不同氮效率玉米根系时空分布与氮素吸收对氮肥的响应

【目的】 研究玉米根系时空分布对不同供氮水平的响应及其与植株氮素吸收的关系,对于充分挖掘氮高效基因型,探讨氮高效栽培途径具有重要意义。 【方法】 以氮高效玉米品种 (郑单 958、金山 27) 和氮低效玉米品种 (蒙农 2133 、内单 314) 为材料,以不施氮为对照 (N0),施氮 300 kg/hm2 为适量处理 (N300)、450 kg/hm2 为过量处理 (N450),进行了两年田间试验,调查了玉米根重、根长的时空分布及其与植株氮素吸收量的关系。 【结果】 对照 (N0) 和适量施氮 (N300) 条件下,氮高效品种的根系生物量显著高于氮低效品种,过量施氮 (N450) 条件下二者在吐丝前无显著差异,吐丝后氮高效品种根重降低缓慢,根系生物量高于氮低效品种。N0 和 N300 条件下,氮高效品种 0—100 cm 土层根长均显著高于氮低效品种,吐丝期到乳熟期,N0 处理 0—20 cm 耕层和 40 cm 以下土层内,氮高效品种的根系降低比率显著低于氮低效品种;施氮条件下,两类型品种 0—40 cm 土层内根系降低比率无显著差异,但 40 cm 以下土层氮高效品种根系降低比率显著低于氮低效品种。吐丝前氮素吸收量在 N0 和 N300 条件下,单位根长氮吸收速率对氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.590 和 0.649,在 N450 条件下,根长对于氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.536;吐丝后氮素吸收量在 N0 和 N300 条件下,根长对氮素的吸收直接作用较大,直接通径系数是 1.148 和 0.623,在 N450 条件下,单位根长氮吸收速率对氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.858。 【结论】 不同氮效率玉米品种根系分布和氮素吸收对氮肥的响应存在明显差异。在低氮和适量施氮条件下,氮高效品种较氮低效品种表现出较高的根系生物量、根长和较低的根系衰老速率,其吐丝前氮素吸收主要与单位根长氮吸收速率有关,吐丝后则主要与根长有关;过量施氮条件下,其吐丝前氮素吸收主要受根长影响,吐丝后则主要与单位根长氮吸收速率有关。      

低温高效降解玉米秸秆复合菌系发酵条件优化及腐解菌剂的研究

为解决北方低温条件下玉米秸秆降解难的问题,利用筛选于锯末的一组玉米秸秆降解复合菌系GF-S72,通过单因素、正交试验及载体生物相容性试验,研究了复合菌系的发酵条件、菌剂载体类型、用量及保存条件。结果表明,复合菌系GF-S72最佳发酵条件为:尿素0.1%、碳氮比20∶1、培养温度10℃、初始p H为8.0、装液量18 m L/150 m L、培养时间6 d、接种量2%。基于试验选取硅藻作为最佳载体,在菌液∶载体=3∶1、菌剂与秸秆配比为0.05 g/2 g,制备低温高效降解玉米秸秆复合型菌剂。试验结果还表明,p H值为8.2、含水量为1.42%、保藏湿度为10%、保藏温度为15℃时,复合型菌剂降解玉米秸秆的效率最高。     

玉米秸秆全量深翻还田对高产田土壤结构的影响

为达到玉米生产耕层最适深度(22 cm)和耕层最适土壤容重(1.1~1.3 g×cm~(-3)),解决内蒙古平原灌区耕层浅、犁底层坚硬且厚的农田土壤结构问题,分别选用连续1、2、3、4年秸秆深翻还田定位试验地,秋收后玉米秸秆全量粉碎深翻还田,秸秆年均还田量为20 034.97 kg×hm-2,形成秸秆深翻还田1~4年的4个试验处理(SF1-SF4),以不深翻秸秆还田的处理为对照(CK),研究土壤容重、土壤坚实度、土壤团聚体及其稳定性、土壤肥力及p H随不同年限秸秆深翻还田的变化规律。结果表明:1)SF1-SF4处理0~40 cm土层,土壤容重和土壤坚实度比CK显著减小。2)0~20 cm土层,SF4处理0.25 mm团聚体比例(R0.25)、几何平均直径(GWD)和平均重量直径(MWD)均比CK显著减小;SF1处理土壤团聚体破坏率(PAD)比CK显著降低9.56%,不稳定指数(SWA)随深翻年限增加而显著降低;团聚体分形维数SF4比CK显著增大7.30%。3)20~40 cm土层,SF1和SF2处理R0.25比CK分别显著增加13.69%和17.83%;SF2处理的MWD和GWD分别比CK显著增加23.92%和53.38%;SF1-SF4处理的PAD比CK显著降低,且SF2显著高于SF1和SF3;而SF1-SF4的SWA比CK显著增加,且随秸秆深翻年限的增加呈逐渐升高趋势;团聚体分形维数SF2比CK显著降低7.39%。4)土壤有机质含量SF1-SF4比CK显著增加,且SF2-SF4处理显著大于SF1;速效氮、速效磷和速效钾SF1-SF4比CK显著增加,土壤p H SF3、SF4比CK显著降低。总之,深翻秸秆还田1~4年对0~40 cm土层土壤影响显著;深翻秸秆还田2年适合土壤犁底层结构的改良,深翻秸秆还田3年和4年适合土壤耕层结构的改良。玉米秸秆全量深翻还田既能达到耕作土壤的目的,同时也增加了土壤有机质,降低土壤团聚体破坏率和土壤水稳性团聚体的不稳定系数,利于培肥耕层土壤。     

不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布及农田氮素平衡的影响

阐明不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布及农田氮素平衡的影响, 是挖掘品种氮素高效利用的生物学潜力, 提高氮素供应与作物需求的匹配度, 进而提高氮肥利用效率的重要途径。本研究以氮高效玉米品种郑单958、金山27和氮低效玉米品种蒙农2133、内单314、四单19为材料, 在不同施氮量下(0、300和450 kg hm^-2), 系统研究了不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布、农田氮素平衡的影响, 并分析了植株氮积累量与土壤硝态氮累积量的关系。结果表明, 不同施氮水平下, 氮高效品种的产量、氮素吸收效率、氮肥利用率都显著高于氮低效品种; 相关分析表明植株氮素积累量与土壤硝态氮累积量呈显著负相关。从土壤硝态氮时空分布来看, 随生育进程, 土壤硝态氮含量最大土层逐渐下移, 下移速率不受品种氮效率影响, 其年际间差异与降雨量差异显著相关; 但吐丝后氮高效品种的60~100 cm土壤剖面内硝态氮含量显著低于氮低效品种, 差异达显著水平; 收获后土壤硝态氮残留量则表现为氮低效品种显著高于氮高效品种, 且随施氮量的增加显著增加。从农田氮素平衡来看, 品种的氮效率显著影响农田土壤氮素残留及表观损失, 氮低效品种的农田氮素表观损失是氮高效品种的2.2倍(300 kg hm^-2)和1.5倍(450 kg hm^-2), 且年际间差异较大。因此, 不同氮效率品种通过对氮素的差异性吸收显著影响农田氮素平衡。选用氮高效品种可显著降低土壤中硝态氮残留和表观损失, 降低氮素淋溶风险, 是提高氮肥利用率的有效途径。     

生物炭与氮肥减量调控对氮高效玉米田土壤养分的影响

为研究生物炭与氮肥减量对氮高效玉米田土壤养分的作用效果,采用裂区试验设计,以氮肥减量施用为主区,品种为副区,主处理为C1(CK,纯N 300 kg/hm²)、C2(生物炭3 000 kg/hm²+纯N 300 kg/hm²)、C3(生物炭3 000 kg/hm²+纯N 255 kg/hm²)、C4(生物炭3 000 kg/hm²+纯N 210 kg/hm²)、C5(生物炭3 000 kg/hm²+纯N 165 kg/hm²),副处理为氮高效品种郑单958(ZD)和氮低效品种农华101(NH)。结果表明,生物炭结合氮肥减量有利于降低土壤pH值,提高全量养分及速效养分积累量,各养分含量在土层间存在差异,且氮高效玉米田土壤有机质和速效钾含量显著高于氮低效玉米土壤。其中,C3处理有机质含量较CK显著提高3.57%,C2、C4、C5全氮含量提高4.42%、4.42%、8.85%,C2、C3全磷含量提高...     

玉米根系特征的基因型差异及与氮吸收效率的关系

在4个硝酸盐浓度下进行2个玉米品种盆栽砂培试验,研究玉米根系特征的基因型差异对硝酸盐浓度的响应及与氮素吸收效率的关系。结果表明,氮高效品种郑单958在硝酸盐浓度为0.08、0.8、4.0 mmol/L时,根重、根幅、根长、根表面积、根体积、分枝数、分形维数、根系活力均显著高于氮低效玉米品种内单314。各根系形态指标随硝酸盐浓度的增加逐渐增加,当硝酸盐浓度从4.0 mmol/L增加至8.0 mmol/L时,不同基因型品种间差异不显著。在低氮胁迫条件下,玉米主要通过增加细根比例、增加根表面积吸收更多的氮素;在氮素供应充足条件下,通过增加根系平均直径,形成高密的分枝系统吸收氮素。进一步通径分析表明,根长与根体积对氮吸收效率直接影响最大,是氮吸收效率差异的主要原因。     

钾肥对玉米光合、荧光特性及钾素吸收效率的影响

本试验以21份不同玉米自交系为基础材料,通过钾素吸收效率的聚类分析将供试材料分为钾高效型、钾中效型和钾低效型三类。以三种不同钾素吸收效率类型玉米自交系为材料,采用大田试验,研究了施用钾肥对不同钾素吸收效率类型玉米自交系光合、荧光特性和钾素吸收效率的影响。结果表明,与不施钾水平相比较,在施钾水平下,玉米自交系穗位叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、可变荧光、最大荧光产量、最大光化学效率、籽粒钾素积累量、钾含量和钾素吸收效率均显著升高,胞间CO₂浓度和初始荧光显著降低。可变荧光和最大荧光产量的升高,以及初始荧光的降低显著增加净光合速率,进而提高钾素吸收效率。不施钾水平下,钾高效型玉米自交系钾素吸收效率、光合特性和荧光特性降低程度较小,说明钾高效型玉米自交系在低钾胁迫下维持钾素营养、光合及荧光特性的能力较强,这为下一步钾高效型玉米材料的选育提供理论基础。     

内蒙古农牧交错区生态因素对玉米生长发育和饲用品质的影响

选择内蒙古从东到西5个典型生态类型区,通过不同玉米品种的比较试验,对不同生态区玉米全生育期内生态因素与玉米生长发育和全株饲用品质的关系进行系统研究,结果表明:玉米产量主要与地区温度和降水有关;不同生态区间按照温度升高,降雨量递减的顺序,玉米生育进程渐次加快,植株营养体增高,保绿性增强,籽粒产量和生物产量增大;玉米全株粗蛋白、粗脂肪、总消化养分和各能量指标含量降低,而粗纤维、粗灰分和无氮浸出物含量增高;粗蛋白、粗纤维、粗灰分、无氮浸出物和总消化养分群体积累量增大,而粗脂肪和能量积累量相反.不同生态区玉米生育期间日均温度、有效积温、平均日长和降雨量与玉米全株营养品质间可以通过线性回归较好拟合,方程可以反映各生态因子与玉米全株饲用品质的正负效应和定量关系,为各生态区根据当地生态因素预测玉米饲用品质、指导玉米青贮利用提供理论依据.     

玉米秸秆低温降解菌的分离与鉴定及复配菌降解效果研究

在15℃下利用纤维素刚果红培养基，采用平板涂布法分离具有明显水解圈的单菌株11株，并根据单菌特性进行有效组配，在液态、固态和模拟环境培养模式下，通过测定滤纸酶活性及玉米秸秆降解率进行复配菌筛选及降解效果评价。组配获得10组复配菌，复配菌A、D、G在15℃条件下培养可分解滤纸，且复配菌的降解能力优于单菌。复配菌在3种培养模式条件下的玉米秸秆降解率总体趋势为模拟环境培养>固体培养≥液体培养，其中复配菌G在模拟环境培养条件下降解效果最优，滤纸酶活性（FPA）为32.96 U/mL，较CK增加20.98 U/mL；秸秆降解率为47.56%，较CK增加21.56%。经16SrDNA分子鉴定，复配菌G由Pseudomonas sp.、Cellulosimicrobiumcellulans、Achromobactermarplatensis、Pseudomonas fuscovaginae组成。     

秸秆还田配施氮肥对河套平原砂壤土的物理特性和春玉米氮效率的影响

针对内蒙古河套平原灌区过量氮肥投入导致土壤肥力降低、氮肥利用率偏低的问题,开展以秸秆处理为主区,5个施氮量为副区[常规施氮300 kg/hm²(N300)、减氮15%(N255)、减氮30%(N210)、减氮45% (N165)、不施氮(N0)]的裂区试验,研究春玉米产量、氮肥利用效率、土壤物理性状的变化,旨在为河套平原春玉米氮效率的提高和土壤肥力的增强提供依据。结果表明,秸秆还田配施氮肥可显著降低土壤容重、紧实度,提高土壤含水量,其中以N255处理最优,较秸秆不还田处理含水量增加了22.77%;土壤容重、三相比偏离值分别降低了4.06%～4.33%、32.68%。秸秆还田两年后与秸秆不还田处理相比产量提高了4.87%～7.25%。还田两年后(2020年)秸秆还田条件下N255处理的产量达到了14.16 kg/hm²,与N300处理相比差异不显著;与秸秆不还田相比,秸秆还田与氮肥配施可提高氮肥农学效率、氮肥偏生产力,其中N255处理的增幅最大,分别提高了12.82%、7.25%,而N300处理的增幅最小。综上所述,在河套平原灌区,秸秆还田配施255 kg/hm²氮最适宜,不但降低了土壤容重、紧实度,提高了土壤含水量,也使土壤三相比逐渐接近理想状态,还提高了玉米的产量及氮效率,随着还田时间的增加,增产效果也逐渐增加。