磷、硒配施对冬小麦硒吸收及土壤硒形态转化的影响

为研究磷硒配施对冬小麦根土界面硒有效性及形态分级的影响,并探究磷硒配施提高土壤硒有效性的可能机制,以冬小麦为试验材料进行根箱培养试验,设置0(P0)、80(P80)、160 mg·kg^-1(P160)3个磷水平和0(Se0)、1 mg·kg^-1(Se1)2个硒水平,分析冬小麦植株磷硒含量、累积量、迁移系数及根际和非根际土5种硒形态含量。结果表明,无论施硒与否,随着磷含量的增加,冬小麦生物量、地上部和根系磷含量均增大。施硒1 mg·kg^-1显著降低了P80和P160水平下冬小麦生物量、P160水平下根系磷含量及各部位磷累积量。在Se1条件下,施磷增加了各部位硒累积量,但显著降低了地上部硒含量和硒从根系向地上部的迁移系数。在Se0条件下,P160处理增加了根际土壤和非根际土壤中的可交换态硒含量。在Se1条件下,P160处理根际土壤中可交换态硒含量显著高于非根际土壤,但铁锰氧化物结合态硒和残渣态硒含量低于非根际土壤。综上所述,适宜的磷硒配施可影响土壤中各种硒形态的转化过程,可能是由于磷的施入和根系活动共同作用促进了土壤中铁锰氧...     

硫酸锌和EDTA-Zn不同施用方法对第二季小麦籽粒锌和土壤锌有效性的影响

【目的】在潜在缺锌石灰性土壤上,特别是种植小麦并以此为主粮的地区,缺锌问题日益受到人们的关注。提高小麦籽粒锌含量以满足人体锌需求,对于改善人体锌营养不良的现状具有重要意义。【方法】以ZnSO₄和Zn-EDTA为锌源,布置了2个为期两年的田间定位试验。试验均采用裂区设计,即主因子为喷施锌肥,设喷施与不喷2个主处理;副因子为土施方法,设不施锌、均施、条施3个副处理。在第1季试验基础上,第2季不再土施锌肥,调查了小麦籽粒锌含量、土壤有效锌含量及锌组分含量,分析了第1季锌肥的后效。【结果】第2季单独喷施ZnSO₄小麦籽粒Zn含量提高了11.13 mg/kg,提高幅度为33%,而喷Zn-EDTA无明显效果。不喷Zn时,第1季均施和条施的ZnSO₄在第2季均表现出一定后效,小麦籽粒锌含量比对照分别提高了6.05、3.51 mg/kg,提高幅度为20%和11%;喷Zn时,第2季均施和条施ZnSO₄处理的小麦籽粒锌含量增加了28.59和21.59 mg/kg,增幅100%和76%,表现出显著富锌作用,但增加幅度比单独喷施要小很多。第1季土施的两种锌肥在第2季小麦收获后DTPA-Zn仍维持在1 mg/kg以上,即不喷Zn时,均施和条施ZnSO₄处理的土壤有效锌含量分别为1.99和1.65 mg/kg,均施和条施Zn-EDTA的有效锌含量分别为1.23和1.01 mg/kg;喷Zn时,均施和条施ZnSO₄处理的土壤有效锌含量分别为1.44和2.22 mg/kg,均施和条施Zn-EDTA处理的有效锌含量分别为1.16和1.10 mg/kg。土壤各锌组分含量均表现为:松结有机态Zn > 碳酸盐结合态Zn > 氧化锰结合态Zn > 紧结有机态Zn > 交换态Zn。具体而言,第1季均施和条施ZnSO₄,第2季结束后交换态Zn（Ex-Zn）、松结有机态Zn（Wbo-Zn）、碳酸盐结合态Zn（Car-Zn）含量均显著提高,其提高幅度分别为184%和116%;75%和85%;53%和43%。而均施和条施Zn-EDTA仅Ex-Zn、Wbo-Zn含量显著提高,其提高幅度分别为232%和132%;18%和10%。均施Zn-EDTA处理的锌肥利用率为0.27%,条施为0.70%,后者约为前者的3倍;而条施与均施ZnSO₄无差异。【结论】在潜在缺锌石灰性土壤上,单独喷施ZnSO₄显著提高了小麦籽粒锌含量,而喷施Zn-EDTA效果不显著;土施ZnSO₄和Zn-EDTA,不论条施或均施,虽然会使有效锌（DTPA-Zn）及较高活性锌形态（Ex-Zn、Wbo-Zn）长时间维持较高含量,但对第2季小麦籽粒富锌的后效有限;土施基础上配合喷施ZnSO₄对小麦籽粒锌的含量效果最令人满意。     

不同质地小麦根际土壤有机碳、氮含量及特性研究

测定了两种不同质地土壤小麦根际土及非根际土中不同形态有机碳、氮的含量及特性。结果表明,粘壤土及砂质壤土两种不同质地土壤小麦根际土中有机碳、可溶性有机碳(WEOC),土壤全氮、可溶性有机氮(WEON)、游离氨基酸及硝态氮和铵态氮均显著高于非根际土;根际土及非根际土中WEON的含量均高于硝态氮及铵态氮含量,其在根-土界面氮素转化中的作用值得关注。不同质地土壤相比,粘壤土中各指标的含量均显著高于砂质壤土。根际土有机碳矿化累积量及矿化率均高于非根际土;培养期间粘壤土释放的CO2量明显低于沙质壤土,这可能与粘壤土粘粒含量高,对土壤有机碳的保护作用有关。     

氮锌配施对冬小麦产量及土壤氮素转化相关酶活性的影响

  【目的】  锌(Zn)能够促进冬小麦对氮(N)素的吸收利用。研究氮锌配施对冬小麦土壤氮素形态转化及相关酶活性的影响，有助于探究氮锌配施促进冬小麦吸收利用氮的可能机制，为通过合理施肥提高冬小麦产量和品质提供理论依据。  【方法】  以‘郑麦379’为试材进行壤质潮土培养试验，设置CK (不施N和Zn)、Zn (施Zn 10 mg/kg)、N (施N 0.2 g/kg)、N+Zn (施N 0.2 g/kg+Zn 10 mg/kg) 共4个处理，分析了冬小麦产量及产量构成要素，测定4个生育期植株各部位N、Zn含量，土壤NO₃–-N和NH₄+-N含量及土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、脲酶和蛋白酶活性。  【结果】  与CK相比，Zn、N及N+Zn显著提高了冬小麦每盆穗数、穗粒数和籽粒产量，提高了不同时期小麦根、茎叶、穗和籽粒中N、Zn含量，且N+Zn处理的提高幅度明显高于Zn和N处理。随着冬小麦生育期的延长，各处理下土壤NO₃–-N和NH₄+-N含量有所降低，亚硝酸还原酶和脲酶活性有所提高，蛋白酶活性有所降低。N和N+Zn处理能显著提高土壤NO₃–-N含量，且N+Zn在冬小麦生育后期提高土壤NO₃–-N含量的幅度显著高于N处理。Zn、N及N+Zn处理能显著提高冬小麦生育后期土壤NH₄+-N的含量，且N+Zn处理提高的幅度高于Zn处理。Zn处理显著降低了拔节期后土壤硝酸还原酶活性，N及N+Zn处理降低了小麦生育后期土壤硝酸还原酶活性，且N+Zn降低硝酸还原酶活性的程度高于N处理；Zn、N和N+Zn处理均降低了土壤亚硝酸还原酶活性；Zn和N处理显著降低拔节期土壤脲酶的活性，但Zn、N和N+Zn处理均显著提高了土壤蛋白酶活性。  【结论】  氮锌配施提高冬小麦籽粒产量，促进冬小麦吸收土壤氮素，这是由于氮锌配施提高了土壤脲酶和蛋白酶活性，促进了土壤有机氮向铵态氮及铵态氮向硝态氮的转化，同时降低了冬小麦生育后期土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性，抑制了硝态氮的反硝化作用，从而提高了土壤中可供冬小麦吸收的铵态氮和硝态氮含量。     

氮锌配施条件下外源添加有机物对土壤锌有效性的影响

氮锌配施能促进冬小麦根土界面锌的有效性及化学形态间的相互转化,从而促进冬小麦对锌的吸收和累积。研究氮锌配施条件下,冬小麦根系分泌的有机物对土壤锌有效性的影响,为氮锌配施通过影响冬小麦根系活动进而提高土壤锌生物有效性提供一定的理论依据。以石灰性土壤为试验材料进行土壤培养试验,分别设置两个施肥水平（0、N 0.2 g/kg+Zn 10 mg/kg）和9种有机物处理（不添加有机物、顺乌头酸、巨头鲸鱼酸、3,5-苯丙氨酸、甘氨酸、环拉酸、羟脯氨酸、葡萄糖-1-磷酸、延胡索酸）,培养0、30、90、150 d时取样,分析土壤pH、有效锌和锌形态分级含量。在培养30 d时,在不施氮锌条件下,添加巨头鲸鱼酸、3,5-苯丙氨酸、甘氨酸、环拉酸、羟脯氨酸、葡萄糖-1-磷酸能显著降低土壤pH;在氮锌配施条件下,添加顺乌头酸、巨头鲸鱼酸、3,5-苯丙氨酸、甘氨酸、环拉酸、羟脯氨酸、葡萄糖-1-磷酸能显著降低土壤p H。在培养30 d时,在不施氮锌条件下,外源添加有机物对土壤有效锌含量无显著影响;在氮锌配施条件下,添加顺乌头酸、3,5-苯丙氨酸、甘氨酸、羟脯氨酸能显著提高土壤有效锌含量。同时,在不施氮锌条件下...     

荒漠盐生植物根际土壤酶活性的变化

利用根袋法研究了荒漠盐土和灌耕灰漠土中6种不同荒漠盐生植物根际养分和酶活性特征.结果表明:两种土壤中,根际土全氮含量比非根际土高,但全磷却比非根际土低.根际土有效态养分的变化则与全态相反,6种植物的根际土有效氮含量均显著低于非根际土,除芦苇外,根际土有效磷含量均高于非根际土.6种植物中,钠猪毛菜根际土有效氮亏缺最高,有效磷富集也最少.分析测定了根际土和非根际土转化酶、蛋白酶、过氧化氢酶、脲酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶活性及其与土壤养分的关系.结果表明:过氧化氢酶、脲酶和蛋白酶在两种土壤的植物根际表现出相反的变化,荒漠盐土中,根际土3种酶的活性均高于非根际土;而灌耕灰漠土的根际土3种酶活性均低于非根际土.荒漠盐土碱性磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶与几种主要养分含量有很强的相关性,较好地体现了荒漠盐土根际的养分状况,也说明盐生植物对荒漠盐土酶活性有较大的影响.     

氮锌配施对石灰性土壤锌形态及肥效的影响

通过分析石灰性土壤上施用锌肥后土壤中锌的形态变化,研究锌肥的有效性及后效,为指导合理施用锌肥提供理论依据。结果表明在潜在性缺锌的石灰性土壤施锌肥没有明显的增产效果,可增加小麦籽粒锌含量,但不同基因型反应差异很大;土壤中的锌主要以矿物态存在,占全锌91.5%~97.6%,其次为松结有机态锌(1.34%~5.53%)、碳酸盐结合态锌(0.47%~1.55%);施入土壤中的锌增加了交换态、松结有机态、碳酸盐结合态、氧化锰结合态锌含量,但大部分转化为矿物态;种植小麦可以使土壤中的锌向有效态转化;施氮增加了小麦对锌的吸收,也增加了锌矿化的比例;主成分分析结果表明,交换态、松结有机态和碳酸盐结合态均能不同程度反映土壤锌的有效性,石灰性土壤中碳酸盐结合态和有机结合态锌含量占有较为可观的比例,因此增加这两种形态储备容量是调节和控制土壤锌营养状况的重要措施。     

施氮对高寒垂穗披碱草草地根际、非根际土壤肥力的影响

为探究不同氮素添加水平对高寒生态条件下垂穗披碱草地土壤理化性质及速效养分的影响，选取天祝高山草原试验站2龄垂穗披碱草人工草地开展氮素添加试验。采用单因子试验设计，参照中国氮沉降分布格局确定试验地氮素添加剂量，设置对照N0(不施氮)、N1(12 kg/hm²)、N2(24 kg/hm²)、N3(48 kg/hm²)和N4(96 kg/hm²)5个氮素添加水平，每个处理4次重复。于2021年7月初和8月初2次施肥，9月份采集各处理根际、非根际土壤样品进行测定。结果表明：施氮水平对根际土碱解氮含量以及非根际土容重产生极显著影响(p<0.01),对根际土有机质及速效磷含量产生显著影响(p<0.05)。根际土中，随施氮水平上升，土壤含水量呈上升趋势；土壤pH缓慢下降，N4处理最低；N3处理下，根际土碱解氮、速效磷及速效钾较对照组分别显著提高8.92%,44.38%,16.00%(p<0.05);土壤有机质含量显著高于对照组(p<0.05);非根际土中，随施氮水平上升，土壤碱解氮及速效磷...     

锌源和施锌方法对石灰性土壤锌组分及锌肥利用率的影响

【目的】选用合适的锌肥以及合理的施肥方式不仅可以提高小麦籽粒锌营养品质,还可以提高石灰性土壤的锌肥利用率。因此,研究不同锌源和施肥方式对石灰性土壤中锌组分含量以及锌肥利用率的影响具有重要意义。【方法】采用盆栽试验,设置两种锌源(水溶态锌肥Zn SO4·7H2O和螯合态锌肥Zn-EDTA)全层混匀均施和表面条施两种方式,调查了土壤中交换态Zn(Ex-Zn)、松结有机态Zn(LOM-Zn)、碳酸盐结合态Zn(Carb-Zn)、氧化锰结合态Zn(Ox Mn-Zn)、紧结有机态Zn(TOM-Zn)5种形态锌的含量,分析了小麦对锌肥的利用率。【结果】全层混匀均施与表面条施,两种锌肥均增加了小麦籽粒和秸秆Zn含量,全层均施Zn SO4·7H2O处理的籽粒Zn含量比对照提高43%,均施和表面条施Zn-EDTA的籽粒Zn含量分别比对照提高57%和75%;Zn-EDTA均施和条施的锌肥利用率分别为6.5%和5.3%,Zn SO4·7H2O均施和条施的锌肥利用率分别为3.6%和1.3%。小麦收获后,条施Zn SO4·7H2O和Zn-EDTA的施锌区有效锌含量分别为9.25和1.97 mg/kg,分别为均施处理的2倍和1.8倍;与对照相比,Zn SO4·7H2O和Zn-EDTA条施及均施的4个处理均增加了土壤中各形态锌的含量,并且4个处理与对照土壤中各形态Zn含量的规律一致,即:松结有机态碳酸盐结合态紧结有机态氧化锰结合态交换态。均施Zn SO4·7H2O和Zn-EDTA 2个处理的交换态Zn含量分别为0.12和0.13 mg/kg,条施分别为0.38和0.54 mg/kg;均施处理松结有机态Zn含量分别为5.26和1.56 mg/kg;不同处理碳酸盐结合态Zn含量变化趋势与松结有机态Zn含量基本一致;条施Zn SO4·7H2O施肥区氧化锰结合态Zn含量为对照的4倍,不同处理的土壤中紧结有机态Zn含量变化规律与氧化锰结合态Zn含量变化规律相似。相关分析表明,土壤交换态Zn、松结有机态Zn和碳酸盐结合态Zn含量均与有效锌含量呈显著正相关关系,与不施锌肥相比,Zn-EDTA施入土壤后,小麦收获后松结有机态Zn和碳酸盐结合态Zn含量明显增加,而紧结有机态Zn则相对减少。【结论】潜在缺锌石灰性土壤上施用螯合态锌肥Zn-EDTA能显著增加土壤中潜在有效的锌组分以及锌肥利用率,而且施用螯合态锌肥后,较高的有效锌含量可以维持至小麦收获后,有效提高了锌肥利用率。与均施处理相比,条施这种集中施用的施肥方法可以增加近根系土壤中有效性较高的锌形态含量。     

锌与氮磷钾配合喷施对小麦锌累积、分配及转移的影响

【目的】 在作物上喷施锌肥与目前应用较广泛的喷施大量元素肥料 (氮、磷或钾肥) 相配合,是解决人体锌缺乏问题的重要途径。本研究初步阐明了锌与氮、磷及钾肥配合喷施对小麦籽粒锌营养品质的影响机制,为小麦籽粒有效可行富锌方法提供理论参考。 【方法】 2010—2014年连续进行了4年裂区田间试验。主处理为不同氮肥用量土施 (N 0、120和240 kg/hm2),副处理为喷蒸馏水 (CK)、喷0.3% ZnSO₄ (Zn)、喷0.3% ZnSO₄和1.7%尿素 (Zn + N)、喷0.3% ZnSO₄和0.2% KH₂PO₄ (Zn + P + K)、喷0.3% ZnSO₄和0.5% K₂SO₄ (Zn + K)。分析测定小麦开花期地上部以及成熟期各部位 (籽粒、叶片、颖壳和茎秆) 锌含量,研究锌与氮、磷或钾肥配合喷施对锌在成熟期小麦各部位的分配,以及花前和花后锌分配比例及其对籽粒锌累积的表观贡献率的影响。 【结果】 喷施Zn、Zn + N、Zn + P + K或Zn + K处理后锌含量提升幅度以叶片最大 (2.4～7.7倍),颖壳 (2.0～4.7倍) 和籽粒 (1.8～2.4倍) 次之,茎秆最小 (0.2～1.0倍),锌在叶片和颖壳分配比明显提高。与单喷Zn相比,Zn + N或Zn + K处理籽粒和叶片锌含量进一步增加,而Zn + P + K处理籽粒和叶片锌含量均有所降低。与Zn处理相比,花后营养器官锌吸收量及其向籽粒的转移量在喷Zn + N时分别增加12和14 g/hm2,在喷Zn + K时增加44和32 g/hm2,但喷Zn + P + K时分别降低37和18 g/hm2。土施氮肥亦可显著增加籽粒和各营养器官锌含量,以及锌在营养器官的累积和再转移,但增幅明显低于各喷锌处理。此外,与Zn处理相比,Zn + N、Zn + P + K或Zn + K处理未进一步影响锌在小麦各部位的分配,但锌肥的回收率在Zn + N或Zn + K处理下显著提高,在Zn + P + K处理下显著降低。 【结论】 锌肥与氮肥或钾肥配合喷施,主要通过增加营养器官对锌的吸收及向籽粒的转移量,进一步提高籽粒锌含量,而磷锌配合喷施通过降低营养器官对锌的吸收及向籽粒的转移进而降低籽粒锌含量。      

连续三年减施氮肥对潮土玉米生长及根际土壤氮素供应的影响

【目的】我国北方农业生产中氮肥过量施用现象较普遍,冬小麦?夏玉米轮作体系是当地主要种植方式。研究轮作体系氮肥减施对玉米产量、氮肥利用率、根系形态及根际中无机氮特征的影响,为集约化农业生产体系中氮肥合理施用提供支持。【方法】选择河北衡水潮土试验点冬小麦?夏玉米轮作体系,连续开展了三年田间试验,小麦收获后免耕播种夏玉米。冬小麦季设置N 0、180、225、300 kg/hm2四个氮肥用量处理,其夏玉米季相应氮肥用量依次设置为N 0、144、180和240 kg/hm2,为不施氮肥、减施40%、减施25%和习惯施氮量处理。分别在玉米生育期的苗期、大喇叭口期、灌浆期及收获期在处理小区随机选植株5株,测定玉米籽粒产量、地上部氮含量、氮累积量及根际土壤中无机氮等指标,利用WinRHIZO根系分析系统分析获取根长、直径等数据。【结果】与N240 处理相比,N144、N180处理连续三年的玉米籽粒产量、地上部含氮量与氮累积量、根系长度与直径、根际土壤硝态氮与铵态氮含量均未受到明显影响,而氮肥利用率显著提高,农田氮素表观损失降低。三季N0、N144和N180处理的夏玉米籽粒产量、非根际土壤硝态氮和铵态氮含量出现下降。除2008年大喇叭口期之外,三季玉米所有生育时期中,施用氮肥处理的夏玉米根际土壤硝态氮含量明显低于非根际土壤。2008年玉米抽雄期,根际土壤中铵态氮含量显著高于非根际土壤,而在收获期,根际土壤铵态氮含量比非根际土壤明显降低。同一生育期,氮肥减施未明显降低根际土壤铵态氮含量。2008和2009年两季玉米籽粒产量均与大喇叭口期以后地上部氮累积量呈显著正相关,而2010年只与苗期和成熟期显著相关。2009年玉米根际硝态氮含量均与玉米产量呈正相关,生育后期呈极显著正相关关系,而除大喇叭口期非根际土壤硝态氮含量与玉米籽粒产量不相关外,其他生育期的非根际土壤硝态氮含量均与籽粒产量显著相关。【结论】在华北小麦–玉米轮作种植体系下,在土壤肥力水平较高地区,连续三年减氮 25% 甚至 40%,未显著改变夏玉米根系形态及根际无机氮供应水平,氮肥利用率显著提高,但非根际无机氮供应水平和籽粒产量有下降趋势。因此,在河北高肥力地区小麦?玉米轮作下短期减少氮肥用量可行,持续减施还需进一步研究。     

2050年农田土壤温室气体排放及碳氮储量变化SPACSYS模型预测

【目的】 优化华北平原农田土壤的施肥措施,实现维持农田作物产量、提升土壤肥力的同时减少温室气体排放。 【方法】 基于长期定位试验观测数据,选取氮磷钾化肥 (NPK)、有机肥配施化肥 (NPKM) 和单施有机肥 (OM) 三个试验处理来评价和验证过程模型 (SPACSYS) 对不同施肥措施下的作物产量、土壤有机碳 (SOC) 和土壤全氮 (TN) 储量及土壤CO₂和N₂O排放动态变化的模拟效果,并预测至2050年不同施肥情景和肥料配施情景下作物产量、SOC、TN储量及土壤CO₂和N₂O排放量。 【结果】 统计分析结果表明,SPACSYS模型的小麦和玉米产量模拟值与实测值的相关系数R2为0.63～0.78,RMSE为3.78%～4.86%,EF为0.59～0.73;土壤有机碳和全氮储量模拟值与实测值的R2为0.73～0.89,RMSE为2.69%～3.79%,EF为0.67～0.82;土壤CO₂和N₂O排放量模拟值与实测值的R2为0.16～0.80,RMSE为4.03%～9.99%,EF为0.24～0.78,相关性均达到显著水平,表明SPACSYS模型模拟值的可靠性和准确性较高。利用该模型进行预测,结果显示到2050年,在当前施氮水平下,减氮50%会显著降低玉米产量约9%;减氮25%,与单施化肥处理相比,有机肥配施化肥处理和单施有机肥处理分别显著提高SOC年均储量约31%和62%,提高TN年均储量约18%和6%,而CO₂和N₂O年均排放量均没有显著增加。 【结论】 SPACSYS模型可以模拟中国华北平原典型农田冬小麦?夏玉米轮作体系的农作物产量、SOC和TN储量以及土壤CO₂和N₂O的排放情况。但是模型低估了OM处理的全氮储量,下一步研究需对模型做相应改进。至2050年,施用化肥和有机肥均可不同程度地提高有机碳和全氮储量,且该地区可适当降低氮肥施用量 (减氮25%),并采用有机肥配施化肥或单施有机肥的方式来维持作物产量、提升土壤肥力,同时降低温室气体排放。      

长期保护性耕作可提高表层土壤碳氮含量和根际土壤酶活性

【目的】 研究不同长期耕作措施对作物根际和非根际土壤碳氮元素含量和土壤酶活性的影响,以及土壤碳氮元素与碳氮转化相关酶之间的相互联系,对认识土壤酶响应土壤碳氮变化的机制和选择合理有效的耕作技术具有重要的理论和实践意义。 【方法】 长期耕作试验始于1999年,位于河南孟津县,属于黄土高原东部边缘,土层深厚 (50—100 m),土壤类型是壤质黄绵土。试验处理有草地 (GL)、传统耕作 (CT)、免耕覆盖 (NT)、深松覆盖 (SM),于2016年采集根际土和非根际土0—20 cm、20—40 cm,分析了土壤总碳、有机碳和总氮含量,以及β-葡萄糖苷酶 (BG)、β-纤维二糖苷酶 (CBH)、β-木糖苷酶 (BXYL)、乙酰氨基葡萄糖苷酶 (NAG) 和亮氨酸氨基肽酶 (LAP) 的活性,并进行了土壤碳氮元素含量与酶活性的相关性分析。 【结果】 1) 与传统耕作相比,免耕和深松显著提高了根际和非根际0—20 cm土壤的总碳、有机碳和总氮含量,显著降低了非根际20—40 cm土壤的总碳、有机碳和总氮含量。草地显著提高了根际土壤总碳、有机碳和总氮含量,显著提高了非根际0—20 cm土壤的有机碳含量,显著降低了非根际土壤的总碳含量和非根际20—40 cm土壤中的有机碳含量。深松显著降低了作物根际和非根际土壤C/N,免耕和草地处理显著降低了作物非根际20—40 cm土壤中的C/N,但草地处理显著提高了作物非根际0—20 cm土壤C/N。2) 与传统耕作相比,草地、免耕和深松显著提高了根际土壤中β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶和乙酰氨基葡萄糖苷酶的活性。草地显著提高了根际土壤的亮氨酸氨基肽酶活性,免耕和深松显著降低了根际土壤的亮氨酸氨基肽酶活性。3) 碳氮转化相关酶之间均存在正相关关系 (除β-纤维二糖苷酶与亮氨酸氨基肽酶之间)。碳氮转化相关酶与土壤总碳、总氮和有机碳之间均存在正相关关系 (除亮氨酸氨基肽酶与总碳之间),与C/N之间均存在负相关关系。 【结论】 土壤碳氮转化酶之间存在相互促进的关系,共同参与土壤碳氮的转化。长期保护性耕作 (免耕和深松) 可以有效提高土壤表层的总碳、有机碳和总氮含量,提高根际土壤酶活性,有利于营养元素 (有机质、碳氮元素) 的循环转化和作物的吸收利用,以深松效果最好,免耕次之。      

旱地高产小麦品种籽粒锌含量差异与产量构成和锌吸收利用的关系

【目的】 明确旱地条件下高产小麦品种籽粒锌含量差异与产量构成及锌吸收利用的关系,对通过品种选育和施肥调控提高旱地小麦籽粒产量和锌营养,实现小麦高产优质生产有重要意义。 【方法】 于2013—2016年连续三年在黄土高原典型旱地进行了小麦裂区田间试验。 以我国主要麦区的123个小麦品种为试材,每个品种设置不施肥和施N 150 kg/hm2、P₂O₅ 100 kg/hm2两个处理。分析了高产小麦籽粒锌含量差异及其与干物质累积、产量构成、锌吸收和分配之间的关系。 【结果】 施肥条件下,高产小麦品种籽粒锌含量存在显著差异,小麦籽粒锌含量与籽粒产量间无显著相关性,但与千粒重、锌吸收量、锌收获指数和籽粒锌形成效率呈显著正相关,与穗粒数呈显著负相关。在高产品种中,无论施肥与否高锌品种的籽粒锌含量均显著高于低锌品种;高锌品种的籽粒锌含量因施肥而显著提高,低锌品种却降低。施肥条件下,高锌品种的籽粒产量、生物量和收获指数与低锌品种相比无显著差异,穗数却显著降低;高锌品种的籽粒锌吸收量、地上部锌吸收量、锌收获指数和籽粒锌形成效率均显著高于低锌品种。且高锌品种的产量、生物量、穗数、穗粒数和锌吸收量因施肥引起的提高幅度均亦显著高于低锌品种。 【结论】 在黄土高原旱地低锌土壤上,无论是品种选育还是施肥调控,促进小麦锌的吸收和向籽粒的转移是提高小麦籽粒锌含量的关键。      

有机和无机肥配比对黄褐土硝化和反硝化微生物丰度及功能的影响

【目的】 土壤硝化与反硝化作用是氮循环的两个关键环节,本文研究不同比例的有机、无机肥配施对硝化和反硝化进程产生的影响,为高效施肥提供理论基础。 【方法】 在安徽农业大学农翠园试验基地的黄褐土上进行了小麦–玉米轮作田间试验。试验以不施氮肥为对照 (CK),在小麦、玉米总施氮量相同的条件下,设置5个处理,分别为单施无机肥 (T1)、无机肥∶有机肥 = 2∶1 (T2)、无机肥∶有机肥 = 1∶1 (T3)、无机肥∶有机肥 = 1∶2 (T4)、单施有机肥 (T5)。在小麦拔节期,取0—20 cm土壤样品,利用荧光定量PCR技术测定反硝化和氨氧化微生物丰度,并结合反硝化能力、N₂O/(N₂O+N₂) 产物比、土壤呼吸、硝化势和氨氧化细菌 (AOB) 与古菌 (AOA) 对硝化势相对贡献率的测定,分析江淮地区长期有机和无机肥配施对黄褐土硝化、反硝化微生物丰度及其功能的影响。 【结果】 单施无机肥或有机肥处理的硝化势均高于不同配比处理。与添加有机肥相比,增施无机肥会显著增加AOA的丰度和硝化贡献率。在反硝化方面,反硝化能力和土壤呼吸随着有机肥投入量的增加而增加,单施有机肥处理显著高于其它处理。nirS和nosZ型反硝化菌丰度随着有机肥的增加而增加,而nirK型反硝化菌丰度呈减少趋势。相关分析表明,反硝化能力与nirS型、nosZ型反硝化菌丰度、有机质和可溶性有机碳含量极显著正相关,与nirK相关性不强。 【结论】 与单施无机肥或有机肥处理相比,有机和无机肥适当配施可降低土壤硝化势,并能调控AOA和AOB在硝化过程中的作用,有效地降低土壤反硝化损失。      

不同磷水平下小麦蚕豆间作对根际有效磷及磷吸收的影响

【目的】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。【方法】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/hm^2 (P90)三个水平,和单作(M,包括小麦单作MW和蚕豆单作MF)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。【结果】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。【结论】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。     

基于DNDC模型的冬小麦?夏玉米农田滴灌施肥优化措施研究

【目的】滴灌施肥是一种具有节水、节肥等优点的水肥一体化田间管理措施,然而其对N₂O排放和经济效益的影响仍存在不确定性。针对我国重要的粮食生产方式—冬小麦?夏玉米轮作,优化设计适宜的滴灌施肥管理制度,对于提高水肥资源利用效率,减少环境污染,提高经济效益具有重大的实际意义。 【方法】在山东桓台冬小麦?夏玉米典型农田上设置试验,进行不同灌溉系数和不同施氮量处理对农田土壤N₂O排放和作物产量影响的研究。根据田间实测数据对DNDC模型进行校正和验证,利用验证后的模型定量评估滴灌施肥对N₂O排放的影响,综合考虑作物产量和N₂O减排效果和经济效益,最终提出华北平原冬小麦?夏玉米体系的优化滴灌施肥措施。 【结果】DNDC模型具备模拟滴灌施肥一体化管理措施下冬小麦、夏玉米生长情况和产量的能力,模型校正后能较好地模拟滴灌施肥条件下冬小麦/夏玉米农田土壤N₂O排放特征。在田间试验筛选出的最佳滴灌量和施氮量的基础上设置不同的滴灌量、施氮量以及玉米季施氮次数、施氮时间模拟情景,经过模型情景模拟最终筛选出的最优滴灌施肥措施是冬小麦季分4次滴灌施肥,滴灌量130 mm,随水施N 189 kg/hm2,夏玉米避开雨季分4次滴灌施肥,滴灌量19 mm,随水施N 231 kg/hm2。该模型模拟出的最优措施能够在不影响作物产量的基础上比田间试验筛选出的最佳滴灌和施氮量处理减少16%的N₂O排放。 【结论】与当地习惯漫灌撒肥措施相比,优化后的滴灌施肥管理全年共节水58.6%、减氮30.0%、减少50% N₂O排放,同时净收益增加了1336.41元/hm2,增加投资部分的收益率为230.34%,远大于部分预算法中100%的新技术采用标准。研究结果可为滴灌施肥技术在华北农田推广应用提供实际参考。     

氮、磷肥对蓖麻吸收积累矿区土壤铜的影响

【目的】 蓖麻是在铜矿区发现的耐性植物,其吸收积累铜的能力较强,但铜矿区土壤异常贫瘠,营养元素极度缺乏,蓖麻生长受限,为提高蓖麻生物量,实现其对铜的高吸收积累,本试验研究施用氮、磷肥对铜矿区蓖麻生长及其吸收积累铜的影响。 【方法】 盆栽试验的蓖麻种子和土壤采自湖北省大冶市铜绿山镇铜矿坑周边,氮肥选用NH₄NO₃,磷肥选用NaH₂PO₄,氮磷肥各设置4个水平 (氮肥0、75、150、300 mg/kg,磷肥0、20、80、200 mg/kg),进行双因素完全随机设计试验,共16个处理,每个处理3次重复。在云母基质中育苗,待蓖麻长出2片真叶后移栽,于矿区土壤中培育2个月后收获,测定蓖麻叶片SPAD值、干重、铜含量和土壤pH值、不同形态铜含量,计算蓖麻铜积累量和转运系数。 【结果】 氮肥单施时,蓖麻叶片SPAD值随施氮量增加而增加,蓖麻干重、铜积累量以N₇₅ P₀处理最高,与其他处理差异显著;磷肥单施时,蓖麻干重以N₀P₂₀处理最高,与其他处理差异显著,体内铜含量随磷肥用量增加先增加后减少最后又增加,在N₀P₂₀₀处理时最大。氮、磷肥同时施用对蓖麻叶片SPAD值、干重、铜含量、铜积累量、转运系数有显著交互作用。低量氮肥、低量磷肥配施可增加蓖麻干重,显著降低蓖麻铜积累量;高量氮肥、低量磷肥配施对蓖麻生长有抑制作用,蓖麻干重低于不施肥处理 (N₀P₀);低量氮肥、高量磷肥配施对蓖麻干重的增加作用最显著,同时蓖麻体内铜积累量达到最大,铜的转运系数降到最低;高量氮肥、高量磷肥配施可显著增加蓖麻叶片SPAD值。N₇₅P₂₀₀处理蓖麻总干重最大,比N₀P₀增加133%;N₃₀₀P₂₀处理蓖麻根部铜浓度最高,是N₀P₀处理的2.88倍;N₇₅P₂₀₀处理蓖麻吸收的铜总量最高,达到34.93 μg/株。施肥时土壤pH值降低不到0.1个单位,种植蓖麻后土壤pH值降低0.2～0.4个单位。施肥对土壤中铜形态的变化无显著影响,种植蓖麻后土壤中弱酸提取态铜和可还原态铜含量增加。 【结论】 施加适宜的氮肥会增加蓖麻叶片SPAD值、生物量,但施氮量过高会使蓖麻叶片SPAD值、生物量减少;施用磷肥可增加蓖麻对铜的吸收,蓖麻铜积累量在施磷量最高时最大。总体来看氮磷肥配施效果优于单施,N₇₅P₂₀₀是最佳组合,铜积累量是N₀P₀的2.33倍。