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2023, 29(10): 1771-1782.
doi: 10.11674/zwyf.2023131
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摘要:
【目的】 秸秆还田是改善土壤质量、提高作物生产力和减少化肥用量的重要措施之一。探讨水稻秸秆或秸秆生物炭替代部分化肥对寒地水稻生长、产量和氮肥利用率的影响，为寒地水稻秸秆资源优化管理提供理论依据。 【方法】 位于沈阳农业大学的水稻秸秆生物炭长期定位试验始于2013年，在等氮磷钾施用量下，设置5个处理：单施氮磷钾化肥处理(NPK)及低量生物炭(1.5 t/hm2，LB)、高量生物炭(3.0 t/hm2，HB)、低量秸秆(4.5 t/hm2，LS)、高量秸秆(9.0 t/hm2，HS)分别替代等养分量化肥处理。调查水稻主要生育期的生长动态指标(茎蘖数、叶绿素含量和株高)，测定籽粒产量及其构成因素(有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重)，并计算水稻氮肥偏生产力。 【结果】 低量LB和LS处理的水稻分蘖数显著高于对应的高量HB和HS处理，整个分蘖期平均提高27.1%，且在分蘖末期，LB处理的分蘖数显著高于LS处理(13.9%)。在水稻分蘖期，低量LB和LS处理的叶绿素含量(CCI值)、株高显著高于对应的高量HB和HS处理，CCI值和株高分别平均提高25.7%和10.4%，且LB处理CCI值和株高均高于LS处理，分别提高了9.9%和5.9%。然而，从拔节期到成熟期，LS处理的CCI值和株高均高于LB处理，分别平均增加11.5%和4.0%。LB和LS处理的水稻籽粒产量分别较NPK处理显著提高了6.5%和6.2%，HS处理产量与NPK处理无显著差异，HB处理较NPK处理显著降低了20.3%。LB、LS和HS处理的氮肥偏生产力分别显著高于NPK处理11.7%、26.7%和49.0%，而HB处理显著低于NPK处理11.7%。相关性分析结果表明，与NPK处理相比，LB处理产量增加主要是由于提高了水稻分蘖数(25.2%)、有效穗数(2.1%)和结实率(0.8%)，LS处理则主要是由于提高了株高(5.2%)和千粒重(2.7%)。 【结论】 连续多年施用低量秸秆或低量生物炭替代等量养分的化肥，可以促进寒地水稻分蘖和生长，提高籽粒产量和氮肥偏生产力。连续高量秸秆替代等养分量化肥的增产潜力有限，但可以较大幅度地提高氮肥偏生产力，而高量生物炭替代等养分量化肥存在降低产量的风险。
2023, 29(10): 1783-1793.
doi: 10.11674/zwyf.2023064
摘要:
【目的】 研究利用有机锌肥生物强化水稻糙米锌含量的可行性及其生物可给性。 【方法】 锌生物强化试验在江苏溧阳进行，供试锌肥为糖醇螯合态锌 (Zn 170 g/L)，供试水稻品种为中熟晚粳稻‘南粳46’。设5个处理：喷施清水 (CK)；锌肥喷施一次，用量为2.55 kg/hm2 (Zn1)、5.10 kg/hm2 (Zn2)；锌肥喷施两次，总施用量为 5.10 kg/hm2 (Zn3)、10.20 kg/hm2 (Zn4)。水稻成熟后，测定糙米中锌、植酸含量，测定糙米中锌赋存形态含量，计算糙米植酸/锌摩尔比、糙米锌赋存形态占比，并利用in vitro人工胃肠模拟法分析糙米锌在胃阶段和胃肠阶段的溶出量，以溶出锌与糙米锌量之比来计算糙米锌生物可给性。 【结果】 与CK处理相比，锌生物强化对糙米植酸含量无显著影响，但显著提高了糙米锌含量，Zn1、Zn2、Zn3和Zn4处理的增幅分别为23.93%、37.51%、82.38%和87.81%，Zn3和Zn4处理增幅差异不显著。Zn1、Zn2处理对糙米植酸/锌摩尔比无显著影响，Zn3和Zn4处理显著降低了植酸/锌摩尔比。锌处理不同程度提高了糙米中各赋存形态锌含量，Zn2处理显著提高了糙米盐溶态和碱溶态锌含量，Zn3处理显著提高了所有赋存形态锌含量，而Zn4处理显著提高了除水溶态锌外的其他3类锌含量，Zn3和Zn4处理间各赋存形态锌含量无显著差异。锌处理水平影响着糙米各赋存形态锌的占比，与CK处理相比，Zn1处理下各赋存形态锌占比无显著变化，Zn2处理显著降低了复合态锌占比，Zn3处理显著降低了水溶态锌占比，而Zn4处理显著降低了水溶态锌占比，显著提高了盐溶态锌占比。锌生物强化可提高糙米中锌在胃肠阶段的溶出量，CK、Zn1、Zn2、Zn3和Zn4处理强化后糙米锌在胃肠阶段的溶出量分别为19.52、24.15、23.14、30.62和32.55 mg/kg，Zn3和Zn4处理的溶出量无显著差异，但明显高于Zn1和Zn2处理。相关性分析表明，糙米锌在胃肠阶段溶出量与糙米锌含量极显著正相关，与糙米水溶态锌占比极显著负相关，与复合态锌占比无显著相关，糙米锌生物可给性与植酸/锌摩尔比呈极显著相关。 【结论】 锌生物强化可显著提高糙米总锌含量，降低植酸/锌摩尔比，提高稻米中强化锌的生物有效锌。低施锌量虽然也提升了糙米的总锌含量，但不影响糙米中各赋存形态锌的比例。高施锌量不论是一次还是分两次喷施，不仅更有效提升了糙米总锌含量，还显著降低了水溶态锌占比，增加了盐溶态锌比例，因而提高了胃肠阶段的锌溶出量。因此，以提高糙米锌含量及其生物有效性为目的的生物强化措施推荐喷施5.10 kg/hm2糖醇螯合态锌肥，并分两次施用。
2023, 29(10): 1794-1804.
doi: 10.11674/zwyf.2023082
摘要:
【目的】 探究红壤区玉米关键生育期氧化亚氮(N2O)的排放量及影响因素，为红壤区玉米季温室气体减排提供理论支撑。 【方法】 典型红壤长期施肥定位试验始于1990年，选取不施肥(CK)、氮钾化肥配施(NK)、氮磷钾化肥配施(NPK) 3个处理，监测玉米苗期、喇叭口期、灌浆期和成熟期N2O排放、温度和降雨量，测定了表层土壤理化性状和硝酸还原相关酶的活性。 【结果】 与CK相比，NK和NPK处理均显著提高了N2O累积排放量，NPK处理显著增加苗期N2O累积排放量，而NK处理显著提高了喇叭口期和灌浆期N2O累积排放量，但两个处理的玉米生育期N2O累积排放总量没有显著差异。从玉米苗期到成熟期，NK处理土壤pH整体呈下降趋势，降低了17.8%，而CK和NPK处理无显著变化；CK、NK和NPK处理土壤有机碳(SOC)整体呈上升趋势，分别较灌浆期升高了15.2%、16.4%和16.2%，NH4+-N含量呈逐渐降低趋势，而NO3−-N含量呈逐渐上升趋势。NPK处理苗期土壤NO3−-N含量显著高于NK处理，喇叭口期和灌浆期均低于NK处理，NH4+-N含量全生育期均显著低于NK处理。从苗期到成熟期，各处理反硝化酶(DE)活性呈下降趋势，CK、NK处理的降幅(59.1%、66.9%)高于NPK处理(29.1%)；各处理硝酸还原酶(NR)活性均在喇叭口期最低，NK和NPK处理各生育期NR活性高于CK；亚硝酸还原酶各处理也在喇叭口期最低，CK和NK处理分别下降33.4%和76.2%，NPK处理较最大值降低23.5%。Pearson分析结果表明，各生育期N2O累积排放量与生育期平均气温(TEM)、NO3−-N、SOC和NR呈显著正相关关系，与生育期累积降雨量(PCP)、pH和反硝化酶活性呈显著负相关关系。随机森林模型分析结果表明，苗期、喇叭口期、灌浆期、成熟期与N2O累积排放量相关最显著的因素分别为pH、PCP、NR、SOC。 【结论】 在玉米不同生育期，影响土壤N2O累积排放的主要因素不同，苗期为土壤pH，大喇叭口期为累积降雨量，灌浆期为土壤硝酸还原酶活性，成熟期为土壤有机碳含量。酸性红壤上，施用化肥氮可降低土壤pH，提高土壤硝态氮和有机碳含量，进而显著增加N2O排放量。虽然长期施用氮钾肥与施用氮磷钾肥玉米生育期的N2O累积排放量没有显著差异，但施用氮磷钾肥显著提升苗期N2O排放量，而施用氮钾肥增加大喇叭口期和灌浆期N2O排放量。
2023, 29(10): 1805-1819.
doi: 10.11674/zwyf.2023102
摘要:
【目的】 尿素分次追施是黄淮海夏玉米的常规施肥方法，但费事费力，播撒不匀还可能降低肥效，引发氮素损失。我们结合当前推广的微喷灌技术，研究了喷施尿素硝酸铵液体肥(UAN)替代土施尿素的可行性以及适宜的施肥量。 【方法】 于2019和2020年，在泰安市岱岳区马庄镇开展田间试验，供试夏玉米品种为登海605 (DH605)和登海518 (DH518)。设沟施尿素-N 210 kg/hm2 (Ur)，喷施UAN-N 126 kg/hm2 (U1，减氮40%)、168 kg/hm2 (U2，减氮20%)和210 kg/hm2 (U3)处理，以及1个不施氮对照 (N0)。在玉米抽雄期(VT)、成熟期(R6)，采集植株样品分析不同部位氮素含量和干物质积累量，计算氮素吸收、运转和利用率。于玉米播前、拔节期(V6)、大喇叭口期(V12)、抽雄期(VT)、乳熟期(R3)和成熟期(R6)，取0—20、20—40、40—60 cm土层土样，分析硝态氮和铵态氮含量，计算氮素残留和盈余量。 【结果】 DH605和DH518两个玉米品种的产量均表现为U3处理显著高于U2和Ur处理，而U1处理显著低于U2和Ur处理，U3处理DH605的产量和净收益较Ur处理分别增加了6.71%和11.75%，DH518分别增加了7.57%和13.61%。干物质积累量、氮素积累量、氮素转运量和花后氮素同化量均随UAN用量的增加而增加，U3处理各指标均显著高于其他处理，两品种氮素回收率较Ur处理分别提高了20.78和19.22个百分点，氮素农学利用率分别增加了4.57和4.99 kg/kg。U2处理两品种玉米产量与Ur处理无显著差异，但植株氮素积累量、氮素转运量和花后氮素同化量高于Ur处理，最终提高了氮素回收率和氮素农学利用率。VT时期20—40 cm土层NO3−-N含量随UAN施用量增加而增加。玉米VT至R6时期，各处理0—20 cm土层NO3−-N含量基本呈降低趋势，Ur处理降低幅度最大，且喷施UAN处理与沟施尿素处理相比减少了玉米R6时期40—60 cm土层NO3−-N含量，降低了氮素淋失潜在风险。此外，与Ur相比，喷施UAN处理降低了土壤氮素盈余，U3处理DH605和DH518两年分别平均降低43.63和40.36 kg/hm2，U2处理则分别平均降低了48.25和51.91 kg/hm2。 【结论】 在施氮量较传统用量减少20%的前提下，喷灌施用尿素硝酸铵溶液促进了玉米氮素积累和再分配，在保证产量的同时，可显著增加氮素回收率和氮素农学利用率，降低土壤NO3−-N淋失的潜在风险和土壤氮素盈余，实现夏玉米生产减肥增效的目标。
2023, 29(10): 1820-1829.
doi: 10.11674/zwyf.2023127
摘要:
【目的】 玉米产量高，需肥量大，亟需在保证玉米产量前提下，通过科学施肥实现肥料减施增效。本文基于产量反应和农学效率大数据，建立并开展田间试验校验了玉米智能化推荐施肥方法。 【方法】 以“玉米”、“玉米+产量”、“玉米+养分吸收”、“玉米+肥料利用率”为关键词及关键词组合，收集了来自于国际植物营养研究所中国项目部、团队研究以及公开发表的多年多点玉米田间肥料试验数据，采用QUEFTS模型分析玉米养分吸收特征，优化施肥下玉米产量反应，农学效率和相对产量等农学参数，构建玉米养分专家系统。于2010—2019年在玉米主产区开展了803个田间校验试验，每个试验包括6个处理：基于玉米养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、土壤测试施肥(ST)以及基于NE处理的不施氮、不施磷和不施钾处理。调查了施肥量、玉米产量、经济效益和肥料利用率。 【结果】 依据QUEFTS模型分析，生产1 t籽粒，地上部氮、磷和钾养分需求量春玉米分别为15.9、4.1和13.8 kg，夏玉米分别为17.8、4.0和15.8 kg；玉米主产区氮、磷和钾肥的平均产量反应春玉米分别为2.9、1.5和1.4 t/hm2，夏玉米分别为1.9、1.1和1.1 t/hm2；氮、磷和钾肥平均农学效率春玉米分别为15.0、18.9和16.1 kg/kg，夏玉米分别为10.8、16.8和12.3 kg/kg；土壤氮、磷和钾养分对产量的贡献率春玉米分别为73%、86%和87%，夏玉米分别为79%、87%和88%。田间校验结果显示，与FP和ST处理相比，NE处理分别减施氮肥用量29.3%和14.3%，减施磷肥用量17.3%和7.5%；增加玉米产量0.4和0.1 t/hm2，提高经济效益797和354元/hm2；提高氮肥利用回收率10.6和3.8个百分点，提高农学效率4.6和2.0 kg/kg；提高磷肥回收利用率8.0和3.1个百分点，提高农学效率6.5和1.5 kg/kg；提高钾肥回收利用率9.6和3.4个百分点，提高农学效率0.8和0.3 kg/kg。 【结论】 经过验证，利用基于产量反应和农学效率大数据建立的玉米养分专家系统进行施肥推荐，较基于土壤测试的推荐施肥方法节省了肥料用量，提高了玉米产量、经济效益和养分利用率，是适合我国国情的玉米轻简高效推荐施肥方法。
2023, 29(10): 1830-1842.
doi: 10.11674/zwyf.2023061
摘要:
【目的】 春旱墒情差，无法按期播种，影响大兴安岭沿麓寒旱区玉米的安全生产。生产上秸秆覆盖免耕直播虽有保墒作用，但存在出苗质量差、追肥困难等问题。为此，我们改进了秸秆覆盖和耕作方式，并研究了控释肥与尿素混合一次性基施的效果，以克服该技术的不足之处。 【方法】 2021—2022年，在大兴安岭沿麓典型寒旱区兴安盟扎赉特旗同步开展耕作方式(试验1)和缓混氮肥施用模式试验(试验2)。试验1：在常规施肥模式下(Sd)，设置秸秆覆盖条耕(RST)、常规垄作(CP)、秸秆离田免耕(NT)、秸秆覆盖免耕(RNT) 4个耕作处理。试验2：在秸秆覆盖条耕(RST)方式下，设置常规施肥(Sd)、控释氮肥与普通尿素3∶7 (30%Cr)掺混、控释氮肥与普通尿素5∶5 (50%Cr)掺混3种施肥模式。播前和收获后，取0—20、20—40、40—70、70—100 cm土层土壤样品，测定无机氮含量，用于计算氮素残留量和表观损失。玉米苗期调查出苗率，在吐丝期(R1)、成熟期(R6)取植株样品，测定不同部位生物量和含氮量，收获后调查产量和产量构成因素。 【结果】 RST处理玉米出苗率较NT、CP、RNT处理分别提高1.6%、9.3%和9.1%，群体生物量分别增加2.7%、9.1%和9.1%，产量分别提高4.2%、6.0%和7.2%，氮肥农学效率分别提高29.7%、45.5%和60.0%。秸秆覆盖条耕下，50%Cr处理较30%Cr、Sd处理玉米群体生物量分别提高3.3%和10.6%，花前群体生物量分别提高4.1% 、9.9%，花后群体生物量分别提高2.9%、10.4%，氮素累积分别提高3.6%、14.6%，花前氮素累积分别提高3.8%、12.8%，花后氮素累积分别提高4.3%、21.4%。50%Cr处理玉米产量较30%Cr、Sd处理分别提高3.6%、8.9%，氮肥农学效率分别提高16.3%、49.0%，土壤无机氮残留分别降低2.8%、4.5%，氮素表观损失分别降低8.2%和21.3%，净收益分别提高3.5%和6.9%。 【结论】 秸秆覆盖条耕免耕播种条件下，采用控释氮肥与普通尿素5∶5掺混一次性基施，可显著提高玉米出苗率，保障玉米全生育期氮素有效供应，提高玉米花前、花后群体生物量和氮素的吸收运转率，显著提高玉米产量、氮肥利用效率及经济效益，降低土壤无机氮残留，是寒旱区实现玉米抗旱保苗、氮素高效利用和轻简生产的可行途径。
2023, 29(10): 1843-1852.
doi: 10.11674/zwyf.2023101
摘要:
【目的】 干旱少雨和土壤瘠薄是陕北苹果生产中存在的主要问题。研究不同绿肥油菜品种覆盖还田在缓解果园春季干旱、培肥土壤及提高苹果产量和质量方面的效应，为陕北苹果生产提供理论基础。 【方法】 试验位于陕西省延安市河庄坪镇的山地果园，供试果树品种为红富士(Malus pumila Mill.)，树龄2年。首先进行了绿肥油菜品种筛选试验，供试品种包括5个白菜型冬油菜(Brassica campestris L.)品种 (V1～V5)、1个白菜型春油菜(Brassica campestris L.)品种(V6)、4个甘蓝型冬油菜(Brassica napus L.)品种(V7～V10)。油菜于2019年8月初在果园行间套种，10月30日前刈割地上部分，覆盖于邻近果树根区(根周围半径0—115 cm范围)，2020年3月测定果树根区0—60 cm深土壤水分含量，发现V9和V10的覆盖保墒效果较好，用于后续的两年定点覆盖试验。2020—2022年定点试验的油菜套种、覆盖方法同品种筛选试验，于覆盖试验第二年油菜生长季节(2021年10月)测定果树行间和根区0—175 cm土层水分含量，2022年3月、5月份测定果树根区0—175 cm土层水分含量，8月份测定0—20 cm土层养分含量，收获期测定苹果产量和质量。 【结果】 1)品种筛选试验，白菜型冬性油菜品种V1、V2、V3和V4覆盖处理对0—60 cm土层水分含量均无显著影响，V5覆盖处理仅显著增加0—20 cm土层水分含量；而白菜型春性品种V6和甘蓝型冬性品种V7、V8、V9和V10覆盖处理显著增加0—20或0—60 cm土层水分含量；品种V6、V9和V10秋季地上生物学产量显著大于品种V1、V2、V3和V5。油菜地上部生物量 (覆草量) 与翌年3月份20—40、40—60 cm土层水分含量显著正相关。2)两年定点试验，在油菜生长季，两个品种V9、V10均显著降低了果树行间0—50 cm土层水分含量，对根区土壤水分无显著影响；2022年3月份根区0—150 cm土层水分含量显著增加17.6%～21.8%，5月份根区0—100 cm土层水分含量显著增加12.5%～21.6%，0—20 cm土层土壤有效磷、速效钾、全氮、有机质含量分别显著增加32.2%～44.9%、95.4%～146.4%、25.2%～25.6%、23.8%～37.7%。单株苹果产量和单果重增加；苹果维生素C含量显著增加，总酸含量显著降低，总糖含量增加。 【结论】 在陕北高原地区，秋季果园套种油菜并在秋末刈割覆盖于果树根区，可显著提高来年春季果树根区0—100 cm土壤水分含量，培肥土壤，增加苹果产量，改善苹果营养品质。覆盖效果取决于油菜地上部生物量。在陕北高原地区，生产上建议选择地上生物学产量较高的白菜型(Brassica campestris L.)春性和甘蓝型(Brassica napus L.)冬性油菜品种进行果园套种及覆盖。
2023, 29(10): 1853-1862.
doi: 10.11674/zwyf.2023118
摘要:
【目的】 土壤肥力显著影响作物产量，了解区域耕地土壤肥力历史变化趋势有助于指导农户施肥，以提升耕地肥力，促进区域农业可持续发展。 【方法】 利用陕西省关中地区第二次土壤普查以来40年(1980—2020年)发表的文献、土壤志等相关数据，采用描述性统计方法，分析土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾 、速效钾、pH以及容重的变化趋势。 【结果】 1980—2020年，以10年为1个阶段，土壤有机质含量在4个阶段的中值依次为11.0、11.1、13.6和18.5 g/kg，整体呈显著上升趋势。土壤全氮含量在最后10年的中值为0.95 g/kg，与前3个10年相比显著提高。土壤碱解氮含量在最后10年的中值 (58 mg/kg) 与第一个10年 (53 mg/kg) 相比有提高。土壤全磷含量4个10年中值依次为0.70、0.76、0.82和1.03 g/kg，整体呈显著增加趋势。土壤有效磷含量在最后10年的中值为21.9 mg/kg，与前3个10年相比显著提高，且最后10年中80%含量数据均超过农学阈值(14 mg/kg)。土壤全钾含量4个10年中值依次为19.3、19.9、18.6和19.6 g/kg，整体变化不明显。土壤速效钾含量在2011—2020年的中值为212 mg/kg，与前3个10年含量(163、149、158 mg/kg)相比显著提高。土壤pH在最后10年的中值 (7.76) 与前3个10年(8.10、7.90、8.00)相比显著下降。而土壤容重4个10年中值依次为1.32、1.31、1.32和1.30 g/cm3，整体变化不明显。 【结论】 陕西省关中地区耕地土壤40年来化学肥力中仅全钾含量变化不明显，近10～20年土壤有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾含量均比前20年显著增加，pH显著下降；土壤容重变化不明显。今后关中地区养分管理和耕作制度需要进一步调整，以提升养分利用效率及土壤生产力。
2023, 29(10): 1863-1872.
doi: 10.11674/zwyf.2023085
摘要:
【目的】 月壤是月球岩石在遭受物理风化作用后形成的颗粒极细的碎屑物质，其保肥能力和透气性较差，且缺乏植物生长所需的有机养分及营养元素，并不是一种优质的栽培基质。通过研究月壤物理结构调整对月壤原位资源化利用的可行性，为太空农业种植提供有效手段。 【方法】 本研究基于嫦娥五号(CE-5)取回的月壤样本组分数据，选用玄武岩制备模拟月壤。根据嫦娥5号和Apollo飞船的月壤样本粒径分布数据，在月壤粒径分布合理的范围内，分别添加质量百分数为10%、20%和30%的大粒径玄武岩颗粒(1000～500 μm)，形成了3个模拟月壤M1、M2和M3，以CE-5真实月壤粒径分布的模拟月壤M0作为对照，向模拟月壤中加入氮、磷、钾营养元素，进行生菜种植试验和室内模拟淋溶试验。 【结果】 随着大粒径颗粒占比的增加，模拟月壤容重从M0的1.85 g/cm3减小至M3的1.80 g/cm3，田间持水量下的通气孔隙度从7.62%上升至11.68%，M3的通气孔隙度达到M0的153.38%。室内模拟淋溶试验显示，随着大粒径颗粒占比的增加，淋溶液中的铵态氮、全氮和全磷均呈先下降后上升的趋势，即保肥效果随着大粒径颗粒占比的增加呈先上升后下降的趋势，以M2保肥性能最好，渗滤液中的铵态氮和全氮淋失量分别比M0低58.10%和21.67%。M2处理的生菜生长状况也相对最好，地上和地下部分干重分别高于M0 97.60%和39.20%。 【结论】 通过向模拟月壤中添加大粒径颗粒来优化其粒径分布，可改善模拟月壤的物理结构特性，增大通气孔隙度，降低容重，提高其保肥能力及种植潜力，以M2模拟月壤的保肥效果及生菜生物量最佳，可以最大限度的实现月壤资源的原位化利用。
2023, 29(10): 1873-1883.
doi: 10.11674/zwyf.2023091
摘要:
【目的】 探究施钙对荚果发育过程中光合产物在花生植株各部位分配的影响，以明确钙肥促进花生生长和产量形成的机理。 【方法】 以‘湘花55号’为供试花生品种进行低钙土壤盆栽试验。CaO 施用量设置4个水平：0、75、150和300 kg/hm2，分别记为Ca0、Ca75、Ca150、Ca300。在花生荚果幼果期、膨大期、定型期、籽仁充实期，采用13C-Na2CO3和H2SO4溶液(1 mol/L)反应获得13C-CO2 (300～350 mg/kg)的方法，对花生光合产物进行13C标记。于花生收获期取样，测定各部位干物质积累量、13C丰度和产量。 【结果】 施钙量提升花生植株干物质积累的效果显著，与Ca0相比，Ca75处理显著提高根、茎干物质积累量，Ca150处理分别显著提高叶、果针、籽仁、果壳和全株干物质积累量12.43%、33.60%、34.35%、11.91%和14.82%。施钙影响着花生荚果产量、出仁率和饱果率，但不影响双仁果率，荚果产量以Ca150处理最高，较Ca0处理显著提升了10.5%。Ca0、Ca75、Ca300处理下籽仁δ13C丰度在籽仁充实期达到最高，而Ca150处理在荚果膨大期最高。随着荚果期延长，各处理花生整株13C积累量先增后降，在荚果膨大期达到最高，然后降低；Ca150花生整株13C积累量显著高于其他处理。随着生育时期的推进，各施钙处理的13C在花生籽仁中的分配比例均呈增加趋势，在籽仁充实期的分配比例可高达41.0% (Ca0)～48.3% (Ca75)。籽仁13C分配比例随施钙量的增加而增加，中低施钙量(75～150 kg/hm2)处理有利于协调根、果针的13C向籽粒转运，而高施钙量(150～300 kg/hm2)有利于促进叶、果壳13C向籽粒转运。 【结论】 适宜施钙量可调控13C在花生植株中的分配和积累，显著提升光合13C向花生籽仁中的分配比例，为产量提升奠定基础。本研究条件下，获得最高生产效益的适宜施钙量为CaO 150 kg/hm2。
2023, 29(10): 1884-1895.
doi: 10.11674/zwyf.2023135
摘要:
【目的】 探究外源褪黑素对养分胁迫下苹果砧木幼苗内源褪黑素合成、氮代谢关键酶活性及氮代谢和氮转运相关基因表达的影响。 【方法】 水培试验材料为7～8片叶的平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗。幼苗在1/2 Hoagland营养液中生长12天，然后分为两组，一组营养液中添加褪黑素(0.1 μmol/L)，一组不添加作为对照。第15天时，两组幼苗的营养液浓度又分为1/2和1/20 Hoagland营养液两个养分水平，形成4个处理：1/2 Hoagland营养液(CK)、1/2 Hoagland营养液+0.1 μmol/L褪黑素(MCK)、1/20 Hoagland营养液(ST)、1/20 Hoagland营养液+0.1 μmol/L褪黑素(MST)。第35天时(处理20天)，取平邑甜茶幼苗叶片和根系样品，测定褪黑素含量、氮代谢相关酶活性、褪黑素合成关键酶和氮转运代谢相关基因的相对表达量。 【结果】 与CK相比，养分胁迫 (ST)上调了平邑甜茶幼苗叶片中褪黑素合成相关基因MdTDC、MdT5H、MdAANAT和MdASMT的表达，显著增加了内源褪黑素含量，降低了幼苗叶片及根中的硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、Fd-谷氨酸合成酶(Fd-GOGAT)和NADH-谷氨酸合成酶(NADH-GOGAT)活性(P<0.05)，下调了5个氮代谢相关基因NR、NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT的表达量，但上调了叶片中氮转运基因MdNRT1.1、MdNRT2.5、MdNRT2.7、MdAMT1.2、MdAMT1.5和MdAMT2.1的表达量。与ST相比，MST处理苹果幼苗叶片中4个褪黑素合成基因的表达上调，内源褪黑素含量显著升高了3.10% (P<0.05)，叶片中NR、NiR、GS和Fd-GOGAT活性分别升高65.62%、51.49%、59.63%和17.53%，根系中NiR、GS和Fd-GOGAT活性分别显著升高19.52%、52.09%和12.72%；叶片中5个氮代谢相关基因NR、NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT的表达水平显著升高至ST处理的2.16、2.08、2.22、1.71和1.19倍，根系中4个氮代谢相关基因NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT表达水平升高至ST处理的1.31、1.41、1.74和1.54倍，并显著上调了苹果幼苗叶片中氮转运基因MdNRT2.4、MdNRT2.5、MdNRT2.7、MdAMT1.2和MdAMT2.1的表达水平。 【结论】 养分胁迫下，平邑甜茶幼苗通过上调褪黑素合成相关基因表达水平提高内源褪黑素含量，进而促进氮代谢酶活性，上调氮转运代谢相关基因的表达水平，最终促进氮的代谢和吸收转运，起到缓解苹果砧木养分胁迫的作用。不论是否养分胁迫，外源添加褪黑素均有助于提升植物体内的褪黑素含量，提高氮代谢水平，提升作物对养分胁迫的抗性。
2023, 29(10): 1896-1910.
doi: 10.11674/zwyf.2023142
摘要:
【目的】 通过研究芒果土壤微环境和生长特性对不同水肥耦合模式的响应，确定芒果幼树的最优微灌方式耦合施肥量。 【方法】 以2年生芒果幼树(品种为贵妃芒)为供试材料，在云南昆明理工大学大棚内进行完全随机组合设计田间试验，设置3种微灌方式：微喷灌(SI)、滴灌(DI)、微润灌(MI)，和4个施肥水平：0、93.2、186.4、279.6 kg/hm2 (依次标记为F0、F1、F2、F3)。每次灌溉施肥处理后30 天(灌水后第3天)，在距树干5～10 cm灌水器一侧采集土壤样品，测定芒果幼树根区土壤养分含量、酶活性、微生物数量，测量果树生长指标，计算水肥利用效率，并采用隶属函数结合因子分析法对芒果幼树土壤质量和生长质量进行综合评价。 【结果】 微灌方式和施肥水平对芒果幼树根区土壤养分含量(硝态氮、速效磷和速效钾)、酶活性(过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶)、微生物数量(细菌、真菌和放线菌)、形态生长增量(株高、地径、叶片数和冠幅)、根系生长(总长度、表面积、体积和平均直径)和水肥利用效率影响显著(P<0.05)。同一施肥水平下，土壤微环境养分含量在3种灌溉方式间无显著差异，酶活性和微生物数量平均值均为MI>DI>SI，DI、MI土壤酶活性较SI分别增加了15.09%～26.57%和26.56%～48.86%，微生物数量分别增加了11.46%～30.19%、12.87%～42.45%，灌溉水利用效率(IWUE)分别提高了43.27%、73.17%，肥料偏生产力(PFP)分别升高了33.96%、54.44%。MI处理芒果的株高增量和根系体积的增幅最大，较SI分别显著增加了100.29%、54.06%。土壤过氧化氢酶活性、脲酶活性、微生物数量以及IWUE均在F2水平获得最大值，而土壤养分含量和土壤磷酸酶活性随施肥量的增加而升高，PFP则随之降低。相关性分析结果表明，土壤养分含量、酶活性、微生物数量与芒果生长指标之间均呈正相关关系，且相关程度依次递增。隶属函数结合因子分析结果表明，土壤质量综合指数(SQI)和芒果生长质量指数(GQI)均在MIF2条件下获得最大值。 【结论】 微润灌耦合施肥水平186.4 kg/hm2(MIF2组合)为改善土壤质量并促进芒果幼树生长的最佳灌溉施肥耦合方式。
2023, 29(10): 1911-1922.
doi: 10.11674/zwyf.2023115
摘要:
【目的】 盲目施用化肥严重影响川白芷 (Angelica dahurica var. formosana)的产量和品质。研究白芷根际真菌配合有机无机肥施用的适宜用量，为白芷高产优质生产提供绿色施肥技术。 【方法】 田间试验在四川遂宁进行，供试菌剂为从白芷根际分离筛选出的黑曲霉ZJ-17 (Aspergillus niger ZJ-17) 制成的微生物菌剂 (ZJ-17)。共设8个处理：半肥 (T1)、全肥 (T2)、半肥+种施ZJ-17 (T3)、半肥+ZJ-17灌根 (T4)、全肥+ZJ-17种施 (T5)、全肥+ZJ-17灌根 (T6)，以不施肥 (T0)和全肥+种施市售黑曲霉 (有效活菌数≥100亿/g，T7)为对照。全肥量为油枯750 kg/hm2、尿素139.5 kg/hm2、过磷酸钙2193.8 kg/hm2、硫酸钾240 kg/hm2，半肥为上述各肥料施用量减半。菌液孢子含量3.0×108 CFU/mL，施用量30 L/hm2，每个小区0.06 L，种施菌剂在播种时均匀浇在种子表面，灌根在次年3月进行。播种后每两个月取一次植株样品，共取5次，用于测定白芷农艺性状、植株养分含量。于收获期测定白芷根部品质和产量，并采用荧光定量法调查各处理土壤黑曲霉定植情况。 【结果】 种施菌剂有利于黑曲霉在土壤中定植，定植率显著优于菌剂灌根处理 (P<0.05)，市售黑曲霉也能定植于土壤。与仅全肥 (T2)处理比，种施菌剂 (T5)处理显著提高了收获期白芷株高、根长和根粗，分别显著增加11.57%、10.85%和16.70% (P<0.05)，根部产量和经济效益分别显著增加16.33%和19.94% (P<0.05)，根部氮、磷和钾积累量分别显著增加37.73%、21.18%和28.75%，香豆素类成分积累量也显著增加 (P<0.05)，且效果显著优于黑曲霉ZJ-17菌剂灌根 (T6)处理和市面购买黑曲霉 (T7)处理；半肥条件下，种施黑曲霉ZJ-17菌剂 (T3)使收获期白芷欧前胡素和异欧前胡素含量分别显著增加9.82%和22.45% (P<0.05)。 【结论】 常规有机肥和化肥用量下，种子表面浇施黑曲霉ZJ-17菌剂能显著促进白芷生长、养分吸收和香豆素类成分积累量，提高白芷产量和品质，提高经济效益。本实验室鉴定的黑曲霉ZJ-17菌株制备的菌剂效果显著好于市售菌剂，但采用生育中期 (3月)灌根的方法施用该菌剂的效果不明显。在半肥条件下，种施黑曲霉ZJ-17菌剂可显著提高白芷中的欧前胡素和异欧前胡素含量，但产量和经济效益低于全肥条件下种施黑曲霉ZJ-17菌剂处理。需进一步研究实际生产中保障产量且增加主要有效成分含量的肥料用量。
2023, 29(10): 1923-1931.
doi: 10.11674/zwyf.2023129
摘要:
木霉作为典型的植物益生真菌已被广泛用于农业绿色生产，并表现出良好的应用前景，它们能够通过产生信号物质与植物根系互作，包括在植物根表和根内定殖、调控植物根系发育、促进养分吸收利用等。木霉基因组中含有大量天然活性物质生物合成基因簇，产生丰富的胞外次级代谢产物，在木霉与植物根系建立互惠关系、稳定促生中发挥了至关重要的作用。目前常用的筛选策略主要是生物活性导向策略和基因组挖掘策略，筛选到的木霉次级代谢产物主要包括植物激素类物质和小分子化合物，物质种类单一，化学结构和调控机制缺乏新颖性，且互作植物主要为模式植物拟南芥，这些因素共同限制了木霉–植物根系互作研究的基础理论突破及其在农业生产中的实际应用。因此将木霉新型天然活性产物的筛选研究与绿色农业发展相结合，符合我国“少投入、多产出、保护环境”的发展模式，是我国实现绿色农业可持续发展的重要机遇和挑战。
木霉作为典型的植物益生真菌已被广泛用于农业绿色生产，并表现出良好的应用前景，它们能够通过产生信号物质与植物根系互作，包括在植物根表和根内定殖、调控植物根系发育、促进养分吸收利用等。木霉基因组中含有大量天然活性物质生物合成基因簇，产生丰富的胞外次级代谢产物，在木霉与植物根系建立互惠关系、稳定促生中发挥了至关重要的作用。目前常用的筛选策略主要是生物活性导向策略和基因组挖掘策略，筛选到的木霉次级代谢产物主要包括植物激素类物质和小分子化合物，物质种类单一，化学结构和调控机制缺乏新颖性，且互作植物主要为模式植物拟南芥，这些因素共同限制了木霉–植物根系互作研究的基础理论突破及其在农业生产中的实际应用。因此将木霉新型天然活性产物的筛选研究与绿色农业发展相结合，符合我国“少投入、多产出、保护环境”的发展模式，是我国实现绿色农业可持续发展的重要机遇和挑战。
2023, 29(10): 1932-1943.
doi: 10.11674/zwyf.2023139
摘要:
WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子，它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达，从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多，在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个，在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫，GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时，WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合，进而实现自我调节或交叉调节，激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来，例如PHT家族成员与磷营养相关；3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用；6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫；2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用；3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用；1个拟南芥WRKY基因调控植物吸收利用硼；1个拟南芥WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物对铁的吸收；7个拟南芥WRKY基因、1个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物解镉毒；2个拟南芥WRKY基因、2个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因帮助植物解铝毒。未来的研究重点是：1)挖掘新的调控养分吸收利用的WRKY转录因子及其靶基因；2)解析养分相关WRKY在翻译和翻译后层面的调控；3)明确表观遗传层面对养分相关WRKY的转录调控；4)揭示养分逆境条件下WRKY互作蛋白及其作用机制。
WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子，它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达，从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多，在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个，在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫，GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时，WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合，进而实现自我调节或交叉调节，激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来，例如PHT家族成员与磷营养相关；3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用；6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫；2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用；3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用；1个拟南芥WRKY基因调控植物吸收利用硼；1个拟南芥WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物对铁的吸收；7个拟南芥WRKY基因、1个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因参与植物解镉毒；2个拟南芥WRKY基因、2个大豆WRKY基因和1个水稻WRKY基因帮助植物解铝毒。未来的研究重点是：1)挖掘新的调控养分吸收利用的WRKY转录因子及其靶基因；2)解析养分相关WRKY在翻译和翻译后层面的调控；3)明确表观遗传层面对养分相关WRKY的转录调控；4)揭示养分逆境条件下WRKY互作蛋白及其作用机制。
2023, 29(10): 1944-1955.
doi: 10.11674/zwyf.2023072
摘要:
【目的】 探明喷灌条件下水氮调控对冬小麦产量、土壤养分及水氮吸收利用的影响，以期为关中地区小麦生产提供科学合理的水肥一体化施肥方案。 【方法】 采用喷灌施肥技术，在陕西扶风进行了小麦田间区域试验。试验采用裂区设计，主区为4个灌溉水平：30、60、90、120 mm，记为W1、W2、W3、W4；副区为4个施氮(N)水平：150.0、187.5、225.0、262.5 kg/hm2，记为N1、N2、N3、N4，共16个水肥组合。小麦收获期，采集0—20 cm土层土样测定土壤理化性质及微生物生物量碳、氮、磷含量，采集小麦植株样品测定干物质、氮素积累量，并调查产量及构成因素。 【结果】 小麦产量随灌溉、施氮水平的提高呈先上升后下降趋势，W3N2处理下产量最高，为9053 kg/hm2，较W1N1处理增产1973 kg/hm2；拟合曲面最高产量达8848 kg/hm2，此时灌溉量为98 mm，施氮量为212 kg/hm2。提高灌溉量有利于小麦干物质与氮素积累，W3灌溉下平均干物质积累量和平均氮素积累量均最高，分别达20306 kg/hm2和221 kg/hm2，干物质、氮素积累量均在W3N2处理达最高值，分别为21252、237 kg/hm2。过量施氮不利于小麦氮素利用，N4处理下的氮肥偏生产力、氮素利用效率分别较N1处理降低34.5%～40.4%、2.5%～6.9%。各处理小麦水分利用效率处于15.1～21.6 kg/(hm2·mm)，施氮量控制在217～228 kg/hm2时小麦的水分利用效率较高。W3灌溉条件下土壤理化性质最优，W4灌溉造成土壤硝态氮、微生物生物量碳、氮含量同步下降。路径分析表明，干物质及氮素积累量、水氮投入、土壤养分、产量构成因素对产量的总效应值分别为0.716、0.642、0.522、0.400，以干物质及氮素积累量的效应值最高；干物质及氮素积累量、产量构成要素以直接路径调控小麦产量，直接效应值分别为0.555、0.400；水氮投入、土壤养分主要以间接路径调控小麦产量，间接效应值分别为0.554、0.544。 【结论】 干物质及氮素积累量对小麦产量的直接影响最强，灌溉施氮水平对小麦产量的间接影响最强，二者是实现小麦增产的重要因素。过量灌溉、施氮反而降低产量、水氮利用效率和土壤理化指标。在关中地区采用喷灌方法条件下，冬小麦灌溉80～100 mm、施氮210～230 kg/hm2时可以协同小麦高产与水氮高效。
2023, 29(10): 1956-1965.
doi: 10.11674/zwyf.2023089
摘要:
【目的】 研究鸡粪替代不同比例的化肥对嘎拉苹果外观品质和内在品质的影响，为果园有机肥替代化肥和化肥减量增效提供数据支撑。 【方法】 2017年，以‘嘎拉’/SH38/山定子(Malus pumila Mill/SH38/Malus baccata (L.) Borkh.)苹果为试材，在辽宁兴城中国农业科学院果树研究所砬山综合试验基地开展定位施肥试验。试验共设置6个处理：无肥对照(CK)、100%化肥(100%CF)、75%化肥+25%鸡粪(25%CHM)、50%化肥+50%鸡粪(50%CHM)、25%化肥+75%鸡粪(75%CHM)、100%鸡粪(100%CHM)。果实成熟后，每个处理取具有代表性的果实20个，10个果实用于测量单果重、纵横径、果实硬度、色泽等指标，10个果实用于测定果实糖酸组分、香气物质种类及含量。 【结果】 与100%CF处理相比，25%CHM和50%CHM处理的单果重没有显著变化，75%CHM和100%CHM处理单果重显著提高，但这二者之间无显著差异；25%CHM和50%CHM处理的果实纵径及25%CHM、50%CHM和75%CHM处理横径没有显著变化，而100%CHM处理增加显著。阳面果实色泽各处理间均无显著差异；阴面果实亮度、红绿色差和黄绿色差各处理间也无显著差异，但与100%CF处理相比，50%CHM处理降低了果实阴面色彩饱和度，75%CHM处理降低了色调角(P<0.05)。苹果酸、奎宁酸是苹果酸味和涩味的主要来源。在各施肥处理中，果实奎宁酸含量无显著差异，苹果酸含量以75%CHM、100%CHM处理最高，显著高于25%CHM和50%CHM处理，后者又显著高于100%CF处理，且100%CHM处理的可滴定酸含量也显著高于25%CHM和100%CF处理。75%CHM处理的果实酯类、醇类香气物质含量最高，分别为897.17、209.30 μg/g，显著高于其余各处理；25%CHM处理果实醛类、醚类香气物质含量最高，分别为48.20、6.76 μg/g，显著高于其余各处理。主成分分析结果表明，75%CHM处理其综合评分最高，为0.6291。 【结论】 以适宜比例的鸡粪替代化肥可增加单果重和果实体积，还可提升决定果品的苹果酸、酯类香气物质以及总香气物质含量，在供试条件下，建议鸡粪与化肥按3∶1的比例施用。
2023, 29(10): 1966-1976.
doi: 10.11674/zwyf.2023095
摘要:
【目的】 植物油多元醇的物化性质是影响聚氨酯材料微观结构和宏观性能的主要因素。尝试通过改变亲核试剂甲醇用量调节棕榈油多元醇羟值、黏度等物化指标，研究多元醇物性、聚氨酯性能与肥料养分控释性能之间的关联性，为优化棕榈油基聚氨酯包膜性能，降低可降解包膜肥料成本提供理论依据。 【方法】 以饱和度高的棕榈油为起始原料，采用环氧开环法，通过调节甲醇用量(醇油比为0.4∶1～1∶1)，合成了4种棕榈油多元醇，标记为POP1、POP2、POP3、POP4；以上述多元醇为原料，通过原位反应成膜技术制备了4种棕榈油基可降解包膜尿素，依次标记为PCU1、PCU2、PCU3、PCU4。研究了甲醇用量对棕榈油多元醇羟值、酸值、黏度、分子量及官能度的影响，借助傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)等表征手段，系统分析了甲醇用量对棕榈油多元醇及其膜材微观结构的影响。进一步采用质量法和水泡法，测试包膜的吸水率和肥料氮素累积释放率，分析甲醇用量对包膜耐水性和控释性的影响。最后，通过包括含3个包膜浓度的发芽试验，评价包膜的安全性。 【结果】 通过调节甲醇用量合成了羟值范围在101～132 mgKOH/g、黏度范围在365～618 mPa·s、官能度在1.89～2.73的棕榈油多元醇。FTIR 和1H NMR分析结果表明，棕榈油多元醇为聚醚酯多元醇，且随着甲醇用量的增加，多元醇分子中羟基官能团的数量逐渐增加，但分子的主体结构没有变化。当醇油比为0.8∶1～1∶1时，棕榈油多元醇羟值约为130 mgKOH/g、黏度小于700 mPa·s，官能度大于2，且制备的包膜具有良好的热稳定性和耐水性。在无助剂包覆且包衣率为3%时，所制包膜尿素PCU3和PCU4氮素初期释放率约为7%，释放期为20天以上。试验证实包膜对种子萌发及作物生长没有不良影响。 【结论】 最佳甲醇和棕榈油比范围为0.8∶1～1∶1，在此比例下的棕榈油多元醇羟值约为130 mgKOH/g，官能度大于2，黏度小于700 mPa·s，以其合成的棕榈油基可降解包膜材料的控释性能良好，棕榈油含量大于65%。
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