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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

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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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甜菜M14品系与二倍体栽培甜菜耐盐性的比较研究
李洪丽, 杨娜, 端木慧子
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19089
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摘要:
目的甜菜属于耐盐碱作物,比较了两个优质甜菜品种的耐盐性,为甜菜育种提供依据。方法本试验以甜菜M14品系 (18+1条染色体) 和来自同一亲本分离得到的二倍体栽培甜菜 (18条染色体) 为试验材料,在正常和200 mmol/L NaCl胁迫条件下进行水培试验。在处理0、1、3、5、7天后,采集幼苗样品,测定株高、根长,分析K+、Na+、MDA和甜菜碱含量,测定主要抗氧化物酶基因 (SODCATAPXGR) 和甜菜碱合成基因 (CMOBADH) 的转录水平及以上6个基因编码酶活性。结果1) 正常条件下,两个甜菜品系的株高和根长均无明显差异;200 mmol/L NaCl胁迫条件下,M14品系的株高和根长均优于二倍体。2) 正常条件下,M14品系与二倍体的根吸收K+和Na+的能力相似,代谢过程中产生甜菜碱的量相当;200 mmol/L NaCl胁迫条件下,两个甜菜品系根中的K+、Na+含量差异不显著,而M14品系根中的甜菜碱含量高于二倍体。3) 正常条件下,两个甜菜品系根中的SODCATAPXGRCMOBADH基因转录水平差异均不显著;200 mmol/L NaCl胁迫条件下,M14品系根中的SODGR基因转录水平均在第1天时高于二倍体,CATAPXCMOBADH基因转录水平在第3~5天显著高于二倍体。4) 正常条件下,两个品系根中SOD、CAT、APX、GR、CMO和BADH活性差异不显著;200 mmol/L NaCl胁迫条件下,M14品系根中活性均显著高于二倍体。结论正常条件下,甜菜M14品系和二倍体栽培甜菜两个品系根的耐盐性无显著差异,而在200 mmol/L NaCl胁迫条件下,甜菜M14品系根部的甜菜碱含量高,抗氧化物酶基因转录水平及酶活性均显著高于二倍体,表现出更高的耐盐特性。
小麦-玉米季不同旋耕和深耕管理对潮土微生物量碳氮与酶活性的影响
朱长伟, 龙潜, 董士刚, 石柯, 姜桂英, 李小磊, 张崇洋, 刘芳, 申凤敏, 刘世亮
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19358
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摘要:
目的本研究通过探讨黄淮平原潮土区两年不同轮耕模式下土壤微生物量碳氮、酶活性的差异和变化特征,为该地区选择适宜的耕作制度提供理论依据。方法2016—2018年采用裂区设计进行了田间小麦-玉米轮作试验。主处理为小麦季旋耕 (RT) 和深耕 (DT),3个副处理为玉米季免耕 (NT)、行间深松 (SBR)、行内深松 (SIR),共6个处理。2017、2018年玉米收获后,每10 cm一个层次,测定了0—50 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳 (SMBC)、微生物量氮 (SMBN) 和脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性。结果各处理土壤有机质、全氮、速效养分、SMBC、SMBN及酶活性均随土层深度增加而降低,40—50 cm土层不受耕作方式的影响。行间深松和行内深松对表层土壤有机质和全氮影响不明显,但显著提高了深层土壤有机质和全氮含量。小麦季旋耕显著增加了玉米季0—10 cm土层中的速效养分含量,而小麦季深耕条件下玉米季的DT-SBR和DT-SIR处理则显著增加了20—40 cm土层中的速效养分含量。在0—20 cm土层,小麦季旋耕条件下玉米季的RT-NT、RT-SBR和RT-SIR处理的SMBC明显高于小麦季深耕条件下的DT-NT、DT-SBR和DT-SIR处理,但在20—40 cm土层,SMBC和SMBN均表现为小麦季深耕处理显著高于旋耕处理,且以DT-SIR处理SMBC (67.99 mg/kg) 和SMBN (45.96 mg/kg) 最高。小麦季深耕处理提高了深层 (30—40 cm) 土壤微生物量氮/全氮值,但降低了表层 (0—20 cm) 土壤中的微生物熵。玉米季深松处理 (RT-SBR、RT-SIR、DT-SBR和DT-SIR) 较免耕处理 (RT-NT和DT-NT) 均提高了土壤酶活性,其中,在0—20 cm土层,小麦季旋耕玉米季深松处理 (RT-SBR和RT-SIR) 土壤脲酶活、蔗糖酶和中性磷酸酶活性较高;而小麦季深耕玉米季深松处理 (DT-SBR和DT-SIR) 则提高了深层 (20—40 cm) 土壤中的三种酶活性。结论小麦季旋耕-玉米季深松处理 (RT-SBR和RT-SIR) 能明显提高0—10 cm土壤速效养分含量、0—20 cm土壤微生物量碳含量,而小麦季深耕-玉米季深松处理 (DT-SBR和DT-SIR) 则提升了20—40 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳和氮含量;小麦季深耕处理提高了深层 (30—40 cm) 微生物量氮/全氮比,但降低了表层 (0—20 cm) 微生物熵。
江西省丰城市农田土壤微量元素空间分异特征及其影响因素研究
余慧敏, 朱青, 傅聪颖, 郭熙
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19093
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摘要:
目的开展土壤微量元素空间分异及其影响因素的分析,能够更加客观地阐明土壤微量元素变化的内在机理,这对田间土壤肥力的有效管控、保障人类健康、保护土壤生态环境都有重要意义方法在江西省丰城市鄱阳湖平原农田区,采用网格布点法布设283个采样点,每个采样点取0—20 cm表层土壤,对样点数据用三倍标准差法剔除异常值20个,实际利用样点数为263个,分析了土壤样品的pH、质地、氮磷钾和6个微量元素全量。采用地统计学理论、方差分析、相关分析以及回归分析方法对鄱阳湖平原区农田土壤6种微量元素B、Mn、Mo、Se、I、F含量、空间分布特征、空间变异及其影响因素进行分析。结果B、Mo含量均值处于丰富与上限值之间;Mn元素含量平均值为330.24 mg/kg,处于缺乏水平;Se、I元素含量平均值处于适量水平;F元素含量平均值为474.59 mg/kg,处于边缘水平;6种元素含量均为中等程度变异,但各元素含量变异程度有所差异。B、Mn、Mo元素的最优插值模型为指数模型,Se、I、F均为球状模型。I元素的块金效应 < 25%,其他5种元素的处于27.09%~4.77%。6种微量元素的空间分布格局差异较为明显,除Se元素在全市表现为不缺乏外,其余5种元素均处在缺乏水平。B、Mn、I、F元素均受到土壤类型、耕层质地的显著影响,Mn、Mo含量与坡度、pH间均达到极显著相关水平,Mn、Se、F含量与全磷含量表现为显著相关性,坡向与到河流的距离与6种元素含量未达到相关关系,其他影响因素仅对某一种元素表现出显著或极显著相关关系。B、I元素的主要影响因素中,耕层质地的影响程度最大;Mn、Mo元素的主要影响因素中,pH对其含量变化的贡献率最高;Se元素含量与土壤类型、全磷、坡度、高程之间达到显著、极显著水平,以全磷的影响程度最高;F元素含量与土壤类型、耕层质地、全氮间的相关性为显著水平,全氮为主要影响因素。结论1) 研究区土壤微量元素B、Mo的含量总体较高,Se元素含量适量偏上,Mn元素总体上较为缺乏,I、F元素的含量总体适量偏下;6种元素均为中等程度变异。2) 土壤微量元素B、Mn、Mo的最优插值模型为指数模型,Se、I、F则为球状模型;除I元素具有强烈的空间自相关外,其余5种元素表现为中等程度的空间自相关。3) 微量元素影响因素中,坡向、到河流的距离与各元素含量间未有显著相关关系。B、I元素含量均受耕层质地的影响最大;Mn、Mo元素含量的主要影响因素中,pH对其含量变化的贡献率最高;Se元素含量影响因素中以全磷的影响程度最高;F元素含量则主要受全氮的影响。
盐碱地土壤硝态氮及玉米产量对深松和秸秆还田的响应
翟明振, 胡恒宇, 宁堂原, 张海依, 徐琳, 尹晓燕
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19026
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摘要:
目的盐碱地是我国重要的土地资源,研究合理可行的耕作技术和培肥措施,为提高产量和实现盐碱地农业可持续发展提供理论依据。方法2014—2017年,在山东省滨州市无棣县的盐碱土上,以玉米为供试作物,连续进行了4年田间试验。试验采用裂区设计,以耕作方式为主区,分别设夏季旋耕15 cm(R) 和旋耕后再深松35 cm处理 (S);副区为冬季秸秆还田量,设秸秆半量还田 (3350 kg/hm2,B) 和秸秆全量还田 (6700 kg/hm2,Q) 两个用量,以无秸秆还田为对照。所有处理的养分总量保持一致。开花后每隔10天取样1次,直到收获期,测定了植株干物质和穗位叶硝酸还原酶活性。在玉米小口期、开花期及收获期,取1—100 cm土层样品,每10 cm为一层,测定了土壤硝态氮含量及累积量。结果各生育期玉米干物质积累量和产量在两个耕作措施处理间的差异不显著,与秸秆半量还田相比,秸秆全量还田处理开花期前干物质量较少,但在开花期时,已经开始赶超秸秆半量还田的处理。在收获期,秸秆全量还田处理的干物质量显著高于秸秆半量还田处理的干物质量,4年中的提高幅度8.6%~9.7%,秸秆全量还田处理的籽粒产量显著优于秸秆半量还田处理 (P < 0.05)。4年干物质积累量,SQ处理平均比SB、RQ和RB分别提高2.5%~7.3%、1.6%~4.2%和7.6%~20.3%。相对于SQ,SB可以提高籽粒产量,但差异不显著。深松与秸秆全量还田有明显的正耦合作用,秸秆全量还田与深松耕作相结合有利于籽粒产量的提高,与其他处理差异显著 (P < 0.05)。4年中秸秆全量还田的平均硝态氮含量在小口期低于秸秆半量还田;到了开花期显著高于秸秆半量还田,但在收获期,又显著低于秸秆半量还田的处理,硝态氮累积量平均降低17.9% (P < 0.05)。而深松耕作处理土壤硝态氮平均含量与旋耕处理差异不显著。而在4年中,深松耕作处理的平均硝态氮含量略高于旋耕处理3.02%,差异不显著,且深松耕作处理的平均硝态氮累积量比旋耕处理低8.9%。结论在供试盐碱地土壤条件下,增加秸秆还田量提高玉米产量、降低土壤硝态氮残留的效果十分显著。秸秆还田和深松耕作相结合更有利于玉米高产。秸秆全量还田结合浅旋耕后再深松的效果最好,不仅可以进一步提高秸秆还田的效果,还可以减少氮肥的施用和土壤中硝态氮的累积。
不同节氮水平下壮秧对双季早稻产量及氮肥吸收利用的影响
陈金, 涂田华, 谢江, 曾广初, 李瑶, 邱才飞, 关贤交, 邓国强, 陈先茂, 邵彩虹, 徐明岗, 彭春瑞
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19270
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摘要:
目的培育壮秧和施用分蘖肥是促进水稻早发的重要措施,但增施分蘖肥易导致水稻无效分蘖大量滋生和氮素流失,造成后期群体偏大、光合效率低和面源污染。研究了双季早稻壮秧节省分蘖肥施氮量的效应及其产量形成和氮素吸收利用特性,以期为双季早稻节氮控污丰产栽培提供依据。方法以超级杂交早稻淦鑫203为材料,采用壮苗育秧 (状秧) 和普通育秧 (普秧) 两种方式培育秧苗。于2014—2015年大田试验,设置壮秧 (VS) 下常规施氮 (VS+100%N)、节氮10%(VS–10%N)、节氮20%(VS–20%N)、节氮30%(VS–30%N)4个处理,以普秧 (NS) 下常规施氮 (NS+100%N) 处理和不施氮空白 (NS+0N) 处理分别作对照,共6个处理。减施的氮肥均在分蘖肥中扣除,除不施氮对照外,各处理基肥氮 (72 kg/hm2) 和穗肥氮 (54 kg/hm2) 均保持不变。分析了早稻拔节期、齐穗期和成熟期SPAD值、光合速率、硝酸还原酶活性和各器官氮素含量,测定了成熟期水稻产量及其构成,明确了植株总氮积累量、氮素转运量、氮表观转运率和氮素吸收利用效率等。结果与NS+100%N处理相比,壮秧下分蘖肥节氮10%~30%对叶片SPAD值和光合速率无显著影响,但壮秧能促进分蘖发生和成穗,在生育中后期逐渐弥补分蘖肥节氮对分蘖期干物质积累的不利影响,成熟期VS–10%N和VS–20%N处理干物质积累量较对照NS+100%N增加,产量分别增加了8.5%和1.5%;VS–30%N处理干物质积累量和产量则呈下降趋势。同时,壮秧有利于提高早稻叶片硝酸还原酶活性、各器官氮含量和氮积累量,与NS+100%N处理相比,VS+100%N处理成熟期氮素积累总量显著增加了6.9%,VS–10%N和VS–20%N处理无显著变化,VS–30%N处理显著下降了9.7%。壮秧处理氮素吸收利用效率和氮肥农学利用效率较NS+100%N处理分别显著提高了12.1%~22.4%和9.9%~24.7%(P < 0.05)。结论双季早稻壮秧可以促进分蘖早发,提高叶片的干物质生产能力和氮代谢性能,弥补分蘖肥减氮后水稻对前期生长的不利影响,提高后期的干物质生产量和氮运转量。通过培育壮秧,分蘖肥减施总施氮量的20%以内,早稻产量不会下降,实现了水稻的节氮、丰产和节本栽培,有利于提高氮素利用效率和减少氮素流失对环境的污染。
测苗定氮综合氮素管理提高直播超级稻产量和肥料效益的效果
蒋鹏, 徐富贤, 熊洪, 张林, 郭晓艺, 朱永川, 周兴兵, 刘茂
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19032
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摘要:
目的直播水稻生长期和养分吸收均不同于传统插秧稻。本文比较了常规栽培水稻品种和直播超级稻对苗期定氮综合氮素管理措施的响应,以期为直播稻的最佳氮肥管理提供理论依据。方法于2016—2017年在成都平原,以超级杂交稻、普通杂交稻、普通常规稻为材料进行了田间试验。设置2种氮肥调控处理:“一基多追”(即基肥、苗肥、分蘖肥、穗肥,N1)、“无基多追”(即氮肥不基施,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术,N2),以不施氮为对照 (N0)。于分蘖中期、幼穗分化期、齐穗期,采用叶绿素仪 (SPAD502) 测定叶片SPAD值。于收获期,取样测定氮磷钾含量,调查产量及产量构成。结果与N1处理相比,N2处理施氮量减少了33.3%~40.0%,超级稻产量并未出现显著下降;氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率平均分别提高了48.9%、56.7%、11.9%;N2处理直播超级稻氮、钾吸收量平均分别降低了10.8%、5.8%;生产1000 kg稻谷氮、钾需要量平均分别降低了9.4%、4.0%,磷吸收量和生产1000 kg稻谷磷需要量与N1处理相当。与普通杂交稻和普通常规稻相比,相同氮素措施下,超级杂交稻产量平均增加了11.7%,氮、磷、钾吸收量平均分别增加了21.5%、37.7%、17.5%,每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需要量平均分别增加了8.9%、24.3%、6.5%。超级杂交稻较高的氮、磷、钾养分吸收量和较低的氮、磷、钾收获指数是其生产单位稻谷氮、磷、钾需要量增加的主要原因。结论直播稻基肥不施氮,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术,不仅可以减少1/3的氮肥投入量,还可维持直播稻较高的产量、减少1000 kg稻谷生产的需氮量和需钾量,提高氮肥效率。超级杂交稻比杂交稻和常规稻更适应测苗定氮综合管理技术。
樱桃番茄生产优质高效水氮耦合研究
王超, TankariMoussa, 龚道枝, 郝卫平, 张燕卿, 梅旭荣, 王耀生
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19068
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摘要:
目的水分和氮素是限制作物产量和品质的最重要因素,合理的水肥管理是农业生产高产高效的关键。本文结合同位素技术研究最优水氮耦合模式,为樱桃番茄生产中合理灌水和施氮、提高番茄果实品质及水分利用效率 (WUE) 提供科学依据。方法以樱桃番茄品种‘千禧’为试验材料,结合稳定同位素技术进行了水肥耦合盆栽试验。试验设置三个灌溉水平 (W) 和三个氮素水平 (N),灌溉水平包括90%土壤持水量 (充分供水,WH),70%土壤持水量 (中度水分胁迫,WM) 和50%土壤持水量 (重度水分胁迫,WL);氮素水平包括高氮 (0.23 g/kg,NH),中氮 (0.16g/kg,NM) 和低氮 (0.08 g/kg,NL),试验采用完全随机设计,共9个处理。在灌溉施肥处理60天后收获,分析测定了植株不同部位的生物量和碳氮同位素含量。结果在WH和WM条件下,增加氮素用量使番茄地上部干物质量和叶面积显著增加,增幅分别为19.8%~45.4%和29.4%~106.8%;相同氮素水平下,WH和WM的地上部干物质量和叶面积比WL分别增加24.7%~83.4%和17.0%~90.4%。WHNH处理干物质量和叶面积最高,WMNH处理次之,但后者耗水量低,具有最高的WUE。在WH和WM下,随着氮素用量的增加,番茄植株的WUE和氮素吸收量同步增加。土壤水分水平下降提高了植株的WUE以及δ13C和δ18O,而WUE提高的主要原因是由于叶片气孔的优化调控,植株叶片的δ13C和δ18O可以用于表示灌溉施肥条件下长时间尺度上的WUE信息。WLNM处理提高番茄的糖分含量,而WHNM处理能降低番茄的有机酸含量,从而使番茄口感更好,提高番茄品质。结论中度水分胁迫和高氮处理 (WMNH) 能在促进番茄生长和提高氮素吸收和利用效率的同时减少水分用量,提高番茄的WUE,为本试验的最优水氮耦合处理。
不同量秸秆一次性深埋还田对亚表层土壤肥力质量的影响
丛萍, 李玉义, 王婧, 逄焕成, 张莉, 刘娜, 高建胜
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19048
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摘要:
目的以小麦—玉米轮作制为主的黄淮海北部地区由于长期实施浅旋耕,造成亚表层土壤结构紧实、有机质匮乏,本文通过探讨不同倍量的粉碎秸秆深埋还田对亚表层土壤肥力质量的影响,为该地区培肥亚表层适宜的秸秆还田方式提供理论依据。方法本试验在微区土池中进行,设置低 (6000 kg/hm2,T1)、中 (12000 kg/hm2,T2)、高 (18000 kg/hm2,T3) 3种不同用量粉碎秸秆的一次性深埋还田试验,并与常规旋耕下的秸秆不还田 (CK) 进行对照,研究2013~2016年深埋还田条件下不同用量秸秆对土壤蓄水量及紧实度、有机碳及全氮含量、速效氮磷钾含量、作物根系生物量及籽粒产量等指标的影响,并运用主成分分析法评估秸秆增量深还对亚表层土壤肥力质量的影响。结果1) 0—40 cm土壤蓄水量随秸秆用量增加而提高,其中T3、T2处理下土壤蓄水量在冬小麦季平均分别提高了50.9% (P < 0.05) 和59.8% (P < 0.05),夏玉米季增幅低于冬小麦季,这表明增加秸秆用量更有利于干旱季土壤水分的保蓄;增加秸秆用量能降低亚表层土壤紧实度高达60%,且能调节土壤pH值使之趋于中性;2) 中、高量秸秆深埋还田显著提高了亚表层土壤养分,表现在T2、T3处理下SOC显著提高7%~20% (P < 0.05),全氮显著提高7%~18% (P < 0.05),速效养分含量显著提升10%~30% (P < 0.05),还能增加亚表层土壤C/N及养分库容;3) 主成分分析表明,T3处理的土壤肥力质量略优于T2处理,而以T1处理最差,一次性秸秆增量深还能够长时间维持较高的土壤肥力。4) 中、高量秸秆深埋还田可提高冬小麦及夏玉米籽粒产量及其根系生物量,以T2处理冬小麦、夏玉米3年平均籽粒产量最高,增幅分别为7.02%和5.11% (P < 0.05),T2、T3处理平均提高冬小麦根系生物量21.9%和16.0% (P < 0.05),提高夏玉米根系生物量18.4%和19.5% (P < 0.05),然而对秸秆生物量的提高不显著,且T2处理在还田前期对作物生物量的提升程度高于T3处理。结论秸秆深埋还田可显著改善亚表层土壤结构,增加土壤养分库容以及提高根系生物量及籽粒产量。一次性深埋还田秸秆12000~18000 kg/hm2可显著提高亚表层土壤肥力质量,是培肥土壤的有效措施。
叶面喷施多效唑对紫云英种子产量及其结实特性的影响
郑春风, 刘春增, 李本银, 吕玉虎, 潘兹亮, 曹卫东
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.18480
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摘要:
目的通过花前叶面喷施多效唑,探讨多效唑对紫云英产量及其结实特性的调控效应,以期为增加紫云英籽粒数、提高产量调控技术的研究提供参考。方法试验以‘信紫1号’为供试材料,设多效唑喷施浓度0(CK)、200 mg/L(T1)、300 mg/L(T2)、400 mg/L(T3)、500 mg/L(T4)、600 mg/L(T5),喷施溶液量均为750 kg/hm2,在开花前喷施一次。紫云英成熟期,按常规考种法调查单位面积株数、分枝数、不同层花序的花序数、结荚数、籽粒数等指标。结果与对照相比,喷施不同浓度多效唑处理的单位面积花序数、结荚数、单荚籽粒数和荚果结实率在不同层花序上均较对照有所提高,以喷施浓度T3处理提高幅度最大。在第1~6层花序上,T3处理的单位面积花序数较对照提高34.1%~59.0%,单位面积结荚数提高39.7%~68.4%,单荚籽粒数提高44.3%~53.7%,荚果结实率提高1.84~4.89个百分点。相关分析表明,紫云英种子产量与其单位面积花序数、一级分枝花序数、单个有效花序结荚数、荚果结实率及单荚籽粒数呈显著正相关。多效唑喷施浓度与紫云英种子产量及以上结实因子相关性均达到极显著水平,以多效唑喷施浓度373 mg/L最优,种子产量最高。结论在紫云英花荚脱落高峰之前 (开花前),叶面喷施多效唑可显著促进不同层花序单位面积花序数、结荚数、荚果结实率和单荚籽粒数的增加,尤其对促进第5、6上层花序花荚结实成粒效果显著,进而获得较高的种子产量。
东北棕壤长期轮作及不同施肥下大豆氮素吸收和土壤硝态氮特征
刘沥阳, 华伟, 张诗雨, 彭启超, 戴健, 韩晓日
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19017
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摘要:
目的在东北棕壤上利用长期定位试验系统研究玉米-玉米-大豆轮作体系中,不同施肥处理对大豆生物量、产量、各部位吸氮量及收获期土壤0―100 cm硝态氮累积分布的影响,旨在为该地区玉米-玉米-大豆轮作体系的合理施肥提供理论依据和科学指导。方法试验选取棕壤肥料长期定位田间试验,始于1979年,主要包括不施肥 (CK)、单施氮肥 (N)、氮磷钾肥配施 (NPK)、低量厩肥 (M1) 及其与化肥配施 (M1N和M1NPK)、高量厩肥 (M2) 及其与化肥配施 (M2N和M2NPK)9个处理。厩肥为猪厩肥,1992年后大豆季不施猪厩肥,仅在玉米季相关处理中施用。在38年后,调查分析了大豆生物量、产量、氮素吸收利用及大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮累积特征。结果高量、低量厩肥配施化肥处理大豆生物量、产量、总吸氮量及各部位吸氮量均显著高于单施氮肥和不施肥对照处理,其中,M1NPK处理大豆生物量、产量和总吸氮量最高,分别为9107 kg/hm2、2979 kg/hm2和314.2 kg/hm2,较其他处理分别提高了6.1%~133.6%、23.9%~232.5%和11.7%~359.4%。施肥提高了大豆氮收获指数,但氮素生理效率降低。NPK和M1NPK处理的氮收获指数最高,均为63.5%,而生理效率较CK分别降低了30.6%和28.1%。大豆收获期各处理土壤硝态氮累积量随土层深度增加而降低。大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量与播前相比,单施氮肥处理显著增加,NPK处理变化不显著,M1、M1N和M1NPK处理显著降低。收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量低量厩肥配施化肥处理大大低于高量厩肥配施化肥处理,较播前平均分别降低了79.2%和61.1%。所有处理中,土壤硝态氮积累量以M1NPK处理最低,比其他处理平均降低了58.2%。结论在东北棕壤地区玉米-玉米-大豆轮作体系下,玉米季施用低量厩肥 (13.5 t/hm2) 配施氮磷钾化肥时,大豆季施用氮磷钾化肥既可提高大豆生物量、产量,促进氮素吸收,同时还降低了大豆收获期土壤硝态氮累积量,降低环境风险,是该轮作体系较为合理的施肥方式。
有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响
韩建, 尹兴, 郭景丽, 吉艳芝, 张杰, 张丽娟, 马文奇
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.18296
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摘要:
目的明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄生产合理施用有机肥提供理论依据。方法以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,设置6个处理,分别为农民传统施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥9 t/ham2 (M)、有机肥7.5 t/hm2 + 化肥 (M1NPK)、有机肥15 t/hm2 + 化肥 (M2NPK)、有机肥45 t/hm2 + 化肥 (M3NPK),进行为期4年的田间试验,采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳/氮和重金属含量,并对葡萄园土壤重金属达到限量所需年限进行推算。结果施用有机肥葡萄产量均显著高于单施化肥 (NPK),其中以中量有机肥 + 化肥 (M2NPK) 的产量最高,四年 (2010—2013) 平均产量为21503 kg/hm2,较农民传统施肥 (CK) 提高了14%;施用有机肥葡萄Vc含量也最高,2010—2013年比对照平均均显著增加了15.5 mg/100 g。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0—20 cm和20—40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物碳/氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量 (Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn) 均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现出线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较于其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。结论中量有机肥 + 化肥 (M2NPK) 葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物碳/氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量不超标。
不同氮素形态对干旱胁迫杉木幼苗养分吸收及分配的影响
李树斌, 周丽丽, 伍思攀, 孙敏, 丁国昌, 林思祖
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19049
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摘要:
目的干旱胁迫是限制植物生长的重要非生物因素之一,而适宜的氮素营养可以提高植物的抗旱性。本文探讨了供应不同形态氮源对干旱条件下杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook)幼苗养分吸收及分配的影响。方法采用水培试验,供试杉木材料为2个无性系幼苗(7–14号和8–8号),在营养液中添加10%(w/v)PEG-6000进行干旱胁迫。营养液中的氮源分别处理包括硝态氮、铵态氮、硝铵混合氮,氮素浓度均为4.571 mmol/L,每个品种均设6个处理。培养20 d后,测定了杉木幼苗根、茎、叶的养分含量。结果与正常水分供应相比较,干旱胁迫条件下供应铵态氮可促进叶片N、K以及茎叶P、K的吸收,供应混合氮可促进根部K的吸收;供应铵态氮促进根、茎Ca的吸收,对叶片Ca无明显作用。干旱胁迫对根部Fe、Mn、Cu、Zn吸收量影响显著,氮素供应不同程度地降低干旱胁迫下各器官的Mg、Fe、Mn和Cu吸收量,表现为抑制吸收,但添加铵态氮比硝态氮的降低幅度小。三个氮源处理均降低了干旱条件下根部Zn吸收量,但没有降低甚至增加了茎、叶中Zn的吸收量,说明氮营养可调整Zn在各器官间的分配,缓解干旱导致的缺锌现象。不同器官之间各养分吸收量差异显著,三个氮源处理中,N和P吸收量表现为叶 > 根 > 茎,K和Ca为叶 > 茎 > 根,Fe、Cu为根 > 叶 > 茎,Mg、Mn和Zn吸收量在各器官之间的分配规律不一。铵态氮吸收量均表现为叶 > 根 > 茎,且各器官铵态氮吸收量显著高于硝态氮,说明杉木具有明显的喜铵特性。结论在干旱胁迫下,氮素供应形态显著影响着杉木幼苗养分的吸收及在各器官的分配,作用效果因家系品种和元素种类而异。总体来讲,铵态氮提高干旱胁迫下杉木幼苗养分吸收的效果好于NO3-N,杉木可以认为是喜铵植物。
长期不同施肥措施下塿土细菌群落结构变化及其主要影响因素
刘平静, 肖杰, 孙本华, 高明霞, 张树兰, 杨学云, 冯浩
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19102
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摘要:
目的研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征,为建立同时改善土壤生物学特性和促进土壤生态系统稳定和健康的施肥和管理制度等提供依据。方法陕西省杨凌示范区“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”的28年长期定位试验始于1990年秋,种植制度为冬小麦-夏休闲,无灌溉。本研究选取定位试验中不施肥 (CK)、施用氮磷钾肥 (N–P2O5–K2O = 135 – 108 – 67.5 kg/hm2,NPK) 和有机无机肥配施 (70% N来自牛粪,MNPK) 三个处理。于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样,测定养分含量、含水量、微生物量碳、氮含量及目标土壤微生物。以1%琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA,根据97%相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析 (包括Shannon、ACE和Chao1等指数),使用CANOCO 4.5.软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析。结果与CK相比,NPK和MNPK显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量,显著降低了土壤pH。不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69 × 109~16.46 × 109,与CK相比,NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了57%和146%。MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK,而Simpson指数显著低于CK和NPK,NPK与CK间两个指数无显著差异。3个处理的细菌丰富度指数 (Chao1指数和ACE指数) 和均匀度指数均没有显著差异。在门水平上,共获得35个细菌类群,其中,放线菌门 (Actinobacteria)、变形菌门 (Proteobacteria)、酸杆菌门 (Acidobacteria) 和绿弯菌门 (Chloroflexi) 为主要优势菌门 (相对丰度 > 10%),占到全部菌门的80.1%~81.7%。与CK相比,MNPK显著降低了放线菌门 (F = 5.845,P < 0.05) 的相对丰度,增加了拟杆菌门 (F = 4.461,P < 0.05) 的相对丰度,其他菌门均无显著差异。冗余分析结果显示,CK与NPK和MNPK的土壤细菌群落结构具有明显差异,且MNPK对土壤细菌群落组成的影响更大。土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮 > 可溶性有机碳 > pH > 铵态氮 > 有机碳 > 土壤含水量,这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子。结论关中塿土区旱作雨养条件下,化肥平衡施用和有机无机配施均显著提升了土壤中细菌数量、多样性和丰富度,有机无机配合还改变了细菌群落结构,特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度,更有利于土壤生态系统的稳定和健康。
菌根化育苗促进田间不施磷玉米生长和养分吸收
李芳, 徐丽娇, 谢伟, 郝志鹏, 陈保冬
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19084
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摘要:
目的丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 侵染作物根系形成菌根共生体系对于作物吸收磷具有重要作用,但该结果大多来源于室内受控试验,有限的田间试验因环境条件、试验材料与接种技术等差异致使AMF菌剂应用效果不一。本研究通过玉米菌根化育苗和田间移栽,分析了接种AMF对玉米生长、养分吸收、籽粒产量及品质的影响,以期推进菌根技术的实际生产应用。方法以自交品系玉米B73为供试作物,于2018年5月至10月在北京市延庆区进行了田间试验。田间小区设置基施磷 (+P) 和不施磷 (–P) 处理。供试AMF为Rhizophagus irregularis Schenck& Smith BGC AH01。玉米种子催芽后,分别播入加入AMF菌剂 (+M) 和菌剂过滤液 (–M) 的育苗钵内,培养两周后移栽至田间。玉米在田间条件下生长至拔节期时,使用便携式光合仪测定叶片光合速率与气孔导度,取样测定地上部与根部干重和养分元素含量,同时测定菌根侵染率;在玉米完熟期取样,测定籽粒百粒重、籽粒产量及养分含量。结果无论田间施磷与否,接菌植株根系的菌根侵染强度和丛枝丰度显著高于不接菌植株。不施磷情况下,+M处理显著提高了玉米根系干重,玉米生长的菌根依赖性 (163.7%) 显著高于施磷情形 (124.1%)。–P–M小区玉米叶片的光合速率和气孔导度显著低于其他三个处理。–P+M处理玉米叶片的光合参数、玉米地上部和根部磷含量与+P+M均无显著差异。与–P–M处理相比,–P+M显著提高了玉米籽粒产量和百粒重,同时也提高了籽粒中锌、锰、镁等矿质养分的含量,且与+P+M处理相比均无显著差异。结论玉米幼苗接种AMF后,再移栽到田间可以显著提高拔节期玉米根系的菌根侵染率,促进玉米地上部和根部对磷及锌、锰和镁的吸收,进而促进玉米的生长,提高籽粒产量和品质。试验条件下,菌根化育苗可以达到与施磷同样的效果,在保障作物不减产的前提下减少磷肥施用量。
长期施用化肥对东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响
胡晓婧, 刘俊杰, 于镇华, 魏丹, 周宝库, 陈雪丽, 王光华
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19063
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摘要:
目的探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论支持。方法基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥 (NoF)、氮肥 (N)、磷肥 (P)、钾肥 (K)、氮钾肥 (NK)、氮磷肥 (NP)、磷钾肥 (PK)、氮磷钾肥 (NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。结果1) 长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷钾肥对其影响并不显著。2) Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3) PCoA分析结果显示,8个施肥处理下nirS型反硝化细菌群落主要分成氮肥和非氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4) 分别构建氮肥和非氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现氮肥和非氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。结论尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但对土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构产生较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供重要科学依据。
栽插和秸秆还田方式对水稻氮素吸收利用和产量的影响
何艳, 严田蓉, 唐源, 林郸, 李郁, 余华清, 杨志远, 孙永健, 马均
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19036
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摘要:
目的秸秆还田方式影响土壤和肥料养分的有效性,本研究通过比较不同还田方式下水稻产量、氮素吸收利用的差异,为水稻人工插秧和毯苗机插技术选择适宜的秸秆还田方法及氮肥施用提供依据。方法本试验于2016至2018年在成都温江四川农业大学水稻研究所试验田进行,以籼型三系杂交稻F优498为试验材料,采用2因素裂区设计,主区设置秸秆不还田 (S0)、覆盖还田 (S1) 和翻埋还田 (S2)3种还田方式,副区为人工插秧 (HT) 和毯苗机插 (MT)2种栽插方式,氮肥用量为N 135 kg/hm2,按基肥∶蘖肥∶促花肥∶保花肥 = 3∶3∶2∶2的比例施用。磷肥 (过磷酸钙) 用量为P2O5 90 kg/hm2,作基肥一次施入;钾肥 (氯化钾) 用量为K2O 150 kg/hm2,施用比例为基肥∶穗肥 = 7∶3。分别于分蘖盛期、拔节期、齐穗期和成熟期,采集茎鞘、叶和穗样品测定干物重和氮含量,计算不同时期氮素积累、转运及氮素利用效率。结果秸秆还田方法对人工和机械插秧水稻产量、植株氮素积累及氮素利用存在显著影响。1) 与S0相比,S1、S2处理提高了水稻产量,抑制了水稻分蘖盛期氮素积累,促进了拔节期至成熟期各器官及植株氮素积累,提高了植株氮含量,S1效果优于S2,且S1提高了氮素茎鞘转运量 (44.1%)、茎鞘转运率 (10.2%)、叶片转运量 (23.5%) 和穗氮增加幅度 (21.2%),S2仅提高了氮素茎鞘转运量 (24.7%)、茎鞘转运率 (6.5%) 和穗氮增加幅度 (16.6%)。氮肥农学效率和氮素回收率表现为S1 > S2,但S1、S2氮素的稻谷生产效率均有所降低。2) 分蘖盛期至拔节期,三个秸秆处理的HT处理的水稻各器官氮素积累、各时期植株氮素积累、氮素转运和产量均大于MT处理的,氮素回收率则显著低于MT处理的。秸秆还田对不同栽插方式氮素积累和转运的影响及程度不一,分蘖盛期HT处理的氮素积累以S2处理最小,MT处理则以S1最小。两种栽插方式拔节期至成熟期氮素积累、转运、氮肥农学利用率及吸收利用率均以S1处理最大。结论从提高水稻产量、氮素积累利用来看,人工插秧和毯苗机插均适宜采用小麦秸秆覆盖还田模式,并以覆盖还田结合人工插秧方式为最佳。
山核桃林地土壤主要肥力因子及其临界区间
袁紫倩, 叶正钱, 李皓, 董建华, 胡俊靖, 赵伟明
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.19038
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摘要:
目的土壤养分是植物生存的必要条件,探讨山核桃 (Carya cathayensis Sarg.) 主产区林地土壤化学性质之间的关系及其对土壤养分的影响,为山核桃的栽植和可持续发展、土壤培肥提供科学依据。方法在浙江省山核桃主产区,随机选择58个典型乡镇的山核桃林采集土样,测定了pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼等12个肥力因子水平,运用主成分分析和回归分析方法,分析了他们与山核桃生长、感病、产量的影响的重要性以及临界区间。结果主成分分析前五个因素 (PC1、PC2、PC3、PC4、PC5) 的累计贡献率达78.49%。PC1的主要荷载为土壤pH、有效钙和有效镁含量,PC2的主要荷载是微量元素和有效磷含量,PC3是有机质和碱解氮含量,PC4和PC5分别是有效钾和有效硼含量。林分生长性状中,生长势等级GVG与pH、速效钾、有效钙、镁、铜、锌显著负相关 (P < 0.01),干腐病感病等级CDG与pH、有效钙、镁显著负相关 (P < 0.01),产量等级YG与pH、有效钙、镁、磷、锌显著正相关 (P < 0.01)。回归模型分析得出土壤pH、速效钾和有效钙、镁、铜、锌是当前栽培措施水平下影响山核桃生长的关键土壤肥力因子。综合评价后,发现研究区正常山核桃林仅占31.4%,退化山核桃林占68.6%。现有约60%的林地土壤综合肥力低于平均水平。结论对山核桃林地土壤生产性能影响最大的因素是土壤pH,有效钙和有效镁含量,其次是微量元素和有效磷含量,有机质、有效钾和有效硼含量也有一定的影响。山核桃主产区的林地土壤关键指标丰缺范围:pH 5.19~5.7、有效钾87~129 mg/kg、交换性钙817~1374 mg/kg、交换性镁93~145 mg/kg、有效铜1.36~4.39 mg/kg、有效锌0.78~2.33 mg/kg。
玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因ZmPAO表达与叶绿素含量动态变化的关联分析
韦宁宁, 聂佳伟, 王亚辉, 李婷, 赵志鑫, 张兴华, 薛吉全, 徐淑兔
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.18268
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摘要:
目的分析玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因ZmPAO序列多态性,并挖掘该基因与玉米成熟后期穗位叶叶绿素组分含量相关的功能位点,为基于ZmPAO开发功能标记提供结构信息,有助于对玉米成熟后期叶绿素代谢遗传机制的理解。方法以141份具有广泛遗传变异的玉米自交系为试验材料组成关联群体,以2个环境7个时间点的叶绿素组分含量为表型数据,利用Tassel 5.0通过混合线性模型 (MLM,mixed linear model) 开展玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因 (ZmPAO) 与成熟后不同时期叶绿素组分变化的相关变异位点的关联分析,并对性状的有效关联位点进行单倍型分析。结果在玉米生长后期大部分取样时间点的叶绿素组分含量变异较大,叶绿素a普遍低于叶绿素b的含量,最终总叶绿素 (叶绿素a与叶绿素b的和) 有下降趋势。结果共鉴定ZmPAO中19个有效功能位点,其中4个处于外显子区,1个位于UTR区域,其他均位于内含子区域;功能位点对叶绿素组分含量变异的表型解释率在3.89%~16.57%,总表型效应在5.24%~41.78%。来自第6个内含子的位点S3235对于Yang-chlb6有高达16.57%的表型解释率;第7外显子S3675分别解释了Yang-chla1和Yang-chlb1表型变异的12.16%和14.14%。性状显著单倍型中有利位点和关联分析的变异位点偏好相似。结论有效功能位点挖掘和性状单倍型分析表明,ZmPAO外显子发生了2个氨基酸变异,均由疏水氨基酸转化为亲水氨基酸,说明该基因可能通过蛋白结构的变异进行调控,但较多关联位点处于非编码区,说明该基因也受转录水平的调控。转录水平受环境影响较大,故导致该基因出现不同地点因播期和生育期的不同找到的关联位点并不一致,但有效变异位点的存在具有普遍性。
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2019-12-ml 目录
2019, 25(12): 1-5.  
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摘要:
缓/控释和稳定性肥料技术创新驱动化肥行业科技发展——“新型肥料的研制与高效利用”专刊序言
杨相东, 张民
2019, 25(12): 2029-2031.   doi: 10.11674/zwyf.19506
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摘要:
聚乙烯包膜肥料控释膜层结构特征研究
杨相东, 李娟, 孙明雪, 乔丹, 张建君, 李春花
2019, 25(12): 2032-2043.   doi: 10.11674/zwyf.19315
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摘要:
【目的】包膜肥料控释膜层结构和孔隙性质直接影响其养分释放速率。研究包膜肥料膜层结构特征,可以明确膜层结构参数与养分释放速率的关系,揭示包膜肥料控释机制,为建立养分释放数理模型提供理论依据。【方法】以聚乙烯包膜肥料控释膜层作为研究对象,量化研究了聚乙烯喷涂控释膜层的结构特征参数。利用扫描电镜,观测了在不同放大倍数下,采用喷涂工艺制备的聚乙烯包膜肥料膜层的外表层、横断面和内表层特征;以压汞仪测定了膜上孔隙的大小和分布;采用泡点法研究了大孔隙的最大孔径。【结果】不同放大倍数下的扫描电镜观测结果表明,喷涂法制备的包膜肥料控释膜层外表面整体上光滑、平整、均匀、疏松,但局部存在少量孔隙,孔径主要分布在1000~50 nm的范围内;在放大倍数很高的情况下,整体上膜层无细微孔隙结构。控释膜层厚度约为60~100 μm,断面形貌疏松无孔。膜层内表面粗糙,高低起伏不平、犬牙交错。膜壳材料堆密度为0.4~0.8 g/mL,低于聚乙烯密度,属于疏松结构。孔隙结构分析结果表明,聚乙烯控释膜层的中值孔径为4.5~5.3 nm,与对比的聚乙烯薄膜基本一致,说明两种膜分子链间的细微结构没有差异;但是聚乙烯控释膜层中存在占比18%的直径约为1000~50 nm的较大孔,孔径小于10 nm的间隙占82%,进一步说明占比少的大孔影响控释膜层释放性能。喷涂控释膜层总孔体积在0.4686~1.2260 mL/g,平均孔径在25.1~86.8 nm范围内,孔隙率为33.0%~50.6%,显著高于拉伸工艺制备的聚乙烯薄膜。释放期在1~6个月的包膜控释肥料,最大孔径在990~480 nm的范围,随包膜肥料释放期的增加,膜孔直径逐步减小,说明包膜控释肥料养分释放速率与其最大孔径存在内在联系。【结论】综合3种方法的测定结果,聚乙烯控释膜层可以看作是膜层均匀致密且局部有孔隙,膜壳直径3 mm,膜层厚度约为50 μm,最大孔径为1 μm,平均孔径为50 nm的密闭球形壳体。最大孔是水分和养分进出膜层的主要通道,决定了包膜肥料养分释放速率的快慢。
纳米SiO2–聚乙烯醇–γ聚谷氨酸复合膜材料制备及其性能研究
白杨, 陈松岭, 范丽娟, 杨明, 邹洪涛, 张玉龙
2019, 25(12): 2044-2052.   doi: 10.11674/zwyf.19121
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摘要:
【目的】聚乙烯醇 (polyvinyl alcohol,PVA) 作为缓释肥包膜材料具有价格低廉、透性好、环保、少残留的优点,但耐水性能差,制成包膜肥料进入土壤后缓释效果不持久。γ聚谷氨酸 (γ-PGA) 是一种原料易得的肥料增效剂,利用纳米二氧化硅 (nano-SiO2) 和γ-PGA对聚合物PVA进行改性,并用改性后的PVA制备了缓释材料,优化nano-SiO2、γ-PGA和戊二醛的配比参数。【方法】试验采用三因素三水平L9(33) 正交设计,三因素三水平是PVA浓度 (因素A) 4%、6%、8%,γ-PGA与PVA的质量配比 (因素B) 0.8∶3、1∶3、1.2∶3,戊二醛占PVA与γ-PGA体积之和比例 (因素C) 0.1%、0.2%、0.3%,以不添加戊二醛的9个处理做对照。用有机高分子聚合法制备复合膜,分析了不同原料配比制备的膜材料的吸水性和渗透性能,找出最优原料配比。在此基础上,在上述包膜材料中分别加入5、10和20 g/kg的nano-SiO2和少量无水乙醇制成复合膜,测定复合膜材料的吸水率、渗透率,分析了膜的红外光谱特征和表面微观结构变化,探讨其改性成膜机理。【结果】加入交联剂戊二醛后,复合膜材料的吸水率和渗透率均显著降低。当PVA浓度为4%,γ-PGA与PVA质量比为1.2∶3,戊二醛体积分数为0.3%时,复合膜材料的吸水率最低,为118%,铵离子和水的渗透率分别比对照降低了46.8%和23.0%。添加nano-SiO2后,各处理膜的吸水率均随nano-SiO2添加量的增加呈现先升高后降低的变化,当添加量为20 g/kg时,复合膜材料吸水率和NH4+渗透率最低,与不加nano-SiO2相比,复合膜材料吸水率和NH4+渗透率分别降低了6.8%~38.2%和23.8%~53.2%,而水渗透率增加了38.4%~67.7%。红外分析光谱结果表明,PVA和γ-PGA反应生成醚键;添加nano-SiO2处理的―OH伸缩振动峰变宽,透过率增加,并且出现了Si―O―Si摇摆振动和反对称伸缩振动;同时,从官能团特征看出复合膜中仍存在未反应的γ-PGA。扫描电镜结果显示纳米SiO2–聚乙烯醇–γ聚谷氨酸复合膜材料的表面更光滑,致密均一,这可能是包膜材料能减缓氮素释放的主要原因。【结论】nano-SiO2与PVA、γ-PGA、戊二醛分子结合生成的交联纳米复合膜材料亲水基团数目减少,膜材料吸水率降低,提高了包膜材料的缓释性能,更适用于颗粒肥料包膜。膜材料中存在的游离γ-PGA可以继续发挥肥料增效剂的作用。
聚氨酯/蒙脱土复合控释肥膜材的制备与性能
伍贤东, 王孟, 钱嘉帆, 杨绍丁, 刘力, 肖静水, 廖云
2019, 25(12): 2053-2060.   doi: 10.11674/zwyf.19339
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摘要:
【目的】蒙脱土 (MMT) 是一种由纳米硅酸盐片层堆积的粘土矿物,具有优良的力学、热学及气体阻隔性能。本研究尝试了不同离子交换剂,以使其能在聚氨酯 (PU) 基体中充分剥层分散,制成力学性能与控释性能优良的复合控释肥膜材。【方法】试验选用3种有机离子交换剂十八烷基三甲基氯化铵 (SA1)、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵 (SA2)、二甲基双十八烷基氯化铵 (SA3) 对MMT进行插层改性,然后通过原位聚合制备蓖麻油基聚氨酯/蒙脱土 (PU/MMT) 复合缓释肥膜材。纳米粒子及复合膜材的形态与结构用电镜扫描、傅里叶红外光谱、X射线衍射等方法进行了表征。采用吸水法和浸泡法测试了PU/MMT复合膜材的动态力学性能和热稳定性能及缓释性能。【结果】3种有机插层改性的MMT纳米粒子在PU基质中具有良好的分散性和相容性,纳米粒子的加入也明显改进了PU基质的动态力学性能、热稳定性能以及缓释性能,其中SA2改性MMT对复合膜材的动态力学性能和热稳定性影响最为明显,使基质PU的玻璃化转变温度 (Tg) 从30℃增加到80℃,热分解温度从300℃增加到330℃,因为SA2结构中的双羟乙基能使MMT与PU结合更加紧密;而SA3改性MMT制备的复合膜材缓释性能最佳,使尿素释放时间从30天增加到75天,因为SA3含有双长链有机结构。【结论】采用十二烷基双羟乙基甲基氯化铵或者二甲基双十八烷基氯化铵对MMT进行插层改性,可制备结构疏松、在聚合物中分散性良好的纳米粒子。添加改性蒙脱石纳米粒子可大大提高聚合物包膜材料的吸水性和稳定性,从而制备出阻隔性能优良、释放期理想且价廉质高的PU/MMT复合控释肥膜材。
保水剂在尿素和阳离子溶液中的吸水性能及养分吸附特征
阚玉景, 黄帮裕, 王新爱, 李永胜, 张盛楚, 杨杰文, 杜建军
2019, 25(12): 2061-2068.   doi: 10.11674/zwyf.19306
摘要(71) HTML全文(54) PDF 561KB(11) 相关文章
摘要:
【目的】电解质种类和浓度影响保水剂的吸水性能。探明保水剂与尿素、不同价态阳离子间的相互作用,对于正确使用和开发水肥调控性能优越的缓释材料具有重要意义。【方法】试验选用聚丙烯酰胺–丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]和聚丙烯酸盐型保水剂 (PAA)。以分析纯盐酸盐和尿素分别配置了浓度1~256 mmol/L的尿素、NH4+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Al3+溶液。称取保水剂0.3000 g于75 μm尼龙袋中,分别置于以上各系列溶液和去离子水300 mL中,静置12 h。取出保水剂袋,沥水30 min,以差减法测定保水剂吸水倍率和对溶质的吸附量。【结果】在溶质浓度从1 mmol/L增加到256 mmol/L时,尿素溶液中保水剂的吸水倍率没有显著下降,而各阳离子溶液中保水剂的吸水倍率显著下降,保水剂的相对吸水倍率与尿素、各种离子浓度之间呈显著幂函数的减函数关系,最终下降幅度由小到大依次为尿素、一价阳离子、二价阳离子、三价阳离子。保水剂对溶液中尿素和各种阳离子的吸附量随溶液浓度的增加而增加,P(AA-AM) 的最大吸附量:尿素64.66 mmol/g、Na+ 45.24 mmol/g、K+ 34.26 mmol/g、NH4+ 32.63 mmol/g、Mg2+ 30.09 mmol/g、Ca2+ 23.96 mmol/g、Fe3+ 8.07 mmol/g、Al3+ 12.74 mmol/g。保水剂对尿素和一、二价阳离子的吸附特征可用Freundlich等温吸附模型表征,对三价阳离子的吸附特征可用Langmuir等温吸附模型表征。尿素和二、三价阳离子对P (AA-AM) 吸水倍率的影响均小于其对PAA的影响(P < 0.05),一价阳离子对P (AA-AM) 和PAA影响差异不明显(P > 0.05)。P (AA-AM) 吸附尿素和阳离子的能力要大于 PAA(P<0.05)。【结论】保水剂对尿素的吸附量远高于阳离子,而尿素浓度基本不影响保水剂的保水性能。三价、二价和一价阳离子可显著降低保水剂的吸水倍率,阳离子浓度与保水剂的吸水倍率之间呈幂函数关系。保水剂对一价阳离子的最大吸附量大于对二价阳离子的吸附量,也远大于对三价阳离子的吸附量。聚丙烯酰胺–丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]对溶质的吸附性能大于聚丙烯酸盐型保水剂 (PAA)。因此,把保水剂作为缓释包膜材料包裹尿素比较适宜,但不适宜包裹盐类肥料。
采用响应面模拟法优化过氧化氢提高腐殖酸羧基含量的反应条件
马明坤, 袁亮, 张水勤, 李燕婷, 高强, 赵秉强
2019, 25(12): 2069-2075.   doi: 10.11674/zwyf.19043
摘要(68) HTML全文(54) PDF 500KB(24) 相关文章
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【目的】腐殖酸的生物活性与其羧基含量密切相关,本文以过氧化氢为氧化剂,采用响应面模拟法研究获取提高腐殖酸羧基含量的最佳反应条件。【方法】以风化煤腐殖酸为原料,6%过氧化氢为氧化剂,选取pH、反应时间和液固比为自变量进行单因素试验,以腐殖酸羧基的红外光谱峰面积为响应值,根据响应面模拟 (Box-Benhnken) 试验设计原理,采用三因子四水平的分析法模拟得到二次多项式回归方程的预测模型,优化过氧化氢提高腐殖酸羧基含量的反应条件。以650FTIR傅里叶红外变换光谱仪测定并计算了产物中腐殖酸的羧基峰面积。【结果】在pH因素试验中,腐殖酸羧基含量在pH 为7时达到最大值,与未处理腐殖酸相比,腐殖酸羧基含量提高了192.2%。随着反应时间的延长,腐殖酸羧基的含量在反应时间为120 min时达到最大值,并随着反应时间的延长呈现下降的趋势,与未处理腐殖酸相比,在反应时间为180和240 min时,腐殖酸羧基含量可分别提高83.0%和48.5%。腐殖酸羧基含量随液固比的增加呈先下降后上升的趋势,在液固比为0.4∶1时达到最大值。在响应面优化试验中,回归模型具有高度显著性,方程对试验拟合度较高,可对腐殖酸羧基含量进行分析和预测,各因子对腐殖酸羧基含量的影响大小依次是pH > 液固比 > 反应时间。响应面分析图表明,pH对腐殖酸羧基含量有显著影响,pH、液固比和反应时间任意两因子之间交互作用不显著。【结论】以过氧化氢为氧化剂,对腐殖酸羧基基团影响最显著的条件是反应过程中的pH,其次是反应时间和液固比。在反应温度为100℃条件下,过氧化氢氧化提高腐殖酸羧基含量的最佳反应条件为pH 7.49、反应时间114.84 min、液固为0.39∶1,在该条件下得到的羧基含量预测值与实际值误差率仅为1.4%。
低分子量有机酸对土壤磷组分影响的Meta分析
张乃于, 闫双堆, 李娟, 王亚男, 刘越, 卜玉山
2019, 25(12): 2076-2083.   doi: 10.11674/zwyf.19330
摘要(108) HTML全文(89) PDF 756KB(18) 相关文章
摘要:
【目的】过量施用磷肥导致土壤磷素累积,全磷含量升高,但是有效磷含量往往较低。低分子量有机酸能活化土壤难溶性磷、提高土壤磷素有效性,已成为研究热点之一。为探索提高土壤磷素有效性的途径,本文综合分析了低分子量有机酸对不同类型土壤磷组分的影响,为低分子量有机酸的合理施用和土壤有效磷的提升提供理论依据。【方法】通过收集近30年 (1990—2018年) 来国内外发表的低分子量有机酸活化土壤磷的文章,建立了831组包含“有效磷 (available-P)”相关内容的数据库。基于Meta分析 (Meta-analysis),定量研究了不同土壤pH、全磷、有效磷含量、不同培养方式和培养时间及不同酸种类 (苹果酸、柠檬酸及草酸等) 和浓度等条件下,低分子量有机酸对土壤有效磷含量的影响。【结果】检索论文中的低分子量有机酸添加浓度在0~1 mol/L范围内。与不施低分子量有机酸的对照相比,低分子量有机酸可使土壤中钙磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷和有机磷含量分别降低27.1%、21.3%、15.5%、8.22%、5.42%,有效磷含量增加213%。石灰性土壤中,低分子量有机酸可将难溶性八钙磷 (Ca8-P)、十钙磷 (Ca10-P) 转化为可吸收态的二钙磷 (Ca2-P),Ca8-P、Ca10-P含量分别降低8.36%、11.8%,而Ca2-P含量增加7.90%。在全磷含量 < 1 g/kg和有效磷含量 < 20 mg/kg的低磷土壤中,低分子量有机酸分别能使有效磷含量增加331%和343%,增磷效果分别比对应的全磷含量 ≥ 1 g/kg、有效磷 ≥ 20 mg/kg的高磷土壤高107%和189%。在酸性 (pH < 6) 和中性 (pH 6~8) 土壤中,低分子量有机酸分别能提高土壤有效磷含量329%和320%,在碱性 (pH > 8) 土壤中其增磷效果仅为56.9%。低分子量有机酸活化难溶性磷具有速效性和时效性,培养第1天土壤有效磷含量可增加257%,之后持续增加,在第10~20天达到最高值372%,20天后增磷效果持续减弱。振荡培养试验条件下,低分子量有机酸能使土壤有效磷含量增加334%,高于常规培养试验294%。当低分子量有机酸的添加浓度低于90 mmol/L时,酸浓度越高,其提升土壤磷有效性的效果越好。在所用的低分子有机酸中,草酸和柠檬酸提升磷有效性的效果较好,分别能增加有效磷含量288%和185%。【结论】低分子量有机酸活化土壤难溶性磷的效果受到土壤pH、全磷和有效磷含量的影响,也与添加的有机酸类型和浓度及添加的时间有关。低分子量有机酸提升土壤磷有效性的效果,在酸性和中性且全磷含量较低的土壤中较好。在低分子量有机酸添加量 < 90 mmol/L范围内,提升效果随添加量的增加而增加。作用的最佳效果出现在添加后的10~20天。添加草酸和柠檬酸对土壤有效磷的提升效果较好。
控释氮肥与水溶肥配施减少设施土壤N2O排放的机理
王学霞, 曹兵, 梁红胜, 王甲辰, 陈延华, 刘东生, 岳健权
2019, 25(12): 2084-2094.   doi: 10.11674/zwyf.19344
摘要(67) HTML全文(52) PDF 964KB(10) 相关文章
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【目的】控制N2O排放是提高氮肥利用和环境效益的一个重要任务。在滴灌条件下,研究以控释氮肥替代尿素基施减少设施土壤N2O排放的机制,并探讨减少氮肥投入的可能性。【方法】在大棚内布设小区试验,供试番茄品种为‘盛世辉煌’,氮肥40%基施,60%分3次随水滴灌追施。试验以不施氮肥为对照 (CK),设:常规化肥用量 (基施尿素,总N量440 kg/hm2,U);常规化肥用量减氮20% (基施尿素,总N量376 kg/hm2,–20%U);控释氮肥常规用量 (基施控释氮肥,总N量440 kg/hm2,CRU);控释氮肥常规用量减氮20% (基施控释氮肥,总N量376 kg/hm2,–20%CRU) 4个处理。施底肥后15天内每天取气体样1次;追肥后每2天取气体样1次,连续取样3次;其余时间间隔5~7天取气体样1次。静态箱–色谱法测定土壤N2O排放通量;在定植后40、80和120天取土样测定土壤理化性质;用实时荧光定量PCR检测相关功能基因数量变化;收获后测产。【结果】控释氮肥与水溶肥配施导致基肥N2O排放峰值出现时间从第8~13天延迟到第28~32天,并且显著降低了其N2O排放峰值,所有处理追水溶肥后均在3~5天出现N2O排放峰值,而控释氮肥与水溶肥配施降低了此阶段N2O排放峰值。相同氮肥施用量条件下,控释氮肥与水溶肥配施显著降低了基肥期土壤N2O排放通量和累积排放量,降低了追肥期土壤N2O排放通量和累积排放量,显著降低了番茄生长季土壤NH4+-N和NO3-N含量与微生物功能基因AOA amoA、AOB amoAnirK数量,降低了nirS数量。与U处理相比,CRU处理增加番茄产量和经济效益,生长季土壤N2O累积排放量减少了24.8%,差异显著,同时显著降低了N2O排放强度;与–20%U处理相比,–20%CRU处理增加番茄产量和经济效益,N2O累积排放量减少了22.1%,亦显著降低了N2O排放强度 (P < 0.05)。【结论】在常规用氮量和减氮20%用量下,以缓释氮肥代替尿素基施,不仅可显著增加番茄的产量和效益,还显著推迟了番茄生长初期N2O释放高峰的出现,减少了整个生育期N2O的排放强度和累积排放量。其主要原因在于缓释氮肥有效控制了土壤中NH4+-N和NO3-N含量的变化,进而减少了与硝化和反硝化相关的微生物数量。在使用缓释肥做基肥时,适当减少氮肥投入不会降低番茄的产量。
硝化抑制剂对稻田土壤N2O排放和硝化、反硝化菌数量的影响
李杰, 石元亮, 王玲莉, 孙毅, 李忠, 魏占波, 石淏心
2019, 25(12): 2095-2101.   doi: 10.11674/zwyf.19361
摘要(69) HTML全文(47) PDF 800KB(5) 相关文章
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【目的】本研究旨在明确硝化抑制剂对稻田土壤氮素周转的影响,探讨抑制剂提高氮肥利用率及微生物响应机理。【方法】以草甸黑土发育的水稻土为研究对象,进行了两组培养试验 (25℃),培养周期均为150天。共设4个处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施尿素 (Urea);3) 尿素 + 双氰胺 (Urea + DCD);4) 尿素 + 3, 4-二甲基吡唑磷酸盐 (Urea + DMPP)。一组试验从培养第1天起,抽取气体样品,用气相色谱法测定N2O排放量。另一组试验从培养第1天直到结束,取土样测定氨氧化细菌和氨氧化古菌数量,采用荧光定量PCR等技术测定nirK基因和nirS基因拷贝数,用常规方法测定土壤无机氮含量。【结果】施用尿素显著增加了N2O排放量,其中85%的N2O排放发生在培养开始后的前两周内。Urea + DMPP处理土壤NH4+浓度在前23天稳定在较高水平,与Urea处理相比,N2O减排率为78.3%,Urea + DCD处理为21.6%。Urea + DMPP处理排放系数为0.05%,Urea + DCD为0.18%,Urea + DMPP处理显著低于Urea + DCD处理。施用尿素培养,土壤氨氧化细菌 (AOB) 数量显著增加而氨氧化古菌 (AOA) 数量则显著减少。添加DCD和DMPP能显著抑制AOB的数量,但对AOA没有影响。培养第3、30和90天,Urea + DMPP处理土壤中的AOB数量显著低于Urea + DCD处理的30%、56%和60%。对于反硝化细菌来说,所有处理中的nirK基因拷贝数均显著高于nirS基因拷贝数。添加DMPP在培养第3和30天显著减少了含nirKnirS基因的反硝化细菌数量,而添加DCD对两类反硝化细菌数量无明显作用。【结论】东北黑土水稻生产中,硝化抑制剂DMPP降低N2O排放量和排放系数的效果显著好于DCD,因为DMPP在培养后的30天内,可以显著抑制氨氧化细菌繁衍,降低反硝化细菌数量,从而起到减少N2O排放、提高肥料利用率的作用。
控释尿素减少双季稻田氨挥发的主要机理和适宜用量
黄思怡, 田昌, 谢桂先, 欧震, 刘强, 彭建伟
2019, 25(12): 2102-2112.   doi: 10.11674/zwyf.19297
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【目的】研究施用控释尿素减少稻田氨挥发的主要机理,及有效减少氨挥发的施用量,为充分发挥控释尿素的环保效应提供参考。【方法】盆栽试验于2017年在湖南农业大学试验基地大棚内进行,供试土壤为潮砂泥田水稻土,供试早稻、晚稻品种为中早39和泰优390,供试控释氮肥为树脂包膜控释尿素。设置不施氮肥 (CK)、普通尿素 (U) 以及控释尿素等氮量 (CRU1)、减氮10%(CRU2)、减氮20%(CRU3) 和减氮 30% (CRU4) 6个处理。采用密闭室间歇通气法监测双季稻田氨挥发特征,监测同期田面水铵态氮 (NH4+-N) 和硝态氮 (NO3-N) 浓度、pH值及土壤温度动态变化。【结果】施用控释尿素 (CRU) 显著降低了稻田氨挥发损失,各施氮处理稻季氨挥发累积损失量表现为U > CRU1 > CRU2 > CRU4≈CRU3。与U处理相比,CRU处理明显降低了氨挥发速率峰值,且不同程度减少了稻田氨挥发累积损失量,减排程度可达50.3%~70.1%。CRU处理氨挥发损失率为5.6%~8.13%,且早、晚稻均以CRU3和CRU4处理较低。与U处理相比,早、晚稻CRU处理施基肥后田面水中的铵态氮浓度峰值分别降低74.5%~80.4%、53.4%~76.0%,施分蘖肥后分别降低69.5%~89.1%、67.3%~80.3%。U、CRU1、CRU2、CRU3和 CRU4 处理早稻田面水平均 pH 值分别为7.26、7.22、7.25、7.32和7.14,各处理差异不显著;晚稻田面水平均pH值分别为7.85、7.71、7.72、7.72和7.66,CRU处理均显著低于U处理。U处理氨挥发速率和田面水铵态氮浓度呈极显著正相关 (r = 0.8813),与硝态氮浓度呈显著负相关 (r = –0.5319);CRU处理与U处理变化规律类似,CRU3和CRU4处理氨挥发速率与田面水铵态氮浓度达到显著正相关 (r = 0.5388和0.4245),各处理氨挥发速率与田面水pH值和10 cm土层温度相关不明显。【结论】施用控释尿素可显著降低稻田水面中的铵态氮含量,减少由于施肥导致的pH值增加,因而显著降低了稻田的氨挥发损失量,减少了氨挥发损失率。早稻和晚稻均以控释尿素施用量减少20%~30%的氨挥发减排效果最为明显。
不同硝化抑制剂组合对铵态氮在黑土和褐土中转化的影响
油伦成, 李东坡, 崔磊, 武志杰, 李学红, 肖富容, 李永华, 闫增辉, 郑野, 张金明, 高波, 崔永坤
2019, 25(12): 2113-2121.   doi: 10.11674/zwyf.19338
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【目的】添加硝化抑制剂和氮肥增效剂是提高氮肥利用率的有效方法。研究不同硝化抑制剂和氮肥增效剂组合对不同性质土壤中铵态氮转化特征的影响,为科学合理选择抑制剂提供理论依据。【方法】供试生化抑制剂包括2-氯-6 (三氯甲基) -吡啶 (Nitrapyrin,CP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐 (DMPP)、1-甲氨甲酰-3-甲基吡唑 (CMP)、3-甲基吡唑 (MP)、2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶 (AM)、N-guard、二氰二胺 (DCD)。供试土壤为黑土和褐土,以氯化铵为氮肥,按照常用量添加各生化抑制剂制备稳定性肥料,用于室内恒温、恒湿土壤培养试验。试验设不施肥 (CK)、氯化铵 (N)、N + CP、N + CP + AM、N + CP + DCD、N + CP + N-guard、N + CP + DMPP、N + CP + CMP、N + CP + MP等9个处理。在培养第1、4、7、11、15、22、30、45、60、75、90、105、120天取土样,测定土壤含水量、土壤NH4+-N和NO3-N含量,并计算硝化抑制率。【结果】在黑土和褐土两种类型土壤中,铵态氮转化特征具有显著差异,在弱酸性黑土中硝化反应速率显著低于碱性褐土。在黑土中,不同硝化抑制剂组合N + CP、N + CP + N-guard、N + CP + DMPP、N + CP + DCD、N + CP + CMP、N + CP + AM、N + CP + MP都表现出较好的硝化抑制效果,可以维持黑土中较高的铵态氮含量超过4个月以上。其中N + CP、N + CP + DCD、N + CP + N-guard处理在120天时,其硝化抑制率为37%~40%。而N + CP + AM、N + CP + MP、N + CP + DMPP为32%~36%,N + CP + CMP为26%。在褐土中,N + CP + DCD组合硝化抑制效果最大,在培养120天,其硝化抑制率为20%;其次是N + CP、N + CP + AM,其硝化抑制率在培养第105天时分别为23%、12%,在培养第90天时分别为63%、60%;N + CP + N-guard、N + CP + DMPP、N + CP + MP、N + CP + CMP在培养第75天时硝化抑制率分别为43%、42%、37%、35%,有效硝化抑制作用时间可维持75天左右。【结论】在黑土和褐土2种不同类型土壤中施用氯化铵氮肥,应添加专一硝化抑制剂或组合制成高效稳定性铵态氮肥。在湿润地区pH较低的酸性土壤上,例如黑土,适宜的硝化抑制剂较多,其中N + CP或N + CP + N-guard、N + CP + DCD组合的硝化抑制效果显著且持续时间长。在干旱半干旱的碱性土壤上,例如褐土,N + CP + DCD组合的硝化抑制效果和持续时间优于其他组合,可用于褐土上施用的高效稳定性氯化铵氮肥的生产。
控释尿素与黄腐酸提高稻麦轮作系统产量和效益的协同效应
姚媛媛, 王晓琪, 杨越超, 程冬冬, 陈宝成, 刘燕, 唐亚福, 马金昭
2019, 25(12): 2122-2132.   doi: 10.11674/zwyf.19343
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【目的】控释尿素和黄腐酸均已被证实可以提高作物的养分吸收和肥料利用率。本试验研究了控释尿素与黄腐酸配合施用进一步提升肥料效益的效果。【方法】在山东济南粘质水稻土上进行水稻–小麦轮作田间小区试验。试验设不施氮 (CK)、普通尿素 (U)、控释尿素 (CR-U)、控释尿素减量40% (60% CR-U)、控释尿素配施黄腐酸 (CR-U+F) 和控释尿素减量40%配施黄腐酸 (60% CR-U+F) 6个处理。于水稻和小麦苗期、拔节期、灌浆期/抽穗期和完熟期采集植株和土壤样品,测定植株叶片光合特性、氮素吸收量和籽粒产量,以及土壤pH和有效氮、磷、钾养分含量。【结果】1) 在水稻季和小麦季,CR-U处理较U处理显著增产10.5%和9.8%,氮素利用率分别提高了64.8%和42.0%,农学效率提升了52.2%和47.1%,周年经济效益增加2804元/hm2。2) CR-U+F处理较CR-U处理的水稻产量显著增加7.3%,氮素利用率显著提高32.5%;在小麦季产量显著增加4.4%,氮素利用率显著提高18.3%。60% CR-U+F处理较60% CR-U处理显著提高小麦产量5.0%,但对于水稻无显著增产作用。3) 周年经济效益方面,CR-U+F处理较CR-U处理增收2337元/hm2;60% CR-U+F处理较60% CR-U处理增收1823元/hm2,较U处理经济效益也提高了547元/hm2【结论】综合稻麦轮作系统周年数据,控释尿素显著提高稻麦关键生育期的叶片光合速率,黄腐酸降低了作物蒸腾速率,提高作物对氮素的利用率。控释尿素与黄腐酸配施后二者协同增效作用显著,大幅提升稻麦产量、氮素利用率和经济效益,从而实现了养分的高效利用。
宛氏拟青霉提取物增强水稻抗低温胁迫的最佳施用水平
王晓琪, 姚媛媛, 陈宝成, 张民, 刘之广, 马金昭, 王庆彬
2019, 25(12): 2133-2141.   doi: 10.11674/zwyf.18497
摘要(100) HTML全文(68) PDF 782KB(5) 相关文章
摘要:
【目的】施用生物刺激素是可持续农业中缓解作物低温胁迫的重要措施。本文主要研究了本课题组从野生沙棘内生菌提取的一种新型生物刺激素(宛氏拟青霉提取物)增强水稻抗低温胁迫的最佳施用浓度和生物学机制。【方法】通过室内培养,于野生沙棘体内分离出宛氏拟青霉 (Paecilomyces variotii) 菌株,菌株再经发酵和提纯获得供试生物刺激素PVE (Paecilomyces variotiiextracts)。以水稻为试验材料设置了萌发和液培试验,试验设0、0.05、0.10、0.20、0.50和1.00 μg/L 6个PVE施用水平,研究了低温 (15℃) 胁迫下不同浓度PVE对水稻种子萌发、幼苗生长、根系发育、光合特性和氧化损伤的影响。【结果】1)施用PVE的各处理提前打破了种子休眠,种子发芽率在第5天和第6天较CK分别提高66.7%~106.7%和28.2%~47.8%。2) PVE在0.05~0.50 μg/L浓度范围较CK显著增加地上部生物量7.9%~20.4%,提高了根系重量12.5%~28.1%。3) PVE在0.10 μg/L浓度条件下,较CK显著提高水稻总根长、根表面积、根体积和根平均直径48.0%、36.6%、36.2%和35.2%。4) PVE在0.05~0.50 μg/L浓度范围较CK显著提高水稻叶片光合速率5.1%~34.4%,并提高了叶片气孔导度和蒸腾速率。5) PVE在0.10 μg/L浓度条件下较CK显著提高叶片SOD、CAT和POD活性46.9%、9.6%和18.4%,提高根系SOD、CAT和POD活性28.0%、12.7%和16.4%,并显著降低叶片和根系中MDA含量22.0%和29.8%。6) PVE在0.05~0.50 μg/L浓度范围内均具有缓解低温胁迫的能力,以0.10 μg/L为最佳施用浓度。当超过0.10 μg/L,PVE对低温胁迫的缓解能力随着施用浓度的提升反而减弱。【结论】PVE在0.10 μg/L的浓度下可提高叶片光合能力和减少细胞氧化损伤,增加根系吸收养分的面积,显著缓解低温对水稻幼苗的胁迫。建议PVE的施用水平为0.10 μg/L。
小分子有机酸钾对水稻种子萌发和幼苗生长的影响
刘燕, 姚媛媛, 杨越超, 程冬冬, 李珊, 王晓琪, 孙磊
2019, 25(12): 2142-2151.   doi: 10.11674/zwyf.19334
摘要(121) HTML全文(139) PDF 116580KB(23) 相关文章
摘要:
【目的】施用小分子有机酸钾是促进水稻生长和提高水稻产量的重要措施之一。本试验研究了3种小分子有机酸钾在不同浓度下对水稻种子萌发和幼苗生长的影响,为促进水稻增产及研发新型肥料增效剂提供理论依据。【方法】以水稻种子‘临稻21’为试验材料进行了种子萌发试验和水培试验。以不含钾盐处理为空白对照 (CK),供试钾盐包括硫酸钾 (IOS)、甲酸钾 (OSA)、乙酸钾 (OSB) 和丙酸钾 (OSC),设两个K+浓度分别为0.25和0.50 mmol/L。将种子置于25℃培养箱中,培养至两叶一心时,转入含有不同浓度钾盐的营养液中进行12 h光照/12 h黑暗、25℃恒温处理,至水稻幼苗长到四叶一心时,测定幼苗生长、根系形态和光合特性。【结果】1) 小分子有机酸钾促进了水稻种子提早萌发,培养48 h后,当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSA-1和OSB-1较IOS-1水稻发芽率显著提高35.6%和37.8%;当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSA-2和OSB-2较IOS-2水稻发芽率显著提高34.0%和27.7%;2) 与IOS相比,OSA-1、OSA-2和OSB-1显著促进了水稻幼苗叶片的宽度和鲜重的提高,并使水稻幼苗根重、总根长、根表面积和根体积显著提升;3) 与IOS处理相比,OSC处理提高了水稻幼苗叶片叶绿素含量,OSA和OSB处理显著提高了水稻幼苗叶片净光合效率、气孔导度和蒸腾速率;4) 施用小分子有机酸钾能够提高水稻幼苗根系活力,进而促进了水稻幼苗对钾素的吸收,OSA-2和OSB-2处理幼苗全钾含量较IOS-2显著提高19.6%和28.3%。【结论】与硫酸钾相比,甲酸钾、乙酸钾和丙酸钾3种小分子有机酸钾处理可促进水稻种子提前萌发,促进水稻幼苗的生长、光合效率的提高以及对钾素的吸收,以0.25 mmol/L甲酸钾 (OSA) 的促生效果最好。
含氨基酸铜基叶面肥对芹菜产量、品质和防病效果的影响
马金昭, 张民, 刘之广, 周彬, 邹朋, 漆奕辉, 何帅
2019, 25(12): 2152-2161.   doi: 10.11674/zwyf.19346
摘要(85) HTML全文(67) PDF 560KB(7) 相关文章
摘要:
【目的】铜基叶面肥能够提高作物产量和品质,具有一定的防病效果;氨基酸能够为植物提供氮源,提高作物品质和抗逆能力。研究氨基酸与铜基叶面肥配合施用的效果,为制备叶面肥和改进叶面肥的施用效果提供科学依据。【方法】2015和2016年以芹菜 (Apium graveolens L.) 为试验材料进行了两季盆栽试验。设叶面喷施清水 (CK)、喷施铜基叶面肥浓度为1.0 g/L (CF1)和2.0 g/L (CF2)、喷施含氨基酸铜基叶面肥浓度为1.0 g/L (Cu-AA1) 和2.0 g/L (Cu-AA2),共5个处理,随机排列。于定植后15、45、75和105天进行喷施,喷施量依次为15、30、50和50 mL。于定植后 30、60、90和120天,测定芹菜叶片感病数,计算病情指数,用叶绿素仪测定叶片SPAD值。收获后测定了芹菜的产量、光合速率和营养品质。【结果】喷施叶面肥处理较CK显著提高了芹菜产量,在2015年Cu-AA1较CF1处理显著增产10.9%,Cu-AA2较CF2处理显著增产13.8%,CF1和CF2处理差异显著,Cu-AA1和Cu-AA2之间差异不显著。定植120天时喷施叶面肥处理的芹菜SPAD值和光合速率较CK处理显著提高,但各叶面肥处理间的SPAD差异不显著;Cu-AA1较CF1处理的光合速率显著增加了17.3%,同一叶面肥不同用量之间差异不显著。与CK相比,CF1、Cu-AA1和Cu-AA2处理的芹菜可溶性固形物、可溶性蛋白和硝酸盐含量显著增加,各叶面肥间的可溶性固形物差异不显著;Cu-AA2的可溶性蛋白较CF2显著增加,CF1与CF2之间以及Cu-AA1与Cu-AA2之间差异不显著;Cu-AA2处理的硝酸盐含量较CF2显著降低了9.9%,CF1与CF2之间以及Cu-AA1与Cu-AA2之间差异显著。定植90和120天时各叶面肥处理的芹菜病情指数较CK处理显著降低,CF1、Cu-AA1处理较CF2、Cu-AA2处理显著降低,相同用量的不同叶面肥间差异不显著。收获时,叶面肥处理的芹菜叶中的铜含量较CK显著增加,CF2较CF1显著增加了60.5%,Cu-AA2较Cu-AA1显著增加了26.4%;Cu-AA1与CF1差异不显著,Cu-AA2较CF2处理显著降低了14.0%。【结论】与普通铜基叶面肥相比,配伍氨基酸后可进一步提高芹菜生长后期叶片的SPAD值和光合速率,进一步增加芹菜产量,提高其营养品质,降低硝酸盐含量,但对芹菜的病情指数没有显著影响。在芹菜上,含氨基酸铜基叶面肥喷施浓度以1.0 g/L为好。
专题综述
以钙镁磷肥产品创新促进产业发展
侯翠红, 苗俊艳, 谷守玉, 王好斌, 王艳语, 许秀成
2019, 25(12): 2162-2169.   doi: 10.11674/zwyf.19172
摘要(76) HTML全文(61) PDF 855KB(21) 相关文章
摘要:
钙镁磷肥是一种富含磷、钙、镁、硅等营养元素的碱性矿质肥料,可补充植物所需的微量元素,改良酸性土壤、有效减轻重金属污染和提升作物营养与品质。一直以来,钙镁磷肥仅被认为是低含量的磷肥,产销量从高峰时期的近千万吨,下降到近年来的百万吨左右,市场占有率仅为磷肥总量的1%左右,且售价不高,导致企业经营困难。本文从植物营养角度,分析了钙镁磷肥中养分的有效性,肯定了钙镁磷肥作为肥料的必要性;从钙镁磷肥的产业现状入手,用详实的数据分析了钙镁磷肥近年来的产量和市场情况;从产品技术改造方面提出了助推钙镁磷肥提质增效的思路。钙镁磷肥中除含有12%~20%的枸溶性磷外,所含的钙、镁、硅的有效性高于绝大多数工业炉渣。钙镁磷肥施入土壤后,开始时有效磷量较低,但随着时间的延长,有效磷量明显提高,在酸性土壤中肥效优于过磷酸钙。发展钙镁磷肥产业,不仅可充分利用我国的中低品位磷矿资源,还可以补充我国大面积酸性土壤中的盐基离子,提供水稻、甘蔗等需硅量大的作物的硅营养,是不可多得的兼具多元素营养与土壤改良功能的肥料产品。钙镁磷肥提质增效的思路包括:1) 在钙镁磷肥中添加植物所需的微量元素,使得钙镁磷肥从单一的肥料产品定位升级为具有调理土壤和调理植物的功能化产品;2) 产品外观由粉状改为颗粒状,以适应机械化施肥和掺混肥需求;3) 制定产品新标准,体现出钙镁磷肥产品优势;4) 加强钙镁磷肥多产品性状的施用方法研究。今后应基于技术创新、产品创新,并结合营销创新,助力钙镁磷肥产业转型升级,绿色健康发展。
研究简报
金属有机框架 (MOF) 类新型肥料在水稻上的应用初探
吴珂, 杜昌文, 申亚珍, 马菲
2019, 25(12): 2170-2177.   doi: 10.11674/zwyf.19333
摘要(88) HTML全文(63) PDF 750KB(20) 相关文章
摘要:
【目的】金属有机框架 (metal-organic framework,MOF) 是基于分子设计的一种新型团簇功能化合物,为实现多元化养分设计,生产环境友好的新型肥料提供了新的手段。本研究在水热条件下合成了两种MOF肥料,评估了这两种MOF材料作为新型肥料的潜力和可行性。【方法】以氯化铁 (FeCl3·6H2O)、硫酸锌 (ZnSO4·7H2O)、磷酸 (H3PO4)、草酸 (H2C2O4·2H2O) 和尿素 (CO(NH2)2) 为基础原料,在高压反应釜内100℃下合成MOF1和MOF2。MOF1和MOF2分别含Fe 18.6%、15.6%,P 15.7%、16.5%,N 5.16%、4.57%,C 4.61%、5.21%,MOF2还含Zn 2.89%。试验共设4个处理:不施肥 (CK)、常规施肥 (CF)、MOF1和MOF2。3个施肥处理为等氮磷钾设计,施肥水平为N 150 kg/hm2、P2O5 200 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。在水稻分蘖、拔节、孕穗及成熟期,采集土样,测定铵态氮、硝态氮、有效磷、有效铁、有效锌含量及pH。水稻成熟后,测定产量、千粒重、穗粒数、有效穗数和结实率。【结果】与CF相比,MOF1和MOF2处理的水稻产量分别增加了7.7%和6.3%,相关农艺性状也均有改善。MOF1和MOF2处理的水稻营养器官总干物质量和氮累积量均显著高于CF处理;CF处理的氮素利用率为32.8%,而MOF1和MOF2处理分别达到46.4%和43.0%,与CF差异显著。在成熟期,MOF1和MOF2处理的土壤铵态氮、硝态氮及有效铁含量较CF均显著增加。【结论】两个以磷和铁为主要养分的新型金属框架结构肥料不仅能提高水稻产量和氮素利用率,而且也可改善水稻相关农艺性状以及提高土壤养分含量,其作为新型肥料,具有广阔的应用潜力。
用于黑土的稳定性氯化铵的适宜硝化抑制剂和氮肥增效剂组合
崔磊, 李东坡, 武志杰, 李学红, 肖富容, 李永华, 闫增辉, 郑野, 张金明, 崔永坤, 高波
2019, 25(12): 2178-2188.   doi: 10.11674/zwyf.19298
摘要(102) HTML全文(59) PDF 568KB(5) 相关文章
摘要:
【目的】本文研究添加不同种类硝化抑制剂的高效稳定性氯化铵氮肥在黑土中的施用效果,旨在筛选出适合旱作黑土的高效稳定性氯化铵态氮肥。【方法】在氯化铵中分别添加硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐 (DMPP)、双氰胺 (DCD)、2-氯-6-三甲基吡啶 (Nitrapyrin,CP)、氨保护剂 (N-GD) 和1种氮肥增效剂 (HFJ) 及其组合,制成9种稳定性氯化铵氮肥。以不施氮肥 (CK) 和施普通氯化铵 (CK-N) 为对照,以9种稳定性氯化铵为处理进行了等氮量盆栽试验。在玉米苗期、大喇叭口期、灌浆期和成熟期测定了土壤中铵态氮和硝态氮含量,在玉米成熟期测定植株生物量、籽粒产量和氮素含量,计算铵态氮肥的表观硝化率、硝化抑制率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力。【结果】1) 与CK-N处理相比,9个处理均显著提高玉米的产量,HFJ的效果均为最显著,可增加玉米籽粒产量3.99倍,提高氮肥吸收利用率4.98倍,显著高于8个硝化抑制剂处理 (P < 0.05)。CP + DMPP和CP + DCD处理提高玉米籽粒产量1.90~2.11倍,两个处理之间无显著差异;CP + DMPP玉米生物量显著高于CP处理,而与DMPP和DCD处理无显著差异;CP + DMPP玉米氮肥吸收利用率显著高于CP和DMPP处理,显著提高3.71倍 (P < 0.05);2) CP + DMPP和CP + DCD土壤中铵态氮含量提高2.09~2.42倍,且显著高于CP、DMPP和DCD处理 (P < 0.05),而硝态氮含量和土壤表观硝化率均显著降低24%和66%~68%,与CP和DCD处理存在显著差异 (P < 0.05);苗期CP + DMPP和CP + DCD硝化抑制率高达23.9%~24.3%,显著高于CP和DCD (P < 0.05)。【结论】在黑土中,氯化铵中添加硝化抑制剂组合的硝化抑制率显著高于添加单一抑制剂,能够有效减缓土壤中铵态氮向硝态氮的转化,减少土壤中氮素损失,降低环境污染。CP + DMPP组合玉米的氮肥吸收利用率显著高于CP + DCD组合。氮肥增效剂HFJ显著增加玉米的氮素吸收量,提高氮肥利用率,从而使玉米获得高产并获得较高的收获指数和经济系数。因此,综合考虑产量和抑制硝化作用等因素,黑土区氯化铵作为玉米生产用氮肥时,建议首选添加氮肥增效剂HFJ来保证作物的高产和氮肥高利用率,也可以添加硝化抑制剂组合CP + DMPP,或者CP + DCD制备稳定性氯化铵来提高氯化铵的增产效果和氮肥利用率,减少氮素损失,降低环境污染。
聚氨酯包膜和喷涂诱抗剂提高滨海盐化潮土玉米产量和磷肥利用率的协同效应
赵洪猛, 杨贵婷, 刘之广, 张民, 王庆彬, 王怀利, 杨子江
2019, 25(12): 2189-2196.   doi: 10.11674/zwyf.19106
摘要(99) HTML全文(84) PDF 431KB(5) 相关文章
摘要:
【目的】本研究旨在探究包膜磷肥配施植物诱抗剂宛氏拟青霉 (Paecilomyces variotii) 代谢产物对盐化潮土玉米产量及磷素利用率的影响,以期为滨海盐化潮土磷肥高效利用提供技术参考和理论依据。【方法】以夏玉米‘郑单958’为供试作物,以滨海盐化潮土为供试土壤进行了盆栽试验。试验以不施磷肥为对照 (CK),设置正常施磷 (1.80 g/pot) 和减施20%磷 (1.44 g/pot) 2个水平;4个供试磷肥包括普通磷酸二铵 (DM)、普通磷酸二铵配施诱抗剂 (PE + DM)、聚氨酯包膜磷酸二铵 (C-DM)、包膜磷酸二铵配施诱抗剂 (PE + C-DM),共9个处理。在玉米播种后58天收集根际土壤,测定酶活性和有效磷含量;采集最大功能叶片,测定相关的淀粉酶、光合酶活性。收获后,采集土壤样品,测定有效磷含量;测定玉米植株的生物量、产量和磷含量。【结果】等量磷条件下,与DM处理相比,C-DM可显著增产5.89%~10.10%,提高磷肥利用率6.8~8.1个百分点;PE + DM可显著增产7.46%~9.31%,磷肥利用率提高4.8~6.2个百分点,根际土壤磷酸酶活性提高17.65%~27.90%;PE + C-DM显著增产7.78%~16.30%,磷肥利用率提高8.8~14.0个百分点。减磷20%时,包膜和喷涂诱抗剂有协同增效的作用。与C-DM和PE + DM处理相比,PE + C-DM显著提高根际土壤磷酸酶活性21.8%、11.7%,提高丙酮酸磷酸双激酶活性33.3%、14.3%,提高AGPase活性75.5%、47.6%,提高播种后58和103天土壤有效磷含量33.7%、19.4%和15.0%、26.1%,产量与常规磷量下 (1.80 g/pot) 的DM处理差异不显著,实现减肥稳产。【结论】本研究条件下,包膜磷酸二铵配施诱抗剂可提高玉米关键生育期根际土壤磷酸酶活性,增强土壤磷素供应强度,提高叶片光合酶、淀粉酶活性,进而提高磷肥利用率,在减磷20%条件下,依然保持稳产。
保障我国粮食安全的肥料问题
朱兆良, 金继运
摘要(4687) [PDF 2130 KB](1912)
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(4020) [PDF 2629 KB](15524)
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(2835) [PDF 929 KB](1647)
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(3900) [PDF 876 KB](2184)
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(4857) [PDF 1767 KB](1059)
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(2142) [PDF 1119 KB](1158)
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。
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(3385) [PDF 1163 KB](1553)
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。
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(5675) [PDF 906 KB](2076)
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。
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(3883) [PDF 1194 KB](720)
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。
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(3074) [PDF 930 KB](1795)
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。