生物炭和秸秆对华北农田表层土壤矿质氮和pH值的影响

基于2014-2015年华北农田定位试验,设CK（单施氮磷钾肥）、C1（生物炭4.5t×hm^-2×a^-1+氮磷钾肥）、C2（生物炭9.0t×hm^-2×a^-1+氮磷钾肥）和SR（秸秆还田+氮磷钾肥）4个处理,对施用生物炭和秸秆还田对表层土壤矿质氮（NO₃^--N、NH₄⁺-N）含量以及土壤pH值的影响进行研究。结果表明,不同处理土壤矿质氮的动态变化趋势基本一致,施用生物炭和秸秆还田均可显著提高土壤NO₃^--N含量（P<0.05）,但对土壤NH₄⁺-N含量影响不大。与秸秆还田相比,高量施用生物炭有利于增加土壤NO₃^--N含量。各处理土壤中矿质氮主要以NO₃^--N为主,NH₄⁺-N含量均保持在一个较低水平。将冬小麦整个生育期内各处理土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量与夏玉米的相比,前者显著高于后者。在整个冬小麦-玉米轮作周期内,高量施用生物炭显著提高了土壤pH值,且各处理土壤NO₃^--N与土壤pH值呈显著负相关（P<0.05）,土壤NH₄⁺-N含量与土壤pH值相关性不显著;而各处理土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量与土壤含水量均呈显著正相关（P<0.05）。可见,添加生物炭对减少氮素的转化和流失具有较大潜力。     

冬小麦施氮对复播大豆土壤微生物区系及产量的影响

为揭示冬小麦不同施氮水平对复播大豆土壤微生物区系的后效影响,于2017-2018年在小麦季设置0、225、375和525 kg·hm^-2 4个施氮处理,分别记作CK、N₁、N₂和N₃,采用稀释平板法和MPV稀释法研究冬小麦不同施氮量对复播大豆土壤微生物区系的影响。结果表明,麦季施氮量对复播大豆土壤微生物区系具有显著的后效作用。随着麦季施氮量的增加,复播大豆产量、土壤细菌、真菌、放线菌、氨化细菌及好气性自生固氮菌数量呈先上升后下降的趋势,硝化细菌和反硝化细菌数量呈不断上升的趋势;其中,麦季适宜的施氮量(N₁、N₂)更能促进土壤微生物总数的生长繁殖,优化菌群结构,提高后茬大豆产量;而过量施氮(N₃)刺激硝化、反硝化细菌数量的增加,降低大豆产量,加速土壤中氮素损失,降低氮肥利用率。综合考虑冬小麦季施氮量为375 kg·hm^-2时,复播大豆产量达到最高,平均为2 988.93 kg·hm^-2, 两年大豆平均增产23.59%,并有利于改良后茬大豆土壤微生物区系,调节土壤生态环境。本研究结果为周年轮作模式下后茬大豆合理施氮提供了理论依据。     

施氮量和密度对盐碱滩涂水稻产量和品质的影响

为明确施氮量和密度互作对盐碱滩涂水稻产量和品质形成特征的影响,以淮稻5号为试验材料, 设置6个施氮量处理:N0(0 kg·hm^-2)、N210(210 kg·hm^-2)、N255(255 kg·hm^-2)、N300(300 kg·hm^-2)、N345(345 kg·hm^-2)、N390(390 kg·hm^-2),2个移栽密度处理:D1(33.4 万穴·hm^-2,12 cm×25 cm)、D2(27.8 万穴·hm^-2,12 cm×30 cm),测定了水稻产量及品质形成的相关因素。结果表明,随施氮量增加,单位面积穗数和每穗粒数呈先上升后下降的趋势,以N300处理最高;结实率和千粒重呈下降趋势。不同密度间比较,高密度处理的穗数和千粒重高于低密度处理,每穗粒数和结实率呈相反趋势。施氮量与移栽密度组合中,以N300D1处理的产量最高,达7 978.83 kg·hm^-2。施氮量的增加提高了稻米的加工品质与营养品质,同时降低了外观品质与蒸煮食味品质。移栽密度的增加提高了稻米的营养品质,但降低了加工品质、外观品质和蒸煮食味品质。综合分析认为,施氮量300 kg·hm^-2和移栽密度33.4万穴·hm^-2, 是盐碱滩涂水稻获得高产优质的栽培措施。本研究结果为盐碱滩涂水稻的高产优质栽培提供了理论依据。     

氮锌配施对不同玉米品种灌浆期生理特性和籽粒氮锌含量的影响

提高粮食作物中可食部分的锌生物有效性是解决人体缺锌的重要措施。为研究氮锌肥料施用对玉米籽粒锌营养的影响,本研究以郑单958和谷神玉66为试验材料,在大田条件下研究3个氮水平(90、180 和225 kg N·hm^-2)和2个喷锌处理(0和4.5 kg·hm^-2 ZnSO₄·7H₂O)下玉米籽粒产量和氮锌含量以及灌浆期叶片生理特性的变化。结果表明,吐丝后,与施氮量90 kg·hm^-2处理相比,施氮量180和225 kg·hm^-2处理提高了吐丝后穗位叶SPAD值及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、碳酸酐酶(CA)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和灌浆后期PSⅡ综合性能指数(PI),降低了丙二醛(MDA)含量。施锌能提高吐丝后穗位叶CA、SOD、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和灌浆后期SPAD值和PI,降低MDA含量。2个品种相比,谷神玉66灌浆后期穗位叶SPAD值、叶片初始荧光(F_o)和最大荧光(F_m)较高,而灌浆前期穗位叶PI和吐丝后NR、CA、SOD以及POD活性则以郑单958较高。施氮量为90 kg·hm^-2时,玉米籽粒产量平均为8.55 t·hm^-2,随着施氮量增加,玉米籽粒产量显著提高。籽粒中氮含量以施氮量180 kg·hm^-2时最高,为14.85 g·kg^-1。施氮量90和180 kg·hm^-2时,籽粒锌含量平均为27.2 mg·kg^-1,显著高于施氮量225 kg·hm^-2处理。与不施锌相比,喷锌后玉米籽粒产量未有显著变化,籽粒中氮、锌含量分别增加了11.7%和18.0%。郑单958籽粒产量较谷神玉66提高了3.8%,籽粒氮锌含量则分别减少了11.9%和5.3%。综合来看,施氮量为180 kg N·hm^-2时,与喷施ZnSO₄·7H₂O 4.5 kg·hm^-2 配合施用能够增强玉米灌浆期叶片SPAD和荧光特性,提高氮锌代谢关键酶活性,增强氧自由基清除系统酶活性,减弱膜脂过氧化作用的伤害,促进籽粒中氮、锌的吸收和累积。本研究结果可为玉米生产中优化锌生物强化措施提供理论依据。     

土壤不同形态氮素在剖面中移动特征的模拟研究

应用室内土柱模拟试验方法,在可控水量条件下,研究不同水量淋溶情况下,土壤不同形态氮素在剖面中的分布和移动特征.研究表明,土壤有机氮组分中,氨基酸氮和NH₃-N是易于移动的形态,非酸解性氮则相对稳定;无机氮组分中NO₃^--N是易于移动的形态,NH₄⁺-N运移性差,非交换态NH₄⁺-N为相对稳定形态;水、肥条件是决定NO₃^-     

施氮量对油后直播棉花产量、品质及生物量的影响

为研究施氮量对油后直播棉花生物量累积特征及其与产量、品质的关系,于2016-2017年在湖南常德设置了施氮量分别为0、90、180、270、360 kg·hm^-2氮肥水平试验。结果表明,在施氮量为0~360 kg·hm^-2范围内,施氮量越大棉株营养器官生物量累积越多,而棉株生殖器官生物量则在施氮量为270 kg·hm^-2时累积最多;皮棉产量、成铃数和单铃重均在施氮量为270 kg·hm^-2时达到最大;0~270 kg·hm^-2范围内,衣分随施氮量增加而增加。在施氮量为270 kg·hm^-2条件下,纤维长度和断裂比强度最高;适宜施氮量有利于纤维长度、断裂比强度的提高和马克隆值的优化,对伸长率和整齐度基本无影响。综上所述,适宜施氮量可提高棉花的产量、品质,洞庭湖棉区适宜的施氮量为180~250 kg·hm^-2。本研究结果为环洞庭湖棉区的氮肥合理运筹提供了技术参考。     

不同硝化抑制剂对黑土N2O的减排效果

【目的】施用硝化抑制剂是削减农田N₂O排放的有效措施，本文研究不同种类硝化抑制剂对土壤N₂O排放的影响，为选择高效硝化抑制剂以实现黑土N₂O减排提供科学依据。【方法】在黑龙江省东部典型旱作黑土区进行田间试验。设置6个处理：不施氮肥(N0)，常规施氮(N200)，减氮20%(N160)，减氮20%分别配施硝化抑制剂双氰胺(N160+DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(N160+DMPP)和2-氯-6 (三氯甲基)-吡啶(N160+CP)。测定全年土壤N₂O排放通量，同步测定土壤温度和含水量以及玉米生长季土壤铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和可溶性有机碳(DOC)含量。【结果】施氮显著提高了土壤NH₄⁺-N含量，且各施氮处理间差异不显著。施用硝化抑制剂处理降低了土壤NO₃^--N含量，DCD和DMPP处理的NO3--N...     

陇薯系列高淀粉马铃薯品种的淀粉产量及品质性状综合评价

为了评价高淀粉马铃薯品种的综合品质性状,本研究以甘肃省农业科学院育成的15个马铃薯品种(系)为参试材料,2011-2018年连续8年定点田间试验,测定了块茎产量、营养品质(干物质、淀粉、维生素C、粗蛋白)含量和矿物质元素(钾、钙、铁、锌)含量。结果表明,参试材料的块茎产量和营养品质含量均存在显著的基因型、环境及基因型与环境的互作效应,其中块茎产量、淀粉产量、干物质含量、淀粉含量性状的基因型效应大于环境效应,而营养品质中的维生素C、粗蛋白和还原糖含量的环境效应大于基因型效应。参试材料的块茎产量24 549~50 140 kg·hm^-2,淀粉产量4 271~9 298 kg·hm^-2,干物质含量21.07%~30.18%,淀粉含量14.63%~21.83%,维生素C含量12.20~18.95 mg·100g^-1,粗蛋白含量2.17%~2.71%,还原糖含量0.18%~0.43%,钾含量4 316~5 368 mg·kg^-1,钙含量85.10~138.40 mg·kg^-1,铁含量10.17~24.50 mg·kg^-1,锌含量2.45~3.80 mg·kg^-1。大西洋的衍生品种陇薯8号、陇薯9号、陇薯12号、陇薯14号、L0527-2、L08104-12、LZ111和L1149-2淀粉含量均超过18%,其中,L1149-2总体表现优异,其平均块茎产量50 140 kg·hm^-2、淀粉产量9 298 kg·hm^-2、干物质含量26.75%、淀粉含量19.30%、维生素C含量14.62 mg·100g^-1、粗蛋白含量2.52%、还原糖含量0.28%、钾含量5 297 mg·kg^-1、钙含量138.40 mg·kg^-1、铁含量20.40 mg·kg^-1、锌含量3.20 mg·kg^-1;而陇薯5号淀粉产量及营养品质较差。本研究为合理利用陇薯系列高淀粉马铃薯品种提供了科学依据,对改良高淀粉马铃薯品种产量和品质具有指导意义。     

高氮密植栽培对湘两优900产量形成及氮利用效率的影响

为探明湘两优900在热带稻区的高产性和适应性,在海南三亚进行4个施氮水平(0、150、225、300 kg·hm^-2)和2个移栽密度(25.0×10⁴、16.7×10⁴ hills·hm^-2)大田栽培试验,研究施氮水平和移栽密度对湘两优900产量形成和氮肥利用率的影响。结果表明,施氮水平和移栽密度对湘两优900产量影响显著,产量随着施氮水平和移栽密度的提高而显著增加,以施氮量300 kg·hm^-2与移栽密度16.7×10⁴ hills·hm^-2组合的产量最高(15.32 t·hm^-2),其增产优势主要表现为有效穗数多,地上部干物重和叶面积指数(LAI)大,叶绿素含量和净光合速率(Pn)高。施氮水平与移栽密度对氮肥吸收利用效率有影响,且施氮水平起显著作用。施氮量为300 kg·hm^-2时,氮肥吸收利用率最大(44.5%),增加施氮量能显著提高氮肥利用率,同时也会显著降低氮素吸收效率、氮生理效率、氮肥效率。从产量和氮肥利用效率综合考虑,施氮量300 kg·hm^-2与移栽密度25.0×10⁴ hills·hm^-2是本试验条件下的最优密肥组合。本研究结果为超级杂交稻在热带稻区(海南)推广应用提供了科学依据。     

基于15N示踪技术的干旱区滴灌葡萄氮素利用分析

为研究水氮调控对干旱区滴灌葡萄氮素吸收利用的影响,以新疆鲜食葡萄弗雷为试验材料,利用¹⁵N 示踪技术,设置2种灌水处理(灌水量为4 950、5 400 m³·hm^-2,分别记作W1、W2),3种施氮处理(施氮量为177、235、292 kg·hm^-2,分别记作F1、F2、F3)进行大田试验。结果表明,各处理土壤全氮含量和¹⁵N丰度差异极显著(P<0.01),并且在0~20 cm土层出现富集现象。各器官征调氮素能力随水氮投入加大极显著增强(P<0.01)。根系、茎秆、叶片器官的生物量随着吸氮量的增加极显著提高(P<0.01),而较高施氮量(F3)不利于果实器官生物量的积累。果树吸收的肥料氮量随水氮投入的加大逐渐增加,受水氮调控影响极显著(P<0.01),果树吸收的土壤氮量大于肥料氮量。W2F1的¹⁵N标记氮肥利用率和¹⁵N标记氮肥偏生产力最高,分别为38.36%和114.20 kg·kg^-1,W2F2的产量最高,为20 253 kg·hm^-2,但与W2F1差异不显著。表明水氮投入过多会引起茎秆和叶片器官徒长且不利于提高¹⁵N标记氮肥利用率。综上所述,灌水量5 400 m³·hm^-2、施氮量177 kg·hm^-2(W2F1)是兼顾经济效益与生态效应的可行水氮运筹模式。本研究结果为干旱区滴灌葡萄高产高效种植提供了参考。     

追氮量对不同试点小麦旗叶光合特性及产量的影响

为探究小麦在不同地区合理的追氮量,在北京和石家庄2个试点以强筋小麦藁优2018(B₁)和师栾02-1(B₂)为试验材料,设置75 kg·hm^-2(C₁)、105 kg·hm^-2(C₂)、135 kg·hm^-2(C₃)3种追氮水平的大田试验,研究不同追氮量对不同试点小麦光合特性及产量的影响。结果表明,在75~135 kg·hm^-2追氮量范围内,增加追氮量,可提高小麦旗叶净光合速率(Pn),增大气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr),降低胞间CO₂浓度(Ci)。随着开花后天数的增加,藁优2018的旗叶Pn和Gs下降速度均较师栾02-1快,且Ci升高;随着追氮量的增加,各处理叶绿素(Chl)(a+b)含量均呈增加趋势,开花后14 d,C₂、C₃处理Chl(a+b)含量相对C₁分别平均增加了6.01%和13.81%。籽粒产量、生物产量及收获指数(HI)均随追氮量的增加而提高,平均提高幅度分别为6.235%、3.11%和3.015%。试点间比较表明,两强筋小麦品种的旗叶Chl含量、Pn、Gs、Tr等在北京试点的结果均优于石家庄试点,表明北京试点的环境条件较石家庄试点更有利于小麦旗叶光合性能潜力的发挥,但后者环境更适宜供试品种的生长,更能充分发挥其产量潜力。各光合指标及Chl含量均在追氮量为135 kg·hm^-2(C₃)时最高(旗叶Pn除外),且两品种均获得最高产量,但追氮量为105 kg·hm^-2(C₂)与追氮量为135 kg·hm^-2(C₃)的产量差异不显著,从高产及资源投入角度考虑,强筋小麦藁优2018和师栾02-1的适宜追氮量均为105 kg·hm^-2。本研究结果可为强筋小麦在不同生态区的优质高效生产提供理论与技术参考。     

氮肥用量对花生氮素吸收与分配的影响

为明确花生氮素吸收与分配规律,以花育25号为试验材料进行土柱栽培试验,采用¹⁵N 示踪法研究氮肥用量对花生不同器官氮素同化吸收与积累分配的影响。结果表明,当施氮量超过90 kg·hm^-2(N2)时,花生植株各器官干物质量及氮素积累量基本不再显著增加。籽仁干物重在3个施氮量(N1、N2、N3) 条件下分别较不施氮增加2.61%、5.32%和1.88%,且在施氮量90 kg·hm^-2(N2)时最高,为19.00 g/株。同一施氮量条件下,花生不同器官¹⁵N 积累量表现为籽仁> 叶> 茎>果壳>根;在不同施氮量条件下,¹⁵N 在花生各器官积累量随施氮量增加而增加。N2增加了¹⁵N 在籽仁中的分配比例,降低了茎和叶片中的分配比例,促进氮素由营养器官向生殖器官转运,提高了¹⁵N 在籽仁中的积累量,其氮肥利用率分别较N1、N3和N4提高22.77%、17.56%和28.13%。综上,本试验条件下施用90 kg·hm^-2氮素(N2)可提高花生籽仁干物重,增加氮素积累量和氮肥利用率。一元二次方程模拟结果表明,77.19 kg·hm^-2为花生产量最高的最适施氮量。本研究结果为花生氮肥利用率及氮肥的合理施用提供了理论依据。     

氮肥运筹对苏打盐碱地水稻产量和氮肥利用率的影响

为探究氮肥运筹对苏打盐碱地水稻产量和氮肥利用率的影响,在大田条件下,于2017-2018年,以粳稻品种垦粳7号和垦粳8号为供试材料,设置5种氮肥运筹,即不施氮肥(N0)、农民常规施氮(N1,纯N总量150 kg·hm^-2,基肥:蘖肥:穗肥=6:3:1)、平衡施氮(N2,纯N总量150 kg·hm^-2,基肥:蘖肥:穗肥=4:3:3)、平衡减氮施肥(N3,纯N总量135 kg·hm^-2,基肥:蘖肥:穗肥=4:3:3)、氮肥前移(N4,纯N总量150 kg·hm^-2,基肥:蘖肥:穗肥=5:3:2),其中以N1为对照,研究不同氮肥运筹下其产量、产量构成因素、地上部分植株含氮量、穗部氮素积累量以及氮肥利用率的变化。结果表明,与N1相比,N2和N3的产量分别增加了11.45%和5.71%,且N2与N1间差异达显著水平,而N4的产量减少了10.43%;N2和N3齐穗期和成熟期地上部植株含氮量及穗部氮素积累量均得到显著提高,而N4显著降低;N2和N3显著提高了氮肥吸收利用率(NRE)、氮肥农学利用率(NAE)和氮肥偏生产力(NFP),显著降低了土壤氮素依存率(SNDR),且N2的NRE和NAE高于N3,而N4显著降低了NRE,显著提高了SNDR。综上,平衡施氮和平衡减氮施肥通过调整施氮量、施氮比例及施氮时期,可协同实现苏打盐碱地水稻高产和氮肥的高效利用。本研究结果为苏打盐碱地区水稻的氮肥运筹方式提供了理论依据。     

氮肥对粳性和糯性糜子干物质积累和产量性状及氮肥利用效率的影响

为探讨不同粳糯性糜子干物质积累、产量及氮素利用效率对不同供氮水平的响应,本研究通过两年田间试验,以粳性糜子品种陇糜13号和糯性糜子品种陇糜14号为试验材料,设置45(N1)、90(N2)和135 kg·hm^-2(N3)3个供氮水平,以不施氮为对照(CK),研究不同供氮水平下不同粳糯性糜子在开花期和成熟期的干物质积累与转运、农艺性状及产量的变化,分析氮素积累量、氮肥农学利用效率、氮肥偏生产力、氮素利用率及氮肥表观利用效率对施氮的响应。结果表明,随着施氮量的增加,不同粳糯性糜子的地上部各器官干重呈单峰曲线变化,在N₂下,开花期和成熟期糜子的茎秆干重、叶片干重、茎鞘干重和穗干重均显著高于CK(P<0.05);随着施氮量的增加,不同粳糯性糜子的氮肥偏生产力呈降低趋势,而氮素利用效率呈先降低后升高的趋势;N₂可以显著提高不同粳糯性糜子的株高、茎粗、穗长、单穗粒重、千粒重及产量,也可提升氮肥农学利用效率和氮肥表观利用率。两年数据表明,N2(90 kg·hm^-2)下陇糜13号的农艺性状、产量及氮素利用效率均优于陇糜14号。综上,本研究条件下,甘肃省会宁地区糜子的推荐氮肥施用量为90 kg·hm^-2,这对西北地区种植不同粳糯性糜子具有生产指导意义。     

应用15N标记尿素研究硝化抑制剂对设施番茄氮素去向的影响

为明确硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶(简称CP)在设施蔬菜上的应用效果及其增效机制,本研究采用田间微区试验,应用¹⁵N稳定性同位素示踪技术研究了在推荐施氮量(180 kg·hm^-2)和习惯施氮量(300 kg·hm^-2)下,CP对设施番茄氮素去向的影响,并进行了其增效机制的初探。结果表明,在施氮量为180和300 kg·hm^-2条件下,施用CP可增加番茄产量17.3%和31.4%,肥料氮回收率分别增加8.6和9.2个百分点,氨挥发排放增加了2.47和3.65 kg·hm^-2,其他损失合计减少了15.5和27.6 kg·hm^-2。 添加CP促进了氮素从茎和叶向果实的转移,且减少了氮素损失,提高了氮素利用率,这可能是其增效的机制之一。施用CP带来的经济效益显著高于其成本,在蔬菜生产上值得应用与推广。     

不同氮高效玉米品种对氮素的吸收转运和代谢研究

为研究不同氮高效型品种的氮素代谢调控机制,本试验以高氮高效型玉米品种先玉335和低氮高效型玉米品种京农科728为试材,设置5个施氮水平120、180、240、300、360 kg·hm^-2,以本地大田生产施氮量360 kg·hm^-2为对照(NCK),探讨不同基因型玉米植株氮素转运、氮代谢关键酶活性和关键酶基因表达对减施氮肥的响应特征。结果表明,当施氮量为240~300 kg·hm^-2时,先玉335各生育时期氮含量较高,平均产量达到较高水平;当施氮量为180~240 kg·hm^-2时,京农科728各生育时期氮含量较高,平均产量达到较高水平。在低氮条件下,相较于先玉335,京农科728的硝酸还原酶(NR)、亚硝酸盐还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、天冬酰胺合成酶(AS)均可保持较高的活性。相较于拔节期,京农科782在大喇叭口期的NR基因相对表达量显著上调;大喇叭口至灌浆期,两品种的GOGAT1和GOGAT2基因均显著上调;抽雄吐丝和灌浆期,京农科728中的GS1-3基因相对表达量显著上调;灌浆期,先玉335的GS1-3基因表达量显著上调。相较于拔节期,在其他生育期,两品种的GS1-4基因相对表达量均显著下调。相较于拔节期,京农科728在灌浆期的AS1和AS3基因相对表达量显著上调。相较于其他各生育时期,先玉335在拔节期的AS1基因显著上调。本研究结果证明了氮代谢关键酶基因对不同氮高效型品种的氮素吸收调控存在显著差异。本研究为了解不同氮高效型品种的氮素吸收调控特征提供了理论依据。