秸秆还田方式与施氮量对春玉米产量及干物质和氮素积累、转运的影响

【目的】 探讨秸秆还田方式与施氮量对东北春玉米产量、干物质和氮素积累、转运的影响,明确适宜的秸秆还田方式及施氮量。 【方法】 连续两年在辽宁铁岭市进行了田间试验。设置秸秆还田方式 (旋耕、翻耕) 与施氮量两因素田间定位试验,研究了春玉米产量及干物质和氮素积累、转运特性。 【结果】 秸秆旋耕和翻耕还田产量和籽粒氮素积累量差异并不显著,但前者显著增加了地上部干物质和氮素积累量,及花后氮素积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率、花后氮素积累对籽粒氮素积累贡献率,而后者则显著提高了花前营养器官干物质、氮素转运量和转运率,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了12.4%、44.1%。随着施氮量的增加,产量和籽粒氮素积累量,地上部干物质和氮素积累量呈逐渐增大的趋势。但施氮量超过262.5 kg/hm2后,产量和籽粒氮素积累量差异则不显著。施氮量262.5 kg/hm2时,花前营养器官干物质和氮素转运量和转运率最高,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了16.7%、45.2%。 【结论】 短期秸秆旋耕和翻耕还田,春玉米产量和籽粒氮素积累量差异不显著,然而秸秆旋耕还田作业成本较低,且配施262.5 kg/hm2氮产量较高,可作为秸秆还田初期推荐施氮量。      

燕麦花生间作系统作物氮素累积与转移规律

【目的】 研究燕麦‖花生间作系统中燕麦和花生的地上部干物质和氮素积累、花生根瘤固氮酶活性、固氮量及花生向燕麦的氮素转移量,明确间作花生固氮特性及花生向燕麦的氮素转移规律,进一步探索间作体系下氮素的循环机理。 【方法】 本研究在大田不施用氮肥的试验条件下,通过采用随机区组试验设计的方法,设置不同种植模式 (燕麦单作、花生单作、燕麦‖花生间作),采用传统挖根法和15N同位素标记法探索燕麦与花生的干物质积累量和氮素积累量,花生根瘤的生物固氮效率以及花生体内氮素向燕麦的转移规律。 【结果】 与单作燕麦相比,燕麦‖花生间作体系下,燕麦的地上部干物质量和氮素积累量均显著增加 (P < 0.05)。随着生育时期的推移,燕麦的地上部干物质量和氮素积累量在单作和间作模式下均呈现逐渐增加的趋势,成熟期达到最大值。成熟期,间作燕麦地上部干物质积累量比单作两年平均增加了40.6%,地上部氮素积累量平均增加了49.0%。间作花生的地上部干物质积累量与单作相比呈下降趋势,生育前期差异不显著,到成熟期,间作花生的干物质积累量两年平均比单作下降了20.6% ( P < 0.05)。开花结荚期间作花生的根瘤数和根瘤重比单作两年分别降低了21.3%和16.8%,单位质量的固氮酶活性平均降低了26.2% ( P < 0.05)。2011年和2012年,虽然在生理成熟期间作花生的固氮效率与单作相比分别提高了10.3%和37.1%,但花生生物固氮量分别降低了52.3%和26.3% ( P < 0.05)。2012年间作花生向燕麦的氮素转移率达到21.4%,转移氮量为15.3 mg/株。 【结论】 燕麦‖花生间作显著降低了开花结荚期花生单位质量的根瘤固氮酶活性,但提高了成熟期花生的固氮效率,促进了花生固氮能力的发挥,且在燕麦和花生共生期内,花生体内氮素可以转移到燕麦,从而增加了燕麦对氮素的吸收利用,实现地上与地下的相互调节和促进作用,因而,燕麦‖花生间作是东北农区农田生态系统优化氮素管理的重要途径之一。      

氮肥运筹对科尔沁地区粮饲兼用玉米金山 10 产量、干物质及氮素积累的影响

【目的】 科尔沁地区粮饲兼用玉米高产栽培中偏施氮肥,有机肥施用量不足。研究氮肥运筹对科尔沁地区粮饲兼用玉米产量、干物质和氮素积累的影响,以期为科尔沁地区粮饲兼用玉米的合理施肥提供理论依据。 【方法】 以粮饲兼用玉米品种金山 10 为试验材料,于 2012～2013 年进行了两季玉米田间试验。试验设 4 个处理:不施氮肥 (CK);推荐施氮量 260 kg/hm2 (R);氮肥 + 有机肥,总氮量 260 kg/hm2,其中有机肥 15000 kg/hm2,含氮量 15 kg/hm2,氮肥含氮量 245 kg/hm2 (C);农民传统施氮量 270 kg/hm2 (F)。研究不同施肥处理下粮饲兼用玉米产量结构、干物质和氮素积累特征。 【结果】 四个施肥处理以有机无机肥配施处理 (C) 金山 10 产量、穗长、穗粒数和百粒重最高,其生物产量和经济产量分别比 CK 处理增加了 55.5% 和 50.8%,比推荐施氮处理 (R) 提高了 4.6% 和 6.6%,比农民传统施氮处理 (F) 增加了 3.7% 和 6.9%。有机无机肥配施处理收获后玉米秸秆中的粗蛋白和粗脂肪含量比推荐施氮处理分别提高了 12.7% 和 6.7%,比农民传统施氮处理增加了 10.2% 和 5.2%。与推荐施氮和农民传统施氮方式相比,有机无机肥配施处理提高了粮饲兼用玉米吐丝前、后干物质生产,提高了吐丝后干物质积累率和干物质对产量的贡献率,同时提高了干物质和氮素的终极生长量和最大累积速率,增加干物质和氮素积累量。该处理干物质和氮素的终极生长量比其他施肥处理分别高 0.04～0.71 kg/m2 和 1.13～11.34 g/m2,干物质和氮素最大累积速率分别高 0.0162～0.0826 kg/(m2·d) 和 0.0448～0.8858 g/(m2·d)。 【结论】 科尔沁地区粮饲兼用玉米高产栽培中,在不增加目前氮肥施用量的前提下,以部分有机氮替代无机氮可显著提高玉米吐丝后干物质的积累量和积累速率,在提高粮饲兼用玉米的产量的同时,也提高了秸秆的饲用品质,增加干物质和氮素积累量,是较合理的施肥方式。      

富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征研究

【目的】 研究富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征,有助于了解烟草高效吸收钾的机理,为富钾烤烟基因型的筛选提供参考依据。 【方法】 选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验, 分析了不同烤烟品种生长过程中非根际和根际土壤速效钾含量的变化,成熟期根系生理特性差异,成熟期不同部位钾积累量、钾离子通道和转运体基因表达差异。 【结果】 富钾品种ND202成熟期叶片中的钾积累量极显著地高于K326和NC89,茎和根中的钾积累量品种间差异不显著,ND202全株钾积累量最高,达到10.18 g/株,分别比NC89和K326高109.90%和90.28%,差异达极显著水平。成熟期ND202的平均根鲜重和根体积显著高于K326,根系活力显著高于NC89。ND202根际土壤速效钾含量分别在团棵期极显著低于NC89,在旺长期极显著低于K326,在成熟期极显著低于2个品种,非根际土壤速效钾在成熟期极显著高于NC89和K326。成熟期内流型钾离子通道基因NKT1和NtKC1在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202上部叶中的NKT1表达量显著高于K326和NC89,根、上部叶和中部叶中NtKC1的相对表达量极显著高于NC89和K326,ND202的钾离子通道基因NtTPK1在根、中部叶中极显著高于NC89和K326,有利于钾离子的吸收;ND202下部叶中外流型钾离子通道基因NTORK1的相对表达量极显著低于NC89和K326,钾素外排较少有利于钾含量的提高;钾转运体基因NtHAK1和NtKT12在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202在根、上部叶和中部叶中NtHAK1的相对表达量,在根和上部叶中NtKT12的相对表达量均极显著地高于K326和NC89,有利于钾素运转和积累。 【结论】 富钾品种ND202具有成熟期根系较发达,根系吸收能力较强,钾离子通道和转运体基因相对表达量较高,叶片中钾积累量较大的特征。      

控制灌溉条件下施氮量对杂交籼稻F优498氮素利用效率及产量的影响

【目的】 阐明控制灌溉条件下施氮量对杂交籼稻氮素利用效率及产量的影响,以期为杂交籼稻制定科学合理的灌溉方式和氮肥施用技术提供理论依据。 【方法】 2015—2016年,以超级杂交稻F优498为供试材料,采用单因素随机区组设计,在控制性灌溉方式下设置5个施氮水平处理为N 0、90、135、180和225 kg/hm2,调查了主要生育期水稻生长状况和氮素吸收及转运量。 【结果】 1) 控制灌溉条件下施氮量对水稻产量及氮素利用效率影响显著。在施N 0～180 kg/hm2范围内,水稻产量及灌溉水生产力随施氮量增加而提高,超过此范围则下降。2015年和2016年试验产量分别在施氮量为180 kg/hm2和135 kg/hm2时达到最大值,与土壤肥力和温光条件密切相关。2) 随着施氮量增加,成熟期水稻氮素积累量逐渐增加,氮肥回收利用率、氮肥农学利用率和氮收获指数先增加后降低,而氮肥偏生产力、氮素生产效率、氮肥干物质生产效率和土壤氮素依存率则逐渐降低。氮肥回收利用率与产量呈极显著正相关 (r = 0.92**),施氮量为135 kg/hm2时,2015年和2016年试验中氮肥回收利用率均达到最大值。3) 相关分析表明,控制灌溉条件下,抽穗期叶面积指数、高效叶面积指数、总根长、根表面积和根体积等与产量呈显著或极显著正相关,表明控制灌溉下适宜的施氮量能够促进地上部与地下部协同生长,有利于高产群体的构建。 【结论】 从两年的水稻产量和氮素利用效率来看,控制灌溉条件下,根据土壤肥力和温光条件,杂交籼稻F优498氮肥用量以135～180 kg/hm2为宜。      

氮锌配施对冬小麦根土界面锌有效性及形态分级的影响

【目的】 氮能够促进冬小麦根系对锌的吸收及在籽粒中的积累。研究氮锌配施对冬小麦根土界面锌有效性及形态分级的影响,有助于探究氮锌配施促进冬小麦吸收锌的可能机制,为合理施用氮肥来提高冬小麦籽粒锌含量提供一定的理论依据。 【方法】 以冬小麦为试材进行了根箱培养试验。分别设置三个氮水平 (0、0.2和0.4 g/kg) 和两个锌水平 (0和10 mg/kg),分析了冬小麦地上部锌含量、根际土和非根际土有效锌含量、pH以及六种锌形态含量。 【结果】 氮锌配施 (N_0.2Zn₁₀和N_0.4Zn₁₀) 处理显著提高了冬小麦地上部干物质重和锌含量。在不施锌 (Zn₀) 条件下,N_0.4处理显著提高根际土壤的有效锌含量;在Zn₁₀条件下,N_0.4和N_0.2处理均显著降低根际土有效锌含量,却提高了非根际土有效锌含量。无论施锌与否,N_0.4和N_0.2处理均显著降低根际土壤的pH,但对非根际土壤的pH影响不大。在Zn₀条件下,N_0.4和N_0.2处理显著降低了根际土壤交换态锌、碳酸盐结合态锌及非根际土氧化物结合态锌含量,提高了非根际土交换态锌、根际与非根际土壤残渣态锌含量。在Zn₁₀条件下,N_0.4和N_0.2处理显著提高了根际和非根际土交换态锌、非根际土松结有机态和紧结有机态锌及根际土残渣态锌含量,降低了根际土松结有机态、碳酸盐结合态锌及根际与非根际土壤残渣态锌含量。 【结论】 氮锌配施提高冬小麦锌含量,促进冬小麦锌的吸收,可能是由于氮锌配施与冬小麦根系共同作用降低了根际土壤pH,促进土壤中锌从松结有机态和碳酸盐结合态向交换态转化,从而提高了土壤锌的有效性。      

不同梨砧木对缺铁胁迫的生理响应差异研究

【目的】 旨在通过探究缺铁胁迫下不同梨砧木幼苗体内铁分配规律及有机酸种类和含量的差异,为培育铁高效利用梨砧木提供理论依据。 【方法】 以三种不同梨砧木,杜梨Ⅰ (湖北杜梨HB-Pyrus betulaefolia)、杜梨Ⅱ (郑州杜梨ZZ-Pyrus betulaefolia) 、山梨 (黑龙江山梨HS-Pyrus ussuriensis) 幼苗为试材,进行水培试验。以Hogland营养液为基础,在其他养分含量不变的情况下,设两个Fe水平1和40 μmol/L,分别代表缺铁胁迫和正常供铁。在砧木幼苗培养21天后,测定了幼苗活性铁和全铁元素含量、根系构型及各部位不同种类有机酸的含量。 【结果】 缺铁胁迫下,杜梨Ⅰ茎叶中活性铁/全铁比例是杜梨Ⅱ的2.80倍和2.94倍, 是山梨的3.29倍和2.05倍,其叶中的活性铁和全铁积累量分别达到15.71 mg/plant和78.82 mg/plant。缺铁胁迫下,杜梨Ⅱ和山梨的倒一叶叶绿素含量下降幅度显著高于杜梨Ⅰ。三种梨砧木幼苗体内柠檬酸含量最高,其次是苹果酸,这两种酸占有机酸总量的74.8%以上。与正常供铁相比,缺铁胁迫下山梨根和叶中苹果酸含量提高了4.70和1.69倍,分别达到0.96 mg/g和4.80 mg/g,显著高于杜梨Ⅰ和杜梨Ⅱ,而杜梨根和叶中的柠檬酸含量较高,尤其是杜梨Ⅰ品种,达到4.02 mg/g和11.98 mg/g。 【结论】 三种梨砧木对铁的吸收和运输存在较大差异。杜梨Ⅰ根系吸收能力较强,根和叶中活性铁含量及积累量均较高,因而耐缺铁。缺铁胁迫下,两种杜梨根系中主要合成柠檬酸而山梨主要合成苹果酸,可能是山梨对缺铁敏感的机制之一。      

施氮对镉胁迫下杂交相思树生长及镉吸收分配的影响

【目的】研究不同水平氮的供应对木本固氮植物杂交相思树适应镉环境胁迫及其生物修复能力的影响,可为有目的地进行相思树栽培提供施肥依据。【方法】以杂交相思树 (Acacia mangium × Acacia auriculiformis) 为试材进行了盆栽试验。Cd2+ 设3个水平(0、30、60 mg/kg),在Cd2+ 30 mg/kg的基础上设施尿素2个水平(0.4、0.8 g/kg) ,共5个处理。研究了杂交相思幼苗的干物质、氮(N)、磷(P)、钾(K)、镉(Cd)的积累和分配规律。【结果】Cd2+ 胁迫显著抑制了杂交相思幼苗根、茎、叶和总干物质的积累,限制了N、P、K等元素的吸收和积累;杂交相思Cd转移系数为0.044～0.224,根Cd含量明显高于茎和叶,并且根部Cd累积能力要大于地上部;但Cd2+ 60 mg/kg胁迫下,杂交相思通过向地上部分转移Cd以更好地适应强胁迫环境。Cd2+ 30 mg/kg胁迫下,高氮 (0.8 g/kg) 较低氮 (0.4 g/kg) 更显著地促进了茎、叶和植株总的P、K积累,而低氮更有效地增加了根的N、P、K积累量;高氮较低氮更显著地提高了茎、叶干重以及干物质在茎叶中的分配比例,低氮则提高了根干重以及干物质在根中的分配比例和根冠比;Cd2+ 胁迫下施氮显著促进了杂交相思对Cd的吸收和积累,提高了Cd转移系数;低氮更显著地促进了根、叶和总Cd的积累,高氮更显著地促进了茎Cd的积累及Cd在茎、叶中的分配比例。【结论】Cd2+ 胁迫下杂交相思通过改变干物质及N、P、K、Cd积累和分配规律以及提高N、P和K利用率的方式,保证根系生长,以更好地适应胁迫环境。低Cd2+ 胁迫下 (30 mg/kg),施氮可缓解杂交相思由镉胁迫所引起的对N、K吸收的抑制,促进杂交相思各器官干物质以及N、P、K、Cd的积累。低施氮量 (尿素 0.4 g/kg) 促进相思树生长的效果更佳,高施氮量 (尿素 0.8 g/kg) 促进Cd向地上部的运转,提高其对Cd生物修复能力。     

施氮提高矿山生态型水蓼富集土壤磷能力研究

【目的】 适宜施氮可促进植物对磷的积累。本文探讨了施氮对磷富集植物磷积累能力的促进作用,为有效利用植物修复土壤磷过剩、减少磷的面源污染提供依据。 【方法】 以磷富集植物矿山生态型水蓼（Polygonum hydropiper）为研究对象,非矿山生态型水蓼为对照,进行了土培盆栽试验。供试土壤为灰潮土,每盆（6 L）装土6 kg,基施800 mg/kg磷,陈化4周后分别施入处理的施氮量（0、25、50、100、200 mg/kg土）,陈化后土壤有效磷为457 mg/kg。取2.5 kg土装入直径15 cm、高7.5 cm的尼龙纱网根袋（400目,孔径约38 μm）中,置于盆中央,其余3.5 kg土装入盆中。选取三叶一心的水蓼幼苗移栽至根袋中,每盆种2株,按田间持水量的70%确定灌水量,移栽10周后收获,调查水蓼生物量、分析植株磷含量。去掉表层2 cm土壤,采集根袋内、外土壤作根际、非根际土,用于测定土壤有效磷含量。 【结果】 1) 供试施氮量范围内,矿山生态型水蓼地上部生物量、磷含量、磷积累量均在100 mg/kg土施氮量下达到最大,为不施氮处理的4.57、1.33、6.10倍,地上部磷积累量为228 mg/株;矿山生态型地上部磷含量和磷积累量在50、100、200 mg/kg土施氮量下均显著高于非矿山生态型,分别为非矿山生态型的1.14、1.08、1.03倍和1.25、1.11、1.09倍。2) 随施氮量的增加,矿山生态型地下部生物量、磷含量、磷积累量均逐渐增加,但均低于非矿山生态型,地下部磷积累量仅为非矿山生态型的39.5%～84.2%。3) 施氮处理条件下,矿山生态型磷富集系数及转运系数均大于1,在100 mg/kg土施氮量下达最大值,分别为12.5和1.33,明显高于相同施氮处理下非矿山生态型,为非矿山生态型的1.09、1.53倍,这表明矿山型水蓼向上运转磷的能力更强。4) 施氮增加了矿山生态型水蓼根际土壤有效磷含量,在施氮量为50、100、200 mg/kg土 时增长最为明显,且明显高于非根际土壤,更有利于植株对磷的吸收积累。 【结论】 高磷条件下,施氮提高了根际土壤中的有效磷含量,增加了矿山生态型水蓼地上部积累磷的能力,100 mg/kg土施氮量为盆栽试验适宜用量,实际应用中的用量还需进一步试验。      

生物炭提高花生干物质与养分利用的优势研究

【目的】 以秸秆为原料生产生物炭可用于改良土壤和提高养分利用率,其与秸秆直接还田以及传统的制作堆肥后还田相比是否具有优势需要用试验来验证,本研究可为生物炭的高效利用提供理论依据。 【方法】 以传统猪厩肥和秸秆直接还田为对照,连续进行了8年的花生田间微区 (2 m2) 试验。在氮磷钾总投入量相等的条件下,共设4个处理,分别为秸秆还田 (CS)、猪厩肥 (PMC)、生物炭 (BIO) 和基于生物炭的炭基花生专用肥 (BF),每个处理重复3次,随机区组排列。试验于2016年在花生苗期、开花下针期、结荚期和饱果成熟期进行采样,测定植株茎叶、根和荚果的干物质和氮磷钾养分积累量,并计算对应的分配情况,探讨其对花生产量的影响。 【结果】 生物炭处理的花生产量显著高于其它处理,达到7231.7 kg/hm2;生物炭复合肥和猪厩肥处理则相对较低,分别是生物炭处理的82.4%和83.8%,秸秆处理产量最低,为5623.9 kg/hm2。猪厩肥处理的出仁率显著高于其它处理。生育前期各处理的干物质和养分主要在茎叶中积累,从结荚期开始逐渐向荚果中转移。与对照处理相比,复合肥处理的干物质和氮磷钾养分整株积累量在各时期均较高,尤其在结荚期以前保持了良好的荚果干物质和养分分配系数;生物炭处理则至饱果成熟期时呈现出明显优势,干物质积累量达到6295.0 kg/hm2,分别高出专用肥、秸秆和猪厩肥处理43.1%、36.1%和50.8%,茎叶分配比例高达34.5%,氮、磷、钾积累量持续增长至236.4 kg/hm2、 21.7 kg/hm2、77.8 kg/hm2,显著高于其它处理,但此时期荚果的氮、钾分配系数仅有0.83和0.52,低于对照处理(CS、PMC处理) 0.02～0.03和0.15～0.21。 【结论】 在氮磷钾养分投入量相等、不考虑有机碳投入量的前提下,施用生物炭、炭基复合肥和猪厩肥效果均显著好于秸秆直接还田;生物炭可显著提高花生整株的干物质量和氮磷钾积累量,特别是提高生育后期的干物质和养分分配量,促进产量的提高,对花生高产增效有良好的促进作用;炭基复合肥在花生进入结荚期后,对花生干物质及养分积累分配的促进作用减弱,效果与施用猪厩肥相当。因此,在本试验条件下,生物炭直接施用具有维持其养分长期稳定释放,提高花生产量和肥料养分利用率的作用。      

长期不同施肥对水稻干物质和磷素积累与转运的影响

【目的】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。【方法】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/hm^2,施磷量依次为P2O5 0、82.5、79.4、81.0 kg/hm^2,MNPK施N330 kg/hm^2、P2O5 161.9 kg/hm^2。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。【结果】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(Vm)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Vm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0.43kg/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。【结论】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。     

低钾胁迫下外源生长素对烟草根系生长及钾吸收的影响

【目的】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。【方法】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、40μmol/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。【结果】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10μmol/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113μg/(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%。【结论】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。     

基于临界氮浓度的水稻氮素营养诊断研究

【目的】 依据水稻品种的氮素营养特征计算其氮营养指数 (NNI) 和氮素亏缺 (N_and) 值,可实现作物氮素状况的精确定量调控。本研究比较了杂交稻和常规稻在不同氮水平下的NNI和N_and值,为该诊断方法的精准使用提供依据。 【方法】 本研究选用超级杂交稻 (Y两优一号、超优千号) 和常规稻 (粤农丝苗、金农丝苗) 为对象进行田间试验。设施氮水平0、40、80、120、160、200、240 kg/hm2(分别以N0、N40、N80、N120、N160、N200、N240表示),分析测定了水稻移栽后15、30、45、60、75天和成熟期地上部干物质量及其氮浓度,构建临界氮浓度变化曲线,利用该曲线计算了不同品种在不同时期的临界氮浓度、氮营养指数和氮亏缺值。 【结果】 杂交稻地上部干物重在N0、N40、N80、N120、N160处理间差异显著,N200、N240处理间差异不显著,但显著高于其他处理;常规稻地上部干物质重在N0、N40、N80、N120处理间差异显著,N160、N200、N240处理间差异不显著,但显著高于N0、N40、N80、N120处理。水稻植株氮浓度均随着施氮水平的提高而增加,但随生育期的延长和地上部干物重的增加,水稻植株氮浓度均呈下降趋势。根据地上部干物质重与其氮浓度变化关系构建水稻临界氮浓度 (Nc) 变化曲线,杂交稻为N_c=3.36DM–0.31(R2=0.91),常规稻为N_c=2.96DM–0.25(R2=0.86)。基于临界氮浓度曲线,计算不同水稻品种的NNI和N_and,其中杂交稻和常规稻NNI变化范围分别为0.73～1.05和0.78～1.11,N_and变化范围分别为–9.8～117.8 kg/hm2和–25.4～90.3 kg/hm2。 【结论】 常规稻品种临界氮浓度高于相同生育期的杂交稻品种,但杂交稻的干物质量生产能力大于常规稻。在本试验条件下,依据N_and计算结果,杂交稻临界氮浓度下的氮素积累量大于常规稻,其中杂交稻和常规稻适宜施氮量分别为200 kg/hm2左右和160～200 kg/hm2。      

氮肥基追比例对测墒补灌小麦冠层不同层次光能利用及干物质转运的影响

【目的】研究测墒补灌节水栽培条件下,氮肥基追比例对小麦植株冠层不同层次光能利用和干物质积累转运及分配的影响,为确定合理的氮肥运筹模式提供依据。【方法】以‘济麦22’小麦为试验材料,在总施氮量为240 kg/hm^2条件下,设置5个氮肥基追比例,分别为N1 (0∶10)、N2 (3∶7)、N3 (5∶5)、N4 (7∶3)、N5(10∶0),在拔节期和开花期,土壤相对含水量均补灌至田间持水量的70%。【结果】氮肥基追比例为5∶5的N3处理开花后的叶面积指数、冠层上层和中层的光合有效辐射(PAR)截获率及截获量显著高于其它处理,中层和下层的透射率显著低于其它处理,PAR转化率和利用率较N1、N2、N4和N5分别提高13.64%、8.02%、8.70%、14.38%和21.17%、8.50%、10.67%、23.88%。N3处理开花后干物质同化量、成熟期干物质积累量及中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运量、转运率显著高于其它处理,籽粒干物质分配量较N1、N2、N4和N5分别提高11.37%、5.68%、6.03%和16.25%。相关分析表明,中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运量与中层PAR截获率呈显著正相关;籽粒干物质分配量与上层、中层及总PAR截获率呈显著正相关,与下层PAR截获率呈显著负相关。【结论】氮肥基追比例为5∶5的处理显著提高了小麦冠层的光能利用,促进了中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运,获得了最高的籽粒产量,为本试验条件下的最优处理。     

丛枝菌根真菌对玉米锌、磷拮抗作用的影响

【目的】 利用丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal fungi,AM) 真菌与作物互利共生的关系来提高作物对锌的吸收是缓解锌、磷拮抗作用的途径之一,本试验在不同锌、磷浓度条件下,研究了接种AM真菌对玉米侵染和锌、磷吸收的影响,以期为揭示AM真菌影响锌、磷拮抗作用的机理提供理论依据。 【方法】 采用盆栽试验,设置三个施磷水平 (0、200 、400 mg/kg),两个施锌水平 (0、5 mg/kg),2个接菌水平[接菌 (+AM)和不接菌 (–AM)],共12个处理,每个处理4次重复。利用生物镝灯补充光照,在人工光照植物培养室内植株生长50天后,地上部与根部分别收获,测定其生物量、锌磷的含量和吸收量。 【结果】 施磷和接种AM真菌都显著提高了玉米植株生物量,不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到400 mg/kg,玉米植株地下部和地上部生物量分别提高6.67倍、9.30倍。接种处理对玉米植株生物量的影响也有相同的趋势。在锌水平为5 mg/kg、磷水平为200 mg/kg的条件下,接种AM真菌玉米植株地下部磷的吸收量和含量分别增加了110%、55%;在同一锌、磷供给条件下,接种AM真菌显著提高了玉米对锌的吸收量,地下部和地上部分别是未接种处理的1.71倍和1.68倍。随着施磷水平的不断提高,玉米植株的锌含量会逐渐下降。不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到200 mg/kg,玉米植株地上部锌含量降低36%,与之相反,接种AM真菌后地上部锌含量增加35%。但在高磷条件 (400 mg/kg) 下,接种AM真菌对玉米植株锌磷含量和吸收量影响均不显著。 【结论】 在本试验条件下,施磷抑制玉米对锌的吸收,接种AM真菌可提高玉米锌磷的含量和吸收量,有效缓解玉米锌磷拮抗作用,改善玉米的锌营养状况。      

长期不同施肥下肥料氮在黑土不同团聚体有机物中的固持差异

【目的】 不同粒级团聚体中有机氮库的稳定性不同,通过分析长期施肥后有机氮库在不同团聚体中的分布特征,可阐明土壤氮素固持对不同施肥的响应机制。 【方法】 采集黑土长期定位试验中的4个处理土壤,包括不施肥(CK) 和施用氮磷钾 (NPK)、氮磷钾 + 秸秆 (NPKS) 、氮磷钾 + 有机肥 (NPKM) ,模拟田间施肥量加入15N标记的尿素培养40天,采用Six湿筛法将团聚体分为粗游离颗粒有机物 (cfPOM,> 250 μm)、微团聚体有机物 (53～250 μm)、矿物结合有机物 (MOM,< 53 μm) 三大类,其中微团聚体有机物进一步分为细游离颗粒有机物 (ffPOM) 和物理保护有机物 (iPOM),矿物结合有机物分为团聚体内矿物结合有机物 (MOM团内) 和团聚体外矿物结合有机物 (MOM团外),研究了团聚体分布特征、平均重量直径 (MWD) 和各团聚体中氮的固持量及固持效率。 【结果】 NPKM和NPKS处理的粗游离颗粒含量较CK和NPK处理显著提高约10%,而矿物结合有机物含量显著降低约6%～10%,NPKM和NPKS处理下平均重量直径为0.34 mm,显著大于NPK和CK的值 (0.23～0.25 mm)。NPKM处理的土壤肥料氮固持量较CK和NPK处理显著提高了6.0%和10.5%;粗游离颗粒氮固持量为18～36 mg/kg,矿物结合有机氮固持量为18～30 mg/kg。 【结论】 长期有机无机肥配施或无机肥结合秸秆还田可促进肥料氮在粗游离颗粒中的积累,降低在矿物结合有机物中的积累,这可能是有机无机肥配施增强土壤氮的有效性、促进作物氮吸收的原因之一。