研究长期施肥对塿土大团聚体中有机碳组分特征的影响，揭示不同施肥方式下土壤有机碳的固持机制，为合理施肥提供理论依据。

采集塿土35年长期肥料定位试验不同施肥处理0—10 cm和10—20 cm土样，分析其大团聚体中各组分有机碳含量的变化。试验处理为：不施肥 (CK)、单施化肥 (NP)、单施有机肥 (M) 和有机肥配施化肥 (MNP)。

与CK相比，长期NP处理对大团聚体中粗颗粒有机碳 (cPOC)、细颗粒有机碳 (fPOC)、大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳 (iPOC) 以及矿质结合态有机碳 (MOC) 组分的有机碳 (OC) 含量均无显著影响；而M处理以及MNP处理可显著提高两土层cPOC和iPOC组分的OC含量以及0—10 cm土层MOC组分的OC含量，其中，cPOC含量增幅分别为174%～338%和215%～245%，iPOC含量增幅分别为127%～241%和106%～130%，MOC含量增幅达28.9%～34.6%。MNP处理显著提高了0—10 cm土层fPOC组分的OC含量，增幅达482.1%。累积碳投入量与大团聚体中各组分的OC含量呈显著线性相关，尤其是iPOC含量，表明长期施肥过程中塿土有机碳在大团聚体中固存的差异主要受物理保护的颗粒有机碳组分的影响。

关中地区塿土长期施化肥对大团聚体中各组分OC含量没有显著影响，而长期单施有机肥能进一步增加大团聚体中各组分OC含量，有机肥配施化肥能显著增加团聚体中各组分OC含量，特别是大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳组分的含量，进而增加塿土的有机碳固持。因此，有机肥配施化肥是提高塿土有机碳含量的有效措施。

针对设施蔬菜生产中普遍存在的化肥施用严重超量、化肥与有机肥配施模式不合理等现象，利用日光温室蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式定位试验，研究了不同施肥模式对设施菜地土壤团聚体养分、微生物量碳氮含量的影响，为设施蔬菜优质高效生产和减量施用化肥提供科学依据。

将25%或50%的无机氮肥用玉米秸秆或猪粪中氮替代，进行温室蔬菜田间定位试验。试验共设5个处理 (各处理等氮、等磷、等钾)：1) 全部施用化肥氮 (4/4CN)；2) 3/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 (3/4CN + 1/4MN)；3) 2/4化肥氮 + 2/4猪粪氮 (2/4CN + 2/4MN)；4) 2/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 + 1/4秸秆氮 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN)；5) 2/4化肥氮 + 2/4秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN)。在定位试验第6年冬春茬黄瓜季拉秧期采取耕层土壤样品，分析土壤团聚体分布规律和稳定性，并测定各粒级团聚体中土壤养分和微生物量碳、氮含量。

设施菜地土壤团聚体以250～1000 μm团聚体和 > 2000 μm团聚体为主，其含量分别平均为32.0%和38.4%。较4/4CN模式，有机肥/秸秆替代化肥模式提高了土壤大团聚体 (> 250 μm) 比例。配施秸秆模式对土壤团聚体分布影响相对较大，并显著提高土壤团聚体机械稳定性，平均重量直径 (MWD) 和平均几何直径 (GMD) 分别提高6.1%和11.2%。在 < 250 μm团聚体、250～1000 μm团聚体、1000～2000 μm团聚体和 > 2000 μm团聚体中，不同有机肥化肥配施模式 (3/4CN + 1/4MN、2/4CN + 2/4MN、2/4CN + 1/4MN + 1/4SN、2/4CN + 2/4SN) 土壤有机碳含量较4/4CN模式分别增加36.8%～89.6%、34.9%～100.3%、29.5%～69.2%和21.7%～72.1%，分别平均增加69.8%、76.6%、56.9%和49.2%。不同施肥模式对有机碳、全氮、硝态氮、速效磷的影响规律基本一致。土壤有机碳、全氮主要分布在250～1000 μm团聚体和 > 2000 μm团聚体中，平均分别占土壤有机碳储量的34.1%、35.2%和土壤全氮储量的34.0%、36.4%。土壤硝态氮在250～1000 μm团聚体与1000～2000 μm团聚体中含量较高，土壤速效钾、微生物量碳氮含量表现为随土壤团聚体直径的增大而提高，而速效磷则随土壤团聚体直径的增大而降低。

设施菜田土壤团聚体优势粒级为 > 2000 μm团聚体和250～1000 μm团聚体，配施秸秆模式显著提高土壤团聚体的机械稳定性。有机肥/秸秆替代化肥模式提高土壤各级团聚体有机碳、全氮、硝态氮和速效磷含量。设施菜地土壤有机碳氮主要分布在250～1000 μm团聚体和 > 2000 μm团聚体中，而微生物量碳、氮含量随土壤团聚体直径的减小而呈增加的趋势。

研究黄土高原旱作农业区不同施肥覆盖措施对冬小麦地0—40 cm土壤剖面物理性质的影响，可为保持良好的土壤物理性状，探求适合渭北旱塬可持续的田间管理措施提供参考。

基于设在渭北旱塬15年的田间定位试验，选取NP (N 150 kg/hm² + P 75 kg/hm²)、NPK (NP + K 30 kg/hm²)、NPB (NP + biochar 14.0 t/hm²)、NPFFT (NP配合地膜夏闲期覆盖)、NPFGT (NP配合地膜生育期覆盖) 和NPFWT (NP配合地膜全年覆盖) 共6个处理。于2017年冬小麦收获期采集剖面土样，对0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm和30—40 cm土层土壤含水量、土壤容重、饱和导水率和水稳定性团聚体等相关土壤物理性质进行测定与分析。

与NP相比，NPK处理降低了收获期0—20 cm土壤容重，增加了耕层土壤总孔隙度和0—40 cm土层 > 2 mm水稳定性团聚体含量，0—10 cm土层 > 2 mm水稳定性团聚体含量显著提高了1.3倍 (P < 0.05)；NPB处理，收获期耕层土壤容重降低，土壤总孔隙度增加，表层土壤饱和导水率显著降低27.9%，剖面土壤含水量和 > 2 mm水稳定性团聚体含量均增加，且表层 > 2 mm水稳定性团聚体含量显著提高了1.0倍；NPFFT处理收获期剖面土壤含水量降低，耕层土壤容重增加，总孔隙度降低；NPFGT处理收获期耕层土壤容重和剖面土壤含水量均增加，耕层总孔隙度降低，剖面土壤饱和导水率降低，尤其表层显著降低60.2%；NPFWT处理收获期耕层土壤容重增加，总孔隙度降低，表层土壤饱和导水率降低，但10—40 cm土壤饱和导水率平均提高57.5%，剖面土壤含水量、> 2 mm水稳定性团聚体含量、平均重量直径和几何平均直径均增加。受当地传统耕作深度的影响，不同施肥覆盖措施对土壤容重、饱和导水率和孔隙度的影响主要集中在0—20 cm土层，对20—40 cm土层影响较小。

在氮磷肥配施的基础上，增施钾肥、生物炭和地膜全年覆盖均有利于改善试验农田土壤物理性质，但从经济投入和对土壤物理性状改良程度方面考虑，增施钾肥和地膜全年覆盖这两种处理是保持渭北旱塬良好土壤剖面物理性质的有效措施。

秸秆还田能够改变土壤中各活性氮库的含量与比例，进而影响土壤氮素供应能力。本文研究了长期秸秆还田条件下添加不同外源氮对土壤中不同形态氮素的影响，旨在明确长期秸秆还田土壤活性氮库的含量差异。

长期定位施肥试验点位于湖南省望城县 (112°80′ N、28°37′ E，海拔高度 100 m)。试验开始于1981年，供试土壤为第四纪红色黏土发育的水稻土，轮作制度为稻—稻—冬闲。2014年晚稻收获后，采集单施化肥和长期秸秆还田配施化肥两个处理的耕层土壤样品，开展室内培养试验。每个土壤样品设置灭菌和不灭菌两组主处理，在主处理下设：对照 (CK)、添加尿素 (N 150 kg/hm²，U)、添加秸秆 (N 150 kg/hm²，S) 和添加尿素和秸秆 (N 300 kg/hm²，U + S) 四个副处理，4次重复。在25℃下恒温培养5、10、20、30、50、90、130天时，分析土壤铵态氮、硝态氮、微生物氮和可溶性有机氮含量。

1) U、S和U + S处理均显著提高土壤铵态氮和硝态氮含量，高低顺序为U > U + S > S > CK。非灭菌条件下，U处理的土壤铵态氮含量较其他处理高出90.8%～288%。2) 灭菌后土壤铵态氮长期维持在较高水平，其向硝态氮转化过程受阻。在培养90天内，土壤硝态氮、微生物氮和可溶性有机氮含量均处于较低水平。3) 而不灭菌条件下，各处理土壤硝态氮均在培养50 天后迅速增加，至培养结束土壤硝态氮达最大值 (117.43～243.17 mg/kg)。4) 土壤微生物氮和可溶性有机氮分别于培养20天 (106.72～244.01 mg/kg) 和30天 (95.76～140.63 mg/kg) 时达到最大值。5) 至培养结束，灭菌条件下长期NPKS土壤中U + S处理可溶性有机氮显著高于其他处理，较U和S处理分别提高51.55%和29.96%。

添加不同外源氮有利于提高长期秸秆还田土壤中活性有机氮的含量，尤其是添加秸秆和尿素处理，能够显著提高土壤氮素的供应能力。

本试验评价了生物质炭对菜地土壤温室气体排放和产量的长期效应。

田间试验在江苏省南京市集约化种植菜地进行。共设置4个处理，分别为对照 (CK)、单施氮肥处理 (N)、施用氮肥 + 新生物质炭 (NC_F，C_F在2016年6月施用) 以及施用氮肥 + 4年陈化生物质炭 (NC_A，C_A在 2012 年6月施用)。生物质炭施用量为40 t/hm²。2016年11月至2017年11月连续种植4季蔬菜，分别为小青菜、空心菜、苋菜、菠菜，并伴有休耕期。每季蔬菜施氮量均为N 240 kg/hm²，其中空心菜收获三茬，在第一茬收获后按照N 240 kg/hm² 追肥一次。采用静态暗箱–气相色谱法测定N₂O浓度。

观测期内各处理菜地N₂O排放主要集中在第二季和第三季，其单位产量N₂O排放量分别为0.038～0.131 kg/t和0.107～0.482 kg/t，而第一季和第四季的单位产量N₂O排放量分别是0.033～0.209 kg/t和0.007～0.070 kg/t。土壤温度和矿质氮变化未显著影响土壤N₂O排放通量；整个观测期内土壤充水孔隙度 (WFPS) 介于37%～93%之间，土壤含水量变化显著影响 (P < 0.01) 土壤N₂O排放通量。与N处理相比，整个轮作周期内NC_F和NC_A处理N₂O周年累积排放量和周年排放系数均显著降低，两个施生物质炭处理之间差异不显著；NC_F处理N₂O周年累积排放量和周年排放系数降幅分别为35.6%和46.2%，NC_A处理降幅分别达38.8%和49.9%。与N处理相比，NC_F和NC_A处理均增加了集约化菜地蔬菜产量，增幅分别为4.6%和17.9%，NC_A处理达到显著水平，两个施生物质炭处理之间差异不显著。此外，NC_F和NC_A处理分别显著降低单位产量N₂O排放量49.8%和41.3% (P < 0.01)。

在集约化菜地土壤中经4年陈化后的生物质炭仍然具有较强的减排和增产能力。与新施入的生物质炭相比，施用4年后的生物质炭增产效果更显著；施用生物质炭对集约化蔬菜生态系统减排和改善作物生产具有长期效应。

长江中游地区是我国重要的稻麦轮作区，为保障我国粮食安全起到至关重要的作用。农业生产是主要的温室气体和活性氮排放源，定量评估稻麦系统碳足迹和氮足迹对实现该地区低碳绿色农业具有重要的意义。

本研究基于农户调查问卷，通过生命周期评价法，系统分析长江中游地区稻麦生产系统碳足迹和氮足迹构成及大小，并进一步分析了其影响因素。

长江中游地区稻麦生产系统单位面积碳足迹和氮足迹分别为CO₂-eq 7728.8 kg/hm²和N-eq 190.6 kg/hm²。CH₄排放和NH₃排放分别是长江中游地区稻麦生产温室气体排放和活性氮排放的主要来源，分别占稻麦生产碳足迹和氮足迹的39.0%和91.8%。逐步回归分析表明，稻麦生产碳足迹和氮足迹主要受柴油和肥料的影响。在调研的稻麦生产农户中发现种植规模与碳足迹和氮足迹呈显著负相关关系，与小规模稻麦种植相比，大规模种植单位产量碳足迹和氮足迹分别降低了22.6% 和43.9%。稻麦生产系统单位产量碳足迹、氮足迹随着产量的增加呈显著增加趋势。

大力发展节肥节水技术，同时构建机械化、规模化农作种植模式是实现长江中游地区农业节能减排和绿色高效的重要途径。

探究在不同尿素类型与施用深度下，冬小麦开花后旗叶光合性能和光系统Ⅱ (PS Ⅱ) 性能及氮素利用的差异，以期为协同提高氮素利用效率与籽粒产量，简化小麦生产过程提供理论依据。

于2015—2016年与2016—2017年冬小麦生长季进行试验，以‘济麦22’为供试材料，采用二因素裂区试验设计，尿素类型处理 (T) 为主区，施用深度处理 (D) 为裂区。尿素类型包括普通尿素处理 (T1，基追比为4∶6) 与普通和控释尿素配施处理 (T2，普通尿素、硫包膜尿素、树脂包膜尿素以4∶3∶3混合一次性基施)，施用深度为地下5 cm (D1) 与10 cm (D2) 。测定了开花后旗叶气体交换参数和叶绿素荧光诱导动力学曲线 (OJIP) ，及不同生育时期地上植株氮素积累量。

2年试验结果表明，相较于普通尿素处理，普通和控释尿素配施处理可显著提高冬小麦有效穗数和千粒重，对穗粒数影响不显著；施用深度对2016—2017年千粒重影响显著，对2年单位面积有效穗数和穗粒数影响不显著；普通和控释尿素配合深施处理 (T2D2) 产量显著高于其它处理。尿素类型和施用深度对气体交换参数影响显著，普通和控释尿素配合深施处理可显著提高花后旗叶净光合速率 (P_n) 和气孔导度 (G_s) ，显著降低胞间CO₂浓度 (C_i) ，相对延长了高光合持续期。普通和控释尿素配合处理较普通尿素处理显著提高了旗叶光系统Ⅱ (PS Ⅱ) 反应中心对光能的吸收 (φ_Po) 、转化 (φ_Eo) 以及电子在电子传递链中转移的效率 (ψ_o) ；显著改善了电子传递链供体侧 (W_k) 和受体侧 (V_j) 性能，有效提高了产量形成期光合性能的稳定性。同一尿素类型下，深施处理对光系统Ⅱ (PSⅡ) 性能的改善大于浅施处理。相较于普通尿素处理，普通和控释尿素配施处理可显著提高冬小麦生育中后期植株氮素积累量；相较于浅施处理，深施处理对冬小麦不同生育期氮素积累均有不同程度的提高。除对2016—2017年氮素生理利用率 (NPE) 影响不显著外，普通和控释尿素配合深施处理显著提高了2年冬小麦氮肥农学利用效率 (NAE)、氮肥偏肥生产力 (PEP_N)、成熟期氮肥表观回收率 (NRE) 和2015—2016年氮素利用效率。

普通尿素与控释尿素配合深施可显著提高冬小麦花期旗叶光合性能，促进氮素利用，增加产量，有利于冬小麦产量与氮肥利用之间的协同提高，省时增效效果明显，是本试验中最佳组合模式。

磷是制约黄壤生产力的重要限制因子，提高作物的磷效率是农业科学研究的热点之一。探讨不同施肥模式对水稻干物质和磷素积累与转运的影响，为黄壤稻田合理施用磷肥提供理论依据。

依托22年的黄壤 (水田) 长期定位试验，选取其中6种施肥模式：不施肥 (CK)；不施磷肥 (NK)；平衡施用化肥 (NPK)；单施有机肥 (M)；1/2有机肥替代1/2 NP (0.5 MNP)；有机肥化肥配施 (MNPK)。除CK和MNPK外，NK、NPK、M、1/2 MN处理为等氮量165 kg/hm²，施磷量依次为P₂O₅ 0、82.5、79.4、81.0 kg/hm²，MNPK施N 330 kg/hm²、P₂O₅ 161.9 kg/hm²。于水稻分蘖期、开花期及成熟期，采集水稻植株样品，分析比较各处理水稻产量、干物质和磷素积累与转移特征、磷肥吸收利用效率的差异。

水稻产量、干物质和磷素积累量大小顺序均表现为MNPK > M > 0.5 MNP > NPK > CK > NK。磷素积累快速增长开始 (t₁) 和结束 (t₂) 时间均较干物质积累提前2～8 d和5～20 d，且磷素积累快速增长持续时间 (Δt) 也较干物质缩短了4～12 d，表明磷素快速吸收较干物质早，且持续时间短。处理NK、NPK、0.5 MNP、MNPK干物质最大增长速率 (V_m) 出现时间 (t₀) 以及t₁、t₂分别比CK和M处理滞后5～10 d、1～4 d、6～16 d，Δt延长了1～14 d。各处理干物质和磷素积累的V_m均表现为M、MNPK > 0.5 MNP、CK > NPK > NK。水稻籽粒干物质积累量主要来源于花后干物质积累，磷素积累量则主要来源于花前磷素积累向籽粒的转运，各处理花后干物质积累率为29.5%～43.4%，施用化肥各处理显著高于CK和M处理，各处理花前磷素积累率为60.5%～85.6%，大小为CK > NPK、M > NK、0.5 MNP、MNPK。与NPK处理相比，M和0.5 MNP处理磷肥吸收效率、磷肥偏生产力、磷肥利用率分别显著提高了0.43 kg/kg、48.9 kg/kg、40.8个百分点和0.26 kg/kg、32.2 kg/kg、25.3个百分点。

黄壤地区水稻栽培中长期缺磷不利于花后干物质的积累，也不利于花前磷素的积累，严重制约水稻产量和磷吸收量的提高。在氮磷钾投入平衡前提下，长期单施有机肥可促进花前干物质和磷素的积累及其向籽粒的转运，但不利于花后干物质和磷素的积累，长期单施化肥可延长干物质和磷素积累的快速增长持续时间，但最大增长速率较小，而长期有机无机配施均较有利于促进水稻花前和花后干物质和磷素的积累，水稻产量和磷肥利用率均较高，是最合理的施肥方式。

探明不同磷水平下小麦–蚕豆间作对根际有效磷含量及作物磷吸收量的影响，提高磷肥利用率。

2015—2016和2016—2017两季田间试验在云南农业大学试验基地耕作红壤上进行，供试小麦品种为云麦-52，蚕豆品种为玉溪大粒豆。设施P₂O₅ 0 (P₀)、45 (P₄₅) 和90 kg/hm² (P₉₀) 三个水平，和单作 (M，包括小麦单作M_W和蚕豆单作M_F) 和间作 (I) 两种种植模式。每季在小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期，蚕豆分枝期、开花期、结荚期、籽粒膨大期、收获期采取根际土样测定有效磷含量。在小麦蚕豆收获期测定单、间作小麦、蚕豆产量，并测定作物地上部磷含量。计算土地当量比 (LER) 来衡量间作优势，并用磷肥农学利用率来反映磷肥的吸收效率。

与单作相比，在P₀、P₄₅、P₉₀水平下，2016年间作种植显著提高了小麦籽粒产量12.5%、21.7%和17.3%，2017年间作蚕豆产量较单作分别降低了16.8%、11.7%和8.2%。三个磷水平下，小麦–蚕豆间作具有产量优势，土地当量比 (LER) 为0.95～1.18。与常规施磷水平 (P₉₀) 下的单作相比，小麦–蚕豆间作条件下，磷肥减施1/2 (P₄₅) 并未降低小麦和蚕豆产量。间作种植对小麦根际有效磷含量无显著影响 (除2016年成熟期外)，但2017年，在蚕豆分枝期、开花期、结荚期，间作则分别降低蚕豆根际有效磷含量20.8%、44.5%和18%。与P₉₀单作相比，间作P₄₅处理几乎不会降低小麦、蚕豆根际有效磷含量。小麦、蚕豆磷吸收量主要受磷水平的调控，种植模式对小麦和蚕豆磷的吸收量及磷肥农学利用率均没有影响。

在本试验条件下，小麦–蚕豆间作提高了小麦籽粒产量，降低了蚕豆产量；间作种植主要是改变了蚕豆生育前期根际有效磷含量，但对作物的磷吸收量没有影响。小麦–蚕豆间作具有减施磷肥、维持作物产量和根际土壤有效磷的潜力。

针对猪粪不合理利用导致土壤中磷过剩和磷流失的突出问题，明确磷富集植物矿山生态型水蓼 (Polygonum hydropiper) 对施用猪粪土壤磷的吸取净化效果，为高效提取施用猪粪土壤中的过量磷，降低磷素的流失风险提供科学依据。

采用微区模拟试验，根据农田磷肥安全用量 (< 200 kg/hm²)，设1、2、3 kg/m²共3个猪粪用量，以不施猪粪为对照 (CK)，共4个处理，每处理3次重复。在矿山生态型水蓼收获期 (移栽后3个月) 采集植物地上部，采用微波消解仪 (CEM MARS5, USA) 消解—全自动间断化学分析仪 (AQ2, UK) 测定植株磷含量，分析矿山生态型水蓼对猪粪处理土壤中磷的富集能力。在矿山生态型水蓼移栽前和收获后按5点采样法分别采取0—20 cm和20—40 cm土层土壤样品，测定土壤样品中的水溶性磷和有效磷含量，分析种植矿山生态型水蓼前后猪粪处理土壤中易溶性磷含量的变化情况。

不同用量猪粪处理下，矿山生态型水蓼地上部生物量较不施猪粪处理分别显著增加了18.4、24.6和42.0 g/株，最大时高达不施猪粪处理的2.16倍。各猪粪处理矿山生态型水蓼地上部磷含量显著高于不施猪粪处理，较不施猪粪处理分别增高了0.60、0.91和1.49 g/kg，最高为施猪粪处理的1.53倍。矿山生态型水蓼地上部磷积累量随猪粪用量的增加而显著增大，较不施猪粪处理分别增加了P 84.0、124和236 mg/株，最高为不施猪粪处理的3.32倍。各处理下，种植矿山生态型水蓼后0—20 cm土层中的水溶性磷和有效磷含量与种植前相比均显著降低，水溶性磷含量降低了74.9%～81.5%，有效磷含量降低了48.9%～60.0%；20—40 cm土层的水溶性磷和有效磷含量均无明显变化。

种植矿山生态型水蓼能显著减少表层土壤中水溶性磷和有效磷量，高效吸取净化猪粪带入土壤中磷。因此，在高磷含量的土壤上种植、收获矿山生态型水蓼，是降低土壤磷素流失风险的有效生物手段。

探明生长素参与低钾胁迫下植株根系的生长发育及吸钾机制，同时为提高植物体内钾素水平提供理论依据。

采用室内水培法，以模式植物烟草为试验材料，通过设置2个钾浓度 (5、0.15 mmol/L) 和5个外源生长素 (3–吲哚乙酸) 浓度 (0、5、10、20、40 μmol/L)，对植物根系生理特征、内源生长素浓度、钾素累积及钾吸收动力学和相关钾离子通道基因转录表达进行比较研究。

1)与正常钾水平相比，在低钾胁迫条件下，植株地上部干重显著降低15.6%；根系扫描8项指标中，除根平均直径外，其余7项指标值均显著降低；ATPase活性显著降低43.3%；主根尖、侧根尖及叶片内源生长素浓度显著升高；钾吸收动力学参数Vmax、Km值分别显著降低了89.2%、99.6%；植株根系、叶片钾浓度分别显著降低了93.0%、62.2%；根系中内流型钾离子通道基因Ntkc1的表达量显著降低56%。2)添加外源生长素后，正常供钾植株的根系干物质重、根系活力、主根尖及侧根尖内源生长素浓度有增加的趋势，Vmax值和内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量明显增加；低钾条件下，植株表现出和正常供钾相似的规律，除此之外，低钾植株的根系生长得到明显改善，ATPase活性和地上地下部钾素浓度明显增加，外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量明显降低。3)当添加生长素浓度为10 μmol/L时，与未添加生长素相比，正常供钾植株的地上地下部干重显著增加了6.05%、8.54%；根体积及根系交叠数显著增加16.5%、23.2%；根系活力显著增加了298%；Vmax值显著增加了118%；低钾植株地上地下部干重与不添加相比显著提高了5.61%、28.6%；根系活力达到113 μg/(g·h), FW，为无添加生长素时的3.3倍；根系ATPase活性相对增加了87.5%；根系钾浓度显著增加250%；钾离子通道基因NKT2在根系中表达量显著增加了7.04倍，Ntork1在根系及叶片中表达量显著降低了49.5%、72.5%。

低钾胁迫影响烟草根系生长及植株对钾素的吸收累积，添加适当浓度外源生长素可改善植株根系生长发育状况，增加内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量，降低外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量，且提高植株钾吸收动力学参数Vmax值、降低Km值，从而提高了植株对钾离子的吸收能力与亲和力，进而增加植株钾素浓度。

利用拟南芥生态型群体研究拟南芥耐铵毒害的生理机制，为挖掘耐铵基因提供生理基础及理论指导。

共收集了95份生态型拟南芥材料，采用水培实验方法，将拟南芥幼苗移栽后在正常培养液(2 mmol/L NO₃^–-N处理)中培养8天，然后转移至含有1 mmol/L (NH₄)₂SO₄的营养液(2 mmol/L NH₄⁺-N处理)中培养8天，收获后，测定植株全氮量、地上部游离铵含量，以及谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性；培养3天后取样，采用RT-PCR技术分析根部主要的铵态氮转运蛋白基因AMT1;1和AMT1;2的表达水平；拟南芥幼苗移栽后在正常培养液中培养8天，转移至丰度为5%的1 mmol/L (¹⁵NH₄)₂SO₄中培养，分别处理3 h、6 h和24 h取样，用于同位素分析。

2 mmol/L铵态氮处理下拟南芥群体地上部的生长被显著抑制，并且大量游离铵离子累积于地上部，铵态氮下拟南芥群体体内铵含量是对照硝态氮下的1.5倍以上，其中Si-0生态型在铵态氮下铵含量为19.17 μmol/g, FW，是对照的20倍。在硝态氮培养条件下，内源铵的含量与拟南芥地上部生长呈显著负相关，铵态氮培养条件下，地上部生长与铵含量同样呈较高的负相关性，因此内源铵含量少的生态型拟南芥在铵态氮下亦耐铵，所以本研究以拟南芥群体组织内铵含量为主因子，筛选出耐铵拟南芥生态型Or-1、Ta-0，HSM和铵敏感拟南芥生态型Rak-2、Lpv-18、Hi-0，结果表明铵敏感生态型在硝态氮下铵含量是耐铵生态型的1.7倍至10倍。耐铵拟南芥生态型铵转运蛋白基因AMT1;1和AMT1;2的表达水平较铵敏感拟南芥高，植株全氮和地上部¹⁵N标记试验结果表明，耐铵拟南芥铵态氮吸收速率高于敏感型。并且耐铵拟南芥生态型在两种氮形态下其谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性均显著高于铵敏感生态型，在硝态氮培养条件下GS活性是铵敏感生态型的1.1～1.8倍，在铵态氮培养条件下是1.2～1.6倍，说明耐铵拟南芥生态型的铵同化能力强于敏感型。

耐铵生态型拟南芥是通过更高的谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性将大量的游离铵同化以减少植株体内游离铵含量，从而减轻植株铵毒害；而不是通过减少铵态氮的吸收。

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。

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。

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。

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。

本试验探究叶片喷施乙烯利对苹果矮化砧T337幼苗¹⁵N-NO₃⁻吸收利用和分配的影响，为苹果生产中氮肥的合理施用提供科学依据。

供试材料为T337幼苗，进行水培试验。幼苗先在NO₃⁻ 浓度为10 mmol/L 的改良Hoagland营养液中预处理32天，然后饥饿培养7天，进行乙烯利处理试验。试验设叶面喷施乙烯利200 μL/L (E1) 和400 μL/L (E2) 2个浓度，以喷清水为对照 (CK)。分别于喷施后第0、4、8、12、16、20天取样测定幼苗的根系活力，根部和叶片中硝酸还原酶活性及谷氨酰胺合成酶活性；于第20天 (试验结束)，取样分析幼苗¹⁵N吸收、分配及利用率。

各处理苹果矮化砧T337幼苗根系活力随处理时间延长呈现先升后降的趋势，在第8天均达到最大值，不同处理间差异显著。6次取样检测结果，E1、E2处理的幼苗根系活力均明显高于CK，E2处理又高于E1。不同处理幼苗根和叶片中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均在处理后第8天达到高峰。E1、E2处理的两种酶活性在处理后12天内高于对照，16～20天低于对照。对照和E1处理的幼苗叶片中硝酸还原酶活性在20天内一直高于同时期的根系，而E2处理只在12天内叶片硝酸还原酶活性高于根系，16天后根系高于叶片。E1处理叶片干重明显高于对照，E2处理根系和叶片干重分别比对照增加87.0%和28.8%，幼苗根冠比也显著高于对照。乙烯利能够明显提高幼苗氮肥利用率，促进氮素向幼苗根系部位分配。E1和E2处理¹⁵N利用率分别比对照高出3.44个百分点和15.32个百分点，根系¹⁵N分配率比对照分别高33.32%、67.40%。

叶面喷施乙烯利可以影响幼苗根系及叶片中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性，增加T337幼苗的生物量，提高根冠比；并且可显著提高幼苗对硝态氮的利用率，增大¹⁵N在幼苗根系中的分配率，其中以400 μL/L乙烯利的处理效果最好。

研究低温胁迫下钼酸铵缓解桃叶片冻害的生理学和生物学机制，以期为生产中缓解桃树低温胁迫伤害提供理论参考。

以20个叶片的毛桃实生苗为试材进行了钼酸铵适宜喷施浓度盆栽试验。设喷施不同浓度钼酸铵 (0%、0.01%、0.04%、0.08%、0.12%)，每隔5天喷施一次，每次喷施50 mL，连续喷施三次。之后又进行低温 (0℃) 处理，在0℃下处理0 h、12 h、24 h、48 h后，测定叶片冻害指数、相对电导率、脯氨酸、可溶性糖等抗冻相关指标，筛选出最适钼酸铵浓度。低温生物学响应盆栽试验采用相同叶龄幼苗，钼酸铵喷施浓度为0.04%，同样体积和频次喷施三次后，进行幼苗在常温 (20℃) 和低温 (0℃) 处理，处理0 h、24 h、48 h后，取相同叶位功能叶片测定可溶性糖、脯氨酸、抗氧化酶活性和丙二醛含量，部分样品液氮速冻，–80℃保存，测定LOS5/ABA3、P5CS1及RCI3表达量。

1) 钼酸铵喷施浓度试验表明，低温胁迫下，与清水处理相比，0.01%、0.04%、0.08%、0.12%钼酸铵处理的毛桃实生苗叶片冻害指数分别显著降低了23.8%、38.4%、29.6%、24.0%；相对电导率分别显著降低了5.10%、7.19%、3.77%、5.03%；叶片SPAD值、净光合速率降低幅度显著减缓；叶片中脯氨酸含量分别提高了0.89%、11.7%、8.54%、5.06%；可溶性糖含量分别提高了1.95%、9.64%、6.73%、4.50%。所有处理中以0.04%钼酸铵处理的效果最好。2) 生物学响应试验结果表明，在低温胁迫下，与CK相比，0.04%钼酸铵处理的桃实生苗叶片中LOS5/ABA3、P5CS1及RCI3表达量显著提高，处理24 h后分别提高了2.76倍、2.64倍、1.50倍；处理48 h后分别提高了 2.54倍、2.29倍、1.66倍；处理48 h后，叶片可溶性糖和脯氨酸含量分别显著提高了8.27%和8.69%，过氧化氢酶 (CAT)、过氧化物酶 (POD)、超氧化物歧化酶 (SOD) 活性分别显著提高了1.98%、11.79%、9.15%；丙二醛 (MDA) 含量显著降低了10.8%。

低温胁迫下，桃实生苗喷施0.04%钼酸铵处理，可显著增加抗冻相关基因 LOS5/ABA3、 P5CS1及 RCI3的表达量，提高叶片可溶性糖、脯氨酸含量及抗氧化酶活性，缓解低温胁迫下叶片细胞膜氧化伤害，减轻低温胁迫对桃实生苗的伤害。

为深入了解云南主要咖啡产区的土壤养分状况及其对咖啡生豆品质的影响，本文对云南主要咖啡产区的土壤及咖啡生豆进行了采样分析。

在云南咖啡种植区共采集咖啡生豆样品38份、土壤混合样品49个，土壤采样深度为0—20 cm。测定了土壤有机质、pH、碱解氮、有效磷和速效钾含量，分析了咖啡生豆中灰分、咖啡因、总糖、还原糖和脂肪含量。根据土壤样品中各项养分指标确定其隶属函数类型及阈值，采用主成分分析法求得各指标的权重，运用加乘法算出各土样的土壤肥力综合指标值 (IFI)，并将IFI值采用欧氏距离聚类方法进行聚类，然后根据IFI值对每个聚类等级进行定义，最后用典型相关分析的方法分析咖啡生豆品质与土壤养分之间的关系。

云南各咖啡种植区的土壤综合肥力存在显著变化 (P < 0.05)，IFI值主要位于0.43～0.67之间，均值为0.53。IFI值聚类结果可将土壤肥力分为4类，Ⅰ类为适宜 (0.55～0.67)、Ⅱ类为一般 (0.43～0.53)、Ⅲ类为差 (0.35～0.39)、Ⅳ类为较差 (0.24～0.29)。Ⅰ类和Ⅱ类占咖啡种植区域面积的98.8%，其中第Ⅰ类占54.2%，主要分布于德宏与普洱地区；第Ⅱ类占44.6%，主要分布于临沧和保山地区。各区域IFI值的大小顺序为德宏 (0.64) > 普洱 (0.58) > 临沧 (0.46) > 保山 (0.43)。咖啡生豆品质与土壤养分指标有着显著的典型相关关系 (P < 0.05)，影响咖啡风味的咖啡因和总糖含量随着土壤速效钾的升高呈降低趋势；而影响咖啡醇厚度的脂肪含量则随着土壤pH值和碱解氮的升高而降低。

云南主要咖啡产区的土壤养分状况适宜咖啡生长，土壤综合肥力一般。土壤速效钾、碱解氮含量和pH值对咖啡生豆品质有重要影响，其含量过高或过低均可能降低咖啡生豆的品质。

远志 (Polygala tenuifolia Willd) 是多年生草本植物，以根入药，是我国重要的大宗药材之一。研究远志的营养元素吸收规律及其与药效成分积累的关系，为远志人工栽培中科学施肥及专用肥料的研制提供理论依据。

以3年生远志为研究对象，2017年3月26日幼苗全部返青，从返青后40天 (5月4日) 开始，每隔20 天田间采集植株样一次，分别测定其根部和地上部干物质量，氮磷钾等8个营养元素含量以及根中3类药效成分 (总皂苷、总黄酮和总酚) 的含量。

远志地上部干物质积累在整个生育期内呈先升高后下降的趋势，根部干物质积累呈直线上升趋势。返青后40～140 天地上部干物质积累量大于根，返青后 160～195天生长中心转移到根，根的干物质积累量大于地上部。远志植株对氮素的最大吸收时期在返青后100～140天，吸收量为18.77 g/m²，对磷、钾的最大吸收时期在返青后140 天，吸收量分别为3.07 g/m²和3.36 g/m²。远志根中总皂苷、总黄酮、总酚累积量的趋势基本一致，均为先升高后降低，累积量均在返青后180天达到最大值。总皂苷积累量出现两次峰值，分别在返青后140天 (6.28 g/m²) 和180天 (6.43 g/m²)，总酚累积量也出现两次峰值，分别在返青后80天 (2.37 g/m²) 和180天 (4.31 g/m²)，总黄酮积累量只有一次峰值，出现在返青后180天 (2.35 g/m²)。根药效成分经济产量在返青后180天达到最高。总黄酮含量与根中锌元素含量呈显著正相关 (P < 0.05)；总酚含量与根中锌元素含量呈极显著正相关 (P < 0.01)。

返青后140～195天是远志根干物质积累最快的时期。远志氮营养最大效率期在返青后100～140天，磷、钾营养最大效率期在返青后140天。在远志专用肥料配制中应保证锌元素的供给，以满足远志生长发育的需求，从而有效提高药效成分的积累。远志根秋季采挖的最佳时间是返青后180天 (9月25日)。

施肥和除草是农业生产中两大重要的管理措施。近年来，施肥位置作为一种精准施肥措施越来越引起关注，本研究调查了施肥位置与杂草防控在玉米、马铃薯间作中对作物生长和产量的影响。

采用2∶2间作行比，进行了玉米、马铃薯间作大田试验。杂草管理设除草和不除草，施肥位置处理包括：均匀施肥 (HF)、种间行施肥 (TERF) 和种内行施肥 (TRAF)，共6个处理，每个处理3次重复。调查了间作玉米、马铃薯的株高、生物量、根系总生物量和产量，以及杂草生物量。

施肥位置和杂草管理对玉米产量、生物量和株高均有显著影响，且存在显著的交互效应 (产量P < 0.001、生物量P = 0.002、株高P = 0.007)。相比于均匀施肥，在不除草情况下，种间行和种内行施肥均显著提高了玉米的产量、生物量和株高。而在除草情况下，种内行施肥显著提高了玉米的产量和生物量，种间行施肥仅显著增加了玉米的株高。除草对马铃薯株高无显著影响 (P = 0.494)，但显著提高了马铃薯产量和生物量 (P < 0.001)。施肥位置对马铃薯产量 (P = 0.114)、生物量 (P = 0.580) 和株高 (P = 0.772) 均无显著影响。在均匀施肥和种内行施肥下，除草显著提高根系总生物量 (P < 0.001)，但在种间行施肥下则无显著影响。不论除草与否，与均匀施肥相比，种内行施肥显著提高了玉米、马铃薯的根系总生物量 (P < 0.001)。施肥位置 (P = 0.001) 和生长位置 (P < 0.001) 均对杂草生物量有显著影响。与均匀施肥相比，种内行施肥显著降低种间行和马铃薯种内行的杂草生物量，而种间行施肥对种间行杂草生物量无显著影响，但显著降低两种作物的种内行杂草生物量。

在玉米、马铃薯间作体系中，种内行施肥结合除草，可显著促进玉米和马铃薯根系发育，抑制杂草生物量，进而提高产量及肥料施用效果。

全球气候变暖对小麦生长发育有重要影响，尤其是小麦生殖期增温。然而，全球不同气候区小麦产量及其构成要素对其生殖期增温的响应还未系统量化。因此，急需明确全球范围不同气候区小麦生长发育对其生殖期增温的响应特征和一般规律。

收集并筛选出全球范围内，涉及小麦生殖期增温对其产量构成要素影响的文献61篇，运用整合分析 (Meta-analysis) 量化生殖期增温0～5℃和大于5℃的极端高温对不同气候区小麦产量及构成要素的影响程度，阐明小麦生殖期内昼夜不同时段增温对小麦产量的影响规律。

生殖期增温0～5℃对小麦产量及其构成要素均呈显著负效应，其中小麦产量减少了11.7%，千粒重、穗粒数和穗数分别减少7.4%、5.0%和3.5%。不同气候区小麦产量降幅对其生殖期增温 (0～5℃和5～10℃) 的响应不同，具体表现为亚热带季风区 (15.2%和38.8%) > 温带海洋性气候和温带大陆性气候 (14.9%和30.6%) > 地中海气候 (10.6%和15.6%) > 温带季风气候 (9.3%和10.2%)；小麦千粒重降幅为温带大陆性气候 (24.7%和21.1%) 和温带季风气候 (10.5%和28.0%) > 温带海洋性气候 (9.7%和15.0%)；尤其在生殖期增温5～10℃，亚热带季风和温带季风气候的小麦产量各构成要素降幅比0～5℃更大。另外，小麦生殖期夜间增温导致小麦产量的降低 (14.7%) 大于白天增温 (11.3%)。

全球不同气候区小麦生殖期增温造成小麦减产主要是由于千粒重和穗粒数的显著减少，而且小麦生殖期夜间增温对小麦产量的负效应大于白天增温。本文研究结果可为未来小麦育种提供新视角，也可为应对气候变化、维持或提高小麦产量提供科学依据。

回收油提纯后直接合成的生物基聚氨酯 (PUs)，耐湿耐热性能较差，不适宜于用作肥料缓释包膜材料。本文在聚氨酯合成过程中引入能提高产品的机械、耐水、抗老化等性能的γ―氨丙基三乙氧基硅烷 (KH550) 对PUs进行改性，并初步测定了该包膜肥料养分的释放特征。

回收的食用油和反复使用的炸油来自贵州省毕节市的餐馆。依次用磷酸、蒸馏水、NaOH、NaCl清洗提纯后得到再生油。将制得的再生油与过氧乙酸按质量比1∶0.3混合，经过中和、洗涤、蒸馏，与乙二醇反应生成醇化再生油。将醇化再生油与KH550在80℃下按一定比例混合搅拌2 h，制成含KH550分别为0、10%、20%和30%的醇化再生油混合物。在BYC-300型包衣机中加入150 g尿素 (包衣温度为60℃，转速为1300 r/min)，按尿素重量的3%加入上述混合物，再滴加MDI-50进行包衣，即制备得KH550改性聚氨酯 (K-PUs) 包膜尿素 (PCUs-0、PCUs-1、PCUs-2、PCUs-3)。参考Oertli等方法测定了该包膜肥料的缓释性能。

1) 回收油经过多步提纯后得到的再生油仍保持原油的分子结构，含有官能团碳碳双键。2) 再生油经过预改性后明显增加活性基团羟基，为聚氨酯的合成提供反应基团。3) 通过化学反应将再生油合成为新型生物基聚氨酯，并在聚氨酯合成过程中成功引入硅烷偶联剂KH550，从而得到改性PUs包膜材料。4) KH550的存在使得改性后PUs的疏水性相比于未改性的提高了48%～74%；孔隙率相比于未改性前降低了31%～54%；热稳定性相比于未改性的PUs在T_5%提高了3%～11%、T_50%提高了6%～32%、T_80%提高了4%～11%。氮素模拟试验表明PCUs氮的累积释放速率明显降低。改性后的PCUs氮素在第30天累积释放不超过70%，未改性PCUs氮素在第30天累积释放超过90%。5) 当KH550含量为20%时，改性PUs具有最大的接触角和最低的孔隙率，其值分别为113.31°和10.91%，该条件下制备的PCUs综合性能最佳。

以回收油为原料合成新型生物基聚氨酯，需进行醇化后，再与硅烷偶联剂混合，并加入MDI-50进行反应，形成KH550含量为20%的改性生物基聚氨酯。以该材料包膜的尿素30天氮素累积释放量不超过70%，可以满足可降解缓释肥的要求。