冬小麦抗逆栽培技术原理的研究 Ⅱ不同生育期重施氮肥对冬小麦生育和抗逆性的影响

本文通过不同生育期重肥N肥对小麦器官建成、光合产物分配与籽粒蛋白质含量等的影响,明确了造成小麦贪青、倒伏的“危险施肥期”和施用N肥的“最大效益期”,并对如何防止贪青、倒伏,增强抗逆性,提高产量和品质等安全、经济施用N肥的技术问题进行了初步探讨.结果表明:1.冬小麦生育前期(注1)施N过多,是造成田间群体大、基部节间长、成穗率低、穗小粒少、千粒重低、生育延迟等的主要原因.因而生育前期是引起冬小麦贪青、晚熟和倒伏的“危险施肥时期”,也叫“N素的过剩敏感期”.2.冬小麦生育前期不施N或者底施N“不过量” 时,生育中、后期重施N肥不仅不会引起贪青、倒伏,而且能大大提高小麦后期的光合生产率和抗逆性,达到成穗率高、小穗退化少和提高粒重的明显效果,使抽穗后的干物质生产量达到籽粒产量的90%左右,尤其是春五叶露尖的中期施肥(即拔节肥)可明显提高小麦产量.因此,拔节期是冬小麦的“N素最大效益期”,也叫“N素不足敏感期”,也是冬小麦抗逆栽培技术中的安全、经济施肥期.     

农田施用水葫芦对水稻钾素吸收利用的影响

以粳稻品种‘运2645’为供试材料,设计农田施用水葫芦（将晒干水葫芦按4500 kg/hm2农田施用）、不施用水葫芦处理和施N量为120 kg/hm2（LN）、240 kg/hm2（NN）处理,研究其对水稻不同生育时期K素含量、K素吸收、K素分配和K素利用效率的影响。结果表明：（1）农田施用水葫芦使水稻不同生育时期植株含K率显著提高,增加幅度从够苗期逐渐下降,到抽穗后又逐渐增加;使各生育时期吸K量显著提高;（2）农田施用水葫芦对水稻不同生育时期K素在茎鞘、叶片中分配比例多无显著影响,使成熟期K素在穗中分配比例显著降低;（3）农田施用水葫芦使水稻不同生育时期K素干物质生产效率均显著或极显著降低,使K素籽粒效率和K素收获指数均显著降低;（4）增施N肥,使水稻不同生育时期的植株K素含量和吸K量均得到极显著的增加,使K素干物质生产效率和K素籽粒生产效率均显著或极显著下降;（5）水葫芦 × N对稻株K素吸收利用多无显著互作效应。农田施用水葫芦使水稻植株含K率、K素吸收量显著提高,使K素干物质生产效率和K素籽粒生产效率显著降低。     

FACE对武香粳14根系活性影响的研究

利用我国惟一的农田开放式空气CO₂浓度增高(Free-air CO₂ enrichment-FACE)研究平台,研究大气CO₂浓度比对照（现大气CO₂浓度）高200 μmol·mol^-1的FACE处理对水稻品种武香粳14根系活性的影响。结果表明：(1)FACE处理使水稻单位干重根系的总吸收面积、活跃吸收面积的最大值比对照提早10 d左右,移栽后18 d及其以后不同生育时期的单位干重根系的总吸收面积、活跃吸收面积、α-萘胺氧化量等根系活性指标均显著或极显著低于对照,但FACE处理对每穴根系活性的影响相对较小;(2)移栽后28 d及其以后不同生育时期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积、根干重与单位干重根系的活性关系密切,根量越大单位干重根系的活性越低;(3)不同生育时期的植株含氮率与单位干重根系的活性多呈正相关,植株碳氮比与单位干重根系的活性多呈负相关。笔者认为,FACE处理水稻生育前期根系生长量大、植株含氮率低、碳氮比高等可能是造成其单位干重根系活性显著低于对照的重要原因。     

开放式空气CO2浓度增加对水稻生育期的影响及其原因分析

2001－2003年利用农田开放式空气CO2浓度增高（FACE）系统平台,以武香粳14为供试品种,设置不同施氮量处理,研究大气CO2浓度比对照高200 μmol·mol-1的FACE处理对水稻生育期的影响及其可能原因。结果表明,FACE使水稻播种—抽穗期、抽穗—成熟期和全生育期的天数分别比对照缩短3～5、1～5、4～9 d,平均分别缩短3.4、2.4、     

种植方式对陆稻和水稻磷素吸收利用的影响

以陆稻中旱3号和水稻武香粳99-8为材料, 设置覆膜旱种和裸地旱种2种方式, 以水层湿润灌溉为对照, 研究了种植方式对磷(P)素吸收利用的影响。结果表明, 与水种(对照)相比, 中旱3号覆膜旱种的产量显著降低, 而武香粳99-8覆膜旱种的产量则无显著差异, 裸地旱种的产量均显著降低。旱种使稻株的含P率和P素累积量下降, 但生育后期含P率下降速度变慢, 并且使P素在叶片中的分配比例下降, 茎鞘中的分配比例陆稻显著增加, 水稻覆膜旱种显著增加, 裸地旱种显著减少。旱种可增加P素物质生产效率, P素籽粒生产效率因覆膜与否而异。与武香粳99-8相比, 中旱3号生育后期稻株含P率低且下降慢, P素累积量少, P素在叶片和穗部的分配比例较高, P素物质生产效率、P素籽粒生产效率和P素收获指数均增加, P素分配比例和P素籽粒生产效率在不同种植方式下变化幅度小。稻株的P素累积量与不定根数、根重和产量呈极显著正相关(r₁ = 0.8227**, r₂ = 0.7928**, r₃ = 0.7344**)。表明旱种对P素吸收利用的影响因旱种方式和品种类型不同而有较大差异, 旱种能增加P素的物质生产效率。     

内蒙古典型草原土壤N2、N2O、NO和CO2排放的研究——土柱培养实验

为了进一步了解内蒙古典型草原生长季内主要温室气体氧化亚氮(N2O)、一氧化氮(NO)和二氧化碳(CO2)及反硝化终产物N2的排放。采用氦环境培养-气体同步直接测定法,在不同土壤温度(5℃和20℃)和不同土壤含氧量(10%和20%)条件下,关注不同放牧处理土壤N2、N2O、NO和CO2排放。结果显示:不同放牧处理土壤N2、N2O、NO和CO2排放速率分别为0.3~2.0μgN/(h.kg)、0.02~0.4μgN/(h.kg)、0.08~0.7μgN/(h.kg)和0.01~1.9 mg C/(h.kg),N2排放为N2O的8~17倍。由于较大的空间变异性,并未观测到不同放牧处理对土壤N2、N2O、NO和CO2排放的影响。土壤温度升高和湿度增加能促进N2、N2O、NO和CO2的排放,而土壤O2含量对其排放的影响不显著。     

FACE对武香粳14颖花分化和退化的影响

2001—2003年，利用我国唯一的农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)研究平台，研究大气CO₂浓度比对照高200 μmol·mol^-1的FACE处理对水稻品种武香粳14颖花分化和退化的影响。FACE处理结果表明，每穗现存颖花数平均比对照少10.4～12.6朵，降幅为6.88%~8.49%，达极显著水平；对每穗颖花分化数和1次枝梗颖花退化数无显著影响，但使2次枝梗颖花的退化数和退化率显著高于对照；水稻每朵分化颖花所占有的抽穗期植株含N量和拔节至抽穗期的吸N量显著或极显著小于对照，使抽穗期茎鞘中可溶性碳水化合物含有率及其与植株含N率的比值显著或极显著高于对照；每朵分化颖花所占有的抽穗期植株含N量和拔节至抽穗期的吸N量与每穗颖花退化数均呈线性负相关，相关系数分别为－0.848**、－0.961**；抽穗期茎鞘中可溶性碳水化合物含有率及其和植株含N率的比值与每穗颖花退化数均呈线性正相关，相关系数分别为0.808*、0.831*。认为FACE处理降低水稻颖花形成期吸氮能力，使植株碳代谢增强、氮代谢减弱可能是其分化颖花大量退化和每穗颖花数少于对照的重要原因之一。     

秸秆还田对热带土壤-水稻种植系统N2O排放的影响

为研究秸秆还田对热带地区稻田N2 O排放的影响,以不同管理措施下耕作4 a的稻田土壤为基础,通过盆栽试验观察种植水稻后N2 O排放动态变化.试验设置了不施氮对照(CK)、常规施氮(CT)、单施秸秆(ST)和常规施氮+秸秆(CTST)处理.结果表明,各处理N2O排放通量在-0.23～6.64 mg/(m2·h),主要集中在水稻生育前中期,CTST处理相比于CT处理显著降低了分蘖肥期田面水无机氮浓度(P<0.05),同时减少了N2O排峰的维持时间;各处理全生育期N2O累积排放量为0.13～2.85 g/m2,施氮处理显著高于不施氮处理(P<0.05),ST处理与CK处理差异不显著(P>0.05),CTST处理相比于CT处理可减排49.11％(P<0.05).因此,施用氮肥是N2O排放增加的主要原因,秸秆还田可显著减少热带土壤-水稻种植系统N2 O排放.     

FACE对武香粳14根系生长动态的影响

2002－2003年利用我国惟一的农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)研究平台,研究大气CO₂浓度比对照高200 μmol·mol^-1的FACE处理对早熟晚粳稻品种武香粳14根系生长动态的影响。结果表明,(1)FACE处理水稻分蘖期、拔节期、抽穗期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积以及根干重均极显著大于对照;(2)FACE处理使水稻有效分蘖期间和无效分蘖期间发生的不定根粗度均显著大于对照,使拔节长穗期间发生的不定根粗度明显变细,因而使抽穗期每条不定根的平均粗度与对照无显著差异;（3）FACE处理水稻抽穗期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积和干重均极显著大于对照主要是由于FACE处理使水稻有效分蘖期间和无效分蘖期间这些根系性状的大幅度增加,而FACE处理对水稻拔节长穗期间这些根系性状的影响较小。     

不同施氮水平下两种品质类型小麦植株氮素形态的变化特征

籽粒氮素获取能力对提高小麦产量和品质非常重要。选用小麦品种豫麦47(高籽粒蛋白含量,15.5%)和豫麦50(籽粒蛋白含量12.4%),研究了不同施氮水平下小麦植株不同器官营养性N素（AN）、功能性N素（FN）和结构性N素（SN）的变化及其基因型差异。结果表明,花后籽粒从营养器官获取氮素的能力以及利用营养器官氮素形成产量的能力,高蛋白品种豫麦47均显著高于低蛋白品种豫麦50。施氮水平对3类N素含量的影响小于品种效应,且3类N素的品种间差异在花后显著大于花前。在叶片和茎秆中,豫麦50的AN含量从拔节至灌浆期持续下降,而豫麦47持续升高;籽粒中,豫麦50的AN含量花后表现下降（由1.98~2.35 mg g^–1下降到1.38~1.70 mg g^–1）,而豫麦47先降（由5.51~5.70 mg g^–1陡降至花后17 d时的1.15~1.38 mg g^–1）后升（由1.15~1.38 mg g^–1缓慢上升至成熟时的1.29~3.29 mg g^–1）。FN含量,两品种间在叶片和茎秆中的差异不显著。SN含量,在叶片和茎秆中两品种不同生育阶段变化趋势基本相同,均先升后降,以开花期最高,但豫麦47比豫麦50花后表现大幅度的显著下降;在籽粒中,两品种均呈现一定的下降趋势。但豫麦47开花时SN含量（3.70%~4.28%）极显著高于豫麦50（1.38%~1.74%）,因此,其花后下降幅度也极显著大于豫麦50,3个施氮水平下成熟期比开花期豫麦47分别下降49%、49%和49%,而豫麦50仅下降7%、23%和21%。说明豫麦47籽粒比豫麦50具有较强的从营养器官获取氮素的能力,其开花时籽粒具有较高的SN含量,胚及胚乳细胞分裂对AN的需求较大,为籽粒从营养器官获取较多氮素提供了较大的“源动力”。SN合成决定着氮素的流动方向,是驱使氮素流动的重要因素;叶片和茎秆SN的分解物是花后转运氮素的主要来源。     

氮肥运筹对大穗型水稻品种金恢809灌浆期叶片蛋白质表达的影响

籽粒灌浆期叶片的代谢情况对水稻最终产量的形成具有重要的意义。本文运用双向电泳技术探讨了两种不同氮肥施用比例下,籽粒灌浆不同时期叶片蛋白的差异表达情况。共检测到32个出现差异表达的蛋白,其中27个在后期适当增加氮肥施用比例的处理下上调表达,5个下调表达。依据蛋白功能可以将鉴定到的蛋白分为5大类即光合代谢(12个)、抗逆反应(5个)、激素合成及信号转导(5个)、细胞生长和分化(5个)、假想蛋白(5个)。为了进一步明确氮肥调控对灌浆期叶片的影响,本文考察了叶片光合以及保护酶相关指标。结果显示,增加水稻生育后期的氮肥施用比例,延缓了叶片中叶绿素以及可溶性蛋白在籽粒灌浆期的降解,延长了叶片光合作用时间,提高了SOD、POD和CAT在灌浆后期的活性,降低了膜脂过氧化程度。生理指标结果进一步证明了差异蛋白组学结果的可靠性,说明后期增加氮素的供应确能有效地促进叶片灌浆期正常的生理代谢。本研究在蛋白水平和生理指标水平,为进一步揭示氮肥调控措施对水稻灌浆代谢机理的影响提供了理论依据。     

施肥对不同品种麦田CO2通量的影响

为探讨施肥对小麦田间CO2释放量的影响，设计以四个不同施肥水平为主处理，以三个不同年代的主栽品种碧玛1号、烟农15号、山农11号为研究对象，采用封闭式静态暗箱技术，应用LI-6400型便携式光合测定仪（美国）在作物生长期测定土壤CO2释放量和光合速率。同时测定了作物的生理生化指标（株高、叶绿素含量、旗叶叶面积）和生物量以及环境影响因素土壤温度和水分等。研究结果表明：（1）施肥有利于增加土壤CO2释放量，且中氮处理水平释放量最多。（2）土壤温度和水分对土壤CO2释放量有一定的影响，土温越高，水分越大，CO2释放越多。     

施氮量对一年生黑麦草光合特性的影响

为了探究不同施氮量对一年生黑麦草(Lolium multiflorum Lamk.)光合特性的影响。本研究以‘特高’宽叶型一年生黑麦草为供试材料,采用盆栽试验,设置了4个处理组,分别为:CK对照组(不施肥)、C1低氮处理组(施鸡粪0.38 kg/m^2,即氮100 kg/hm^2)、C2中氮处理组(施鸡粪0.76 kg/m^2,即氮200 kg/hm^2)、C3高氮处理组(施鸡粪1.34 kg/m^2,即氮350 kg/hm^2)。利用Li-6400便携式光合仪测定开花期一年生黑麦草叶片的主要光合参数和光合特性的变化。结果表明:200 kg/hm^2施氮水平的表观量子效率(apparent quantum yield,AQY)和光饱和点(light saturation point,LSP)最高(分别为12.80 μmol·m^-2·s^-1和1 774.47 μmol·m^-2·s^-1),光能利用区间最大。350 kg/hm^2施氮水平下气孔导度(stomatal conductance,Gs)以及蒸腾速率(transpiration rate,Tr)显著低于其它处理,水分利用力(water use efficiency,WUE)强,但光呼吸速率(photorespiratory rate,Pr)较高,不利于干物质积累。同时,0?200 kg/hm^2施氮范围内,随着光照强度和CO2浓度的增加,各处理的净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)均随之增加,但350 kg/hm^2施氮水平下叶片净光合速率的增加反而低于200 kg/hm^2施氮水平。合理的施氮量对黑麦草的光响应和CO2浓度响应曲线有明显的调节作用。在本试验条件下,施氮量为200 kg/hm^2最佳。     

氮肥种类和用量对油麦菜生物和品质的效应

通过盆栽试验研究了不同氮肥品种及用量对油麦菜生物效应、品质效应的影响。结果表明,施用N2水平尿素提高油麦菜生物量效果最好,在低、中氮水平（N 0.08~0.16g/kg）下,4种氮肥对油麦菜生物量的影响存在差异,油麦菜维生素C、可溶性糖、纤维素和硝酸盐含量均随氮肥用量加大而增加,亚硝酸盐含量在氮肥的用量和品种都存在显著差异,但没有规律性。不同种类氮肥对油麦菜各品质的影响差异因用量而不同     

增施CO2对设施马铃薯生长及氮素积累的影响

选用马铃薯(Solanum tuberosum L.)为试材,研究增施CO2能否降低马铃薯块茎中硝酸盐含量并缓减土壤次生盐碱化,为提供安全的马铃薯产品同时延长温室土壤的可持续利用.试验采用传统氮素施肥和温室CO2气体施肥结合的方法,研究了增施CO2条件下氮素水平对马铃薯生长、氮素积累量、硝酸盐含量的影响.结果表明:增施...     

氮素对燕麦冠层结构及光合特性的影响

为了研究氮素对燕麦坝莜1号的冠层结构、光合特性及产量的影响,用红外气体分析仪和冠层分析仪测定不同氮肥处理下群体的冠层结构和光合特性,同时分析了不同氮素水平下产量性状指标之间的差异性。结果表明:随着施氮量的增加,单株叶面积和叶绿素含量均显著增加,单株叶面积在整个生育期呈"M"型变化,叶绿素含量在抽穗期达到最大值。施氮量对叶面积指数和透光率的影响呈相反的变化趋势,随着施氮量的增加,叶面积指数变大,而透光率变小。随着施氮量的增加,燕麦坝莜1号旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著提高,胞间CO2浓度则降低。产量以N2处理(144.0 kg/hm2)最高。因此认为,合理的氮肥用量能显著改善燕麦群体的冠层结构,提高光合效率,是燕麦增产的重要农艺措施。     

FACE条件下冬小麦生长特征及产量构成的影响

模拟2050年冬小麦生长的CO2浓度下,冬小麦生长和产量的响应,有助于评价未来CO2浓度升高对小麦生产的影响。利用农田开放式大气CO2浓度升高(FACE)试验平台,以强筋冬小麦CA0493为供试材料,CO2浓度处理设定对照CO2(aCO2, 415±16 μmol/mol)和高浓度CO2(eCO2, 550±17 μmol/mol)2个水平;施N处理设常规施氮（NN,底肥含N 118 kg/hm2+追肥含N 70 kg/hm2）和低氮（LN,底肥含N 66 kg/hm2+追肥含N 17 kg/hm2）2个水平,研究高浓度CO2和不同施氮量对冬小麦株高、叶面积、分蘖动态、产量和产量构成要素的影响。结果表明,高CO2浓度显著提高了拔节期小麦株高(5.12%),常规施氮下的增幅高于低氮下的增幅。CO2浓度升高显著增加了开花期的旗叶面积(14.87%)和主茎上部3叶叶面积(10.02%),旗叶叶面积的增加主要由叶长增加(8.97%)决定。CO2浓度升高使常规施氮下的分蘖数量增加。开放式CO2浓度升高使冬小麦产量增加18.3%(P<0.05),低氮和常规施氮下的增幅分别为6.0%、31.4%。高浓度CO2使小麦单位面积穗数和穗粒数分别增加5.3%和14.5%(P<0.05),常规施氮下的增幅均高于低氮下的增幅,不孕小穗数下降11.12%(P<0.05),而对千粒重无显著影响。高浓度CO2使不孕小穗数降低,小花退化减少,从而提高了穗粒数,是产量增加的主要原因。     

不同氮量处理配施宛氏拟青霉提取物对小白菜生长和氮素吸收的影响

为探究氮肥配施宛氏拟青霉（Paecilomyces variotii）提取物（ZNC）对大田小白菜生长和氮素吸收的影响,为小白菜的高效生产提供技术参考和理论依据。以小白菜品种“秀青”为材料,不施氮肥（CK）为对照,设置配施清水组减施1/3氮（240kg/hm²,2/3 U）、正常施氮（360kg/hm²,U）和增施1/3氮（480kg/hm²,4/3 U）,及对应配施ZNC组（2/3 UZ、UZ、4/3 UZ）,共7个处理。结果表明,氮肥与ZNC配施存在耦合互作效应。在减施和常规氮水平下,2/3 UZ和UZ分别较2/3 U和U处理鲜重增加10.49~27.75%,产量提高10.51%~19.63%,氮素农学效率和氮肥偏生产力分别增高38.72%~54.62%和10.49%~19.62%,净收益增加0.42万~0.90万元/hm²。与U处理相比,2/3 UZ氮素农学效率和氮肥偏生产力分别提高37.75%和45.59%,产量和净收益未显著降低。综上,在减施1/3氮和正常施氮水平下配施ZNC较清水对照可提高氮素农学效率和氮肥偏生产力,实现增产增效;2/3 UZ与U产量相当,但氮素农学效率和氮肥偏生产力均较U处理显著提高,达到减肥增效目的。     

不同生育时期施氮对冬小麦氮素分配及叶片代谢的影响

通过＾１５Ｎ示踪结合叶片代谢变化研究二棱期,雌雄蕊原基形成期和四分体期分别施氮对冬小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响机理。结果表明：四分体形成期和雌雄蕊原基形成期施氮处理,收获期营养器官中＾１５Ｎ原子百分超显著降低,籽粒中＾１５Ｎ原子百分超明显增加,并提高了开花后叶片硝酸还原酶活性和叶片衰老后期的光合作用速率,显著增加了籽粒产量和籽粒蛋白质含量。