• ISSN 1008-505X
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2021年  27卷  第4期

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2021-04期封面+目录
2021, (4): 1-5.
摘要:
不同时期追施氮肥对成熟期蜜柚树体氮素分配的影响
徐凯悦, 王晓华, 宋彪, 郭世伟, 郑朝元, 郭九信, 吴良泉, 苏达
2021, 27(4): 553-564. doi: 10.11674/zwyf.20468
摘要:
  【目的】   研究不同时期追施氮肥对成熟期蜜柚树体氮素分配的影响,为蜜柚果园氮肥的合理运筹和高效利用提供理论依据。   【方法】   以7年生红肉蜜柚[Citrus grandis (L.) Osbeck. cv. Hongroumiyou]为试材进行高量 (对照) 和减量施肥试验。供试尿素以5∶3∶2的比例分别在春梢萌发期、稳果期和果实膨大期追施,在每个时期的追施尿素中加入5%的15N-尿素。在成熟期,采集蜜柚各部位器官样品,测定生物量、氮浓度、15N丰度,计算不同器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率 (Ndff)、15N分配率以及15N利用率。   【结果】   对照处理中,在春梢萌发期追施15N-尿素的蜜柚果实、当年生挂果枝上的叶和枝的Ndff值较高;在稳果期追施15N-尿素的蜜柚果实的Ndff值显著高于其它器官;在果实膨大期追施15N-尿素的蜜柚,则以当年生未挂果枝和叶的Ndff值最高。减量施肥处理中,在春梢萌发期和稳果期追施15N-尿素的,Ndff值在果实、营养器官和贮藏器官与对照相似;在果实膨大期追施15N-尿素的,枝条中的Ndff值都高于叶片,这与对照处理当年生未挂果枝叶Ndff值最高有所差异。成熟期不同器官的15N分配率表现为:对照处理中,在春梢萌发期追施15N-尿素的,果实15N分配率 (52.5%) 显著高于营养器官 (25.5%) 和贮藏器官 (22.1%);在稳果期追施15N-尿素的,15N分配率以果实中最高 (61.3%),其次是贮藏器官 (25.4%),显著高于营养器官 (13.3%);在果实膨大期追施15N-尿素的,15N分配率在贮藏器官进一步增加至最高 (44.0%),其次为营养器官 (35.8%),最低为果实 (20.3%)。减量施肥中,在春梢萌发期和稳果期追施15N-尿素的,15N在不同器官的分配率与对照相似,而在果实膨大期追施15N-尿素,15N分配率以贮藏器官最大 (45.8%),其次为果实 (34.3%),最低为营养器官 (19.9%)。对照和减量施肥两个处理的氮肥利用率均以春梢萌发期施入15N-尿素的处理最低。对照处理中,15N利用率总体随15N-尿素施用时期的后移而逐步提高,减量施肥中,以稳果期施入15N-尿素处理的利用率最高 (37.5%),且减量施肥蜜柚树体各器官的15N利用率均高于对照,并以果实中15N利用率的增幅最大。   【结论】   利用15N示踪技术研究发现,春梢萌发期施入的氮肥,主要分配到果实以及当年生枝叶中,稳果期施入的氮肥较多分配在果实中,而果实膨大期施入的氮肥可以显著提高贮藏器官的氮素积累,有利于来年果实的生长。因此,在蜜柚生产上,春梢萌发期施肥量可以适当减少,以避免氮肥的大量损失;稳果期施肥作为果实氮素积累的关键施肥时期,施肥量需得到保障;同时需要追施果实膨大肥增加贮藏营养,用于果树的花芽分化,提高翌年果实的产量与品质。适当优化氮肥用量有利于抑制蜜柚果树的过度营养生长,提高果实的氮素利用率,具体优化比例还需进一步研究。
我国不同种类柑橘养分状况及氮磷钾推荐用量研究
刘小曼, 刘晓东, 刘伟栋, 谭启玲, 胡承孝, 李进学
2021, 27(4): 565-574. doi: 10.11674/zwyf.20457
摘要:
  【目的】  调查不同种类柑橘果实矿质养分含量,结合土壤及树体养分含量状况,对我国主要种类柑橘进行推荐施肥研究。  【方法】  根据土壤类型 、 柑橘种类( 宽皮柑橘类、甜橙类、柚类、柠檬类和杂柑类 )、树龄及产量水平,将我国柑橘主产区湖北、湖南、江西、四川、广东、广西、福建、云南、浙 江、陕西、重庆等 11 省 (市、区) 的柑橘园划分为 1200 个采样单元,每个采样单元为3.3~6.7 hm2,于2010—2017年在柑橘成熟期 (9—12月),采集土壤、叶片及果实样品,调查柑橘产量、施肥量,分析叶片养分含量、土壤速效氮磷钾含量,并依据柑橘产量进行氮磷钾肥施用量及施用比例的推荐。  【结果】  低产水平果园氮 (N)、磷 (P2O5)、钾 (K2O) 肥推荐用量:宽皮柑橘类分别为189.75~253.00、76.20~96.13、133.20~159.84 kg/hm2,甜橙类分别为176.94~235.92、101.02~123.47、128.03~153.64 kg/hm2;柚类分别为134.76~179.68、69.04~84.38、125.21~150.25 kg/hm2;柠檬类分别为91.33~121.77、55.43~67.75、79.68~95.62 kg/hm2;杂柑类分别为109.42~145.89、70.06~85.63、93.18~111.81 kg/hm2。中产水平果园氮 (N)、磷 (P2O5)、钾 (K2O) 肥推荐用量:宽皮柑橘类分别为216.86~337.33、83.82~139.70、145.31~245.91 kg/hm2;甜橙类分别为202.22~314.56、111.12~185.20、139.67~236.37 kg/hm2;柚类分别为154.01~239.57、75.95~126.58、136.59~231.15 kg/hm2;柠檬类分别为104.37~162.36、60.98~101.63、86.92~147.10 kg/hm2;杂柑类分别为125.05~194.52、77.07~128.45、101.65~172.02 kg/hm2。高产水平果园氮 (N)、磷 (P2O5)、钾 (K2O) 肥推荐用量:宽皮柑橘类分别为303.60~474.38、118.06~190.50、222.00~330.00 kg/hm2;甜橙类分别为283.10~442.35、156.51~252.55、213.39~320.08 kg/hm2;柚类分别为215.62~336.90、106.96~172.60、208.68~313.01 kg/hm2;柠檬类分别为146.12~243.54、85.88~147.82、132.80~212.48 kg/hm2;杂柑类分别为175.07~273.54、108.55~175.16、155.29~232.94 kg/hm2  【结论】  5类柑橘对氮、磷、钾素需求量不同,其中宽皮柑橘类对氮、钾素需求较其它柑橘种类高,甜橙类对磷素需求量较其它柑橘种类高。5类柑橘对氮、磷、钾需求比例也有所不同,N∶P2O5∶K2O需求比例分别为宽皮柑橘类1∶0.37~0.41∶0.63~0.73,甜橙类1∶0.52~0.59∶0.65~0.75,柚类1∶0.47~0.53∶0.84~0.97,柠檬类1∶0.56~0.63∶0.79~0.91,杂柑类1∶0.59~0.66∶0.77~0.89。
含氯化肥不同施用量对猕猴桃产量和品质的影响及其后效
杨莉莉, 高义民, 张金水, 王兴梅, 同延安
2021, 27(4): 575-582. doi: 10.11674/zwyf.20421
摘要:
  【目的】  猕猴桃为喜氯作物,充足的含氯肥料能提高猕猴桃产量。研究猕猴桃的适宜含氯肥料用量,及过量施用含氯肥料是否会影响猕猴桃的产量及其后效,为猕猴桃园合理施用含氯肥料提供科学依据。  【方法】  在猕猴桃 (Actinidia deliciosa) 园设置不同用量含氯化肥试验,共设5个施氯水平0 (Cl-0)、170 (Cl-170)、340 (Cl-340)、910 (Cl-910)、1480 (Cl-1480) kg/hm2,2014—2017年连续施用3年后,停止施用含氯肥料两年后 (2018和2019年),取样分析猕猴桃产量、品质、植株和土壤氯离子含量。  【结果】  停用含氯肥料两年后,Cl-170、Cl-340、Cl-910处理比Cl-0处理的猕猴桃产量分别增加7.5%、11.9%、18.0%,Cl-1480处理的产量与CK持平;Cl-910、Cl-1480处理的猕猴桃果实Vc含量与Cl-0处理无显著差异。在2017年,除Cl-170处理的叶片外,施氯处理的猕猴桃叶片、枝条、果实中的氯离子含量均显著高于Cl-0处理,叶片、枝条和果实中的氯离子含量随着施氯量的增加而增加;2019年,除Cl-1480处理的枝条和果实外,其余处理枝、叶、果实中氯离子含量与Cl-0处理没有显著差异。2017年,Cl-170、Cl-340、Cl-910、Cl-1480处理Cl在0—100 cm 土层没有累积,100 cm以下土层土壤Cl含量随施氯量的增加而增加;2019年,0—300 cm土层未见氯离子积累。  【结论】  在本试验条件下,施用含氯肥料不会引起0—100 cm土层中氯离子的积累。施用适量含氯肥料 (170 kg/hm2) 可显著提高当年猕猴桃产量和品质。连续3年过量施用含氯肥料 (910和1480 kg/hm2) 显著提高了植株叶片、枝条和果实中的Cl含量,降低了猕猴桃产量和果实Vc含量,停止施用含氯肥料后,该不利影响随即消失,且施用含氯肥料 910 kg/hm2较不施含氯肥料仍有显著增产效果。因此,建议在猕猴桃果园施用适量含氯肥料;当含氯肥料施用严重过量时,可停止施用含氯肥料两年,可在维持较高的猕猴桃产量的同时,恢复猕猴桃的品质。
黄土高原不同地貌区农田土壤有机质预测方法研究
张万涛, 吉静怡, 李彬彬, 王菊, 许明祥
2021, 27(4): 583-594. doi: 10.11674/zwyf.20464
摘要:
  【目的】  开展黄土高原不同地貌区农田土壤有机质 (SOM) 预测方法研究,探讨不同预测方法在不同区域的适用性及不确定性,以便更准确地估算农田SOM空间分布特征,对土壤资源高效利用和农田精细化管理具有重要意义。  【方法】  在黄土高原3种典型地貌区进行试验,包括丘陵沟壑区 (庄浪县)、高塬区 (宁县) 和平原区 (武功县),分别布设样点3788、4048和3860个,分析农田土壤0—20 cm SOM含量。运用地统计学理论,分析各典型区SOM空间分布特征。提取原始样本75%为建模点,其余25%为验证点,利用普通克里格 (OK)、随机森林 (RF) 和随机森林+普通克里格 (RF + OK) 等方法,结合土壤类型、地形、气候、植被、人类活动等多源影响因子,对SOM分布进行空间预测,并对预测结果进行误差分析和空间结构检验,明确各方法的不确定性。  【结果】  丘陵沟壑区、高塬区、平原区SOM平均含量分别为14.29、13.15、14.48 g/kg,均属于较低水平;变异系数分别为18.96%、19.54%、26.71%,呈中等变异;块金效应分别为8.60%、17.41%和10.01%,受随机性和结构性因子共同作用,且受后者影响更大;丘陵沟壑区和平原区SOM含量的Moran’s I分别为0.26和0.14,Z[I]分别为26.56和13.51,存在显著空间自相关性,而高塬区SOM含量Moran’s I为0.02,Z[I]为1.55,不存在空间自相关性。丘陵沟壑区、高塬区、平原区SOM含量空间分布分别受温度、海拔、降水影响最大。在平原区,RF + OK法较RF法和OK法,MSE、RMSE、MAE等误差均最小,实测值与预测值的相关系数 (r) 最高,预测值的空间结构与实测值更接近。高塬区SOM空间分布无规律,OK法在该区域不适用,RF法和RF+OK法的各项误差无明显差异,但RF法的r更高,且预测值的空间结构更符合宁县实际特征。在平原区,OK法预测结果的不确定性较大,RF和RF + OK方法各项误差和r均无明显差异,但RF方法预测值的空间结构与实测值更接近,且较其它两个地区,其SOM变异性及建模点和验证点的各项误差均最大。  【结论】  在不同地貌区,环境要素、空间结构不同,同一预测方法的预测精度存在差异,平原区较丘陵沟壑区和高塬区,其空间预测结果的不确定性更大。在同一地貌区,3种预测方法的预测结果存在差异,丘陵沟壑区使用RF + OK法预测SOM空间分布效果较好,而高塬区和平原区则用RF法较好。当区域SOM存在显著空间相关性,且半方差函数的拟合度较高、残差较小时,采用RF + OK方法可显著提高模型预测精度。
铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附效果研究
魏存, 吕豪豪, 汪玉瑛, 刘玉学, 何莉莉, 杨学云, 杨生茂
2021, 27(4): 595-609. doi: 10.11674/zwyf.20440
摘要:
  【目的】  研究稻壳生物炭和3种铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附特性,为其作为添加剂进行炭基肥料的开发提供参考。  【方法】  以稻壳为原料,在500℃无氧条件下热解制备稻壳生物炭(RBC),并采用3种工艺制备铁改性稻壳生物炭 (FDRBC、FWRBC和FWBC)。利用比表面积测定仪 (BET) 和扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)、傅立叶红外光谱 (FT-IR) 等技术对稻壳炭和3种铁改性稻壳炭进行物理性质表征。以稻壳生物炭和3种铁改性稻壳生物炭为材料进行铵态氮吸附试验,采用Langmuir和Freundlich方程对稻壳炭和3种铁改性稻壳炭的等温吸附数据进行拟合;并分别用准一级动力学模型和准二级动力学模型对吸附数据进行拟合。  【结果】  1) 经过铁改性,稻壳炭比表面积降低了2.4%~63.7%,孔径平均提高了2.8%~319.2%,pH均降低到5左右;2) FWBC和FWRBC在pH为6时,对NH4+-N的吸附量最大,FDRBC和RBC在pH为7时,对NH4+-N的吸附量最大;3) Langmuir吸附等温方程能够很好地拟合稻壳炭和3种铁改性稻壳炭对铵态氮的吸附数据,RBC、FDRBC、FWRBC和FWBC对铵态氮的最大吸附量分别为2.22、8.82、4.67和3.67 mg/g;4) 稻壳炭和3种铁改性稻壳炭对铵态氮的吸附行为符合准二级动力学方程。  【结论】  供试稻壳炭和3种铁改性稻壳炭对铵态氮的吸附主要为单分子层吸附,以化学吸附方式为主。铁改性处理提高了稻壳炭的孔径,降低了pH。对铵态氮的吸附能力以FDRBC最优,用其制备新型肥料可提高肥料的保肥供肥能力。
玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应
侯建勋, 张水梅, 袁静超, 程松, 刘剑钊, 刘松涛, 梁尧, 任军, 蔡红光
2021, 27(4): 610-618. doi: 10.11674/zwyf.20273
摘要:
  【目的】  研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。  【方法】  田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPK+ST)、化肥配施生物炭 (NPK+BR) 以及化肥配施堆肥 (NPK+CP) 5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入 (C 3200 kg/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 土壤样品,测定土壤有机碳 (SOC)、活性有机碳 (LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。  【结果】  与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP > NPK+ST > NPK+BR > NPK > CK。  【结论】  化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。
有机无机复混肥施用量对热带水稻土微生物群落和酶活性的影响
杨旭, 刘海林, 黄艳艳, 杨红竹, 贝美容, 林清火
2021, 27(4): 619-629. doi: 10.11674/zwyf.20439
摘要:
  【目的】  研究一次性施用不同量的有机无机复混肥对热带地区水稻产量及土壤微生物群落与酶活性的影响,为该区域水稻高效肥料管理提供科学依据。  【方法】  水稻田间试验连续进行了3季 (2018年早稻–晚稻,2019年早稻)。施肥设5个处理:不施肥对照 (CK),常规化肥分3次施用 (CF),采用一次性基施的等量、减10%和减20%氮磷钾养分投入量的有机无机复混肥处理 (OF、–10%OF和–20%OF)。2019年早稻收获后测产,同时取0—20 cm土壤样品,分析土壤理化性质和酶活性,采用Illumina高通量测序技术测定土壤细菌和真菌群落组成、多样性和结构。  【结果】  OF、–10%OF和 –20%OF处理的水稻产量没有显著差异,均与化肥处理 (CF) 相当。与CF相比,3个有机无机复合肥处理显著提高了土壤pH,对土壤全量氮磷钾没有显著影响;OF处理显著提高了土壤有机质含量;–20%OF处理显著提高了土壤碱解氮 (15.40%)、速效钾含量 (39.75%);OF和–10%OF处理显著提高了土壤有效磷 (49.82%、46.02%) 和速效钾含量 (91.40%和30.44%);有机无机复混肥处理对土壤酶活性没有显著影响。施用有机无机复混肥影响了真菌和细菌的多样性。其中–20%OF处理显著提高了细菌、真菌的Chao1指数和真菌的物种丰富度指数。在群落结构方面,–20%OF处理的土壤变形菌门和酸杆菌门的丰度显著高于CF处理,分别提高6.64%和8.37%,厚壁菌门丰度较CK显著降低了72.67%;–20%OF处理较CF处理显著增加土壤接合菌门丰度 (77.40%),而–10%OF土壤真菌球囊菌门较CK处理降低了117.38%。相关性分析表明,土壤细菌多样性与土壤速效磷呈正相关,真菌多样性与土壤碱解氮呈正相关。冗余分析表明,细菌群落的主要驱动因子为酸性磷酸酶、速效钾、有效磷和碱解氮,而碱解氮、全钾、有效磷和脲酶是土壤真菌群落的主要限制因子。  【结论】  施用有机无机复混肥能显著改善南方红壤水稻土速效养分含量和pH,减少10%~20%的常规养分投入量,对水稻产量没有明显影响,但是比施用化肥明显提高了土壤中有效磷、钾含量,同时提高了土壤细菌和真菌群落的数量和多样性。
优化控释尿素施用方式提高沙质低肥力土壤水稻产量和品质
侯均昊, 张晨晖, 许轲, 李国辉, 袁嘉琦, 刘艳阳, 郭保卫, 颜伟伟, 陈鹤鸣, 霍中洋, 戴其根, 张洪程
2021, 27(4): 630-642. doi: 10.11674/zwyf.20512
摘要:
  【目的】  苏北黄河故道带低肥力沙性土壤保水保肥能力差,研究控释尿素施用技术对水稻产量和稻米营养品质与口感的影响,为该地区水稻优质生产的肥料管理提供科学依据。  【方法】  以中熟中粳水稻品种‘苏秀867’为材料,在苏北黄河故道带低地力沙性土壤上进行了2年田间试验。采用裂区设计,主区为控释肥和尿素复混全部基施 (BC) 与控释肥和尿素复混基施+穗肥施用尿素 (BC+PU) 2种施肥方式;副区为3种树脂包衣尿素,控释天数分别为80天 (CR80)、100天 (CR100) 和120天 (CR120),控释肥与普通尿素复混比例为6∶4,BC处理所有肥料一次性基施,BC+PU处理中普通尿素一半基施一半穗期追施,总施氮量为270 kg/hm2,以常规尿素定量分施 (CK) 为对照,共7个处理。调查水稻产量及其构成因素、茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累,测定稻米加工品质、外观品质、营养与蒸煮食味品质、淀粉RVA谱特征值。  【结果】  BC和BC+PU两区各处理水稻产量表现为CR80 > CR100 > CR120。相同控释尿素处理下,BC+PU处理的产量高于BC处理。BC+PU区3个控释肥处理以CR80的增产效果最好,两年产量分别为9.64和10.73 t/hm2,较CK处理分别增产5.32%和5.81%,这主要归因于其在稳定穗数的基础上,提高了总颖花量和结实率,且CR80处理的水稻中后期的叶面积指数和干物质积累量均较高,尤其是成熟期的叶面积指数显著大于CK,有利于光合产物积累。无论BC还是BC+PU施用方式,3个控释肥处理的稻米加工品质无显著差异。在外观品质和蒸煮食味方面,BC+PU区CR80处理与CK相比没有显著差异,而BC区CR80处理的直链淀粉含量、胶稠度和食味值较CK有所提高,RVA谱特征值中的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值上升,蒸煮食味品质较好;BC和BC+PU两区中,CR100和CR120处理的蛋白质含量均有不同程度的提高,垩白粒率和垩白度降低,稻米直链淀粉含量和食味值下降,RVA谱特征值中的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值下降,蒸煮食味品质较差。与BC处理相比,BC+PU处理稻米的外观品质和营养品质有所提升,蒸煮食味品质降低。  【结论】  在苏北黄河故道带沙性土壤上,采用释放期为80天的控释肥与尿素混合,采用基施+穗期追施尿素两次施肥方法,能够实现水稻的高产优质,但是降低蒸煮食味品质,而该缓释肥与尿素混合全部基施,虽然产量不是最高,但不会影响加工品质,且提高了蒸煮食味品质。
不同缓/控释尿素对小麦生长及氮素利用的影响
王茂莹, 漆增连, 代兴龙, 贺明荣, 董元杰
2021, 27(4): 643-653. doi: 10.11674/zwyf.20443
摘要:
  【目的】   通过大田试验筛选山东省适宜于小麦生长的缓/控释尿素,并初步研究其氮素高效利用的机制。   【方法】   选用的肥料产品有4种,包括树脂包膜尿素 (PCU)、多肽尿素 (PPU)、脲甲醛尿素 (UF) 和本实验室制备的树脂包膜与脲酶抑制剂结合型控释尿素 (CHQ),以普通尿素和不施氮肥为对照,分别在山东潍坊和泰安进行田间试验,供试小麦品种为‘济麦22号’,普通尿素按1∶1比例基施和追施,缓/控释肥均一次性基施。分析了小麦不同时期的株高和单株分蘖数、花前花后干物质积累与转运、产量及其构成因素、氮肥利用率以及土壤无机氮含量和脲酶活性的变化。   【结果】   施用4种缓/控释尿素均降低了小麦越冬期的土壤脲酶活性,减缓尿素水解,降低土壤无机氮含量;成熟期,在潍坊试验点仅CHQ处理的土壤无机氮含量高于尿素处理,在泰安试验点4种缓/控释尿素处理的土壤无机氮含量均高于尿素处理,以CHQ处理的无机氮含量最高,CHQ处理的土壤无机氮含量在泰安和潍坊2个试验点较尿素处理分别增加了81.86%和6.20%。与尿素相比,在泰安试验点施用4种缓/控释尿素均可促进小麦生长,提高小麦花前干物质转运与花后干物质生产量,有利于小麦的群体构建和产量形成,增强小麦对氮素的吸收利用能力,提高氮肥利用率,以CHQ表现最优;而在潍坊试验点,仅CHQ肥效优于尿素。CHQ在泰安和潍坊的小麦产量分别为6966.67和10342.22 kg/hm2,较尿素处理分别增加了38.69%和11.07%;氮素生产效率分别为18.83和26.72 kg/kg,较尿素处理分别增加了38.66%和11.06%。潍坊试验点小麦产量和氮素生产效率整体高于泰安,CHQ较尿素的增效幅度低于泰安试验点。   【结论】   土壤肥力影响缓/控释尿素对小麦的增产效果,在高肥力的壤土 (潍坊) 上,只有既控制尿素释放速率又控制其在土壤中的水解速率的树脂包膜与脲酶抑制剂结合型控释尿素可有效促进小麦生长及其对氮素的吸收利用,在低肥力砂壤土 (泰安) 上,4种缓/控释尿素在小麦生长后期均可维持土壤中较高的氮素供应,肥效均好于普通尿素。综合而言,在山东省建议优先选择树脂包膜与脲酶抑制剂结合型控释尿素。
不同水分条件下磷肥运筹对小麦旗叶和穗部叶绿素及核酸含量的影响
徐婷, 邱悦, 魏波, 李诚, 李春艳, 朱长安
2021, 27(4): 654-664. doi: 10.11674/zwyf.20461
摘要:
  【目的】  在干旱和半干旱地区,缺磷常导致作物产量下降。研究不同水分状况下,磷素施用次数对花后小麦旗叶和穗部维持光合效能及胚乳细胞分裂能力的影响,为科学施用磷肥提供理论依据。  【方法】  以冬小麦品种‘新冬23号’和‘新冬20号’为试验材料开展裂区田间试验。设干旱胁迫 (DT,灌水量为5625 m3/hm2) 和适水灌溉 (WT,灌水量为9000 m3/hm2) 两个水分处理;每个水分条件下,设置3个磷肥 (P2O5 105 kg/hm2) 施用次数处理:P1 (在小麦返青期一次性施用)、P2 (在小麦返青和拔节期分别追施50%)、P3 (在小麦返青、拔节和灌浆期按40%∶30%∶30%比例追施)。在小麦开花后7、14、21、28、35天,取样测定旗叶叶绿素和DNA含量、籽粒DNA含量和淀粉积累量,在成熟期测定产量及产量构成因子。  【结果】  干旱条件下,两个品种旗叶叶绿素含量均为P1处理显著高于P2和P3处理;适水条件下为P3处理显著高于P1和P2处理。干旱条件下,新冬23号小麦旗叶和籽粒DNA含量表现为P2处理显著高于P1和P3处理,而新冬20号小麦则为P1处理显著高于P2和P3处理;适水条件下两个小麦品种均为P3处理最高。干旱胁迫下,两个小麦品种籽粒总淀粉含量均以P1处理最高。两个品种千粒重在两种水分条件下均以P3处理最高。  【结论】  干旱胁迫下,不论小麦品种的产量潜力高低,返青期一次性施磷比分期施磷可提高灌浆期旗叶和穗部叶绿素和DNA含量,有利于光合作用产物的积累和细胞分化,最终形成较高的籽粒千粒重和淀粉积累量。适水条件下,分3次施磷有利于维持旗叶和穗部叶绿素以及DNA含量,增加淀粉含量和粒重。因此,小麦磷肥的施用方法应依据水分状况而定。
磷供应水平对大豆不同生育期磷铁比及光合效率的调节
赵婧, 于德彬, 孟凡钢, 张鸣浩, 饶德民, 丛博韬, 闫晓艳, 邱强, 张伟
2021, 27(4): 665-674. doi: 10.11674/zwyf.20477
摘要:
  【目的】  明确磷 (P)不同供应水平对大豆生理性状的影响及其基因型差异,以及这些性状对单株粒重的影响,为磷肥的合理施用提供理论依据。  【方法】  水培试验以Hoagland 营养液为基础,设置4个磷供应水平处理,分别为0 (CK)、100、500 和1000 µmol/L。供试大豆为6个磷高效基因型和6个磷低效基因型。在大豆生长的始花期、结荚初期测定叶片光合性能和磷、铁浓度,在成熟期测定籽粒磷铁含量及单株籽粒重。对光合性能数据与铁、磷浓度进行典型相关性分析,利用单株粒重建立逐步回归方程并进行通径分析。  【结果】  CK处理的磷高效和磷低效基因型大豆植株在始花期的初始荧光 (Fo) 值极显著高于其他处理;P 100 µmol/L处理极显著提高了两类基因型大豆始花期的PSⅡ实际光化学效率 (ΦPSⅡ),有助于提高其光能转化率,因而单株粒重均较高。相比于P 100 µmol/L处理,磷高效和磷低效基因型大豆结荚初期叶片中的铁浓度及其铁/磷值都随着磷供应量的增大而降低。相比于P 100 µmol/L处理,P 500 和1000 µmol/L处理下,磷高效基因型单株粒重并没有显著上升,而磷低效基因型单株粒重则下降。此外,结荚初期两个基因型大豆叶片的SPAD值在P 100 μmol/L处理下达到峰值,鼓粒初期叶片SPAD值与磷高效和磷低效基因型大豆单株粒重均有正效应。  【结论】  磷供应水平影响大豆叶片中的P/Fe值,进而影响着叶片光合效率。无论磷高效还是低效基因型大豆品种,较低的磷供应水平 (100 μmol/L) 可调节始花、结荚初期和鼓粒期的叶绿素含量,进而调控代谢过程有利于最终籽粒的形成。过高的磷供应水平无益于大豆单株粒重的增加,还可能产生负作用。
中度干旱胁迫下内生真菌印度梨形孢对旱稻根系细胞膜H+-ATPase的影响
许飞云, 张英娇, 王小云, 孙乐云, 许卫锋
2021, 27(4): 675-683. doi: 10.11674/zwyf.20463
摘要:
  【目的】   研究中度干旱胁迫下,内生真菌印度梨形孢 (Piriformospora indica)对旱稻根系细胞膜H+-ATPase的影响,解析印度梨形孢提高旱稻耐旱性的分子生理机制。   【方法】   将无菌旱稻幼苗及带有GFP标签的印度梨形孢菌饼 (P. indica-GFP) 接种于备好的PNM培养基中,于26℃/22℃、14 h /10 h (光/暗) 培养两周,采用激光共聚焦显微镜观察水稻根部定殖的印度梨形孢菌。采用盆栽试验方法,分别种植定殖与未定殖印度梨形孢的旱稻 (Oraza sativa,中旱3) 幼苗,保持土壤中度干旱胁迫,培养幼苗2周后,取根系样品,测定根系细胞膜H+-ATPase及生长情况,生长素IAA含量,以及H+-ATPase相关基因的表达。   【结果】   通过旱稻根系转录组分析,发现相比于未接种印度梨形孢的旱稻,接种印度梨形孢旱稻根系生长素相关基因表达显著上调。同时,接种印度梨形孢旱稻根系生长素含量、H+分泌、细胞膜H+-ATPase活性及根毛长度显著高于未接种印度梨形孢旱稻。中度干旱胁迫下,与未接种印度梨形孢旱稻相比,接种印度梨形孢旱稻根系细胞膜H+-ATPase相关基因表达显著上调。此外,中度干旱胁迫下,接种印度梨形孢旱稻地上部干重、根系干重、总根长及根毛长度都显著高于未接种印度梨形孢旱稻。   【结论】   在中度干旱胁迫下,印度梨形孢通过提高旱稻根系生长素含量,调控根系细胞膜H+-ATPase活性,进而促进根毛发育。
丛枝菌根真菌对蚕豆秸秆降解及玉米养分和镉铅吸收的影响
李胜宝, 师俊杰, 何永美, 李博, 阎凯, 湛方栋, 段红平
2021, 27(4): 684-694. doi: 10.11674/zwyf.20465
摘要:
  【目的】   丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 有利于作物对养分的吸收。在镉、铅污染的土壤中,作物常将镉、铅积累在秸秆中,随着秸秆的还田而释放回土壤。探究前茬蚕豆秸秆还田和丛枝菌根真菌 单施或联合施用对土壤肥力、后茬玉米的矿质养分与镉、铅吸收的影响,为AMF 在调控污染农田轮作体系矿质养分与镉铅累积的生态功能提供新认识。   【方法】   采用四室隔板分室系统进行蚕豆秸秆降解试验,供试土壤和蚕豆秸秆均来源于云南省会泽铅锌矿区污染区,土壤全镉和铅含量分别为4.5和269.0 mg/kg,蚕豆秸秆镉和铅含量分别为1.9和10.9 mg/kg。将蚕豆秸秆粉碎至粒径0.5~2.0 mm装入尼龙袋中,埋于土壤内进行腐解培养试验。玉米盆栽试验设4个处理:污染土壤对照 (CK)、接种AMF菌根 (AMF)、添加蚕豆秸秆 (SI)、接种AMF菌根同时添加蚕豆秸秆 (SI+AMF)。分析AMF对蚕豆秸秆降解、矿质养分 (N、P、K) 与镉铅释放、土壤速效养分含量、玉米生长、矿质营养和镉铅吸收的影响。   【结果】   接种AMF显著提高蚕豆秸秆的降解量、矿质养分和镉铅释放量,促进蚕豆秸秆降解。与AMF处理相比,AMF+SI处理玉米根系的AMF侵染率提高了12%。SI处理显著增加土壤速效养分含量和玉米植株钾含量,降低玉米根部的镉含量,但对玉米株高和生物量没有显著影响。接种AMF、SI+AMF处理显著提高土壤速效氮、磷、钾含量,增加玉米氮、磷、钾含量与吸收量,显著提高玉米株高和生物量,同时显著降低土壤有效态镉、铅含量和玉米植株镉、铅含量。双因素分析表明,接种AMF和添加秸秆对土壤速效氮、磷、钾含量影响显著,但接种AMF对植株矿质元素吸收量、土壤有效态镉、铅含量和植株镉、铅含量作用显著,接种AMF与添加秸秆对各测定指标没有显著的交互作用。   【结论】   AMF能促进前茬秸秆降解、养分和镉铅的释放。接种AMF在提高土壤氮、磷、钾养分含量,降低有效态镉、铅含量,提高玉米对氮、磷、钾的吸收,降低镉和铅在玉米植株内的积累量等方面,均显示出良好的应用前景。虽然接种AMF与秸秆还田没有表现出显著的交互作用,但秸秆还田可增加AMF在玉米根部的侵染率,因此,在使用AMF菌剂时应考虑秸秆还田。
不同辣椒品种镉吸收积累能力及关键期研究
赵首萍, 叶雪珠, 张棋, 肖文丹, 陈德, 黄淼杰, 胡静, 高娜
2021, 27(4): 695-705. doi: 10.11674/zwyf.20453
摘要:
  【目的】   比较不同辣椒品种植株Cd的吸收和积累动态差异,明确Cd积累关键期,为生产上规避辣椒Cd积累提供技术支持。   【方法】   以8个辣椒品种为材料进行了田间小区试验,供试土壤全镉含量为0.194 mg/kg。在辣椒苗期 (移栽当天)、壮苗期 (移栽后32 天)、结果期 (移栽后65 天)、成熟期 (移栽后111天) 采样,分析辣椒植株根、茎、叶及果实生物量、Cd含量,计算不同组织间的Cd运转系数。   【结果】   供试8个品种分为菜椒和朝天椒两类。4次采集的样品,叶部Cd含量均为菜椒 > 朝天椒,果实Cd含量在结果期菜椒高于朝天椒,成熟期朝天椒显著高于菜椒。朝天椒果实以品种艳椒425的Cd含量最低,菜椒以品种苏椒5号Cd含量最低。壮苗期为辣椒植株Cd的快速积累期,朝天椒根、茎和叶Cd含量移栽后0到32天分别增加了14.9、51.2和51.9倍,菜椒分别增加了8.9、25.6和39.9倍。结果期Cd积累变缓,移栽后65天朝天椒根、茎和叶Cd含量比移栽后32 天分别增加了0.35、0.55和–0.13倍,菜椒分别增加了0.20、0.01和–0.29倍;成熟期 (移栽后111 天) 朝天椒根、茎和叶Cd含量比结果初期 (移栽后65天) 分别增加了–0.29、0.44和–0.40倍,菜椒分别增加了–0.34、–0.14和–0.32倍。不同辣椒品种Cd在植株内的转运能力有差异,4次采样根–茎Cd转运效率菜椒 > 朝天椒,而茎–叶、叶–果和茎–果Cd转运效率则是朝天椒 > 菜椒。辣椒果实Cd积累量与壮苗期茎的Cd含量呈极显著正相关 (P < 0.01),与茎–果、叶–果Cd转运效率显著相关 (P < 0.05)。   【结论】   壮苗期前 (移栽后0~32天) 为辣椒植株Cd的快速积累期,该时期辣椒根茎叶中的Cd含量可以增加数十倍,进入结果期Cd含量的增加速率大大降低。壮苗期辣椒茎的Cd含量与果实Cd积累量呈极显著相关。菜椒根中的Cd向茎的转运能力较强,而朝天椒茎叶中的Cd向果实中转运能力较强,因而,朝天椒果实Cd积累能力高于菜椒。
专题综述
一氧化氮在植物发育及植物–微生物互作中的作用机制研究进展
张喆慧, 王昕, 金可默, 程凌云, 王宝兰, 申建波
2021, 27(4): 706-718. doi: 10.11674/zwyf.20305
摘要:
一氧化氮 (NO) 作为高活性信号分子,是调控植物生长发育的关键因子。NO可提高植物对非生物胁迫及生物胁迫的抗性,增强植物的免疫能力。最新的研究表明,NO在植物根系与微生物的互作过程中发挥着重要作用,NO能够促进植物根系与根瘤菌及丛枝菌根真菌形成共生体,从而提高植物对土壤氮磷养分的获取。NO作为信号物质调控植物对生物胁迫和非生物胁迫抗性的主要机制有:1) NO与活性氧系统互作,调节活性氧的水平,缓解氧化应激反应对植物的伤害;2) NO通过蛋白质的翻译后修饰,对植物免疫及抗逆过程进行调节;3) NO与多种植物激素互作,参与激素对植物生长发育的调节过程。而且NO可促进共生体的形成及发育相关基因表达,抑制免疫基因表达,通过NO与植物球蛋白 (phytoglobin) 的循环维持共生体的氧化还原水平及能量状态,从而促进植物–微生物共生关系。以往关于NO的研究主要集中在前3个方面,有关NO在植物–微生物互作中的作用机制的研究较少,NO参与植物–微生物互作机制的研究亟待加强。揭示NO增强植物抗逆性及其调节根系发育的机制,深入探究NO调控植物–微生物互作的机理,对于提高集约化作物生产体系中养分利用效率和作物生产力具有重要的理论与实践意义。
研究简报
不同生态区冬小麦材料产量和品质对追氮量的响应
王玉娇, 王德梅, 王艳杰, 杨玉双, 常旭虹, 石书兵, 赵广才
2021, 27(4): 719-727. doi: 10.11674/zwyf.20541
摘要:
  【目的】  通过田间试验,研究拔节期不同量氮肥追施对来源于西藏高原生态区和北部冬麦生态区的冬小麦材料氮素积累、产量及加工品质的影响,为在不同生态区冬小麦的氮肥合理运筹提供理论依据和技术参考。  【方法】  大田试验采用两因素随机区组设计,A因素为来源于西藏高原生态区的冬小麦材料藏冬25号、肥麦和来源于北部冬麦生态区的冬小麦材料08RH66B、09RH32B;B因素为拔节期追施氮量,分别为N 75和135 kg/hm2。于越冬、返青和拔节时期测定其总茎数变化趋势,于开花期和成熟期取样(分为茎秆、叶、穗和籽粒)测定氮素含量;测定了株高、穗粒数、容重、千粒重及产量,籽粒磨粉测定粗蛋白质含量、沉淀值、面筋含量和面团流变学特性。  【结果】  4个小麦材料间的氮素含量、产量、蛋白质含量及加工品质有显著或极显著差异。来源于西藏高原生态区的2个材料株高极显著高于来源于北部冬麦生态区的小麦材料,但其千粒重和产量极显著低于后者。来源于西藏高原生态区的藏冬25号的氮素含量、产量、总蛋白质含量、沉淀值、吸水率、面团形成时间、稳定时间、粉质指数等各项指标均比肥麦高;来源于北部冬麦区的08RH66B的产量、沉淀值、吸水率、面团形成时间、稳定时间、粉质指数等指标均高于09RH32B。本试验中,追施氮素用量对各供试小麦材料的氮素积累量、产量、蛋白质组分及加工品质有显著或极显著影响,且均表现为正效应。  【结论】  不同生态区冬小麦生育特性及需氮量有所不同,对氮肥追施量的响应也不相同,但是追施氮肥均显著提高了4个小麦材料的产量和加工质量。具体氮肥追施量还需要根据具体冬小麦材料来制定。
不同氮肥类型和用量对小麦产量和加工品质的影响
唐继伟, 孙文彦, 田昌玉, 尹红娟, 温延臣, 徐久凯, 赵秉强
2021, 27(4): 728-740. doi: 10.11674/zwyf.20444
摘要:
  【目的】   分析不同用量有机肥氮和化肥氮对小麦籽粒产量和品质的影响,为提升小麦品质提供科学施肥依据。   【方法】   不同氮肥类型长期定位试验位于山东陵县,始于2006年。肥料分为有机肥氮和化肥氮两大类,用量均设定为0、60、120、180、240、300、360、420、500、600 kg/hm2。2018年取样测定小麦产量和籽粒品质指标,运用多元统计分析方法评价了长期施用不同量有机肥氮和化肥氮对济麦22产量和品质的影响。   【结果】   氮肥类型对小麦籽粒容重、出粉率两个磨粉品质指标无显著影响,氮肥用量对籽粒容重、出粉率影响显著,施氮量越高,容重越低,出粉率越高。氮肥类型和用量对营养品质和加工品质影响显著。施氮量低于300 kg/hm2时,有机肥氮处理小麦的蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量、面团吸水率、面团形成时间均小于化肥氮处理;施氮量高于300 kg/hm2,有机肥氮和化肥氮处理的小麦品质指标差异较小。相关性分析表明,蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值与大多数品质指标存在显著的相关性。主成分分析表明,蛋白质含量因子对品质变异的贡献率为57%,显著大于其他主成分因子。品质指标综合分析表明,无论有机肥氮还是化肥氮,施氮量越大品质综合得分越高,相同施氮量下化肥氮处理小麦的品质综合得分大于有机肥氮处理,且施氮量越大差距越小。综合产量和籽粒品质的聚类分析表明,19个施肥处理可分为4类:第一类为不施氮和施有机肥氮60 kg/hm2 处理,为低产低质型;第二类为有机肥氮120 kg/hm2和化肥氮60 kg/hm2处理,为低产中质型;第三类为有机肥氮180、240 kg/hm2和化肥氮120 kg/hm2处理,为中产中质型;第四类为有机肥氮 ≥ 300 kg/hm2和化肥氮 ≥ 180 kg/hm2的处理,为高产高质型。   【结论】   氮肥类型对小麦籽粒产量和品质的影响与用量有关,有机肥氮低于300 kg/hm2或化肥氮低于180 kg/hm2,产量和品质均较差,且有机肥氮处理的小麦产量和籽粒品质低于化肥氮处理,有机肥氮用量 ≥ 300 kg/hm2或化肥氮用量 ≥ 180 kg/hm2时,可确保高产优质。