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主管:中华人民共和国农业部

主办:中国植物营养与肥料学会

承办:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

地址:北京市中关村南大街12号

国内统一刊号:CN 11-3996/S

国际标准刊号:ISSN 1008-505X

电话:010-82108653

E-mail:zwyf@caas.cn

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低磷环境下黄绵土接种丛枝菌根真菌提高紫花苜蓿磷吸收的机理
彭琪, 何红花, 张兴昌
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20385
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摘要:
  目的  磷极易被土壤吸附和固定,导致土壤中磷有效性较低。本文研究接种丛枝菌根真菌 (Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 和低磷处理两者交互作用下对紫花苜蓿生长和磷吸收的影响,以期为提高碱性土壤中磷肥利用率提供理论依据。  方法  以黄绵土为和紫花苜蓿 (Medicago sativa) 为试验材料进行盆栽试验。在施磷0、5、20 mg/kg (P0、P5、P20) 3个水平下,分别设接种和不接种丛枝菌根 Glomus mosseae BGC YN02 (+AMF、–AMF) 处理。植物生长120天后测定了植株生物量、磷吸收量、AMF侵染率以及根际和非根际土壤的pH值、土壤碱性磷酸酶活性、土壤有效磷含量、土壤微生物生物量磷,分析根际有机酸的组成与含量。  结果  +AMF处理中植物根系均被AMF侵染,且施磷水平对侵染率没有显著影响;施磷和+AMF处理均显著提高了植株地上部、地下部生物量以及磷含量,其中P20+AMF处理生物量和磷含量最高;根际有机酸总量随施磷水平上升而显著降低,但+AMF处理有机酸总量高于–AMF处理,其中柠檬酸和乙酸的变化较为显著;施磷和+AMF显著降低土壤碱性磷酸酶活性,增加土壤有效磷含量和微生物生物量磷,且根际土壤碱性磷酸酶活性和微生物生物量磷均显著高于非根际土;施磷处理显著降低磷利用效率和磷肥利用率,+AMF处理显著提高磷肥利用率。  结论  碱性土壤 (黄绵土) 中,AMF和紫花苜蓿根系能建立较好的共生关系,低施磷水平 (施磷量 ≤ 20 mg/kg) 对AMF侵染率没有显著影响。施磷和接种AMF均可以显著促进紫花苜蓿生长和磷吸收。低磷环境中,接种AMF可以扩大植物根系吸收范围,同时增强根际土壤碱性磷酸酶活性,促进根系分泌有机酸,特别是乙酸和柠檬酸,从而提高磷肥利用率。
长期不同施肥模式下赤红壤旱地轮作体系内花生甘薯产量的稳定性研究
李娟, 张立成, 章明清, 王煌平, 张辉, 张永春
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20285
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摘要:
  目的  研究不同施肥模式下赤红壤旱地花生–甘薯轮作制中两种作物产量的稳定性,可从不同角度加深理解合理养分管理技术的增产机理。  方法  化肥定位试验和化肥配施有机肥定位试验在闽东南典型赤红壤旱地分别连续进行了15年和13年,种植制度均为花生和甘薯轮作。化肥定位试验处理包括农民习惯施肥、推荐施肥以及在推荐施肥基础上去掉N、P、K的处理,以不施肥为对照;化肥有机肥定位试验处理包括农民习惯施肥、推荐施肥以及以商品有机肥、猪粪和稻草替代推荐1/3施氮量处理,以不施肥为对照。根据历年花生和红薯产量,计算了产量的可持续性指数和变异指数,构建一元灰色线性模型,计算了不同施肥模式的长期趋势产量。  结果  长期化肥定位试验中,推荐施肥处理的花生和甘薯产量均值显著高于其它5个处理,在长期有机无机配合试验中,三个有机无机配施处理的产量均显著高于推荐施肥处理。花生和甘薯化肥推荐施肥的产量可持续指数 (SYI) 分别为0.729 ± 0.019和0.501 ± 0.028,化肥配施猪粪花生的SYI为0.689 ± 0.013,显著高于推荐施肥和化肥配施稻草处理,与配施商品有机肥差异不显著;化肥配施稻草甘薯的SYI为0.514 ± 0.029,显著高于推荐施肥处理和化肥配施商品有机肥处理,与化肥配施猪粪的差异不显著。一元灰色线性模型显示,化肥推荐施肥的花生和甘薯趋势产量均值分别为3780 kg/hm2和19408 kg/hm2,均显著高于其他化肥处理。化肥配施农家猪粪的花生趋势产量均值为3492 kg/hm2,显著高于推荐施肥和其余两个有机无机配施处理;化肥配施稻草处理甘薯的趋势产量均值为17567 kg/hm2,显著高于推荐施肥处理和化肥配施商品有机肥处理,与化肥配施农家猪粪处理没有显著差异。产量可持续系数较变异系数可更加有效地区分不同处理之间的产量波动差异,与产量的绝对高低没有关系。  结论  化肥推荐施肥有利于提高赤红壤旱地轮作体系中花生和甘薯的产量,用有机肥替代推荐施肥中氮肥的1/3可以进一步提高花生和甘薯的产量。有机无机配施不仅提高了作物的产量,还不同程度显著提高了产量的稳定性和长期增产趋势。化肥配施猪粪或商品有机肥均可以提高花生产量的稳定性和增产潜力,长期而化肥配合配施稻草或猪粪对甘薯产量及其稳定性最为有利。
减量施氮条件下沙壤质潮土小麦玉米轮作体系氨挥发特征及排放系数
吕金岭, 王小非, 骆晓声, 梁少民, 寇长林
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20259
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摘要:
  目的  氮肥施用量影响着作物体系的氨排放量和氮肥效率。研究减量施氮后土壤的氨排放特征及排放系数,为更加科学地评估化肥减施对环境的影响提供依据。  方法  选取华北砂壤质潮土农田,进行小麦玉米轮作周年土壤氨挥发监测研究。试验包含不施氮磷钾化肥 (CK)、常规施氮肥 (N)、优化施肥 (OPT)、减量优化 (LOPT) 和优化加有机肥 (mOPT) 5个施肥处理。小麦季常规、优化和减量优化处理施氮量分别为315、225和135 kg/hm2,玉米季分别为330、240和150 kg/hm2。试验采用密闭海绵法,在小麦玉米基肥和追肥后,定期取样测定不同处理的氨挥发量,并计算氨排放系数。  结果  不同施氮量下,供试农田玉米季土壤氨挥发总量在12.8~20.4 kg/hm2,占总施氮量的5.9%~8.5%;小麦季氨挥发总量在6.8~12.0 kg/hm2,占总施氮量的3.3%~5.0%,玉米季氨排放总量比小麦季高40%~50% (P<0.05)。4个施氮处理相比,N和LOPT处理的氨排放系数较高,小麦季分别为3.8%和5.0%,玉米季分别为6.2%和8.5%,而OPT和mOPT处理的氨排放系数相对较低,小麦季分别为3.6%和3.3%,玉米季均为5.9%。除此之外,OPT和mOPT处理小麦和玉米产量显著高于N和LOPT处理(P<0.05),说明过量或过少施氮不利于沙壤质潮土作物产量的产生,适当添加有机肥不仅增产还可以降低氨排放量。对不同施氮量进行拟合,发现潮土小麦和玉米季常规施氮量处理的氨挥发量在施肥后均呈极显著指数增加趋势 (P<0.01)。  结论  砂壤质潮土玉米小麦轮作体系中,玉米追肥期的氨挥发量高于基肥期,小麦基肥期的氨挥发量高于追肥期,玉米季的总氨排放量高于小麦季。优化氮肥施用量,不论是否配合有机肥,均可显著降低小麦季和玉米季的氨排放量和氨排放系数,提高两季作物的产量,而过量减施氮肥虽然减少了氨排放量,但大大增加了氮肥的氨排放系数。
不同通风量下城市污泥堆肥过程中硫素的转化特征
刘珺婉, 郑国砥, 郑海霞, 陈同斌, 于豹, 石晓晓, 马闯
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20192
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摘要:
  目的  研究通风量对城市污泥堆肥过程中硫素转化和挥发性硫化物释放的影响,为有效控制挥发性含硫恶臭物质,保留污泥堆肥产品中的硫素营养提供理论依据和方法。  方法  城市污泥和调理剂 (锯末) 以3∶1 (湿重) 的比例混合后,采用自动好氧堆肥控制装置进行15天的堆肥试验,通过改变鼓风机频率实现不同堆体的通风量调节。设置鼓风机工作频率10、13、16 Hz三个处理,相应的通风量为2.5、3.0和3.5 L/min。在堆肥的第0、1、2、3、5、7、9、11、13、15天进行堆体内部多点混合采样,进行挥发性硫化物的浓度测定,研究城市污泥不同堆肥阶段中硫素的转化情况。  结果  相较于低通风量 (13 Hz),高通风量 (16 Hz) 下H2S的峰值浓度下降了约50%,但其累积释放量增加了37.7%;甲硫醚的累积释放量提高了398%,峰值浓度增加了490.8%;CS2的累积释放量增加了57.8%,其峰值浓度下降了77%。堆肥产品中有效硫浓度在低、中、高通风量条件下相较于堆肥前分别上升了19.5%、19.1%、36.1%。  结论  城市污泥堆肥过程中,提高通风量可以降低H2S的浓度峰值,但增加了H2S的累积释放量,甲硫醚的峰值浓度和累积释放量均显著增加;提高通风量可以抑制城市污泥堆肥过程CS2的释放。在低、中、高三种通风量条件下,堆肥产品的有效硫浓度相较于堆肥前都明显升高。高通风处理虽然全量硫的损失最大,但更有利于提高堆肥产品中可直接被植物吸收的有效硫含量。
植物根际微生物组的研究进展
邵秋雨, 董醇波, 韩燕峰, 梁宗琦
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20203
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摘要:
根际微生物组 (rhizosphere microbiome),是植物从其种子库土壤微生物组中有选择性地招募在根际聚集的动态微生物集群。随着近年来高通量测序技术、宏基因组学等的飞速发展,根际微生物组与植物宿主及土壤微生物组间的紧密联系引起了全球关注和研究热潮。根际微生物组被视作植物第二基因组,其与植物间的互作极为复杂,有正相也有负相。植物通过从土壤微生物组中招募到根际的某些组分获得积极反馈。正确管理植物根际微生物组不仅能促进宿主营养吸收、抵抗病虫害及适应环境胁迫,还可能促进健康土壤的形成,增强土壤生态系统的服务功能。本文主要对根际微生物组的定义、驱动因素、研究方法及其与农业生产的关系四个方面进行综述,并重点关注了根际微生物组与植物宿主间的互作过程,以期为更好的开发利用这类生物资源提供新思路。
稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量
张蕾, 王玲莉, 房娜娜, 石晓雨, 武志杰, 张丽莉, 石元亮
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20272
摘要(75) HTML全文(34) 相关文章
摘要:
  目的  对单个区域或者单种作物开展的抑制剂或者稳性肥料效果研究受土壤类型和气候区域限制,无法为稳定性肥料在不同地理区域的生产和施用提供严谨和科学的数据支持。为此,我们在全国范围进行了稳定型肥料的效果试验,为充分发挥稳定性肥料的增产增效潜力提供依据。  方法  稳定性肥料产业技术战略联盟于2009年至2018年在全国7大地理区域进行了大田试验,比较了等养分条件下,施用稳定性肥料和常规施肥的增产效果,本文统计分析了2014—2018年的研究结果。  结果  在华南、西南、华中、华东、华北、西北、东北地区,等养分稳定性肥料 (SF) 相对常规施肥 (CK) 的作物平均增产率分别为5.00%、13.40%、6.96%、8.68%、16.30%、8.72%和5.80%,氮肥农学利用率 (NAE) 增幅分别为36.11%、29.84%、51.02%、27.25%、21.00%和54.73%(无华北NAE数据);80%稳定性肥料 (80%SF) 相比CK的增产率分别为1.62%、10.38%、1.78%、6.34%、8.35%、1.44%和0.09%,NAE增幅分别为78.24%、81.41%、49.22%、20.10%、38.96%和62.10%;80%SF相对SF的作物产量平均减少3.92%、1.22%、1.25%、3.49%、0.07%、1.08%和0.05%,NAE增幅分别为30.95%、40.11%、17.27%、–20.48%、–10.19%和33.97%,与SF的作物产量相比,减施20%肥料在各个区域均带来小幅减产,80%SF相对SF的减产幅度在华中、华北、西北和东北差异显著 (P < 0.05),在华南、西南和华东地区差异不显著,80%SF相对SF的NAE差异均不显著;从全国范围来看,等养分稳定性肥料平均能提高作物产量8.54%和提高NAE21.77%,80%稳定性肥料能提高3.13%和26.39%。主成分分析结果发现稳定性肥料增产率主要受到2种有效公因子的影响,即养分因子和pH因子;稳定性肥料增产率与土壤养分主要呈负相关关系,土壤养分越低,稳定性肥料的增产效果越强,稳定性肥料在贫瘠土壤上产生的经济效益越大 (西北极端干旱地区土壤除外);稳定性肥料增产率与土壤pH呈正相关关系,土壤pH越高,稳定性肥料肥效和增产效果越强。  结论  施用稳定性肥料在全国主要种植区域均取得了明显的增产节肥效应,完全可以替代常规施肥模式。综合对比等养分稳定性肥料施肥模式和80%稳定性肥料施肥模式对增产和提高NAE的作用效果,华东、华中、华北、西北、东北以等养分施用稳定性肥料的效果较好,华南、西南稳定性肥料的施用量则以80%的常规养分量为宜。影响稳定性肥料肥效和增产效果最显著的土壤因素是土壤养分,其次是土壤pH。
玉米秸秆分解过程中细菌群落组成演化特征
王西亚, 吕继龙, 何萍, 范分良, 仇少君, 徐新朋, 赵士诚
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20242
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摘要:
  目的   土壤中存在大量的分解秸秆的微生物。研究秸秆分解过程中细菌群落组成的演化规律,对了解和调控农田微生物群体组成以促进秸秆分解具有重意义。   方法   试验于2014年10月至2015年10月在河南省农业科学院原阳试验基地进行,将成熟期玉米秸秆 (茎和叶) 烘干,剪碎至长1~2 cm × 宽0.3~1 cm,称12 g样品 (相当于8 t/hm2) 装入15 cm × 10 cm的尼龙网包 (孔径0.04 mm) 内,于10月5日冬小麦出苗后埋放在小麦垄间。分别于埋放后0、1、2、4、7、10和12个月收集秸秆包和土壤样品。秸秆样测定干物质量和碳氮含量,选择埋放了0、2、4、7和12个月的秸秆及其土壤样品分析细菌丰度及群落组成。   结果   秸秆埋入土壤后的前2个月内分解最快,然后逐步降低,在1、2、4、7、10和12个月后分别降解了总生物量的19.2%、32.9%、44.2%、52.2%、66.8%和73.8%。秸秆埋入土壤后,秸秆和土壤中细菌丰度均显著增加,分别于4和7个月后达到最高后开始下降。秸秆细菌的丰度指标OTUs、ACE、Chao1和多样性指标Shannon随试验时间的延长逐步增加,而Simpson指数随时间逐步降低,而土壤中这些指标在试验过程中没有显著变化。与刚埋放秸秆时相比,埋放2个月后的秸秆细菌Bacteroidetes门相对丰度显著增加,主导细菌群为Bacteroidetes和Proteobacteria门。Actinobacteria丰度在埋放2个月后显著降低,然后又随试验时间逐步增加。Planctomycetes、Saccharibacteria、Verrucomicrobia、Acidobacteria、Chloroflexi和Gemmatimona-detes丰度在原始秸秆中较低,埋入土壤后随试验时间逐步增加。Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Flavobacteriia主导前期细菌纲组成,而Actinobacteria、Anaerolineae和Bacilli纲丰度在后期逐步增加。秸秆分解速率主要受其碳含量影响,秸秆细菌群落组成前期与秸秆碳含量相关,后期与秸秆氮含量相关。秸秆细菌群落组成随试验进展与土壤中的组成趋同。   结论   秸秆埋入土壤后前2个月的分解速率最高,然后逐步降低。秸秆分解前期细菌群落由富营养型组分Bacteroidetes和Proteobacteria门和Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Flavobacteriia和Alphaproteobacteria纲主导,随后被逐步增加的贫营养型组分Actinobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi、Saccharibacteria门和Deltaproteobacteria、Actinobacteria纲等代替。秸秆碳氮含量变化是影响秸秆分解及其过程中细菌群落演化的主要原因。
基于Nufer模型的京津冀农牧系统氮素平衡状况与化学氮肥减施潜力分析
黄少辉, 杨云马, 侯亮, 刘迎夏, 宋大利, 杨军芳, 何萍, 贾良良
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20282
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摘要:
  目的   为明确京津冀地区农牧系统氮素流动及平衡特征,解析化学氮肥减施潜力,从而为该地区化肥零增长和农业绿色发展提供依据。   方法   通过收集文献数据及2017年统计数据,采用Nufer (nutrient flows in food chain, environment and resources use) 模型,以“农田-畜牧”系统为研究对象,量化京津冀地区农牧系统氮素流动特征及利用效率,并针对输入输出平衡施氮和增加畜禽粪便还田量以替代化肥两种措施,通过情景分析评估该地区化学氮肥减施潜力。   结果   京津冀地区农田系统和畜牧系统氮素输入量分别为296.1和133.6万t,农牧系统氮素总体输入量为306.6万t,其中化学氮肥是最大的输入项,占总输入量的62.5%。农田系统、畜牧系统氮素利用率分别为40.6%和25.0%,农牧系统整体氮素利用率为33.8%,农牧系统氮素循环再利用率为55.2%,生产单位氮含量食物产品所需氮素投入量为3.0 kg/kg。该地区中,土壤氮素累积量为51.2万吨 (占总输入量的16.7%),环境排放总量为140.4万t (占总输入量的45.8%)。环境排放中,氨挥发 (包括农田和畜禽粪便氨挥发)、畜禽粪便水体排放与堆置为占比最大的两种损失途径,分别占总氮投入量的21.0%和9.5%。氮素土壤累积和畜禽粪便水体排放与堆置为两种最易调控的损失途径。通过输入输出平衡降低氮素土壤累积量,此地区有40%的氮肥减施潜力,此时,农牧系统氮素总投入量为230.0万t,农田和农牧系统氮素利用率分别较当前增加14.1和11.3个百分点;继续优化氮素管理,增加部分畜禽粪便还田量 (减少水体排放与堆置部分) 以替代化肥,此地区有50%的氮肥减施潜力,且在此状态下,农牧系统氮素总投入量为210.8万t,较当前降低31.2%,农田系统和农牧系统氮素利用率分别增加15.3和15.4个百分点,氮素环境排放量降低36.2%,氮素循环再利用率增加20.0%,食物氮代价降低33.3%。   结论   化学氮肥施用量大,农牧分离是京津冀地区农牧系统氮素利用效率低的主要原因。在农牧系统氮素管理中,平衡作物生产中的氮素投入,系统氮素投入的减少潜力有40%。如果能进一步合理利用有机资源,增加畜禽粪便还田率,化学氮肥减施的总潜力可在50%以上,且可提高氮素利用效率,有效降低氮素的环境排放总量。
低钾胁迫下不同钾敏感玉米品种 (系) 开花后根系生长和结构的变化
杜琪, 赵跃, 周冬英, 王晓光, 蒋春姬, 王婧, 于海秋, 赵新华
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20235
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摘要:
  目的  土壤缺钾常引起植株出现早衰现象,严重影响玉米产量的形成。本文从玉米开花后的根系形态、结构和活性等参数变化,研究了低钾胁迫下玉米早衰的机理。  方法  以耐低钾玉米自交系90-21-3和钾敏感玉米自交系D937为试材进行田间试验。设置天然低钾土壤 (低钾,–K) 和正常供钾 (CK,+K) 两个处理,分别于开花后测定根系形态、结构和活性等参数。  结果  与正常供钾处理相比,低钾降低了90-21-3和D937根系中钾含量,抑制了根系的生长,破坏根系结构,引起根系活力降低。低钾下90-21-3的第一层节根数目和根系干重分别显著降低了20.37%和42.24%,D937分别显著降低了39.06%和59.64%;90-21-3的第二层节根数目和干重分别显著降低了23.40%和39.30%,D937分别显著降低了36.67%和59.86%。随着玉米生长,90-21-3和D937的根系长度、侧根长度、根系表面积、根体积和根系活力均呈现降低趋势,根系直径逐渐增加,D937变化幅度较大。与对照相比,90-21-3根系解剖结构完整,皮层和内皮层完整,大、小导管形状规则,结构清晰可见;D937根系解剖结构破坏严重,皮层和内皮层结构破坏,导管形状不规则,大、小导管结构模糊甚至消失。90-21-3的大导管直径、小导管直径、大导管面积和小导管面积分别降低了11.15%、14.37%、21.07%和30.21%;D937分别显著降低了33.99%、22.86%、56.43%和40.55%。  结论  低钾胁迫显著降低玉米开花期后根系的生长和结构的稳定性。与耐低钾玉米品系 (90-21-3) 相比,钾敏感自交系 (D937) 在低钾胁迫下大面积皮层结构遭到严重破坏,内皮层结构不完整,导管形状不规则,大导管周围的小导管结构模糊,甚至消失,质膜透性高,影响养分和水分的吸收利用。而耐低钾玉米90-21-3在生育后期能够维持较大根系体积、根系活力以及输导组织,增强了低钾胁迫下根系对外界钾素的摄取吸收和运移能力,延缓了根系早衰的发生。
覆膜滴灌下氮肥与种植密度互作对东北春玉米产量、群体养分吸收与转运的调控效应
侯云鹏, 孔丽丽, 尹彩侠, 李前, 王立春, 徐新朋
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20233
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摘要:
  目的  和谐的氮素和密度互作是提高东北玉米产量和效益的关键。研究覆膜滴灌条件下氮肥用量、种植密度及其互作对春玉米产量、养分吸收转运及利用效率的影响,以期为东北半干旱区春玉米高产高效栽培提供理论依据。  方法  2016—2017年,在吉林省西部半干旱区乾安县开展田间试验,以紧凑型玉米品种农华101为供试材料,在覆膜滴灌条件下,分别设置氮肥用量 (0、140、210、280和350 kg/hm2,分别以N0、N140、N210、N280和N350表示) 和种植密度 (6.0 × 104、7.5 × 104和9.0 × 104株/hm2,分别以D1、D2和D3表示) 2个因子,分析不同处理玉米地上部群体养分积累动态、转运与分配特征、产量及氮肥利用效率。  结果  施氮和增加种植密度均可显著增加玉米产量,并随施氮水平和种植密度的增加呈先增后降趋势,以D2和N210条件下玉米产量最高。在相同种植密度下,玉米苗期至开花期群体氮、磷、钾积累量均随施氮水平的增加而增加,而在灌浆期至成熟期则表现为随施氮水平的增加先增后降。在相同施氮水平下,玉米群体氮、磷、钾积累量均以D2密度下最高。不同施氮量与种植密度组合中,以D2和N210条件下玉米成熟期群体氮、磷、钾积累量最高。与不施氮肥处理相比,施氮提高了玉米开花后氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例,并随施氮水平的增加先增后降,而不同种植密度间玉米开花后氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例差异未达显著水平 (P > 0.05)。玉米养分转运量随施氮水平和种植密度的增加先增后降,以D2和N210条件下玉米养分转运量最高,而不同种植密度间养分转运率、转运养分贡献率和花后积累养分贡献率均无显著性差异。随施氮水平的增加,不同种植密度下氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力均呈下降趋势,其中以D2密度下氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力维持在较高水平。相关分析结果表明,玉米开花前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关 (r = 0.6250~0.9224),其中开花后氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于开花前。  结论  合理的种植密度和施氮水平提高了玉米花后养分积累与分配比例,促进养分转运量和花后积累养分对籽粒贡献率的协同提高,进而提高了玉米产量和氮肥利用效率。综合考虑玉米产量、养分积累与转运及氮素利用效率等因素,在东北半干旱区覆膜滴灌条件下,以种植密度为75000株/hm2,施氮量为210 kg/hm2较为适宜。
机理Ⅰ植物铁营养的吸收、转运及信号调控机制的研究进展
张林琳, 刘星星, 祝亚昕, 金崇伟
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20210
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摘要:
铁是植物正常生长发育必需的微量元素之一。在通气性良好的碱性或石灰性土壤中,常常因铁有效性低而难以满足植物生长发育所需,缺铁已成为继缺氮和缺磷之后农业生产所面临的又一重要的营养障碍因子。与机理Ⅱ植物相比,机理Ⅰ植物更易缺铁。而全面了解机理Ⅰ植物的铁吸收及利用机制是分子育种改良此类作物铁营养的重要基础。基于国内外的相关研究进展,从机理Ⅰ植物的根际铁活化、根系铁吸收、木质部和韧皮部中的铁运输、以及胞外和胞内铁的再利用等几方面进行综述;在此基础上,从bHLH和MYB转录因子调控网络、蛋白的泛素化修饰、以及小分子化学信号调控途径等几方面重点阐述机理Ⅰ植物铁营养吸收、转运及稳态平衡过程的调控机制;同时,对研究中存在的部分问题及未来研究方向进行简要的讨论分析。
γ-氨基丁酸对番茄嫁接苗耐盐性的生理代谢调控效果
贾邱颖, 吴晓蕾, 冀胜鑫, 褚新培, 赵峰, 宫彬彬, 李敬蕊, 高洪波
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20180
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摘要:
  目的   有研究表明,γ-氨基丁酸 (GABA) 可增强作物品质和抗逆性,但其效果是否受植株根系耐盐性的影响尚不明确。因此,我们研究了添加外源GABA对不同耐盐性番茄嫁接苗的生理调节机制的变化及生长的影响。   方法   采用无土营养液栽培方法进行试验。以耐盐性较强的砧用番茄‘OZ-006’为砧木、耐盐性较敏感的‘中杂9号’为接穗形成的嫁接苗 (RS),对照材料为‘中杂9号’自嫁接苗 (SS)。以Hoagland 营养液为基础,调节NaCl 浓度至175 mmol/L形成盐胁迫条件作为对照处理 (CK);在CK基础上设置添加5 mmol/L GABA处理 (+G)。从处理后3天起,测定了幼苗生长、Na+积累、氨基酸含量及活性氧代谢指标。   结果   随着NaCl胁迫时间的延长,SS和RS幼苗均显著受到盐胁迫伤害,但RS幼苗盐害指数及Na+含量显著低于幼苗SS,其生长速率、叶绿素含量及氨基酸含量显著高于幼苗SS,其\begin{document}$\rm{O}_{\small 2}^{\overline {\,\cdot\,}} $\end{document}和MDA含量显著低于幼苗SS,表现为耐盐性显著高于SS。添加外源GABA后,SS和RS幼苗的鲜重、生长速率、叶绿素及氨基酸 (GABA、谷氨酸和脯氨酸) 含量、抗氧化酶 (SOD、POD和CAT) 活性均显著提高,根系和叶片内Na+含量、\begin{document}$\rm{O}_{\small 2}^{\overline {\,\cdot\,}} $\end{document}产生速率及MDA含量均显著降低,且SS幼苗耐盐性提高的效果大于幼苗RS。   结论   盐胁迫显著影响番茄幼苗的生长,尤其对耐盐性弱的品种生长抑制更加显著。γ-氨基丁酸 (GABA) 可有效提高番茄嫁接苗的耐盐性,主要原因在于GABA为幼苗提供了氮素营养,促进盐胁迫下植物生长和叶绿素的合成,同时GABA诱导细胞内多种氨基酸含量上升,叶片渗透调节能力增强,从而抑制了Na+过量积累,缓解了细胞内活性氧积累带来的膜的伤害。此外,GABA添加对耐盐性弱的番茄嫁接苗的效果比耐盐性强的更显著。因此,在盐胁迫条件下,施用外源小分子氨基酸,例如GABA,可能是提高作物耐盐能力的有效措施。
我国茶园氮肥利用和损失现状分析
邹振浩, 沈晨, 李鑫, 张丽平, 张兰, 韩文炎, 颜鹏
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20231
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摘要:
  目的  茶树是多年生叶用作物,对氮肥的需求量较大,施用氮肥是提高茶叶产量的主要措施之一。但过量施用氮肥不仅降低茶叶的氮肥利用率,还会带来水体生态和大气环境风险。明确我国茶园氮肥施用状况和氮肥主要损失途径,为茶园合理施用氮肥,降低氮肥损失提供科学依据。  方法  以茶园、氮肥利用和损失为关键词,在中国知网和Web of Science筛选相关文献。分析计算了不同施氮量下的茶叶产量、氮肥农学利用率以及氮肥偏生产力,并比较了这些指标在2000年前后的差异。同时分析茶园无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋失、氨挥发和反硝化 (N2O排放) 等损失量与氮肥施用量之间的关系。  结果  我国茶园施用氮肥的平均增产率为41.7%,氮肥农学效率为8.1 kg/kg,氮肥偏生产力为31.4 kg/kg。与2000年前相比,2000年后茶园施氮增产率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力的平均值均呈现下降趋势。在茶园氮肥损失方面,无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋洗和氨挥发为主要的氮素损失途径,其中淋洗损失量为186.8 kg/hm2,占氮肥施用量的33.9%;氨挥发损失量为48.8 kg/hm2,占氮肥施用量的15.1%;反硝化 (N2O排放) 损失量为16.7 kg/hm2,占氮肥施用量的3.6%。  结论  我国茶园氮肥农学效率较低,而且呈不断下降的趋势。茶园氮素损失以无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋洗和氨挥发为主,而且随着施氮量的增加不断上升。因此,为实现我国茶园长期绿色可持续发展,必须优化氮肥管理,降低氮肥损失,以提高氮肥利用。
冬小麦-夏玉米轮作体系不同新型尿素的利用率及去向
杜思婕, 张艺磊, 张志勇, 吉艳芝, 尹兴, 韩建, 张丽娟
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20157
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摘要:
  目的  本文以华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系为研究对象,探究新型尿素对作物氮素吸收及去向的影响。  方法  于2016年10月至2017年9月,在河北省辛集市河北农业大学马庄试验站,进行了小麦15N田间微区试验,微区面积为1 m2,氮素施用量均为N 225 kg/hm2,设置施用普通尿素、普通尿素 + 硝化抑制剂 (Nr)、控失尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素5个处理,以不施氮肥为对照处理。  结果  5个氮肥处理相比,控失尿素的冬小麦产量最高,为8123 kg/hm2;腐植酸尿素次之,为8083 kg/hm2;聚能网尿素最低,为8049 kg/hm2。控失尿素、腐植酸尿素、聚能网尿素、普通尿素 + Nr、普通尿素的15N当季利用率分别为43.6%、41.0%、37.8%、34.2%、32.2%;控失尿素、腐植酸尿素的15N当季利用率显著高于其他三个氮肥处理,聚能网尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素,普通尿素 + Nr则与普通尿素无显著性差异;控失尿素的15N当季利用效果最为突出,较普通尿素15N当季利用率提高了35.4%,腐植酸尿素、聚能网尿素较普通尿素15N当季利用率显著提高了27.3%、17.4%。后茬玉米能吸收利用前茬小麦残留在土壤中的氮素,但后茬玉米的土壤残留15N利用率在仅为2.98%~3.62%,4类尿素处理间无显著性差异。小麦收获后,4类尿素均显著提高了土壤上层 (0—40 cm) 硝态氮残留量,有利于后茬玉米的吸收,减少氮素淋溶的可能性。肥料总损失表现为控失尿素、聚能网尿素 < 腐植酸尿素、普通尿素 + Nr < 普通尿素。  结论  新型尿素显著促进作物对氮素的吸收利用,减少损失获得高产。4种新型尿素相比,控失尿素增产增效最为突出,氮土壤残留少,损失率低,其当季利用率、残留率、损失率分别为43.6%、40.8%、15.6%;腐植酸尿素当季利用率仅次于控失尿素,而损失率较高达19.8%;聚能网尿素有利于氮素固持在土壤中,其残留率、损失率分别为46.1%、16.1%;普通尿素 + Nr的当季利用率偏低而土壤残留最高,分别为34.2%、47.4%。
氨基酸增值尿素对水稻苗期生长及根际微生物菌群的影响
程林, 章力干, 张国漪, 齐永波, 郜红建, 疏晴, 张富源, 朱荣, 蒋东
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20113
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摘要:
  目的   研究氨基酸增值尿素 (AU) 对不同稻作水稻生长、根际养分与微生物群落的影响机制,以期为水稻早期水氮合理调控与氨基酸增值氮肥合理施用提供依据。   方法   以‘两优华6’水稻和氨基酸增值尿素 (AU) 为试材,开展了水作/旱作盆栽试验。试验共设旱作不施肥 (GCK)、旱作施尿素 (GU)、旱作施氨基酸增值尿素 (GAU)、水作不施肥 (SCK)、水作施尿素 (SU)、水作施氨基酸增值尿素 (SAU)6个处理,除对照外,其余处理氮磷钾施用量相同。水稻生长30天后,采集水稻植株和根际土壤样品,分析水稻根系生物学性状和根系形态学特征,测定根际土壤养分和微生物菌群结构。   结果   氨基酸增值尿素 (AU) 较普通尿素 (U) 促进了根系生长,旱作和水作根系鲜重分别增加9.65%和7.56%;旱作模式下,GAU较GU水稻根长、根直径、根表面积和根尖数分别提高45.06%、25.93%、6.17%和90.52%,水作模式下,SAU较SU处理同样有所提高,但增幅有所降低;氮素相同条件下,旱作水稻根长、根直径、根表面积和根尖数均明显低于水作,其中GU较SU处理的根长、根直径、根表面积和根尖数分别降低了26.20%、15.63%、2.52%和13.95%,GAU较SAU处理的根长、根直径、根表面积和根尖数分别降低6.00%、6.42%、5.49%和13.28%,降幅明显降低。旱作GAU较GU处理根际有机碳、全氮和微生物氮分别增加了17.04%、18.18%和30.00%,水作SAU较SU根际铵态氮和微生物氮分别增加了39.70%、38.01%,而硝态氮下降幅度达 33.70%。旱作和水作条件下,AU与普通尿素处理的细菌总数分别为1.88 × 107、1.59 × 107 cfu/g和1.93 × 107、1.57 × 107 cfu/g,分别增加1.70和1.90倍 (P < 0.05),氨化细菌数量分别为1.62 × 107、8.14 × 106 cfu/g和2.26 × 107、8.46 × 106 cfu/g,硝化细菌数量分别为1.96 × 103、1.13 × 103 cfu/g和1.64 × 103、1.08 × 103 cfu/g,增加幅度在1.52~2.67倍;旱作优势种群为鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas),相对丰度为18.78%~22.59%,水作则以气单胞菌属 (Aeromonas) 和黄杆菌属 (Flavobacterium) 为优势种群,相对丰度分别为43.09%~52.72%和14.86%~18.87%。与尿素处理相比,SAU处理根际土壤Aeromonas属和旱作根际土壤Sphingomonas属显著降低,而GAU处理uncultured_bacterium_c_Subgroup_6显著增加;土壤全氮、铵态氮和有机碳含量与微生物群落结构显著相关。   结论   与普通尿素相比,氨基酸增值尿素可显著促进水稻生育早期根系生长和根系形态建成,增加根际生物量碳、氮量,降低水作根际硝态氮含量,增加铵态氮含量,增加根际细菌总量,提升根际菌落多样性,有利于水稻氮素吸收。在旱作条件下,氨基酸增值尿素促进水稻根系生长发育和土壤细菌数量的效果优于水作条件下。
稻秆与紫云英联合还田提高福建黄泥田氮素利用的效果及最佳化肥替代比例
王飞, 李清华, 何春梅
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20101
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摘要:
  目的   稻秆与紫云英为南方稻田培肥的重要有机肥料资源。研究福建黄泥田稻秆、紫云英联合还田与化肥不同比例配施对水稻产量、养分吸收利用及土壤肥力的影响,旨在为区域中低产田改良培肥及化肥替代提供依据。   方法   通过连续4年田间定位试验,在等氮投入条件下,设置稻秆、紫云英联合还田与化肥不同配比6个处理,稻秆与紫云英二者氮素总量分别占农田总氮投入的0 (RM0,CK)、20%(RM20)、40%(RM40)、60%(RM60)、80%(RM80) 与100%(RM100),分析了水稻产量、养分吸收利用以及肥力因子变化。   结果   稻秆、紫云英联合还田与化肥配施均不同程度提高了水稻产量,其中籽粒与秸秆产量均以RM20最高,4年平均分别比CK增产15.4%与23.6%,差异显著,但产量增幅随有机物料替代比重增加呈降低趋势。产量构成中,RM20处理有效穗增加最为明显。与CK相比,有机物料联合还田下的水稻地上部植株氮、磷、钾养分吸收量增幅分别为2.4%~15.4%、2.6%~17.4%、2.0%~22.3%。除RM100处理外,稻秆、紫云英联合还田的氮素回收率较CK提高2.0~13.5个百分点,以RM20处理最高。稻秆、紫云英联合还田还不同程度提高了土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、微生物量碳含量以及脲酶、酸性磷酸酶活性,而降低了土壤容重。   结论   连续进行稻秆和紫云英联合还田有效提高了黄泥田生产力、肥力质量及水稻氮素利用水平。综合考虑增产效应、化肥减施与肥力改善因素,在等氮投入下,稻秆、紫云英联合还田替代20%~40%化肥可促进水稻稳产增产。
有机替代下华北平原旱地农田氨挥发的年际减排特征
张怡彬, 李俊改, 王震, 戴孚岳, 翟丽梅, 杨波, 王洪媛, 刘宏斌
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20292
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摘要:
  目的   农田氨挥发是大气中氨的重要来源,其减排措施研究已成为国际研究热点。有机肥替代化肥的农田氨挥发减排潜力已得到广泛认可,然而年际间气候变化对其减排能力的影响研究报道较少。   方法   本研究基于华北平原玉米长期田间定位试验 (2007年设置),针对不同施肥处理开展了连续3年 (2017—2019年) 的氨挥发监测,以明确年际间气候变化对有机替代氨挥发减排潜力的影响强度。试验共设置4个处理:不施氮肥处理 (PK)、单施化肥处理 (NPK)、半量有机肥氮替代化肥氮处理 (HONS)、全量有机肥氮替代化肥氮处理 (FONS),每个处理设置3个重复。   结果   有机替代可以提高玉米产量,与NPK处理相比,HONS处理和FONS处理的玉米产量分别提高20.7%和30.9%。不同施氮处理的氮素偏生产力在35.6~46.7 kg/kg之间,与NPK处理相比,HONS处理和FONS处理的氮素偏生产力分别提高20.8%和30.9%。年际间和各处理间的氨挥发规律基本一致,都是在施肥后的第2~4天出现排放峰值,之后氨挥发速率逐渐降低,并在9天内基本趋于稳定。施肥后前9天是农田氨挥发的主要排放时期,氨挥发量占基肥期氨挥发总量的70.1%;占追肥期的63.7%。华北平原春玉米农田氨挥发损失量较低 (10.6 kg/hm2),有机替代能够进一步显著降低农田氨挥发损失。与NPK处理相比,HONS和FONS处理对氨挥发损失的减排率平均分别可达33.5%和58.7%。有机替代处理农田氨挥发的年际间变化显著高于化肥。相比氨挥发损失较低的2019年,2018年NPK处理的氨挥发损失增加了12.3%,而HONS处理和FONS处理分别增加了91.2%和105.0%,相应的HONS处理和FONS处理的减排率,从2019年的54.3%和71.1%,降低到22.1%和47.2%。主成分分析表明,年际间大气温度变化和土壤湿度变化是导致年际间氨挥发损失量差异的主要原因。   结论   相比单施化肥,有机肥替代化肥能够提高作物产量;相比半量有机替代,长期全量有机替代化肥对作物产量的提升能力更强。华北平原旱地农田有机替代能有效降低氨挥发损失,但在氨挥发损失较高年份有机替代的减排潜力会减弱,因此,有机替代氨挥发减排潜力的估算需要考虑年际间的变化。
适宜供锌明显提高平邑甜茶幼苗碳氮吸收和同化的效率
于波, 秦嗣军, 吕德国
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20312
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摘要:
  目的  氮素利用率低严重制约了我国果树产业的可持续发展。通过研究不同供锌水平对苹果砧木平邑甜茶幼苗生长、光合作用以及13C同化、分配与15N吸收、利用与分配的影响,有助于探究锌对苹果氮素吸收利用的影响机制,为苹果生产中氮肥利用率的提高提供一定的理论参考。  方法  以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材进行砂培试验,试验周期为30天。设置CK、T1、T2、T3、T4 (分别相当于0、2.0、4.0、8.0、16.0 μmol/L Zn2+) 5个锌浓度处理,每3天更换一次营养液,每次向营养液中加入Ca (15NO3)2 0.01 g,共计加入0.1 g。正式处理25天后进行13C标记,于13C标记后24 h、48 h和96 h取样,测定各器官13C丰度。另于正式处理第30天取样,测定幼苗各器官生物量、根系形态、光合特性、关键酶活性、各器官锌含量以及各器官含氮量、15N丰度。  结果  5个处理中,T2 (Zn2+ 4.0 μmol/L) 处理幼苗各器官生物量与根系活力最高,根系形态指标 (根系长度、根系表面积与根尖数) 最优。叶片净光合速率 (Pn)、气孔导度 (gs)、PSⅡ最大光化学效率 (Fv/Fm)、Rubisco、NR以及SPS酶活性随供锌水平的提高呈现出先升高后降低的趋势,均在T2处理下达到最大,其值分别为15.21 μmol/(m2·s)、184.12 μmol/(m2·s)、0.839、8.4 μmol/(L·g·min)、103.25 μg/(g·h), FW和96.6 mg/(g·h);在CK处理最低,其值仅为T2处理的0.65、0.71、0.92、0.51、0.60和0.52倍。各器官锌含量均表现为T4 > T3 > T2 > T1 > CK。同位素示踪结果表明,随着供锌水平的提高,幼苗整株13C积累量、15N吸收量以及15N利用率表现为先升高后降低,均在T2处理下达到最高,其值分别为1.95 mg、0.57 mg和15.8%。不同供锌水平对幼苗13C与15N分配率也有一定影响。其中,T2处理下根系13C分配率与叶15N分配率最高,分别为CK处理的1.53和1.18倍。  结论  供锌不足与过量均抑制了幼苗对氮素的吸收利用。而适宜供锌一方面通过改善了叶片的光合作用,提高了叶片碳代谢相关酶活性,加强了叶片对碳的固定;提高了根系对光合产物的竞争力,加强了叶片光合同化物向根系的运输,促进根系生长发育的同时,改善了根系形态,提高了根系活力,进而增强了幼苗对氮素的吸收。另一方面,促进了氮素由根系向叶片的运输,同时提高了叶片硝酸还原酶活性,提高了幼苗对氮素的同化利用能力,从而进一步促进了幼苗对氮素的吸收。因此,适宜锌素营养可以有效提高幼苗的碳氮吸收和同化效率。
不同施氮量对富士苹果果实钙形态及品质的影响
张艳珍, 程存刚, 赵德英, 周江涛, 陈艳辉, 张海棠, 解斌
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20307
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摘要:
  目的   钙是影响苹果果实品质最重要的元素之一,施氮量影响树体对钙的吸收。探究不同施氮量对果实品质、钙形态以及二者之间的关系的影响,以期为通过科学施肥改善苹果果实品质提供依据。   方法   本研究选择5年生盆栽富士 (基砧为组培山定子,中间砧为SH38) 为试材,共设6个施氮水平:0(N0)、50(N50)、100(N100)、200(N200)、300(N300) 和400(N400)kg/hm2。各处理施钙量相同,均施Ca 200 kg/hm2。从花后7 d开始,每7 d施1次肥,共施3次。于果实成熟期采样,测定果实横纵径、果皮色泽、果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖、维生素C含量等果实品质指标,以及果实总钙含量和不同形态钙含量。   结果   施氮可增加果实总钙含量,N200处理总钙含量显著高于其它处理,比N0处理增加了73.47%。随施氮量的增加,果实中不同形态钙的组成比例发生了变化,水溶性钙比例呈上升趋势,果胶钙和磷酸钙比例呈下降趋势。N200处理的果形指数、果皮亮度、红绿色差、可溶性固形物、可溶性糖和维生素C含量比N0处理分别增加了4.46%、41.07%、67.12%、27.02%、26.71%和38.08%,可滴定酸含量降低了22.49%。总钙含量与果形指数、果皮亮度、红绿色差、果实硬度、可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量等果实品质指标之间呈高度相关。通过广义线性模型 (GLM),建立了不同形态钙 (响应变量) 与果实品质指标 (预测变量) 指标之间的关系,经矫正的AIC模型检验,选出最佳拟合模型,并通过MuMIn程序包的dredge函数评估各形态钙对果实品质指标的影响程度及方式 (促进或抑制),发现各形态钙对不同果实品质指标影响程度不同。果胶钙对果形指数、黄蓝色差、果实硬度、可滴定酸、可溶性糖、维生素C的影响位居首位,水溶性钙对果皮亮度、红绿色差和可溶性固形物的影响位居首位;果胶钙对各项品质指标均起促进作用,水溶性钙、磷酸钙和草酸钙对不同品质指标影响方式不一。   结论   施氮可增加果实中总钙含量,改变各形态钙的组成比例。施氮量为200 kg/hm2时,果实中总钙含量最高,对品质指标影响最大的钙形态是果胶钙和水溶性钙,果胶钙对各项品质指标均起促进作用。
基于主动冠层光谱仪的植被归一化指数估测莴苣(Lactuca sativa L.)生物量及氮素营养状况的准确性研究
纪荣婷, 闵炬, 王远, 陆志新, 路广, 施卫明
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20262
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  目的  研究冠层光谱技术在蔬菜氮素营养诊断中应用的可行性和提高其准确性的方法,为推进蔬菜氮素营养管理与施肥推荐提供快速无损检测技术。  方法  以茎菜类蔬菜—莴苣 (Lactuca sativa L.) 为研究对象进行田间试验。设置5个化肥年施用梯度:0、108、162、216、270 kg/hm2,在莴苣幼苗期、莲座期、茎形成期和收获期,利用GreenSeeker冠层光谱仪获取冠层光谱特征值—植被归一化指数 (NDVI) 和比值植被指数 (RVI),并测定植株生物量和含氮量。计算了用生育期NDVI和RVI值预测蔬菜生物量和氮素营养的可行性与准确性。并验证了用移栽天数校正提高全生育期光谱值预测精度的可行性。  结果  NDVI和RVI与莴苣地上部生物量 (AGB)、根冠比 (RTS)、植株吸氮量 (PNU) 和植株氮浓度 (PNC) 等指标间均存在显著相关关系,尤其以NDVI相关性更高。相关性分析结果表明,NDVI与AGB和PNU呈正相关,相关系数分别介于0.779~0.945和0.819~0.938;与RTS和PNC呈负相关,相关性系数介于–0.367~–0.844和–0.328~–0.732。对比不同时期,莲座期和茎形成期的NDVI值对莴苣生物量和氮素营养指标预测的准确性较高,对AGB、RTS、PNU和PNC预测准确性分别为0.76~0.92、0.37~0.71、0.77~0.88和0.34~0.54。利用两年NDVI值建立各时期莴苣生物量和氮素营养状况统一预测方程,莲座期方程最为准确,对AGB、RTS、PNU、PNC预测准确性分别为73%、48%、52%、31%。综合全生育预测方程,冠层光谱仪测定的NDVI值对莴苣生物量和氮素营养预测指标的准确性较高,基于NDVI值的AGB、RTS、PNU和PNC预测方程准确度分别为54%、43%、57%和26%。引入移栽天数 (DAT) 对该预测方程进行校正后,AGB、PNU和PNC预测方程的准确度分别提高至62%、71%和34%。  结论  基于冠层光谱仪测定的各生育期的植被归一化指标 (NDVI) 可准确预测莴苣的生物量和氮素营养状况,尤以莲座期的预测结果最为准确。经移栽天数 (DAT) 校正后,基于全生育期的NDVI值建立的预测方程对AGB、PNU的预测准确度可分别提高到62%和71%,基本满足莴苣类低覆盖度蔬菜作物的氮素营养管理。
四种常用柑橘砧木对锰过量胁迫的耐受性及生理响应
邱洁雅, 袁梦, 朱攀攀, 凌丽俐, 曹立, 付行政, 彭良志
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20249
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摘要:
  目的  土壤pH影响土壤锰 (Mn) 有效性,酸性土壤易出现Mn过量,我国柑橘主要分布在南方红黄壤区,柑橘园酸性或强酸性土壤比例高,柑橘园土壤Mn过量较普遍。为此,研究了四种柑橘砧木对Mn过量胁迫的耐受性和生理响应,以期为Mn过量土壤上适宜砧木的选择提供依据。  方法  选用枳、资阳香橙、红橘和沙田柚四种常用柑橘砧木苗为材料,采用蛭石∶珍珠岩1∶1基质进行了营养液栽培试验,营养液Mn处理包括0.01 (对照)、0.05、0.25、1.25和6.25 mmol/L 5个浓度。观察砧木苗的生长反应和中毒症状,处理60天时,测定叶绿素含量和光合参数;处理67天终止处理,测定砧木苗生长量、生物量、过氧化物酶、营养元素含量等生理生化指标,并用隶属函数对砧木过量锰的耐受性进行综合评价。  结果  柑橘砧木苗出现锰中毒的症状为叶片失绿,出现褐色坏死斑点,根量变少、呈现褐色斑点。四种砧木苗均在Mn 0.25 mmol/L处理时出现Mn中毒症状,其中枳最先表现症状且最严重,资阳香橙最迟表现症状且最轻;四种砧木在Mn 0.05 mmol/L处理时即出现Mn过量胁迫,表现为生长量、地上部和地下部鲜重和干重显著下降,根冠比升高 (红橘除外)、叶绿素含量下降、净光合速率降低、气孔开度下降、胞间CO2浓度上升。Mn过量 (> 0.05 mmol/L) 胁迫使细胞膜受损,四种砧木叶片的相对电导率和MDA值上升;清除活性氧的SOD和POD活性上升,CAT活性下降。Mn过量胁迫影响柑橘砧木的营养元素吸收和转运,叶片和根系Mn含量上升,但随Mn胁迫浓度升高,Mn从根系到叶片的迁移率先降低后升高;Mn过量胁迫使砧木叶片K、P、Ca、Mg、Fe、Zn元素含量下降,根系K、P、Fe含量上升而Ca、Mg、Zn含量下降。  结论  不同砧木对Mn过量胁迫耐受性存在明显差异,综合评价耐性强弱顺序为资阳香橙 > 沙田柚 > 红橘 > 枳,高锰土壤的柑橘园可选资阳香橙做砧木减轻锰害。
花生主要碳代谢指标与根瘤固氮能力的关系
郑永美, 周丽梅, 郑亚萍, 吴正锋, 孙学武, 于天一, 沈浦, 王才斌
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20174
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摘要:
  目的  比较花生叶片碳代谢指标与根瘤固氮的关系,以寻找与根瘤固氮能力关系最为密切的叶片碳代谢指标,为花生育种提供可靠的判定方法。  方法  盆栽试验在山东省花生研究所莱西试验站进行,试验以19个花生品种 (系) 为材料,包括山东、河南、河北、四川等省份近年来审定或育成的品种 (系),辅助利用15N示踪技术,测定了花生叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性及根瘤固氮量,分析了碳代谢各指标品种间的差异性及其与根瘤固氮能力的关系。  结果  1) 不同品种叶绿素含量、净光合速率、可溶性糖含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性之间及其与根瘤固氮量之间均存在显著差异,其中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量变异系数均达12.0%以上,叶绿素a变异系数最大;净光合速率变幅为14.5~29.7 μmol/(m2·s),变异系数为21.5%,净光合速率最大值较平均值高36.9%;可溶性糖含量以日本千叶半蔓最高,较平均值高34.4%,约是含量最低品种日花1号的1.9倍;蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性变异系数分别为18.4%和24.3%,日本千叶半蔓蔗糖合成酶活性最高,豫花9326蔗糖磷酸合成酶活性最高;根瘤固氮量变异系数达20.0%以上,最大根瘤固氮量是最小根瘤固氮量的2.6倍。2) 根瘤固氮量与碳代谢各指标均呈极显著正相关关系,相关系数达0.793~0.950,相关性大小依次为蔗糖合成酶活性 > 可溶性糖含量 ≈ 类胡萝卜素含量 > 蔗糖磷酸合成酶活性 > 总叶绿素含量 ≈ 叶绿素b含量 > 净光合速率 > 叶绿素a含量。  结论  花生叶片碳代谢特性和根瘤固氮能力不仅具有显著遗传变异性,而且碳代谢与根瘤固氮密切正相关,碳代谢为根瘤固氮提供能量,而根瘤固氮又为花生叶片提供氮素营养,二者共同调节花生碳氮代谢及营养平衡。不同碳代谢指标间,叶片可溶性糖含量及蔗糖合成酶活性不仅遗传变异性较大,而且与根瘤固氮量正相关性均达0.9以上,因此,可以选择叶片可溶性糖水平和蔗糖合成酶活性作为培育高根瘤固氮能力花生品种的依据。
不同时期叶面喷施多效唑对紫云英结实性的影响
郑春风, 刘春增, 李本银, 张梦, 张成兰, 吕玉虎, 潘兹亮, 曹卫东
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20075
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摘要:
  目的  通过在紫云英不同生育期喷施多效唑试验,探讨多效唑喷施时期对紫云英结实特性的影响,明确紫云英结实性最佳化控时期,以期为提高紫云英种子产量提供参考。  方法  选取‘信紫1号’为供试材料,分别于越冬后期 (T1)、返青期 (T2)、现蕾期 (T3)、初花期 (T4) 和花后5天 (T5) 进行叶面喷施处理,以喷施清水为对照。花期观察记载主茎不同花序位花荚发育的形态及数量特征。成熟期按常规考种法调查了产量和产量构成因素。  结果  除T3处理外,其他四个处理紫云英的花数、结荚数、籽粒数、结荚率和荚果结实率在不同层花序上与对照差异均不明显,不同层花序的粒重也没有显著差异。T3处理其花数、结荚数、籽粒数、结荚率和荚果结实率在基部花序位较对照分别提高20.4%、31.4%、23.9%、5.25%和2.38%,在中部花序位分别提高12.3%、32.9%、22.8%、7.42%和2.08%,在顶部花序位分别提高18.4%、54.8%、70.9%、2.56%和3.78%。T3处理种子产量最高达到1120.66 kg/hm2,较对照增产32.3%。  结论  在紫云英现蕾期叶面喷施多效唑,可促进花期不同花序位,特别是中部和基部花荚发育,减少花荚脱落,促进结实成粒,最终获得较高的种子产量。过早和过晚喷施多效唑对紫云英开花和籽粒产量均没有显著影响。
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2020 年 12 期目录
2020, (12): 1-5.  
摘要(26) HTML全文(24) PDF 1442KB(4) 相关文章
摘要:
序 言
2020, 26(12): 2107-2107.  
摘要(37) HTML全文(34) PDF 131KB(6) 相关文章
摘要:
专题综述
新形势下微生物肥料产业运行状况及发展方向
李俊, 姜昕, 马鸣超
2020, 26(12): 2108-2114.   doi: 10.11674/zwyf.20638
摘要(123) HTML全文(85) PDF 410KB(26) 相关文章
摘要:
随着质量兴农、绿色兴农、品牌强农战略逐渐成为中国农业发展的主旋律,作为绿色新型投入品和优先支持发展的生物制品—微生物肥料,相关产业迎来了迅猛发展的黄金时期。本文综述了我国微生物肥料产业的规模、运行状况以及产业发展特征,并分别从产业层面、政府层面、市场层面、企业层面和用户 (使用者) 层面指出了产业发展中存在的痛点和难点,提出了未来5~10年产业优先研发的新技术和新产品,为推动我国微生物肥料的科技创新和产业健康有序发展提供参考。
南方稻田紫云英作冬绿肥的增产节肥效应与机制
高嵩涓, 周国朋, 曹卫东
2020, 26(12): 2115-2126.   doi: 10.11674/zwyf.20375
摘要(426) HTML全文(279) PDF 866KB(25) 相关文章
摘要:
本文对我国南方稻田紫云英作冬绿肥以及紫云英与稻草共同利用的增产和节肥效应及其植物营养学、土壤微生物学等相关作用机制进行综述。2008—2019年间开展的11个联合定位试验结果 (n = 930) 表明,冬种紫云英在不减肥或者减肥20%条件下增产效果显著,水稻产量增加幅度分别为6.53%和4.15%;在减施40%化肥时可保障水稻与常规施肥相比不减产。紫云英的增产和节肥效应随种植年限的增加而增强,5个联合定位试验连续7年的监测结果表明,冬种紫云英减施40%化肥条件下,紫云英种植第一年相对常规施肥增产0.87%,至种植第7年增幅为3.98%。紫云英与稻草联合利用是近些年稻区推行的重要技术模式,2016—2019年间开展的7个联合定位试验结果 (n = 342) 表明,紫云英–稻草联合还田相对于单独稻草还田,水稻产量增加了11.71%。本文分别从优化水稻产量构成、促进水稻养分吸收、提升土壤肥力3方面阐释了紫云英作冬绿肥的增产、节肥机制。稻田冬种紫云英可增加水稻有效穗数和每穗实粒数,优化了产量构成。与常规施肥相比,紫云英配施减量化肥的水稻吸氮量增加了6.4%~6.9%,氮肥利用率提高了6.6%~31.1%。稻田种植紫云英使土壤碳、氮库得到培育,土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性提高,土壤速效养分、土壤物理性状明显改善。以有机质和全氮为例,相比常规施肥处理,种植翻压紫云英后减施20%和40%化肥处理的土壤有机质含量分别增加3.95%和4.15%,土壤全氮含量分别增加1.22%和1.74%。在紫云英调控土壤微生物及氮转化机制方面,冬种绿肥有利于土壤微生物的生长繁殖,增强与微生物活性密切相关的土壤酶活性,并通过改变土壤微生物的群落结构及功能微生物影响土壤养分循环。紫云英配施减量化肥可提高土壤固氮菌丰度,通过合理的调控措施可优化紫云英的生物固氮作用。硝化作用对冬绿肥的响应在不同类型土壤中有较大差异,碱性水稻土中冬种绿肥可通过抑制硝化作用降低氮素淋失风险,氨氧化微生物群落结构的变化是冬绿肥影响硝化作用的重要机制。通过近十多年来的研究,逐渐明晰了我国南方稻田冬种紫云英的增产、节肥效应及其机制,为今后稻田绿肥的效应与机制研究提供了重要借鉴和参考。
丛枝菌根真菌领域专利情报分析
梁林洲, 陈香, 董晓英, 沈仁芳
2020, 26(12): 2127-2136.   doi: 10.11674/zwyf.20412
摘要(256) HTML全文(87) PDF 755KB(6) 相关文章
摘要:
丛枝菌根真菌 (AMF) 与植物共生在提高植物的抗逆性、抗病性和维护植物健康方面发挥着关键作用,其在农业、林业和生态环境等方面的应用受到广泛关注。本研究基于incoPat科技创新情报平台,检索了2019年前国内外丛枝菌根真菌的专利产出,对专利申请数量、主要申请人、技术构成等方面进行了分析,以揭示国内外丛枝菌根真菌领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。近年来,中国丛枝菌根真菌领域专利数量急剧增加,AMF产品化不断加强,AMF应用领域从农业领域向污染修复领域拓展,结合现代生物、信息技术等新兴技术的AMF检测技术和研究方法正在快速发展,新的研发充分考虑了AMF产品化和应用的结合;我国在丛枝菌根真菌领域的专利申请人多隶属高校和科研院所,企业参与度较低。AMF菌种扩繁和污染修复领域的应用已成为焦点,生物和信息新技术成果正引入AMF检测技术的开发;中国在丛枝菌根真菌领域的产学研合作研发亟需加强。
研究论文
近30年中国主要农田土壤pH时空演变及其驱动因素
韩天富, 柳开楼, 黄晶, 马常宝, 郑磊, 王慧颖, 曲潇林, 任意, 于子坤, 张会民
2020, 26(12): 2137-2149.   doi: 10.11674/zwyf.20399
摘要(494) HTML全文(200) PDF 735KB(28) 相关文章
摘要:
  【目的】  研究中国农田土壤pH时空变化特征及其主要的驱动因素,为土壤酸化阻控、土壤质量提升和土地可持续利用提供理论基础。  【方法】  基于农业农村部布置在全国主要农田区域的耕地质量监测点数据 (950个),分析旱地、水旱轮作、水田等不同土地利用类型下土壤pH时空变化特征,并利用提升回归树模型探究影响土壤pH变化的主要驱动因素。  【结果】  就全国而言,土壤pH及其变异系数表现为旱地 (6.74 ± 1.19和17.63%) > 水旱轮作 (6.54 ± 0.93和14.26%) > 水田 (5.80 ± 0.81和13.95%),其中华南地区农田土壤pH表现为水田 (5.74 ± 0.79) 大于水旱轮作 (5.47 ± 0.56) 和旱地 (5.45 ± 0.91)。从监测初期 (Ⅰ阶段,1988—2000) 到监测中期 (Ⅱ阶段,2001—2010),旱地和水田土壤pH整体上随时间呈降低趋势,下降速率分别为0.065和0.054/年 (P < 0.01),而水旱轮作土壤pH无显著变化;从Ⅱ到Ⅲ阶段 (2001—2018),旱地和水旱轮作土壤pH整体上随时间呈上升趋势,上升速率分别为0.022和0.016/年 (P < 0.05),而水田土壤pH无显著变化。东北、华北、西南、长江中下游地区的旱地土壤pH随时间均呈线性下降趋势 (P < 0.05),而华南地区从Ⅱ到Ⅲ阶段呈线性上升趋势 (P < 0.01);西南、长江中游和华南地区水田土壤pH从Ⅰ到Ⅲ阶段呈线性下降趋势 (P < 0.01),而东北、西南和长江下游地区pH从Ⅱ到Ⅲ阶段呈上升趋势 (P < 0.01);西南地区水旱轮作土壤pH从Ⅰ到Ⅲ阶段呈线性下降趋势 (P < 0.01),而华北、长江下游和华南地区pH从Ⅱ到Ⅲ阶段呈上升趋势 (P < 0.05)。通过Pearson和提升回归树分析发现,年均降雨量是造成土壤pH空间尺度上差异的最主要因素,其次是土壤质地、容重和有机质含量。此外,在旱地土壤上长期的氮肥投入和在水田和水旱轮作土壤上钾肥的投入对pH变化的影响较大。  【结论】  整体而言,我国旱地和水田土壤pH从监测初期到中期呈快速下降趋势,而旱地和水旱轮作土壤pH从监测中期到2018年呈缓慢增加趋势。东北地区的旱地土壤pH呈持续下降趋势,需要引起重视。氮肥在旱地和钾肥在水田上的施用导致土壤pH的降低,今后应优化水肥运筹,通过改善土壤容重和有机质进而有效调控土壤pH。
长期不同量秸秆炭化还田下水稻土孔隙结构特征
安宁, 李冬, 李娜, 吴正超, 任彬彬, 杨劲峰, 韩巍, 韩晓日
2020, 26(12): 2150-2157.   doi: 10.11674/zwyf.20403
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摘要:
  【目的】  生物炭被认为是一种能够提高土壤固碳能力、改善土壤结构和减缓全球气候变化的土壤改良剂。土壤孔隙结构直接影响土壤中水、气、热的运动,因此,研究长期施用生物炭对土壤孔隙结构特征的影响,以期为秸秆炭化还田提供理论依据。  【方法】  研究基于2013年建立的水稻秸秆炭化还田长期定位试验,选取在等氮磷钾条件下不施用生物炭 (C0)、施用低量生物炭 (1.5 t/hm2,C1.5)、高量生物炭 (3.0 t/hm2,C3.0)的 3个处理。利用X射线CT扫描和图像处理技术,分析了土壤孔隙结构参数,包括土壤孔隙度、土壤孔隙大小分布、孔隙连通性指数 (欧拉特征值)、各向异性、分形维数、最紧实层孔隙度和最紧实层平均孔隙直径等参数。  【结果】  C1.5和C3.0处理均能显著增加土壤有机碳含量和土壤总孔隙度,降低土壤容重,平均增加或降低比例分别为15.5%、10.5%和7.4%。C1.5与C3.0处理之间的总孔隙度没有显著差异,但孔隙大小分布存在差异。C1.5处理显著增加了大孔隙中当量孔径为100~500 μm和 > 500 μm的孔隙度,增幅分别为81.6%和275.3%,而C3.0处理显著降低了大孔隙中当量孔径100~500 μm的孔隙度,降幅为32.9%。C3.0处理当量孔径 < 25 μm的孔隙度显著大于C0处理和C1.5处理,增幅分别为13.8%和16.3%。C1.5处理的欧拉特征值最低,分形维数、最紧实层孔隙度和平均孔隙直径最大。各处理土壤孔隙的各向异性没有显著差异。  【结论】  长期施用水稻秸秆生物炭能够显著增加稻田土壤有机碳含量和总孔隙度,降低土壤容重。施用适量生物炭会增加土壤大孔隙度和土壤孔隙的连通性,但是过量施用生物炭可能会降低土壤大孔隙度和土壤孔隙的通气导水能力。炭化秸秆还田量与孔隙结构之间的定量关系还需深入研究。
长期施肥对稻田土壤微生物群落结构及氮循环功能微生物数量的影响
邹湘, 易博, 张奇春, 邸洪杰
2020, 26(12): 2158-2167.   doi: 10.11674/zwyf.20418
摘要(96) HTML全文(47) PDF 806KB(13) 相关文章
摘要:
  【目的】   稻田是陆生生态系统中重要的氮库之一,在氮素生物地球化学循环中具有重要地位。研究不同施肥处理对稻田土壤微生物群落结构及其功能的影响具有重要意义。   【方法】   田间试验位于江苏省金坛市,在取样时试验已进行了6年。施肥处理包括:不施肥对照 (CK)、施化肥 (CF)、化肥+猪粪混施 (CMF)、化肥+秸秆混施 (CSF)。采用高通量测序和定量PCR方法测定稻田土壤微生物群落结构及氮循环相关功能微生物数量。   【结果】   在施用肥料6年后,土壤全碳、可溶性有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮含量均不同程度地提高。与CF相比,CSF和CMF处理土壤pH升高,全碳、可溶性有机碳与养分含量升高。CK与施肥处理的土壤细菌群落结构差异明显,不同施肥处理的细菌群落结构之间有明显差别。聚类结果显示,CK与CMF处理细菌群落聚类更接近,CF处理和CSF处理细菌群落结构更为接近;与CK相比,CF、CMF、CSF处理土壤中氨氧化细菌 (AOB) 和铁氨氧化微生物Feammox A6的丰度显著提高,其中Feammox A6分别增长87.6%、158%和157%。冗余分析结果表明,施肥过程及其对土壤化学性质的改变显著影响土壤细菌群落的组成和分布。   【结论】   施肥导致的反应底物 (NH4+、NO3含量) 及土壤理化性质的差异,是土壤微生物群落结构和功能微生物数量响应的主要决定因素。不施肥与化肥配施猪粪的土壤细菌群落聚类更接近,施化肥与化肥配施秸秆的细菌群落结构更为接近。施肥对氨氧化细菌AOA数量影响不明显,但显著提高氨氧化古菌AOB和厌氧铁氨氧化功能微生物Feammox A6的数量,特别是有机肥 (猪粪、秸秆) 提高Feammox A6数量的效果大于化肥。长期单施化肥土壤中厌氧氨氧化细菌丰度显著降低,反硝化功能基因nirKnosZ丰度显著增高;化肥配施猪粪土壤中的厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显,反硝化功能基因narGnirKnosZ丰度显著增高;化肥配施秸秆处理厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显,反硝化功能基因nirKnosZ丰度显著增高。
长期稻虾共作模式提高稻田土壤生物肥力的机理
佀国涵, 袁家富, 彭成林, 赵书军, 徐大兵, 喻永冰, 谢媛圆, 周剑雄
2020, 26(12): 2168-2176.   doi: 10.11674/zwyf.20374
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摘要:
  【目的】  长期稻虾共作是提高稻田肥力的有机生态途径。研究该模式对稻田土壤有机碳库和土壤酶活性的影响,为该模式的可持续应用提供理论依据。  【方法】  基于连续10年 (2005—2015) 中稻单作和稻虾共作的田间定位试验,于2015年10月中旬水稻收获后,按照0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm 土层采集土样,分析不同土层中总有机碳 (total organic carbon,TOC)、土壤微生物量碳 (microbial biomass carbon,MBC)、可溶性有机碳 (dissolved organic carbon,DOC)、易氧化有机碳 (easily-oxidized organic carbon,EOC) 和颗粒有机碳 (particulate organic carbon,POC) 含量,测定不同土层土壤水稳性团聚体中有机碳的含量,计算了土壤碳库管理指数,同时分析了与土壤碳、氮和磷代谢有密切关系的纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。  【结果】  1) 相对于中稻单作,稻虾共作显著增加了各土层中TOC、POC和DOC含量,增加30—40 cm土层中MBC含量以及10—40 cm土层中EOC含量;2) 稻虾共作显著提高了10—30 cm土层中土壤碳库管理指数,碳库管理指数在10—20 cm和20—30 cm土层中较中稻单作模式分别提高了52.7%和58.2%;3) 稻虾共作模式下,0—20 cm土层中小于0.053 mm粉–黏团聚体的有机碳含量显著高于中稻单作模式,而在20—30 cm土层各粒级团聚体的有机碳含量均显著高于中稻单作模式;4) 与中稻单作相比,稻虾共作土壤脲酶活性在10—20 cm土层显著降低了16.7%,而在20—30 cm土层纤维素酶活性显著提高了28.0%;5) 除DOC外,TOC、POC、MBC与纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均呈显著正相关。  【结论】  长期稻虾共作提高了稻田土壤有机碳及其活性组分含量,特别是提高了20—30 cm土层纤维素酶活性,促进了根茬等有机物的分解,提高了该层次各粒级团聚体内的有机碳含量,改善了土壤结构,加大了水稻根系的下扎深度,改善了固持速效养分的能力,从而提升了稻田土壤生物肥力。
稻草和紫云英联合还田下施氮水平对水稻产量及土壤氮素形态的影响
朱强, 张静, 郭再华, 耿明建
2020, 26(12): 2177-2183.   doi: 10.11674/zwyf.20384
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摘要:
  【目的】  紫云英和稻草联合还田时其有机成分的分解和释放具有互补性。研究紫云英和稻草联合还田条件下水稻的适宜施氮水平,为稻田绿肥和稻草联合还田后优化养分管理提供依据。  【方法】  两年定位试验位于江汉平原稻区,在稻草全量还田基础上,设置冬季种植并翻压紫云英和冬闲两种模式。水稻季氮肥处理设不施氮 (N0) 和常规施氮量 (N 165 kg/hm2) 的50% (N50)、100% (N100) 和150% (N150) 共4个水平,以不施氮、冬闲和稻草不还田作为空白对照,共9个处理。测定水稻籽粒产量、氮含量及累积量,分析耕层土壤无机氮及有机氮组分。  【结果】  在稻草和紫云英联合还田条件下,减少常规氮肥量的50% (SMN50) 获得的稻谷产量较稻草单独还田的SN50处理高21%~23%,与联合还田或稻草单独还田下的SMN100、SMN150、SN100、SN150处理之间没有显著差异。稻草和紫云英联合还田的SMN0、SMN50、SMN100处理的稻谷氮累积量均显著高于对应的稻草单独还田处理 (SN0、SN50、SN100),增幅分别为65%、27%和22%。水稻收获后各处理间土壤全氮、非酸解性氮含量差异不显著,酸解性氮含量有差异,在N150处理下,稻草单独还田处理 (SN150) 的土壤酸解性氮含量显著高于稻草和紫云英联合还田处理 (SMN150);在酸解性氮组分中,SN150处理的未知酸解态氮成分的含量显著高于稻草单独还田的其他处理及所有稻草和紫云英联合还田处理。  【结论】  减少常规施氮量的50%情况下,与稻草单独还田处理相比,稻草和紫云英联合还田可显著增加稻谷氮素累积量、提高水稻产量,而保持常规施氮量和提高施氮量不能增加水稻的氮素吸收和产量;紫云英与稻草联合还田可以改善土壤氮素的有效性,显著降低高施氮量下稻草单独还田带来的酸解性氮组分中未知态氮的残留量。
西北小麦与豆科绿肥间作体系箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性
刘蕊, 常单娜, 高嵩涓, 周国朋, 韩梅, 张久东, 曹卫东, 孙小凤
2020, 26(12): 2184-2194.   doi: 10.11674/zwyf.20387
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摘要:
  【目的】  箭筈豌豆、毛叶苕子与春小麦间作是西北地区推广的新型种植制度。利用15N自然丰度法,研究小麦间作对该系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,以期为该系统养分管理提供科学依据。  【方法】  在青海西宁和甘肃武威两地分别进行盆栽试验,供试绿肥包括箭筈豌豆和毛叶苕子,设置小麦单作、绿肥单作、小麦||绿肥间作等共5个处理,所有处理不施用氮肥,利用15N自然丰度技术,分析箭筈豌豆、毛叶苕子的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,调查了不同种植模式下小麦和绿肥作物的生物量,分析了影响绿肥生物固氮的因素。  【结果】  与单作相比,间作处理明显降低两地小麦和豆科绿肥的地上部干物质量,但间作系统中地上部干物质量土地当量比均大于1。间作后,小麦和箭筈豌豆、毛叶苕子的氮素积累量显著下降 (西宁小麦除外),但绿肥单作、小麦||绿肥间作模式下总氮素积累量均明显高于小麦单作。与单作相比,间作豆科绿肥的生物固氮效率无明显改变,但固氮量显著降低 (武威毛叶苕子除外),其中,西宁、武威两地间作箭筈豌豆的生物固氮量 (0.24、0.48 g/pot) 较单作 (0.88、0.78 g/pot) 分别显著降低了82.1%和38.5%,西宁间作毛叶苕子的生物固氮量 (0.38 g/pot) 较单作 (0.81 g/pot) 显著降低了51.2%。西宁毛叶苕子的生物固氮效率和生物固氮量均显著高于武威;两地箭筈豌豆的生物固氮效率差异不大,间作下的生物固氮量在武威较高。间作条件下,两种豆科绿肥生物固定的氮素均可向小麦转移,西宁、武威两地箭筈豌豆氮素转移量分别为0.13、0.19 g/pot,分别占间作小麦吸氮量的31.6%和24.7%;毛叶苕子的氮素转移量分别为0.09、0.06 g/pot,分别占间作小麦吸氮量的23.8%和11.4%。路径分析结果表明,地上部干物质量是影响生物固氮量和氮素转移量的最主要因素。  【结论】  在不施氮肥条件下,间作小麦对豆科绿肥生物固氮效率无明显影响,但显著降低豆科绿肥的地上部生物量,进而降低总的生物固氮量。间作春小麦吸氮量的11.4%~31.6%来自于豆科绿肥,箭筈豌豆向小麦的氮素转移能力强于毛叶苕子。品种和生长环境都会影响豆科绿肥的总生物固氮量,因此,还需进一步研究与小麦间作的豆科绿肥的种类和品种,以提高间作绿肥对小麦的氮素转移效率。
绿洲灌区复种豆科绿肥条件下小麦稳产的减氮潜力
苟志文, 殷文, 徐龙龙, 何小七, 王琦明, 柴强
2020, 26(12): 2195-2203.   doi: 10.11674/zwyf.20379
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摘要:
  【目的】  通过大田试验,探讨麦后复种豆科绿肥在维持第二年小麦稳产前提下的氮减施潜力及产量形成机制,为建立基于绿肥替代氮肥的小麦减氮栽培模式提供理论和实践依据。  【方法】  于2018—2019年,在甘肃武威开展田间裂区试验。主区为麦后复种豆科绿肥毛叶苕子 (Vicia villosa Roth,W-G) 和单作小麦 (W) 两种种植模式;副区设传统施氮量 (180 kg/hm2,N4),在传统施氮量基础上减氮15% (153 kg/hm2,N3)、减氮30% (126 kg/hm2,N2)、减氮45% (99 kg/hm2,N1) 以及不施氮肥 (N0) 5个水平。测定小麦全生育期干物质积累量、籽粒产量及产量构成因素。基于小麦籽粒产量,采用逐次分析插值法计算麦后复种绿肥模式下的氮肥减施潜力。  【结果】  麦后复种绿肥 (W-G) 处理较单作小麦 (W) 平均增产10.8%。W-G-N3处理的籽粒产量与W-G-N4处理无显著差异,比W-N3和W-N4处理分别增产6.9%和7.9%,收获指数分别显著提高了27.2%和16.7%。W-G-N3处理的氮肥替代潜力较W-G-N2和W-G-N1处理分别提高了27.5%和39.0%。W-G-N3处理的生物量较W-N4处理提高了17.5%。W-G-N3处理的小麦最大生长速率较W-G-N4处理提高了6.0%,较W-N3和W-N4处理分别提高了28.4%和23.8%。W-G-N3处理能提高小麦的单位面积穗数、穗粒数以及千粒重。通过灰色关联分析进一步表明,与小麦产量关联度由高到低依次为千粒重、最大生长速率、穗粒数和单位面积穗数。W-G-N3处理使小麦的营养生长高效进行,促进了光合同化物向籽粒的转运,提高了小麦的粒重,进而促进增产,氮肥替代潜力也随之提高。  【结论】  连续两年的试验结果表明,甘肃绿洲灌区麦后复种豆科绿肥可有效提高小麦的最大生长速率,增加千粒重。复种绿肥后,减氮15%可获得最高的小麦生长速率和千粒重,进而维持甚至提高小麦产量和收获指数。与绿肥复种条件相比,单作小麦条件下减氮30%或者45%则显著降低小麦产量。因此,甘肃绿洲灌区麦后复种豆科绿肥条件下的减氮潜力是15%。
长期有机无机肥配施降低黄淮海区域小麦‒大豆复种系统净温室效应
张鑫, 郑成岩, 李升明, 谢方景, 邓艾兴, 张俊, 宋振伟, 张卫建
2020, 26(12): 2204-2215.   doi: 10.11674/zwyf.20392
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  【目的】  小麦‒大豆系统是黄淮海区域重要的禾豆复种系统,综合评价该系统的净碳排放对于我国农田固碳减排具有重要意义。借助30年的长期定位试验,综合评价不同施肥处理下小麦‒大豆复种系统的产量和净碳排放,旨在为该系统丰产低碳排放的施肥制度创新提供理论依据。  【方法】  试验包括单施牛粪 (M)、氮磷钾平衡施肥 (NPK)、氮磷钾加牛粪 (NPKM)、氮磷加秸秆 (NPS)、氮磷钾加饼肥 (NPKC)、氮磷钾加牛粪及饼肥 (NPKMC) 以及不施肥对照 (CK),共7个处理。综合分析了各处理田间直接温室气体排放 (N2O和CH4)、农田投入导致的间接碳排放与土壤有机碳固定,估算了单施牛粪、单施化肥以及化肥与不同有机物料配施的净碳排放,同时将碳排放与作物产量和土壤有机质相结合,综合评价了不同施肥措施下的净温室效应。  【结果】  小麦‒大豆复种系统中,小麦季施肥对大豆产量有显著后效,与单施NPK相比,NPKM、NPKC和NPKMC处理分别使大豆产量提高了31.0%、16.8%和24.0%,而M和NPS处理不利于大豆、小麦产量的提高。与NPK处理相比,M、NPKM、NPKMC处理的农田直接温室气体排放分别增加了49.4%、17.7%和12.4%,土壤有机碳年固定量分别显著提高了282.2%、137.3%和169.1%。M及NPKM处理的间接碳排放与NPK处理没有明显差异,而其他施肥处理的间接碳排放低于NPK处理。在各施肥处理中,由肥料投入导致的碳排放占总间接碳排放的比例最大,其次是灌溉用电和机械用柴油导致的碳排放。对净碳排放的估算结果表明,M处理的净碳排放为负值 (表现为碳汇),而其他处理下小麦–大豆复种系统均表现为碳源,NPK与有机物料配施的处理净碳排放显著低于NPK处理。此外,与NPK处理相比,NPK与有机物料配施使碳排放强度显著降低了36.5%~113.2%,使单位土壤有机质提升的温室气体排放 (δGHG/δSOM) 降低了69.4%~93.2%。  【结论】  黄淮海区域小麦‒大豆复种系统中,氮磷钾配施有机肥 (牛粪或饼肥) 可在保证小麦和大豆产量的同时,降低小麦‒大豆复种系统的净温室效应。
红壤旱地早熟型马铃薯高产与氮素高效的最优施氮量研究
胡志华, 徐小林, 李大明, 胡丹丹, 宋慧洁, 胡惠文, 余喜初
2020, 26(12): 2216-2223.   doi: 10.11674/zwyf.20373
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摘要:
  【目的】  研究不同施氮量下马铃薯的干物质积累、产量、氮肥吸收利用,结合土壤中无机氮在不同土层含量的变化,确定马铃薯产量和氮效率最优、环境风险最低的氮肥施用水平。  【方法】  试验于2018—2019年在南方典型红壤区旱地进行,供试品种荷兰15号为特早熟型马铃薯。设置N 0、60、120、150、180、210、240 kg/hm2,共7个氮肥水平。于成熟期,调查块茎产量和总干物质积累量测定氮素含量,同时取0—20、20—40、40—60 cm土层样品,分析铵态氮与硝态氮含量。  【结果】  施氮量显著影响红壤旱地马铃薯产量、干物质积累与氮肥吸收利用。马铃薯块茎产量随施氮量增加先增加后降低,均以施N 180 kg/hm2处理最高,达26250 kg/hm2 (2018年) 和27915 kg/hm2 (2019年);秸秆氮素积累量随施氮量的增加显著增加,而块茎氮素积累量随施氮量增加先增加后降低,以施N 180 kg/hm2处理最高,为97.65 kg/hm2 (2018年) 和101.09 kg/hm2 (2019年)。氮素收获指数以N150 kg/hm2处理最高,而氮肥农学利用率和氮素回收率均以N180 kg/hm2处理最高,氮肥偏生产力则随施氮量的增加而显著降低。施氮显著提高土壤中的无机氮含量,不同施氮量对无机氮的含量和分布影响不同。施N 150 kg/hm2和N 180 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在0—20 cm土层,且施N 180 kg/hm2处理的铵态氮含量显著高于施N150 kg/hm2处理,施N 150 kg/hm2处理又显著高于其他处理;而N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在20—60 cm 土层,其铵态氮含量显著高于其他处理;在施N 0—180 kg/hm2范围内对土层中的硝态氮含量影响较小,施N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理显著增加了20—60 cm土层硝态氮含量。从无机氮总量看,施N 180 kg/hm2处理可显著增加0—20 cm土层的无机氮总量,而施N 210 kg/hm2处理和N 240 kg/hm2处理则显著提高了20—60 cm土层的无机氮含量。  【结论】  极早熟型马铃薯适宜的氮肥用量范围较窄,过低或者过高施氮都会显著降低其经济产量、氮素收获指数和农学效率。在红壤条件下,施N 180 kg/hm2可以显著增加0—20 cm土层中的铵态氮和无机氮含量,而不会增加20 cm以下土层的无机氮含量,超过此用氮量,则会显著增加土壤无机氮的向下迁移。因此,红壤旱地极早熟型马铃薯品种的适宜施氮水平为N 180 kg/hm2
养分专家系统推荐施肥对甜瓜产量品质和土壤氮素淋失的影响
温美娟, 杨思存, 王成宝, 霍琳, 姜万礼
2020, 26(12): 2224-2234.   doi: 10.11674/zwyf.20416
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摘要:
  【目的】  养分专家系统 (Nutrient Expert,NE) 是利用作物多年产量水平和施肥历史进行推荐施肥的轻简化施肥技术。本研究从甜瓜产量品质和土壤养分的淋洗、平衡角度,对该方法在甜瓜上应用的可行性进行验证。  【方法】  以甜瓜品种‘楼兰17号’为试材,于2017—2018年在甘肃省瓜州县向阳村进行了推荐施肥田间试验。在养分专家系统推荐施氮量 N 300 kg/hm2 (NE, N300) 的基础上,设置NE ± 25%N (N225和N375)、NE ± 50%N (N150和N450) 4个施氮量处理,以不施氮肥为对照 (N0)。在成熟期,测定甜瓜产量、品质、地上部干物质积累量、果实氮素吸收量、氮肥利用率、0—200 cm土层硝态氮累积量,分析土壤氮素平衡状况。  【结果】  2017和2018年甜瓜产量均以NE系统推荐的N300处理最高,较N0处理两年平均增产24.7%,施氮量0~300 kg/hm2范围内,甜瓜产量随施氮水平的增加而增加,超过NE推荐施氮量 (300 kg/hm2)时产量下降;在NE推荐的施氮量 (300 kg/hm2)时甜瓜品质最优,商品率、经济效益最高,施氮量不足或过量都不利于甜瓜品质的形成;氮肥利用率、氮肥养分内在效率随施氮量的增加而降低,但N225和N300处理差异不显著,果实吸氮量在N300处理时最高,N300处理氮素收获指数明显高于其他施氮处理;0—200 cm土层硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加,2017年硝态氮主要残留在0—100 cm土层,占0—200 cm土层硝态氮积累量的43.9%~55.3%,2018年硝态氮主要残留在100—200 cm土层,占0—200 cm土层硝态氮积累量的44.8%~69.9%;0—100 cm土层氮素表观损失量随施氮量的增加而增加,甜瓜植株地上部吸氮量两年平均占氮素输出量的33.2%、氮素残留量占氮素输出量的33.1%、氮素表观损失量占氮素输出量的42.1%;甜瓜产量、地上部吸氮量及氮素残留量和施氮量的多曲线分析拟合得出,甜瓜最高吸氮量的施氮量为323 kg/hm2,最高产量的施氮量为293 kg/hm2。施氮量每增加30 kg/hm2,产量增加886.5 kg/hm2,增幅为2.1%;土壤硝态氮增加8.5 kg/hm2,增幅为37.6%。  【结论】  不论是产量和品质,还是氮素收获指数,NE系统推荐的施氮300 kg/hm2处理都取得了最优的效果。当超过推荐施氮量时,主要增加茎叶干物质量,但会降低果实的产量和品质。在供试生态条件下,土壤中硝态氮累积量随施氮量的增加而增加,且向下淋洗明显,试验的第一年主要积累在0—100 cm土层,第二年则下移至100—200 cm土层,环境风险增加。当氮素施用量超过300 kg/hm2时,氮素表观损失量 > 氮素残留量 > 植株地上部吸氮量。因此,在生态脆弱区,限制氮肥过量投入不仅是产量和品质的需要,也是实现环境可持续的要求。
长期施钾对双季玉米钾素吸收利用和土壤钾素平衡的影响
柳开楼, 黄晶, 叶会财, 韩苗, 韩天富, 宋惠洁, 胡志华, 胡丹丹, 李大明, 余喜初, 黄庆海, 李文军, 陈国钧
2020, 26(12): 2235-2245.   doi: 10.11674/zwyf.20383
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  【目的】  玉米 (Zea mays L.) 生产需要投入大量的钾素营养。研究长期大量投入钾素对玉米钾素吸收利用以及土壤钾素平衡的影响,旨在保障该地区双季玉米的高产高效和土壤钾库平衡。  【方法】  红壤钾肥长期定位试验位于江西省进贤县,始于1986年,种植制度为一年两季玉米。试验处理包括不施肥对照 (CK),氮磷化肥 处理(NP),氮磷钾化肥处理(NPK),2倍量的氮磷钾化肥处理 (DNPK),氮磷钾化肥+有机肥处理 (NPKM) 和单施有机肥处理 (OM)。每季收获后,调查分析玉米产量和钾素含量,以及耕层土壤有效钾含量,计算玉米钾素吸收量、钾肥利用率、钾肥收获指数、钾肥农学效率和土壤钾素表观平衡;并以每10年为一个阶段,分析玉米产量、钾素吸收利用等指标及耕层土壤速效钾含量、钾素表观平衡等的变化规律。  【结果】  在试验的33年(1986—2018)间,NPK、DNPK、NPKM和OM处理的玉米年均产量和年均吸钾量均显著高于NP处理。在试验的第一个10年 (1986—1995年) 间,各钾肥处理间玉米产量和吸钾量无显著差异;而在第3个10年 (2006—2015) 和后3年 (2016—2018年) 间,NPKM处理的玉米年产量和年吸钾量分别比NPK处理提高了129.9%~246.7%和55.2%~62.1%。33年玉米的年均钾肥利用率以OM处理最高,而DNPK处理显著低于其他处理。在2006—2015和2016—2018年,NPKM处理的钾肥利用率显著高于DNPK处理,在2016—2018年间分别比NPK和DNPK处理显著增加了56.0%和119.2%。与NPK处理相比,1996—2005、2006—2015和2016—2018年间NPKM处理的年钾肥收获指数分别提高了61.6%、53.5%和35.8%,年钾肥农学效率分别增加了23.3%、227.8%和445.5%。除了1986—1995年间OM处理土壤钾素为亏缺外,其他施钾处理的土壤钾素均为盈余,NPKM处理的钾盈余量比NPK处理增加了53.2%~211.6%。钾素盈余量与耕层土壤速效钾含量显著相关 (P < 0.001),钾素盈余量每增加1 kg/hm2,2016—2018年间耕层土壤速效钾含量增加2.60 mg/kg,明显高于1996—2005和2006—2015年的1.40和1.18 mg/kg。  【结论】  除前10年的单施有机肥处理外,其他施用钾肥处理在试验期间土壤钾素均处于盈余状态,钾肥施用量和钾肥来源对玉米钾素的吸收量没有显著影响。试验20年之后,有机无机肥配施对玉米产量、吸钾量和钾肥利用率的提升优势逐渐凸显。同时,长期施用钾肥导致的钾素盈余量增加会进一步提升耕层土壤速效钾含量,且随着试验年限的延长,钾素盈余量对耕层土壤速效钾的提升作用逐渐增加。
研究简报
潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化
唐继伟, 林治安, 李娟, 袁亮, 徐久凯, 田昌玉, 温延臣, 赵秉强
2020, 26(12): 2246-2252.   doi: 10.11674/zwyf.20455
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摘要:
  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征,对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年,设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量,施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0~240 kg/hm2的处理,小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加;施N 300~600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定,处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05),但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加,土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势,且施N量低于300 kg/hm2时,0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平,施氮量超过300 kg/hm2后,土壤硝态氮含量显著增加。另外,随着试验年限的延长,土壤硝态氮累积峰逐渐下移,2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区,冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2,在此氮肥用量下,长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产,又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。
箭筈豌豆种质资源萌发期抗旱指标筛选及抗旱性评价
白金顺, 王雪翠, 王艳秋
2020, 26(12): 2253-2263.   doi: 10.11674/zwyf.20498
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摘要:
  【目的】  萌发期干旱影响绿肥作物箭筈豌豆 (Vicia sativa L.) 生产。筛选关键、敏感抗旱评价指标,开展不同箭筈豌豆萌发期抗旱性评价,为挖掘抗旱种质和开展抗旱性品种选育提供理论依据。  【方法】  选择分布于箭筈豌豆主要种植区的14份代表性箭筈豌豆种质资源为研究对象,以蒸馏水处理为试验对照,分别设置2.5%、5%、10%和15% 等4个不同PEG-6000 (高分子聚合物聚乙二醇6000) 模拟干旱胁迫处理,测定和计算发芽率、发芽势、发芽指数、种子萌发指数、胚根长、胚芽长、胚根重、胚芽重、胚根长/胚芽长值、胚根重/胚芽重值和活力指数等11项指标及其相应抗旱系数。  【结果】  4个PEG-6000浓度胁迫不同程度地降低了供试箭筈豌豆各测试指标及其抗旱系数 (P < 0.05),14个种质资源的测试指标变异系数为11.40%~48.71%,抗旱系数的变异系数为10.20%~46.56%。大多数测试指标抗旱系数间存在显著或极显著相关关系,相关系数变化范围为0.182~0.956。基于主成分分析方法,各指标抗旱系数降维为3个相互独立的主成分综合指标,3个主成分综合指标累计贡献率为85.9%。基于模糊数学隶属函数方法,各资源抗旱性综合评价指数 (D值) 平均数为0.420,变异系数为50.6%,9号种质资源D值最高,10号种质资源D值最低。基于聚类分析方法,14份箭筈豌豆资源可根据抗旱特性不同聚为4类,抗旱等级划分与不同等级D值大小相一致,9号资源为强抗旱资源,14号资源为较强抗旱资源,中等与弱抗旱资源占总资源量85.8%。基于逐步回归方法,抗旱性综合评价指数D值与各鉴定指标抗旱系数的回归关系为D = 1.31X1 + 0.566X2 + 0.183X3–1.068 (R2 = 0.991, P < 0.001, X1X2X3分别表示发芽指数、胚根重和胚根长抗旱系数)。  【结论】  抗旱性综合评价指数D值是表征种质资源萌发期抗旱特性的有效指标,发芽指数、胚根重和胚根长抗旱系数可以解释99.1%的不同种质资源抗旱性变异,鉴定获得2份萌发期抗旱性较强箭筈豌豆资源,85%以上的供试箭筈豌豆资源为中等或弱抗旱性种质资源,选择抗旱性种质资源是箭筈豌豆高效生产的重要方面。
栽培方式与钾互作对食用向日葵产量、品质和钾素利用率的影响
段玉, 张君, 范霞, 李书田, 梁俊梅, 安昊, 张婷婷
2020, 26(12): 2264-2275.   doi: 10.11674/zwyf.20426
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摘要:
  【目的】  研究阴山北麓旱作区不同栽培方式下钾肥施用量对食用向日葵钾肥效应、产量性状、钾素吸收利用、油分品质和土壤–植物系统钾素平衡的影响,为向日葵上钾肥的科学施用提供理论依据。  【方法】  2014—2016年在内蒙古阴山北麓旱作区以食用向日葵 (3638C) 为研究对象,采用田间定位试验方法,裂区设计,主因素为3种栽培方式:平作雨养种植 (R)、全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 和全覆膜垄膜沟植滴灌 (I)。副因素为4个施钾水平:0、48、84和120 kg/hm2,表示为K0、K48、K84和K120。研究水钾互作对食用向日葵籽粒产量、产量性状、钾素吸收、钾肥利用效率、油分品质及土壤钾素平衡等的影响。  【结果】  栽培方式是影响向日葵籽实产量、花盘直径、千粒重、出仁率、钾素吸收量和钾肥利用效率的主要因素,3个栽培处理表现为全覆膜垄膜沟植滴灌 (I) > 全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) > 平作雨养种植 (R)。全覆膜垄膜沟植滴灌 (I) 条件下,随着施钾量的增加,产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收量也增加,推荐施钾量 (K2O) 为120 kg/hm2时,产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收量最高;全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 条件下,推荐施钾量 (K2O) 为84 kg/hm2时,产量最高;平作雨养 (R) 条件下各施钾处理之间的产量、花盘直径、千粒重差异不显著。钾肥利用率和农学效率随着施钾量的增加而降低。栽培方式对籽实含油率影响较小,水分条件的改善有利于亚油酸含量的增加。随着钾肥用量的增加向日葵籽实的含油率也相应增加,主要是增加了亚油酸的含量。全覆膜垄膜沟植滴灌 (I) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为120 kg/hm2时,土壤–植物系统的钾素基本平衡;全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为84 kg/hm2时,土壤–植物系统的钾素基本平衡;平作雨养 (R) 条件下,推荐施钾 (K2O) 量为48 kg/hm2时,土壤–植物系统的钾素基本平衡。  【结论】  在内蒙古阴山北麓旱作区,全覆膜垄膜沟植滴灌 (I)、全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 和平作雨养种植 (R) 的推荐施钾 (K2O) 量分别以120、84、48 kg/hm2为宜,此时,土壤–植物系统的钾素基本平衡。增施钾肥可增加向日葵籽实的含油率,主要是增加了籽实的亚油酸含量。
保障我国粮食安全的肥料问题
朱兆良, 金继运
摘要(5633) [PDF 2130 KB](2029)
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(5484) [PDF 2629 KB](15607)
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(3644) [PDF 929 KB](1658)
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(5750) [PDF 1767 KB](1132)
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(4888) [PDF 876 KB](2263)
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(2889) [PDF 1119 KB](1174)
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。
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(6453) [PDF 906 KB](2096)
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。
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(4209) [PDF 1163 KB](1607)
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。
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(3805) [PDF 1228 KB](1325)
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
绿肥对植烟土壤酶活性及土壤肥力的影响
叶协锋, 杨超, 李正, 敬海霞
摘要(4765) [PDF 1194 KB](725)
摘要:
通过田间试验,研究翻压绿肥对植烟土壤酶活性及土壤肥力的影响。结果表明, 翻压绿肥能够明显提高土壤酶活性和土壤肥力水平,当绿肥翻压量在15000 kg/hm2以上时,尤其在22500~30000 kg/hm2之间时对土壤各项指标的影响更加明显。与对照相比,翻压绿肥的各处理土壤脲酶、 酸性磷酸酶、 蔗糖酶、 过氧化氢酶增幅分别为13.10%2~3.81%、 12.92%~29.38%、 75.35%~234.51%、 29.17%~37.08%; 土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 有效磷、 速效钾、 pH、 孔隙度增幅分别为13.01%~70.41%、 6.42%~27.52%、 1.14%~10.99%、 15.97%~34.99%、 10.28%~38.30%、 2.74%~7.05%、 0.19%~2.50%,土壤容重降幅为1.47%~5.15%。简单相关分析表明,脲酶、 酸性磷酸酶、 蔗糖酶、 过氧化氢酶4种酶之间以及4种酶与土壤理化因子之间均有极显著的相关关系,而土壤酶活性之间的相互关系表明,土壤酶在促进土壤有机物质转化中不仅显示其专性特性,同时也存在共性关系; 典型相关分析结果为,第一对典型变量线性函数反映了土壤酶活性和土壤养分因子对土壤综合肥力水平的影响,第二对典型变量线性函数反映了施入绿肥对土壤内部重要的生理生化过程变化的影响; 主成分分析结果显示,第一主成分反映了土壤的综合肥力水平,所有因子均对土壤肥力水平起到了正效应,土壤酶活性能够和土壤理化因子共同评价土壤综合肥力水平。以上结果说明,翻压绿肥后土壤生物过程活跃,有利于土壤有机物质的转化和烤烟正常生长所需的营养供应。