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国内统一刊号:CN 11-3996/S

国际标准刊号:ISSN 1008-505X

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东南烟稻轮作区烤烟临界氮浓度稀释曲线的建立与验证
何仲秋, 王晓琳, 张启明, 苑举民, 张杨, 张爽, 孙志伟, 闫慧峰
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021157
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摘要:
  目的  建立东南烟稻轮作区烤烟临界氮稀释曲线,探讨氮素营养指数用于诊断和评价烤烟氮营养状况的可能性,为实现烤烟合理施用氮肥提供理论依据。  方法  两年两地共三个田间氮肥用量试验,每个试验共设6个氮水平 (N 0、45、90、135、180 和300 kg/hm2),分析不同施氮量对移栽后不同天数烤烟地上部和叶片干物质积累量的影响。利用不同时期植株氮浓度和干物质积累量,建立地上部和叶片的临界氮浓度稀释曲线方程和干物质积累方程。结合基于无人机可见光谱平台的烤烟氮浓度无损测定方法,计算氮营养指数,判断烤烟氮营养丰缺情况。  结果  施用氮肥显著增加了烤烟地上部和叶片干物质积累量,不同氮肥处理间差异显著,烤烟地上部和叶片氮浓度随烤烟生长进程而降低;东南烟稻轮作区烤烟地上部及叶片的临界氮素浓度和干物质积累量符合幂指数的关系;模型进行独立验证时,氮限制组的数据均在临界氮素稀释曲线以下,而非氮限制组的数据均在临界氮素稀释曲线附近。模型拟合的临界氮浓度和植株实际临界氮浓度线性相关,地上部和叶片的RMSE值分别为0.55和0.44,标准化均方根误差n-RMSE分别为25%和17%,模型具有较好的稳定性;烤烟氮素营养状况的判定可以通过应用临界氮浓度稀释曲线计算氮营养指数(NNI)实现。随着施氮水平的提高,叶片氮营养指数逐步升高,在氮施用量达到135 kg/hm2,叶片氮营养指数可在1以上,处于氮盈余状态。  结论  东南烟稻轮作区烤烟叶片临界氮素稀释曲线模型(Nc = 3.1941 × DMleaves–0.411)和叶片氮营养指数能够诊断评价该区域烤烟氮营养状况,从而为优化烤烟的氮素管理提供指导。
轮作模式及秸秆还田对水稻产量、稻米品质及土壤肥力的影响
吴玉红, 王吕, 崔月贞, 郝兴顺, 王保军, 田霄鸿, 李小刚, 秦宇航
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021150
摘要(20) HTML全文(16) 相关文章
摘要:
  目的  研究不同水旱轮作模式下秸秆还田对水稻产量、土壤养分和稻米品质的影响,为多元化轮作模式秸秆还田和水稻提质丰产提供科学依据。  方法  田间试验于2018—2020年在陕西省汉中市农科所韩塘试验基地进行。试验包含轮作模式和秸秆还田2个处理因素,采用随机区组设计,共设油菜-水稻(R-R)、紫云英-水稻(G-R)、冬闲-水稻(W-R)3种轮作模式,每种轮作模式设秸秆不还田和秸秆还田,共6个处理。水稻收获后,测定了水稻产量和产量构成因素,以及0—20 cm土壤养分含量。  结果  轮作模式和秸秆还田对土壤养分影响显著,轮作模式的培肥效果表现为R-R﹥G-R﹥W-R。同一轮作模式下,与秸秆不还田相比,秸秆还田处理的土壤活性有机碳、有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾2年平均增幅分别为4.09%~18.89%、6.84%~24.06%、9.63%~17.43%、9.10%~41.05%、3.72%~17.36%。轮作模式对供试品种穗粒数、结实率和千粒重影响显著,秸秆还田则对穗粒数和有效穗影响显著。轮作模式对水稻产量影响显著,而秸秆还田对产量无显著影响。R-R模式下‘荃香优1521’和‘黄华占’产量分别较G-R和W-R增产1.71%、8.95%和5.51%、6.41%。轮作模式对稻米外观品质和加工品质影响不显著,对蛋白质、直链淀粉和食味值影响显著。G-R模式较R-R和W-R显著增加蛋白质含量,降低直链淀粉含量,增加胶稠度,平均增幅分别为11.01%、−2.56%、4.69%。与秸秆不还田相比,秸秆还田显著增加了整精米率和食味值,增幅分别为0.48%~3.12%和0.45%~4.79%。  结论  油菜-水稻、紫云英-水稻、冬闲-水稻3种模式下,周年秸秆全量还田可以提高土壤肥力,增加水稻穗粒数和有效穗,提高水稻产量,改善稻米外观品质和加工品质、提高营养品质和蒸食品质。紫云英-水稻轮作改善稻米品质的优势明显,因此,紫云英-水稻轮作结合稻草周年全量还田是一种适合本区域农业高质量发展的绿色栽培模式。
铜胁迫对植物生长发育影响与植物耐铜机制的研究进展
王子诚, 陈梦霞, 杨毓贤, 方项, 刘众杰, 王令宇, 葛孟清, 张川, 房经贵, 上官凌飞
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021164
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摘要:
铜(Cu)是植物生长发育必需的微量营养元素,在光合作用、呼吸作用、抗氧化系统及激素信号转导等多种生理过程中发挥至关重要的作用,其在植物体内含量过高或不足均会影响植物的正常生理代谢。近年来由于含铜杀菌剂的广泛使用及工业含铜污染物的排放,铜污染对植物生长发育的危害备受关注。研究铜离子对植物生长发育的影响以及植物响应铜胁迫的分子机制对人们了解植物的耐铜性和铜污染区的植物修复具有重大意义。本文从植物对铜离子的吸收转运及积累,铜胁迫对植物生长发育的影响及植物对铜胁迫的抗性机制3个方面系统总结了国内外关于植物铜胁迫的研究进展,并在最后提出了需要进一步加强铜胁迫分子调控机制及植物修复方面的研究。
滴灌水肥一体化对枸杞产量、水氮利用及经济效益的影响
刘朋召, 李孟浩, 宋仰超, 杨东, 高晓东, 任小龙, 陈小莉
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021166
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摘要:
  目的  本研究针对当前柴达木盆地枸杞(Lycium barbarum L.)生产中水肥过量施用现象,通过分析水氮互作对枸杞水氮利用效率、产量及经济效益的影响,为当地枸杞种植节水减肥及增产增效提供理论依据。  方法  试验于2018—2019年在青海省海西州德令哈市怀头他拉灌区进行,以2年生‘宁杞7号’为研究对象,采用水、氮两因素三水平设计,水分处理水平为W1(198 m3/hm2)、W2(158 m3/hm2)和W3(119 m3/hm2),氮肥水平为N1(345 kg/hm2)、N2(276 kg/hm2)和N3(207 kg/hm2)。分析0—100 cm土层土壤蓄水量、耗水量、水氮利用效率、产量及经济效益的影响。  结果  水氮互作对土壤蓄水量存在显著影响,其中W2N2处理两年内蓄水量最高。不同灌水处理间的水分利用效率表现为在W2>W3>W1,与W1相比,W2和W3分别提高79.4%和59.3%。W2N3处理下水分利用效率最高,两年平均为17.26 kg/(hm2·mm)。两年平均氮肥偏生产力表现为W2>W3>W1。在相同灌溉水平下,氮肥偏生产力随施氮量的增加显著降低。所有处理中以W2N3的平均氮肥偏生产力最高,为15.71 kg/kg。灌水和施氮均可增加枸杞产量和经济效益,不同灌水处理间产量和经济效益整体均表现为W2>W3>W1。与W1相比,W2和W3产量分别提高49.4%和29.1%,净收益分别提高3.36倍和2.88倍;与W2N1处理相比,W2N2和W2N3产量分别提高10.6%和16.7%,净收益分别提高29.1%和41.6%。  结论  只有适量灌水才可以提高0—100 cm土层含水量,提高枸杞水分利用效率。在适量灌溉条件下,降低氮肥投入有利于提高枸杞产量、水氮利用效率及经济效益。综合评价,灌水量150~160 m3/hm2,施氮200~220 kg/hm2为柴达木盆地枸杞种植适宜的水肥种植模式。
碳对微生物-根系介导的蔬菜作物磷吸收的影响
李洪亮, 诸海焘, 徐四新, 蔡树美, 付子轼, 张德闪
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021147
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摘要:
  目的  碳是微生物代谢活动的能量来源,解析碳驱动的微生物磷周转对根系/根际属性以及作物磷吸收的影响,这对探索提高磷利用效率的根际调控措施具有重要的指导意义。  方法  以绿叶蔬菜上海青(Brassicachinensis L. Xiaqing3)为供试作物进行盆栽试验,供试碳源为葡萄糖。设置添加葡萄糖(+G)和不添加葡萄糖(−G,对照)两个处理,在添加葡萄糖后第7天和第21天,测定土壤微生物量磷与Olsen-P含量、根际酸性磷酸酶活性以及柠檬酸和苹果酸含量、根系形态(生物量、根冠比、根长、根系直径、比根长和根系组织密度)与根际生理(酸性磷酸酶、柠檬酸和苹果酸)指标和作物磷吸收量。  结果  添加葡萄糖后第7天,土壤微生物量磷增加,Olsen-P含量降低;上海青根系生物量和根冠比显著高于对照,另外,与不加葡萄糖处理相比,添加葡萄糖导致上海青总根长降低33%,根系直径增加27%,比根长降低46%,根际柠檬酸含量增加106%。从第7天到第21天,添加葡萄糖处理土壤微生物量磷降低,Olsen-P含量增加,上海青根系生长速率显著提高。第21天,添加葡萄糖处理土壤Olsen-P含量高于对照土壤;与不加葡萄糖的处理相比,根际酸性磷酸酶和柠檬酸的分泌降低,上海青根系总根长增加,其相对增加量为31%。添加葡萄糖对第7天和第21天上海青地上部磷吸收没有显著影响。  结论  添加葡萄糖提高了前期(第7天)根际微生物量磷,降低了Olsen-P含量,促进根际柠檬酸的分泌满足作物生长对磷的需求。后期(第21天),微生物量磷的降低促进土壤有效磷含量的增加,刺激根系快速伸长。微生物介导磷周转诱导作物调节根系形态和根际分泌物响应土壤磷环境的变化,维持地上部磷营养。
增温对不同作物秸秆在土壤中分解速率的影响及模拟
丁司丞, 陈书涛, 王瑾, 张苗苗, 胡正华
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021142
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摘要:
  目的  研究增温对不同作物秸秆在土壤中分解速率的影响。  方法  于2019年11月至2020年10月进行两个生长季的田间填埋试验,观测增温和对照处理下玉米、红薯、大豆秸秆在夏熟作物生长季的分解率以及冬小麦、大蒜、油菜籽秸秆在秋熟作物生长季的分解率,并以秸秆初始碳含量、氮含量、碳氮比、木质素含量模拟不同处理下不同作物秸秆的分解速率系数。利用模型模拟得到的分解速率系数k值进一步模拟增温和对照处理下不同作物在填埋后不同天数的剩余秸秆质量,将剩余秸秆质量的模拟值与观测值进行回归分析以评估模型模拟效果。  结果  增温对玉米、红薯、冬小麦秸秆初期分解率具有显著(P < 0.05)促进作用,而对这3种作物秸秆在其他时间段的分解率无显著影响。增温对油菜籽秸秆在整个生长季的分解率具有显著(P = 0.029)促进作用。增温对大蒜秸秆在整个生长季的分解率无显著(P > 0.05)影响。增温对6种作物秸秆分解速率系数均无显著(P > 0.05)影响,而不同作物秸秆分解速率系数之间存在显著(P < 0.05)差异。无论是对照还是增温条件下大蒜秸秆分解速率系数均最高,而大豆秸秆分解速率系数最低,大蒜秸秆分解速率系数超过大豆秸秆2倍。以不同作物秸秆碳含量(C)、氮含量(N)、碳氮比(C/N)、木质素含量(L)为因变量,采用多元线性回归,可得不同处理下不同作物秸秆分解速率系数的模拟方程k = −1.073C+7.315N+0.223C/N−0.004L+33.900,该方程可模拟92.1% (R2 = 0.921, P < 0.001)的秸秆分解速率变异,描述模拟值和观测值之间关系的线性回归方程斜率非常接近1∶1线。利用模拟得到的秸秆分解速率系数k值对本研究填埋试验中观测的不同填埋天数后的剩余秸秆质量进行验证分析,可见增温和对照处理下不同作物剩余秸秆质量模拟值和观测值具有非常好的一致性(R2 = 0.922,P < 0.001),表明该模拟方程可有效模拟秸秆分解动态。  结论  增温比对照显著增加了玉米、红薯和冬小麦秸秆在土壤中的分解率,但对大豆、大蒜、油菜籽秸秆的分解率没有显著影响。作物秸秆的分解速率系数可用秸秆碳氮含量、木质素含量以及碳氮比进行模拟,对分解速率系数的模拟方程可有效解释对照和增温处理下不同作物秸秆在填埋后不同天数的剩余秸秆质量。
影响不同果期米槁主要成分的根际优势微生物群落及其对土壤性质的响应
陈敬忠, 黄小龙, 刘济明, 孙庆文
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021095
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摘要:
  目的  植物-微生物之间的互作反馈机制是果实类药材发育成熟过程中影响品质形成的重要因素之一。因此,我们研究了著名民族药用植物米槁果实发育成熟过程中三个关键时期根际微生物群落变化对其品质形成的影响。  方法  于贵州境内选择罗甸(LD)、坝碰(BP)、祥乐(XL)3个典型米槁居群,在其幼果期、近成熟期和成熟期取果实和根际土壤样品,分别测定其果实化学成分和土壤中微生物群落、土壤化学性质的变化。采用多元统计方法分析米槁根际微生物群落动态变化与米槁果实成分积累的潜在关系。  结果  3个居群中共获得真菌有效优质序列870008条,可分为3026个OTU。获得细菌有效优质序列568739条,可分为4971个OTU;从不同果期微生物丰度较高的类群来看(去除未分类类群),根际细菌中幼果期以Saitozyma、被孢霉属(Mortierella)较高,近成熟期以灵芝属(Ganoderma)、小杯伞属(Clitocybula)较高,成熟期以被孢霉属(Mortierella)、Saitozyma较高。根际真菌中幼果期以鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、节细菌属(Arthrobacter)较高,近成熟期以节杆菌属(Arthrobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)较高,成熟期以节杆菌属(Arthrobacter)、不动杆菌属(Acidibacter)较高;养分中速效磷各个果期差异最为显著,其他养分差异相对较小;从果实化学成分组成情况来看罗甸的米槁果实在糖类和粗脂肪含量最高和挥发油含量中等,总体来说质量最好;RDA分析表明,优势菌属Saitozyma、被孢霉属(Mortierella)、节细菌属(Arthrobacter)对米槁果实中α-松油醇、桧烯、可溶性多糖、粗多糖积累具有促进作用。土壤脲酶(S-UE)对米槁根际微生物群落组成影响最大,其次为速效磷和过氧化氢酶。  结论  不同果期米槁根际均以子囊菌门(Ascomycota,未鉴定属),Saitozyma、被孢霉属(Mortierella)、节细菌属(Arthrobacter)等微生物类群对果实化学成分积累具有明显促进作用。但其中品质最佳的罗甸受子囊菌门(Ascomycota,未鉴定属)影响最大,坝碰、祥乐则受被孢霉属(Mortierella)影响最大,三个产地米槁根际真菌中伞菌属(Agaricus)、镰孢菌属(Fusarium)和瓶霉属(Phialophora)对果实松油醇、桧烯积累的影响不显著,而在不同果期微生物群落结构变化又主要受到土壤脲酶活性(S-UE)、速效磷含量和过氧化氢酶活性的影响。
连续种植翻压紫云英减施化肥对江西早稻产量、品质及土壤肥力的影响
王赟, 徐昌旭, 周国朋, 常单娜, 高嵩涓, 曹卫东
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021358
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摘要:
  目的  研究化肥减施下紫云英不同翻压量对南方双季稻区早稻产量和稻米品质的影响,以期为南方稻田化肥减施和优质稻米生产提供理论依据。  方法  多年定位试验始于2008年,试验点位于江西省鹰潭市余江区,设冬闲不施肥对照(CK)、冬种紫云英不施肥(MV)、施用100%化肥(F100,常规施肥)、施用15000 kg/hm2紫云英+80%化肥(G1F80)、22500 kg/hm2 紫云英+80%化肥(G1.5F80)、30000 kg/hm2 紫云英+80%化肥(G2F80)、37500 kg/hm2 紫云英+80%化肥(G2.5F80)共7个处理。分析了减施化肥条件下翻压不同量紫云英对水稻多年产量、产量构成以及2020年早稻稻米外观品质、淀粉、蛋白质、脂肪含量以及氨基酸组分的影响。  结果  化肥减量20%条件下,翻压不同量的紫云英提高了水稻产量和有效穗数,G2F80和G2.5F80处理相对常规施肥处理(F100)水稻多年平均产量分别增加了6.3%和8.0%,其中G2.5F80处理的产量达7.17 t/hm2,有效穗数较F100处理显著提高7.4%。翻压不同量紫云英能够影响土壤理化性质,其中G2F80处理能在维持土壤速效养分含量的基础上,较F100处理显著提高土壤有机质13.1%、全氮12.8%。减量化肥条件下紫云英翻压量较低时,会降低稻米外观品质和蒸煮食味品质,G2.5F80处理稻米外观品质与蒸煮食味品质与F100处理无显著差异。相较F100处理,G2.5F80处理稻米蛋白质含量和氨基酸总量分别提高了19.1%和59.4%,MV处理的人体必需氨基酸含量提高了49.8%;G1.5F80处理的赖氨酸和异亮氨酸含量最高,相较F100处理分别增加了147.6%和145.7%。  结论  化肥减施下翻压紫云英能够有效改善土壤肥力,进而提高水稻产量和稻米的营养品质,但紫云英翻压量较低时在一定程度影响了稻米的外观品质和蒸煮食味品质。其中翻压37500 kg/hm2紫云英配施80%化肥综合效果最好。
调整播期提高春玉米对养分和气候资源的利用效率
展文洁, 张吉旺, 袁静超, 梁尧, 程松, 张水梅, 任军, 刘剑钊, 蔡红光
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021100
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摘要:
  目的  温度、光照和降水是影响玉米生长发育的关键气象因子。探讨关键气象因子与氮素吸收运转及产量形成的关系,以期最大限度地提高春玉米对气候资源及氮素的利用效率。  方法  以先玉335 (XY335)和郑单958 (ZD958)为供试品种,进行了两年田间定位试验。设早(4月24日)、中(5月4日)、晚(5月14日)三个播期处理,测定了营养生长期和生殖生长期玉米干物质和氮素累积量及籽粒的运转率,成熟期测产。利用Hybrid-Maize模型,结合当地气象数据对不同播期的产量差及光温资源匹配进行综合模拟与评价。  结果  XY335在早、中、晚播期的干物质积累量分别为21233、21249、20311 kg/hm2;氮素积累量分别为184.2、192.5、171.1 kg/hm2;氮素转运率分别为35.1%、45.7%、35.8%;氮素对籽粒贡献率分别为19.4%、29.6%、23.9%;ZD958在早、中、晚播期的干物质积累量分别为21031、20637、20405 kg/hm2;氮素积累量分别为173.7、163.4、154.9 kg/hm2;氮素转运率分别为39.2%、36.4%、25.6%;氮素对籽粒贡献率分别为32.7%、25.4%、13.7%。XY335在中播处理下产量最高,较早播处理和晚播处理分别增加9.7%和17.4%;ZD958在早播处理下产量较高,较晚播处理增加8.6%;品种间比较,XY335产量受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与全生育期太阳总辐射量、营养生长期天数较为密切。播期和品种不同造成的产量差异主要与VT-R6期干物质累积量与氮素累积量有关,XY335在花后氮素转运效率优势明显,其产量增加受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与营养生长期天数、全生育期总辐射量有关。  结论  播期和品种不同造成的产量差异主要与开花后的干物质累积量与氮素累积量有关,提升氮素转运量可有效促进增产。XY335在花后氮素转运效率优势明显,其产量增加受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与营养生长期天数、全生育期总辐射量有关。在本试验条件下,XY335适宜在5月4号左右播种,ZD958适宜早播。
绿肥配施化肥对岩溶区水稻土壤细菌群落结构的影响
钟菊新, 唐红琴, 李忠义, 董文斌, 韦彩会, 李强, 何铁光
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021246
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  目的  研究绿肥翻压对岩溶区稻田土壤养分状况和土壤细菌群落特征的影响,为岩溶区绿肥替代化肥提供理论依据和数据支撑。  方法  绿肥-水稻轮作田间试验连续进行了3年,供试绿肥为紫云英(桂紫7号)。试验共设置3个处理:单施化肥(CK)、单种绿肥(MV)和绿肥配施化肥(MF)。利用Illumina Novaseq PE250高通量测序技术测定了0—20 cm土壤细菌群落,分析了施肥方式对岩溶水稻土壤细菌群落多样性和群落特征及共现网络模式的影响。  结果  与CK相比,MV和MF处理增加了土壤有机碳、全氮和碱解氮含量,显著降低了土壤pH值、速效钾含量和C/N比值。不同施肥处理的稻田土壤细菌多样性指数在各处理间均无显著性差异。岩溶区稻田土壤优势细菌菌群为绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)等。在属水平上,地杆菌属(Geobacter)、厌氧绳菌属(Anaerolinea)、RBG-16-58-14等为岩溶区石灰性稻田土壤的优势菌属。与CK相比,MF处理显著增加了新鞘脂菌属(Novosphingobium)、互养棍状菌属(Syntrophorhabdus)、苯基杆菌属(Phenylobacterium)菌属的相对丰度,降低了脱硫酸盐菌属(Desulfatiglans)菌属的相对丰度。共现网络分析表明,CK和MV处理的细菌共现网络结构相似,而MF处理增加了土壤细菌网络复杂性和变形菌门、拟杆菌门等富营养性细菌的相对丰度。RDA分析结果表明,土壤速效钾、交换性钙离子和全氮是影响土壤细菌群落组成变化的关键环境因子。  结论  绿肥翻压配施化肥,可提高土壤养分和富营养性细菌的相对丰度,效果优于单施化肥和单种绿肥处理,对于维持岩溶区稻田生态系统的可持续发展有重要意义。
苹果园生草对土壤微生物多样性、酶活性及碳组分的影响
刘业萍, 毛云飞, 胡艳丽, 张璐璐, 尹伊君, 庞会灵, 宿夏菲, 杨露, 沈向
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021140
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  目的  果园种植生草能够改善土壤肥力与土壤结构。研究种植不同生草对果园土壤微生物多样性和土壤生物学性状的影响,为果园高效绿色管理提供理论依据。  方法  于2017年山东省泰安市马庄试验基地多年生苹果行间进行生草试验,供试草种为白三叶草(Trifolium pratense)、垂穗草(Bouteloua gracilis)、沙画眉草(Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草(Eragrostis curvula)和加拿大披碱草(Elymus canadensis),以清耕为对照,研究不同生草处理在连续三年内对果园土壤环境的影响。  结果  1) 从6个土壤样品中共得到31459个细菌操作分类单元和5021个真菌操作分类单元,6个土壤样品中共有1019个相同细菌群落(OTUs)和108个相同真菌群落(OTUs)。Alpha 多样性分析可知,弯叶画眉草生草处理后的土壤中细菌的Shannon、Simpson和Chao1指数高于Ack处理,比Ack增加了4.61%、7.01%和27.44%,尤其加拿大披碱草生草处理后土壤真菌的Chao1指数是对照的0.31倍(P<0.05)。在门分类水平分为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)是优势细菌,其丰度之和超过95%,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、接合菌门(Zygomycota)是优势真菌,其相对丰度之和超过80%。弯叶画眉草处理可提高土壤中细菌丰富度和多样性,沙画眉草处理土壤中的细菌芽单胞菌门、浮霉菌门、绿弯菌门相对丰度降低;5个生草处理提高了土壤中真菌群落担子菌门的相对丰度,垂穗草子囊菌门相对丰度降低明显,垂穗草、弯叶画眉草和加拿大披碱草提高了土壤中的球囊菌门相对丰度。2)果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长微生物数量增加越明显,三年生9月份的弯叶画眉草微生物数量高于清耕处理。3) 生草提高了果园土壤有机碳、总有机碳和可溶性有机碳含量,弯叶画眉草、加拿大披碱草和沙画眉草处理效果显著好于清耕,弯叶画眉草的效果尤为突出,而白三叶草的效果不显著。相应地,画眉草、弯叶画眉草和加拿大披碱草土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性显著高于清耕处理。4)相关性分析结果表明,果园生草处理中土壤的碳组分(除DOC外)、酶活性与微生物数量之间存在明显的极显著或极显著正相关。  结论  种植画眉草、弯叶画眉草和加拿大披碱草均可显著增加土壤中总有机碳和可溶性有机碳含量,随着生草年限的增加,提高幅度也在增加,因此,显著增加了土壤中微生物数量,并不同程度地改变了细菌和真菌的丰富度和多样性。弯叶画眉草和加拿大披草对土壤影响效应优良,极具推广价值。
基于冠层覆盖度的玉米临界氮浓度模型构建与产量预测
付江鹏, 贾彪, 魏雪, 兰宇
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20621
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摘要:
  目的  依据临界氮浓度稀释原理,构建基于冠层覆盖度的覆膜滴灌玉米临界氮浓度稀释曲线,并通过氮营养指数和氮累积亏缺量模型对玉米氮营养状况进行诊断和评价,以期达到基于该模型的玉米产量预测。  方法  于2019—2020年,在宁夏引黄灌区开展了4个氮肥梯度(0、120、240、360 kg/hm2)田间试验,采用滴灌水肥一体化技术,氮肥按照苗期10%、拔节~大喇叭口期45%、抽雄~吐丝期20%和灌浆期25%的比例分8次随水追肥。在玉米关键生育时期进行农学参数和图像参数获取,分别测定了地上部生物量、植株氮浓度和产量,建立和验证基于冠层覆盖度的玉米临界氮浓度经验模型。  结果  基于覆盖度的玉米临界氮浓度、最大氮浓度和最小氮浓度模型R2分别为0.917、0.843、0.873。临界氮浓度模型检验参数RMSE和n-RMES分别为 0.242和 11.753%。以覆盖度为基础的氮营养指数和氮累积亏缺量推算出玉米最佳施氮处理为240 kg/hm2。不同生育时期氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量的关系极显著,R2均不小于0.922,且大喇叭口期和抽雄期R2值最高。采用独立试验验证表明,在大喇叭口期和抽雄期表现出稳定的模型性能,R2值大于0.944,n-RMSE均小于10%。在大喇叭口期和抽雄期,氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量呈极显著相关,能准确地解释受氮素限制和不受氮素限制生长条件下相对产量的变化。  结论  基于冠层覆盖度构建的临界氮浓度稀释曲线可准确判断和评价玉米拔节期至吐丝期的氮素营养状况,依据氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量所构建的关系模型能够较准确地预测大喇叭口期和抽雄期的产量,其为作物生长过程中氮肥的精确管理和产量预测提供了一种简便的新方法。
有机肥/秸秆替代化肥模式对设施菜田土壤氮循环功能基因丰度的影响
马龙, 高伟, 栾好安, 唐继伟, 李明悦, 黄绍文
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021136
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摘要:
  目的  利用天津市农业科学院西青区基地日光温室的蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式定位试验,分析不同施肥模式下设施春茬番茄盛果期土壤氮循环功能基因丰度、硝化潜势(PNR)及N2O排放量的差异,为设施菜田可持续健康发展提供科学依据。  方法  定位试验共设置来源于化肥(CF)、猪粪(M)和玉米秸秆(S)不同比例的6个等氮磷钾处理,分别为:4/4CF、3/4CF+1/4M、2/4CF+2/4M、1/4CF+3/4M、2/4CF+1/4M+1/4S、2/4CF+2/4S。在第20茬设施蔬菜(春茬番茄盛果期)采集0—20 cm土壤样品,测定土壤氮循环相关指标。  结果  1)含有机肥/秸秆处理土壤的PNR较4/4CF处理平均增加72.9%,其中配施猪粪3个处理平均增加了107.0%,而配施秸秆两个处理显著低于含猪粪的2/4CF+2/4M、1/4CF+3/4M处理。 2)与4/4CF处理相比,有机肥/秸秆替代处理土壤反硝化过程功能基因NapABNirS、NorBNosZ丰度平均分别增加了19.9%、20.4%、19.1%、2.3%,硝酸盐异化还原成铵过程功能基因NirB丰度平均增加了25.9%,而土壤硝化过程功能基因AmoA、AmoB、AmoCHao,以及硝酸盐异化还原成铵过程功能基因NrfH丰度平均分别降低了37.9%、46.3%、33.8%、65.5%、8.8%。3)与4/4CF处理相比,有机肥/秸秆替代处理土壤0~28 天 N2O累计排放量平均增加了59.6%。4)Spearman相关性性分析表明,土壤PNR与土壤有机碳(r = 0.37)、铵态氮(r = 0.47)、土壤N2O累计排放量(r = 0.56)以及反硝化过程功能基因NapAB(r = 0.78)、NirK(r = 0.21)和NorB(r = 0.53)呈显著正相关关系,与土壤pH(r = –0.40)呈显著负相关关系;土壤N2O累计排放量与土壤有机碳(r = 0.90)、全氮(r = 0.83)、硝态氮(r = 0.83)、铵态氮(r =0.64)、及反硝化过程功能基因NapAB(r = 0.67)、NirK(r = 0.49)、NirS(r = 0.36)和NorB(r = 0.88)呈显著正相关关系,与土壤pH(r = –0.52)和硝化过程功能基因AmoA(r = –0.62)、AmoB(r = –0.64)、AmoC(r = –0.71)和Hao(r = –0.77)呈显著负相关关系。冗余分析显示,土壤硝态氮(P = 0.01)、铵态氮(P = 0.03)和有机碳(P = 0.05)对土壤氮循环功能微生物影响显著,分别解释其群落结构变异的34.0%,13.3%和11.3%。  结论  同等氮磷钾养分投入量下,有机肥/秸秆替代部分化肥,尤其是配施1/2猪粪及1/2秸秆模式(2/4CF+1/4M+1/4S)可显著降低土壤硝化过程功能基因丰度,增加反硝化、硝酸盐异化功能基因丰度,促进番茄盛果期的氮素吸收,减少可能向下淋洗的氮量。
摘叶对不同株型木薯品种产量和氮磷钾素积累分配的影响
林洪鑫, 袁展汽, 张志华, 肖运萍, 汪瑞清, 吕丰娟
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021130
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摘要:
  目的  叶片是作物进行光合作用的重要器官,与物质生产、养分吸收和产量形成有密切关系。研究留叶数对木薯养分积累和产量的影响,以期为木薯高产栽培和氮磷钾养分高效利用提供理论依据。  方法  采用裂区设计,以株型、品种、留叶数分别为主区、裂区和再裂区。试验以紧凑型品种‘华南205’(SC205)、‘桂热4号’(GR4)和伞型品种‘华南12号’(SC12)、‘华南15号’(SC15)为材料,设计12个留叶数处理(9、18、27、36、45、54、63、72、81、90、99和108片),分析了单株摘叶及成熟期单株的氮、磷、钾素积累量。  结果  随留叶数增多,单株摘叶的氮、磷、钾素积累量随之下降,单株鲜薯产量随之显著增加,成熟期全株和全生育期植株的氮、磷、钾素积累量随之呈显著增加或“单峰”或“双峰”趋势。不同品种不同元素的积累规律有差异。紧凑型品种单株摘叶的氮素积累量较伞型品种降低了4.56%,而磷、钾素积累量较伞型品种分别提高了10.2%、10.0%。紧凑型品种成熟期全株的氮、磷、钾素积累量较伞型品种分别提高了31.0%、42.5%和50.9%。在成熟期,留叶数增多,在块根和叶片中的氮、磷、钾素分配率随之提高,而在茎秆中的氮、磷、钾素分配率随之下降,氮、磷、钾素收获指数随之呈增加或“单峰”趋势。紧凑型品种氮、磷、钾素收获指数高于伞型品种,两株型分别为0.48、0.63、0.58和0.42、0.60、0.55。在全生育期,随着留叶数增多,成熟期全株的氮、磷、钾素分配率随之提高,而单株摘叶的氮、磷、钾素分配率随之下降。紧凑型品种在成熟期全株中的氮、磷、钾素分配率较伞型品种分别提高了7.33、7.45和4.36个百分点。  结论  木薯留叶数越多,摘叶时期越晚,摘叶的数量和干物质量越少。随着留叶数增加,木薯产量随之增加,成熟期全株的养分积累量和块根、叶片的养分分配率随之提高。木薯摘叶后,叶片光合产物优先满足地上部生长。在本试验条件下,块根膨大期适宜的留叶数为81~90片,有利于确保木薯产量和养分积累利用。
北方麦区土壤有效磷阈值及小麦产量与籽粒氮磷钾含量对监控施磷的响应
马悦, 田怡, 于杰, 王浩琳, 李永华, 李超, 党海燕, 牟文燕, 黄宁, 邱炜红, 石美, 王朝辉, 何刚
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021109
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摘要:
  目的  分析我国北方麦区不同土壤有效磷水平下,监控施磷后小麦籽粒产量与养分吸收利用变化,为保证减施磷肥后小麦的丰产、优质、绿色生产提供理论依据。  方法  于2018—2020年在我国北方麦区49个地点进行了田间试验。所有试验均设农户施肥(FF)、监控施肥(RF)和监控无磷(RF-P)3个处理,监控施肥的磷(P2O5)肥用量较农户施肥平均减少60 kg/hm2,相当于减少了46%。分析了试验地点土壤有效氮磷钾含量,在小麦成熟期调查了小麦产量、产量构成、籽粒氮磷钾含量,计算了磷素养分吸收利用率。  结果  当土壤有效磷<15 mg/kg时,小麦产量最低,为5155 kg/hm2,当土壤有效磷在25~30 mg/kg时,产量达到最高,为7217 kg/hm2,有效磷过高并不能持续提高小麦产量,反而因穗数、千粒重低导致产量降低。土壤有效磷<15、15~20、20~25、25~30和>30 mg/kg时,监控施肥处理小麦增产水平与农户施肥处理相比虽然未达显著水平,但小麦的磷肥吸收效率与磷肥偏生产力平均分别为1.03和104.7 kg/kg,显著提高了119.6%和112.2%,籽粒氮磷钾含量与农户施肥相比无显著差异。当土壤有效磷<15 mg/kg,或速效钾达171和200 mg/kg、有效磷为15~20和>30 mg/kg时,不施磷肥小麦显著减产;但土壤速效钾为147和158 mg/kg、有效磷在20~25和25~30 mg/kg时,不施磷肥不减产。土壤有效磷越高,小麦籽粒平均氮含量越低、磷含量越高,籽粒平均钾含量在有效磷为20~25 mg/kg时达到最高。  结论  在北方麦区,过高的土壤有效磷含量有降低小麦氮素营养的风险,适当降低磷肥用量在保证产量的同时,还可大幅提高磷肥的利用率。土壤有效磷维持在20~30 mg/kg时,减施或不施磷肥依然可以实现小麦高产,但若速效钾>170 mg/kg时不施磷肥小麦有减产风险。因此,应基于对小麦目标产量、籽粒养分含量和土壤有效磷钾的监控,确定合理的磷肥用量,实现北方麦区化肥减施,小麦稳产提质增效和绿色生产。
锌与尿素物理混合和熔融混合对玉米产量及肥料氮、锌利用的影响
赵丽芳, 袁亮, 张水勤, 赵秉强, 林治安, 李燕婷
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021117
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摘要:
  目的  研究不同添加量的锌与尿素采用不同方式结合施用对玉米干物质量、籽粒产量及氮、锌利用的影响,以期为锌与尿素科学配施及新型含锌尿素肥料的研制提供理论与实践依据。  方法  将七水硫酸锌按0.5%和5%(W/W)与15N同位素示踪尿素分别进行物理混合(U+Zn)和熔融混合(UZn),制备含锌尿素试验产品:U+Zn0.5、U+Zn5、UZn0.5和UZn5。以这4个肥料为处理,外加单施尿素(U)、硫酸锌(ZnSO4·7H2O)和不施肥(CK)进行了玉米土柱栽培试验。玉米成熟后,将植株地上部样品分茎秆、叶片、苞叶、穗轴、籽粒5部分,调查分析干物质量、氮锌含量和15N丰度;采集 0—30 cm、30—60 cm、60—90 cm 土层的土壤样品,测定氮和有效锌含量以及15N丰度。  结果  熔融含锌尿素处理(UZn0.5、UZn5)的玉米穗粒数和穗轴干物质量显著高于普通尿素和物理混合含锌尿素处理,UZn0.5与UZn5之间无显著差异。UZn0.5和UZn5处理的玉米总吸氮量和肥料氮吸收量平均比普通尿素高 0.18 g/pot和 0.11 g/pot,氮肥利用率平均提高了2.81%。另外,与普通尿素相比,锌与尿素熔融混合提高了籽粒锌累积量,其中UZn0.5处理较U处理显著提高62.08%(P< 0.05)。在0.5%水平下,UZn0.5处理较U+Zn0.5处理提高了籽粒锌累积量,其锌肥利用率提高了2.4倍。在熔融混合方式下,0.5%用量(UZn0.5)的籽粒锌累积量较5%用量(UZn5)的显著提高46.82%(P<0.05),锌肥利用率提高8.43%。UZn0.5和UZn5处理在0—90 cm 土层的氮素残留率显著高于U+Zn0.5、U+Zn5和单一尿素处理,且UZn0.5处理肥料氮在施肥层(0—30 cm)的残留量显著高于UZn5处理,而UZn0.5、UZn5和单一尿素处理的肥料氮残留量在3个土层均无显著差异;物理和熔融法制备的含锌肥料氮的损失率均显著低于普通尿素处理,熔融法肥料有显著低于物理混合肥料。  结论  将硫酸锌与尿素熔融混合较物理混合能够增加玉米干物质量和籽粒产量,促进玉米对肥料氮和锌的吸收,增加籽粒氮、锌累积量。与物理混合法相比,熔融法制备的含锌尿素可显著提高肥料氮在土壤中的残留量,显著降低肥料氮的损失率。采用熔融法,添加0.5%的硫酸锌提高土壤肥料氮残留降低肥料氮损失的效果显著好于添加5%。
玉米光能利用率和产量对密度、施氮量及其互作的响应
唐心龙, 刘莹, 秦喜彤, 张雨寒, 王腾, 李博, 薛瑞锋, 李济, 李昊, 石武良, 李斌, 李秋祝, 王洪预, 崔金虎, 姜文洙, 曹宁, 张玉斌
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021112
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摘要:
  目的  合理密植和施肥是提高雨养农业区作物产量和肥料利用效率的有效途径。我们研究了半湿润雨养黑土农业区玉米不同种植密度和施氮量及其互作对光能利用率和产量的影响,为进一步挖掘东北玉米产量潜力提供理论依据和数据支撑。  方法  于2017—2019年以郑单958 (ZD958)为供试品种进行了田间试验。试验采用裂区设计,种植密度为主区,分别为4.5×104株/hm2 (M4.5)、6.0 ×104株/hm2 (M6.0)、7.5 ×104株/hm2 (M7.5)和9.0 ×104株/hm2 (M9.0),施氮量为裂区,分别为N120 kg/hm2 (N120)、180 kg/hm2 (N180)和240 kg/hm2 (N240),各处理均设3次重复。分析了玉米光能利用率(LUE),玉米地上部干物质累积量、籽粒产量、净光合速率(Pn)和叶面积指数(LAI)等指标。  结果  年度间玉米产量、生物量、LAI、净光合速率(Pn)和光能利用率(LUE)差异均达显著水平。2017、2018、2019年玉米的光能利用率(LUE)平均分别为1.58%、1.99%和2.20%。种植密度对玉米产量、生物量、LAI、光合速率(Pn)和LUE的影响均显著(P<0.05),在密度M7.5处理下,LUE和产量平均最高(2.07%和12219 kg/hm2),在光合辐射较低年份(如2019年)可通过适当增加种植密度来提高玉米的光能利用率(LUE)和产量。施氮量对玉米生物量和LAI有显著影响(P<0.05),LUE在N180处理下最高,平均为2.0%。密度与施氮量互作对玉米产量、生物量、LAI、光合速率(Pn)无显著影响,但对LUE影响显著,以M7.5+N240处理LUE平均最高(2.16%),且密度对光能利用率(LUE)的影响(9.93%)大于施氮量的影响(6.01%)。[  结论  ]在半湿润雨养黑土农业区,密度、密度与施氮量交互作用均显著影响着玉米的光能利用率,密度的影响大于施氮量。适当增密(7.5×104株/hm2)和合理施氮量(N 180~240 kg/hm2)是实现玉米高产的重要措施。
黑水虻虫粪对水稻生长及土壤理化性质的影响
王小波, 吴翔, 郭雪琦, 陈移波, 王金龙, 徐晓燕
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021126
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摘要:
  目的  黑水虻虫粪为黑水虻幼虫生物转化畜禽粪便所得,其有机质、养分含量高,可作为有机肥施用。研究黑水虻虫粪施用对水稻生长和土壤理化性质的影响,为其安全合理使用提供科学依据。  方法  采用盆栽试验,设置施用盆栽土壤重量的0、2%、4%、6%和8%虫粪肥5个处理 (依次记为CK、T1、T2、T3、T4),一次施肥后连续两年种植水稻,研究不同施肥处理对水稻株高、叶片酶活性、稻米产量、稻米氮磷钾含量、土壤养分指标、土壤酶活性的影响。  结果  施肥后第一年 (2018年),T2处理的水稻株高、产量最高,较CK提高了5.8%、43.7%,而T4处理的株高、产量较CK降低了8.0%、20.0%。在第二年 (2019年) 水稻株高和产量随着虫粪施用量的增加而提高,各施肥处理分别提高了11.5%~33.5%的株高和33.9%−195.5%的产量。虫粪肥的施用在两年中都提高了水稻叶片的SOD、POD、CAT酶活性和稻米中的氮磷钾含量,且随着虫粪用量的增加而提高。虫粪肥的施用使土壤pH 值两年中分别由6.46、6.51提升到7.13、7.14。有机质含量提高了7.1%~32.5%,EC值提高了13.6%~99.9%,铵态氮含量提高了25.2%~195.4%,有效磷含量提高了45.7%~312.0%,速效钾含量提高了1.7~20.1倍。虫粪肥提高了13.1%~109.5%的脲酶活性,提高了14.5%~45.4%的磷酸酶活性,提高了25.2%~286.5%的蔗糖酶活性。  结论  黑水虻虫粪的施用可以提高土壤养分和酶活性,合理的施用量能促进当季和后茬水稻生长,提高水稻产量,试验结果表明黑水虻虫粪作为一种新型有机肥料,具有广阔的应用潜力。
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2021, 27(9): 1-5.  
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摘要:
我国有机肥原料及商品有机肥中四环素类抗生素的检出率及含量
杨威, 狄彩霞, 李季, 田有国, 史凯丽, 赵迪, 王甲辰, 谭启玲
2021, 27(9): 1487-1495.   doi: 10.11674/zwyf.2021061
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摘要:
  【目的】  畜禽粪便等有机肥是抗生素污染农田土壤的重要源头之一。本研究通过调查分析我国有机肥原料及商品有机肥中四环素类抗生素的检出率及含量,为有机肥的安全施用提供依据。  【方法】  在全国采集有机肥生产的主要原料和辅料样品180个及商品有机肥样品244个,进行土霉素 (OTC)、四环素 (TTC)、金霉素 (CTC) 和强力霉素 (DXC) 4种四环素类抗生素 (TCs) 的分析。  【结果】  4种抗生素的总检出率为24.29%,其中有机肥原料和商品有机肥中的检出率分别为35.00%和16.39%,商品有机肥检出率低于有机肥原料。总样品数中检出1~2种抗生素的样品占80.58%,其中商品有机肥中占92.50%,有机肥原料中占73.02%。4种TCs含量由大到小顺序为CTC (22.11 mg/kg) > OTC (2.49 mg/kg) >TTC (1.74 mg/kg) >DXC (0.71 mg/kg),检出率由大到小顺序为OTC (14.39%) > DXC (11.08%) > CTC (8.96%) > TTC (6.13%)。有机肥原料中4种TCs的检出率由大到小顺序为猪粪 (83.33%) > 鸡粪 (66.67%) >牛粪 (30.77%) >羊粪 (24.42%),在鸭粪、菇渣、油渣 (枯饼)、酵母渣及骨粉中也有检出,说明TCs除了在畜牧养殖业中运用普遍,目前已延伸到蘑菇种植、动物源食品业的下脚料等。羊粪中CTC、TTC及OTC含量较高,猪粪和牛粪中CTC和OTC含量较高。商品有机肥中TCs的去除率分别为OTC (77.81%) >CTC (75.02%) >TTC (72.84%) >DXC (62.80%)。内蒙古和甘肃是4种TCs检出率及含量都最高的地区。  【结论】  有机肥原料和商品有机肥4种常用四环素类抗生素的检出率分别为35.00%和16.39%,总检出率为24.29%,商品有机肥的检出率低于生产原料。抗生素在鸡粪和猪粪及其制备的商品有机肥中的检出率高于其他原料。有机肥的堆肥化过程能去除畜禽粪便原料4种TCs的62.80%~77.81%,去除率由大到小顺序为OTC >CTC>TTC>DXC。
新型肥料对全球三大粮食作物产量和土壤生物学活性影响的Meta分析
郝胜磊, 蔡廷瑶, 冯小杰, 油伦成, 杨雪, 黄成东, 陈永亮, 崔振岭
2021, 27(9): 1496-1505.   doi: 10.11674/zwyf.2021062
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摘要:
  【目的】  随着近年来农业发展方式从资源消耗型向绿色生态型的转变,发展绿色新型肥料成为一大热门。已有研究大多关注新型肥料对三大粮食作物 (小麦、玉米和水稻) 产量、氮吸收和氮利用效率的影响,但关于新型肥料对土壤生物学活性影响的系统研究相对较少。本研究旨在整合已有的研究结果,定量分析新型肥料对三大作物产量和土壤生物学活性的影响,进而为加快新型肥料的研发与推广提供科学依据。  【方法】  本研究数据来源于“中国知网 (CNKI) ”及“Web of Science”数据库,以“小麦”、“玉米”、“水稻”、“产量”、“微生物量”、“酶活性”、“新型肥料”为主要关键词检索相关的田间试验文献,共筛选出文献29篇,包含32个独立试验,共545组数据。以施用传统化学肥料为对照组,施用新型肥料为试验组,采用Meta分析的方法,整合分析施用新型肥料对作物产量、土壤微生物量及酶活性的影响。  【结果】  与施用传统化学肥料相比,施用新型肥料显著提高三大作物产量、地上部吸氮量和氮肥利用效率,分别提高8.4%、9.9%和36.8%。施用新型肥料显著增加土壤微生物量氮 (14.6%),但对土壤微生物量碳无显著影响。施用新型肥料显著提高了土壤磷代谢酶活性 (8.6%) 和氧化相关酶活性 (5.7%),但对土壤碳代谢酶活性和氮代谢酶活性无显著影响。  【结论】  施用新型肥料提高了三大作物产量、地上部吸氮量和氮肥利用效率,同时增加了土壤微生物量氮、土壤磷代谢酶活性和氧化相关酶活性,提高了农田生态系统土壤生物学活性。
施硅提高玉米抗蚜性的组成型和诱导型生理代谢机制
戚秀秀, 刘艺凝, 魏畅, 王祎, 姜瑛, 韩燕来
2021, 27(9): 1506-1522.   doi: 10.11674/zwyf.2021086
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  【目的】  禾谷缢管蚜 (Rhopalosiphum padi) 是危害玉米的主要害虫之一,其生长繁殖严重影响了玉米的产量和品质。分析施硅 (Si) 诱导玉米植株对蚜虫的抗性对玉米正常生长尤为重要。本研究从玉米抗氧化系统、次生代谢和信号传导途径3个方面,探究了施硅提高玉米抗蚜性的生理代谢机制。  【方法】  采用玉米水培试验方法,共设置4个处理:不施硅不接蚜虫 (–Si–A)、不施硅接蚜虫 (–Si+A)、施硅不接蚜虫 (+Si–A)、施硅接蚜虫 (+Si+A)。分别于蚜虫侵染后48、60、72、96、120 h,调查玉米植株蚜虫密度,并取样分析玉米植株抗氧化系统 (CAT、SOD、H2O2和MDA)、次生代谢 (PAL、PPO、LOX和木质素含量) 和信号传导物质 (JA、SA) 含量,以未接虫玉米3个系统中的相关成分含量为组成型抗性,以接虫前后各成分含量的差值为诱导型抗性,讨论了硅对玉米抗蚜组成型和诱导型抗性的影响。  【结果】  随着蚜虫侵染后时间的延长,蚜虫密度增加,与侵染后48 h相比,在–Si处理下,侵染后60~120 h时蚜虫数量显著增加了12.50%~40.18%;+Si处理下,侵染后60~120 h蚜虫数量显著增加了12.36%~49.44%;在侵染后48~120 h相同时间点下,与不施硅处理相比,施硅处理的蚜虫种群密度显著降低了15.29%~20.64%。整个培养时间内,与不施硅处理相比,施硅处理的玉米抗氧化系统中组成型CAT、SOD活性均显著提高,组成型H2O2、MDA含量分别降低了4.41%~15.35%、5.35%~17.95%,诱导型CAT活性显著增加 (除侵染后72 h外),诱导型SOD活性显著降低,诱导型H2O2含量先提高后降低;施硅处理显著提高了次生代谢中组成型PAL、LOX和PPO活性、木质素含量,降低了诱导型PPO活性、木质素含量,诱导型PAL活性表现为先提高后降低,诱导型LOX活性表现为先降低后升高随后又降低;施硅处理显著提高了信号传导中组成型JA、SA含量,增加了诱导型SA含量43.77%~117.48%,降低了诱导型JA含量。同一时间点,无论是否施硅,组成型CAT、SOD活性、H2O2和MDA含量、PAL、LOX和PPO活性、木质素、JA和SA含量均显著高于诱导型。PCA与相关性分析结果表明,组成型和诱导型CAT、SOD活性和诱导型H2O2、SA含量为体现玉米抗蚜虫的组成型和诱导型抗性的较优指标。  【结论】  施硅可显著降低蚜虫的密度,并显著提高玉米抗氧化系统、次生代谢和信号传导途径各物质的组成型与诱导型抗性,因此,施用硅肥为玉米田间蚜虫的生态调控提供了理论基础和科学依据。
小麦开花期适量灌溉提高水氮利用效率减少土壤硝态氮淋洗的机理
唐兴旺, 石玉, 于振文, 张永丽
2021, 27(9): 1523-1533.   doi: 10.11674/zwyf.2021042
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  【目的】  探究开花期土壤水分含量对小麦植株氮素积累转移、土壤硝态氮含量、小麦产量及氮素利用率的影响,为小麦氮素高效利用及节水高产栽培提供理论依据。  【方法】  于2018—2019和2019—2020年两个小麦生长季,在大田条件下,供试品种为济麦22,在开花期设置3个水分处理:不灌水 (W0)、将0—40 cm土层土壤相对含水量补灌至70% (W1) 和85% (W2)。测定了小麦开花期和成熟期氮素的积累和转运、小麦产量及氮素利用率,并对小麦成熟期0—200 cm土层土壤硝态氮含量进行分析。  【结果】  1) W1处理中,两个小麦生长季开花期营养器官贮存氮素转移量比W0和W2处理平均提高11.63%和7.27%,氮素转移率分别增加9.49%和6.11%;成熟期籽粒氮素分配量平均提高22.5%和12.9%,但叶片和穗轴+颖壳中的氮素分配量显著低于W0和W2处理,因而提高了氮素收获指数。2) 补灌至70% (W1) 处理降低了60—120 cm土层土壤硝态氮含量,小麦氮素吸收量比W0和W2处理平均提高11.4%和6.5%,土壤氮素表观盈余量平均降低51.0%和40.9%,W1处理减少硝态氮向深层土壤淋溶的风险,降低了0—200 cm土层土壤中无机氮的残留量和土壤氮素表观盈余量,有利于小麦根系对土壤氮素的吸收利用。3) W1处理的小麦千粒重比W0和W2处理平均增加11.0%和5.4%,籽粒产量提高25.9%和11.8%,水分利用效率平均提高17.0%和12.7%,氮素吸收效率提高了11.4%和6.5%,氮素利用效率增加了13.0%和4.9%。  【结论】  在小麦开花期,将0—40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%,可以显著提高小麦灌浆中后期营养器官贮存氮素向籽粒的转移量和转移率,提高小麦成熟期籽粒中氮素的积累量和分配率,进而提高了产量、氮素收获指数、氮素利用率和水分利用效率,同时降低了60—120 cm土层土壤硝态氮含量,因而减少了环境风险。灌溉过量导致硝态氮过多向下移动,影响根系吸收,水分不足则降低氮素向籽粒的运转。
中、高产型小麦干物质和氮素累积转运对水氮的响应
吕广德, 亓晓蕾, 张继波, 牟秋焕, 吴科, 钱兆国
2021, 27(9): 1534-1547.   doi: 10.11674/zwyf.2021043
摘要(185) HTML全文(239) PDF 983KB(18) 相关文章
摘要:
  【目的】  研究产量高低差异明显的小麦品种干物质和氮素积累转运对水氮响应的差异,为以产量为目标的小麦优化水氮运筹提供参考。  【方法】  于2016—2018年,以中产型品种‘泰科麦33’和高产型品种‘济麦22’为供试材料进行了两因素三水平完全方案田间试验。两因素为灌水量和氮肥用量,3个灌溉水平为300、450和600 m3/hm2,依次表示为W1、W2、W3;3个施氮量为135、180和225 kg/hm2,依次表示为N1、N2、N3。测定小麦关键生育期氮素和干物质积累量,在成熟期调查了产量和产量构成因素。  【结果】  两个品种小麦水氮互作效应对穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量和氮肥偏生产力影响显著,中产型品种的产量对水氮的响应顺序表现为W2 > W3 > W1、N2 > N3 > N1;高产型品种的产量对水氮的响应顺序表现为W3 > W2 > W1、N2 > N3 > N1。高产和中产品种产量对氮素的反应一致,高产品种比中产品种对水分的要求更高。品种特性及其水氮互作效应显著影响小麦开花期和成熟期干物质积累量。籽粒产量与花前干物质对籽粒的贡献率呈线性负相关,与开花后干物质对籽粒贡献率呈线性正相关,表明开花后干物质是籽粒干物质的主要来源。品种及其水氮互作效应均显著影响小麦开花期和成熟期氮素的积累量。籽粒产量与花前氮素积累量对籽粒的贡献率呈线性正相关,与开花后氮素积累对籽粒贡献率呈线性负相关,表明花前氮素积累是籽粒氮素的主要来源。在显著相关的性状中,生物量、开花后干物质输入籽粒量、开花后干物质对籽粒的贡献率之间呈显著正相关;花前氮素积累量、总氮素积累量、花前氮素转运量、开花后氮素输入籽粒量、花前氮素积累量对籽粒的贡献率以及氮素收获指数之间显著正相关。  【结论】  水、氮及其互作效应显著影响小麦穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量、氮素偏生产力、花前干物质积累量、成熟期干物质积累量、开花后干物质输入籽粒量、花前氮素积累量、成熟期氮素积累量、花前氮素转运量等性状。不适宜的灌水量和氮肥施用量会促进花前干物质向籽粒的过度运转,不利于形成高产。中、高产型小麦籽粒产量对氮素的响应均表现为为N2 > N3 > N1,但对灌溉量的响应不同,中产型品种适宜的灌水量为450 m3/hm2,高产型品种适宜的灌水量以600 m3/hm2较为理想。
关中平原夏玉米临界磷浓度稀释曲线构建与磷营养诊断
刘苗, 刘朋召, 师祖姣, 王小利, 王瑞, 李军
2021, 27(9): 1548-1559.   doi: 10.11674/zwyf.2021065
摘要(198) HTML全文(260) PDF 1233KB(20) 相关文章
摘要:
  【目的】  通过分析不同施磷水平下夏玉米地上部生物量与其植株磷浓度的变化关系,构建临界磷浓度稀释曲线模型,为夏玉米磷素优化管理及磷营养诊断提供理论基础。  【方法】  2019—2020年在陕西关中平原,以两个玉米品种郑单958和豫玉22为试验材料进行田间定位试验。共设4个施磷量处理 (P2O5):0、60、120、180 kg/hm2。在夏玉米拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期进行地上部取样,分析夏玉米地上部干物质量、全磷含量以及产量。利用2019年试验数据构建夏玉米临界磷浓度稀释曲线模型和磷素营养指数,利用2020年数据对模型进行验证。  【结果】  增施磷肥能显著提高夏玉米产量、地上部生物量和植株磷浓度,两个品种之间没有显著差异。随施磷水平的提高,夏玉米产量表现为先增加后减少,P120处理可获得最高产量,产量效应方程显示两年两个品种夏玉米平均理论最高产量对应的施磷量为110.2 kg/hm2。由产量构成要素看出,施磷对穗数没有显著影响,但能显著提高穗粒数和百粒重,且施磷对玉米穗粒数的影响大于对百粒重的影响。地上部生物量表现为P0<P60<P180<P120处理,但P180与P120处理间差异不显著。玉米植株磷浓度均随施磷水平的提高而增加,并随生育进程的推进和地上部生物量的增加而降低。根据2019年地上部干物质重与其磷浓度变化关系构建夏玉米临界磷浓度 (Pc) 变化曲线:Pc = 8.11DM−0.22 (R2 = 0.886)。模型拟合的植株磷浓度和2020年玉米实际磷浓度线性相关,稀释曲线模型的RMSEn-RMSE分别为1.146和18.23%,说明模型具有较好的稳定性。基于临界磷浓度稀释曲线计算磷营养指数 (PNI),各生育时期PNI值随磷肥用量增加而增大,随生育进程推进呈现先升高后降低趋势。PNI与相对吸磷量 (RPupt)、相对地上部生物量 (RDW) 和相对产量 (RY) 均呈极显著相关。  【结论】  本研究建立的夏玉米临界磷浓度稀释曲线和磷营养指数 (PNI)模型能够很好地预测植株不同生育时期的磷素盈亏状况,对指导夏玉米生长季磷素营养诊断及最佳磷肥施用量具有可行性。
不同氮肥减施量下玉米针叶豌豆间作体系的产量及效益
卢秉林, 车宗贤, 包兴国, 张久东, 曹卫东, 吴科生, 杨蕊菊, 崔恒
2021, 27(9): 1560-1570.   doi: 10.11674/zwyf.2021075
摘要(163) HTML全文(242) PDF 752KB(29) 相关文章
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  【目的】  通过探讨河西绿洲灌区氮肥减施对玉米针叶豌豆间作体系产量及肥料贡献率的影响,为玉米针叶豌豆间作体系氮素资源高效管理提供理论依据。  【方法】  研究基于2011年设置在武威绿洲灌区的玉米间作针叶豌豆长期田间定位试验。不施肥和习惯施肥 (N100) 处理为单作玉米,施用习惯氮肥量95%、90%、85%、80%和0%处理为玉米间作针叶豌豆。调查了2014—2019年玉米针叶豌豆间作体系产量、产量构成要素、经济效益、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥肥料贡献率。  【结果】  玉米针叶豌豆间作种植具有明显的增产优势,而且这种增产优势随种植年限的延长呈增加趋势。在85%常规氮肥用量条件下,玉米籽粒产量与N100基本相当,差异不显著,虽然玉米株高和茎粗会受到明显抑制,穗位和穗位比下降明显,但是成穗数、穗粒数和百粒重却无明显变化,同时因为增收了1419 kg/hm2针叶豌豆干草和1637 kg/hm2针叶豌豆籽粒,合计收益增加3813元/hm2,增幅明显,而且氮肥偏生产力和氮肥农学利用率显著提高,氮肥肥料贡献率除2019年显著降低外,其余年份无明显变化。在80%常规氮肥用量条件下,玉米籽粒产量显著降低,降幅达8.77%,但是同样因为可以增收1438 kg/hm2针叶豌豆干草和1569 kg/hm2针叶豌豆籽粒,合计收益增加2098元/hm2,增幅明显,氮肥偏生产力显著提高,增幅达14.04%,氮肥农学利用率无明显变化,但是玉米的成穗数、穗粒数、百粒重、株高、茎粗、穗位、穗长、穗粗、氮肥肥料贡献率等降幅均达到显著水平。  【结论】  在河西绿洲灌区,长期进行玉米间作针叶豌豆,在玉米季减少15%的化学氮肥施用量不会造成玉米减产,由于同时收获了针叶豌豆干草和籽粒,整个体系收益提高,氮肥效率显著增加。在玉米季减少20%的化学氮肥施用量虽然会造成玉米减产,氮肥肥料贡献率下降,但是同样因为增收了针叶豌豆干草和籽粒,整个体系收益提高,氮肥偏生产力显著增加。
玉米–绿肥轮作体系下光叶紫花苕的氮肥替代和土壤肥力提升效应
陈检锋, 梁海, 王伟, 陈华, 尹梅, 王志远, 刘俊, 陈军, 高嵩涓, 曹卫东, 付利波
2021, 27(9): 1571-1580.   doi: 10.11674/zwyf.2021068
摘要(174) HTML全文(226) PDF 691KB(18) 相关文章
摘要:
  【目的】  研究光叶紫花苕 (Vicia villosa Roth var. glabrescens)不同 翻压量对玉米生长及土壤性状的影响,明确绿肥的养分供应潜力,为玉米–绿肥轮作系统中的化肥减施提供科学依据。  【方法】  于2018和2019年在云南省嵩明县开展玉米 (黑糯1号) 田间试验,共设5个处理:冬闲 (CK);不施氮肥但翻压绿肥光叶紫花苕15000 kg/hm2 (G1)、30000 kg/hm2 (G2)、45000 kg/hm2 (G3);冬闲+常规氮肥N 270 kg/hm2 (FN)。光叶紫花苕冬季种植,在玉米播种前翻压。在玉米收获期,测定玉米地上部氮、磷、钾含量和积累量,测定产量和产量构成因素,同时测定土壤全量和速效氮磷钾含量、pH和有机质含量。  【结果】  2018年各绿肥处理G1、G2、G3的玉米产量分别相当于FN处理的78.14%、88.88%及92.86%,2019年G1、G2、G3处理的产量水平相当于FN处理的98.92%、104.22%和113.91%,相较第一年,次年各绿肥处理产量水平有较大幅度增长;2018和2019年各绿肥处理株高、穗位高、秃穗长及单穗重等相较于FN多无显著差异;2018年FN处理籽粒氮含量显著高于其他各处理,秸秆氮含量显著高于CK和G1处理。2019年G3处理地上部氮积累量比FN、G1处理分别显著提高42.02%、33.91%。2018年玉米FN处理地上部磷积累量显著高于CK和G1处理,钾积累量各施肥处理间无显著差异。2019年,4个施肥处理间磷积累量无显著差异,3个绿肥处理的钾积累量均显著高于FN处理;2018年各处理土壤养分含量无显著差异,2019年随绿肥翻压量的增加土壤碱解氮、速效钾、全氮及有机质含量等显著增加,即土壤培肥效果随绿肥应用年限增加有所提升;聚合增强树分析表明,土壤全氮及单穗重对玉米产量的贡献率最大,均为20.89%。  【结论】  无需施用氮肥,第一年翻压高量光叶紫花苕,第二年翻压常量光叶紫花苕即可为玉米提供与常量氮肥相当的氮素养分,获得相近甚至更高的玉米产量。连续两年翻压绿肥后,土壤速效及全量氮、钾及有机质含量均有显著的提升效果。
减氮配施抑制剂及鸡粪提高尿素氮在稻田土壤中的转化及利用
于春晓, 张丽莉, 杨立杰, 武开阔, 李文涛, 宋玉超, 李东坡, 武志杰
2021, 27(9): 1581-1591.   doi: 10.11674/zwyf.2021005
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摘要:
  【目的】  探究氮肥减量配施氮肥抑制剂和鸡粪的情况下土壤及肥料氮素供应和利用状况,及其对土壤肥力和水稻产量的影响,为我国东北地区水稻生产中提高氮肥利用效率、实现节肥增效提供理论基础。  【方法】  采用15N同位素示踪技术,盆栽试验设不施氮肥处理 (CK)、常规氮肥 (15N示踪尿素) 处理 (N)、80%尿素氮+20%鸡粪氮处理 (NM)、80%尿素氮+抑制剂处理 (NI)、80%尿素氮+抑制剂+20%鸡粪氮处理 (NIM)。测定不同生长时期来自于土壤及肥料中的铵态氮、微生物量氮含量及植株含氮量,收获时测定水稻产量。  【结果】  1) NI处理在土壤及肥料来源的铵态氮供应能力方面与N处理相当,抑制剂添加对氮肥减施有一定的补偿作用。在分蘖期和灌浆期,NM处理供氮能力优于无机氮肥处理。NIM处理在铵态氮和硝态氮供应能力方面效果最好。与N处理相比,NIM处理在水稻返青期、分蘖期和灌浆期土壤铵态氮含量分别提高了19.2%、66.3%和36.5%,硝态氮含量分别提高了13.9%、12.7%和17.3%,15NH4+-N含量在分蘖期增加了14.59 mg/kg。2) 无机氮肥处理 (N、NI) 对土壤微生物量碳含量无显著影响,但添加鸡粪处理 (NM、NIM) 显著提高了返青期和灌浆期土壤微生物量氮含量 (P < 0.05)。与N处理相比,NIM处理在水稻返青期、分蘖期、灌浆期和成熟期土壤微生物量碳含量分别提高了32.61%、29.23%、53.46%和2.85%,微生物量氮含量分别提高了147.98%、22.97%、133.33%和24.63%,15N-微生物量氮含量在分蘖期增加了约22.56 mg/kg。3) 抑制剂及鸡粪添加均提高了水稻产量和生物量,NIM处理的水稻生物量、产量和吸氮量较N处理分别提高了83.59%、124.18%和46.66% (P < 0.05),土壤中肥料氮的残留量显著增加了56.48%,肥料氮的损失减少了约78.7%。NIM处理的氮素吸收利用率、氮肥农学效率等显著高于其他处理,抑制剂与鸡粪在提高肥料氮素利用率方面存在显著交互作用。  【结论】  在我国北方棕壤水稻土上,在尿素中添加抑制剂 (1%PPD+1%NBPT+2%DMPP) 或者用鸡粪替代20%的尿素均能改善土壤氮素供应,氮肥减量20%配施抑制剂和鸡粪不仅不会减产,还会在提高水稻产量的同时提高肥料利用率。从肥料氮释放及水稻吸收利用的角度综合考量,减少20%尿素投入,添加氮肥抑制剂,以及添加氮肥抑制剂的同时,用鸡粪替代20%的尿素的效果较好。
黄土高原生物结皮对土壤养分的表层聚集与吸附固持效应
王芳芳, 肖波, 李胜龙, 孙福海
2021, 27(9): 1592-1602.   doi: 10.11674/zwyf.2021055
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  【目的】  生物结皮的广泛发育可显著影响表层土壤养分状况,在土壤养分积累和循环中发挥重要作用。通过淋溶实验和吸附试验研究其作用效果和机制。  【方法】  以黄土高原质地不同的风沙土和黄绵土为对象,分别选取有生物结皮覆盖和无结皮覆盖的地块,分析生物结皮层、结皮层下0—2、2—5和5—10 cm土层土壤的有机质、全碳、全氮、全磷含量,研究生物结皮对土壤养分含量的影响及其随土壤深度的变化规律。以Cl、K+、Ca2+为示踪离子开展土壤淋溶实验,分析其淋出土壤的特征;淋溶实验结束后,测定包括结皮层在内的各土层离子吸附解析量。  【结果】  1) 生物结皮层 (约2 cm厚) 养分含量是无结皮土壤的0.43~10.51倍。生物结皮覆盖下0—10 cm土壤的养分含量均高于对应深度的无结皮土壤,有机质、全碳、全氮、全磷含量比无结皮土壤增加了1.4%~184.9%。2) 生物结皮层的养分含量比其下层土壤提高了38.2%~557.1%,而无结皮的表层 (0—2 cm) 土壤养分含量仅比其下层土壤提高了13.4%~213.9%,这表明生物结皮增强了土壤养分的表层聚集。3) 生物结皮覆盖土壤中添加的养分在相同条件下相较于无结皮土壤更难以淋出;除易淋溶的Cl全部淋出外,K+和Ca2+未被全部淋出,且在生物结皮覆盖土壤中的累积淋出量比无结皮土壤低21.9%~47.4%。淋溶实验结束后结皮层的Cl、K+、Ca2+含量均显著高于无结皮 (8.8%~340.4%) 和结皮下层土壤 (14.5%~62.7%)。4) 生物结皮显著增加了土壤对Cl、K+、Ca2+的吸附量,其增加幅度为27.8%~118.1%,且生物结皮层对不同离子吸附能力的强弱依次为Ca2+>K+>Cl  【结论】  与无结皮土壤相比,生物结皮能够增加土壤养分含量并促进土壤养分的表层聚集,同时提升土壤对养分的吸附与固持能力,因而有利于退化贫瘠土壤的养分积累,在干旱和半干旱地区土壤肥力提升与生态环境改善方面发挥着至关重要的作用。
磷肥用量对马铃薯淀粉理化性质及产量的影响
程瑶, 孙磊, 原琳, 聂鑫
2021, 27(9): 1603-1613.   doi: 10.11674/zwyf.2021110
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  【目的】  研究不同磷肥用量对马铃薯淀粉理化性质及产量的影响,为不同用途马铃薯的磷肥科学管理提供参考。  【方法】  以早熟马铃薯‘尤金’和中晚熟马铃薯‘克新13号’为供试品种,在黑龙江省开展了两年田间试验。分别设置P2O5 用量为0 (CK)、45 (低磷 Low P, LP)、90 (中磷 Middle P, MP) 和135 (高磷 High P, HP) kg/hm2 4个处理,测定了收获后马铃薯淀粉的部分理化性质、淀粉产量等指标。  【结果】  两年平均结果表明,与CK相比,增施磷肥可降低马铃薯直链淀粉含量,‘尤金’降幅为3.19%~5.14%,‘克新13号’降幅为2.97%~9.05%,其中HP处理与CK差异显著 (P < 0.05,2019年‘尤金’除外)。随着磷肥用量的增加,淀粉的透明度和膨胀度提高,溶解度降低。与CK相比,‘尤金’HP处理的淀粉透明度提高15.00% (P < 0.05),膨胀度提高3.94%,溶解度降低12.23% (P < 0.05);‘克新13号’HP处理的淀粉透明度提高25.74% (P < 0.05),膨胀度提高7.90% (P < 0.05),溶解度降低21.84% (P < 0.05)。‘尤金’淀粉颗粒的中位径 (D50) 在MP处理最高,较CK增加11.58% (P < 0.05);‘克新13号’淀粉颗粒的中位径 (D50) 随施磷量的增加而降低,HP处理较CK降低5.02% (P < 0.05),但‘克新13号’的中位径明显高于‘尤金’。‘尤金’的MP处理淀粉产量较CK平均增加31.36% (P < 0.05),‘克新13号’的HP处理淀粉产量较CK平均增加29.66% (P < 0.05)。  【结论】  适量增施磷肥有助于提高马铃薯块茎的干物质含量及产量,从而提高马铃薯淀粉的产量。适量的磷肥还可降低马铃薯直链淀粉含量,增加支链淀粉含量,提高淀粉的透明度和膨胀度,提高淀粉的品质。在本研究条件下,综合磷对马铃薯淀粉理化性质和产量的影响,‘尤金’的P2O5适宜用量为90 kg/hm2,‘克新13号’的P2O5 适宜用量为135 kg/hm2
锌与磷肥混合方式对土壤中磷、锌有效性的影响
赵丽芳, 袁亮, 张水勤, 赵秉强, 林治安, 熊启中, 李燕婷
2021, 27(9): 1614-1626.   doi: 10.11674/zwyf.2021107
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摘要:
  【目的】  研究了锌与磷肥分别以物理混合和反应混合的方式结合后施用对土壤中锌、磷有效性的影响,为磷肥与锌肥的科学配施及高效利用提供科学依据。  【方法】  将锌肥 (ZnSO4·7H2O) 分别按0.5%和5%的质量比与磷酸氢二钾进行物理混合 (P+Zn) 和反应混合 (PZn) 后,制备含锌磷肥分别为P+Zn0.5、P+Zn5、PZn0.5和PZn5。利用X射线光电子能谱 (XPS) 和核磁共振波谱 (NMR) 分析锌与磷肥以不同方式结合对磷、锌化学结构和形态的影响;利用土壤培养试验,研究锌与磷肥以不同方式结合后施用对土壤有效锌和有效磷含量、土壤碱性磷酸酶活性及土壤pH的影响。试验设置8个处理:1) 不施任何肥料 (CK对照);2) 施用普通磷肥 (P);3)单施ZnSO4·7H2O 0.28 mg/kg (Zn0.5);4) 单施ZnSO4·7H2O 2.81 mg/kg (Zn5);5) 施用含锌磷肥P+Zn0.5 (P+Zn0.5);6) 施用含锌磷肥P+Zn5 (P+Zn5);7) 施用含锌磷肥PZn0.5 (PZn0.5);8) 施用含锌磷肥PZn5 (PZn5)。其中,处理2)、5)、6)、7) 和8) 的磷用量相同,处理3)、5) 和7) 的锌用量相同,处理4)、6) 和8) 的锌用量相同。  【结果】  1) 与单施锌肥相比,锌与磷肥以物理混合 (P+Zn) 和反应混合 (PZn) 两种方式结合后施用均可提高土壤有效锌含量,4种含锌磷肥 (P+Zn0.5、P+Zn5、PZn0.5、PZn5) 分别使土壤有效锌含量提高了2.90%、12.17%、24.64%和10.86%,同样含锌量下反应制备的含锌磷肥 (PZn0.5、PZn5) 的效果比物理混合 (P+Zn0.5、P+Zn5) 的显著高出21.13%、7.37%。与PZn5处理相比,PZn0.5处理的土壤锌固定率可降低10.49个百分点。2) 土壤培养60天时,PZn0.5和PZn5处理的土壤有效磷含量较普通磷肥分别提高5.76%和5.70%,P+Zn0.5、PZn0.5和PZn5处理的土壤磷固定率分别降低了3.33、2.74和0.57个百分点。3) 在培养初始期,PZn0.5、PZn5处理可提高土壤碱性磷酸酶活性,以PZn0.5处理的效果好于PZn5处理,培养后期PZn0.5、PZn5处理可降低土壤pH,PZn0.5处理的降幅大于PZn5处理。  【结论】  施用物理混合或反应混合制备的含锌磷肥均可减少土壤对锌的固定,由于反应生成的含锌磷肥可降低土壤pH,其减少锌固定的效果优于物理混合,而且还可减少磷在土壤中的固定。以添加0.5%的硫酸锌反应制备的磷肥效果更好。
绿肥腐解液中有机酸组成对铝磷和铁磷活化能力的影响
顾炽明, 李越, 李银水, 谢立华, 沈欣杰, 李小勇, 秦璐, 廖星
2021, 27(9): 1627-1635.   doi: 10.11674/zwyf.2021092
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摘要:
  【目的】  研究绿肥还田腐解过程中产生的有机酸阴离子对土壤中难溶性磷素的活化效果,以深化理解绿肥作物提高土壤养分供应能力的机理。  【方法】  供试6种绿肥作物为紫云英 (Astragalus sinicus L.)、肥田萝卜 (Raphanus sativus var. Longipinnatus)、二月兰 (Orychophragmus violaceus)、双低甘蓝型油菜 (Brassica napus L.)、双高甘蓝型油菜 (Brassica napus L.) 和芥菜型油菜 (Brassica juncea)。将绿肥植株切碎后,置于离心管中,加入土壤浸提液于室外背光处密闭腐解45天,采用离心法提取植株腐解液。测定腐解液中10种有机酸组分 (丙二酸、苹果酸、柠檬酸、草酸、乳酸、酒石酸、乙酸、琥珀酸、马来酸和富马酸阴离子) 含量。采用室内模拟方法,分别用6种绿肥腐解液溶解难溶性铝磷 (Al-P,AlPO4) 和铁磷 (Fe-P,FePO4·2H2O),测定溶液中的无机磷含量。  【结果】  二月兰腐解液中10种有机酸组分总含量最高,其次为肥田萝卜、双低甘蓝型油菜和芥菜型油菜,双高甘蓝型油菜和紫云英腐解后腐解液中较低。所有绿肥作物腐解液中10种有机酸组分含量大小依次为酒石酸、丙二酸、柠檬酸、琥珀酸、乳酸、苹果酸、乙酸、草酸、马来酸和富马酸阴离子。其中酒石酸和丙二酸阴离子占上述10种主要有机酸总量的15%以上,马来酸和富马酸阴离子占比最低,不到总量的1%。不同绿肥腐解液对Al-P和Fe-P的活化能力有显著差异,肥田萝卜对两种难溶性磷素的活化能力最高,理论上1000 kg肥田萝卜绿肥可活化0.6~1.2 kg的Al-P和Fe-P,其次为紫云英和芥菜型油菜,对Al-P和Fe-P的活化量均约为0.6~1.0 kg,而二月兰的活化量最低,约为0.2~0.6 kg。对不同有机酸含量与难溶性磷活化量进行相关性分析发现,Al-P活化量与柠檬酸、苹果酸和草酸阴离子的含量呈现正相关关系,Fe-P的活化量与酒石酸的含量呈现正相关关系。  【结论】  与Al-P和Fe-P的活化密切相关的是有机酸中含有较高的柠檬酸、草酸、苹果酸和酒石酸。供试6种绿肥作物腐解液中的10种有机酸的总含量及各有机酸组分的占比差异很大。二月兰虽然有机酸总量高,但是柠檬酸、草酸和酒石酸比例均较低;而肥田萝卜腐解液中的酒石酸含量及其占比高于其他绿肥,且柠檬酸和琥珀酸占比较高,对Fe-P的活化能力强;芥菜型油菜和紫云英腐解液中草酸、柠檬酸和琥珀酸占比高于其他绿肥,对Al-P的活化能力强。供试6种绿肥中以肥田萝卜腐解液的活化能力最强,芥菜型油菜和紫云英腐解液的活化能力次之。
专题综述
低植酸作物遗传改良途径与磷资源高效利用
蒋鹏, 李家庆, 郭竞选, 赵政, 袁力行
2021, 27(9): 1636-1647.   doi: 10.11674/zwyf.20604
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摘要:
  【目的】  磷是作物生长发育所必需的营养元素。在植物体内,磷多以植酸形式储存在成熟籽粒中。非反刍动物,包括人类,无法消化植酸来获取磷及植酸螯合的有益元素,籽粒中收获的大量磷素进入人及动物排泄物,不仅造成磷资源浪费,也加大了环境风险。因此,培育籽粒低植酸品种是改善作物营养品质、降低磷素环境风险的重要途径。本文综述作物籽粒磷的来源,控制籽粒植酸磷含量的主要生理过程及遗传改良策略等研究进展,为相关领域研究奠定基础。  主要进展  籽粒植酸磷的积累主要由3步组成,木质部或韧皮部向籽粒转运无机磷酸盐,籽粒利用无机磷酸盐合成植酸,植酸被运输至液泡中储存。目前已分离鉴定到负责相关过程的转运蛋白和关键酶及其编码基因,如SULTR3;4、SULTR3;3、PHT1;4蛋白介导无机磷酸盐向籽粒的转运,MIPS、ITPK、IPK1酶参与植酸的合成,以及MRP蛋白介导植酸合成后的转运储藏。对籽粒低植酸突变体的产量、农艺性状表型及改良策略的优缺点进行比较,籽粒低植酸品种可能存在产量下降、种子萌发率低等不足。  展望  未来可以从特异性修饰籽粒中关键基因的时空表达、发掘关键基因的优良等位变异及针对品种的磷营养管理3个方向,深入研发籽粒低植酸含量的高产品种,实现磷资源高效利用。
研究简报
基于GIS和丰缺指标法的区域施肥管理体系的构建
高宏艳, 索全义, 郑海春, 郜翻身
2021, 27(9): 1648-1655.   doi: 10.11674/zwyf.2021219
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摘要:
  【目的】  采用GIS定位和养分丰缺指标相结合的方法,研究西辽河平原耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾的空间分布特点,建立直观、精准的推荐施肥系统。  【方法】  西辽河平原包括科尔沁区、开鲁县、奈曼旗、科尔沁左翼后旗、科尔沁左翼中旗。以该区域的15421个土壤测试数据和143个玉米“3414试验”数据为基础,运用GIS方法计算耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾的空间插值结果,结合土壤丰缺指标,将西辽河平原耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾养分分区,确定不同土壤氮磷钾养分组合下的施肥量,并制作玉米氮磷钾分区施肥图。  【结果】  西辽河平原耕地土壤养分空间分布不均,大部分土壤碱解氮含量较低,有效磷、速效钾含量中等。耕地土壤有效氮、磷、钾养分含量呈低氮–中磷–中钾 (碱解氮 ≤ 69.5 mg/kg、有效磷4.18~10.40 mg/kg、速效钾90.3~152.5 mg/kg)、中氮–中磷–中钾 (碱解氮69.5~107.9 mg/kg、有效磷4.18~10.40 mg/kg、速效钾90.3~152.5 mg/kg)、中氮–中磷–高钾 (碱解氮69.5~107.9 mg/kg、有效磷4.18~10.40 mg/kg、速效钾 > 152.5 mg/kg) 的面积占比分别为42.4%、14.1%、13.5%。土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量 (x) 与经济最佳施肥量 (y) 之间存在较好的对数关系,氮施肥模型y = –102.5ln(x) + 617.22,磷施肥模型y = –36.11ln(x) + 174.1,钾施肥模型为y = –25.89ln(x) + 180.96。不同土壤养分组合种植玉米所需的经济最佳N–P2O5–K2O用量 (kg/hm2) 组合分别为202–110–58、168–107–57、164–102–47。  【结论】  土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与相对产量存在较好的对数函数关系。西辽河灌区土壤有效氮磷钾丰缺指标的划分以75%和85%作为相对产量的分级区间较为合适。在土壤有效氮磷钾养分大数据的支撑下,采用GIS和丰缺指标法相结合的方法,可以准确快捷地构建区域施肥管理体系。
海藻提取物复合制剂适宜用量提高桃果实产量、品质及养分吸收量
于会丽, 徐变变, 徐国益, 邵微, 刘慧敏, 张子华, 乔宪生, 司鹏
2021, 27(9): 1656-1664.   doi: 10.11674/zwyf.2021058
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摘要:
  【目的】  研究海藻提取物复合制剂 (海藻提取物含量60%、海藻酸6.5%、腐植酸5%、pH 6.7、密度为1.15 g/mL) 对桃果实品质和养分吸收的影响,以期筛选其最适海藻提取物复合制剂的施用量,为开发海藻水溶肥提供技术依据。  【方法】  以‘中桃8号’为试验材料进行了两年定位田间试验。从桃萌芽期至成熟期,共进行4次追肥。海藻提取物复合制剂 (简称复合制剂) 施用量处理按照每次追施氮磷钾养分与海藻提取物复合制剂总量 (w/w) 的0% (CK)、5% (T1)、10% (T2)、20% (T3) 和40% (T4) 设置,复合制剂与氮磷钾水溶肥一起施用。于果实成熟期,测定单果重、产量、果实品质、色泽和养分含量。  【结果】  随复合制剂用量的增加,桃产量和品质指标呈先增加后降低的趋势。2019和2020年T2处理桃产量和可溶性固形物含量均为最高,产量较CK分别显著增加31.77%和40.67%,可溶性固形物含量较CK分别显著增加10.67%和7.20%,且T2处理桃产量与其他处理差异显著。T2处理桃果实可滴定酸含量最低,2019和2020年较CK分别降低了11.11%和50.00%。2019年,除T1处理的可溶性糖外,T2~T4处理的果实可溶性糖和糖酸比均低于CK,且T3、T4处理与CK间差异显著;2020年,除T4处理外,T1~T3处理的果实可溶性糖和糖酸比均高于CK,其中T2处理的可溶性糖含量和糖酸比最高,较CK分别显著增加20.55%和166.29%。连续两年施用复合制剂处理的果实钾含量和果皮色泽饱和度均高于CK,其中,2019年T2处理和2020年T3处理的桃果实钾含量最高,较CK分别显著增加16.70%和11.94%。主成分分析综合得分显示,连续两年均以T2处理得分最高。  【结论】  在施用氮磷钾水溶肥基础上配施海藻提取物复合制剂能够提高桃果实产量、改善品质并促进钾养分吸收,以配施相当于氮磷钾水溶肥量10%的复合制剂对产量、品质和钾养分吸收的提升效果最佳。
基于蕲艾产量和品质的氮肥适宜施用量研究
马琳, 陈昌婕, 苗玉焕, 郭兰萍, 刘大会
2021, 27(9): 1665-1674.   doi: 10.11674/zwyf.2021071
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摘要:
  【目的】  中草药栽培不仅需要高产,更需要优良的品质。施用氮肥是提高中草药产量的重要措施,探究氮肥不同施用量对蕲艾 (Artemisia argyi) 生长、产量和品质的影响,为蕲艾规范化施氮提供科学依据。  【方法】  田间试验在湖北蕲春蕲艾试验基地进行,供试田块2018年为新艾田,2019年为老艾田。在施用P2O5 120 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2的基础上,设置0、60、120、180、240 kg/hm2 5个施氮处理。在蕲艾收获时,调查农艺性状和叶片产量,分析叶片矿质元素积累量、品质,并计算氮肥利用效率。  【结果】  随着氮肥施用量的增加,蕲艾出苗数和叶片产量先增加后降低,2018、2019年当氮肥施用量分别为168和172 kg/hm2时,蕲艾叶片产量最高可达7030和6200 kg/hm2;艾叶中氮和铜元素含量持续上升,钾和镁元素含量分别在氮肥施用量为60和120 kg/hm2时最高;磷含量在氮肥施用量为240 kg/hm2时最高。蕲艾绒产量先增加后降低,2018、2019年当氮肥施用量分别为147和142 kg/hm2时,蕲艾绒产量最高可达1743 和1426 kg/hm2;总挥发油及其组分β-丁香烯和石竹素含量持续增加,桉油精、α-侧柏酮、樟脑、龙脑和α-石竹烯含量在氮肥施用量为180 kg/hm2时最高;酚酸和黄酮类成分含量在氮肥施用量为60~120 kg/hm2时较高。另外,氮肥偏生产力、艾叶氮肥吸收率和氮肥农学效率均随氮施用量增加呈降低趋势。  【结论】  新艾田和老艾田上蕲艾的产量和质量对氮肥施用量的响应一致。蕲艾以叶片产量为目标,建议氮肥用量为170 (168~172) kg/hm2;以艾绒产量为目标,建议氮肥用量为144 (141~147) kg/hm2;以提取挥发油及其组分为目标,建议氮肥用量在180 kg/hm2左右;以提取酚酸和黄酮类成分为目标,建议氮肥用量为60~120 kg/hm2
保障我国粮食安全的肥料问题
朱兆良, 金继运
摘要(6694) [PDF 2130 KB](2067)
摘要:
肥料在保障我国粮食安全中起着不可替代的支撑作用,同时化肥养分利用率低又产生了对环境的不良影响。因此用好肥料资源、提高肥料利用效率是关系到国家粮食安全和环境质量的重大科技问题。本文实事求是地分析了我国人多、地少、耕地质量差、农田生态环境脆弱的基本国情和肥料领域面临的严重挑战;对国家种植业发展对肥料的需求,有机养分和化肥利用现状和问题、农田中化学氮肥的损失及其对环境的影响等问题进行了较为全面地综述;提出了区域用量控制与田块微调相结合的推荐施肥的理念和技术路线;形成和发展了适合分散经营和规模经营的分区养分管理和精准施肥技术体系;同时对新型肥料和有机养分资源在我国研究应用的现状和存在的问题进行了分析评述。在此基础上,提出了提高耕地综合生产能力、依靠科技进步高效利用肥料资源、按照增产潜力做好施肥区域布局等技术政策,建议针对肥料科学技术的发展形成稳定的政策支持和保障。
我国农田氮肥施用现状、问题及趋势
巨晓棠, 谷保静
摘要(6688) [PDF 2629 KB](15727)
摘要:
氮素在作物产量和品质形成中起着关键作用。本文综述了什么是合理施氮,包括施氮量、 施氮方法和时期,也包括与有机肥和秸秆还田措施的配合等。指出我国农田氮肥施用的主要问题是施肥过程和施肥后的严重损失。依据农户调查所获得的田块尺度施氮量,与田间试验合理施氮量对比分析表明,过量施氮田块占总调查田块的大约33%。依据区域尺度单位播种面积平均施氮量,与作物平均推荐施氮量对比分析表明,全国过量施氮面积占播种面积20%、 合理面积占70%、 不足面积占10%。总体而言,过量施氮现象还相当普遍,特别是在蔬菜和果树等经济作物上。本文提出了一种估算国家尺度氮肥需求量的方法,可估算出全国合理需氮量范围,称之为氮肥需求量估算法。用三种不同方法估算的我国1980~2010年间的氮肥需求量与实际氮肥使用量比较表明,如仍然依照现在的粗放施肥习惯,应该为现在的实际氮肥使用量,5年平均为N 27.9106 t 左右,正好处于合理需氮量范围的中线。在改善施肥技术基础上,我国2006~2010年间5年氮肥平均使用量应该在N 19.6106 t 左右;用五种方法预测的我国未来氮肥需求量表明,如果改善施肥技术,我国2020、 2030、 2050年合理氮肥需求量分别为N 21.0106 t、 21.7106 t、 23.1106 t;如施肥技术得不到实质性改善,依然粗放施氮,则氮肥需求量应处于合理使用量范围的中线,分别为N 30.4106 t、 31.4106 t、 33.4106 t。进一步分析了我国粮食产量和氮肥施用量与美国和西欧的差异,我国农田有机肥和碳投入对增加土壤有机碳氮库的重要性。
不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响
张静, 温晓霞, 廖允成, 刘阳
摘要(4447) [PDF 929 KB](1670)
摘要:
通过田间随机区组设计试验,研究了不同玉米秸秆还田量对接茬麦田土壤碳、氮肥力及冬小麦产量的影响。结果表明,秸秆还田可以增加土壤有机质和缓解土壤氮流失,提高土壤微生物碳、氮的固持和供给效果,增加土壤微生物量C/N,提高土壤供肥水平。从不同玉米秸秆还田量的效应对比与回归分析,进一步明确在黄土高原有灌溉条件的地区,施N 138 kg/hm2,玉米秸秆还田量9000 kg/hm2,能有效提高土壤肥力,可使接茬冬小麦显著增产7.47%。
肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响
王美, 李书田*
摘要(6760) [PDF 1766 KB](1162)
摘要:
本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌(Zn)、 铜(Cu)、 镉(Cd)、 铅(Pb)含量高于氮肥、 钾肥和三元复合肥,有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、 污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥,猪粪中的Cu、 Zn、 砷(As)、 Cd含量明显高于其他有机废弃物,鸡粪中铬(Cr)含量高;污泥和垃圾堆肥中Pb或汞(Hg)含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍(Ni)含量高于堆肥,Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明,氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加,施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确,而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量,影响大小与有机肥种类、 用量、 土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1)典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡; 2)不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、 有效性影响的动态趋势; 3)典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限; 4)现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。
中国主要粮食作物化肥施用量与效率变化分析
摘要(5824) [PDF 876 KB](2276)
摘要:
2004年至今,在国家支农政策的推动下,农业种植结构大幅度调整,粮食产量连续增加,而且启动了全国测土配方施肥项目。采用2008年的农户调研数据与2001年进行对比,揭示了我国粮食生产体系中化肥效率的变化。结果表明,过去7年中小麦和玉米的单位面积化肥用量分别增加5.4%和29.0%,而水稻减少4.3%。全国粮食作物化肥消费总量增加1.3106 t,但占全国化肥消费总量的比重从68%下降到50%。用PFP(粮食产量除以化肥用量)表征化肥效率,发现三大粮食作物的化肥效率大小排列顺序为水稻>小麦>玉米; 7年中小麦和水稻的化肥偏生产力分别从10.6 kg/kg增加到11.9 kg/kg, 13.9 kg/kg增加到15.7 kg/kg, 玉米的化肥偏生产力从13.8 kg/kg下降到11.5 kg/kg。我国农业种植结构调整对化肥施用量影响较大。粮食作物向优势主产区集中以及机械和管理措施的改善有利于进一步提高粮食作物化肥效率,但经济作物播种面积仍在大幅增加,这将对全国化肥效率变化带来变数。
氮肥和栽植密度对水稻产量及氮肥利用率的影响
周江明, 赵琳, 董越勇, 徐进, 边武英, 毛杨仓, 章秀福
摘要(3685) [PDF 1119 KB](1192)
摘要:
针对部分地区水稻生产中氮肥用量过高及水稻移植密度越来越低的状况,选择2个早稻和2个晚稻品种为试验材料,设置施氮水平和移植密度互作试验,分析两因素及其互作对水稻产量和氮素利用率的影响。结果表明,氮水平和移植密度对水稻产量有显著影响,但其互作效应不显著; 氮水平、移植密度及其互作对氮素利用率的影响均达显著水平。其中,低氮水平处理平均氮素利用率比高氮水平增加2.1%~5.6%; 高密度的氮素利用率比低密度增加10.1%~45.7%。说明提高移植密度,减少氮肥用量,既可通过大幅度增加有效穗来实现高产,又能显著提高氮素利用率。在资源日益短缺、生产成本渐高及面源污染越来越严重的形势下,密植少氮应是值得推广的水稻栽培技术。在本试验条件下,早稻移植密度在29.3~36.0万穴/hm2的基础上施N 153.1~169.4 kg/hm2、晚稻移植密度在23.1~30.0万穴/hm2的基础上施N 161.5~190.1 kg/hm2氮素是高产高效节氮的合理组合。
有机肥和化肥长期施用对土壤活性有机氮组分及酶活性的影响
宋震震, 李絮花, 李娟, 林治安, 赵秉强
摘要(4560) [PDF 1228 KB](1340)
摘要:
本文以中国农业科学院山东禹城长期定位施肥试验为平台,研究了长期施用有机肥和化肥26年后对土壤活性氮库不同组分[颗粒有机氮(POM-N)、 可溶性有机氮(DON)、 微生物量氮(SMBN)及轻组有机氮(LFOM-N)]及土壤酶活性的影响。结果表明,与不施肥相比,长期施肥显著提高了土壤全氮、 颗粒有机氮、 可溶性有机氮、 微生物量氮以及轻组有机氮的含量,长期施有机肥效果好于化肥,施用高量有机肥效果好于施用常量有机肥。常量施用量下,50%有机肥和50%化肥配施处理其土壤全氮和活性有机氮库各组分含量与高量化肥处理的相当。长期施化肥处理土壤全氮及活性有机氮库各组分含量随施肥量的增加而显著增高。POM-N对土壤全氮的贡献率最高,且明显受施肥方式的影响,LFOM-N对土壤全氮的贡献率不随施肥方式的改变而变化。长期施肥处理土壤脲酶、 碱性磷酸酶和蔗糖酶活性显著增加,它们之间及与土壤全氮、 速效磷及有机碳含量间呈现显著或极显著相关性,脲酶活性与土壤各活性氮组分间也存在显著或极显著相关性; 但长期施肥后土壤过氧化氢酶的活性低于不施肥
长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响*
蔡泽江, 孙楠, 王伯仁, 徐明岗, 黄晶, 张会民
摘要(7190) [PDF 906 KB](2118)
摘要:
在湖南祁阳典型红壤上进行不同施肥长期定位试验18年,观测了土壤pH、作物产量和氮、磷、钾养分吸收量的变化。结果表明,长期施用化学氮肥(单施氮肥、氮磷配施和氮磷钾配施)红壤pH明显下降,其中以单施氮肥降幅最大,18年降低了1.5个单位; pH降低主要发生在施肥的前8~10年,当pH下降到4.5时,其下降速度趋于缓慢并相对稳定。施用有机肥(化学肥料配施有机肥和单施有机肥),土壤pH保持稳定或较试验开始有所升高,以单施有机肥处理pH升幅最大,升高1.0个单位。不施肥和施用化学氮肥的作物产量随着施肥年限均显著降低,其中小麦产量平均每年下降11~104 kg/hm2,玉米产量平均每年下降 24~210 kg/hm2; 而施用有机肥的作物产量保持稳定或稳定增加,其中化学肥料配施有机肥的玉米产量平均每年增加 101 kg/hm2。施用化学氮肥处理(除氮磷钾配施处理的玉米外)作物产量和氮、磷、钾养分吸收量与土壤pH均存在极显著正相关。可见,pH降低是作物产量和氮、磷、钾养分吸收降低的主要原因之一; 而施用有机肥能改善红壤酸度,尤其是化学肥料配施有机肥能获得持续高产,是红壤区的最佳施肥模式。
长期秸秆还田对华北潮土肥力、 氮库组分及作物产量的影响
赵士诚, 曹彩云, 李科江, 仇少君, 周卫, 何萍
摘要(4874) [PDF 1271 KB](1008)
摘要:
【目的】近年,华北小麦-玉米轮作系统秸秆全量还田已逐步普及,但秸秆还田下土壤氮库组成的变化并不清楚。本文利用肥料定位试验,研究了长期秸秆还田(32年)对华北潮土肥力、 氮库组分和作物产量的影响。【方法】研究选用河北省衡水旱作试验站长期定位试验的不施肥(对照CK)和等量氮、 磷肥用量下的0kg/hm2(S0)、 2250 kg/hm2(S1)、 4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)秸秆还田处理。于2012年小麦收获后采集各处理020 cm土样,利用新鲜土样测定微生物量氮、 NH+4-N和NO-3-N;风干土壤用常规方法测定氮磷钾全养分、 有机质和pH,用Bremner法测定有机氮(酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮、 氨基糖氮和酸解未知态氮),用Silver-Bremner法测定固定态铵。同时结合长期试验数据, 分析长期秸秆还田下有机质和作物产量的变化。【结果】与试验开始前(1981年)相比,长期施用化肥处理的土壤全磷和有机质显著增加,全氮没有明显变化,而全钾出现降低趋势(-3.2%);秸秆用量的增加提高了全氮、 全磷和有机质,降低了pH值,但对全钾没有影响。酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和未知态氮为潮土有机氮的主要组分;与CK相比,长期施肥提高了土壤有机氮含量,酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和氨基糖氮均随秸秆用量的增加而增加,而不同施肥处理对酸解未知态氮和非酸解氮没有明显影响。长期化肥施用提高了微生物量氮和晶格固定态铵,秸秆用量的增加进一步提高了微生物量氮,但降低了固定碳铵。施肥没有明显影响NH+4-N含量,但长期施用化肥提高了NO-3-N含量,且高量秸秆还田对NO-3-N含量的提高具有促进作用。施肥显著提高了作物产量,在施用化肥基础上增施秸秆进一步提高了小麦和玉米产量,且玉米产量随秸秆用量的增加而增加,而高量秸秆还田对小麦产量并没有显著影响。【结论】长期化肥(氮、 磷肥)和秸秆结合施用提高了土壤肥力(主要为氮、 磷), 增加了土壤碳固持,但仅玉米秸秆还田导致了土壤钾消耗,增加钾肥投入维持土壤钾平衡是必要的。长期秸秆还田对酸解氨基酸态氮的贡献高于酸解氨态氮;高量秸秆还田提高了微生物量氮和NO-3-N含量,但降低了固定态铵含量。长期秸秆还田提高了作物产量,而为保证秸秆还田后茬的作物高产,与之配套的还田方法和田间管理是很必要的。
小麦和玉米秸秆腐解特点及对土壤中碳、氮含量的影响
南雄雄, 田霄鸿, 张琳, 游东海, 吴玉红, 曹玉贤
摘要(5039) [PDF 1163 KB](1618)
摘要:
通过室内模拟培养试验,揭示了不同水分条件下小麦和玉米秸秆在土壤中的腐解特点及对土壤碳、氮含量的影响。结果表明, 1)水分条件对有机物质腐解的影响较大,在32 d 的培养期间,相对含水量为60%(M60)时,土壤CO2释放速率始终低于含水量80%(M80)的处理。M60条件下释放的CO2-C 量占秸秆腐解过程中释放碳总量的40.1%,而M80条件下达到51.5%; M60条件下,添加秸秆土壤中有机碳含量平均提高2.24 g/kg,显著高于M80条件下的1.43 g/kg。2)添加玉米秸秆的土壤,在培养期内CO2释放速率始终高于小麦秸秆处理,CO2-C 累积释放量和有机碳净增量分别为408.35 mg/pot和2.12 g/kg; 而小麦秸秆处理分别仅为378.94 mg/pot和1.56 g/kg,两种秸秆混合的处理介于二者之间。3)与未添加秸秆相比,土壤中添加小麦或玉米秸秆后,土壤有机碳、微生物量碳、全氮和微生物量氮含量均显著提高,且数量上总体趋势表现为: 玉米秸秆>两种秸秆混合>小麦秸秆。可见,适宜水分条件有利于秸秆腐解过程中秸秆中碳向无机碳方向转化,而不利于向土壤有机碳方向转化; 且玉米秸秆比小麦秸秆更易腐解。秸秆在土壤中腐解对补充土壤碳、氮作用很大,可改善土壤微生物生存条件,提高土壤质量。