• ISSN 1008-505X
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2019年  25卷  第4期

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化肥减施对紫云英还田土壤活性有机碳和碳转化酶活性的影响
李增强, 张贤, 王建红, 曹凯, 徐昌旭, 曹卫东
2019, 25(4): 525-534. doi: 10.11674/zwyf.18121
摘要:
目的评价紫云英绿肥还田配施化肥对稻田土壤活性有机碳含量以及与碳转化相关酶活性的影响。方法田间试验在浙江省金华市红壤黄筋泥土发育而成的水稻土上进行。供试紫云英 (Astragalus sinicus L.) 品种为‘宁波大桥’,每年4月在紫云英盛花期异地翻压。试验连续进行了6年,处理包括空白对照 (CK)、单施常规量化肥 (CF),单施紫云英 (MV),紫云英配合20%、40%、60%和80%的常规化肥量共7个处理。除空白和单施化肥处理外,其它处理均翻压45 t/hm2紫云英鲜草。N、P2O5、K2O化肥常规用量分别为210、56.3、112.5 kg/hm2。水稻收获后,采集0—20 cm表层土样,测定了土壤活性有机碳 (可溶性有机碳 (DOC)、热水提取态有机碳 (HEOC)、微生物生物量碳 (MBC)、颗粒有机碳 (POC)、易氧化有机碳 (ROC)) 和总有机碳 (TOC) 含量,以及碳转化酶 (纤维素酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、酚氧化酶和过氧化物酶) 活性。结果与CF相比,MV处理能够显著增加DOC、HEOC和ROC含量,对MBC和TOC含量无显著影响;显著增加纤维素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性,对酚氧化酶和过氧化物酶活性无显著影响。四个紫云英配施化肥处理中,DOC和POC含量以MV + 60%CF处理最高,显著高于MV处理。随着配施化肥量的增加,土壤碳库管理指数随之增加。MV处理的纤维素酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、酚氧化酶和过氧化物酶活性均显著低于其与化肥配合处理,上述五种酶活性均以MV + 60%CF处理最高。几何平均酶活性和总体酶活性均表现为MV < MV + 20%CF < MV + 40%CF、MV + 80%CF < MV + 60%CF处理 (P < 0.05)。通径分析表明纤维素酶活性对HEOC具有最大的直接正效应,蔗糖酶活性分别对DOC和MBC表现出最大的直接正效应,β-葡萄糖苷酶活性分别对POC和ROC表现出最大的直接正效应。酚氧化酶活性对DOC表现出最高的间接效应,β-葡萄糖苷酶活性则对HEOC具有最高的间接效应,过氧化物酶活性分别对MBC、POC和ROC表现出最大的间接效应。结论紫云英还田量为45 t/hm2条件下,适当减少常规化肥用量能够显著增加土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性,以配施60%的化肥用量效果最佳。土壤活性有机碳含量受纤维素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性的直接影响,而受酚氧化酶和过氧化物酶活性的间接影响。
玉米−水稻轮作和水稻连作土壤根际和非根际氮含量及酶活性
吴杨潇影, 姜振辉, 杨京平, 林景东, 刘益珍
2019, 25(4): 535-543. doi: 10.11674/zwyf.18146
摘要:
目的以水稻连作为对照,研究玉米−水稻水旱轮作模式对稻田作物根际和非根际土壤氮素含量及酶活性的影响,为稻田系统玉米−水稻轮作对土壤氮素转化与稻田土壤质量的影响提供科学依据。方法利用根际袋盆栽试验进行水稻连作与玉米−水稻轮作,在玉米喇叭口期、抽穗期及成熟期,水稻分蘖期、孕穗期及成熟期分别采取根际与非根际土样,测定土壤铵态氮、硝态氮、全氮含量与脲酶、硝酸还原酶活性变化。结果两种种植模式及作物生育期对土壤氮素含量和酶活性均有显著影响。不同种植模式下土壤酶活性变化趋势基本相同。与水稻连作相比,玉米−水稻轮作土壤铵态氮减少了24.7%;土壤硝态氮含量增加了153.4%,主要表现在第一季。与水稻连作相比,玉米−水稻轮作条件下两季作物成熟期土壤全氮含量降低,土壤脲酶活性整体提高24.3%,土壤硝酸还原酶活性整体降低34.6%。水旱轮作对各个指标的影响可持续到第二季。根际土壤铵态氮含量及脲酶活性整体低于非根际土壤,玉米根际土壤硝态氮含量低于非根际,水稻根际土壤硝态氮含量高于非根际土壤,根际土壤硝酸还原酶活性高于非根际土壤。结论在本试验中,轮作在第一季对土壤氮素及酶活性的影响可持续至第二季。与水稻连作相比,玉米−水稻轮作可以提高作物根际与非根际土壤的脲酶活性及硝态氮含量,有利于氮素有效性的提高。
有机无机肥配施提高旱地麦田土壤养分有效性及酶活性
梁路, 马臣, 张然, 翟丙年, 李紫燕, 王朝辉
2019, 25(4): 544-554. doi: 10.11674/zwyf.18182
摘要:
目的有机无机肥配施可显著提高土壤微生物活性,改善土壤养分供应状况。深入理解不同氮肥用量配施有机肥下土壤的生物化学性状,为充分发挥肥料效益,实现冬小麦高产稳产提供科学施肥依据。方法以冬小麦为供试作物,在黄土高原南部半湿润易旱区连续三年进行了田间定位试验。采用裂区试验,设置5个氮肥用量 (N 0、75、150、225、300 kg/hm2),配施或不施有机肥 (30 t/hm2)。在冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期,取0—20 cm土层样品,采用常规方法测定土壤养分和酶活性。在收获期,调查了冬小麦籽粒产量。结果1) 冬小麦产量以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理最高,且有机无机肥配施与单施化肥处理相比能够在减少19.1%的氮肥用量条件下,保证冬小麦产量稳产高产,此外在天气不理想的状况下,冬小麦的净收益也能保持在较高水平。2)在冬小麦的整个生育期,有机无机肥配施处理可显著提高0—20 cm土层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、硝态氮含量以及土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,与单施化肥处理相比分别增加18.2%、27.4%、149.3%、31.4%、27.6%、4.0%、4.7%、1.5%,但对过氧化氢酶活性无明显促进作用,且除了脲酶以施氮量N 300 kg/hm2配施有机肥的活性最高,其余指标均以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理效果最佳。3) 施氮量、有机肥、冬小麦生育期显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,施氮量和有机肥的交互效应显著影响碱性磷酸酶活性,施氮量和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,有机肥和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,施氮量、有机肥和冬小麦生育期三者的交互效应显著影响土壤蔗糖酶活性。4) 相关分析表明,土壤碱性磷酸酶与有机质间、脲酶与速效钾之间均未达显著相关水平,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶与有机质、全氮、有效磷、速效钾均呈显著或极显著正相关。结论土壤养分、酶活性和冬小麦产量之间密切相关,在施用有机肥30 t/hm2的基础上配施氮肥N 150 kg/hm2,有利于增强黄土高原南部半湿润易旱区冬小麦土壤生态系统的可持续性。
生物炭和有机肥施用提高了华北平原滨海盐土微生物量
石玉龙, 高佩玲, 刘杏认, 张晴雯, 张爱平, 杨正礼
2019, 25(4): 555-567. doi: 10.11674/zwyf.18230
摘要:
目的研究施加不同量生物炭和有机肥对山东滨州滨海盐地土壤微生物量碳、氮 (MBC、MBN) 含量的影响,为改善盐地土壤环境质量和盐地的可持续利用提供科学依据。方法试验共设置6个处理:CK (无机肥)、C1[生物炭5 t/(hm2·a)]、C2[生物炭10 t/(hm2·a)]、C3[生物炭20 t/(hm2·a)]、M1[有机肥7.5 t/(hm2·a)]、M2[有机肥10 t/(hm2·a)]。各处理均施加等量的N[200 kg/(hm2·a)]和P2O5[120 kg/(hm2·a)],生物炭和有机肥处理不足部分由尿素和磷酸二铵补充。生物炭、有机肥和基肥均分为玉米、小麦两季人工施入,每个处理3次重复,小区随机排列。在玉米和小麦的不同生育期,取0—20 cm和20—40 cm土样,测定土壤MBC和MBN、土壤pH、土壤含水量、硝态氮和铵态氮含量。结果施加生物炭和有机肥均可增加土壤MBC和MBN。施用基肥5天后,生物炭和有机肥显著增加了土壤MBC和MBN含量,而追肥对土壤MBC和MBN的影响并不显著。生物炭处理土壤MBC变化范围在64.1~570.0 μg/g,有机肥处理变化范围在90.6~451.3 μg/g之间。C3、M1、M2处理均显著增加了0—40 cm土壤MBC (增幅在40.9%~118.4%之间) ,而C1、C2仅显著增加20—40 cm土层的MBC含量 (增幅分别为47.7%、60.0%) 。生物炭处理MBN含量在5.3~92.5 μg/g之间,与CK相比差异不显著;有机肥处理变化范围为4.2~163.9 μg/g,M1和M2显著增加了土壤MBN含量,增加幅度达56.4%~162.3%。生物炭和有机肥的施加对土壤pH影响显著,生物炭显著降低了20—40 cm的土壤pH,而有机肥显著降低了0—40 cm的土壤pH。相关分析表明,土壤pH与土壤MBC和MBN均呈极显著的负相关关系。土壤MBC和MBN均与土壤矿质氮表现出显著正相关关系。除M1处理玉米产量显著降低外,生物炭和有机肥的施加对玉米和小麦产量均没有产生显著影响。玉米季前期以细菌为主,后期则以真菌为主。小麦季MBC/MBN波动较大。结论施加生物炭和有机肥对土壤MBC和MBN含量影响显著,对盐地土壤MBC和MBN均具促进作用。土壤MBC和MBN与土壤pH具有显著的负相关关系,与土壤矿质氮呈显著正相关关系,说明生物炭和有机肥的施加能够降低盐地土壤pH,增加土壤矿质氮,有利于盐地土壤环境质量的改善。
不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮素转运特性
温立玉, 薛艳芳, 张慧, 张秀清, 高英波, 刘开昌, 李宗新
2019, 25(4): 568-578. doi: 10.11674/zwyf.18132
摘要:
目的为明确不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮转运与代谢特性,从溯源的角度探析不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期的氮素吸收、转运与利用特性。方法以氮高效型玉米品种‘鲁单818’的亲本自交系 (母本Qx508,父本Qxh0121) 和氮低效型玉米品种‘鲁单981’亲本自交系 (母本Q319,父本Lx9801) 为供试材料,盆栽条件下研究不同氮素供应水平 (N 0 g/盆、7.1 g/盆和14.2 g/盆,记作N0、N1和N2) 对4个不同氮效率玉米亲本自交系花粒期干物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率以及叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量变化的影响,并探讨分析不同氮效率玉米品种氮素利用的生理机制与遗传特性。结果吐丝后各自交系干物质由营养器官向生殖器官转移,表现为茎叶干物重显著降低,穗和粒的干物重显著增加,且Qxh0121和Q319的干物质重均显著高于其另一亲本。从吐丝到成熟,茎鞘和叶的氮含量均呈降低的趋势,穗和粒的氮含量显著增加,且Qxh0121和Q319自交系叶片、茎鞘、籽粒氮含量均显著高于其另一亲本自交系。花后氮吸收量均表现为Qxh0121显著高于Qx508,Q319显著高于Lx9801。且在低氮 (N1) 和高氮 (N2) 处理下,Qxh0121氮转运效率较Qx508分别高29.2%和14.3%,花后氮转运对籽粒贡献率较Qx508分别高74.0%和17.4%。Q319氮转运效率较Lx9801分别高43.4%和24.7%,花后氮转运对籽粒贡献率较Lx9801分别高75.3%和39.6%。Qxh0121和Q319的产量和氮肥利用效率也高于对应的自交系。在N1和N2水平下,Qxh0121的产量比Qx508分别高43.3%和42.5%,Q319的产量比Lx9801分别高20.2%和10.5%。吐丝至成熟期叶片硝酸还原酶 (NR) 活性和可溶性蛋白含量的变化均呈单峰曲线,高峰期在吐丝后10 d左右。Qxh0121和Q319的NR活性和可溶性蛋白含量在各时期均高于其另一亲本,表现出较强的氮素吸收和同化能力。结论氮高效型玉米品种‘鲁单818’表现为父本高效,氮低效型玉米品种‘鲁单981’表现为母本高效。因此,未来育种应充分挖掘‘鲁单818’的父本Qxh0121及‘鲁单981’的母本Q319的氮高效潜力,提高其花前氮的转移效率以及花后氮向籽粒的分配能力,是其对应杂交种进一步实现高产并增加籽粒氮浓度、减少秸秆氮素残留的关键。
密度和施氮量互作对全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率的影响
张平良, 郭天文, 刘晓伟, 李书田, 曾骏, 谭雪莲, 董博
2019, 25(4): 579-590. doi: 10.11674/zwyf.18128
摘要:
目的本研究旨在探讨旱地全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率对种植密度和施氮量的响应。方法选择甘肃省定西市安定区农业部西北黄土高原地区作物栽培科学观测试验站,作物一年一熟,无灌溉,为典型旱地雨养农业区。2016和2017年,以耐密品种‘先玉335’为试验材料进行了大田试验。设置了3个种植密度 (45000、60000、75000 株/hm2) 和4个施氮量 (N0、138、207、276 kg/hm2,分别表示为N0、N138、N207、N276)。收获期调查分析了玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率。结果种植密度和施氮量均显著影响玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率,且两者互作效应显著。在中密度 (60000 株/hm2) 条件下,玉米籽粒产量较低密度 (45000 株/hm2) 和高密度 (75000 株/hm2) 分别增加了24.86%~26.91%和25.83%~34.34%,氮素利用效率分别提高了41.07%和41.63%,水分利用效率分别提高了9.87%~18.09%和17.81%~32.89%,且差异性均达到了显著水平。施氮量在138~276 kg/hm2范围内的玉米籽粒产量和水分利用效率均显著高于无氮处理,各施氮处理表现为N276 > N207 > N138 > N0,且N276、N207与N138、N0处理间差异显著。随着施氮量的增加,氮肥偏生产力呈下降趋势,氮肥利用率呈先升高后降低趋势,以施氮量为207 kg/hm2时玉米氮肥吸收利用率最大,较N276和N138处理分别提高了4.23%和27.37%。玉米产量提高引起了氮肥吸收利用率和水分利用效率的协同提高。结论综合考虑产量、氮素利用率和水分利用效率等因素,在本试验条件下,旱地全膜双垄沟播玉米栽培以种植密度为60000 株/hm2,施氮量为207 kg/hm2较为适宜。
北京设施菜地N2O和NO排放特征及滴灌优化施肥的减排效果
谢海宽, 江雨倩, 李虎, 徐驰, 丁武汉, 王立刚, 张婧
2019, 25(4): 591-600. doi: 10.11674/zwyf.18105
摘要:
目的量化设施菜地N2O、NO排放特征,分析其影响因素,以期为科学评估农田生态系统N2O、NO排放提供关键参数。方法以黄瓜品种‘金胚98’为供试材料,在北京房山区窦店乡的温室大棚内进行了田间试验,供试土壤类型为石灰性褐土,质地为壤土。试验共设4个处理:漫灌,不施氮肥 (CK);漫灌,农民习惯施肥 (FP);滴灌,农民习惯施肥 (FPD);滴灌,优化施氮 (OPTD)。常规氮肥施用量为N 1200 kg/hm2,优化后氮肥施用量为N 920 kg/hm2。70%的化肥氮和钾肥,分6次随灌溉追施。采用自动静态箱–氮氧化物分析仪法,对黄瓜生长季的N2O、NO排放量进行了田间原位观测,同时监测了5 cm深土壤温度、0—15 cm土层土壤孔隙水分含量,分析了N2O、NO季节排放与土壤温度和湿度的相关性,比较了不同处理措施的减排效果。结果施肥和灌溉后1~2天,N2O会出现明显的排放高峰,NO排放峰出现在施肥和灌溉后2~4天,对照无明显N2O、NO排放峰值。CK、FP、FPD和OPTD处理N2O季节排放量分别为N 7.32、28.69、18.62、12.16 kg/hm2;NO季节排放量分别N 0.32、0.86、0.77和0.70 kg/hm2; NO排放量分别占 (N2O + NO) 总量的4.2%、2.9%、4.0%、5.4%。相同氮肥施用量条件下,滴灌施肥处理 (FPD) 相比漫灌施肥 (FP),不仅能保持作物产量,而且能减少N2O、NO排放总量34.4%、9.0%;滴灌施肥条件下,减少40%氮肥投入 (OPTD) 比FPD分别减少N2O和NO排放34.7%和9.1%。FP、FPD和OPTD处理的N2O排放系数依次为1.78%、0.94%、0.53%,NO排放系数依次为0.08%、0.06%和0.09%。结论京郊设施菜地夏季N2O排放强,NO排放弱。在不改变施肥量前提下,采用滴灌施肥可在保持作物产量的同时,显著减少N2O和NO排放。采用滴灌的同时,优化肥料施用量可以进一步减少N2O、NO排放。
有机无机配施对番茄产量和品质影响的Meta分析
姜玲玲, 刘静, 赵同科, 杜连凤
2019, 25(4): 601-610. doi: 10.11674/zwyf.18165
摘要:
目的随着有机肥部分替代化肥行动的推进与实施,我国科研工作者在全国各地进行了大量的相关试验研究。本研究旨在整合已有的研究结果,定量分析有机无机配施方式对番茄产量和品质的综合效应,以期为我国可持续农业与循环农业的发展和政策制定提供参考。方法本研究数据来源于知网、Web of Science、Science Direct和维普文献数据库,以“番茄”和“产量”为主要关键词检索文献,共筛选出符合Meta分析标准的文献32篇。提取文献中有机无机配施和单施化肥处理数据,番茄产量、Vc、可溶性糖和硝酸盐含量的有效数据分别为98、39、33和21组。以单施用化肥为对照,选择反应比作为效应值,采用Meta分析方法,主要整合分析有机无机配施方法对番茄产量和品质的影响,并分类分析影响产量效应的因素,包括时间和区域的变化、土壤有机质和pH值及田间管理实践。结果通过Meta分析处理的番茄产量和品质效应数据的失安全系数均大于5n+10,其结果可靠度高。除了番茄可溶性糖效应数据,其他用于Meta分析的数据漏斗图均对称(P>0.05),不存在发表性偏倚。与单施化肥相比,有机无机配施显著增加了番茄产量,增产率为7.1% (5.13%~9.07%);显著增加了番茄Vc和可溶性糖含量,增长率分别为21.2% (10.3%~33.3%)和14.3% (3.7%~15.6%);显著降低了番茄中硝酸盐含量19.4% (27.9%~9.7%)。番茄产量效应的分类分析结果显示,时间和区域因素对番茄产量效应影响显著,且随着有机无机配施时间的推移,有机无机配施番茄增产率呈增加趋势,东北农田区番茄增产效应不显著。土壤有机质与番茄增产率呈显著正相关关系(R2=0.9288),土壤pH值与番茄增产率呈负相关关系(R2=0.7230)。田间管理实践对番茄产量效应分析结果表明,设施栽培番茄增产率高于露地;现代商品有机肥增产率高于传统有机肥;各水平种植密度和无机肥施用量下,番茄增产效应均显著。无机氮肥(折合纯N)施用量控制在200 kg/hm2以内即可以得到较高的增产率(10.7%)。结论与单施化肥相比,有机无机配施能显著提高番茄产量,改善番茄品质,且有机无机配施施用的年限越长,效果越明显,设施栽培的效果好于露天。有机无机配施可以增加土壤有机质含量,延缓土壤pH的下降,这是体现有机无机配施效果的重要原因。有机肥商业化处理是提高有机肥效果的重要措施。
番茄秸秆堆肥提高番茄果实风味的适宜添加比例研究
胡晓婷, 陈丹艳, 牛博宇, 牟孙涛, 辛鑫, 武永军, 杨振超
2019, 25(4): 611-619. doi: 10.11674/zwyf.18349
摘要:
目的我国蔬菜生产面积大,食用部分收获后的蔬菜废弃物剩余量大,需要妥善处理。本文以番茄秸秆废弃物为原料进行堆肥,研究了其与菜园土混合作为基质用于番茄生产后,对番茄果实挥发性物质含量的影响,为番茄秸秆堆肥的科学应用提供依据。方法选用陕西地区的主栽番茄品种‘金棚1号’为试验材料,以常规基质 (氮磷钾总养分含量 ≥ 2%,有机质 ≥ 30%) 栽培为对照 (CK) 进行了盆栽试验,设置6个番茄秸秆堆肥与菜园土混配质量占比为0% (T1)、5% (T2)、7.5% (T3)、10% (T4)、12.5% (T5)、15% (T6)。在果实成熟期取样,利用顶空固相微萃取−气相色谱−质谱联用技术 (SPME-GC-MS) 测定番茄果实挥发性物质成分和含量。结果7个试验处理的番茄果实共检测出73种挥发性物质,包括9种酮类、25种醛类、19种醇类、5种酯类和4种烃类与11种其他未分类成分,施用堆肥的各处理挥发性物质种类与常规栽培相比差异较大,主要体现在醛类与醇类物质种类上;不同应用配比的堆肥产物对番茄果实挥发性物质含量影响不同,其总含量由高到低依次为T6 > T5 > CK > T4 > T2 > T3 > T1,整体随堆肥产物施用量的增高而增高,其中T5与T6处理的挥发性物质总含量分别较常规栽培番茄提高了81.0%与137%。被检测出的挥发性物质中包含11种番茄特征效应化合物,影响青香、果香与花香这3种类型的香气成分的总含量与挥发性物质总含量高低顺序一致,且T5与T6处理的番茄特征效应化合物总含量分别较常规栽培番茄提高了24.8%与72.2%;T5处理的番茄产量高于T6处理,且与对照无显著性差异。结论番茄秸秆经过堆腐处理后作为有机肥料用于番茄生产,不仅可实现番茄秸秆废弃物资源再利用,还可以有效改善番茄的风味品质,使果实香气丰富,果味浓郁。在本试验条件下,将12.5%的番茄秸秆堆肥产物与园土混配 (质量比) 时,番茄果实挥发性物质成分含量显著高于栽培基质对照,且产量与对照无显著差异,是较适宜的掺混比例。
尿素配施木霉菌剂提高甜瓜产量、品质及土壤微生物功能多样性
牛聪聪, 耿国明, 于雷, 解群杰, 廖晶晶, 齐红岩
2019, 25(4): 620-629. doi: 10.11674/zwyf.18137
摘要:
目的明确尿素配施木霉菌剂对甜瓜产量、品质及土壤微生物功能多样性的影响,为生产中甜瓜的减肥增效提供理论依据。方法试验于2017年3月至7月在沈阳农业大学园艺科研基地的日光温室内进行,栽培土壤组成为土∶草炭∶牛粪 = 4∶2∶1,供试材料为薄皮甜瓜(Cucumis melo var. makuwa Makino)‘玉美人’。通过测土配方施肥测算,供氮水平100%为尿素(普通尿素,N≥46.4%) 25.9 g/株。以此为基础,设9个氮肥处理:50%普通尿素(T1)、50%控释尿素(T2)、50%普通尿素 + 木霉菌剂(T3)、50%控释尿素 + 木霉菌剂(T4)、30%控释尿素 + 20%普通尿素 + 木霉菌剂(T5)、100%普通尿素(T6)、100%控释尿素(T7)、150%普通尿素(T8),以不施氮肥为对照(CK)。测定了不同处理对薄皮甜瓜果实产量、品质及土壤微生物功能多样性的影响。结果与100%施氮处理(T6、T7)相比,减量施氮50%在一定程度上提高了成熟甜瓜果实的品质,其中50%控释尿素配施木霉菌剂(T4)处理不仅降低了甜瓜果实的硝酸盐含量,提高了果实的可溶性糖、Vc含量及香气物质含量,单株产量也有所增加。此外,随着施氮量的增加,氮肥表观利用率和农学利用率均明显降低,其中T1~T4处理与100%和150%施氮处理(T6~T8)间的差异均达显著水平,且T3、T4处理的氮肥利用率均较高。在土壤微生物多样性方面,与施用普通尿素相比,控释尿素处理(T2、T4、T5、T7)的AWCD值均高于其他处理,其中以T4处理的AWCD值最高。结论在供试栽培土壤条件下,减少氮肥施用量50%,无论是否采用控释尿素或配施木霉菌剂,都有助于促进甜瓜植株的生长,提高成熟甜瓜果实品质,增加甜瓜的单株产量,但只有配施木霉菌剂后,其产量、品质与施氮100%处理的差异达到了显著水平。微生物多样性只在施用了理论施氮量的150%后显著下降。因此,在有机质丰富的土壤上栽培甜瓜,建议采用施氮量减少50%、配施木霉菌剂的高产优质可持续的施肥技术。
三种菌肥对苹果连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生长的影响
王义坤, 孙琪然, 段亚楠, 王柯, 陈学森, 沈向, 尹承苗, 毛志泉
2019, 25(4): 630-638. doi: 10.11674/zwyf.18109
摘要:
目的以平邑甜茶 (Malus hupehensis Rehd.) 幼苗为试材,在连作土盆栽条件下探讨了圆弧青霉D12、哈茨木霉、草酸青霉A1三种不同菌肥对其生长和土壤环境的影响,为研究苹果连作障碍的缓解措施提供理论依据。方法试验共设置5个处理:载体基质对照 (CK1)、连作土壤 (CK2)、连作土施加圆弧青霉D12菌肥 (T1)、连作土施加哈茨木霉菌肥 (T2)、连作土施加草酸青霉A1菌肥 (T3)。菌肥加入量按照连作土壤质量比的1.6%,在幼苗移栽前与连作土壤混合。于2017年8月份测定平邑甜茶生物量、土壤酚酸含量和土壤微生物等相关指标。结果与对照相比,施加三种菌肥后对平邑甜茶幼苗的生物量均有不同程度的促进作用,其中施加哈茨木霉 (T2) 和草酸青霉A1菌肥 (T3) 效果相对较好,其株高、地径、鲜重、干重较CK2分别增加53.3%、56.0%、40.6%、106.3%,53.3%、56.0%、40.9%、99.8%,施加载体基质 (CK1) 较连作对照 (CK2) 在鲜重、干重方面差别较小;施加三种菌肥后,土壤酶活性有显著性提高;其中圆弧青霉D12(T1)、哈茨木霉 (T2)、草酸青霉A1 (T3) 的中性磷酸酶活性分别为对照的1.60倍、1.74倍、1.65倍,施加三种菌肥处理的效果明显,与对照处理差异显著;施加三种菌肥均增加了土壤中细菌、放线菌的数量,较连作对照 (CK2),施加三种菌肥后细菌数量分别增加1.79、1.88、2.07倍,降低了土壤中腐皮镰孢菌的基因拷贝数,与连作处理 (CK2) 相比分别降低了63.3%、70.7%、73.2%;与连作土对照相比,施加三种菌肥后降低了土壤中酚酸物质的含量,其中根皮苷、根皮素分别降低了62.6%、64.9%、69.8%,77.9%、78.9%、78.3%。结论施加三种菌肥均可提高连作平邑甜茶幼苗的生物量、根系呼吸速率以及土壤酶活性,降低土壤腐皮镰孢菌的基因拷贝数,但施加草酸青霉A1和哈茨木霉效果更为显著,可作为减缓苹果连作障碍的良好防控措施。
控释氮肥一次性基施提高谷子产量和氮素利用率
关瑞, 张民, 诸葛玉平, 娄燕宏, 王会, 潘红, 韩飞, 何伟
2019, 25(4): 639-646. doi: 10.11674/zwyf.18110
摘要:
目的探索控释氮肥一次性基施对谷子生长、产量和养分利用率的影响,建立高效的谷子一次性施肥技术,为谷子轻简化栽培提供技术支撑。方法2015—2016年连续两年在山东泰安,以谷子品种‘济谷16’为试验材料进行了大田试验。控释氮肥为硫包膜尿素 (SN) 和树脂包膜尿素 (RN)。试验以不施肥 (CK) 为对照,在氮素用量相同的前提下,设:常规施肥 (NPK);硫包膜尿素一次性基施 (SN1);2/3硫包膜尿素氮基施 + 1/3尿素氮追施 (SN2);树脂包膜尿素一次性基施 (RN1);2/3树脂包膜尿素氮基施 + 1/3尿素氮追施 (RN2)。分析调查了谷子的产量、养分吸收及农艺性状。结果SN1处理的产量两年均为最高,分别达到4190.2、4458.3 kg/hm2,与常规施肥处理相比,产量提高了20.1%~53.5%,氮肥利用率提高了46.0%~56.3%。在施用同种控释氮肥的条件下,控释氮肥一次性基施处理的谷子产量和氮肥利用率显著优于控释氮肥基施 + 追施尿素处理,其中产量增加了5.8%~7.3%,氮素积累量增加1.6%~7.9%,氮肥表观利用率增加了3.7%~19.9%,氮肥生理利用率增加了5.1%~10.1%,氮肥农学利用率增加了21.4%~33.4%。谷子成熟期,不同处理秸秆和籽粒中的全氮、全磷、全钾含量不同,表现为施用同种控释氮肥的条件下,一次性基施处理的籽粒和秸秆氮磷钾含量显著大于基施 + 追施尿素处理。结论在谷子种植中,一次性基施控释氮肥可以在节约施肥成本的同时提高谷子产量和氮肥利用率。
掺混肥常用基础肥料的物理性状及其适配性
曹书境, 王少杰, 王寅, 冯国忠, 焉莉, 袁月明, 杜爽, 高强
2019, 25(4): 647-653. doi: 10.11674/zwyf.18117
摘要:
目的分析评价了不同产地、厂家生产的基础原料肥的理化性质,根据影响掺混肥养分分布的主要物理指标对原料肥进行分类掺混,验证我国主要原料肥的混合性,并确定影响养分分离的主要因素。方法收集市场上常用的单质氮磷钾肥,测试了肥料颗粒粒径、平均主导粒径 (SGN)、均匀度指数 (UI)、硬度、休止角、密度、酸碱度、盐指数。根据密度、SGN和休止角对基础肥料进行分类,依据指标相近和不相近原则,选择基础肥料组合,每个组合配置N∶P5O2∶K2O比为1∶1∶1和2∶1∶1两个掺混肥样品。利用外槽轮排肥机,模拟了上述13种掺混肥样品在排肥速度为6、8、10、12 km/h下的养分分布情况。结果供试基础氮、磷、钾肥的平均主导粒径分别为305~469、264~345、281~348;均匀度指数分别为41.68~69.94、46.03~60.08、40.27~47.27;密度分别在0.71~0.87、0.84~1.05和1.03~1.19 g/cm3之间,整体呈现钾肥优于磷肥,磷肥优于氮肥的趋势。供试基础肥料中氮肥硬度普遍偏低,除江苏产氯化铵 (N6) 外,其余肥料硬度均在0.20~13.27 N之间;磷、钾肥硬度相对较高,分别为27.47~41.38 N和23.55~48.47 N。尿素和磷肥多为圆形或椭圆形,休止角较小,6个供试钾肥和硫酸铵均为不规则多边形,休止角偏大,不太适宜掺混。按照密度、SGN、休止角从小到大划分,将22种基础原料肥分为三个等级,并根据上述三个指标相近和不相近原则进行掺混,共配制出13个掺混肥样品,其氮磷钾养分比例为1∶1∶1或2∶1∶1,对这些样品进行的模拟施肥结果表明,在排肥机前进速度为6 km/h、掺混比为2∶1∶1时,SGN、休止角指标相近的掺混肥施用后的养分分离度小、可利用性高。其中,施用后养分分布最均匀的为N1P1K5 (按SGN相近原则掺混),掺混后养分比为1.64∶0.98∶1.40;最不均匀的为N7P7K5 (按SGN不相近原则掺混),施肥后养分比为2.22∶0.79∶0.78。休止角越小,摩擦力越小,流动性越好。选用休止角较小的原料肥,并减小原料肥间休止角差异,可降低掺混肥养分分离状况。本研究供试原料肥密度在0.71~1.19 g/cm3之间,且对掺混后养分均匀性无显著影响。结论80%试验肥可作为掺混原料,基础肥料颗粒的平均主导粒径SGN和休止角是影响掺混肥养分分离的主要因素。原料肥SGN值在340~348之间较适宜掺混,休止角越小掺混后养分分布越均匀。实际生产过程中,应选用颗粒相似、休止角间差异小的原料肥进行掺混,可有效提高产品施用的精准度。
环境条件和外源硅浓度对黄瓜硅吸收分配的影响
刘淑侠, 李治红, 周鑫, 赵升, 李岩, 魏珉
2019, 25(4): 654-660. doi: 10.11674/zwyf.18111
摘要:
目的研究不同环境条件和根际硅水平对黄瓜硅主动和被动吸收过程的影响。方法以‘新泰密刺’黄瓜为试材,在人工气候室内采用水培法,设置4种环境条件:1) T1,昼/夜温度22℃/12℃、相对湿度85%/95%、光照强度300 μmol/(m2·s);2) T2,昼/夜温度22℃/12℃、相对湿度85%/95%,光照强度600 μmol/(m2·s);3) T3,昼/夜温度28℃/18℃,相对湿度55%/65%、光照强度300 μmol/(m2·s);4) T4,昼/夜温度28℃/18℃、相对湿度55%/65%、光照强度600 μmol/(m2·s)。硅吸收动力学试验营养液设置为10个Si处理浓度,依次为0、0.085、0.17、0.34、0.51、0.68、0.85、1.02、1.36、1.70 mmol/L,硅吸收分配试验设置3个硅浓度为0.085、0.17、1.7 mmol/L。结果不同环境条件下黄瓜对硅的吸收速率及器官中硅含量均为T4 > T3 > T2 > T1处理;低外源硅浓度 (0.085和0.17 mmol/L) 下,黄瓜硅吸收在T1、T2、T3处理环境中以主动过程为主,在T4处理环境中以被动过程为主;高外源硅浓度 (1.7 mmol/L) 下,4种环境条件下的硅吸收均以被动过程为主;相同温度条件,强光下被动吸收的占比大于弱光,相同光照条件,高温下被动吸收的占比大于低温;相同环境条件下,随着外源硅浓度的增加,黄瓜对硅的被动吸收量和总吸收量均呈上升趋势,且被动吸收的占比增加。结论环境条件和外源硅水平影响黄瓜对硅的主动和被动吸收过程,高温、强光及高外源硅浓度提高黄瓜被动吸收硅的比例。
苗期耐低磷烟草基因型筛选及其磷效率
龚丝雨, 梁喜欢, 钟思荣, 杨帅强, 张世川, 朱肖文, 王朝, 刘齐元
2019, 25(4): 661-670. doi: 10.11674/zwyf.18115
摘要:
目的筛选耐低磷及磷高效作物是充分利用土壤磷素和磷肥,减少磷肥施用对环境污染的重要手段。调查烟草基因型的磷素利用效率可为培育磷高效烟草品种提供理论依据。方法以71个烟草品种为供试材料进行了水培试验。以Hoagland营养液为基础(1.0 mmol/L KH2PO4),调整营养液磷水平0.01 mmol/L KH2PO4 (低磷)。烟苗在完全营养液中生长至4叶1心时进行处理。处理21天后,采样分析烟草主要生长、形态和生理指标,筛选耐低磷基因型判别指标,并对品种进行磷效率类型划分。结果全株磷累积量、地上部干重、根干重、株高、总根长及根直径可作为鉴定耐低磷烟草基因型的苗期筛选指标。将全株磷累积量和地上部干重的耐低磷相对值进行聚类热图分析,鉴定出8个耐低磷品种、21个低磷敏感品种及42个中间型品种。同时,依磷效率综合值作散点图发现,耐低磷品种中有4个低磷低效正常磷低效型、2个低磷高效正常磷高效型和2个低磷高效正常磷低效型,低磷敏感品种中有14个低磷低效正常磷低效型、1个低磷高效正常磷高效型和6个低磷低效正常磷高效型。结论初步确定K326和云烟105为耐低磷且磷高效品种,G28、闵烟3号、DB101、Oxford 2028、14P10、CV70、云烟98、MSB44、单育2号、净叶黄、CB1、中烟101、RG11和MSB31等14个为不耐低磷且磷低效品种。
综述
褪黑素调控根系生长和根际互作的机制研究进展
臧祎娜, 张德闪, 李海港, 程凌云, 张朝春, 申建波
2019, 25(4): 671-682. doi: 10.11674/zwyf.18401
摘要:
目的根系生长和根际互作是影响植物对土壤养分吸收的关键因子。根系在土壤中穿插生长,不断改变其形态可塑性,进而改变根系构型,扩大与土壤的接触面积以获取所需养分。同时根系的生理可塑性协同根系形态可塑性显著影响根际互作效应,为植物经济高效获取养分资源提供可能。探究褪黑素等内源生长调节因子对根系形态和生理可塑性的调控机制,揭示通过最大化根际效应强化根际互作的有效途径,对集约化作物体系提高养分利用效率,促进绿色增产增效,具有重要的理论与实践意义。主要进展褪黑素作为新型植物生长调节信号分子,在盐害、干旱和低温等非生物胁迫中具有增强植物抗逆性、改善植物生长等重要调节作用。褪黑素显著改变根系生长,对植物主根生长主要表现为抑制作用,对侧根及不定根的发育和生长具有浓度依赖性调节,从而深刻影响植物根系构型。褪黑素调控根系生长的机制尚不清楚,总结已有进展表明:一方面褪黑素调节光周期,影响光合产物的运输和糖信号,从而调控地下部碳分配和根系生长;另一方面,褪黑素还能与生长素等植物激素互作,参与激素对植物生长调控的信号通路,从而对植物的生长发育和新陈代谢产生影响。这些进展对深入揭示褪黑素调控根系生长发育的机制提供了重要依据。问题与展望根系的生长发育以及根系构型的改变显著影响根际过程和根际互作,褪黑素作为调控因子在不同养分环境条件下显著影响根系的形态可塑性。然而,褪黑素在根际过程和根际互作中的作用机制并不清楚,有关研究亟待加强。深入探究褪黑素参与根际互作的机制,理解褪黑素调控根系生长和根际过程的作用途径,可为集约化农业体系下精准调控作物根系生长,强化根际互作,提高养分利用效率提供科学依据。
研究简报
施磷量与小麦产量的关系及其对土壤、气候因素的响应
冯媛媛, 申艳, 徐明岗, 田应兵, 任凤铃, 段英华
2019, 25(4): 683-691. doi: 10.11674/zwyf.18171
摘要:
目的分析在有效磷含量不同的土壤中磷肥施用量对小麦籽粒产量的影响,探明在保证小麦高产的前提下,不同有效磷含量土壤中施磷量与小麦籽粒产量之间的关系,为小麦生产中合理施用磷肥、改善农田生态环境提供理论依据。方法本研究根据1990—2017年间已公开发表的有关中国磷肥田间试验的文献,建立土壤有效磷、施磷量和小麦籽粒产量的数据库。采用数据整合分析方法(Meta-analysis),研究在3个土壤有效磷梯度(< 10、10~20、> 20 mg/kg)下,不同施磷(P2O5)量(< 60、60~90、90~120、120~150、> 150 kg/hm2)对小麦籽粒产量的影响,分析施磷量与小麦籽粒产量之间的关系及其对环境因素的响应。结果1)除在有效磷 > 20 mg/kg的土壤上施用P2O5 > 90 kg/hm2的高量磷肥外,在其它有效磷含量土壤上施用磷肥对小麦籽粒产量的提高均具有正影响。具体表现为:在有效磷 < 10 mg/kg的土壤上,小麦籽粒产量随施磷量的升高而呈直线上升趋势,其中施P2O5 > 150 kg/hm2的磷肥对小麦的增产作用最强(36.6%);在有效磷含量为10~20 mg/kg的土壤上,90~120 kg/hm2的P2O5施用量对小麦的增产作用最强(25.8%);在有效磷含量 > 20 mg/kg的土壤上,小麦籽粒产量与施磷量的关系符合米歇里西方程,即小麦籽粒产量随施磷量先增加后达到平衡,且磷肥施用对小麦的有效增产作用相对较弱(< 8%)。2)在不同的环境因素下磷肥施用对小麦籽粒产量的提高均为正影响。具体表现为:在不同的气候类型条件下,亚热带季风气候条件下施用磷肥对小麦籽粒产量的提高幅度为19.4%,高于亚热带季风气候区(10.7%);在不同土壤类型条件下,黑垆土中磷肥施用对小麦籽粒产量的提高幅度为34.4%,显著高于黄棕壤(10.3%)、棕壤(9.2%)和褐土(15.6%);在不同小麦种植区中,春小麦区中磷肥施用对小麦籽粒产量的提升幅度为32.9%,显著高于北方冬小麦区(13.9%)和南冬小麦区(10.8%)。结论在试验前初始有效磷含量不同的土壤中,磷肥施用量对小麦籽粒产量的影响程度不尽相同,其中在亚热带季风气候、黑垆土、春小麦区条件下施磷的增产作用较强。因此,在小麦生产过程中施用磷肥时应充分考虑当地的土壤有效磷含量,适量施肥,减少磷素浪费,保护农业生态环境。
延长黄原胶缓释期的技术研究
左文怡, 朱莉, 杨泽林, 詹晓北
2019, 25(4): 692-698. doi: 10.11674/zwyf.18025
摘要:
目的研究了水杨酸(SA)在黄原胶(XG)及聚乙烯醇(PVA)为主要材料的基质型缓释系统中的释放速率。方法共设计了29个配方,分为4组:XG + PVA + SA、XG + PVA + 醋酸酯淀粉(AS) + SA、XG + PVA + 硬脂酸 + SA、XG + PVA + 壳聚糖(CS) + SA。根据设计的配方将材料研磨混匀后以聚乙烯醇溶液为粘合剂进行造粒。首先制作了6~10 mm五种造粒直径的缓释颗粒,并以4%、5%、6% (w/v)三种浓度的PVA溶液分别造粒,研究了造粒大小、PVA溶液浓度对颗粒释放行为的影响。确定造粒条件后研究了四种配方不同配比对颗粒释放行为的影响,采用静水溶出法和土柱淋溶法对释放行为进行表征,以水杨酸的释放率及累积释放量为指标绘制释放曲线。结果所制缓释颗粒的水杨酸释放曲线都遵循一个趋势:水杨酸释放率在前一段时间呈快速增长,转折点之后增长速度趋于平缓。根据试验结果分析,粗粒径的黄原胶溶胀更缓慢,对内容物的释放也会更慢。缓释颗粒直径较小时最终释放的百分比更高但由于比表面积大释放也更快,颗粒直径过大时最终释放的百分比会降低且持续时间也不会延长,最终选定造粒直径8 mm。对粘合剂PVA溶液的使用量的研究结果显示,在选取的三种PVA溶液浓度中,以浓度为4%的PVA溶液进行造粒、混合粉末与4%PVA溶液的比例(w/w)以1.1∶1为宜。四种不同组成的配方经优化后缓释效果最好的比例分别为:XG∶SA = 3∶1,在去离子水中释放持续约2.5天;XG∶AS∶SA = 3∶1∶1,在去离子水中释放持续时间2.5天;XG∶硬脂酸∶SA = 1∶1∶1,去离子水中持续时间约为3天;XG∶CS∶SA = 3∶1∶1,在去离子水中可持续4天,而在土柱中释放持续可达36天左右。结论使用0.178 mm粒径的黄原胶粉末,在XG∶CS∶SA = 3∶1∶1,造粒直径8 mm,以4% PVA溶液进行粘合造粒的条件下,所得缓释颗粒的土柱淋溶释放时间可长达36天,为本试验所得释放时间最长的缓释体系。该缓释系统成本较低廉,制作方法简单,对环境友好。