样本构成三组图像数据集,将三种原料的图像按照尾菜∶秸秆∶畜禽粪便原料1∶1∶1构成第四组图像数据集。每组数据集中,80%的图像数据用于训练基于卷积神经网络模型,并建立预测模型参数。剩余20%的图像用于测试,验证模型的腐熟度预测效果。结果搭建的堆肥腐熟度预测模型由输入层、3层卷积层、3层池化层、2层全连接层和输出层构成。构建的腐熟度预测模型在秸秆、尾菜、畜禽粪便及三者堆肥混合图像数据集上的腐熟度预测平均准确率分别为98.7%、98.7%、98.8%和98.2%。与几种经典高效的图像特征提取、分类方法相比,较每个数据集上最优经典算法的平均准确率提升了3~14个百分点。通过CNN方法判断堆肥腐熟度,纹理特征比颜色特征更加有效。结论采用卷积神经网络的堆肥腐熟度预测模型能够提取堆肥图像外观特征,实现在可见光条件下直接通过堆肥图像准确、快速地识别堆肥腐熟度,可为堆肥企业生产实践提供指导。
专题评述
菌根植物适应低磷胁迫的分子机制
李芳, 郝志鹏, 陈保冬
2019, 25(11): 1989-1997. doi: 10.11674/zwyf.18490
摘要:
丛枝菌根 (AM) 真菌能够和绝大多数陆生植物建立共生体系,对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。已有很多研究从不同角度揭示了宿主植物和AM真菌协同适应低磷胁迫的生理机制,并已深入到分子和信号水平。本文归纳了近年来相关研究成果,从磷胁迫信号感知、有机酸分泌、磷酸酶与激素合成相关基因、磷酸盐转运蛋白基因、转录因子与小分子物质miRNA等若干方面讨论了菌根共生体系响应和适应磷胁迫的分子机理,重点介绍了1) 环境磷浓度作为营养信号诱发菌根植物的生理响应过程及其在共生体系建立中的关键作用;2) AM真菌调节植物激素平衡进而影响植物生长发育和根系构型的生理机制;3) 丛枝菌根涉及的植物、真菌以及菌根特异诱导植物产生的磷酸盐转运蛋白基因在磷酸盐摄取中的特殊作用及可能调控机制;4) 转录因子作为感知磷胁迫信号和调控转录表达水平的枢纽,在增强植物适应磷胁迫能力方面的重要贡献。这些因素既单独作用又相互关联,共同构成菌根植物适应磷胁迫的分子调控网络。未来需要着重加强菌根共生界面的磷转运机制、菌根植物适应低磷胁迫的转录因子调节,以及各调控因子相互作用研究,从而全面揭示菌根植物适应低磷胁迫的分子调控网络,为发展和应用菌根技术调控植物磷营养奠定理论基础。
研究简报
氮磷钾配施促进向日葵铅吸收转运的机制
郭悦, 杨军, 郭俊娒, 杨俊兴, 郑国砥, 李志涛, 陈同斌, 于豹, 倪蕾, 温倩, 柏志贤
2019, 25(11): 1998-2008. doi: 10.11674/zwyf.18475
摘要:
目的向日葵 (Helianthns annuus L.) 具有修复土壤铅 (Pb) 污染的潜力。研究施肥措施对不同向日葵品种Pb吸收转运的影响机理,有助于探明提高向日葵Pb修复效率的合理施肥措施,为向日葵合理修复我国大面积中轻度Pb污染农田土壤提供理论依据和技术支撑。方法以我国北方典型Pb污染农田土壤 (全Pb含量174 mg/kg) 为介质进行了盆栽试验。供试材料为三个向日葵品种:LD5009(食用葵)、T562(油葵) 和欢乐火炮竹 (观赏葵),均设置CK、N、NP、NPK四个施肥处理。待向日葵生长40天后收获,调查分析了植株地上部和根部生物量、Pb含量、亚细胞区隔化,根际土壤pH和各Pb形态含量。结果供试三种向日葵的Pb富集能力具有显著差异,LD5009地上部Pb富集量最高,是欢乐火炮竹和T562的1.6倍和1.7倍。施肥处理显著促进了供试三种向日葵生长和对Pb的吸收转运,其中氮磷钾肥料配施条件下LD5009、欢乐火炮竹和T562地上部Pb富集量分别达184.2、112.5和108.5 μg/株,显著高于CK、N和NP处理 (P < 0.05)。对向日葵叶片中Pb亚细胞区隔化的研究结果表明,向日葵叶中的Pb主要区隔在金属富集颗粒组分 (56.1%~86.4%) 和细胞碎屑组分 (8.1%~38.3%),为Pb胁迫下向日葵在亚细胞水平上的重要富集机制,施肥处理显著提高了Pb在细胞碎屑和金属富集颗粒组分的含量 (P < 0.05)。对向日葵根际土壤Pb形态的研究结果表明,NP和NPK处理虽然降低了向日葵弱酸提取态Pb含量,但其对向日葵根系和地上部生长的促进作用远大于对土壤Pb有效性的降低效果,促进了向日葵根系对土壤中Pb的吸收转运。结论食用葵品种 LD5009 是修复中轻度Pb污染土壤的良好材料。氮磷钾配施可显著促进向日葵的生长和对土壤Pb的吸收转运,进而提高向日葵对Pb的修复效率。
含2.5%基质材料尿素的氮缓释特性及其与作物生长吻合性
岳艳军, 吴跃进, 杨阳, 刘斌美, 倪晓宇, 陶亮之, 余立祥, 杨叶, 冯梦喜, 钟雯瑾
2019, 25(11): 2009-2018. doi: 10.11674/zwyf.19050
摘要:
目的在尿素中添加由改性蒙脱石和有机聚合粘结剂等组成的基质材料 (> 5%) 生产的尿素具有缓释效果。本试验研究了将基质材料降低到国家标准允许的最高限量 (2.5%) 时肥料的缓释效果,为新型肥料的生产提供理论依据。方法于2016和2017年在合肥进行水稻和玉米田间试验。设置无氮对照、常规尿素和缓释尿素 (含N 45.2%和基质材料2.5%) 3个处理。调查了水稻抽穗期和玉米吐丝期株高、叶面积、根系表面积,分析了叶片叶绿素含量、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,产量及其构成因素,并分析了水稻抽穗期和玉米吐丝期土壤矿质氮含量,评估了肥料氮素淋溶与氨挥发风险。利用室内淋溶实验模拟了缓释肥料氮素的淋出量变化。结果基于两年试验结果的平均值进行分析:与常规尿素相比,缓释尿素处理水稻植株增高了4.5%,玉米增高了12.4%;水稻叶面积提高了9.8%,玉米提高了11.5%;水稻根系表面积提高了9.5%,玉米提高了5.0%;叶片叶绿素含量水稻提高了18.5%,玉米提高了7.8%;叶片硝酸还原酶活性水稻提高了19.6%,玉米提高了20.3%;叶片谷氨酰胺合成酶活性水稻提高了17.7%,玉米提高了11.5%。与普通尿素相比,缓释尿素处理水稻增产17.2% (P < 0.05),玉米增产6.6% (P > 0.05)。缓释尿素处理可提高水稻单位面积有效穗数,但降低穗粒数;缓释尿素处理有提高玉米穗粒数和千粒重的趋势。通径分析表明,缓释尿素处理提高水稻产量的原因主要是提高了亩穗数,提高玉米产量的主要原因是提高了穗粒数。肥料氮素损失过程可以用逻辑斯谛方程拟合 (P < 0.01),缓释尿素比常规尿素具有较低的氮素淋溶和氨挥发风险。在水稻抽穗期,缓释尿素处理的土壤矿质氮含量比常规尿素处理提高9.2% (P < 0.05);在玉米吐丝期,缓释尿素处理的土壤矿质氮含量比常规尿素处理提高18.1% (P < 0.05)。缓释尿素处理较低的氮素损失风险和较高的土壤矿质氮含量是其改善作物生长的重要原因。结论2.5%基质改性缓释尿素具有减少氮素损失、提高土壤矿质氮含量、改善植株形态生长和生理活性、提高水稻与玉米产量的作用,在水稻和玉米栽培中具有一定应用前景。
基质栽培番茄营养液中氮、钾最佳浓度研究
王军伟, 黄科, 毛舒香, 徐浩然, 吴秋云
2019, 25(11): 2019-2028. doi: 10.11674/zwyf.19006
摘要:
目的合理的氮、钾养分供给是提高番茄生长及果实品质的重要措施,本文研究了滴灌营养液中不同的氮、钾养分供给水平对基质栽培番茄生长及果实品质的影响,为优化基质栽培番茄的营养液配方,确定最佳的氮、钾养分浓度,实现养分供给的精量化管理提供科学依据。方法以沙∶珍珠岩比例为1∶2配置栽培基质,用于温室中番茄栽培,以番茄‘A20’为试材,进行了水培试验。采用2因素 (氮、钾) 5水平响应面中心复合设计,滴灌营养液中氮浓度的基础值为244 mg/L,试验设计步长为120 mg/L;钾浓度的基础值为313 mg/L,试验设计步长为150 mg/L。调查了番茄叶片叶绿素含量、净光合速率、单株产量、果实可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、维生素C含量和番茄红素含量。结果随着滴管液中氮浓度从74 mg/L增加到414 mg/L,番茄产量、叶片叶绿素含量、叶片净光合速率、果实可溶性糖含量、糖酸比、番茄红素含量和果实维生素C含量均呈先增后减的趋势。随着营养液中钾浓度从101 mg/L增加到525 mg/L,果实可溶性糖含量、糖酸比和维生素C含量持续增加,番茄产量、叶绿素含量、净光合速率、番茄红素含量均先增后减。此外,通过建立各指标与氮钾二因子的二次回归方程发现,氮素是叶绿素含量、净光合速率和单株产量的主要影响因子,钾素是果实可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、维生素C和番茄红素含量的主要影响因子。氮、钾互作显著影响番茄产量和叶片叶绿素含量;充足的钾营养供给可以促进植株对氮素的吸收与同化,提高叶片叶绿素含量,利于产量提高;适量的氮素供应有利于钾素的吸收与利用,促进产量的进一步提高。采用主成分分析方法对8种配施方案下番茄产量和品质的综合性能进行评价,结果显示营养液中氮、钾浓度分别为N 378 mg/L、K 391 mg/L时为最优配方方案,且番茄叶片净光合速率达到最大值。结论在沙子和珍珠岩1∶2 (v∶v) 为基质的番茄无土栽培条件下,滴灌营养液中氮、钾浓度分别为N 378 mg/L和K 391 mg/L时,番茄产量和品质的综合性能达到最优,该方案可在生产实践中为基质栽培番茄营养液精确管理提供一定的借鉴意义。