氮肥减量施生物炭对水稻产量和养分利用的影响

为解决水稻生产过度依赖化肥及其环境和高效利用问题,探讨贵州黄壤稻田科学施用生物炭。在贵州省思南县典型黄壤稻田开展氮肥不减量(T0)和氮肥减10%施2.5 t/hm²(T1),氮肥减20%施5.0 t/hm²(T2),氮肥减30%施7.5 t/hm²(T3),氮肥减40%施10.0 t/hm²生物炭(T4)和不施肥对照(CK)共6个处理3次重复田间小区随机区组试验,研究了氮肥减量施生物炭对水稻产量、产量构成和氮磷钾养分吸收利用的影响。结果表明,氮肥减量施生物炭显著影响贵州黄壤稻田水稻产量、产量构成、地上部氮磷钾积累量和利用效率。水稻产量和氮磷钾积累量随氮肥减量和生物炭用量增加先增大后减小。2019年、2020年和2021年水稻实际产量和理论产量均分别以T2、T3和T2最高,较T0分别显著增产16.04%,17.94%和14.73%以及55.72%,64.08%和118.91%,水稻籽粒N、P₂O₅和K₂O积累量、偏生产力、农学效率、表观利用率和收获指数均较高,是较好的氮肥减量施生物炭处理。产量—施生物炭量回归方程和极值分析表明,2019年、2020年和2021年氮肥分别减量21.76%,24.60%和19.00%(即32.64,36.90,28.50 kg/hm²)施生物炭量5.44,6.15,4.75 t/hm²时水稻产量最高(分别为7.80,8.57,8.03 t/hm²),较T0分别增产22.52%,18.78%和13.74%。氮肥减量施生物炭显著提高氮磷钾化肥利用率,但导致化肥+生物炭磷和钾利用率降低,因此,贵州黄壤稻田施生物炭时应氮磷钾化肥同步减量,降低比例以氮磷钾减量19.00%~24.60%,施生物炭5.00~6.25 t/hm²为宜。研究结果对指导贵州黄壤稻田氮磷钾化肥减量和施生物炭具有重要指导意义。     

15N示踪法研究生物炭施用对水稻—土壤系统氮肥去向的影响

为探究施用水稻秸秆生物炭对水稻产量、氮肥利用率、氮肥残留及损失的影响,采用盆栽试验结合¹⁵N示踪技术,分析了施用水稻秸秆生物炭对水稻生物量、氮素积累量、肥料氮去向以及氨氧化微生物的影响。研究共设置5个处理:不施氮肥(N0)、单施化肥(CF)、施化肥配施0.5%生物炭(BC1)、施化肥配施1%生物炭(BC2)和施化肥配施2%生物炭(BC3)。结果表明:与CF处理相比,BC2和BC3处理均显著提高水稻产量,增产率分别为19.3%和22.0%。施用生物炭显著增加水稻氮素积累量和表观利用率。施用生物炭的水稻籽粒肥料氮积累和总肥料氮积累量较CF处理分别提高18.6%~23.4%和18.5%~26.5%。然而,施用生物炭处理与CF处理之间的籽粒土壤氮吸收量没有显著差异。BC1、BC2和BC3处理的氮肥利用率分别为30.4%,28.5%和29.3%,均显著高于CF处理(24.1%)。施用生物炭有利于肥料氮在土壤中的 残留,从而减少损失。因此,施用生物炭的肥料氮损失率(25.7%~27.5%)显著低于单施化肥处理(38.4%)。与CF处理相比,高量施用生物炭(BC3)显著降低氨氧化细菌的amoA基因拷贝数,但施用生物炭对氨氧化古菌丰度没有显著影响。综上表明,施用水稻秸秆生物炭是提高水稻产量和氮肥利用率,同时还是有效减少氮素损失的一种有效措施。     

化肥氮减量配施生物炭和菜籽饼对玉米-白菜养分吸收、氮素利用及产量的影响

为探究化肥氮减量20%配施生物炭和菜籽饼在贵州黄壤区轮作玉米-白菜生产中的增产增效作用,采用盆栽试验,研究了不施肥(CK)、常规化肥(CF)、化肥氮减量20%配施生物炭(RF+B)、化肥氮减量20%配施菜籽饼(RF+O)及化肥氮减量20%配施生物炭和菜籽饼(RF+BO)对玉米和白菜干物质量、养分吸收量、氮素利用效率及产量的影响。结果表明:3种配施处理中RF+BO处理的总体效果最佳,RF+BO处理能满足玉米和白菜生育期养分的需求,有效提高氮、磷、钾养分的吸收量,与CF处理相比,其玉米氮、磷和钾养分吸收量分别提高27.59%、37.21%和30.34%,白菜氮、磷和钾养分吸收量分别提高26.64%、35.56%和33.44%;RF+BO处理有利于提高玉米和白菜当季氮素利用效率,就氮肥贡献率、农学效率、偏生产力和氮素表观利用率而言,与CF处理相比,玉米季分别提高1.64%、9.88%、8.36%和26.21%,白菜季分别提高2.99%、35.70%、33.71%和31.78%;增产效果显著,玉米和白菜较CF处理分别增产9.72%和39.26%。综上,化肥氮减量20%配施生物炭和菜籽饼可为贵州黄壤区玉米-白菜的化肥减量增效施肥技术提供理论依据。     

生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的生物效应及氮肥利用率的影响

为探究生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的施用效果,采用大田试验,研究了生物质炭与氮肥减量配施(CF_(100)B_0(化肥氮100%)、CF_(90)B_(10)(化肥氮90%+生物质炭氮10%)、CF_(85)B_(15)(化肥氮85%+生物质炭氮15%)、CF_(80)B_(20)(化肥氮80%+生物质炭氮20%))对贵州黄壤朝天椒产量、品质、养分积累和氮肥利用率的影响。结果表明:与常规施肥(CF_(100)B_0)处理相比,CF_(90)B_(10)处理可提高朝天椒产量,其中鲜椒增产7.3%、干椒增产2.5%,但是增产效果并不显著,而CF_(85)B_(15)和CF_(80)B_(20)处理的产量略有降低;生物质炭与氮肥减量配施处理可显著影响朝天椒果实中的硝酸盐和Vc含量,其中,CF_(90)B_(10)、CF_(85)B_(15)和CF_(80)B_(20)处理的硝酸盐含量降低了4.8%～8.9%,而CF_(90)B_(10)处理的Vc含量则较CF_(100)B_0处理提高了9.6%,但还原糖和游离氨基酸含量在各处理间无差异;此外,与CF_(100)B_0处理相比,生物质炭与氮肥减量配施可使氮肥偏生产力(PFP_N)提高2.08～2.62 kg·kg~(-1),以CF_(90)B_(10)处理最高,而氮肥农学效率(AE_N)和氮肥表观利用率(RE_N)则随着生物质炭替代化学氮肥比例的增加呈降低趋势,以CF_(90)B_(10)处理的AE_N和RE_N最高,分别为7.70 kg·kg~(-1)和40.3%。综上,生物质炭与氮肥减量配施可有效保证贵州朝天椒稳产增效,因此,短期条件下推荐生物质炭替代化学氮肥10%作为贵州黄壤朝天椒氮肥减施替代的最适比例。     

氮肥减量配施生物炭对稻田有机碳矿化及酶活性影响

氮肥减量配施生物炭对于提升土地生产力、提高土壤碳汇能力以及缓解气候变暖具有重要意义。依托大田试验,设置5个氮肥用量梯度(T0～T4):100%化肥氮,90%化肥氮,80%化肥氮,70%化肥氮,60%化肥氮,采用等氮原则,氮肥减少量用等氮量生物炭替代,以不施肥为对照(CK),结合室内矿化培养,揭示稻田有机碳矿化及酶活性对氮肥减量配施生物炭的响应。结果表明:与T0处理相比,T3处理(70%化肥氮+7.5 t/hm~2生物炭氮)土壤全氮,碱解氮及速效磷依次显著提高了6.67%,8.36%及30.94%(P0.05),T4处理的速效钾含量最高,显著提高了23.78%(P0.05)。氮肥减量配施生物炭可有效提升土壤有机碳(SOC)含量,且随配施生物炭比例的增大而增大;与矿化前相比,各处理矿化后SOC,微生物量碳(MBC)及微生物熵(qMB)依次下降1.39～1.75 g/kg, 24.62～67.57 mg/kg及0.13%～0.32%(P0.05)。SOC矿化速率在培养的第1天达到峰值,第1阶段(第1～6天)迅速下降,第2阶段(第6～30天)缓慢下降,第3阶段(第30～45天)矿化速趋于平稳,矿化速率与培养时间呈对数函数关系(P0.01)。培养结束时SOC累积矿化量和累积矿化率的变化范围分别为1.39～1.75 g/kg和6.02%～8.43%,均以T3处理最低。与CK和T0处理相比,T3处理的过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性最高,T1处理的酸性磷酸酶活性最高。水稻产量以T3处理(7.37 t/hm~2)最高,比T0处理增产39.58%(P0.05)。综上,氮肥减量30%配施生物炭可明显提高土壤肥力,减少SOC矿化,增加土壤固碳,提高土壤酶活性及水稻产量。     

生物炭对宁夏引黄灌区水稻产量及氮素利用率的影响

【目的】氮是作物生长发育所需的主要营养元素,随着宁夏引黄灌区农业生产集约化程度不断提高,氮肥投入亦不断增加,由此导致的土壤板结及氮素利用率低等问题日益突显。鉴于生物炭在改良土壤及提高氮肥利用方面的潜在可行性,本文通过大田试验研究添加不同用量生物炭对水稻产量和氮素利用率的影响,为生物炭在该地区的应用提供参考和依据。【方法】以宁夏灌区具有代表性的集约化水稻田为研究对象,以宁粳43号水稻为试验材料,采用裂区试验设计,施氮量设常规施氮量(N 300,N 300 kg/hm2)和不施氮(N0)2个水平;生物炭设高量炭(C3,9000 kg/hm2)、中量炭(C2,6750 kg/hm2)、低量炭(C1,4500 kg/hm2)和不施炭(C0)4个水平。旨在明确添加生物炭对灌淤土基本理化性质、水稻产量及氮素利用率的影响。【结果】1)添加生物炭种植一季水稻后对灌淤土土壤含水量没有明显影响,土壤p H值亦没有发生明显变化。2)施加氮肥情况下,C3处理较C0处理可显著提高灌淤土全氮、全磷和速效钾含量,但对速效磷含量没有影响,C2和C3处理下土壤全氮、全磷、速效磷和速效钾都没有明显差异,但二者全氮和速效钾含量要显著高于C1处理;不施肥情况下,除C3和C2处理显著增加土壤速效钾含量外,其余处理对土壤养分含量没有影响。3)生物炭和氮肥配施可以显著增加水稻籽粒产量,并随生物炭用量(4500 9000 kg/hm2)增加而增高,增产率在15.26%44.89%之间,水稻籽粒产量与生物炭用量呈显著正相关关系(r=0.962),水稻株高和穗粒数也随生物炭用量增多而增加,同时,水稻地上部总吸氮量随生物炭用量增加而增加,C3处理较C0处理提高66.27 kg/hm2,各处理之间差异显著;不施氮肥情况下,添加生物炭(4500 9000kg/hm2)对水稻籽粒产量没有显著影响,对水稻产量构成因素的影响亦不明显,C1和C2处理可以显著提高水稻地上部总吸氮量,但C3处理对总吸氮量影响不明显,同时各施炭处理之间无显著差异。4)生物炭和氮肥配施时,氮肥农学效率和氮肥利用率均表现为随生物炭用量增加而增加,C3较C0处理氮肥农学效率提高10.87 kg/kg,氮肥利用率提高22.09个百分点。【结论】生物炭和氮肥配施可以提高宁夏引黄灌区水稻产量,本试验以施用9000kg/hm2(C3)的生物炭产量最高(增产率达44.89%),同时水稻株高和穗粒数也随生物炭用量增多而增加,生物炭和氮肥配施,氮肥农学效率和氮肥利用率随生物炭用量增加而增加;不施氮肥情况下,添加生物炭对水稻产量没有显著影响,对水稻产量构成因素的影响亦不明显。。     

有机肥氮替代20%化肥氮提高豫北冬小麦氮肥利用率和土壤肥力

  【目的】  探究有机肥氮替代不同比例化肥氮对冬小麦产量和土壤肥力的影响，为豫北冬小麦筛选适宜有机肥替代比例、提高氮素利用率以及小麦产量提升提供参考。  【方法】  在2018和2019年以小麦新品种百农207为供试材料进行大田试验，试验设置不施氮肥处理 (T1)、常规施氮肥处理 (T2) 和3种有机肥氮替代化肥氮比例 (20%、30%和40%，依次表示为T3、T4、T5)。分析比较成熟期不同处理下小麦产量、产量构成要素、各器官的氮素积累量与分配比例、氮肥利用率以及土壤肥力指标的变化。  【结果】  2018和2019年的产量结果表明，相比T2处理，有机肥氮替代化肥氮比例为20% (T3) 处理能实现小麦产量的稳产增产。2019年T3处理比T2处理小麦产量显著增加16.59%，随着有机肥氮替代化肥氮比例增加，小麦增产效应降低。2019年在T3处理下，植株氮素总积累量比T2处理显著提高25.71%，T3处理相比T2处理籽粒的氮素积累量两年分别显著提高14.45%和22.20%。2019年T3处理氮素偏生产力、氮素回收率和氮肥农学效率都显著高于T2处理。连续两年施用有机肥处理对土壤中全氮含量影响不大，但相比T1和T2处理，2018和2019年在T3处理下土壤有效磷、铵态氮和硝态氮含量显著提高。通过产量与其他因素的相关分析可知，小麦产量与植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量、小麦穗数呈极显著正相关，而穗数与土壤养分中的NH₄+-N含量和NO₃–-N含量均呈极显著正相关。  【结论】  在氮施用量为300 kg/hm2时，通过连续两年有机肥与化肥配施可改善土壤肥力水平。本试验条件下，有机肥氮替代化肥氮的比例为总施氮量 20%时，能显著增加籽粒氮素积累量，提高小麦氮素利用效率和产量，实现豫北冬小麦稳产和高产。     

生物质炭与氮肥配施对土壤氮素变化和烤烟氮素利用的影响

为探明生物炭与氮肥配施对土壤中氮素循环和烤烟氮素利用的影响,采用盆栽试验,设置四个处理：5 g/盆纯氮（CK）,5 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T1）,3.5 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T2）,2 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T3）,利用15N标记的氮肥,测定生物炭与氮肥配施条件下烤烟生长不同时期土壤中15N的残留量、不同形态氮素的含量、土壤微生物量氮和移栽后90 d烟叶对不同氮源氮素的累积量。试验结果表明：相同施氮量时,生物炭的施用可以提高土壤中15N残留量、土壤无机氮、碱解氮、微生物量氮的含量和叶片对氮素的累积量。生物炭与氮肥配施时提高了肥料氮在烟叶中的占比,使15N利用率也提高了25.4%-63.3%。与对照相比,T2处理植烟土壤中铵态氮、硝态氮、碱解氮在移栽后75 d比对照分别提高了17.3%、8.0%、7.2%,碱解氮和微生物量氮的含量在移栽后90 d时也高于对照。在本试验条件下,生物炭与氮肥配施对土壤氮素的影响是显著的,施用生物炭时减少30%氮肥用量是可行的。     

聚天门冬氨酸尿素对水稻产量及田面水氮素变化的综合影响

为探究聚天门冬氨酸(PASP)尿素对水稻产量及田面水氮素变化的综合影响,以聚天门冬氨酸钙盐(PASP-Ca)与尿素复配为供试材料,通过水稻大田试验研究基于减量施氮下PASP-Ca尿素对水稻生长、氮吸收利用及田面水氮素浓度变化的影响,并利用灰色关联度法评价PASP-Ca尿素的控污效果。结果表明,与常规施氮量处理相比,减量施氮处理降低了水稻田面水氮素浓度,尤其在施基肥、蘖肥后第1 d,田面水总氮(TN)浓度降低了12.70%、17.23%。减量施氮后,水稻产量增加了0.78%、氮累积吸收量增加了0.39%,氮肥表观利用率提高了9.35个百分点,差异不显著。减量施氮处理满足了水稻生长的养分需求,节约了氮肥,保证了水稻稳产。与常规尿素处理相比,减量施氮下各PASP-Ca尿素处理降低了田面水氮素浓度,尤其施基肥1~7 d内,基、蘖肥和穗肥施氮比例50%、30%和20%处理的田面水铵态氮(NH_4~+-N)浓度降低了24.94%~68.66%,其中第5、7 d显著降低。施蘖肥1~7 d内,基、蘖肥施氮比例80%、20%处理的田面水NH_4~+-N浓度降低了2.72%~51.30%。施用PASP-Ca尿素有利于水稻生长、养分吸收及产量提高,使水稻产量增加了0.87%~7.27%,氮累积吸收量增加了7.05%~35.20%,氮肥表观利用率提高了6.11~30.26个百分点,其中基、蘖肥施氮比例80%、20%处理的籽粒氮吸收量显著增加了30.08%,秸秆氮吸收量显著增加了46.27%,氮肥表观利用率显著提高了30.26个百分点。综合评价水稻产量、氮吸收量、氮肥利用率以及田面水氮素浓度,减量施氮处理效果优于常规施氮量,减量施用PASP-Ca尿素处理效果优于常规尿素,且最佳基、蘖肥施氮比例为80%、20%。     

化肥减施下有机物料对砂姜黑土有机碳组分和养分含量的影响

为探明氮、磷、钾化肥减施下有机物料对砂姜黑土固碳培肥的影响,于2018—2020年开展大田试验,设置常规单施化肥(F)、常规施肥+生物炭(F+B)、化肥减量20%+生物炭(80%F+B)、常规施肥+秸秆还田(F+S)、化肥减量20%+秸秆还田(80%F+S)5个处理,分析水稻季化肥减量配施生物炭或秸秆还田对土壤总有机碳和活性有机碳含量、所占比例,碳库管理指数及养分含量的影响。结果表明,相较于单施化肥,常规施肥下增施生物炭土壤总有机碳含量显著提高19.6%。化肥减量配施有机物料显著提高了土壤水溶性有机碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量,较F处理分别增加21.6%~28.6%、46.2%~61.1%和16.2%~36.3%,其中80%F+S处理土壤易氧化有机碳和颗粒有机碳含量、所占比例及土壤碳库管理指数均最高。F+B处理土壤有效磷和速效钾含量最高,较F处理分别提高11.1%和30.8%,其他处理有效磷含量则降低6.5%~15.7%。主成分分析表明,活性有机碳组分和碳库管理指数在80%F+S处理中具有较高载荷,而F+B处理土壤有效磷、pH和速效钾因子得分较高。化肥减施下秸秆还田有利于提高砂姜黑土活性有机碳含量、所占比例及碳库管理指数,而常规施肥下配施生物炭能够促进土壤总有机碳积累和磷、钾有效性。本研究结果可为沿淮平原稻麦轮作区化肥减量增效、农业废弃物资源化利用提供技术支撑。     

有机氮部分替代化学氮肥对土壤有机氮组分的影响

为综合评价有机肥替代化肥应用效果,指导南方稻田科学施肥,研究了不同比例有机氮部分替代化学氮肥对土壤有机氮组分的影响。试验地位于湖南省长沙县高桥镇湖南省农业科学院科研试验基地,共设置 5 个处 理:单施化肥(NPK);15% 有机肥替代(15M);30% 有机肥替代(30M);45% 有机肥替代(45M);60% 有机肥替代(60M)。2021 年晚稻收获后,测定 0 ～ 20 cm 土层土壤全氮、可溶性有机氮、微生物生物量氮、有机氮组 分含量。结果表明:相比单施化肥,有机氮部分替代化学氮肥显著提高了稻田耕层土壤的全氮含量,在等量氮磷养分投入条件下,15M、30M、45M 和 60M 处理相比单施化肥处理土壤全氮分别提高了 2.73%、10.93%、11.47%和 20.77%;有机氮部分替代化学氮肥提高了土壤可溶性有机氮和微生物生物量氮含量,其中可溶性有机氮提高了24.53% ～ 72.89%,微生物生物量氮提高了 0.92% ～ 44.42%;有机氮部分替代化学氮肥增加了土壤酸解氨基酸氮、酸解铵态氮和酸解氨基糖氮含量,降低了土壤非酸解氮含量;土壤全氮与可溶性有机氮、微生物生物量氮呈极显著正相关,可溶性有机氮、微生物生物量氮均与土壤酸解铵态氮、酸解氨基酸氮、酸解氨基糖氮存在极显著正相关关系。相比单施化肥,有机氮部分替代化学氮肥提高了土壤全氮、活性氮(可溶性有机氮和微生物生物量氮)以及酸解氮中酸解氨基酸氮、酸解铵态氮和酸解氨基糖氮的含量,有利于提高土壤供氮能力。土壤酸解铵态氮、酸解氨基酸氮和酸解氨基糖氮是影响土壤活性氮的关键因子,本研究中以 60M 处理替代化学氮肥培肥效果最优。     

Late nitrogen fertilization affects nitrogen remobilization in wheat

A pot experiment with wheat plants was carried out to study how late application of nitrogen (N) fertilizer affects the use of pre‐anthesis N reserves during the grain‐filling period. Increasing doses of N fertilizer were applied (0, 40, and 52 mg N plant^–1), either in two amendments (growth stages GS20 and GS30, according to Zadoks scale) or in three amendments (GS20, GS30, and GS37). The experiment was arranged in a complete randomized three‐block design with 129 plants per treatment. The plants were watered daily, harvested every 2 d between anthesis and maturity, and were separated into roots, leaf sheaths, leaf blades, and ears for further N determination. Grain N concentration improved due to a late N application in GS37 by 14% (higher N dose) and by 7% (further splitting the same N‐fertilizer dose, respectively). The higher the N‐fertilizer dose applied, the greater was the amount of pre‐anthesis reserves in vegetative organs, these reserves became later available for remobilization. Although splitting the same N dose in three amendments did not increase the N reserves, these reserves were more efficiently remobilized allowing an improvement in grain N concentration. The fertilizer management did not change the temporary pattern of N accumulation in the ear, but did induce a change in the amount of N remobilized and in the contribution of each organ (root, leaf sheath, leaf blade) to this remobilization. Late N amendment allowed a greater N availability of leaf blades and ear N reserves (from 20% up to 26% and from 19% up to 22%, respectively) for remobilization towards the grain, decreasing the root contribution from 28% down to 15%, while the contribution of leaf sheaths was maintained around 35% irrespective of the N applied.     

等氮条件下长期施用有机物料氮替代部分无机氮对黑垆土氮素及相关酶活性的影响

为研究长期施用不同有机物料氮替代部分无机氮对黑垆土氮素转化及酶活性的影响,在陇东旱塬上进行了连续12年的大田定位试验,研究了用生物有机肥、农家肥、小麦秸秆替代部分无机氮肥后0~10和10~20 cm土壤不同形态氮素和相关酶活性的变化特征。结果表明:与长期单施化肥相比,长期用3种有机物料氮替代部分无机氮均可提高土壤不同形态氮素含量和相关酶活性,其中施用生物有机肥的处理不同形态氮素含量和酶活性均最高;除硝酸还原酶外,铵态氮、硝态氮和微生物生物量氮含量以及脲酶、荧光素二乙酸酯水解酶活性均为上层土壤高于下层土壤。因此,生物有机肥是陇东旱塬黑垆土农业区替代部分无机氮的首选有机物料。     

Increased plant nitrogen loss with increasing nitrogen applied in winter wheat observed with 15nitrogen

Nitrogen (N) fertilizer is generally the most costly input for winter wheat (Triticum aestivum L.) production. Therefore, it was important to maximize fertilizer use efficiency and minimize N losses to the environment. One of the mechanisms responsible for decreased N use efficiency (NUE) was plant N loss. The objectives of this experiment were to determine fertilizer N recovery in winter wheat when produced for forage and grain, and to quantify potential plant N losses from flowering to maturity in winter wheat. Two long‐term (>25 years) winter wheat (Triticum aestivum L.) N rate fertility experiments (Experiment 222 and Experiment 502) were selected to evaluate ¹⁵N fertilizer recovery. Percent ¹⁵N recovery was determined from all microplots in plant tissue at flowering, in the grain, and straw at harvest and in the soil. Fertilizer N(¹⁵NH₄ ¹⁵NO₃) was applied atratesof 0, 45, 90, and 135kg N ha^‐1 in Experiment 222, and 0, 22, 45, 67, 90, and 112 kg N ha^‐1 in Experiment 502. The ratio ofNO₃ ^‐to NH₄ ⁺ in wheat forage at flowering was positively correlated with estimated plant N loss. Estimated plant N loss (total N uptake in wheat at flowering minus N uptake in the grain and straw at maturity) ranged from a net gain of 12 kg N ha^‐1 to a loss of 42 kg N ha^‐1, and losses increased with increasing N applied.     

腐植酸氮肥对玉米产量、氮肥利用及氮肥损失的影响

【目的】 通过研究新型腐植酸氮肥对玉米产量、氮肥吸收利用和分配及氮肥在土壤中分布以及损失的影响,为促进新型肥料的应用,减少环境污染,提高作物产量提供理论依据。 【方法】 采用固定装置,应用同位素示踪技术进行田间试验。试验共设 4 个处理:CK1 (不施氮肥)、CK2 (普通尿素 N 225 kg/hm2)、HA1 (脲基活化腐植酸氮肥 N 225 kg/hm2)、HA2 (常规掺混腐植酸氮肥 N 225 kg/hm2)。采集玉米播种前、施肥前和收获后 0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm 土壤样品,采用静态箱体内置硼酸吸收池法测定氨挥发,氧化亚氮通过静态箱体收集、真空瓶贮存后气相色谱仪测定。玉米成熟后采集地上部植株样品,将营养器官与籽粒分离,计产并测定产量构成指标。 【结果】 籽粒中氮素 34.6%～36.2% 来自肥料,营养器官中氮素 14.6%～17.4% 来自肥料。CK2、HA1 和 HA2 处理的氮肥利用率分别为 25.1%、30.9%、28.5%,氮肥损失率分别为 38.1%、19.8%、27.2%。与 CK2 相比:1) 施用 HA1 能提高玉米产量;2) HA1 和 HA2 处理的氮素吸收总量分别增加 25.8 和 16.3 kg/hm2,氮肥利用率分别提高 5.8 个百分点和 3.4 个百分点,氮肥损失率分别减少 18.3 个百分点和 10.9 个百分点;3) HA1 和 HA2 处理 0—60 cm 土壤氮素残留率分别增加 12.5 个百分点和 7.5 个百分点;4) 施用腐植酸氮肥明显提高 0—20、20—40 cm 土壤铵态氮和硝态氮含量。 【结论】 腐植酸氮肥能显著提高玉米产量和氮肥利用率,促进玉米对土壤氮素的吸收利用,显著增加 0—20 cm 土壤氮素残留量和 0—40 cm 土壤无机态氮含量,减缓氮素向深层土壤迁移,从而减少淋溶损失。腐植酸氮肥能改善氮素在土壤中的分布,满足作物根系需肥特性;腐植酸氮肥能显著降低氧化亚氮产生量和其它途径的氮素损失,从而减少氮素损失量。其中,脲基活化腐植酸氮肥作用效果更加明显。      

Response of nitrogen use efficient sorghums to nitrogen fertilizer

Little information is available on the response of grain sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] genotypes differing in nitrogen (N) use efficiency (NUE) (g DM g N^‐1) to added N fertilizer. Such knowledge is important for reducing the reliance upon fertilizer N. A dryland field experiment was conducted in 1993 and 1994 at Mead, NE evaluating the agronomic responsiveness of 13 sorghum genotypes differing in NUE to three N rates (0, 50 and 100 kg N ha^‐1) and also to determine physiological factors that contribute to improved NUE. The experiment was conducted on a fine montmorillonitic, mesic, Typic Argiudoll soil. Total N at maturity, dry matter, and grain yield were used to calculate NUE terms. Genotype differences were found for all measured variables both years, but no N rate by genotype effects were significant. Nitrogen fertilizer enhanced plant N contents and grain yield, but decreased NUE for total biomass and grain production. An early freeze in 1993 markedly reduced the later maturing genotype grain yields which, in turn, influenced NUE group comparisons. All genotypes in the study attained their full yield potential in 1994. The linear response to N rate of the N non‐responsive group was significantly less than the moderately responsive or N responsive group. High NUE sorghums had greater yields than low NUE types averaged over N levels only in 1994 since Naga White, a high NUE type, did not reach maturity in 1993. There was no difference in the linear response to N between these two groups. A linear increase in grain yield with increasing N rate was significantly greater for hybrids than lines. The results suggest that specific selection for high NUE sorghums will not diminish responsiveness to applied N.     

生物炭对植烟土壤氮素形态迁移及微生物量氮的影响

为了在植烟土壤中施加生物炭,以及在不同氮素水平下验证生物炭对土壤氮素的淋洗及迁移的影响.采用大田试验,设计5个处理,在磷肥和钾肥施用量相同的基础上,除对照(CK)处理不施生物炭与氮肥外,其余4个处理都添加1 600 kg/hm2的生物炭,施氮量分别为(N0)0、(N1)37.5、(N2)52.5和(N3) 67.5 kg/hm2,对植烟土壤氮素在0～20、20 ～ 40和40 ～ 60 cm土层施加生物炭,研究全氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮质量分数的影响及其迁移规律,以及0～20cm土层微生物量氮的变化特征.结果表明:植烟土壤施用生物炭降低了0～ 20 cm以下土壤氮素质量分数,提高了植烟土壤对氮素的固定能力.与CK相比,增施生物炭的N0在0～20 cm以下土层,土壤全氮、碱解氮、硝态氮和铵态氮质量分数降低率最高达到11.21％、49.07％、42.29％和31.35％.而施氮量对植烟土壤全氮、碱解氮和铵态氮的影响,主要集中在0 ～ 20 em土层,且土壤氮素质量分数随施氮量的增加而增加,以N3处理各氮素指标质量分数相对最高,其全氮、碱解氮和铵态氮质量分数最高分别为2.10 g/kg、261.86 mg/kg和49.80 mg/kg.土壤硝态氮质量分数随土层加深而下降,在0 ～ 20 cm土层,以N3处理最高,达264.90 mg/kg;但不同氮水平下,硝态氮质量分数在20 ～ 40 cm土层差异较其他土层更显著.施用氮肥对植烟土壤氮素的影响主要表现在烟草移栽后前30 d.增施生物炭可以提高烟草移栽后60 d时土壤微生物量氮;而施氮量对微生物量氮熵的影响主要表现在烟草移栽30 d之后.施氮量对植烟土壤氮素的影响主要表现在0～20 cm土层,且在烟草生育前期效果显著.生物炭可以明显抑制植烟土壤本身及低量氮肥施用下氮素淋失迁移,但在高量氮肥施用下的抑制作用不明显.在豫中烟区,以生物炭配施氮肥67.5 kg/hm2施肥措施,最利于植烟土壤氮素提高.     

不同氮效率夏玉米临界氮浓度稀释模型与氮营养诊断

【目的】建立豫中地区玉米临界氮稀释曲线,比较不同氮素利用率玉米品种模型差异,探讨基于此的氮营养指数用于诊断、评价玉米氮素营养的可靠性,为实现玉米合理施用氮肥提供理论依据。【方法】以伟科702和中单909两个不同氮利用效率的品种为试验材料进行连续三年的田间定位试验,共设5个氮肥水平(0、120、180、240和360 kg/hm^2),分析不同施氮量对两个玉米品种拔节期、大喇叭口期、吐丝期、收获期干物质的影响,基于不同时期干物质和植株氮浓度建立两个品种临界氮稀释曲线,分析不同氮利用率品种玉米临界氮稀释曲线模型的差异和氮营养指数及其与相对地上部生物量和相对产量的关系。【结果】中单909的氮利用率显著高于伟科702。在各生育时期,两个玉米品种地上部生物量随施氮量变化表现为N0 –0.341,中单909 Nc=30.801DM^–0.370)具有很好的稳定性。相比中单909的模型参数,伟科702的参数a提高了15.70%,参数b降低了7.84%,且参数a变化值大于参数b。同一时期两个品种基于此模型的氮营养指数均随施氮量的增加而上升;施氮量低于180 kg/hm^2时,随着玉米生育时期的推进,氮营养指数随施氮量的增加呈先升高再降低的趋势,当施氮量超过240 kg/hm^2时,氮营养指数一直升高。氮营养指数与相对地上部生物量、相对产量相关性均达到显著水平。【结论】本文建立的豫中地区的两个品种玉米临界氮稀释曲线模型及氮营养指数,可以很好地诊断和评价玉米植株氮素营养状况。不同氮利用率品种间临界氮浓度稀释曲线模型参数存在差异,氮高效的品种具有较低的单位生物量氮浓度和较高的曲线斜率,其各时期临界氮浓度低于氮利用率低的品种。     

Response of potatoes to nitrogen concentrations differ with nitrogen forms

Two separate experiments were conducted to investigate plant growth and mineral composition of potatoes (Solanum tuberosum L.) at varied solution concentrations of nitrate (NO3-) and ammonium (NH4+). Each experiment evaluated five nitrogen (N) concentrations of 0.5, 2, 4, 8, and 12 mM, which were maintained with a non-recirculating nutrient film system in controlled environment. Plants were harvested on day 42 with NO3-; and day 35 with NH4+ after transplanting of tissue culture plantlets, and growth measurements were taken as leaf area, tuber number, and dry weights of different parts. With NO3-, plant growth was greatest and similar at 2, 4, and 8 mM of N whereas with NH4+, plant growth was best only at 2 and 4 mM of N. At 12 mM of N, plants exhibited interveinal ammonium toxicity with NH4+ nutrition, but healthy growth appearance with NO3- nutrition. With either N form, total N concentrations in tissues tended to increase with increased N concentrations, and tissue phosphorus (P) concentrations were reduced at 0.5 and 2 mM of N. Tissue concentrations of calcium (Ca), magnesium (Mg), and sulfur (S) changed only slightly at particular N concentrations, yet changed substantially with different N forms. The data indicate that the optimal ranges of N concentrations in both solution and tissues are wider and higher with NO3- than with NH4+ nutrition, and thus a careful control of NH4+ concentrations is necessary to minimize possible ammonium toxicity to potato plants.     

氮素营养水平对水稻幼苗氮代谢的影响

以超级稻“两优培九”为试验材料,研究了不同氮素营养水平对其氮代谢关键酶活性的影响。结果表明,叶片硝酸还原酶（NR）活性和氮素水平具有较复杂的相关关系。叶片谷氨酰胺合成酶（GS）活性随氮素营养的增加而提高,根系GS活性在氮素水平过高时反而下降。氮素营养在2N以下时,叶片谷-丙转氨酶（GPT）和谷-草转氨酶（GOT）活性随氮素营养的增加而提高,当氮素水平继续升高时活性则下降;当氮素水平在N处理以下时,根系GPT和GOT活性随氮素营养的增加而提高;当氮素水平高于N处理时,则随氮素营养的增加下降。叶片和根系中上述酶的活性不同,而且活性高峰值出现时期不同,反映了叶片和根系氮代谢的差异。叶片和根系的蛋白质和游离氨基酸含量及叶片叶绿素含量随氮素营养水平的提高而增加,各处理叶片和根系蛋白质含量呈显著正相关,叶片蛋白质和游离氨基酸含量高于根系。