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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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牛粪好氧发酵添加聚天冬氨酸(PASP)固持氮素的机理
徐荣, 朱凌宇, 王守红, 张家宏, 王桂良, 寇祥明, 唐鹤军, 韩光明, 吴雷明, 毕建花
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19295
摘要(13) HTML全文(11) 相关文章
摘要:
  目的  为有效控制堆肥过程中氮素流失,采用聚天冬氨酸 (PASP) 作为氮素固持材料,分步研究了其作用效果及机理。  方法  首先,采用干湿分离牛粪为原料,设置不同PASP添加量处理 [0 g/t(CK)、120 g/t(A)、240 g/t(B)] 进行堆肥试验,并针对堆体理化性质、氮素含量及腐熟度指标进行定期监测;其次,依据后期制备生物炭中PASP的担载量,设置堆肥过程空白生物炭 (BC-80 g/kg)、生物炭担载PASP (BP-80 g/kg) 添加处理,堆肥初始时 (第1天) 及高温期结束时 (第22天) 时,采用扫描电镜 (SEM) 观察PASP形貌、傅里叶红外变换光谱 (FTIR) 表征官能团变化,X射线光电子能谱 (XPS) 表征氮素结合形态。  结果  堆肥初始时,相较于BC、BP表面出现颗粒化特征形貌;高温堆肥22天处理后,BP表面该形貌特征进一步被强化,且结合PASP添加组的堆体pH持续高于CK的现象,表明堆肥过程中PASP未被完全分解;综合堆体理化指标、氮素含量变化及微观表征结果分析发现,PASP通过侧链COO-与铵氮形成络合结构,增加高温期堆体,特别是第5~10天铵态氮含量 (P < 0.05) 的同时,增加了微生物对铵态的利用难度,导致其高温期积温,较CK降低40.0~91.9℃,并促使其提前了4.0~4.6天进入后腐阶段 (P < 0.05),有效控制了高温期氮素的流失风险;堆体DOM红外光谱分析结果表明,PASP促使堆体相对芳香化程度增强 (P < 0.05),且基于其在高温期对氮素的固持作用,提升降温期微生物水溶性总氮供应能力,间接降低矿化作用强度,促进含氮有机物与芳香物质合成腐殖质,控制降温期的氮素流失风险;并最终表现为堆肥第39天时,PASP处理氨气累积挥发量显著降低26.62%~37.02%(P < 0.05),其全氮含量较堆前增加7.09%~13.64%(CK下降1.23%)(P > 0.05)。  结论  PASP通过侧链COO-与铵氮螯合作用,及对堆体腐殖化程度的提升作用,综合控制氮素流失风险。同时,添加PASP可降低高温期积温,促使堆体提前4.0~4.6天进入后腐阶段,这也是其控制高温堆肥氮素流失的主要机制。对干湿分离牛粪好氧堆肥而言,PASP低用量在120g/t时的氮素截留效果即可取得理想的结果。
磷肥减量结合硫酸铵配施提高西北地区旱地春玉米籽粒磷含量及磷素利用率
马琴, 刘小雨, 冉瑾怡, 刘金山, 张翔, 周景云
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19420
摘要(17) HTML全文(33) 相关文章
摘要:
  目的  玉米籽粒中的磷含量影响着脂肪含量,进而影响着其作为饲料的质量。西北旱地春玉米种植区磷肥过量施用,磷肥利用效率偏低。减施磷肥导致籽粒中磷和脂肪含量的降低。为此,我们研究了不同氮肥配磷肥减施对春玉米磷吸收和产量的影响,以期为该地区春玉米磷肥高效利用提供参考。  方法  在西北典型雨养农业区设置三年的定位田间试验,共设5个处理:对照 (CK,不施磷肥)、农户模式 (FP,磷用量P2O5 120 kg/hm2,撒施)、减磷撒施 (RP,磷用量P2O5 70 kg/hm2,撒施)、减磷条施 (BF,磷用量P2O5 70 kg/hm2,条施)、硫酸铵模式 (SA,采用硫酸铵氮肥替代尿素氮肥,其他同减磷撒施处理)。在玉米四叶期、五叶期以及成熟期采取植物和土壤样品 (根际土和非根际土),测定玉米根系、地上部生物量及其磷含量,土壤碱性磷酸酶活性、pH值、速效磷、丛枝菌根侵染率,并采用WinRHIZO根系扫描系统测定根长、根表面积、根体积等指标。  结果  三年试验结果表明,RP、BF、SA三个处理玉米籽粒产量、生物量与FP处理无显著性差异 (P > 0.05),但磷肥偏生产力显著提高,平均增幅68.0%。RP、BF、SA三个处理成熟期玉米籽粒磷含量较FP分别降低7.1%~12.9%,磷累积量分别降低了8.8%~17.0%,其中RP和BF处理降低幅度达到显著水平,但SA处理籽粒磷含量和磷累积量与FP处理相当。与FP处理相比,RP和SA的磷肥回收利用率均有提高,其中SA处理显著提高7.2个百分点;RP、BF、SA处理均有促进春玉米苗期根系的生长的趋势,其中SA处理根长、根表面积以及细根长 (直径小于0.05 mm) 分别提高13.9%~37.9%、8.6%~46.1%、12.2%~43.0%。此外,与FP处理相比,RP和SA处理提高了玉米苗期根系丛枝菌根侵染率,增幅在16.2%~21.7%之间;SA处理非根际土碱性酶活性有增加趋势,五叶期差异达显著水平,BF处理土壤速效磷提高18.8%~56.3%,五叶期差异达显著水平。  结论  在西北旱地春玉米种植区,磷肥施用量由现在的P2O5120 kg/hm2减少至70~75 kg/hm2仍可以保证玉米稳产。在此基础上,用生理酸性肥料硫酸铵代替尿素可促进玉米根系生长以及丛枝菌根侵染,提高了玉米对土壤中磷素的吸收利用,保证玉米籽粒磷含量不降低,实现了磷素的高效利用,具有减磷增效的潜力。
化肥减施对日光温室越冬长茬番茄氮的吸收、利用率及去向的影响
张怀志, 唐继伟, 袁硕, 冀宏杰, 黄绍文
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19342
摘要(23) HTML全文(27) 相关文章
摘要:
  目的  我国设施蔬菜过量施肥现象严重,本文研究比较了设施栽培条件下,采用常规施肥与化肥减施增效技术 (化肥减施,下同) 的蔬菜产量 (生物量) 变化、化肥氮利用率及其氮去向,为高效施肥提供依据。  方法  2017—2018年在河北省定兴县龙华村基地的日光温室进行了2个试验。试验1根据差减法设计4个处理,包括化肥减施40%(RF) 和常规施肥 (CF),及其不施化肥氮对照RFNN和CFNN。试验2为15N示踪试验,用15N尿素替代普通尿素的15NRF和15N CF 2个处理。番茄收获后,取0—20、20—40和40—60 cm土层样品,测定氮素的残留量。分期收获成熟番茄及枯枝落叶,拉秧时取植株地上和地下部分,分为不同部位,测定番茄产量、养分吸收量。  结果  差减法试验结果表明,RF处理番茄产量、总吸氮量分别较CF显著增加了10.4%、14.8%,化肥氮利用率增加了15.4个百分点。15N示踪试验结果表明,15NRF处理产量、氮吸收量和15N吸收量分别较15NCF处理增加12.1%、13.7%、25.3%,15NRF和15NCF处理的化肥氮利用率分别为36.4%、20.3%。15N示踪法研究还表明,不同土层的全氮含量及15N原子百分超呈自上而下逐渐降低趋势;15NRF处理的化肥氮损失、番茄氮吸收以及土壤氮残留比例分别为40.4%、36.4%和23.2%,15NCF处理化肥氮损失、番茄氮吸收和土壤氮残留比例分别为59.6%、20.6%和19.6%,化肥氮去向总体表现为损失 > 作物吸收 > 土壤残留;15NRF处理化肥氮损失率较15NCF处理低19.2个百分点;15NRF和15NCF处理0—20 cm土层化肥氮残留量分别占土壤中化肥氮总残留量的88.9%、87.9%。  结论  在施用30 t/hm2有机肥的前提下,将目前普遍接受的化肥养分施用量减少40%,番茄产量和氮素吸收量显著增加,土壤残留率没有变化,损失量显著降低,化肥利用率提高15个以上百分点。
添加氯化钠降低硫浓度对营养液架床栽培韭菜硝酸盐累积的减控机理初探
王俊玲, 王梅, 高露, 高爽, 薛占军, 武占会, 高志奎
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19408
摘要(21) HTML全文(15) 相关文章
摘要:
  目的  韭菜易于吸收积累硝酸盐,本文研究了营养液中添加氯化钠 (NaCl) 和降低硫含量减少韭菜硝酸盐累积的效果,并从氮代谢途径初步探讨了其减少硝酸盐累积的机理。  方法  采用新型韭菜专用营养液架床栽培系统进行了韭菜水培试验。在营养液中添加NaCl 12 mmol/L的同时,硫浓度设定为3、2、1和0 mmol/L 4个水平。韭菜生长30天后,取样分析了不同硫水平下韭菜中的硝酸盐含量及主要氮代谢途径中的氨基酸含量。  结果  在营养液硫供应水平3 mmol/L下,与营养液中不添加氯化钠处理相比,NaCl+S3处理的韭菜硝酸盐累积降低了32.60%,地上部干重、可溶性糖和可溶性蛋白质含量、根系活力显著增加;NaCl+S1处理的韭菜硝酸盐累积降低了53.30%,地上部干重、可溶性糖和可溶性蛋白质含量、根系活力也进一步显著增加。因此,NaCl+S1处理较NaCl+S3处理更有利于降低硝酸盐含量。韭菜地上部的全氮含量无显著变化 (NaCl+S3处理) 或略有增加 (NaCl+S1处理),表明添加低浓度氯化钠并未限制氮素吸收。NaCl+S3和NaCl+S1处理下,硝态氮还原活性 (硝酸还原酶NR) 和转氨活性 (谷氨酸草酰乙酸转氨酶GOT、谷氨酸丙氨酸转氨酶GPT) 增加,尤其是初级同化活性 (谷氨酰胺合成酶GS) 大幅增加了43.57%和71.43%。NaCl+S3和NaCl+S1处理下,丝氨酸途径的游离氨基酸代谢和天冬氨酸途径的蛋白质合成得到增强,韭菜的游离氨基酸总量保持基本不变或略有增加,而蛋白质水解氨基酸总量显著增加。  结论  韭菜专用营养液中添加NaCl 12 mmol/L并将硫浓度降低到1 mmol/L,可显著提高根系和氮代谢关键酶活性,在一定程度上改变游离氨基酸代谢途径和蛋白质合成途径,进而显著增加韭菜干物质的同时,大大降低硝酸盐累积。
引入水稻“移栽时间效应”和光敏感性算法改进ORYZA模型及其基于黑龙江气象观测数据的验证
焦江华, 张旭博, 梁硕, 孙楠, 徐梦, 徐明岗
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19411
摘要(20) HTML全文(17) 相关文章
摘要:
  目的  水稻生长模型是实现水稻管理自动化的重要工具。现有水稻模型未充分体现水稻生长的“移栽时间效应”,模型参数较多,使用较复杂。基于这些问题改进和完善水稻生长模型,以提高模型的准确性和实用性。  方法  在ORYZA与RCSODS模型的基础上,结合已有水稻生育期时间节点计算方法及其对干物质积累与分配的影响权重,在模型中增加移栽时间效应和水稻动态消光系数方程。利用2003—2012年黑龙江省绥化市庆安县农业气象站的发育期、产量和气象数据,验证了改进后的水稻生长模型的模拟效果,对比分析改进前后的效果差异。  结果  改进后模拟的返青期、分蘖期、孕穗期、抽穗期与成熟期和实际发育期时间节点的残差均方根 (RMSE) 为1.17天、1.41天、1天、2.23天和2.12天,整个发育期模拟RMSE与RE (相对误差) 平均为1.6天与1.3%。试验点位多年产量范围在6495~8715 kg/hm2之间,模拟值为7230~8207 kg/hm2,其中产量模拟最小误差为210 kg/hm2,平均RMSE与RE分别为714 kg/hm2与9.2%,模型相对误差率保持在10%以内。移栽前有效积温与水稻完成基本营养生长期所需的有效积温为显著正相关 (R2 = 0.78,P = 0.003),根据移栽时有效积温调整发育期模型第一阶段生长速率参数 (基本营养阶段),使发育期的模拟误差缩小3倍,产量模拟误差缩小34%。  结论  引入移栽前有效积温与基本营养生长期发育速率之间关系的响应方程,极大地提升了发育期模型的模拟效果;引入动态水稻消光系数方程,小幅度地提升了产量的模拟效果。改进后的模型可以促进水稻模型的发展,并更加准确的指导种植生产实践。
有机培肥可提升矿区复垦土壤中活性有机碳的含量
安永齐, 王小利, 靳东升, 郜春花, 张强, 洪坚平, 徐明岗
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19521
摘要(28) HTML全文(26) 相关文章
摘要:
  目的  土壤有机碳作为土壤肥力的核心,其不同组分间具有高度异质性。研究不同施肥措施对煤矿区复垦土壤有机碳及其各组分提升的差异特征,可为煤矿区土壤修复提供理论依据。  方法  田间试验在山西煤矿复垦区进行,复垦始于2014年,种植作物为大豆 (1年) 和玉米 (2年) 轮作,采样时 (2018年) 种植作物为玉米。试验共设5个处理为未复垦自然恢复 (ZH)、不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 和有机肥配施化肥 (MNPK)。使用物理‒化学联合分组方法,将土壤有机碳分为游离活性、物理保护、化学保护和生物化学保护4个组分,分析了不同施肥处理下土壤各组分有机碳的含量,计算了各组分有机碳与总有机碳含量间的相关关系。  结果  相较于自然恢复处理,CK、NPK、M、MNPK处理中土壤总有机碳含量在分别提高了11.8%、24.0%、38.8%和49.3%,有机肥处理的结果又显著高于CK和NPK。M、MNPK处理下,游离活性有机碳含量分别为2.11 g/kg和1.68 g/kg,物理保护有机碳含量为0.70 g/kg和0.49 g/kg,均显著高于CK和NPK;化学保护和生物化学保护组分的有机碳含量在各处理间差异不显著。除了微团聚体内的轻组和粘粉粒外,各组分质量比例在不同施肥处理间均存在显著差异,施用有机肥主要增加了大团聚体 (游离活性态和物理保护态) 的质量比例,改善了土壤结构。相关分析表明,游离态的粗颗粒和细颗粒有机碳及物理保护有机碳与总有机碳含量间呈现极显著正相关关系 (P < 0.01),其中拟合方程的斜率表示组分碳含量随单位总有机碳含量增加而引起的变化值,最高的为游离粗颗粒有机碳组分,达到39.7%,游离细颗粒和物理保护有机碳组分的变化率分别为18.6%和21.7%;而化学保护粘粉粒和生物化学保护粘粒组有机碳与总有机碳含量无显著相关性。  结论  施肥和轮作与自然恢复状态相比,短期可显著提高土壤有机碳含量,施用有机肥效果好于单施化肥。单施或者与NPK配合施有机肥主要促进了土壤大团聚体中游离活性态和物理保护态有机碳的质量,单施有机肥效果更佳。由于新增的土壤有机碳活性高,需要长时间持续投入,才可能恢复土壤有机碳的稳定性。
煤矿复垦区不同有机物料的分解特征
陈兵, 王小利, 徐明岗, 李然, 李建华, 靳东升, 段英华, 孙楠
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19478
摘要(25) HTML全文(29) 相关文章
摘要:
  目的  研究不同有机物料在矿区复垦土壤中的分解速率及养分释放特征,为合理利用有机资源培肥矿区复垦土壤提供科学依据。  方法  在山西黄土丘陵区矿区复垦长期试验点进行大田填埋分解试验。采用尼龙网袋法,将供试的4种有机物料为小麦秸秆、玉米秸秆、牛粪和猪粪烘干后过2 mm筛,均按等有机碳8 g称取后装入尼龙网袋埋入试验地15 cm深。在填埋后的第12、23、55、218、280、360天采样,分析4种有机物料的干物质残留量和氮、磷、钾及半纤维素、纤维素、木质素含量,计算C/N比和木质素/N比。  结果  秸秆和粪肥在矿区复垦土壤中的分解速率均在第12天达到最大,然后迅速下降,分解第365天时,小麦秸秆、玉米秸秆、牛粪和猪粪的质量残留率依次为49.8%、55.1%、79.2%和54.0%,有机碳残留率依次为48.8%、53.4%、63.9%和51.8%。供试的有机物料的养分释放率存在差异,在最初的第23天,玉米秸秆的氮、磷养分出现了明显富集,氮、磷养分残留率达到了131.0%和152.7%,小麦秸秆、牛粪和猪粪的氮素残留率依次为93.0%、81.3%和67.8%,磷素的残留率依次为92.5%、98.8%和84.3%,分解第365天时,小麦秸秆中养分释放速率大小表现为钾 > 磷 > 氮,其他三个物料中养分释放速率大小均表现为钾 > 氮 > 磷。从整个分解过程来看,玉米秸秆中氮素和磷素在矿区复垦土壤中表现出先富集再释放的模式,其他三个物料中氮素和磷素均表现为直接释放模式。采用地积温方程能较好地拟合有机物料的分解过程,由方程可知,秸秆和粪肥的分解速率常数 (k) 大小顺序为猪粪 > 小麦秸秆 > 玉米秸秆 > 牛粪。有机物料的分解速率与养分和木质素等成分的含量相关,全磷、半纤维素含量越高分解越快,木质素含量、C/N和Lignin/N越高分解越慢。  结论  秸秆和粪肥在山西矿区复垦土壤中的分解速率在填埋后第12天达到最大值,之后分解速率减缓。与秸秆相比,粪肥的有机碳残留率较高,氮、磷养分释放快,其中以牛粪的分解速率最慢,有机碳残留率最高,因此,牛粪可作为矿区复垦土壤培肥的首选有机物料。
小麦成熟期产量及钾效率相关性状的全基因组关联分析
徐易如, 赵艳艳, 孙福来, 郭营, 赵岩, 李斯深, 孔凡美
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19395
摘要(23) HTML全文(78) 相关文章
摘要:
  目的  探明不同钾处理条件下控制产量及钾效率相关性状的稳定的显著关联分子标记位点,为小麦产量及钾效率相关性状的遗传控制机理研究及相关基因的克隆提供参考。  方法  利用134个小麦品种 (系) 组成的品种群体为试验材料,设置正常供钾 (T1) 和不施钾 (T2) 两个处理,进行了2年田间试验 (E1、E2)。对小麦成熟期株高、穗长、穗粒数、钾吸收、利用效率等23个性状进行了表型鉴定,分别定义了同年同一处理和同一处理两年平均共6个环境平均值。采用GLM+Q一般线性模型和MLM+K+Q混合线性模型相结合的方法,利用群体差异SNP分子标记 (90K SNP芯片) 对小麦产量和钾效率相关性状进行全基因组关联分析。  结果  与正常钾处理相比,不施钾处理条件下籽粒钾利用效率显著升高,单株钾累积量、单株钾含量及总小穗数等性状显著降低。供试小麦各性状的群体变异系数为6.98%~350%,有14个性状的遗传力在50%以上,以株高的遗传力最高 (92.03%)。利用保留的7485个多态性好的群体差异 (SNP) 进行了全基因组关联分析,共检测到1420个分子标记位点与供试23个性状在P ≤ 0.001水平存在显著关联,分布在21条染色体上。有1097个 (77.25%) 分子标记位点仅在一个关联分析环境中被检测到;能在至少2个关联分析环境中被检测到的相对稳定分子标记位点有323个,其中113个位点与钾效率相关性状有关,Tdurum_contig26281_139Kukri_c307_2053等分子标记位点可以提高钾吸收效率,Ex_c19038_571BS00039148_51等分子标记位点能够提高钾利用效率。在至少四个关联分析环境中被检测到的位点有22个,分别与株高、千粒重、穗粒数等5个性状相关。与株高和千粒重显著关联的分子标记位点RFL_Contig4069_2628BS00003632_51可同时在全部6个关联分析环境中检测到,平均贡献率为9.59%和13.66%,环境稳定性非常好,与株高的降低和千粒重的提高显著关联。  结论  不同钾供应水平下与产量及钾效率相关性状显著关联的分子标记位点存在显著差异,77.25%的分子标记位点仅在特定环境下被检测到。但也有22个显著关联分子标记位点 (涉及9个产量及钾效率相关性状) 在至少4个关联分析环境 (共6个环境) 下被检测到,形成高频表达分子标记位点。其中与株高和千粒重分别显著关联的两个分子标记位点在所有6个关联分析环境中均稳定被检测到,能显著降低株高和提高千粒重。这些分子标记位点的相关基因对相关性状的调控效应受钾处理环境影响小,具有较高的理论和应用价值,值得深入研究。
不同株型木薯品种干物质生产和氮素累积及利用特征比较
林洪鑫, 袁展汽, 肖运萍, 汪瑞清, 吕丰娟, 张志华
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19416
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摘要:
  目的  理想株型和氮素高效利用是作物育种和引种的重要指标。作物生长发育和形态建成特征与产量形成和氮素积累密切相关。研究不同株型木薯品种的干物质生产与分配、氮素积累与利用以及产量形成等方面的差异,以期筛选出高产氮素高效利用的株型和品种,为木薯高产栽培和氮素高效利用提供理论依据。  方法  试验以紧凑型品种华南205(SC205)、华南8号 (SC8)、桂热4号 (GR4)、新选048(XX048) 和伞型品种华南9号 (SC9)、华南12号 (SC12) 为材料,于块根形成初期 (种植后70天)、膨大初期 (种植后110天)、膨大中期 (种植后175天) 和成熟期 (种植后240天) 取样,分析了干物质和氮素吸收积累量。  结果  紧凑型品种的生物产量、鲜薯产量、单株薯重和收获指数较伞型品种分别提高16.42%、36.85%、43.93%和40.00%。随着生育时期的推进,叶片的干物质和氮素分配比例随之下降,块根的干物质和氮素分配比例以及茎秆的氮素分配比例随之提高,而茎秆的干物质分配比例变化相对稳定。紧凑型品种地上部的干物质和氮素分配比例在块根形成初期高于伞型品种,而在块根膨大期低于伞型品种。紧凑型品种的氮素利用效率、氮肥偏生产力和氮素收获指数较伞型品种分别提高了28.91%、35.67%和36.00%,而100 kg鲜薯需氮量较伞型品种降低了27.27%。通径分析表明,块根生长后期的干物质生产量和氮素积累量对总量的贡献最大、生长中期其次、生长前期第三、苗期最小。在块根成熟期,紧凑型品种地下部的干物质和氮素分配比例较伞型品种分别提高了10.85和9.13个百分点。相关分析表明,块根生长后期的干物质和氮素积累量、生物产量、单株薯重和收获指数与鲜薯产量呈极显著正相关。  结论  紧凑型品种地上部的干物质和氮素分配比例在块根形成初期高于伞型品种,而在块根膨大期低于伞型品种。紧凑型品种的产量和氮素利用效率较高,而伞型品种的产量和氮素利用效率较低。在生产中,宜选择株型紧凑的木薯品种,从而有利于高产和氮高效利用。
近30年中国稻区氮素平衡及氮肥偏生产力时空变化
黄晶, 刘立生, 马常宝, 薛彦东, 韩天富, 柳开楼, 刘淑军, 张璐, 李冬初, 都江雪, 张会民
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19410
摘要(153) HTML全文(31) 相关文章
摘要:
  目的  面对中国复杂多样的稻作模式和区域条件,推荐各稻区氮肥的合理施用量对于提高氮肥利用效率和维持土壤氮素平衡具有重要意义。  方法  本研究基于1988―2017年间开展的全国水稻土长期监测平台,分析了主要稻区氮肥施用水平、氮肥偏生产力、土壤氮素平衡的时空演变特征,并进一步探究了各稻区氮肥的合理用量。  结果  1) 近30年来,我国东北、西南、长江中游 (早稻)、华南 (双季) 和长三角稻区水稻氮肥平均施用量分别为N 159、173、179、284和279 kg/hm2,全国稻区氮肥平均施用量为N 215 kg/hm2。西南和长三角稻区氮肥施用量随施肥年限的增加而显著增加 (P < 0.05),增加速率分别为N 0.4和2.5 kg/ (hm2·yr)。整体而言,全国稻区氮肥施用量随施肥年限的增加无显著变化。2) 30年间,各稻区之间氮素表观平衡量差异显著 (P < 0.05)。东北、西南、长江中游 (早稻)、华南 (双季) 和长三角稻区氮素年均盈余量分别为N 35、5、20、69和109 kg/hm2,氮素盈余量分别占氮肥平均施用量的22%、3%、11%、24%和39%。各稻区氮素盈余量均随着氮肥施用量的增加而显著增加 (P < 0.0001)。3) 东北、西南、长江中游 (早稻)、华南 (双季) 和长三角各稻区水稻氮肥偏生产力分别为54、51、42、44和35 kg/kg,全国平均为45 kg/kg,仅东北和长江中游 (早稻) 稻区水稻氮肥偏生产力随施肥年限增加而显著提高 (P < 0.05)。各稻区氮肥偏生产力均随着氮素盈余量的增加而呈指数下降趋势 (P < 0.0001)。  结论  本研究综合考虑维持土壤氮平衡和提高氮肥偏生产力,建议东北、西南、长江中游 (早稻)、华南 (双季) 和长三角稻区的适宜施氮量分别为N 131、167、156、244和151 kg/hm2,为各稻区氮肥的合理施用提供参考。
长江流域冬小麦氮磷钾肥增产效应及影响因素
黄晓萌, 徐新朋, 何萍, 王秀斌, 杨兰芳, 仇少君, 赵士诚, 周卫
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20103
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摘要:
  目的  本研究分析了长江流域施用氮、磷和钾肥对小麦产量的增产效应,及主要影响因素的贡献率,旨在明确不同条件下施用氮、磷和钾肥对小麦产量的响应,为优化长江流域的小麦养分管理提供科技支撑。  方法  数据来源于国际植物营养研究所在我国长江流域开展的小麦田间试验,以及在中国知网通过检索得到的有关施肥增产效应的文献,检索关键词为“冬小麦”、“冬小麦 + 产量”、“冬小麦产量 + 肥料利用率”,符合Meta分析标准的氮、磷和钾数据分别有724、624和658组。以不施某种养分处理为对照,以反应比作为该养分的增产效应值,采用Meta分析方法,定量分析施用氮、磷和钾肥对小麦产量变化的贡献,并分别分析了施肥水平、基础地力水平、种植区域、土壤有机质、pH值及土壤养分对产量效应的影响。  结果  与不施氮、磷或钾肥处理相比,长江流域冬小麦施用氮、磷和钾肥分别可显著增加小麦产量66.0%、17.9%和10.0%,以氮肥增产效应最高。基础地力对氮磷钾肥的增产效应均具有显著影响,氮、磷、钾肥均在低肥力土壤 (< 2.0 t/hm2) 增产率最高,分别为134.2%、30.0%和12.1%,氮、磷肥的增产效应与基础地力呈负相关关系。长江流域不同种植区域冬小麦氮磷钾肥的增产效应差异显著,以重庆市的氮效应最高,为136.1% (lnR = 0.859),以浙江省的磷效应最高,为39.1% (lnR = 0.330),贵州省的钾效应最高,为19.1% (lnR = 0.175)。氮磷钾肥均在酸性土壤的增产效果最好,增产效应随着土壤pH升高呈降低趋势,增产率分别为95.2%、29.4%和14.0%。土壤有机质含量对磷效应影响显著,对氮和钾不显著。当土壤全磷 > 1.0 g/kg、全钾 > 20.0 g/kg、碱解氮 < 80.0 mg/kg、速效磷 > 25.0 mg/kg及速效钾 < 90.0 mg/kg时,施氮增产效应最显著;在土壤全磷 < 0.7 g/kg和土壤速效磷 < 15.0 mg/kg时,施磷增产效应最显著;在土壤速效钾 < 90.0 mg/kg时,施钾增产效应最显著。  结论  长江流域冬小麦施用氮、磷、钾肥的增产率分别为66.0%、18.0%和10.0%,氮肥仍是影响长江流域冬小麦增产的最大养分因子。基础地力决定着施肥效应,产量 < 2.0 t/hm2的土壤施肥的增产潜力最高。土壤肥力因素中,pH值、有机质和矿质养分含量应作为肥料投入的依据。
猪粪和秸秆配合替代部分化肥提高番茄风味相关的挥发性有机物的种类和数量
孙娜, 王丽英, 孙焱鑫, 邹国元, 黄绍文
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19372
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  目的  一般认为,施用有机肥可以提高果实品质和风味。本试验以猪粪和秸秆为有机原料肥,从营养品质和风味品质相关的挥发性有机物组成分变化,分析了猪粪和秸秆替代部分化肥对果实营养和风味品质的影响及原因。  方法  在等氮磷钾条件下,将猪粪 (M)、秸秆 (S) 单独或与配合替代化肥中0、1/4和1/2的氮素。在日光温室进行9年定位试验后于2018年取番茄果实样品,分析不同施肥处理对果实营养品质、果实中挥发性物质种类和含量的影响。  结果  单独用猪粪或者秸秆替代1/4的化肥不同程度降低了番茄果实中果糖、葡萄糖和番茄红素含量,但是对果实中硝酸盐、Vc和可滴定酸含量没有显著影响,秸秆和猪粪配合替代1/2的化肥氮,不会降低果实的营养品质,而且可以改善果实的风味。配合猪粪处理的果实中水果香味和花香味的挥发性物质的种类和含量增高,如2-异丁基噻唑、β-紫罗兰酮、3-甲基-丁醇和3-甲基-丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮和E-2-己烯醛;部分风味物质3-甲基-丁醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3-甲基-丁醛、2-异丁基噻唑、β-紫罗兰酮和E-2-己烯醛含量随着猪粪替代比例的提高呈逐渐增加趋势。  结论  猪粪和秸秆配合替代1/2的化肥氮素,不会降低番茄的营养品质,还可以提高番茄风味品质。猪粪有助于具有水果香味和花香味的挥发性物质在果实内的积累,如2-异丁基噻唑、β-紫罗兰酮、3-甲基丁醇和3-甲基丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮和E-2-己烯醛,且积累量以化肥、猪粪和秸秆配施效果最佳。在三十余种挥发性物质中,有12种挥发性物质受不同处理影响超过预期平均贡献,以E,E-6,10,14-三甲基-5,9,13-十五碳三烯-2-酮和2-甲基-4-戊烯醛最为显著。
水钠锰矿提高红壤性水稻土N2O释放速率和氨氧化细菌amoA基因丰度
邢志强, 左继超, 付庆灵, 胡红青, 朱俊
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20002
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  目的  土壤中的氧化亚氮 (N2O) 来源于硝化与反硝化作用,锰可以与硝化或反硝化作用产物反应产生N2O或氮气,已有研究表明土壤中锰含量高会影响硝化作用。因此,本试验以水钠锰矿 (KMnO2·H2O) 与土壤硝化作用与反硝化作用的生物化学耦合反应为切入点,研究了水钠锰矿的添加对土壤N2O释放速率及微生物的影响,对理解N2O释放与土壤环境因子的相互作用提供新的角度。  方法  以红壤性水稻土为供试土壤,通过微宇宙培养试验,在土壤中添加不同质量百分比的水钠锰矿 (0%、0.1%、0.3%、0.7%、1.5%),预培养7 天后,加入硫酸铵N 100 mg/kg继续培养14天。在培养第1、3、7、14天,采用气密性注射器抽取10 mL气体样品,气相色谱仪测定N2O含量;同时取土壤样品,比色法测定铵态氮与硝态氮含量。培养结束时,测定土壤pH,采用实时荧光定量PCR测定土壤16S rDNA与氨氧化细菌 (AOB)amoA基因拷贝数,高通量测序技术分析微生物群落组成及多样性。  结果  水钠锰矿提高了土壤N2O释放速率,增加了土壤N2O累积释放量,以添加0.1%水钠锰矿的N2O累积释放量最高,添加1.5%的最低。土壤铵态氮随培养时间迅速降低,硝态氮含量则迅速增加。水钠锰矿显著提高了土壤pH值与表观N2O产量 (N2O-N/NO3-N),pH随着添加量的增加逐渐提高,N2O-N/NO3-N则随着添加量的增加逐渐降低。适量水钠锰矿显著增加了土壤细菌16S rDNA与氨氧化细菌 (AOB) amoA基因拷贝数,并显著提高了土壤16S rDNA与AOB amoA基因拷贝数的比值,但随着水钠锰矿添加量的增加,细菌16S rDNA和AOB amoA基因拷贝数的增加量逐渐降低;放线菌、变形菌与拟杆菌是所有处理中的优势菌门,通过非度量多维尺度分析发现不同处理间的微生物群落结构差异显著,未添加水钠锰矿处理与添加水钠锰矿1.5%处理的微生物群落结构差异最大,其他处理的微生物群落结构介于两者之间。  结论  添加水钠锰矿0.1%左右可以通过增加AOB的数量促进红壤性水稻土N2O的释放,显著影响微生物物种丰度与群落结构。但高添加量对AOB的刺激作用减弱,因此,应将土壤锰含量作为影响土壤N2O释放的影响因素加以考虑。
氮磷配施对黄土高原旱作农业区典型农田土壤无机磷形态的影响
焦亚鹏, 齐鹏, 王晓娇, 姚一铭, 武均, 蔡立群, 张仁陟
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20063
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  目的  探讨不同氮磷配施条件下土壤无机磷组分转化特征和无机磷组分转化的影响因素,为陇中黄土高原旱作农业区农田磷素的高效利用及土壤养分平衡提供参考依据。  方法  基于2017年布设在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同氮磷配施春小麦长期定位试验,氮 (N)、磷 (P2O5) 各设4个水平,分别为0、75.0、115.0、190.0 kg/hm2,两两正交共16个处理。使用顾益初-蒋柏藩法测定收获后耕层 (0―20cm) 土壤中各形态无机磷组分含量以及环境因子 (土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷、pH、籽粒产量、地上部生物量、磷肥利用率、微生物量碳、氮、磷和碱性磷酸酶)。  结果  土壤无机磷组分分配顺序为Ca10-P > Ca8-P > O-P > Fe-P ≈ Al-P > Ca2-P,无机磷含量主要以Ca-P为主,Al-P、Fe-P、O-P 3种形态占无机磷总量的20%左右。施磷显著增加土壤各无机磷组分磷含量,施氮显著降低除O-P其它无机磷组分磷含量,O-P显著增加。施氮对各无机磷组分比例变化影响较小,Ca2-P、Ca8-P占无机磷总量的比例随着施磷量的增加而增加,Ca10-P、O-P所占的比例随着施磷量的增加呈显著下降趋势。Fe-P占无机磷的比例随着施磷量的增加基本无变化。本研究土壤有效磷与Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、O-P之间呈极显著正相关 (P < 0.01),与Al-P呈显著正相关 (P < 0.05),Ca10-P不显著 (P > 0.05)。通径分析结果显示,各形态无机磷对有效磷的直接贡献顺序为Ca2-P > O-P > Al-P > Ca10-P > Fe-P > Ca8-P,在本区Ca2-P是土壤有效磷的主要磷源,Ca8-P、Fe-P是潜在磷源。施氮显著提高了土壤有机碳、全氮、籽粒产量、地上部生物量及微生物量碳、氮、磷、碱性磷酸酶和磷肥回收利用率,降低了全磷、有效磷、pH。施磷显著提高了全氮、全磷、有效磷、籽粒产量、地上部生物量及微生物量碳、氮、磷、碱性磷酸酶,降低了有机碳。冗余分析结果显示,土壤有机碳是影响陇中黄土高原旱作春小麦农田耕层土壤无机磷组分变化的关键因子;Ca8-P与全氮、Al-P与磷肥回收利用率、O-P与籽粒产量、Fe-P与地上部生物量和碱性磷酸酶以及微生物量氮呈极显著正相关,土壤有机碳与各无机磷组分均呈负相关。  结论  氮磷配施能够促进土壤磷素的活化,提高可供植物直接利用的Ca2-P和具有缓效作用Ca8-P、Al-P的比例,降低了土壤中难溶性Ca10-P、O-P的比例,提升了土壤潜在供磷能力。土壤有机碳是调控该区耕层土壤磷组分转化的关键因子。
天津市设施菜地施肥现状、减肥潜力和科学对策
石生伟, 刘衎, 郭利娜, 任天婧, 李彤, 刘云, 段碧华, 李玉娥
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19375
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  目的  设施菜地存在施肥量过大、肥料利用率低和环境污染等问题。通过对天津市设施菜地施肥现状调查,厘清设施菜地施肥现状和存在问题,为制定科学合理的施肥方案提供依据。  方法  本研究对天津市193个设施蔬菜地块施肥现状展开调查,明确设施菜地施肥特征,估算肥料总养分和化肥养分减施潜力。  结果  天津市日光温室平均养分施用总量为N 755.6 kg/hm2、P2O5 715.5 kg/hm2和K2O 524.9 kg/hm2,显著大于塑料大棚对应养分平均施用总量N 670.9 kg/hm2、P2O5 584.5 kg/hm2和K2O 425.3 kg/hm2(P < 0.05)。有机肥是设施菜地养分的主要来源,对日光温室和塑料大棚N、P2O5和K2O各自施用总量的贡献均超过50%。日光温室和塑料大棚中,化肥对磷 (P2O5) 施用量的贡献分别为44.2%和48.8%。从养分施用方法看,N、P2O5和K2O基施比例日光温室分别为79.4%、80.2%和73.5%,塑料大棚分别为70.2%、78.2%和67.4%,P2O5基施比例大于N和K2O。日光温室和塑料大棚平均养分施用比例 (N∶P2O5∶K2O) 分别为1∶0.92∶0.69和1∶0.87∶0.63。相比推荐施肥量,天津市设施蔬菜N和P2O5普遍施用过量,甘蓝和白菜K2O投入不足。设施菜地总养分 (N + P2O5 + K2O) 减施潜力在31.5%~65.0%之间,化肥养分减施潜力在22.4%~66.6%之间。  结论  天津市设施菜地养分以基施为主,其中化肥基施比例偏高,追肥养分比例过低,养分总量过量施用现象普遍。设施菜地基施化肥和追肥中P2O5比例偏高,养分结构不合理。主要设施蔬菜中,茄子、番茄和芹菜的N和P2O5施用总量远超过各自推荐施肥量,化肥养分减施潜力较大,是设施蔬菜肥料减施关注的重点。
有机肥和缓控肥替代部分化肥降低双季稻田综合净温室效应
李桂花, 周吉祥, 张建峰, 杨俊诚
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19389
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  目的  秸秆还田是我国水稻生产的常规土壤培肥措施,在此背景下,我们进一步研究了用有机肥和包膜尿素替代部分尿素,以及施用硅肥和微量元素对土壤固碳效应和温室气体排放的影响及机理,为实现稻田“固碳减排”提供依据。  方法  江西高安县的双季稻田间定位试验始于2013年。在秸秆全部还田、早稻施N165kg/hm2和晚稻施N 195kg/hm2条件下,设置4个氮素处理: 100%尿素氮 (N0);用20%有机肥替代尿素 (N1);在N1基础上增加Si、Zn和S肥 (N2);在N2基础上按3∶8比例,以包膜尿素替代普通尿素 (N3)。收获期测定作物产量和地上部生物量,2016年测定了早稻和晚稻生育期温室气体 (CO2、N2O和CH4) 排放量。  结果  温室气体排放总量晚稻季显著高于早稻季,其中CH4排放量晚稻季是早稻季的4倍 (P < 0.05),生态系统呼吸晚稻季比早稻季高7.5%~9.3% (P > 0.05)。同一季节四个处理间生态系统呼吸没有显著差异;N2O排放量化肥处理 (N0) 最高,早稻季N0比N1、N2和N3处理分别高31.7%、27.2%和43.7%,晚稻季分别高20%、31.5%和40.6% (P < 0.05);与N0相比,有机替代处理显著增加了CH4的排放量,早稻季N1、N2、N3处理比N0分别增加了13.1%、13.9%和21.4%,晚稻季分别增加了19.4%、12.7%和13.7% (P < 0.05)。利用地上部生物量估计当季/年尺度土壤固碳量效应,晚稻季有机肥处理 (N1,N2和N3) 与N0相比增加显著 (P < 0.05);2016年早稻产量比往年增加30%,所以早稻季综合净温室效应是负值 (碳汇),而晚稻季是正值 (碳源),全年总计为碳源,表明稻田产生温室效应。有机肥和包膜尿素 (N3) 的使用与化肥相比显著降低了全年综合净温室效应。  结论  连续4年的田间试验结果表明,在秸秆还田基础上,用有机肥部分替代化肥可显著增加CH4排放,但又显著降低N2O排放且增加土壤固碳效应。综合考虑,有机肥投入会显著降低双季稻田综合净温室效应。使用包膜尿素替代部分尿素可有效降低施用有机肥产生的CH4排放,且通过提高产量进一步降低双季稻生产系统的综合净温室效应。而施用中、微量元素肥料对综合净温室效应没有显著正效应。由于晚稻的温室气体排放量显著高于早稻,因此,通过优化施肥技术提高早稻产量是降低双季稻年度排放的有效方式。
长期减氮结合深施维持双季稻产量和土壤肥力的机理
彭术, 王华, 张文钊, 侯海军, 陈安磊, 魏文学, 万军勇, 袁辉忠
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19406
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摘要:
  目的  合理减少氮肥用量是解决我国当前稻田生态系统氮素损失量大和氮肥利用率低等问题的重要途径。然而,长期减少氮肥投入能否维持水稻产量和稻田土壤肥力稳定还不清楚。本文以我国南方典型红壤双季稻田为研究对象,系统分析了连续7年化肥深施配合不同氮肥用量措施下双季稻产量、氮肥偏生产力、水稻根际土壤速效养分和土壤肥力的差异特征,探讨了长期减少氮肥用量的可行性,为合理制定双季稻田氮肥管理措施提供重要科学依据。  方法  2012年在中国科学院桃源农业生态试验站开始设置氮肥减量深施长期定位试验,以常规施氮 (CF,早、晚稻施氮量均为N 150 kg/hm2,基追肥均为表层撒施) 为对照,基于化肥深施,设置3个氮肥水平 (N1,减氮30%;N2,减氮23%;N3,减氮16%)。每年早、晚稻收获计产,并于2018年早、晚稻分蘖期、拔节期和成熟期采集水稻根际土壤,测定土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,同时测定晚稻成熟期根际土壤pH、有机碳和全量养分含量,研究连年氮肥减量深施对双季稻产量和稻田土壤肥力的影响。  结果  与CF处理相比,深施条件下,减氮16%~30%处理早、晚稻分蘖期根际土壤有效磷含量显著降低,无机氮和速效钾含量无显著变化;拔节期和成熟期根际土壤NH4+-N和NO3-N含量分别提高了4.26%~109%和2.56%~65.5%,速效磷和速效钾含量分别提高了3.10%~32.60%和5.94%~42.40%,保证了双季稻生育中后期氮磷钾养分的稳定供应。在化肥深施基础上,连续7年减少16%~30%氮肥用量显著提高了氮肥偏生产力,早晚稻增产4.37%~32.7%,并维持土壤有机质和全量养分含量的稳定。  结论  结合化肥深施,减少30%氮肥投入双季稻根际土壤中速效养分含量不会降低,甚至高于撒施。因此,长期减施氮肥结合深施可以维持双季稻的产量和稻田土壤肥力的稳定,显著提高氮肥的偏生产力。
小麦根蘖发育及产量对耕作和施肥方式及施肥量的响应
梅晶晶, 周苏玫, 徐凤丹, 黄源, 申冠宇, 陈旭, 宋淼, 杨习文, 贺德先
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19374
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  目的  黄淮平原小麦生产需要施用大量氮肥,本文探讨了不同耕作和施肥方式对小麦根蘖发育的影响,以期为减氮不减产及提高氮肥利用率提供理论依据。  方法  2016―2018年连续两个种植年度,以半冬性中熟小麦品种百农矮抗58为材料,采用裂区设计试验方法,主区为施氮量 (即,240 kg/hm2、180 kg/hm2),副区为耕作方式 (即:旋耕、深耕),副副区为追肥方式 (即:撒施、隔行开沟追肥、隔二行开沟追肥),研究了小麦根系生长和生理活性、主茎和分蘖发育动态与成穗、籽粒产量和氮肥利用率。  结果  小麦不同生育时期单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数、叶面积指数 (LAI) 均随施氮量降低而降低。与旋耕相比,深耕条件下小麦生育中、后期单株次生根数和单位面积茎蘖数增多、根系活力提高、LAI增大。生育后期,隔行开沟追肥的单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数和LAI最高,撒施次之,隔二行开沟追肥最低。减量施氮较常规施氮籽粒产量降低了2.41%,氮肥偏生产力、氮肥吸收效率和氮肥内在利用率分别增加了29.67%,25.69%和2.29%。与旋耕相比,深耕条件下籽粒产量增加了5.60%,氮肥偏生产力和氮肥吸收效率分别提高了4.48%和8.47%。不同追肥方式中,隔行开沟追肥的籽粒产量最高,氮肥偏生产力和氮肥吸收效率显著提高,较撒施分别提高了3.62%、3.98%和7.38%,较隔两行开沟追肥分别提高了5.93%、6.34%和12.93%。  结论  深耕可提高生育中、后期小麦单株次生根数、根系活力和单位面积茎孽数。常规施氮 (纯氮240 kg/hm2) 结合深耕 (深度25―30 cm)、隔行开沟追肥,可获得最高小麦产量;减施25%氮肥 (即,180 kg/hm2) 会导致籽粒产量降低,但结合深耕并采用隔行开沟施肥方式,可显著提高氮肥利用率,部分减少减氮所造成的产量损失,是获得高产高效的最佳组合。
增密减氮对夏玉米产量和氮素吸收利用的影响
程前, 李广浩, 陆卫平, 陆大雷
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19392
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  目的  适宜密植是获得高产的关键栽培因子,氮肥高效施用是农业绿色可持续发展的重要环节,适度增加种植密度及氮素高效利用是实现玉米高产高效的重要栽培措施。本文探讨不同密度和施氮量组合对夏玉米产量及氮素吸收利用的影响,以期为夏玉米的高产高效栽培提供理论与技术支撑。  方法  本研究以‘江玉877’为供试品种,在江苏省宿迁市、盐城市和扬州市3个地点进行,设置60000株/hm2(D1)、82500株/hm2(D2)2个种植密度和不施氮 (N0)、常规肥N 300 kg/hm2(N1)、常规肥N 225 kg/hm2(N2)、缓释肥一次性基施N 225 kg/hm2(N3)4个施氮方式。研究夏玉米产量、干物质及氮素积累与分配、氮素利用率对不同密度和施氮方式组合的响应。  结果  不同种植密度条件下4个施氮方式对夏玉米产量及氮素吸收利用具有显著影响。相同施氮量下,2个种植密度单株籽粒产量为D2 < D1,但群体产量为D2 > D1。D1条件下,N1和N3的平均群体产量比N2分别高11.3%和10.9%,D2条件下比N2分别高7.4%和9.0%,且D1条件下N1和N3的群体产量差异不显著,D2条件下N3显著高于N1(宿迁和盐城)。宿迁D2N3的群体产量 (9214 kg/hm2) 在所有处理中最高。单株氮素积累量和转运量D1较高,而群体氮素积累量和转运量D2较高。D1条件下,N3和N1处理的群体干物质和氮素积累总量差异不显著,均显著高于N2;D2条件下N3处理的群体干物质积累总量显著高于N1处理,群体氮素积累差异不显著。相同氮水平的D2条件下单株氮素积累量显著低于D1。各施氮处理的玉米收益D2条件下均显著高于D1,D2N3组合在所有处理中收益最高。各处理的氮素偏生产力、氮素农学效率及氮素回收率在D2条件下显著高于D1,且D2N3组合的氮素偏生产力、氮素农学效率和氮素回收率最高。  结论  综合3个地点产量与氮素吸收利用的表现,82500 株/hm2密度结合缓释肥N 225 kg/hm2有利于协同提高江苏省夏玉米产量和氮素利用率,同时降低生产成本,提高玉米种植收益。
连续秸秆-紫云英协同还田对安徽省双季稻产量、养分积累及土壤肥力的影响
刘颖颖, 卜容燕, 唐杉, 韩上, 王慧, 李敏, 程文龙, 李晓韦, 武际, 朱林
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19353
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  目的  水稻秸秆和紫云英是稻田系统重要的原位有机肥源,两者协同还田可以碳氮互济,增加土壤养分供应和促进水稻生长。因此明确长期连续秸秆-紫云英协同还田后水稻增产趋势、养分积累和土壤肥力变化特征对综合利用秸秆和绿肥资源具有重要的意义。  方法  本试验为多年连续大田试验 (2016―2018年),以双季稻为研究对象,设置了3个处理:早、晚稻秸秆不还田,冬季不种植紫云英 (CK);早、晚稻秸秆全量还田,冬季不种植紫云英,即秸秆单独还田 (T1);早、晚稻秸秆全量还田,冬季种植紫云英,即秸秆-紫云英协同还田 (T2)。各处理施用等量的化肥。  结果  相对于对照,连续秸秆单独还田和秸秆-紫云英协同还田周年轮作下水稻产量分别增产1.93%~9.15%和1.34%~12.48%,增产效果随着年份的增加而增加。不同年份间水稻产量变异系数和可持续性指数分析表明连续秸秆单独还田和秸秆-紫云英协同还田均有利于双季稻产量持续性高产稳产,其中秸秆-紫云英协同还田效果优于秸秆单独还田。连续3年6季连续还田后,秸秆单独还田和秸秆-紫云英协同还田对水稻产量的贡献率分别为6.92%和11.10%,其中秸秆-紫云英协同还田处理比秸秆单独还田处理高76.47%。与产量变化趋势一致,连续秸秆-紫云英协同还田不仅有利于早稻氮、磷、钾养分积累,对晚稻养分积累也有一定的后效作用。与试验初始土壤养分含量相比,2018年晚稻收获后,对照处理土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别降低了9.03%、11.11%、3.87%和10.57%。而相对于对照处理,连续多年秸秆-紫云英协同还田处理土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别增加了20.51%、25.00%、24.16%和20.37%;相对于秸秆单独还田处理有机碳、全氮和速效磷含量分别增加了2.73%、7.14%和14.20%。  结论  在双季稻轮作系统中,秸秆-紫云英协同还田有利于早稻和晚稻获得高产和稳产,同时增加早稻氮、磷、钾养分积累,提高土壤有机碳、全氮和速效磷含量,是综合利用秸秆和绿肥资源较好的方式。
好氧快速发酵猪粪更有效提高夏玉米氮素利用率培肥土壤
郭校伟, 潘军晓, 张济世, 徐张义, 马东立, 崔振岭
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19407
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  目的  化肥和畜禽粪便的不合理使用不仅制约着作物增产,还严重威胁土壤健康和环境安全。本研究探究不同发酵方式猪粪有机肥及其替代化肥的比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳氮的影响,从而为规模化养猪场粪便快速处理及其与化肥的配施比例提供理论依据。  方法  以‘先玉335’为供试材料,在中国农业大学丰宁动物试验基地进行田间试验。设置5个处理:不施肥 (CK),100%化肥氮 (FT),100%自然堆肥猪粪氮 (PMT),100%好氧发酵猪粪氮 (PCT),50%好氧发酵猪粪氮 + 50%化肥氮 (FMT)。分析猪粪不同发酵方式及有机氮替代比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳氮的影响。  结果  在等氮条件下,与FT处理相比,PCT、PMT处理玉米产量差异均不显著,但FMT处理显著增产13.2%。5个处理的穗粒数、千粒重由大到小依次为FMT、PCT、FT、PMT和CK处理,其中FMT处理穗粒数较FT显著增加9.4%。各处理中FMT处理氮素积累量最高,为304.6 kg/hm2,与FT处理相比,PCT、PMT处理氮素积累量差异均不显著,但FMT处理氮素累积量显著提高15.5%。与FT 处理相比,FMT处理的氮素回收率、氮素农学利用率和偏生产力分别显著提高85.9%、59.5%和13.2% (P < 0.05),PCT处理分别增加6.6%、9.0%、2.0%,无显著差异,PMT处理却分别降低了11.8%、12.1%、2.7%,无显著差异。在玉米主要生育期,FMT处理0—40 cm土壤无机氮含量均最高,无显著差异,在成熟期,FMT处理无机氮含量较FT显著增加41.8%,PCT和PMT处理较FT分别增加24.4%和6.5%,无显著差异。此外,施用有机肥可不同程度地增加土壤有机碳和全氮含量,与FT处理相比,PCT和FMT分别使有机碳含量显著提高13.3%和9.8%,PMT处理提高3.4%;FMT处理土壤全氮含量显著提高33.4%,PCT和PMT处理分别提高11.6%和7.1%。  结论  在等氮条件下与单施化肥相比,50%好氧发酵猪粪氮 + 50%化肥氮配施不仅显著提高了夏玉米产量和氮素累积吸收量,还显著提升了土壤全氮和有机碳含量以及0—40 cm土壤无机氮含量。单独施用自然堆肥和好氧发酵猪粪与化肥在产量和氮素吸收方面没有显著差异,但可显著增加土壤全氮和有机碳含量,有利于土壤的培肥,而好氧发酵猪粪的效果又好于自然堆肥。
氮循环过程的微生物驱动机制研究进展
林伟, 李玉中, 李昱佳, 周晚来, 张冬冬, 戚智勇
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.20143
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摘要:
氮循环在生物地球化学中具有重要的地位,与人类生活密切相关。氮循环在很大程度上依赖微生物驱动的氮素转化,而在转化过程中必然会造成不同形式氮的同位素效应。为更好地了解和溯源氮循环过程,本文从氮循环的物质通量、微生物作用及氮同位素效应等角度进行系统地论述,并对氧化亚氮 (N2O) 分子内的特异同位素值区分微生物过程做了详细地介绍。结果表明,人为固氮是环境中活性氮增加的主要原因,也进一步促进了氮素转化的各个环节。通过解析氮素循环中微生物过程的形成机理和评估每个过程的同位素效应,为进一步探索微生物的功能基因和氮素同位素效应的内在联系提供了依据,对阐明氮循环过程中微生物驱动的分子机制具有重要意义,而两者的结合也为解决自然条件下氮素转化各过程的溯源难题指明了方向,也将成为今后研究的热点,并在揭示氮素转化机制中发挥越来越大的作用。
喷施矮壮素、多效唑对紫云英生长发育及结实性状的影响
郑春风, 刘春增, 李本银, 张梦, 张成兰, 吕玉虎, 潘兹亮, 聂良鹏, 曹卫东
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19384
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摘要:
  目的  研究不同时期喷施矮壮素和多效唑对紫云英生长发育及结实的影响,明确有利于增产的最佳喷施时期,为提高紫云英种子产量提供有效的化控途径。  方法  选取紫云英品种‘信紫1号’为供试材料,分别于越冬后期、返青期、现蕾期、初花期和始花后5天进行叶面喷施处理,以叶面喷施清水为对照。于盛花期,调查株高、茎粗、分枝数、SPAD值、单株重等生长指标,成熟期按常规考种法考察记载花数、荚数、籽粒数、结荚率和荚果结实率等结实性指标。  结果  现蕾期叶面喷施矮壮素和多效唑均可有效抑制植株株高,提高分枝数、SPAD值和单株重,多效唑喷施效果好于矮壮素。与喷清水对照相比,现蕾期喷施矮壮素的紫云英花数、荚数、籽粒数、结荚率和荚果结实率分别显著提高了16.32%、21.45%、15.94%、2.38%和0.94%,而其在越冬后期和返青期喷施却显著降低各指标;现蕾期喷施多效唑的紫云英花数、荚数、籽粒数、结荚率和荚果结实率分别显著提高了31.69%、43.41%、29.49%、4.76%和2.14%,在越冬后期喷施显著低于各指标。矮壮素和多效唑均在现蕾期喷施的种子产量最高,两者较对照分别增产15.95%和29.88%。  结论  在紫云英现蕾期,叶面喷施植物延缓剂多效唑和矮壮素,均可显著促进花期花荚发育,减少花荚脱落,促进花荚结实成粒,最终获得较高的种子产量,多效唑效果好于矮壮素。
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2020 年 5期封面+目录
2020, (5): 1-5.  
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摘要:
综合农艺管理促进夏玉米氮素吸收、籽粒灌浆和品质提高
于宁宁, 赵子航, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺
2020, 26(5): 797-805.   doi: 10.11674/zwyf.19379
摘要(164) HTML全文(155) PDF 677KB(63) 相关文章
摘要:
  【目的】  夏玉米生产中存在种植密度偏低、施肥不合理、玉米收获时间早等问题,造成产量和品质难以提高,经济效益偏低。研究适合黄淮海地区的综合农艺管理措施,以期改善夏玉米籽粒灌浆特性,提高籽粒品质和氮肥利用效率。  【方法】  本试验以郑单958为试材,在山东农业大学连续进行了两年田间试验,综合考虑施肥量、施肥时期、耕作方式、种植密度、收获时间等措施,设置4个处理:传统种植管理措施(对照,T1);高产高效措施 (T2,降低施肥量,优化施肥时期和种植密度,延迟收获);超高产管理措施 (T3,在T2的基础上增加施肥量和种植密度) ;高产高效优化措施 (T4,在T3的基础上适当降低种植密度和施肥量)。T1处理播前小麦秸秆覆盖和免耕,其他处理均为小麦秸秆还田和旋耕。从抽雄期至成熟期,每5天取一次样,测定籽粒干物质量和水分含量,计算灌浆和脱水速率,收获期测产。  【结果】  与T1处理相比,3个综合农艺管理措施均能提高夏玉米后期籽粒灌浆速率,延长籽粒灌浆期,增加粒重,提高产量和经济效益,同时改善籽粒品质。其中,两年产量均以T3处理最高,较T1处理显著增加46.0%~47.8%,其次是T2和T4,较T1处理分别显著增加14.9%~31.6%和25.9%~33.6%;氮肥偏生产力 (PFPN) 以T2和T4处理较高,较T1处理分别增加61.1%~84.5%和53.6%~62.9%。同时,T2和T4处理从籽粒最大含水量时到收获时的灌浆速率显著增加,后期籽粒脱水速率增加,收获时籽粒干重显著提高。优化综合农艺管理措施可改善籽粒品质,其中以T4处理籽粒品质最佳,2017年总淀粉含量和支链淀粉含量较T1处理分别显著增加4.5%和10.1%,直链淀粉含量显著下降7.6%,支链淀粉/直链淀粉增加0.4;可溶性糖和粗蛋白含量分别显著增加6.2%和16.3%;粗脂肪含量显著降低8%。综合农艺管理虽然会增加施肥次数,增加一定的人工投入,但玉米籽粒产量增加,最终的经济效益提高。T4处理经济效益最高,较T2和T3处理两年平均增加613和1084元/hm2  【结论】  高产高效优化管理措施 (T4) 在超高产管理措施 (T3) 基础上,适当降低种植密度,减少化肥用量,能更有效促进夏玉米籽粒的后期灌浆,增加灌浆时间,促进植株干物质向籽粒的转运。虽然高产高效优化管理措施 (T4) 下产量比超高产管理 (T3)有所降低,但显著高于常规高产高效管理 (T2),且可明显提高玉米品质和肥料利用率,增加净收益。
氮肥用量及有机无机肥配比对陇中旱农区玉米光合特性及产量的影响
郭喜军, 谢军红, 李玲玲, 王嘉男, 康彩睿, 彭正凯, 王进斌, Setorkwami Fudjoe, 王林林
2020, 26(5): 806-816.   doi: 10.11674/zwyf.19279
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摘要:
  【目的】  甘肃省气候干旱,土壤肥力不高,玉米生产对化肥氮素的依赖性高。研究该地区适宜的氮肥投入量及有机无机肥比例,为该地区玉米生产可持续高产提供理论和技术依据。  【方法】  2016—2018年,在甘肃省定西市安定区李家堡镇的甘肃农业大学旱作农业综合实验站,以玉米品种先玉335为试材,进行了3年田间试验。共设9个氮素投入量和有机无机肥配比处理,T1处理为不施氮肥;T2~T6处理的施氮量均为200 kg/hm2,其中商品有机肥氮的替代比例依次为50.0%、37.5%、25.0%、12.5%、0%;T7处理的施氮量和商品有机肥氮替代比例分别为N 225 kg/hm2和22.2%,T8处理分别为N 250 kg/hm2和40.0%,T9处理分别为N 275 kg/hm2和54.5%。于拔节期、开花期和灌浆期测定玉米光合指标和干物质积累量,收获后测定产量及产量构成。  【结果】  相同施氮量下提高有机氮比例,玉米叶绿素含量和叶面积指数没有同步增加,光合效率没有明显增加。提高氮肥总施用量可显著提高叶面积指数和光合效率,增加玉米干物质积累量。相同施氮量下,有机无机肥配施处理 (T2~T5) 在开花期光合效率低于单施化肥处理 (T6),但灌浆期干物质积累量与单施化肥处理 (T6) 差异不显著;成熟期有机氮替代比例为12.5%的T5处理干物质积累量较50.0%有机氮替代比例 (T2) 显著增加48.5%。相同施氮量下,增加有机氮比例提高了成熟期干物质向籽粒的分配率,以40.0%有机氮替代比例 (T8) 和50.0%有机氮替代比例 (T2) 的处理籽粒干物质分配率相对较高,其值分别为56.9%、56.0%,但40.0%有机氮替代比例 (T8) 的玉米产量低于单施化肥 (T6) 。在丰水年,增加施氮量 (T7、T8和T9处理) 不能显著增加玉米生物产量和籽粒产量,在等氮量 (200 kg/hm2) 投入条件下,增加有机肥比例降低了生物产量,但没有显著降低籽粒产量;在干旱年份,有机氮替代比例为37.5% (T3) 和50.0% (T2) 的处理玉米籽粒产量较单施化肥处理 (T6) 分别增加了16.9%和14.5%,提高了氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率。  【结论】  陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米,投入总氮200 kg/hm2较为适宜,增加有机氮施用比例至50%左右,可以保持现有产量不降低,且增加玉米对氮素的总吸收量,有利于减少氮素在土壤中的残留,能够协调玉米全生育期内的土壤氮素供给,优化叶面积、叶绿素和光合作用在玉米产量形成中的关系,促进光合产物和氮素向籽粒转运,进而提高玉米氮素利用效率和籽粒产量。
不同耕作方式对玉米根系特性及养分吸收转运的影响
展文洁, 刘剑钊, 梁尧, 袁静超, 张洪喜, 刘松涛, 蔡红光, 任军
2020, 26(5): 817-825.   doi: 10.11674/zwyf.19324
摘要(152) HTML全文(136) PDF 590KB(55) 相关文章
摘要:
  【目的】  耕作方式影响玉米根系的生长发育及养分吸收,比较东北中部雨养区不同耕作制度下玉米根系生长和养分吸收特征,为建立合理的耕作方式提供理论依据和技术支撑。  【方法】  2011―2012年,在吉林省连续进行了2年的田间定位试验,设置4种耕作方式:浅灭茬后直接播种 (对照,T1),苗带深松后镇压 (T2),行间深松且苗带镇压 (T3),苗带行间全部深松 (T4)。在6展叶期、吐丝期和生理成熟期,取0—60 cm土层的植株根系样品,分析玉米产量、养分吸收转运及根系生长发育特征。  【结果】  不同耕作方式下玉米产量差异显著 (P < 0.05),两年平均值表现为T3 > T2 > T1 > T4,T2处理和T3处理的产量分别比T1处理增加8.1%和10.2%。与T1处理相比,T2和T3处理均增加了玉米吐丝后氮磷钾养分累积量,吐丝后累积养分对籽粒的贡献率显著增加 (P < 0.05)。T2和T3处理下的氮、磷、钾累积量对籽粒的贡献率分别比T1处理增加了0.4%~3.6%、16.9%~33.8%、70.5%~82.1%,T3处理增幅高于T2处理。T2和T3处理显著增加了玉米各生育期的总根干重、总根长和总根表面积 (P < 0.05),其中,6展叶期至成熟期,总根干重、总根长、总根表面积的增幅分别为9.8%~22.8%、16.1%~33.1%、19.9%~38.2%。T2和T3处理在各土壤剖面的根系形态均优于T1处理,其中以T2处理最佳,且在20—40 cm土层间差异最为显著 (P < 0.05)。与T1处理相比,T3处理下各生育时期在20—40 cm土层的根干重、根长、根表面积平均增幅为34.1%、48.3%、47.8%,根直径平均增幅为22.1%。  【结论】  与浅灭茬后直接播种相比,苗带行间全部深松不利于根系发育,而行间深松且苗带镇压方式促进了根系的生长发育和纵向延伸,尤其是在20—40 cm土层根系干重、根长和根表面积明显增加,有利于根系对深层土壤养分的吸收利用,进而提高玉米花后累积养分对籽粒的贡献率,增加产量。
氮锌配施促进小麦根系形态建成及其生理活性提高
梁振凯, 郭聪颖, 王彩芝, 李友军, 张均
2020, 26(5): 826-839.   doi: 10.11674/zwyf.19286
摘要(1300) HTML全文(443) PDF 847KB(23) 相关文章
摘要:
  【目的】  氮、锌营养均影响作物的生长、产量和品质。从小麦根系生长发育及生理活性角度,研究氮锌配施提高小麦产量的机理。  【方法】  试验于2016—2018年在河南科技大学农场进行,供试材料为‘洛麦28’。采用2因素3水平完全随机设计,氮 (N) 水平设置为120 kg/hm2 (N120)、180 kg/hm2 (N180) 和240 kg/hm2 (N240),锌 (ZnSO4·7H2O) 水平设置为0 kg/hm2(Zn0)、20 kg/hm2 (Zn20) 和40 kg/hm2 (Zn40)。在拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期采样,挖长和宽均为20 cm、深为40 cm的土块,将根样冲洗干净,测定小麦根干重、根长、根表面积、根系氮代谢相关酶活性、根系锌代谢相关酶活性、根系氮和锌含量。在成熟期测定产量及其构成因素。  【结果】  同一施氮水平下,根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在Zn20处理下最高,而其根系核糖核酸酶活性最低;同一施锌水平下,根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在N180处理下最高,而其根系核糖核酸酶活性最低。氮锌互作显著影响小麦产量、根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量。与其他处理相比,N180Zn20处理下小麦单位面积穗数、穗粒数以及千粒重均最高,产量增幅为3.5%~53.4% (2016—2017)、5.3%~54.5% (2017—2018)。相关分析表明,在主要生育期,小麦的根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮含量和锌含量与产量存在显著或极显著的正相关关系,根系核糖核酸酶活性与产量之间存在显著负相关关系。  【结论】  施氮和锌均显著影响小麦根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系核糖核酸酶活性、根系氮和锌含量。适宜的氮锌配施具有良好的氮锌协同效应,有利于根系良好形态的建成,调节根系生理活性以及氮、锌养分的吸收利用,从而促进小麦的高产稳产。综合分析可知,N180Zn20处理为本试验条件下的最佳配施组合。
小麦钾离子通道蛋白基因TaPC1介导植株抵御低钾逆境功能研究
师新新, 张佳祺, 张雨萌, 王妮, 马金荣, 肖凯
2020, 26(5): 840-849.   doi: 10.11674/zwyf.19381
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摘要:
  【目的】  钾离子通道 (potassium channel, PC) 蛋白通过介导离子跨膜转运,增强低钾胁迫下植株对钾素的吸收和利用能力。本研究以采用RNAseq鉴定小麦应答低钾基因获得的PC家族基因TaPC1为对象,对该基因分子特征、应答低钾表达模式及其介导植株抵御低钾逆境的能力进行研究。  【方法】  采用生物信息学工具分析TaPC1分子特征,采用溶液培养法培养丰钾 (K2O 6 mmol/L )、低钾 (K2O 0.06 mmol/L) 处理小麦和转化株系幼苗,采用 DNA 重组技术构建TaPC1亚细胞定位和表达质粒,利用农杆菌介导法遗传转化烟草。采用常规植株形态、生理和qPCR方法测定植株生长、生理指标和基因表达。  【结果】  TaPC1与植物种属PC家族基因具有较高的同源性,该基因编码蛋白具有植物种属PC蛋白跨膜域保守特征,翻译蛋白经内质网分选后定位于细胞质膜。低钾 (0.06 mmol/L) 处理下,根、叶中TaPC1表达增强;将低钾处理植株转入丰钾 (6 mmol/L) 营养液进行恢复处理后,根、叶中该基因表达下调,表明TaPC1呈低钾应答表达模式。基因遗传转化结果表明,与野生型 (WT) 对照相比,低钾处理下,超表达TaPC1烟草株系植株干物质积累量增多,细胞活性氧累积量减少,细胞保护酶 (SOD、CAT和POD) 活性提高,丙二醛含量降低。基因表达分析表明,低钾处理下,转化株系内细胞保护酶编码基因NtSOD1NtCAT1;1NtPOD1;2NtPOD1;6的转录本丰度较野生型 (WT) 显著增多,表明上述基因通过增强表达,在改善转化株系低钾处理下细胞活性氧稳态中发挥重要作用。此外,与WT相比,低钾处理下转化株系的钾累积量显著增多,光合碳同化能力增强。  【结论】  TaPC1呈低钾胁迫增强表达模式,上调表达该基因能显著增强植株钾素吸收,有效维持低钾逆境下的细胞活性氧稳态特征,在改善植株光合物质生产和抵御低钾逆境能力中发挥重要作用。
典型黑土不同施氮量对马铃薯产量和氮素利用率的影响
李珺, 刘双全, 仇少君, 赵士诚, 徐新朋, 郭腾飞, 张佳佳, 何萍
2020, 26(5): 850-857.   doi: 10.11674/zwyf.19348
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摘要:
  【目的】  我国马铃薯生产中养分不平衡施用问题严重,过量施氮不利于农业可持续发展和生态环境保护。在养分专家系统 (Nutrient Expert,NE) 推荐施肥量基础上,研究不同施氮量对马铃薯产量、养分吸收和氮肥利用率的影响,为马铃薯推荐施肥提供科学依据。  【方法】  于2017―2018年,分别在黑龙江克山县不同地块进行2个田间试验,在NE系统推荐施肥量 (N180) 的基础上,设减施推荐施氮量的50% (N90)、25% (N135) 和增施25% (N225)、50% (N270) 4个处理,并以不施氮肥的处理作对照 (N0)。测定马铃薯产量、养分吸收量、肥料利用率等指标。  【结果】  017和2018年马铃薯产量均以NE系统推荐的N180处理最高,较N0处理两年平均增产40.4%。N90和N135处理低施氮水平 (≤ 180 kg/hm2) 下,随着施氮量的增加,马铃薯产量也明显增加,当施氮量超过NE系统推荐的施肥量 (180 kg/hm2) 后,继续增施氮肥对产量增加无明显作用。与N0处理相比,两年N180处理的块茎、秸秆和全株氮素吸收量平均增幅分别为49.8%、58.2%和52.0%,磷素吸收量平均增幅为36.3%、52.2%和39.8%,钾素吸收量平均增幅为26.4%、46.8%和31.3%,生产1 t块茎 (鲜重) 所需要的氮、磷、钾养分分别为4.6、1.1和5.8 kg。N180处理的产量和氮磷钾养分吸收量均为最高,氮素农学效率和回收率与N90和N135处理差异不显著。  【结论】  在不超过马铃薯氮素需求条件下,增加氮肥投入可显著增加马铃薯产量和氮素吸收量,NE系统能够指导马铃薯科学施肥,保障马铃薯产量,提高氮肥利用效率。
设施早熟西瓜和甜瓜的化肥施用现状及减施潜力
郭亚雯, 崔建钊, 孟延, 杨爽, 黄冬琳, 问亚军, 陈竹君, 周建斌
2020, 26(5): 858-868.   doi: 10.11674/zwyf.19317
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  【目的】  调查陕西省设施栽培西瓜 (Citrullus lanatus)和甜瓜 (Cucumis melo) 施肥现状、养分输入特征和养分管理中存在的问题,为实现西瓜和甜瓜化肥合理减施,改善品质,增加农户经济效益提供科学依据和技术支撑。  【方法】  选取西瓜、甜瓜栽培面积大的农户,且使调查农户均匀覆盖主产区,采用实地走访记录方式,在调研陕西设施早熟西瓜、甜瓜产量水平,农户施用有机肥、化肥种类及施用量、施肥方式等基础上,依据当地目标产量、肥料试验文献数据,推荐区域合理施肥量,并对推荐施肥量进行田间验证,根据推荐施肥量对农户施肥现状进行评价并分析化肥的减施潜力。  【结果】  设施栽培西瓜、甜瓜主产区肥料 (化肥 + 有机肥) N、P2O5、K2O养分投入量平均分别为582、412、541 kg/hm2和1059、763、842 kg/hm2,其中化肥N、P2O5、K2O平均施用量分别为266、213、304 kg/hm2和315、317、281 kg/hm2;西瓜、甜瓜化肥N、P2O5、K2O养分平均用量分别为各自推荐量的1.8、3.6、2.3倍和2.9、6.3、3.1倍,养分表观盈余量分别为455、369、388 kg/hm2和980、728、692 kg/hm2,养分利用率仅为4.6%~28.3%。西瓜化肥氮、磷和钾施用过量的农户分别占79.6%、88.9%和79.6%,化肥氮、磷和钾减施潜力分别为46%、72%、57%;甜瓜化肥氮、磷和钾施用过量的农户分别占74.9%、91.0%和74.9%,化肥氮、磷和钾减施潜力分别为65%、84%和68%,西瓜和甜瓜化肥总减施潜力 (N + P2O5 + K2O) 分别为57%和73%。西瓜、甜瓜有机肥中氮素养分占养分总用量的比例分别为39.5%和65.8%,比例总体上适宜;西瓜和甜瓜化肥N∶P2O5∶K2O投入比例分别为1.0∶0.8∶1.1和1.0∶1.0∶0.9,P2O5占比过高;水肥一体化条件下西瓜、甜瓜基施化肥 (N + P2O5 + K2O) 占化肥施用总量 (基肥 + 追肥) 的比例分别达91.2%和59.4%,基施养分比例过高。  【结论】  本研究区域西瓜、甜瓜养分总投入中,有机养分比例适宜,但存在化肥投入过量,尤其是磷施用比例过高的问题;在水肥一体化栽培技术下,存在基施养分比例过高、养分盈余量大、养分利用率低的问题。生产实践中,亟待根据西瓜、甜瓜养分需求规律,制定精准施肥量和适宜的养分比例,建立区域合理施肥技术体系,最终实现西瓜化肥氮、磷和钾平均施用总量减少46%、72%和57%,甜瓜化肥氮、磷和钾平均施用总量减少65%、84%和68%。
荔枝在不同温度和氮素形态下的氮、磷吸收动力学特征
朱陆伟, 周昌敏, 白翠华, 区宇程, 姚丽贤
2020, 26(5): 869-878.   doi: 10.11674/zwyf.19325
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  【目的】  温度直接影响植物对养分的吸收能力,而植物对氮素形态具有偏好性。研究不同温度和氮形态营养条件下荔枝根系吸收氮和磷能力的差异,为荔枝不同季节 (物候期) 合理施用氮、磷肥提供依据。  【方法】  以‘黑叶’荔枝实生苗为材料,采用水培方法进行了试验。设置6个生长温度 (10℃、15℃、20℃、25℃、30℃和35℃) 和3种氮形态营养液 (硝态氮、1/2硝态氮 + 1/2铵态氮和铵态氮,分别表示为NN、1/2NN + 1/2AN和AN),共18个处理。将饥饿48 h的荔枝苗置于营养液中,于处理0、1、2、3、4、6、8、10和12 h后采集营养液样本,测定其中氮、磷含量。计算荔枝吸收氮、磷养分离子的动力学参数变化,并比较根系吸收氮、磷养分能力的差异。  【结果】  温度和氮形态对荔枝吸收氮和磷养分均有显著影响 (P < 0.01)。随温度升高,NN和1/2NN + 1/2AN处理下荔枝对总氮的最大吸收速率 (Imax) 呈现“下降–升高”的交替变化,但AN处理下的Imax受影响较小。15℃和30℃时AN处理荔枝对总氮的Imax显著高于其他两种氮形态营养处理,其他温度下则以1/2NN + 1/2AN处理最高;单一氮形态营养下,荔枝对氮素的亲和力 (Am) 和离子补偿点 (Cmin) 随着温度升高而发生波动;同时供应两种氮素形态时,Am随温度升高(10℃~30℃)而增加,而Cmin随温度升高而下降。氮形态对荔枝吸收总氮的Imax的影响与温度有关,但不同温度下均以NN处理的Imax最低、Am最高及Cmin最低。在1/2NN + 1/2AN处理中,荔枝吸收NH4+Imax显著高于NN处理,但NN处理的Am更高且Cmin更低。氮素供应形态对荔枝吸收H2PO4的影响也与温度有关,在15℃和25℃时荔枝吸H2PO4Imax表现为1/2NN + 1/2AN > AN > NN,其他温度下的氮形态处理间没有明显差别。除15℃时NN处理荔枝对H2PO4AmCmin分别显著低于、高于其他两个处理外,其他温度下3种氮形态营养处理的AmCmin接近。  【结论】  荔枝为喜硝植物,吸收硝态氮的能力也更强。在生长介质温度为15℃和30℃时单独供应铵态氮及在其他温度下同时供给两种氮形态,有利于荔枝对氮素的吸收。在15℃和25℃时,同时供应硝态氮和铵态氮最有利于荔枝吸收H2PO4,供应铵态氮次之;其他温度下氮供应形态对荔枝吸收H2PO4没有明显影响。为提高荔枝吸收氮磷营养能力,建议生产上避免一次性大量施用硝态氮肥。
低温胁迫下磷肥施用量对油橄榄生长发育的影响
王天, 宋佳承, 闫士朋, 李朝周
2020, 26(5): 879-890.   doi: 10.11674/zwyf.19349
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  【目的】  探究自然低温胁迫下磷肥施用量对油橄榄幼苗生长发育的影响,旨在确定低温条件下增强油橄榄幼苗抗寒性及促进其生长发育的最适磷肥施用量,为油橄榄苗期养分管理提供科学依据。  【方法】  本试验选用我国油橄榄主栽品种‘鄂植8号’为试验材料,所用磷肥为磷酸二氢钠 (NaH2PO4·2H2O),6个处理的每株幼苗P2O5施用量分别设为0、15、30、45、60和75 g,记作P0、P15、P30、P45、P60 和 P75;低温胁迫是在自然条件下,取样时间为2018年9月16日、11月15日和12月30日上午9:00左右,取样当日与前两日平均气温分别为17.6℃、3.1℃和–5.3℃,采集样品为植株叶片、根系,分析油橄榄幼苗叶片冻害指数、渗透调节物质含量、膜伤害指标、抗氧化酶活性、叶绿素含量、磷含量及根系活力、根系形态和生物量积累。  【结果】  在低温环境 (3.1℃、–5.3℃) 下,增施适量磷肥可降低油橄榄叶片冻害指数,增加叶片中脯氨酸 (Pro)、可溶性蛋白 (SP)、可溶性糖 (SS)、叶绿素和磷含量,增强叶片抗氧化酶活性,降低叶片膜透性、超氧阴离子产生速率和丙二醛 (MDA) 含量,增强根系活力。在3.1℃条件下,P45处理油橄榄叶片超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT) 与抗坏血酸过氧化物酶 (APX) 活性较P0分别增加了104.75%、95.02%和100.01%;叶绿素含量和磷含量较P0分别增长了114.83%和33.66%。在低温条件下,油橄榄幼苗根系和地上部生长均受到抑制,P45处理的油橄榄总根长、根表面积、根体积和根尖数较P0处理增加了42.60%、28.79%、55.50%和25.01%,各磷肥处理下根系平均直径间差异不显著;株高、根干重、地上部干重较P0处理分别增加了48.48%、80.27%和34.51%。  【结论】  低温抑制油橄榄幼苗生长发育,而适量增施磷肥可有效提高油橄榄的生理活性,进而缓解低温对油橄榄幼苗的损伤,增强了植株的抗寒性。低温胁迫条件下,每株施用45 g磷肥 (P2O5)的效果最佳。
八宝景天–柑橘间作降低柑橘根际土壤镉含量以减少对镉的吸收
李丹丹, 杨军, 杨武年, 郭俊娒, 杨俊兴, 郑国砥, 万小铭, 陈同斌
2020, 26(5): 891-900.   doi: 10.11674/zwyf.19376
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摘要:
  【目的】  超富集植物与经济作物间作是实现重金属污染农田边生产边修复的有效措施。为此,研究八宝景天 (Hylotelephium spectabile) 和柑橘间作对柑橘重金属吸收累积的影响,为柑橘生产提供安全、经济有效的栽培措施。  【方法】  以早熟和晚熟柑橘、八宝景天为试材进行盆栽试验,以全Cd含量为0.92 mg/kg的污染土壤和0.06 mg/kg的清洁土壤为供试土壤。分别设置早熟和晚熟柑橘单作、八宝景天单作、早熟和晚熟柑橘–八宝景天间作和柑橘–八宝景天限制性间作,共7个处理,限制性间作采用半透膜根际袋将八宝景天和柑橘根系分开。在植株生长74天 (7月) 和218天 (12月)时采样,调查植株生物量和Cd含量,分别测定根际土壤全Cd和有效态Cd含量。  【结果】  与柑橘单作相比,与八宝景天间作柑橘的叶片Cd含量降低了26.7%,与清洁土壤种植的柑橘叶片Cd含量 (0.011 mg/kg) 相近。间作条件下,柑橘根际土壤中全Cd含量由0.92 mg/kg降低至0.75 mg/kg,有效态Cd含量由单作处理的0.82 mg/kg降低至0.78 mg/kg,低于柑橘单作处理;柑橘–八宝景天间作柑橘根际土壤中全Cd的减少量是柑橘–八宝景天限制性间作柑橘根际土壤全Cd减少量 (6.52%) 的2.83倍。柑橘–八宝景天间作中八宝景天对土壤Cd的年提取量、年去除率分别达1.40 mg/pot、3.34%,与其单作 (1.50 mg/pot、3.73%) 相比,去除效率降低了10.6%,其主要原因是间作降低了八宝景天的生物量。  【结论】  尽管柑橘–八宝景天间作影响八宝景天对镉的去除效率,但显著降低了柑橘根际全Cd和有效态Cd含量,进而将柑橘叶片Cd含量降低到与清洁土壤下近似的水平,实现了边修复边安全生产的目标,因此,柑橘–八宝景天间作可作为中低度Cd污染农田土壤修复的重要生物措施。
玉米花生间作改善花生铁营养提高其光合特性的机理
王飞, 刘领, 武岩岩, 李雪, 孙增光, 尹飞, 焦念元, 付国占
2020, 26(5): 901-913.   doi: 10.11674/zwyf.19156
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  【目的】  研究玉米花生间作改善花生铁营养后对花生功能叶片光能吸收、转化、电子传递和CO2固定的影响,揭示玉米花生间作改善花生光合性能的机理。  【方法】  试验在河南科技大学试验农场进行,采用两因素两水平完全随机设计,两个种植模式包括玉米花生间作 (2行玉米间作4行花生) 和花生单作,两个磷肥施用水平为:不施磷 (P0) 和施P2O5 180 kg/hm2 (P1)。单作花生于新叶完全展开时 (7月14日) 出现黄化,8月2日严重黄化,间作花生未出现黄花。测定了黄化和正常花生功能叶片光合作用强度对光照和CO2 浓度的响应,并分析了相关参数,运用JIP-test建立了叶绿素荧光诱导动力学曲线并计算了相关参数。  【结果】  与单作缺铁花生相比,间作花生功能叶单位面积光能的吸收 (ABS/CSo)、捕获 (TRo/CSo) 和电子传递 (ETo/CSo)、PS I受体侧电子还原的能量 (REo/CSo) 和单位面积反应中心数目 (RC/CSm) 明显提高,光合电子传递链电子传递能力明显增强,PSⅡ最大光化学效率 (ΨPo)、捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA下游电子受体的概率 (Ψo)、用于电子传递的量子产额 (ΨEo)、电子从还原系统传递到PS I电子受体侧的效率 (δR)、PS I末端受体还原的量子产额 (ΨRo) 均显著提高,增幅依次为36.7%~39.6%、79.6%~92.2%、151%~163%、16.3%~20.0%和177%~215%;PS I光化学活性 (ΔI/Io) 及PS I与PSⅡ之间的协调性 (ΦPSⅠ/PSⅡ) 也显著增强;间作花生功能叶SPAD值、光饱和时净光合速率 (LSPn)、光饱和点 (LSP)、羧化效率 (CE)、CO2饱和时净光合速率 (Amax)、Rubisco最大羧化速率 (Vc, max)、最大电子传递速率 (Jmax) 和磷酸丙糖利用率 (TPU) 显著提高。施磷能显著提高间作花生功能叶SPAD值、ΨPoΨoΨEoδRΨRo、铁含量、净光合速率和生物量 (P < 0.05),却了加剧单作花生的缺铁症状,显著降低其功能叶SPAD值、ΨPoΨoΨEoδRΨRo、铁含量、净光合速率和生物量 (P < 0.05)。与单作正常花生相比,间作降低了花生功能叶ABS/CSoTRo/CSoETo/CSoLSPn和单株干物质量,却显著提高了功能叶ΨEo。  【结论】  玉米花生间作显著改善了花生铁营养,因而促进了花生功能叶PSⅡ对光能的吸收、转化和电子传递,提高PS I光化学活性、PSⅡ与PS I的协调性和电子传递链稳定性,还显著提高暗反应CO2羧化固定能力,从而提高净光合速率和生物量。施磷加剧单作花生缺铁症状,降低其光化学效率、暗反应能力、净光合速率和生物量,却能增强间作种间作用,提高间作花生光能吸收转化能力和CO2固定能力。
阿魏酸诱导蚕豆枯萎病发生及根系组织结构损伤的化感效应
袁婷婷, 董坤, 郭增鹏, 董艳
2020, 26(5): 914-923.   doi: 10.11674/zwyf.19388
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  【目的】  酚酸类化合物是多种农作物根际土壤中常见的自毒物质,化感自毒物质与土传病害发生密切相关。研究阿魏酸对枯萎病发生的促进效应及机理,为阐明连作自毒物质–病原菌–寄主抗病性互作效应提供参考。  【方法】  采用水培试验研究阿魏酸对蚕豆幼苗生长和枯萎病发生的影响。在蚕豆幼苗长至4~6片真叶时,将其移入2 L Hoagland 营养液中进行培养,其中阿魏酸浓度分别为0、50、100、200 mg/L。待阿魏酸处理2 天后,加入25 mL 1 × 106 cfu/mL的尖孢镰刀菌孢子悬浮液。继续培养40天后,取样调查植株生长状况和枯萎病发病率。利用显微镜观察蚕豆根系细胞组织结构的变化,通过室内培养试验研究尖孢镰刀菌菌丝生长和致病力对阿魏酸胁迫的响应。  【结果】  与无添加阿魏酸 (0 mg/L) 处理相比,添加阿魏酸处理显著抑制蚕豆幼苗的生长,且阿魏酸浓度越高抑制作用越强。本试验条件下,阿魏酸处理显著提高蚕豆枯萎病发病率300.0%~500.0%,显著增加病情指数113.3%~1666.7%,发病率和病情指数均在阿魏酸处理浓度200 mg/L下达到最大值。阿魏酸处理抑制尖孢镰刀菌的菌丝生长,显著提高尖孢镰刀菌产生的果胶酶、纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶活性44.8%~59.0%、78.2%~145.6%、975.6%~2435.4%和165.1%~622.9%;显著提高枯萎酸含量107.6%~236.2%。阿魏酸胁迫下,蚕豆根系表皮细胞扭曲变形,木质部导管变细,导管壁增厚,胶状物和内含物充满整个细胞,阻碍营养物质和水分的正常运输,进而加速蚕豆枯萎死亡。  【结论】  阿魏酸胁迫虽然抑制尖孢镰刀菌的菌丝生长,但显著提高蚕豆根系细胞壁降解酶活性和枯萎酸含量,进而增加尖孢镰刀菌致病力,加速根系细胞组织结构损伤,促进尖孢镰刀菌侵入蚕豆根系,加剧枯萎病发生和危害。阿魏酸在蚕豆连作障碍中扮演着初始诱因的角色。
长期施肥褐土不同磷组分对磷素盈余的响应
杨振兴, 周怀平, 解文艳, 刘志平
2020, 26(5): 924-933.   doi: 10.11674/zwyf.19291
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  【目的】  研究褐土区玉米田长期不同磷源投入对土壤磷素形态和磷素累积的影响,通过对不同磷组分与磷素盈余之间进行相关性分析,研究不同施肥措施对土壤磷素形态转化的影响,为探索合理的磷肥调控措施,促进土壤中磷素向作物易于吸收的水溶态和碳酸氢钠溶解态转化,提高磷素利用效率提供依据。  【方法】  试验依托始于1992年位于山西省寿阳县北坪旱塬上的长期定位试验。9个施肥处理包括:无肥对照 (CK)、N1P1、N2P2、N3P3、N4P4、N2P1M1、N3P2M3、N4P2M2、N0P0M6,其中N1、N2、N3、N4分别为尿素N 60、120、180、240 kg/hm2,P1、P2、P3、P4分别为过磷酸钙P 16、33、49、66 kg/hm2,M为腐熟厩肥,M1、M2、M3、M6分别折合为施P量14、28、42和83 kg/hm2。1992—2016年,收获后取0—20 cm耕层土壤样品,分析土壤磷素形态及盈余量,并计算不同形态磷素与磷盈余量之间的相关性。  【结果】  连续施肥25年后,土壤磷组分发生了不同的变化,不施肥处理除H2O-Pi、Residual-P外,各形态磷较试验初均有降低。施用无机肥各处理主要增加了土壤中HCl-P含量,以N4P4处理提高幅度最大,比试验初提高了127.7%。有机肥投入可以显著提高土壤中的活性磷含量,高量施用有机肥后,H2O-P总含量较试验初提高了8倍之多,NaHCO3-Pi年增加速率为11.50 mg/(kg·a)。不同施肥各处理土壤磷素盈余量为N0P0M6 > N3P2M3 > N4P4 > N4P2M2 > N3P3 > N2P2 > N2P1M1 > N1P1 > CK。磷素盈余是土壤磷组分变化的重要影响因素,各形态磷组分对磷素累积量响应大小为NaHCO3-Pi > NaOH-Pi > HCl-P > NaHCO3-Po > Residual-P > H2O-Po > NaOH-Po > H2O-Pi。  【结论】  长期施肥使土壤各组分磷素含量发生了显著变化,有机无机肥配施有利于土壤中活性磷的转化,过量施磷导致磷素在土壤中大量盈余,高量施用有机肥磷素盈余量最大。当以无机肥投入时,施用过磷酸钙P 33 kg/(hm2·a)基本可以满足作物生长发育的要求。当有机无机肥配施时,施用过磷酸钙P 16 kg/(hm2·a),配施厩肥P 14 kg/(hm2·a) 时,土壤磷素盈余量最小。
土壤有机碳储量与外源碳输入量关系的建立与验证
蔡岸冬, 徐明岗, 张文菊, 王伯仁, 蔡泽江
2020, 26(5): 934-941.   doi: 10.11674/zwyf.19287
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  【目的】  土壤有机碳是土壤肥力的核心,外源碳的输入量是影响土壤有机碳的主要因素之一。建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的内在联系,对深入了解土壤有机碳的形成和土壤肥力的定量提升具有重要意义。  【方法】  利用我国南方红壤典型农田长期 (25年) 和短期 (8年) 定位试验平台,选择25年长期施肥试验中CK (不施肥)、NP (氮磷化肥配施)、NPK (氮磷钾化肥配施)、NPKM1 (NPK与有机肥配施);1.5NPKM1 (1.5倍NPKM1) 和M2 (单施有机肥) 6个处理的数据,建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的变化量及土壤有机碳储量的关系;选择8年短期施肥试验中T0 (氮磷钾配施)、T1 (NPK与15 t/hm2有机肥配施)、T2 (NPK与30 t/hm2有机肥配施) 和T3 (NPK与45 t/hm2有机肥配施) 4个处理的数据,对长期试验建立的关系进行验证。  【结果】  与CK相比,长期施用化肥 (NP和NPK) 处理下年均根茬碳输入量显著增加了0.45~0.75 t/hm2;长期单施有机肥 (M2) 及有机肥配施化肥 (NPKM1和1.5NPKM1) 处理下年均根茬碳输入量为1.59~9.36 t/hm2,显著高于CK、NP和NPK处理 (P < 0.05);而短期化肥 (T0) 和有机肥配施化肥 (T1、T2和T3) 处理间年均根茬碳输入量没有显著差异。长期NP、NPK、NPKM1、1.5NPKM1和M2处理下,土壤有机碳储量均能达到稳定值 (即有机碳储量不再随试验年限的增加而变化),分别为24.01、25.16、48.44、48.46和49.83 t/hm2。长期不同施肥处理下土壤有机碳储量的矿化量平均为4.69 t/hm2,维持初始土壤有机碳储量需要累积外源碳输入的量为8.52 t/hm2;通过长期土壤有机碳储量的变化量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时存在17%的误差,并低估了土壤有机碳储量的增加量;在考虑初始土壤有机碳储量存在差异的情况下,通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时仅存在3%的误差;根据土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系,维持初始有机碳储量 (SOCa) 所需外源碳的量为54.35 × [34.62/(48.71 − SOCa) − 1],提升土壤有机碳储量到SOCb时所需外源碳的量为1881.60 × (SOCb − SOCa) / [(48.71 − SOCb) × (48.71 − SOCa)]。  【结论】  根据初始土壤肥力状况,通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系,可以准确量化土壤有机碳提升所需外源碳输入量。
藏东南色季拉山西坡不同植被土壤有机碳垂直分布特征及其影响因素
史飞, 徐梦, 张旭博, 王振波, 孙志刚, 张崇玉
2020, 26(5): 942-953.   doi: 10.11674/zwyf.19284
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  【目的】  藏东南地区高山生态系统有巨大的土壤碳汇潜力,研究其不同生态系统下土壤有机碳 (SOC) 储存的变化特征及其影响因子,有助于深入了解青藏高原土壤碳循环及区域碳源汇平衡。  【方法】  本研究在西藏色季拉山西坡海拔3000~4600 m开展密集土壤采样,研究不同海拔高度下不同植被类型SOC的储存特征,并分析其关键影响因子。  【结果】  表层0—5 cm的SOC含量随海拔升高而增加,4个植被带SOC含量平均值表现为高寒草甸 (8.31% ± 0.77%) > 暗针叶林 (7.20% ± 0.90%) > 高寒灌丛草甸 (6.74% ± 0.80%) > 针阔混交林 (3.88% ± 0.46%)。在剖面5—10、10—15、15—20、20—30、30—40、40—60 cm各层SOC含量随海拔升高呈先增加后降低趋势,SOC含量在4种植被带的平均值表现为暗针叶林 > 高寒灌丛草甸 > 高寒草甸 > 针阔混交林。SOC含量随剖面深度增加而显著下降,高寒草甸和高寒灌丛草甸SOC垂直分布特征为表层聚集型,而针阔混交林和暗针叶林SOC垂直分布特征为普通递减型。剖面0—20、20—40、40—60 cm的SOC储量随海拔升高呈先增加后降低的特征。在表层0—20 cm高寒草甸SOC储量最高 (C 95.66 ± 4.81 t/hm2);在剖面20—40和40—60 cm暗针叶林SOC储量最高,且其在整个0—60 cm剖面的SOC总储量在所有植被类型中最高 (C 199.14 ± 11.10 t/hm2);针阔混交林SOC储量在剖面各层均为最低,且其在整个剖面的SOC总储量 (C 111.45 ± 10.30 t/hm2) 显著低于其他植被类型。剖面各层SOC储量与年平均温度、凋落物碳氮比呈显著负相关,而与海拔高度、年平均降水量和土壤含水量呈显著正相关。逐步回归显示土壤含水量是影响剖面各层以及整个剖面SOC储存的关键因子。随机森林模型对SOC储存的解释度为50.32%~65.82%,土壤含水量对表层土体SOC预测的相对贡献最高,年平均温度、年平均降水量和凋落物质量对各层SOC预测均有显著贡献,而植被类型对SOC预测的相对贡献随剖面加深而逐步增加。  【结论】  色季拉山西坡不同海拔高度下SOC的储存特征随不同植被类型和剖面深度而发生显著变化,环境因子(如土壤水分) 对表层土体SOC储存有关键影响,植被类型对深层土体SOC储量变化的预测有重要贡献。
浙江省商品有机肥中重金属含量变化趋势及风险管控对策
叶雪珠, 肖文丹, 赵首萍, 陈德, 张棋, 黄淼杰
2020, 26(5): 954-965.   doi: 10.11674/zwyf.19299
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  【目的】  有机肥是农业生产的重要肥源,了解有机肥质量安全现状,可为有机肥合理施用和管控提供参考。  【方法】  于2017年采集浙江省96家有机肥生产企业共99个商品有机肥样品,研究分析其Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni 8种重金属含量、分布特征、污染成因及施用风险。并与2013年文献进行比较,分析重金属含量的变化。  【结果】  1) 商品有机肥中Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni的平均含量分别为0.17、5.5、0.63、17.3、33.2、213.8、660.5、17.7 mg/kg,变异系数为54.9%~151.3%,含量差异较大。相比2013年,Cd、Pb、Cr、Hg和As含量在2017年均有所降低,降幅为23.0%~72.7%,其中Hg和As含量大体呈逐年下降趋势,2017年较2009年平均含量分别下降74.2%和51.8%,Cr和Pb平均含量较2010年分别下降74.9%和54.4%,Cd平均含量在近4年降幅明显,2017年较2013年下降72.7%。但商品有机肥中As仍有8.1%超标,Cu、Zn含量偏高,Ni含量有增加趋势。Cu、Zn、Ni是浙江省商品有机肥主要风险因子。2) 主成分和相关性分析表明,Cu-Zn、Cr-Ni-Hg、Cd-Pb重金属污染来源具有同源性。Cu、Zn、As以饲料添加来源为主,Cr、Hg、Ni主要来源于饲料原料本身,Cd、Pb则以饲料原料本身、生产粘结剂或生产环境来源为主。3) 商品有机肥成分配方复杂,猪粪原料占比较大,其次为鸡粪和牛粪。根据NY 525—2012有机肥重金属限量标准,以猪粪为主要原料的有机肥As超标率9.6%,以鸡粪、羊粪为主要原料的有机肥未出现重金属超标,根据德国腐熟堆肥重金属限量标准,以猪粪和鸡粪为主要原料的有机肥Cu、Zn超标样品较多,Ni只在以猪粪和鸡粪为主要原料的有机肥中出现超标。4) 长期施用含重金属商品有机肥,存在土壤重金属积累风险。按有机肥年施肥量30 t/hm2推算,Cu、Zn和Cd风险相对较大,安全使用年限分别为14、18、34 年。  【结论】  浙江省商品有机肥总体质量安全程度较高,有机肥中Cr、Pb、Hg、As、Cd含量近年来得到较好的控制,但Cu、Zn、Ni含量偏高,部分As含量超标,长期施用条件下存在土壤重金属累积风险,因此需加强对有机肥中重金属的管控,制定商品有机肥中Cu、Zn、Ni限量标准,以保障土壤长期可持续利用。
研究简报
基于川麦冬活性成分高和重金属含量低的有机无机肥最佳配施方案
李思佳, 邓秋林, 文秋姝, 周娟, 张亚琴, 雷飞益, 陈雨, 刘志伟, 陈兴福
2020, 26(5): 966-974.   doi: 10.11674/zwyf.19363
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摘要:
  【目的】  明确川麦冬[Ophiopogon japonicus (Linn. f.) Ker-Gawl]生产中氮 (N)、磷 (P)、钾 (K) 和生物有机肥 (BF) 最佳配施量,为大田川麦冬的科学种植提供参考。  【方法】  采用L9 (34) 正交设计,分析9个不同N、P、K与BF组合处理下,川麦冬品质活性成分、代表性活性成分与重金属含量,并基于DTOPSIS法进行了综合选优。  【结果】  合理的N、P、K和BF配施可显著提高川麦冬水溶性浸出物、总皂苷、可溶性多糖、麦冬皂苷D与麦冬皂苷D'的含量,降低Cu、Gd、As、Pb、Hg的含量。其中,以N1P3K3BF3处理的水溶性浸出物、总皂苷、麦冬皂苷D与麦冬皂苷D'的含量最高,分别为74.52%、0.38%、112.208 μg/mL与56.293 μg/mL;可溶性多糖含量最高的为N3P3K2BF1处理(42.47%);Cu和Pb含量最低的为N1P2K2BF2处理,As含量最低的为N3P2K1BF3处理,Gd含量最低的为N2P1K2BF3处理,Hg含量最低的为N2P2K3BF1处理。  【结论】  通过DTOPSIS法进行了综合选优,活性成分高、重金属含量低的最佳施肥组合为N1P3K3BF3,即N、P2O5、K2O和生物有机肥分别为598、240、595.80和2700 kg/hm2
施磷量对不同播种方式下冬小麦干物质转运及养分吸收利用的影响
刘冲, 贾永红, 张金汕, 孙鹏, 罗四维, 王欢, 李鹏, 石书兵
2020, 26(5): 975-986.   doi: 10.11674/zwyf.19199
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摘要:
  【目的】  研究立体匀播方式下,施磷量对冬小麦干物质、产量及养分效率的影响,以筛选与新疆冬小麦立体匀播技术配套的适宜施磷量。  【方法】  以新冬22号为材料,采用双因素裂区试验设计,设播种方式为主区,分条播 (D) 和立体匀播 (U) 两种方式;施磷量 (P2O5) 为副区,磷施用量分别为0、60、120、180 kg/hm2 (分别用P0、P60、P120、P180表示)。在主要生育期取植株样并测定干物质分配和转运量,在开花期和成熟期测定植株氮、磷、钾含量,收获后测定产量及其构成因素。  【结果】  与条播相比,小麦茎秆直径和株高在立体匀播下具有显著优势 (P < 0.05)。4个磷用量处理中,干物质转运、分配及磷素转运、利用均以P120最佳,且产量优势明显 (P < 0.05)。立体匀播提高了冬小麦分蘖茎上籽粒的干物质分配、营养器官干物质转运量,保证冬小麦将更多的氮、磷、钾向籽粒转运,促进植株磷素转运和利用。两种播种方式均以P120 处理最有助于开花期和成熟期干物质向叶片、茎秆和叶鞘以及穗部的分配,从而有效增加干物质转运率和干物质转运对籽粒贡献率,进而提高经济系数,达到高产的效果。  【结论】  立体匀播比常规条播更有利于小麦生长发育。采用立体匀播的冬小麦适当增加磷肥施用量,可有效促进单位面积穗数、分蘖茎穗粒数和千粒重的提高,进而获得高产。在本试验条件下,施用P2O5 120 kg/hm2是兼顾冬小麦产量和养分利用效率的最佳用量。
保障我国粮食安全的肥料问题
朱兆良, 金继运
摘要(5055) [PDF 2130 KB](1935)
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(4767) [PDF 2629 KB](15541)
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(3159) [PDF 929 KB](1653)
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%。
中国主要粮食作物化肥施用量与效率变化分析
摘要(4268) [PDF 876 KB](2201)
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。
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(5208) [PDF 1767 KB](1075)
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。
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(2411) [PDF 1119 KB](1165)
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(5952) [PDF 906 KB](2087)
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(3663) [PDF 1163 KB](1555)
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。
密度、氮肥互作对小麦产量及氮素利用效率的影响
曹倩, 贺明荣, 代兴龙, 门洪文, 王成雨
摘要(3344) [PDF 930 KB](1796)
摘要:
为了探明小麦产量和氮素利用效率同步提高的最佳施氮量和种植密度,制定合理的栽培措施,实现高产高效提供理论依据,以大穗型品种泰农18(T18)和中穗型品种山农15(S15)为试材,在大田条件下设置4个播种密度(60、75、90和105 kg/hm2)和3个施氮水平(0、180和240 kg/hm2),研究了氮密互作对小麦子粒产量和氮素利用效率的影响。结果表明,播种密度和施氮量均显著影响冬小麦产量及构成因素,且两者间存在明显的互作效应;两因素中密度是导致产量变化的主导因素。子粒产量提高引起氮肥农学利用效率和氮肥吸收利用率的协同提高。综合考虑产量和氮素利用效率等因素,在本试验条件下,泰农18的适宜播量为102 kg/hm2,适宜的施氮量为180 kg/hm2;而山农15的适宜播量为83 kg/hm2,适宜的施氮量为180 kg/hm2。说明在冬小麦高产栽培过程中,可以通过调节施氮量和播种密度,充分利用氮密互作效应,在提高氮素利用率的同时,获得较高的子粒产量。
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(4221) [PDF 1194 KB](724)
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。