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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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减施20%化肥下绿肥翻压量对江西双季稻产量及氮素利用的影响
张磊, 徐昌旭, 刘佳, 李顺, 高嵩涓, 曹卫东
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021508
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摘要:
  目的  种植利用绿肥是实现化肥减施的重要措施,研究稻田系统中不同翻压量绿肥对土壤供氮及主作物水稻的吸氮规律,以期为江西双季稻区合理利用紫云英,提高水稻产量提供理论依据。  方法  田间试验位于江西双季稻区。在早稻氮磷钾肥用量减施20%条件下,设置冬种并翻压紫云英鲜草15000 (G1F80)、22500 (G1.5F80)、30000 (G2F80)、37500 (G2.5F80) kg/hm2,以及冬闲且水稻不施化肥对照(CK)、冬种紫云英水稻不施化肥(GM)和冬闲常规施肥(F100)共7个处理。分析了水稻产量、植株吸氮量、氮肥利用率,以及水稻生育期土壤无机氮含量,并分析了土壤性状和水稻产量、植株吸氮量之间的关系。  结果  与F100相比,G1F80处理早稻产量显著增加11.64%;G2F80处理晚稻产量显著增加7.81%;G1F80、G1.5F80和G2F80处理双季稻总产量分别显著增加5.79%、5.38%和7.17%。其余不同紫云英翻压量处理的产量相比F100均未降低。冬种紫云英配施80%化肥可显著提高早稻稻谷吸氮量、早稻当季氮肥利用率和早稻氮肥偏生产力,提高早稻和晚稻收获期土壤全氮和有机质含量,提升土壤肥力水平。早稻孕穗期、早稻收获期和晚稻收获期,G2.5F80处理土壤铵态氮含量均显著高于F100处理,且为各处理中含量最高。从早稻孕穗期到早稻收获期,不同紫云英翻压量处理氮素累积速率均为正值,水稻植株吸氮量增加,而冬闲常规施肥处理氮素累积速率为负值,水稻吸氮量降低。在水稻生育期,紫云英翻压量小于22500 kg/hm2时,水稻植株吸氮量随翻压量增加而增加,而翻压量大于22500 kg/hm2时,吸氮量明显降低。土壤速效钾含量对水稻产量和吸氮量的贡献率最大,对早稻产量和早稻吸氮量的贡献率分别为35.17%和40.16%,对晚稻产量和吸氮量的贡献率分别为21.22%和25.22%,对双季稻产量和吸氮量的贡献率分别为34.83%和27.86%。  结论  在减施20%化肥条件下,种植翻压适量紫云英可提高早稻稻谷吸氮量,促进水稻增产。翻压高量紫云英有利于培育土壤碳库和氮库,提高土壤供氮能力。综合各项分析,在江西双季稻区紫云英翻压量30000 kg/hm2时效果最好。
秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响
李庭宇, 刘旭, 刘瑶岑, 曲天儒, 彭畅, 朱平, 葛壮, 李双异
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021512
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摘要:
  目的  研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。  方法  吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK) 3个处理0—20 cm土壤进行秸秆微区田间试验。每个处理土壤均设加入1 cm 长玉米秸秆6000 kg/hm2 (CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m的PVC框内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据3种氨基葡萄糖含量计算。  结果  与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增高,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。  结论  添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳当中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。
不同形态氮添加对毛竹林土壤N2O排放的影响
蒋文婷, 田立斌, 朱高荻, 唐荣贵, 林永新, 潘灵强, 蔡延江
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021492
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摘要:
  目的  氧化亚氮(N2O)排放是亚热带地区氮损失的主要途径,我们研究了不同形态含氮化合物对土壤N2O排放的影响。  方法  以毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤为研究对象进行了室内培养试验。设置土壤中添加KNO3、NH4NO3、NH4Cl、KCl处理,以去离子水做对照(CK),在25oC黑暗条件下培养。在培养0.5 h,1、3、5、7、14、28、60天,测定土壤N2O排放速率,铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)、可溶性有机碳(DOC)和水溶性氮(WSN)含量,采用荧光定量PCR技术测定了土壤氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)、nirSnirKnosZ Ⅰ、nosZ Ⅱ基因丰度。  结果  培养第60天后氮添加与KCl添加处理均显著增加了土壤DOC含量,NH4NO3、NH4Cl处理显著增加了WSN含量,但显著降低了土壤pH。氮添加及KCl添加处理均增加了土壤AOA、AOB、nirK基因丰度,降低了nosZ Ⅰ、nosZ Ⅱ基因丰度。氮添加处理N2O排放速率均在培养第14天达到峰值,且相较于CK处理均增加了N2O累积排放量,KNO3、NH4NO3、NH4Cl和KCl处理累积排放量的增幅分别为524.3%、771.1%、652.7%、98.6%。N2O排放速率与NO3、WSN、nirK基因丰度呈显著正相关,而与pH、nosZ Ⅰ、nosZ Ⅱ基因丰度呈显著负相关。  结论  铵态氮添加能显著促进毛竹林土壤N2O的排放,其效果高于硝态氮,NH4NO3作为混合氮,外源性NH4+-N、NO3-N同时输入对土壤N2O排放的促进作用比单独添加NH4+-N、NO3-N更显著,但并未出现叠加效应。
乡村小流域不同土壤景观表土有机质团聚体分布与分子组成变化
刘纯, 赵正, 刘晓雨, 龙国刚, 陈硕桐, 林清美, 陈敬龙, 包旭华, 卞荣军, 郑聚锋, 李恋卿, 潘根兴
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021503
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摘要:
  目的  探讨丘陵山区乡村不同土壤景观表土有机质积累的团聚体分布及其化学组成的变化,为认识自然条件和人为利用下土壤有机质的空间变化特点提供新视角。  方法  选取江苏省南京市溧水区芳山小流域内保护林地、园地、旱地和稻田景观样地,采集0—15 cm土壤样品,分析有机碳总量。将土壤样品分为宏团聚体(250~2000 μm)、微团聚体(250~53μm)和粉黏粒(<53 μm) 3个粒径组,测定其中有机碳含量,计算土壤中各团聚体结合态碳的比例。对土样依次采用总溶剂萃取(TSE)、碱水解 (BHY)和氧化铜氧化提取(CUO),继而以气相色谱-质谱联用(GC/MS)测定获得的提取态游离脂、结合态脂和木质素酚组分中的生物标志物的分子丰度,计算分子多样性指数。  结果  与林地相比,园地、旱地和稻田表土本体有机碳含量分别降低70%、57%和51%,其中宏团聚体结合有机碳分别降低了85%、81%、71%,微团聚体结合有机碳降低了74%、79%、67%,粉黏粒结合有机碳降低了48%、18%和3%。表土提取得到的有机分子丰度,游离脂类、结合态脂类和木质素酚类的丰度分别介于2.2~6.7 mg/(g SOC)、3.5~6.2 mg/(g SOC)和4.8~14.9 mg/(g SOC);不同土壤景观间,这些提取态生物标志物分子丰度的变化趋势均表现为林地>稻田>园地>旱地。不过,木质素酚丰度林地和稻田相近。园地、旱地和稻田相对于林地脂肪酸、烷醇、甾类及萜类等生物标志物分子丰度显著降低,但烷烃分子丰度明显增加,同时微生物生物标志物分子丰度显著提高;林地及园地土壤中结合态脂类组分以羟基酸丰度较高,而旱地和稻田则以烷酸为主。计算的生物标志物分子多样性指数的变化是,游离脂类和结合态脂类是林地和稻田高于旱地和园地,而木质素酚是稻田高于旱地,后者又高于园地和林地。  结论  自然林地和农用地土壤的有机碳含量和团聚体结构具有较大差异,在提取态有机分子的组成上也具有不同的组成特征。林地土壤有机碳含量高,宏团聚体、微团聚体和粉黏粒比例均衡,在3类结构中的分配也均衡,而且有机质主要以植物源有机碳为主,具有碳链长、分子多样性高等特点,因此,稳定性高。相反,园地、旱地和水田的有机碳总量低,宏团聚体和微团聚体趋于分解,团聚体结合态有机碳显著减少,而且结合态和游离态脂类的多样性和所含有机分子的多样性均显著降低,易于分解的微生物量有机碳是有机碳的主要来源。合理的土壤管理特别是有机物料的投入是提高农地土壤健康的重要途经。
设施番茄生产效益最佳的灌水和控释氯化钾用量组合研究
郝淼, 曲兆鸣, 李兵, 牛国梁, 王龙林, 李成亮
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021500
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摘要:
  目的  水、肥是影响作物生产效益的两个重要因素,过量施肥也是导致设施栽培土壤盐渍危害的主要原因。为获得番茄优质高产并降低钾肥投入量,我们探究了灌水与控释氯化钾的适宜用量组合。  方法  盆栽试验在设施大棚内进行,供试番茄品种为‘罗拉’。设置常规灌溉 (W100) 下不施钾肥 (CK) 和施用全量普通氯化钾 (K2O 0.95 g/kg,CF) 2个对照,设置3个控释氯化钾水平为常规K2O施用量的100% (K100)、80% (K80) 和60% (K60);3个灌水梯度为田间持水量的90%~100% (W100)、72%~80% (W80)、54%~60% (W60),共11个处理。在番茄主要生育期,测定了叶片光合效率和土壤pH、EC值,调查了果实产量和品质。  结果  在相同灌水量下,K80的平均果实产量和水分利用效率显著 (P<0.05) 高于K100,K100又显著高于K60,且K80水平较K100和K60的总吸钾量 (植株和果实) 提高了3.4%~7.8%,Vc含量增加了3.4%~3.9%,可溶性糖含量增加了2.2%~6.5%,可溶性固形物含量增加了3.5%~7.4%,净光合速率提高了4.3%~10.9%,气孔导度提高了6.5%~11.9%,蒸腾速率提高了3.6%~9.5%。当钾水平一定时,W80的平均产量较W100和W60显著增加9.8%~16.0%,钾肥利用效率提高了6.3~7.1个百分点,Vc含量增加了6.8%~24.0%,可溶性糖含量增加了5.6%~8.8%,可溶性固形物含量增加了6.6%~9.2%,净光合速率提高了4.1%~10.3%,蒸腾速率提高了8.4%~16.6%,开花、果实膨大和成熟期的SPAD值分别增加了4.8%~12.0%、1.7%~9.4%和4.6%~14.5%,土壤pH提高了0.9%~2.1%,电导率下降了4.9%~8.2%。在9个控释钾水组合中,K80W80的产量、品质最高,水钾利用效率也处于较高水平,除K60W100处理外均获得了显著高于CK和CF的产量及水分利用效率。  结论  灌水与控释氯化钾对提高番茄的产量品质和光合效率有显著的正交互作用,二者最佳的用量组合是减少灌溉量至72%~80% (W80)与减少20%的K2O投入量并一次性基施,可提升番茄的光合效率,同时提高了土壤pH,减低了EC值,因而增加了番茄产量、品质,提高了水、钾利用效率。
大豆和玉米影响后茬作物氮素供应的研究进展
耿赛男, 李岚涛, 谭金芳, 王宜伦
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021498
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摘要:
  目的  为提高轮作系统的生产力和土壤肥力的可持续性,我们从作物根系形态、残留养分有效性和土壤结构等方面综述了大豆和玉米生产对土壤物理特性和后茬作物氮素供应能力的影响机理及原因。  主要进展  大豆根系呈网状分布,分枝侧根多,生长过程中新老根频繁更替,收获后土壤团聚体由原来的简单形态变为多级复合形态,团聚体内部孔隙增多,利于后茬作物的根系发育。大豆形成的稳定土壤团聚结构也是土壤氮素循环的良好基础,可有效提升土壤有机氮的总矿化和转化量,增强土壤对后茬作物的供氮潜力。玉米生产一般氮肥施用量较高,故收获后残留在土壤中的肥料氮相对较多。残留氮以NO3-N和微生物氮形态存在的比例高,由于NO3-N在土壤中不稳定、易损失,因此,不易于为后茬利用。大豆秸秆C/N比低,翻压还田后易于为土壤微生物利用,加速了土壤氮循环,易于后茬作物吸收利用。加之豆科作物生长过程中死亡的根瘤和根形成的沉积物数量大,根系分泌物含有较高的甘氨酸和丝氨酸,且根际沉积物C/N比较低,更易矿化转化为后季作物的重要氮源。因此,大豆较玉米更有利于后茬作物的生长和氮素营养。  展望  为更好地利用轮作优势,需要在以下几方面加强研究:提高大豆残留氮素高效利用的关键驱动因素;减少玉米收获后土壤残留氮素损失的氮素管理;残留氮素转移转化过程中的根-土-微生物互作机制。由于秸秆腐解会加快土壤有机碳的释放,因此减少大豆秸秆还田带来的轮作周年CO2等温室气体的排放,提高土壤的碳汇功能也将成为研究重点。
保水剂对作物生长的不利影响及发生机制
司徒艳结, 卫尤明, 杨俊颖, 毛小云, 廖宗文, 陈娴
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021586
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摘要:
施用保水剂是提高作物抗旱能力的有效措施,但其用量稍多即导致种子发芽率下降、产量减少、根系生长受阻等不利影响。究其原因,即可能是保水剂与作物竞争“土壤水分”、降低土壤“通气性”等间接影响,也可能是保水剂对作物生长的直接抑制作用。农用保水剂中不可避免地残留着丙烯酸、钠等水溶性成分,丙烯酸对动植物具有生物毒性,其在正常水分条件下,可以很快降解。但是,如果保水剂在土壤中吸水形成凝胶,就会大大降低丙烯酸的降解速率,可能对作物造成伤害。由于绝大多数研究都是在常规土壤水分条件下的结果,因此,在干旱条件下安全有效使用保水剂还需从机理和技术两方面开展研究,包括:不同保水剂在干旱条件下的安全阈值研究;聚合物单体成分在干旱条件下的降解特征及其降解产物对动植物的生物毒性;保水剂中有害组分在不同土壤条件下的降解、稀释扩散特征,有害组分对作物生长不同时期不利影响的发生与其降解动态的关系。在应用技术方面,现行“农林保水剂”行业标准对单体残留量尚无限制,还缺乏对安全使用保水剂的指导。在以上研究的基础上,筛选单体生物毒性低的聚合物,优化单体合成参数,减少单体残留,实现保水剂的安全高效使用。
钾钠离子添加对塿土土壤团聚体和有机碳矿化的影响
牛金璨, 张丽娜, 张亚美, 徐佳星, 张树兰, 杨学云
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021501
摘要(112) HTML全文(32) 相关文章
摘要:
  目的  评价单价阳离子对团聚体稳定性和土壤有机碳矿化的影响,为有机肥尤其是粪肥的科学施用提供理论依据。  方法  采用恒温培养法,研究了不同钾、钠离子浓度下土壤团聚体的稳定性,供试土壤为塿土。设置K+梯度为0、120、200、280、370、540 mg/kg,Na+梯度为90、180、270 mg/kg,以及在K+ 370 mg/kg浓度下,添加Na+ 0、90、180、270 mg/kg。土壤在70%田间持水量下培养,定期取样,直到105天结束。监测了土壤有机碳的矿化动态,以双库指数模型模拟有机碳的矿化特征,湿筛法测定团聚体稳定性。  结果  所有处理0.25~2 mm和 > 2 mm团聚体的比例均显著高于0.053~0.25 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒,分别占总量的42.0%~52.7%和26.0%~38.8%。添加K+、Na+以及同时添加K+和Na+总体上降低了> 2 mm团聚体比例,增加了0.25~2 mm团聚体和< 0.053 mm粉黏粒组分比例,从而降低了团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),钾钠共同作用效果更明显。K+ 120 mg/kg和Na+ 180 mg/kg两个处理显著降低了有机碳累矿化量,其余处理均无显著影响。钾钠共同处理的土壤有机碳累积矿化量随Na+浓度的增大而减小,降幅为1.2%~22.3%。双库指数模型能较好的模拟有机碳的矿化动态。拟合结果表明,所有处理均增加了来源于活性碳库有机碳的矿化量(Ca),降低了源于惰性碳库有机碳的矿化量(Cs),且均降低了活性碳库的矿化速率常数(Ka),而增加了惰性碳库的矿化速率常数(Ks)。同时,所有处理均增加了Ca占总有机碳矿化量的比例(Ra),而降低了Cs的占比(Rs)。冗余分析(RDA)表明,有机碳累积矿化量与GMD显著正相关,与土壤结构稳定性阳离子比值(CROSS)、钠吸附比(SAR)和可交换性钠百分比(ESP)显著负相关。  结论  钾、钠离子的累积显著影响了土壤团聚体组成,降低了团聚体MWD和GMD,抑制了惰性有机碳的矿化,提高了活性有机碳的矿化量;这可能是施用钾肥很难提高土壤有机质含量的一个原因。
吉林省中部黑土区秸秆全量深翻还田条件下春玉米氮肥适宜用量研究
李兴吉, 王岭, 程松, 刘剑钊, 王艺霖, 逄娜, 梁尧, 张水梅, 任军, 蔡红光
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021499
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摘要:
  目的  基于多年玉米秸秆全量深翻还田条件下,探究吉林省中部黑土区春玉米氮肥适宜用量及群体氮素累积与分配特征。  方法  本试验于2017—2019年在吉林省公主岭市进行,双因素试验,主因素为氮水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 (N300)、360 (N360) kg/hm2,副因素为品种,分别为富民985 (FM985)和翔玉211 (XY211),测定不同生育时期玉米各器官干物质、吸氮量及产量构成。  结果  增施氮肥对玉米产量影响显著,年份、处理、品种对产量有显著的交互作用。N0处理的产量随着年限的增加而逐年递减,2018、2019年相比于2017年分别降低10.9%、26.2%;各处理间差异也逐渐增大,2017年N180处理与N0处理产量间的差异为23.2%,到2019年N180处理与N0处理产量间的差异上升为55.1%;品种间比较,2017—2019年XY211产量均高于FM985产量,并且XY211适宜施氮量略高于FM985适宜施氮量。春玉米干物质积累量随着氮水平的提高呈现先上升后降低的趋势,不同氮肥处理的茎、叶干物质积累量和氮积累量均于吐丝期至灌浆期达到最大值,成熟期N180处理的茎、叶、子粒干物质积累量最高;不同施氮水平下,开花期到成熟期的氮积累量分配比例呈现先升后降的趋势。不同氮水平下,秸秆理论带入全氮养分量差异明显,且不同氮水平的氮还入量随着秸秆还田年限的增加而逐渐上升,2017年,N300处理下氮还入量最高,为68.9 kg/hm2,较N0、N360处理分别增加155.0%、15.2%;2019年,N240处理下氮还入量最高,为109.9 kg/hm2,较N0、N360处理分别增加156.7%、33.4%。本研究以2017年和2019年数据拟合方程,计算得出秸秆全量深翻还田后玉米最佳经济产量为13027.6 kg/hm2,适宜氮肥用量为162 kg/hm2  结论  在吉林中部黑土区,多年连续秸秆全量深翻还田背景下,虽然年际条件、品种对产量有显著影响,氮肥依然是玉米高产稳产的重要因素,适宜的氮肥量有利于提高吐丝到灌浆期玉米的干物质积累和分配。本试验条件下保持产量水平12~13 t/hm2的氮肥适宜用量为160~165 kg/hm2
长期培肥棕壤玉米产量的稳定性与土壤氮素累积分布特征
刘玉颖, 戴健, 杨劲峰, 罗培宇, 李娜, 任彬彬, 安宁, 韩晓日
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021470
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摘要:
  目的  基于棕壤40年定位试验,明确不同培肥措施下玉米产量的稳定性和可持续性,土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  方法  棕壤肥料长期定位试验位于沈阳农业大学后山科研基地,始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年玉米收获期采集植株、土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,土壤0—100 cm矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  结果  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1997年内玉米产量变化趋势较平稳,1997—2018年内变幅较大。M1NPK和M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年和后20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%和17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43~0.55和0.50~0.67之间,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥可降低玉米收获期80—100 cm土层矿质氮含量,M1NPK处理0—100 cm土壤矿质氮贮量显著降低,为127 kg/hm2。而高量有机肥配施各处理土壤0—100 cm矿质氮贮量显著增加,较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥土壤0—40 cm微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  结论  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。
施用生物炭提高黑土有机质的稳定性和更新速度
龙杰琦, 苗淑杰, 李娜, 郝翔翔, 乔云发
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021290
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摘要:
  目的  生物炭还田已经成为培肥土壤的重要农艺措施之一,研究生物炭还田对黑土各粒径水稳性团聚体中有机碳的分配,以及对不同密度组分机质化学结构的影响,以深化理解施用生物炭增加农田土壤固碳潜力的机理。  方法  选取中国科学院海伦农业生态实验站内长期定位试验的施用化肥(−BC)和化肥配施生物炭(+BC)2个处理土壤样品,以常规方法分析了有机质总量。将土壤样品分离为 >2 mm、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm和 <0.053 mm 4个粒级水稳性团聚体,测定其中的有机碳含量。将土壤样品中的有机质分为游离态轻组(free light fractionation, LF)、闭蓄态轻组(occluded light fractionation, OF)和矿物结合态组(mineral-associated fractionation, MF)3个密度组分,利用元素分析仪和傅里叶红外光谱技术分析了有机碳含量和化学结构。  结果  与−BC处理相比,+BC处理的土壤有机质含量增加19.72%,密度组分中LF和OF有机质含量分别增加了73.50%和192.66%,团聚体>2mm和0.25~2mm两个粒级的有机质含量分别显著增加了14.01%和12.11%。土壤中除芳香族C=C和羰基C=O相对丰度分别减少了18.18%和21.95%以外,其他官能团均增加,−CH/C=C和−CH/C=O比值分别增加66.67%和62.11%;在>2 mm团聚体中,脂肪族−CH的相对丰度增加了55.11%,芳香族C=C减少17.06%,致使>2 mm团聚体中的−CH/C=C和−CH/C=O比值增加;在<0.25 mm粒级中,芳香族C=C相对丰度增加27.63%~49.83%,脂肪族−CH减少了16.58%~20.80%,致使−CH/C=C和−CH/C=O比值下降。在>2 mm团聚体中的增幅最大。此外,与−BC相比,+BC处理各密度组分中脂肪族−CH和芳香族C=C相对丰度均增加,其中OF组分中增幅达125.74%和29.06%,−CH/C=C比值增加了74.19%。  结论  施用生物炭增加了黑土有机质含量,促使土壤特别是大团聚体中的有机质结构趋于脂肪化,促进了微团聚体中有机质的稳定性。闭蓄态轻组中脂肪族−CH的相对丰度增幅最大,有利于促进有机质活性的增强,加快土壤有机质的周转更新。
氮钾配施对冬油菜角果皮光合作用及光合器官氮分配的影响
李静, 周杨果, 陆志峰, 丛日环, 李小坤, 任涛, 鲁剑巍
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021479
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摘要:
  目的  作为典型的非叶器官,角果皮光合作用不仅是油菜(Brassica napus L.)光合作用的重要补充,更是生育后期产量建成的重要碳源。为了明确氮、钾营养及氮钾配施对冬油菜角果形态、角果皮光合特性、光合器官氮分配的影响及光合氮利用效率(PNUE)差异机制。  方法  采用双因素田间试验,设4个施氮量(N 0、90、180、270 kg/hm2,分别以 N0、N90、N180、N270表示),两个钾梯度(K2O 0、120 kg/hm2,分别以K0、K120表示),试验共计8个处理分别为:N0K0、N0K120、N90K0、N90K120、N180K0、N180K120、N270K0、N270K120,每个处理3次重复。在角果期测定角果形态参数、净光合速率(An)、角果皮氮钾养分含量、PNUE以及最大羧化速率(Vcmax)等相关光合、生理参数,并计算了角果皮氮素在光合器官(羧化系统、电子传递系统和捕光系统)的分配比例。  结果  与N0K0处理相比,氮钾配施处理单株角果数增加了1.7~3.0倍,角果长和角果皮面积分别提高了12.1%~30.2%和9.9%~43.8%。在不同氮肥施用量下,施钾后角果皮氮含量平均降低了19.5%;在不同施钾量下,氮肥施用后角果皮钾含量平均降低了20.9%。氮钾配施处理角果皮气孔导度(gs)、叶肉导度(gm)、VcmaxAn较N0K0处理平均提高了11.1%、158.8%、88.2%和115.0%。与N0处理相比,施氮后角果皮光合系统氮库平均增加了51.1%,但羧化系统(Ncb)和电子传递系统(Net)系统中氮分配比例分别下降了8.4和2.5个百分点,PNUE降低了21.1%;相反,施钾后角果皮光合氮库和分配比例分别较K0处理提高了28.7%和15.6个百分点,其中NcbNet氮库分别提高了35.9%和31.4%,PNUE增幅高达65.7%。与N0K0处理相比,尽管氮钾配施对角果皮光合系统氮分配比例的提升作用较小,但光合系统氮库容量增加了90.7%,远高于单施氮肥或钾肥对角果皮光合氮库的提升。PNUE与角果皮钾含量和光合系统中各组分氮分配比例呈极显著正相关关系,而与角果皮氮含量及氮钾比显著负相关。  结论  氮钾配施一方面提高了角果皮光合面积、协调氮钾营养平衡、降低CO2传输阻力,另一方面增加了角果皮光合氮库、改善了光合系统中氮分配比例,从而提高了角果光合能力、优化了PNUE。因此,在实际生产中氮钾肥要合理配施,最大化个体光合潜能,进而提高群体生产力达到增产增效的目的。
Na+与Cl-浓度平衡供应最有利于小白菜的干物质积累及营养品质形成
张维霞, 高爽, 王俊玲, 陈倩倩, 薛占军, 高志奎
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021456
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摘要:
  目的  适宜的Na+与Cl浓度均有利于植物的生长,但Na+和Cl哪个起主导作用,以及二者之间的平衡关系对其有益作用的影响尚不清楚。弄清这些问题,可为低浓度氯化钠在生产中应用提供理论依据。  方法  采用盆栽试验方法培养小白菜(Brassica campestris L. ssp. chinensis var.communis Tsen et Lee),待小白菜3叶1心时进行叶面喷施处理。以NaCl为基础,设置了[Na+]<[Cl](A)、[Na+]=[Cl](B)和[Na+]>[Cl](C)3组处理。B组平衡态的3个处理的[Na+]∶[Cl]浓度比为6∶6 (B1)、12∶12 (B2)、18∶18 (B3);A组非平衡态的3个处理为0∶6 (A1)、6∶12 (A2)、12∶18 (A3);C组非平衡态的三个处理的比值是6∶0 (C1)、12∶6 (C2)、18∶12 (C3),以无离子水为对照CK,每日喷施一次,连续处理21天。停止喷施后,取样观测叶片组织结构,测定植株干鲜物质量、叶片光合活性以及游离氨基酸含量。  结果  无论[Na+]和[Cl]是平衡还是非平衡状态,喷施处理均显著提高了小白菜的干鲜物质积累量和叶片光合活性。与CK相比,3个[Na+]、[Cl]等浓度供给处理均显著增加了小白菜植株干、鲜生物量,显著增加了植株游离氨基酸含量,增加了叶面积尤其是中上位叶面积,促生效果均以B2 处理最佳,植株干、鲜生物量分别比CK增加了35.1%和43.7%,叶面积增加了33.4%。在非平衡状态中,有Cl无Na+时有利于水累积,有Na+无Cl时有利于干物质累积,且表现出Na+和Cl均有利于水累积,Na+比Cl更有利于游离氨基酸累积([Na+]>[Cl]时,+52.6%),Cl比Na+更有利于干物质累积和光合速率([Na+]<[Cl]时,+17.3%)以及气孔导度([Na+]<[Cl]时,+145.3%)增加的现象。2因素主体间效应检验显示,小白菜的植株干鲜物质和营养物质累积、叶面积和比叶重、叶片光合气体交换活性,既受Na+、Cl单独离子效应的影响,又受Na+与Cl交互效应的影响。  结论  叶面喷施[Na+]与[Cl]平衡与否都对小白菜的生长、干物质累积、水累积和叶片光合活性具有促进效应。但以12 mmol/L NaCl的生长促进效应更优,其主要表现为叶面积的扩展促使植株干物质累积。
基于养分专家系统推荐施肥的北方马铃薯适宜氮肥用量研究
沈若川, 丁文成, 何萍, 仇少君
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021397
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摘要:
  目的  通过分析我国马铃薯北方一作区产量、氮素利用率、土壤氮素平衡等指标,研究其适宜施氮量,并对养分专家系统(Nutrient Expert, NE)推荐施氮量的合理性进行验证,以期为马铃薯氮肥推荐提供科学轻简的方法。  方法  于2017—2020年在甘肃省、黑龙江省和内蒙古自治区3个试验点,分别开展了4年的马铃薯田间定位试验。基于NE推荐施氮量(分别为180~186、180、178~240 kg/hm2),甘肃试验点设4个氮肥量级处理,黑龙江设6个氮肥量级处理,内蒙古设5个氮肥量级处理。通过测定马铃薯块茎产量、氮素吸收量、氮肥利用率、土壤无机氮含量和脲酶活性以及土壤表观氮素平衡,并进一步建立施氮量与产量和经济效益的经验模型,提出不同试验点马铃薯适宜氮肥用量。  结果  马铃薯块茎产量随施氮量增加呈先提高后降低趋势,用一元二次曲线模型拟合结果显著。甘肃、黑龙江和内蒙古试验点产量和氮素吸收量均以NE处理最高,其四年平均产量分别为32.5、37.9和35.5 t/hm2,与不施氮处理相比,分别显著提高了48.4%、71.5%和63.6%,当施氮量超过NE处理后产量显著降低。土壤无机氮含量随施氮量增加而显著提高,脲酶活性随施氮量增加呈先增加后降低趋势,且各试验点NE处理均能获得较高的无机氮含量和脲酶活性。氮肥累积回收率和累积农学效率均随施氮量增加而显著降低,甘肃、黑龙江和内蒙古3个试验点NE处理四年氮肥累积回收率分别为39.2%、55.1%、53.1%,农学效率分别为57.9、87.6和68.3 kg/kg,相比于增氮处理氮肥累积回收率分别显著提高了12.5、21.8、21.3个百分点,农学效率分别显著提高了27.0、37.2、30.4 kg/kg。氮素表观平衡与施氮量呈显著正相关,NE处理4年累计的氮素投入与支出趋近平衡。一元二次曲线模型回归分析表明,甘肃、黑龙江和内蒙古试验点产量最佳施氮量分别为186、199和231 kg/hm2,经济最佳施氮量分别为171、192和220 kg/hm2  结论  养分专家系统推荐施氮量能够在满足马铃薯高产需求的同时达到较高的氮肥利用率和经济收益,并通过减少土壤氮素盈余实现了降低氮素损失风险的目的,证明养分专家系统推荐施肥在北方一作区可以促进马铃薯生产的氮肥高效利用。
接种高温嗜热菌剂加快牛粪秸秆堆肥发酵的效果
李再兴, 马骏, 武肖莎, 黄亚丽, 秦学, 滕志楠, 赵凯, 张凡
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021465
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摘要:
  目的  探究添加高温嗜热菌剂对牛粪堆肥的发酵效率,木质纤维素降解和堆肥品质的影响。  方法  以牛粪和玉米秸秆为原料进行发酵。供试嗜热菌剂主要由普通高温放线菌(Thermoactinomyces vulgaris)、地尿素芽孢杆菌(Ureibacillus terrenus)和嗜热脱氮芽孢杆菌(Geobacillus thermodenitrificans)组成(GLL),以两个市售有机肥发酵菌剂A、B为对照,同时设不接种菌剂空白对照(CK),发酵试验为期30天。在堆肥第0、3、7、12、16、23、30天取样,烘干样用于测定堆肥木质纤维素含量,鲜样用于测定含水率、pH、EC值、种子发芽率指数(GI)和细菌群落结构。  结果  GLL处理堆肥第2天迅速升温至超高温期(85.8℃),超高温期持续5天;CK、A、B处理在在堆肥第3天内进入高温期(分别为56.3℃、59.2 ℃、57.6 ℃),高温期分别持续了10、11、13天。接种GLL显著降低了堆肥水分含量,堆肥结束时含水量下降至34.3%,而CK、A、B处理的含水率下降至45.4%、43.8%、44.6%,未能满足产品水分标准。GLL处理半纤维素、纤维素和木质素在堆肥后比初始值分别下降81.6%、65.2%和53.7%,对木质纤维素的降解能力明显高于CK、A、B处理。在GLL处理堆肥高温期及超高温期,厚壁菌门细菌相对丰度增加到46.6%。接种GLL菌剂发酵后的堆肥产物的有机质、总养分、机械杂质质量分数、酸碱度和GI值等均满足NY/T 525—2021的要求。  结论  接种高温嗜热菌剂能够显著提高堆肥温度,延长高温期持续时间,实现超高温堆肥,降低水分含量,提高木质纤维素的降解效果,快速获得满足NY/T 525—2021要求的堆肥产品。
壤质和粘质潮土中小麦和玉米秸秆生物质炭对根际土壤酶活性和养分有效性的调节效应
高雅, 饶伟, 介红彬, 张文静, 牛亚茹, 袁依林, 徐国莲, 张雯雯, 张登晓, 王代长
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021407
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摘要:
  目的  生物质炭施用于农田土壤中能够改善土壤肥力并提高作物生产力,而该效应受到土壤条件和生物质炭条件的限制。针对不同土壤条件探究适宜的生物质炭利用方式,对促进农业生产具有重要意义。  方法  本研究采用盆栽试验,以壤质和粘质两种不同质地的潮土为研究对象,选取玉米秸秆炭(MBC)和小麦秸秆炭(WBC)两种生物质炭。测定了苗期玉米生长、生理抗性和养分吸收,分析了根际土壤理化性质和胞外酶活性。  结果  1)与CK相比,壤质潮土中,WBC处理下玉米地上部生物量显著增加了43.7%,总根长显著增加34.3%,而MBC处理没有显著影响。粘质潮土中,WBC和MBC对玉米生物量和根系构型均影响较小。2) WBC和MBC在壤质和粘质潮土中显著降低了苗期玉米叶片中MDA含量,降低幅度在32.7%~55.3%之间,且两种生物质炭之间没有显著差异;粘质潮土中,MBC处理显著提高了玉米叶片SOD酶活性,壤质潮土中,WBC和MBC处理对SOD酶活性均没有显著影响。3)壤质潮土中,生物质炭对苗期玉米地上部氮含量没有显著影响,而对作物全磷和全钾含量有显著促进作用,WBC处理的地上部全磷和全钾含量分别比对照显著提高23.5%和29.4%,且显著高于MBC处理。在粘质潮土中,WBC和MBC处理对地上部全氮和全磷含量均没有显著影响,而MBC处理提高了全钾含量。4)在壤质和粘质潮土中施用生物质炭均改善了根际土壤理化性质,提高了胞外酶活性。壤质潮土中MBC处理的速效磷含量显著增加了25.4%,粘质潮土中,WBC和MBC处理的速效磷含量比对照显著增加8.2%和18.1%,并且显著提高了阳离子交换量(CEC)。生物质炭处理提高了根际土壤胞外酶活性,在粘质潮土中WBC和MBC处理的胞外酶活性没有显著差异,而在壤质潮土中WBC处理的酶活性显著高于MBC处理。  结论  施用生物质炭能够调控根际土壤酶活性,提高有效磷含量,改善玉米根系构型,提高苗期玉米养分吸收并增加生物量。生物质炭的效果在壤质潮土中比粘质潮土中更好,小麦秸秆炭效应优于玉米秸秆炭。
玉米秸秆全量还田条件下磷素吸收特征与适宜用量研究
逄娜, 程松, 李兴吉, 侯建勋, 梁尧, 张水梅, 任军, 刘剑钊, 梁运江, 蔡红光
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021485
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摘要:
  目的  探究长期秸秆全量深翻还田后玉米磷素累积特征及产量变化,以期为确定秸秆全量还田条件下的磷肥适宜用量提供理论依据。  方法  本试验于2017—2019年在吉林省公主岭市和朝阳坡镇进行,双因素设计,主因素为磷(P2O5)水平,分别为0 kg/hm2 (P0)、45 kg/hm2 (P45)、90 kg/hm2 (P90)、135 kg/hm2 (P135)和180 kg/hm2 (P180),副因素为品种,分别为富民985 (Fumin 985)和翔玉211 (Xiangyu 211)。测定开花期及成熟期各部位磷素吸收量、产量及其构成。  结果  地点、年份和磷处理3个因素间产量、收获穗数、穗粒数和百粒重均有极显著差异;由于不同地点、不同磷水平以及年际间降雨量等气候因子的差异,使地点、年份和磷处理间的交互作用对产量、收获穗数、穗粒数和百粒重造成极显著影响 (P<0.01);P90处理的产量、收获穗数和百粒重均最高,较P0处理分别增加了14.4%、6.15%和5.78% (P<0.05)。与P0处理相比,2017—2019年两地的花前磷累积比例均有一定程度的增加,以P90处理的增幅最大,其中朝阳坡2018和2019年P90处理的花前磷累积比例较P0处理增幅显著,分别为24.5%和15.5% (P<0.05)。玉米的磷吸收量特别是秸秆中的积累量较为稳定,受施磷水平的影响较小,但籽粒的磷累积量呈先升后降趋势;与P0处理相比,2017年公主岭P90和P135两处理籽粒磷素吸收量增幅显著,分别为22.3%和14.6% (P<0.05);2017—2019年朝阳坡P90处理的籽粒磷素吸收量显著提高,增幅为7.03%~12.5% (P<0.05)。当施磷水平为90 kg/hm2时,转运量、转运率和对籽粒的贡献率达到较高水平。通过一元二次方程将3年两点数据拟合得出,公主岭和朝阳坡最高产量分别为12161和12435 kg/hm2,对应的最佳经济施磷量分别为77.2和71.9 kg/hm2;两地拟合后的最佳经济施磷量为74.6 kg/hm2  结论  当施磷水平小于90 kg/hm2时,增施磷肥对提高花前的磷累积比例、籽粒磷素吸收量、转运量、转运率和对籽粒的贡献率有积极作用。在多年秸秆全量深翻还田背景下,玉米施磷量在71.9~77.2 kg/hm2范围,可实现12 t/hm2的产量水平。
聚磷酸磷肥不同基追比对石灰性土壤滴灌盆栽棉花生长的影响
马林, 夏晓阳, 普正仙, 王芳, 王祥斌, 刘烨东, 吕海丽, 王雨欣, 蒲巧铃, 危常州, 张新疆
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021405
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摘要:
  目的  ∶研究了3种聚磷酸磷肥按照施用技术对石灰性土壤滴灌棉花生长和磷肥利用率的影响,为石灰性土壤上聚磷酸磷肥在滴灌棉花的合理施用提供理论支撑。  方法  以棉花为供试材料进行了滴灌盆栽试验。用聚合度为2.3、1.8的聚磷酸铵和聚合度为3.0的聚磷酸钾分别与常规磷酸二铵混合,得到3种含聚磷酸的掺混磷肥,依次表示为APP1、APP2和KTPP,掺混磷肥中3%的P2O5来自聚磷酸磷肥。在施磷量均为P2O5 0.2 g/kg土壤前提下,每个掺混磷肥设基追比7∶3 (F7∶3),1∶1 (F1∶1)和3∶7 (F3∶7)3个处理,同时设置不施磷肥对照(CK),共10个处理。棉花出苗后110 天收获,测定植株地上部与地下部生物量和含磷量,同时分别测定0—8 cm和8—16 cm土层土壤有效磷含量。  结果  3种供试聚磷酸磷肥在0—8 cm土壤有效磷含量均以F7∶3处理显著低于F1∶1和F3∶7处理,8—16 cm土层土壤有效磷含量3个施用比例处理间无显著性差异。在F7∶3处理下,0—8 cm土层土壤有效磷含量以KTPP处理显著高于APP1和APP2。在F1∶1和F3∶7处理下,0—8 cm和8—16 cm土层土壤有效磷含量均为KTPP和APP1显著高于APP2。F1∶1处理棉花地上部、地下部生物量均高于F7∶3和F3∶7处理。F1∶1处理棉花结铃数最高,F3∶7处理最低。F1∶1处理下,KTPP和APP1棉花结铃数无显著差异,但均显著高于APP2。F7∶3和F1∶1处理棉花地上部吸磷量和磷肥利用效率均显著高于F3∶7处理。在3种基追比处理下,棉花地上部吸磷量和磷肥利用效率均表现为KTPP显著高于APP2,而APP1处于两者间。  结论  3种不同聚磷酸磷肥在石灰性土壤上对棉花的肥效表现为聚磷酸钾最优,其次为聚合度为2.3的聚磷酸铵,聚合度为1.8的聚磷酸铵效果略差。3个聚磷酸磷肥均以基追比1∶1施用棉花生物积累量和棉花磷肥利用率的效果较好。
外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制
孙志宇, 刘欣悦, 张思威, 马明珠, 白蕊, 刘欢, 易伯涛, 韩晓日, 刘轶飞
当前状态:  doi: 10.11674/zwyf.2021514
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摘要:
  目的  亚低磷胁迫是制约我国花生优质高产的一个重要因素,而外源钙可有效改善中低产田花生的生长发育和产量。为此,本文研究了外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制。  方法  以我国东北花生主栽品种之一‘辽宁白沙’为试验材料,以Hoagland营养液为基础,在人工气候室内进行了砂培试验。花生幼苗催芽两周后进行处理,共设4个处理:1) CK,正常磷营养液(P 1 mmol/L)+喷清水对照;2) –P,亚低磷胁迫(P 0.5 mmol)+喷清水;3) –P+Ca,亚低磷胁迫+叶面喷施CaCl2 15 mmol/L;4) –P+TFP,亚低磷胁迫+钙调蛋白CaM抑制剂—三氟啦嗪(trifluoperazine, TFP)。处理后第9天,测定花生功能叶片气体交换、光系统活性;第10天,取样分析幼苗生长状况和类囊体膜完整性。  结果  亚低磷胁迫显著降低了花生的干物质积累、总叶面积和相对叶绿素含量,降低了花生叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs;亚低磷胁迫显著降低了花生叶片PSII实际量子产量Y (II)、PSI实际量子产量Y (I)。与-P处理相比,亚低磷胁迫下,外源钙显著提升了花生植株干物质积累和总叶面积,分别提高了26.7%和31.9%;改善了花生叶片的光合作用水平,显著提高了叶片净光合速率和气孔导度;外源钙提高了Y (I)、Y (II),明显缓解了亚低磷诱导的花生叶片Y (I)和Y (II)下降,提升了PQ库大小和环式电子传递,显著提高了类囊体ATP合酶活性,降低了类囊体的∆pH,缓解了类囊体腔酸化。与-P处理相比,亚低磷胁迫下,外源TFP加剧了花生类囊体膜的损伤,并进一步降低了环式电子传递速率和ATP合酶活性。  结论  亚低磷胁迫显著限制花生的生长发育,降低了ATP合酶活性,造成了花生光抑制。外源钙能有效缓解亚低磷胁迫诱导的花生植株干物质积累、叶面积和相对叶绿素含量下降,并缓解亚低磷胁迫对光系统I 和光系统II的抑制,而花生钙调蛋白(Ca2+-modulin)作为钙离子(Ca2+)的受体,在外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的营养信号转导中起到重要作用。
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2022, 28(4).  
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钾肥减施对稻麦轮作区作物产量和品质的影响
张鑫尧, 王箫璇, 陈磊, 张敏, 惠晓丽, 柴如山, 郜红建, 罗来超
2022, 28(4): 575-588.   doi: 10.11674/zwyf.2021476
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  【目的】  巢湖流域稻麦轮作区农田钾肥施用严重过量的农户比例高达70%,探究钾肥减量施用对水稻和小麦籽粒产量和营养品质的影响,以实现钾肥科学施用。  【方法】  2017—2019年,在安徽农业大学皖中试验站开展田间试验研究,试验设置不施钾肥(CK)、农户模式(K1,K2O 90 kg/hm2)以及在农户模式基础上减钾10% (K2,K2O 81 kg/hm2)、减钾20% (K3,K2O 72 kg/hm2)和减钾30% (K4,K2O 63 kg/hm2),共5个处理。收获期测定作物产量和产量构成要素,分析籽粒中的蛋白质及其组分含量、微量元素含量及其生物有效性。  【结果】  K3和K4处理的水稻和小麦籽粒产量与K1处理无显著差异。K3处理对水稻和小麦籽粒蛋白质含量也无显著影响,但显著提高了水稻籽粒醇溶蛋白含量37.5%,显著降低了麦谷蛋白含量32.3%,对小麦籽粒醇溶蛋白和麦谷蛋白组分含量无显著影响;K4处理的水稻和小麦籽粒蛋白质含量分别降低了5.4%和17.5%,水稻籽粒醇溶蛋白含量提高了43.8%,麦谷蛋白含量降低了32.3%,小麦籽粒仅醇溶蛋白显著降低了16.3%。钾肥减量施用提高了水稻和小麦籽粒中的铁、铜和锌含量,增幅分别为3.3%和6.7%、34.5%和7.8%、18.6%和5.7%,降低了P/Fe、P/Cu和P/Zn的摩尔比,增幅分别达7.1%和18.3%、34.1%和23.1%、19.1%和17.9%,从而提高了作物籽粒铁、锰、铜和锌的生物有效性。  【结论】  在巢湖流域稻麦轮作区,减少20%的钾肥常规用量不会降低小麦和水稻产量,还可在一定程度上优化水稻和小麦籽粒的蛋白含量和组成,提高微量元素含量及其生物有效性。因此,推荐钾肥减量20%施用较为可行。
长期秸秆还田提升稻麦轮作系统土壤供钾容量和强度
杨雅, 夏贤格, 范先鹏, 夏颖, 张富林, 刘冬碧, 吴茂前, 张志毅
2022, 28(4): 589-597.   doi: 10.11674/zwyf.2021464
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  【目的】  农作物秸秆中含有丰富的钾素,秸秆还田不仅为植物生长提供钾素,还可以补充农田土壤钾库容。本研究利用动力学模型,评估长期秸秆还田对土壤供钾能力的影响。  【方法】  基于稻麦轮作制长期秸秆还田定位试验,设置4个处理:秸秆不还田、不施肥(CK);不施肥、每季秸秆还田量为 6000 kg/hm2(RS);施化肥、秸秆不还田(NPK);施化肥、秸秆还田量同RS (NPKS)。采集秸秆还田13年土壤和植株样品,分析植株吸钾量和不同形态土壤钾含量,计算土壤钾素表观平衡。采用连续浸提法测定吸附在黏土矿物不同位置的钾含量。测定四苯硼钠和有机酸法模拟条件下钾素的释放过程。  【结果】  稻麦轮作制长期秸秆还田试验中,RS和NPKS处理每年秸秆输入的钾素约为 220 kg/hm2,土壤钾表观平衡为盈余,而CK 和NPK处理依然为亏缺。秸秆处理的土壤交换性钾和非交换性钾素含量均得到稳步提升,分别提高12.3~18.5和85.6~157.6 mg/kg。秸秆还田增加的非交换性钾素主要分布在粘土矿物层间(i 位点),少量分布于表面(p 位点),但是并未显著改变p位、e位和i位钾的比例。土壤固定的钾素释放特征分为快速释放和缓慢释放两个阶段,该过程符合一级动力学模型。以四苯硼钠作浸提剂,快速释放阶段土壤钾素的释放速率表现为RS>NPKS>CK>NPK,缓慢释放阶段表现为RS>CK>NPKS>NPK,RS和NPKS处理的释放量快速阶段较NPK处理分别多166.6、 81.1 mg/kg,慢速阶段分别多71.4、27.9 mg/kg。以有机酸为浸提剂,快速和缓慢释放阶段的钾素释放量和释放速率都表现为NPKS>RS>NPK>CK,NPKS和RS处理钾素释放量在快速释放阶段较NPK处理分别增加了16.3、14.5 mg/kg,在缓慢释放阶段分别增加了46.2和111.8 mg/kg。  【结论】  秸秆的外源钾素能够补充土壤钾素,影响土壤钾素表观平衡,长期秸秆还田后土壤钾素由亏缺转为盈余状态。秸秆还田既能提高土壤交换性钾含量,也能提高非交换性钾含量,其增加的钾素主要位于矿物层间位置,少量在矿物表面。钾释放动力学证明了秸秆还田可同时提高土壤钾素的供应强度和容量。
不同减氮栽培模式对杂交籼稻氮素吸收利用及产量的影响
李敏, 罗德强, 蒋明金, 江学海, 姬广梅, 李立江, 周维佳
2022, 28(4): 598-610.   doi: 10.11674/zwyf.2021664
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  【目的】  探索不同减氮栽培模式对水稻氮素吸收利用及产量的调控效应,为水稻减氮高产栽培提供理论依据。  【方法】  选用杂交籼稻品种‘成优981’和‘宜香优2115’为试验材料,以常规高产栽培为对照(湿润灌溉、种植密度20.0×104/hm2、施氮量187.5 kg/hm2,T0),设3种减氮栽培处理:单一减氮(湿润灌溉、种植密度20.0×104/hm2、减氮10%,T1),增密减氮(湿润灌溉、种植密度24.0×104/hm2、减氮10%,T2),控水增密减氮(轻干湿交替灌溉、种植密度24.0×104/hm2、减氮10%,T3)。研究不同减氮栽培模式对水稻根系生长、氮素吸收利用及产量的影响。  【结果】  1)与常规高产栽培(T0)相比,单一减氮栽培(T1)水稻根干重、根系α-NA氧化量、根系伤流强度有显著降低;增密减氮栽培(T2)水稻根干重与T0基本相当,但根系α-NA氧化量、根系伤流强度显著降低;控水增密减氮栽培(T3)在拔节期和抽穗期的水稻根系生长指标与T0差异较小,成熟期多显著高于T0。2)与T0相比,T1在拔节、抽穗、成熟期的氮素积累量多显著降低;T2和T3在拔节、抽穗期的氮素积累量与T0差异较小;抽穗至成熟阶段的氮素积累量、成熟期穗部氮素分配量均为T3>T0>T2>T1;氮肥吸收利用率、农学利用率和偏生产力均表现为T3>T2>T1,且T3上述指标均较T0有所提高。3) 4种栽培模式的水稻产量表现为T3>T0>T2>T1。T1较T0产量降低6.37%,其中有效穗数和穗粒数均显著降低;T2主要降低了穗粒数和千粒重,因而产量也有所降低;T3较T0增产1.78%,主要提高了结实率和千粒重。  【结论】  单一减氮显著降低水稻根系生长量和氮素积累量,进而造成显著减产;增密减氮能有效提高水稻根系生长量和氮素积累量,减少产量损失;控水增密减氮栽培能显著提高水稻中后期根系生理活性和氮素积累量,并促进氮素由营养器官向穗部转运,提高氮肥利用率,实现减氮高产。
根性状的共变性和可塑性驱动不同水稻基因型对氮环境的适应性
高剑飞, 韩飞, 张家铱, 夏蕾, 吉卉, 李洪波, 刘碧桃
2022, 28(4): 611-621.   doi: 10.11674/zwyf.2021469
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  【目的】  研究不同氮敏感基因型的植物生长与根性状之间的关系及其对氮环境变化的响应,能够从根性状变化的角度来揭示植物对环境变化的适应性,从而有助于水稻育苗基因型的选育。  【方法】  在宁夏引黄灌区,采用双因素(水稻基因型×氮水平)随机区组设计田间试验,选取12个水稻基因型(高氮敏感基因型和低氮敏感基因型各6个)作为供试材料,设置了施氮 0、180 kg/hm2 2个施用水平(以N0、N180表示)。在开花期,测定了水稻地上部生长(地上部氮累积量、地上部生物量)、根系生长性状(根生物量、根冠比、根长和根体积)及根形态性状(根直径、比根长和根组织密度)。  【结果】  高氮敏感基因型水稻地上部氮累积量、地上部生物量、根生物量、根长及根体积在N180处理下显著高于N0处理,分别增加了3.8、2.5、2.4、2.4、2.5倍,但是低氮敏感基因型除地上部氮累积量N180比N0显著高1.6倍外,其余4种性状在两个氮水平间无显著差异。在N0处理下,低氮敏感基因型的根生物量、根长、根体积和地上部生物量高于高氮敏感基因型,而在N180处理下,低氮敏感基因型地上部氮累积量和地上部生物量低于高氮敏感基因型,根生长性状无显著差异。高氮敏感基因型的地上部生长和根生长性状对氮的可塑性响应程度均大于低氮敏感基因型,但是两个氮敏感基因型的根形态性状对氮的可塑性响应程度均较小,而且N0和N180下的根形态性状在两个氮敏感基因型间均无显著差异。主成分分析结果表明,在N180处理下,根生长性状更加聚集,且独立于根形态性状(根直径和比根长),而在N0处理下根性状更加分散。相关性分析结果则表明,高氮敏感基因型的根性状在N180处理下相关性程度高于N0处理,而低氮敏感基因型在N0和N180处理下始终维持较高的根性状相关性。  【结论】  水稻主要是通过调节根系生长性状,而不是根形态性状来应对氮环境的变化。低氮敏感基因型水稻在低氮和正常氮环境下均表现出较强的根性状共变性,而高氮敏感基因型仅在正常氮环境下表现出较高的性状关联,且根生长性状的可塑性显著高于低氮敏感基因型。由此可知,低氮敏感基因型主要通过整合根性状的共变来适应环境,而高氮敏感基因型则通过提高根性状的可塑性来适应环境。
不同筋型小麦干物质和氮素积累对追施氮量的响应
马瑞琦, 王德梅, 陶志强, 王艳杰, 杨玉双, 赵广才, 王振林, 常旭虹
2022, 28(4): 622-631.   doi: 10.11674/zwyf.2022003
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  【目的】  研究不同筋型小麦干物质和氮素积累对追施氮量的响应,揭示其干物质积累特征,为资源高效利用提供科学参考。  【方法】  田间试验于2016—2017年在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地进行,供试品种为强筋小麦‘藁优2018’和‘师栾02-1’,中筋小麦‘中麦8号’和‘中麦175’,弱筋小麦‘扬麦22’和‘扬麦15’。在基施纯氮105 kg/hm2的基础上,设N 75、105和135 kg/hm2 3个追氮量处理,于拔节期追施。调查分析了小麦花前、花后干物质和氮素的积累与分配,产量及其构成因素。  【结果】  随着追氮量增加,开花期各筋型小麦干物质积累量均呈增加趋势,但各器官干物质分配比例的变化在不同筋型小麦间不完全相同,其中强筋小麦叶片占比升高,穗占比降低;中筋和弱筋小麦茎秆占比升高,叶片占比降低,穗则先升后降。提高追氮量对成熟期小麦干物质积累的影响主要表现为显著提高了颖壳+穗轴的比例,其他器官占比变化较小,但各器官干物质积累量总体呈增加趋势。随追氮量增加,成熟期各类型小麦营养器官和籽粒氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量呈增加趋势,中筋小麦营养器官花前氮素转运率及贡献率显著降低,强筋和弱筋小麦营养器官花前氮素贡献率逐渐提高;中筋小麦花后氮素转运量显著提高,弱筋小麦花后氮素贡献率则显著降低。增加追氮量可显著提高弱筋小麦穗数、强筋小麦穗粒数、强筋和中筋小麦千粒重;不同筋型小麦产量虽有提高,但差异不显著。  【结论】  在本试验条件下,强筋小麦干物质积累与分配、氮素积累与转运以追施N 105 kg/hm2为宜,可以保证较高的穗粒数和千粒重,稳定产量。中筋小麦在追施N 135 kg/hm2时,可以显著提高干物质积累、氮素吸收转运及千粒重,保证较高产量。弱筋小麦在追施N 135 kg/hm2时,可以促进植株干物质积累、花前氮素积累与转运,提高对籽粒氮素的贡献率,通过提高成穗数实现产量提升。
氮肥用量和喷施锌钾肥对小麦籽粒锌含量及生物有效性的影响
李萌, 谢平, 黄应平, 王亚林, 田霄鸿
2022, 28(4): 632-642.   doi: 10.11674/zwyf.2021314
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  【目的】  小麦籽粒锌(Zn)含量普遍较低,在没有外源锌施用措施下难以满足以小麦为主食人群健康所需。探索提升小麦籽粒Zn含量,尤其是其加工产品面粉Zn含量和Zn生物有效性的农艺措施,具有实际重要的意义。  【方法】  于2013、2014年分别在陕西杨凌示范区和三原试验站进行小麦田间试验,两地均为潜在缺锌石灰性土壤,DTPA-Zn含量分别为0.67、0.90 mg/kg,种植制度为小麦–玉米轮作。以氮肥用量为主处理,杨凌试验点为N 0 (N0)、120 (N1)和240 (N2) kg/hm2;三原试验点为传统施氮量(N 150 kg/hm2,NC)、减氮15% (N 127.5 kg/hm2,NR1)和减氮30% (N 105 kg/hm2,NR2)。喷施处理为副处理,两地均为灌浆前期喷施清水(CK)、0.5% K2SO4 (K)、0.3% ZnSO4·7H2O (Zn)和0.3% ZnSO4·7H2O+0.5% K2SO4 (Zn+K)。测定了小麦籽粒及其加工面粉Zn等矿质养分含量、Zn形态及锌生物有效性。  【结果】  杨凌试验点,中等施氮量N1 (120 kg/hm2)处理显著增加了小麦籽粒全粒及面粉和麸皮Zn含量,分别较N0提高了8.78%、13.2%和17.3%,而N2 (240 kg/hm2)降低了全粒及其各组分Zn含量,N1处理显著降低了各加工组分植酸含量;与Zn处理相比,Zn+K处理对小麦全粒Zn含量提升幅度两季平均达13.1%;在中等施氮量条件下,Zn+K处理与Zn处理相比显著增加了面粉Zn含量,特别是增加了可溶性Zn含量,还大幅度降低了全粒和面粉的植酸/Zn摩尔比;氮肥用量与喷肥处理对籽粒Zn形态和Zn生物有效性具有显著的交互作用。三原试验点,小麦全粒、面粉和麸皮Zn含量均在NR1处理下达到最高;与Zn处理相比,Zn+K处理并未显著影响小麦籽粒及其加工组分Zn含量;施氮量与喷施锌钾肥处理的交互作用(N×Zn)对面粉Zn含量两季均有显著影响。  【结论】  在北方潜在缺锌石灰性土壤上,适宜的氮肥用量和叶面喷施锌肥均可显著提升小麦籽粒和面粉Zn含量,降低植酸/Zn摩尔比,提高锌的生物有效性,且氮肥用量与喷施锌肥对提升小麦锌含量有显著的交互作用。喷施效果以锌与钾肥配合总体好于单独喷施硫酸锌。综合两地两年试验结果,获得高锌小麦的适宜氮肥用量为120 kg/hm2左右,喷施效果以硫酸锌和硫酸钾配合喷施为好。
磷对盐碱胁迫下棉花离子平衡及相关调控基因的影响
孙嘉璘, 侯振安
2022, 28(4): 643-653.   doi: 10.11674/zwyf.2021324
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  【目的】  盐胁迫是影响棉花生长的主要非生物胁迫之一,合理施肥促进盐胁迫下作物对养分离子的吸收,是提高作物耐盐性的重要途径。研究施磷随盐胁迫下棉花离子组的响应特征及Na+转运相关基因表达的变化,探讨磷对棉花耐盐性机制。  【方法】  采用盆栽试验,设置盐胁迫(NaCl)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3) 2个逆境处理,每个逆境下设3个磷喷施浓度:0 (P0)、0.5% (P0.5)、0.75% (P0.75),喷施时间为三叶期。待棉花出苗后60天,取样测定棉花生物量、根长、根表面积,测定叶片质膜相对透性、丙二醛含量,分析根、茎、叶离子含量,测定叶片中Na+转运调控相关基因GhSOS1、Na+区隔基因GhNHX1、K+运转基因GhAKT1和液泡膜质子转运焦磷酸酶基因GhVP1的相对表达量。  【结果】  盐胁迫下,P0.5和P0.75处理棉花的相对生物量较P0处理分别增加了23.8%和34.7%,碱胁迫下分别增加了17.3%和21.1%。盐胁迫下,P0.75处理棉花根长和根表面积较P0处理分别提高74.6%和49.4%,但碱胁迫下喷施磷对棉花根长无显著影响。喷施磷能显著降低叶片质膜相对透性和丙二醛含量,且缓解盐胁迫的效果好于碱胁迫。盐和碱胁迫下,喷施磷均能显著降低棉花叶片中Na含量,增加P、Cu、Zn、Si含量,但盐胁迫下Na含量降低幅度及Cu、Si含量增加幅度大于碱胁迫。盐胁迫下喷施磷仅施根系中Na含量显著降低,Ca、Zn、P、Fe含量显著增加,其他离子含量变化不显著;碱胁迫下喷施磷使根系中Mn、S、Na、N含量显著降低,K、P、Fe含量显著增加,其他离子含量均变化不显著。且在盐和碱胁迫下,棉花各器官中的K/Na随磷素水平的提高均显著提高。盐和碱胁迫下,喷施磷显著提高了GhSOS1GhNHX1GhAKT1GhVP1 基因的相对表达量,这可能对棉花叶片中Na+的外排和区隔化,以及液泡膜H+转运焦磷酸酶的合成产生促进作用,并且在碱胁迫下,可能会大幅度促进K+转运,其效果明显大于盐胁迫。  【结论】  叶片喷施磷可以促进盐胁迫下棉花生长,上调Na+转运调控相关基因表达,降低叶片Na含量,促进养分离子的吸收和转运,维持离子稳态,进而提高棉花耐盐性,但对碱胁迫的缓解作用较小。
土壤微生物在枸溶性和聚合态磷肥活化利用中的作用
杨紫杭, 张林, 冯固
2022, 28(4): 654-663.   doi: 10.11674/zwyf.2021468
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  【目的】  如何实现磷肥高效利用是农业生产中亟待解决的重要问题。研究土壤微生物在磷肥形态转化与高效利用过程中的作用及机制,为理解作物–磷肥品种–土壤微生物匹配机制提供科学依据。  【方法】  盆栽试验选用褐土,速效磷为4.53 mg/kg,供试玉米品种为‘郑单958’。试验土壤首先进行高温灭菌和不灭菌处理,然后分别施用磷酸一铵 (MAP)、钙镁磷肥 (CMP) 和聚磷酸铵 (APP),肥料施用量均为P 100 mg/kg,同时,设置不施磷肥对照(CK)。玉米收获后测定地上部干重、磷吸收量,土壤pH、速效磷含量和碱性磷酸酶活性。以施磷处理与不施磷对照的差值作为各指标的磷肥效应,以不灭菌与灭菌处理的差值作为土壤微生物的作用效果。  【结果】  土壤在灭菌条件下,肥料利用率表现为MAP>APP>CMP,三者之间存在显著差异;不灭菌条件下,MAP和APP处理的肥料利用率无显著差异,但二者均显著高于CMP处理。不灭菌土壤CMP处理的玉米植株磷吸收量和根际土壤速效磷含量较灭菌土壤分别增加了116.3%、128.0%。不灭菌土壤APP处理的肥料利用率、玉米地上部生物量、植株磷吸收量和根际土壤速效磷含量,较灭菌土壤分别增加了40.7%、34.2%、41.2%、38.2%。与不施磷肥相比,不灭菌土壤CMP处理的根际pH值的增加值显著低于灭菌土壤,不灭菌土壤APP处理的碱性磷酸酶活性增加值显著高于灭菌土壤。  【结论】  在试验磷肥用量100 mg/kg下,土壤微生物对不同磷肥的作用存在差异。土壤微生物促进了枸溶性磷肥 (CMP) 和聚合态磷肥 (APP) 的活化,水溶性磷肥 (MAP) 能够满足植物对磷素的需求,因此土壤微生物对MAP的活化未表现出显著作用。本研究为进一步针对不同磷肥研发微生物调控技术,实现土壤–磷肥匹配提供理论支持。
利用稻壳炭提高复合肥料在土壤中的磷素有效性
白玉超, 朱婧, 王宗抗, 崔国贤, 佘玮, 王辉
2022, 28(4): 664-674.   doi: 10.11674/zwyf.2021335
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摘要:
  【目的】  研究稻壳炭添加对复合肥料在土壤中磷素有效性的影响,旨在为养分高效、环境友好型复合肥料的开发提供科学依据。  【方法】  以磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、硝酸磷肥(NP)和聚磷酸铵(APP)为磷源,设置0、5%、10% 3个稻壳生物炭加入量,与尿素、氯化钾、石粉以及其他辅料制作N–P2O5–K2O比例为15–10–15的复合肥料样品12个。以赤红壤和潮土为供试土壤进行了肥料室内培养试验,测定培养7、14、28和56天土壤中H2O-P、NaHCO3-P、NaOH-P和HCl-P含量;采用土柱淋洗法,在复合肥施入土壤7和30天时,测定复合肥中磷素在0—12 cm的垂直扩散量。以添加5%稻壳炭的4种复合肥进行蕹菜盆栽试验,调查蕹菜产量和磷肥利用率。  【结果】  与未加入稻壳炭肥料相比,加入5%和10%稻壳炭的MAP、DAP、NP和APP,在土壤培养的第7、14、28和56天赤红壤和潮土中有效磷含量均有所增加,且10%稻壳炭加入量的效果优于5%的效果。土壤中主要增加了H2O-P和NaHCO3-P含量,NaOH-P和HCl-P含量变化不明显。在稻壳炭添加量为10%处理下,MAP、DAP、NP、APP在赤红壤中H2O-P含量的提高幅度分别为23.26% (14 d)、4.99% (7 d)、34.46% (7 d)、12.17% (7 d),在潮土中分别为25.53% (56 d)、10.52% (28 d)、21.69% (7 d)、17.30% (14 d);赤红壤中NaHCO3-P含量的提高幅度分别为15.01% (28 d)、7.62% (7 d)、25.15% (14 d)、16.52% (7 d),在潮土中分别为5.60% (14 d)、3.30% (7 d)、9.31% (7 d)、5.95% (14 d)。颗粒复合肥料中添加10%的稻壳炭后,肥料颗粒向赤红壤中垂直扩散的总磷量明显下降,土柱培养30天时MAP、DAP、NP、APP处理土壤中可提取的总磷量分别下降了13.88%、15.05%、9.37%和14.82%,但稻壳炭添加对潮土中垂直扩散的总磷量影响不大。施用添加5%稻壳炭后,APP处理的蕹菜鲜物质产量和干物质产量均有所提高,磷肥利用率提高了19.15%。  【结论】  在含磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥和聚磷酸铵的复合肥料中添加稻壳炭可以促进磷素在土壤中的释放,提高土壤中水溶性磷和碳酸氢钠提取磷(NaHCO3-P)的含量,进而提高蕹菜产量和磷肥利用率。在潮土中添加稻壳炭提高复合肥中磷素释放和转化的效果小于在赤红壤中的效果,添加10%稻壳炭的效果优于添加5%。
有机肥替代化肥比例对椪柑生长发育、产量和土壤生物学特性的影响
万连杰, 何满, 田洋, 郑永强, 吕强, 谢让金, 马岩岩, 邓烈, 易时来, 李建
2022, 28(4): 675-687.   doi: 10.11674/zwyf.2021446
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  【目的】  通过研究等氮磷钾养分条件下,有机肥替代化肥比例对椪柑生长、养分吸收、产量和土壤微生物性状的影响,提出适宜的有机替代比,为柑橘化肥减量与提质增效技术提供理论依据。  【方法】  于2019、2020年在重庆连续进行田间试验,供试材料为15年生枳砧台湾椪柑(Citrus reticulata Blanco cv. Ponkan)。设置CK (不施肥)、FP (单施化肥)、T1 (有机替代率为氮10%、磷25%、钾18%)、T2 (有机替代率为氮15%、磷38%、钾27%)、T3 (有机替代率氮20%、磷51%、钾36%)、T4 (有机替代率为氮30%、磷76%、钾54%)共6个处理,除CK外,各施肥处理的氮、磷、钾养分一致。调查分析椪柑生长、养分吸收、产量和肥料贡献率及土壤微生物特性。  【结果】  1)与FP相比,有机肥替代处理(T1至T4)增加了根系量、根系活力和枝梢生长量,显著增加了细根(直径0~0.5 mm)比例,且增加幅度随有机替代比的增大而提高;有机替代处理的春梢叶片SPAD、Pn、PIabs和PItotal等较FP处理均有不同程度的提高,并随有机替代比的增大呈先升后降的趋势;以T2和T3处理对椪柑生长发育较好;2) 2019和2020年有机肥替代处理的枝梢和果实N、P和K积累量相比FP有一定程度的增加,且随有机替代比的增加均呈先升后降的趋势;2019和2020年各有机肥替代处理较FP处理平均增产了7.2%~26.4%和2.0%~36.9%,肥料贡献率比FP处理分别提升了5.2%~45.4%和3.3%~54.9%,但随有机替代比的增加呈先升后降的趋势,以T2和T3处理促进养分积累和增产的效果较好;3)有机肥替代处理的根际土壤脲酶、蔗糖酶活性及可培养的细菌和放线菌数量较FP均有所增加,且随有机替代比的增大而增加,7月时达最大,而土壤可培养真菌数量表现出先增后减的趋势,以T3和T4处理对土壤微生物特性较好。  【结论】  等氮磷钾养分情况下,有机肥替代化肥促进了椪柑侧根根系特别是细根和春、秋枝梢的生长发育,改善了叶片的光合作用,提高了枝、叶、果对养分的积累和椪柑产量,改善了果园土壤生物学特性。本试验条件下,以有机替代15%~20%的氮肥、38%~51%的磷肥和27%~36%的钾肥的效果最好。
养分优化管理实现蜜柚高产高效和降低碳排放
罗自威, 陶晶霞, 侯凯捷, 张利军, 陈晓辉, 王玉雯, 廖文强, 吴良泉, 李延, 郭九信
2022, 28(4): 688-700.   doi: 10.11674/zwyf.2021442
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  【目的】  科学施肥是实现低碳排放和绿色可持续发展的基础。针对当前果园施肥量过大的问题,以福建省平和县琯溪蜜柚[Citrus grandis (L.) Osbeck cv. Guanximiyou]为例,研究通过因地制宜的养分优化管理,缓解果园土壤质量下降和次生环境风险的潜力。  【方法】  于2019—2020年,以10年生盛果期红肉蜜柚为试验材料,在平和县开展了田间试验。设置农户习惯施肥(N 1050 kg/hm2、P2O5 880 kg/hm2、K2O 870 kg/hm2和有机肥7500 kg/hm2,FFP)和养分优化管理(OPTs)两个施肥模式。优化施肥模式又包括化肥减施处理(N 200 kg/hm2和K2O 200 kg/hm2,OPT1);化肥减施+土壤调酸处理(N 200 kg/hm2、K2O 200 kg/hm2和CaO 2010 kg/hm2,OPT2)和化肥减施+土壤调酸+有机肥替代20%化肥氮处理(N 160 kg/hm2、K2O 176 kg/hm2、CaO 2010 kg/hm2和有机肥2000 kg/hm2,OPT3)。调查了不同施肥管理模式下蜜柚的产量、品质、树体养分和经济效益,分析了土壤pH、碳排放变化和碳足迹。  【结果】  2019年OPTs处理的蜜柚产量、单果重和挂果数与FFP均没有显著差异,2020年OPT1和OPT2处理与FFP相似,而OPT3处理则显著增加了单果重和蜜柚产量。与FFP相比,2019和2020年OPTs处理的氮肥和钾肥偏生产力分别平均提高了5.49和4.75倍,OPT2和OPT3处理的果实酸度显著降低,固酸比和维生素C (Vc)含量显著提高。OPTs处理显著降低了蜜柚新生器官(叶片、枝条和果实)中的氮含量,对磷、钾含量影响较小,OPT2和OPT3处理显著增加了新生器官中的钙含量和叶片中的钾含量,平衡了树体的养分含量。OPTs处理的生产成本投入较FFP处理降低了35.66%,经济效益显著提高了12.80%,年碳净排放量和碳足迹分别大幅降低了89.89%和90.18%。  【结论】  福建琯溪蜜柚生产存在长期过量施肥问题。通过合理降低氮磷钾化肥的用量,调整氮磷钾比例,并用20%有机肥替代化肥氮,在化肥总量减施86%的基础上,有效提高了蜜柚产量、品质,增加了肥料利用率。肥料投入的减少大幅降低了整个蜜柚生产周期的碳排放量和碳足迹。因此,因地制宜的制定养分优化管理措施是实现果园稳产增产、提质增效和降低碳排放的有效途径。
50份毛叶苕子品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价
陈子英, 常单娜, 韩梅, 李正鹏, 严清彪, 周国朋, 孙小凤, 曹卫东
2022, 28(4): 701-714.   doi: 10.11674/zwyf.2021571
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摘要:
  【目的】  毛叶苕子是重要的肥饲兼用绿肥作物。分析不同品种毛叶苕子产草量及氮(N)、磷 (P) 、钾 (K) 吸收能力,以期筛选出适宜青海地区绿肥栽培的品种 (系)。  【方法】  在田间条件下,分析了50份毛叶苕子品种 (系) 分枝期和初花期地上部生物量和N、P、K累积量,及土壤速效养分含量变化。运用主成分分析和聚类分析评价不同毛叶苕子N、P、K吸收能力。  【结果】  供试毛叶苕子初花期鲜草产量及N、P、K累积量分别为18.35~46.94 t/hm2、101.51~278.98 kg/hm2、10.39~29.80 kg/hm2和59.33~157.54 kg/hm2。毛荚野苕子初花期鲜草产量最高,比当地主栽品种青苕1号提高了61.47%。78-14品系N、P、K累积量均最高,比青苕1号分别提高了92.81%、67.51%和86.50%。分枝期和初花期鲜重、干重和N、P、K累积量以及鲜重增长量和干重增长量的主成分分析显示排名前5的资源分别为78-14、苕藤选、毛荚野苕子、山东早熟苕和78-171苕子,78-14得分最高 (4.85),苏联苕子得分最低 (−5.06)。聚类分析结果显示,N、P、K吸收能力可聚为强、较强、中等、一般4类。N素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有1、12、15、22份资源。P素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有4、24、6、16份资源。K素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有4、12、19、15份资源。N、P、K吸收能力最强的资源平均吸收量分别达到278.98、27.94和145.91 kg/hm2。与播前比,种植毛叶苕子降低分枝期和初花期土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,能够充分利用休闲期土壤养分。  【结论】  在青海农田中,不同品种(系)毛叶苕子在生物量和养分吸收能力方面表现出较大差异,综合来看,品系 78-14 在生物量及N、P、K吸收能力均表现突出,苕藤选、毛荚野苕子表现出较好的P、K吸收能力,可作为青海农区有潜力的绿肥备选资源在生产中验证。
重庆市食用菌菌渣养分与重金属含量分析
梁涛, 胡留杰, 张涛, 王帅, 赵敬坤, 胡玮, 卢文才, 任鹏飞, 王孝忠, 廖敦秀
2022, 28(4): 715-725.   doi: 10.11674/zwyf.2021412
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摘要:
  【目的】  分析不同食用菌品类菌渣的养分和重金属含量状况,为菌渣资源的安全高效利用提供依据。  【方法】  对重庆9个区县的84户食用菌种植户进行调研和菌渣取样,分析了食用菌菌渣有机碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)和重金属砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、铅(Pb)、锌(Zn)含量。  【结果】  1)食用菌菌渣中C、N、P、K、Ca、Mg的平均含量分别为354、13.9、3.48、8.93、35.0、7.07 g/kg,且C/N值均较高,平均为22.9~42.2;菌渣中K/Mg和Ca/Mg值分别为1.36和5.70,K/Mg值显著高于0.6 (黑木耳和香菇菌渣除外),Ca/Mg值均低于7.0。2)食用菌菌渣中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn的平均含量分别为0.69、0.30、1.54、12.5、0.07、4.36、55.8 mg/kg,变异系数为46.9%~179%,含量差异较大;依据我国NY 525—2021有机肥中重金属限量标准,84个菌渣样品中Cd的超标率为1.19%,而其他重金属含量均处于标准限值内。  【结论】  重庆食用菌菌渣的重金属As、Cd、Cr、Hg、Pb平均含量分别为NY 525—2021中有机肥相应重金属限值的1.03%~10.0%,生态安全性高。重庆食用菌菌渣总养分含量(N+P2O5+K2O)不高,但有机质含量(61.0%)丰富,适宜作为畜禽粪便堆肥辅料。
专题综述
化肥产品创新驱动产业转型升级
赵秉强, 袁亮
2022, 28(4): 726-731.   doi: 10.11674/zwyf.2021579
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摘要:
化肥产品创新主要包括两个过程,一是无效养分有效化,二是有效养分高效化。化肥无效养分有效化产品创新,以植物矿质营养理论为指导,建立了以合成氨和湿法磷酸为代表的现代化肥产业技术体系和产品体系,为世界农业发展和粮食安全做出了巨大贡献。化肥有效养分高效化产品创新,以农业绿色增产为目标,通过多途径调控、多学科交叉、多策略集成,实现产品功能化、高效化、绿色化。化肥产品创新驱动化肥产业不断转型升级,使化肥产业经历了初始化肥阶段(化肥产业1.0时代)、低浓度化肥阶段(化肥产业2.0时代)、高浓度化肥阶段(化肥产业3.0时代),不久将迎来绿色高效化肥阶段(化肥产业4.0时代)。
植物响应低硫胁迫的分子生物学机制研究进展
黄丽雅, 李方剑, 张亚楠, 麦翠珊, 王金祥
2022, 28(4): 732-742.   doi: 10.11674/zwyf.2021417
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摘要:
  【目的】  硫是植物生长发育所必需的营养元素之一。硫不仅参与半胱氨酸和蛋白质等初生代谢产物的合成,还参与硫代葡萄糖苷、植保素、植物螯合肽、维生素、辅酶A等次生代谢物质的合成。因此,适量的硫供给可促进植物生长发育,提高作物的产量和品质,增强植物耐受生物和非生物胁迫的能力。  主要进展  植物主要通过根系从土壤吸收硫酸盐,硫酸盐在植物体内通过ATP硫酸化酶、腺苷5′-磷硫酸还原酶、亚硫酸还原酶等催化转化为硫离子,再与乙酰丝氨酸反应在乙酰基丝氨酸硫醇裂解酶催化下形成半胱氨酸。越来越多研究揭示,植物对硫的吸收、同化、转运和再分配在分子层面受到精密调控;相应地,植物在转录、转录后、翻译、翻译后以及表观遗传层面应答低硫胁迫。硫胁迫在不同程度上上调或下调某些与硫吸收、转运、同化相关基因的转录或蛋白的翻译及降解,从而改变植物对硫的吸收利用,维持植物的生长发育,提高硫的吸收和利用效率。  研究展望  在转录水平是否还有其他转录因子调控植物低硫胁迫响应还有待挖掘;在转录后水平,是否存在新的miRNA可以调控硫响应基因的转录本丰度;在翻译后水平,转运子是如何被定位、修饰和降解;在表观遗传层面,DNA甲基化、组蛋白修饰以及RNA修饰如何调节硫的吸收和同化相关基因和蛋白的活动;以及硫与其他养分互作的分子机制等很多细节还不清楚,亟需进一步研究。
研究简报
利用无人机多光谱数据监测玉米对不同灌溉模式的响应差异
马龙飞, 胡乃月, 李伟, 秦伟龙, 黄收兵, 王志敏, 李斐, 于康
2022, 28(4): 743-753.   doi: 10.11674/zwyf.2021392
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摘要:
  【目的】  作物水分状况的实时监测对于节水灌溉、缓解我国水资源紧缺具有重要意义。本研究旨在探寻利用无人机多光谱影像数据实时监测玉米干旱胁迫状况的可行性,比较无人机数据和田间实测农学指标对作物干旱胁迫的敏感程度。  【方法】  大田试验在河北吴桥进行,采用两个玉米品种‘富民985’和‘郑单958’,设置畦灌、滴灌和雨养3种模式。分别在大喇叭口期、抽雄期、开花期和灌浆期取玉米最新展开叶测定色素含量和比叶面积(SLA),同时利用无人机搭载多光谱相机采集近地遥感数据,并提取归一化植被指数(NDVI)、绿光归一化植被指数(GNDVI)、归一化红边指数(NDRE)、叶面叶绿素指数(LCI)和优化土壤调节植被指数(OSAVI)等5种植被指数。  【结果】  与叶片色素含量和SLA相比,植被指数更早在各处理间表现出差异。播种后70天(抽雄期) NDRE和LCI在各处理之间具有显著性差异,NDVI、GNDVI和OSAVI仅在灌溉和雨养模式之间出现显著性差异;同一时期各处理的色素含量差异不显著,比叶面积差异也不显著;播种后90天(灌浆期)各处理间的色素含量出现显著性差异。此外,相关性分析表明,植被指数与色素含量的相关性随着生育期发生变化。播种后80天(开花期) NDRE、LCI两个植被指数和色素含量的相关性优于NDVI、GNDVI和OSAVI指数;播种后90天(灌浆期) 5种植被指数和色素含量之间的相关性较强。  【结论】  利用无人机在播种后70天监测的植被指数(NDRE)对玉米干旱的监测优于部分实测农学指标,在后期其测定的叶片色素值(Ca+Cb)/Car与玉米的衰老相关密切,因而对玉米干旱胁迫的监测早且较准确。但最佳光谱指标及其用于干旱监测的最佳时期仍需在更多品种及不同环境下做进一步验证。
青海高原小麦秸秆–毛叶苕子混合腐解特征
谢帅, 梁鑫宇, 宋明丹, 韩梅, 李正鹏
2022, 28(4): 754-762.   doi: 10.11674/zwyf.2021613
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摘要:
  【目的】  研究小麦秸秆、毛叶苕子及二者混合物料在耕层土壤还田后的腐解和养分释放规律,以期为青海高原有机物料还田提供理论依据和技术指导。  【方法】  将毛叶苕子(G)、麦秆(S)和麦秆+毛叶苕子混合(G+S)3种有机物料自然风干后,切成2 cm长,放入尼龙网袋,埋入20 cm深土壤中自然腐解,地表撂荒。在埋入土壤后的第7、14、28、42、72、117、162天取样,测定相关指标。  【结果】  各处理干物质累积腐解率和养分释放率随腐解进程的推进而逐渐升高,升高趋势表现为前期快后期慢,试验结束时均表现为G>G+S>S,3种有机物料的累积腐解率分别为81.93% (G)、51.65% (S)、64.17% (G+S),碳素累积释放率分别为85.30% (G)、46.66% (S)、62.77% (G+S),氮素累积释放率分别为88.29% (G)、31.83% (S)、66.78% (G+S),磷素累积释放率分别为71.30% (G)、62.66% (S)、68.24% (G+S),钾素累积释放率分别为98.24% (G)、 94.62% (S)、97.40% (G+S)。各处理的快速腐解期均为0~42天,各养分的快速释放期不同,碳是在0~7天,氮是在0~28天,磷是在0~14天,钾是在0~42天。通过双库指数衰减模型模拟发现,G、S、G+S处理易分解干物质量,分别占总质量的79.25%、53.62%、64.16%,各处理碳、氮、磷和钾的易分解比例均以G处理最高,钾的易分解比例以S处理最高。G+S处理的实测值(OBS)相较于预测值(EXP)提高了干物质量、碳、氮、磷和钾的易分解部分比例,分别提高了1.47%、6.02%、22.77%、5.41%和0.20%,并增加了碳、氮的平均周转天数,降低了磷、钾的平均周转天数。  【结论】  毛叶苕子、麦秆的累积腐解率分别为81.93% (G)、51.65% (S),二者混合后可达64.17%,毛叶苕子中的碳、氮、磷和钾的累积释放率高于麦秆。毛叶苕子中易分解部分的比例为79.25%,且碳、氮、磷和钾在易分解部分中的比例高于麦秆。毛叶苕子与麦秆混合后,调节了易分解部分比例以及其中的碳、氮、磷和钾含量,增加了碳、氮的平均周转天数,降低了磷、钾的平均周转天数,更有利于后茬作物对养分的利用。
保障我国粮食安全的肥料问题
朱兆良, 金继运
摘要(8062) [PDF 2130 KB](2107)
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(7945) [PDF 2629 KB](15973)
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(5325) [PDF 929 KB](1677)
摘要:
通过田间随机区组设计试验,研究了不同玉米秸秆还田量对接茬麦田土壤碳、氮肥力及冬小麦产量的影响。结果表明,秸秆还田可以增加土壤有机质和缓解土壤氮流失,提高土壤微生物碳、氮的固持和供给效果,增加土壤微生物量C/N,提高土壤供肥水平。从不同玉米秸秆还田量的效应对比与回归分析,进一步明确在黄土高原有灌溉条件的地区,施N 138 kg/hm2,玉米秸秆还田量9000 kg/hm2,能有效提高土壤肥力,可使接茬冬小麦显著增产7.47%。
肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响
王美, 李书田*
摘要(7772) [PDF 1766 KB](1178)
摘要:
本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌(Zn)、 铜(Cu)、 镉(Cd)、 铅(Pb)含量高于氮肥、 钾肥和三元复合肥,有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、 污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥,猪粪中的Cu、 Zn、 砷(As)、 Cd含量明显高于其他有机废弃物,鸡粪中铬(Cr)含量高;污泥和垃圾堆肥中Pb或汞(Hg)含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍(Ni)含量高于堆肥,Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明,氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加,施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确,而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量,影响大小与有机肥种类、 用量、 土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1)典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡; 2)不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、 有效性影响的动态趋势; 3)典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限; 4)现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。
中国主要粮食作物化肥施用量与效率变化分析
摘要(6644) [PDF 876 KB](2297)
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。
有机肥和化肥长期施用对土壤活性有机氮组分及酶活性的影响
宋震震, 李絮花, 李娟, 林治安, 赵秉强
摘要(5321) [PDF 1228 KB](1345)
摘要:
本文以中国农业科学院山东禹城长期定位施肥试验为平台,研究了长期施用有机肥和化肥26年后对土壤活性氮库不同组分[颗粒有机氮(POM-N)、 可溶性有机氮(DON)、 微生物量氮(SMBN)及轻组有机氮(LFOM-N)]及土壤酶活性的影响。结果表明,与不施肥相比,长期施肥显著提高了土壤全氮、 颗粒有机氮、 可溶性有机氮、 微生物量氮以及轻组有机氮的含量,长期施有机肥效果好于化肥,施用高量有机肥效果好于施用常量有机肥。常量施用量下,50%有机肥和50%化肥配施处理其土壤全氮和活性有机氮库各组分含量与高量化肥处理的相当。长期施化肥处理土壤全氮及活性有机氮库各组分含量随施肥量的增加而显著增高。POM-N对土壤全氮的贡献率最高,且明显受施肥方式的影响,LFOM-N对土壤全氮的贡献率不随施肥方式的改变而变化。长期施肥处理土壤脲酶、 碱性磷酸酶和蔗糖酶活性显著增加,它们之间及与土壤全氮、 速效磷及有机碳含量间呈现显著或极显著相关性,脲酶活性与土壤各活性氮组分间也存在显著或极显著相关性; 但长期施肥后土壤过氧化氢酶的活性低于不施肥
长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响*
蔡泽江, 孙楠, 王伯仁, 徐明岗, 黄晶, 张会民
摘要(7978) [PDF 906 KB](2133)
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。
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(4404) [PDF 1119 KB](1198)
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。
长期秸秆还田对华北潮土肥力、 氮库组分及作物产量的影响
赵士诚, 曹彩云, 李科江, 仇少君, 周卫, 何萍
摘要(5706) [PDF 1271 KB](1017)
摘要:
【目的】近年,华北小麦-玉米轮作系统秸秆全量还田已逐步普及,但秸秆还田下土壤氮库组成的变化并不清楚。本文利用肥料定位试验,研究了长期秸秆还田(32年)对华北潮土肥力、 氮库组分和作物产量的影响。【方法】研究选用河北省衡水旱作试验站长期定位试验的不施肥(对照CK)和等量氮、 磷肥用量下的0kg/hm2(S0)、 2250 kg/hm2(S1)、 4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)秸秆还田处理。于2012年小麦收获后采集各处理020 cm土样,利用新鲜土样测定微生物量氮、 NH+4-N和NO-3-N;风干土壤用常规方法测定氮磷钾全养分、 有机质和pH,用Bremner法测定有机氮(酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮、 氨基糖氮和酸解未知态氮),用Silver-Bremner法测定固定态铵。同时结合长期试验数据, 分析长期秸秆还田下有机质和作物产量的变化。【结果】与试验开始前(1981年)相比,长期施用化肥处理的土壤全磷和有机质显著增加,全氮没有明显变化,而全钾出现降低趋势(-3.2%);秸秆用量的增加提高了全氮、 全磷和有机质,降低了pH值,但对全钾没有影响。酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和未知态氮为潮土有机氮的主要组分;与CK相比,长期施肥提高了土壤有机氮含量,酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和氨基糖氮均随秸秆用量的增加而增加,而不同施肥处理对酸解未知态氮和非酸解氮没有明显影响。长期化肥施用提高了微生物量氮和晶格固定态铵,秸秆用量的增加进一步提高了微生物量氮,但降低了固定碳铵。施肥没有明显影响NH+4-N含量,但长期施用化肥提高了NO-3-N含量,且高量秸秆还田对NO-3-N含量的提高具有促进作用。施肥显著提高了作物产量,在施用化肥基础上增施秸秆进一步提高了小麦和玉米产量,且玉米产量随秸秆用量的增加而增加,而高量秸秆还田对小麦产量并没有显著影响。【结论】长期化肥(氮、 磷肥)和秸秆结合施用提高了土壤肥力(主要为氮、 磷), 增加了土壤碳固持,但仅玉米秸秆还田导致了土壤钾消耗,增加钾肥投入维持土壤钾平衡是必要的。长期秸秆还田对酸解氨基酸态氮的贡献高于酸解氨态氮;高量秸秆还田提高了微生物量氮和NO-3-N含量,但降低了固定态铵含量。长期秸秆还田提高了作物产量,而为保证秸秆还田后茬的作物高产,与之配套的还田方法和田间管理是很必要的。
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(6066) [PDF 1193 KB](744)
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。