适度干旱和低养分投入促进黄精生长发育与黄精多糖累积

  【目的】  探究在不同水肥胁迫条件下黄精光合特性、生长发育及黄精多糖含量的差异,为黄精栽培生产中水肥管理提供科学依据。  【方法】  试验设4个单因素黄精盆栽试验。水分试验设计灌水量400 mm (严重干旱)、500 mm (中度干旱)、600 mm (轻度干旱)、700 mm (充分供水)、800 mm (极充分供水) 5个水平,不施任何肥料。氮磷钾肥料试验均设4个水平:低量、理论用量、经验用量和超量,氮肥(尿素)依次为110、225、375和525 kg/hm2,磷肥( 磷酸二铵)为260、525、750和975 kg/hm2,钾肥(硫酸钾)为75、150、225和300 kg/hm2,肥料试验灌水量均为当地年降雨量 (680 mm)。在黄精不同生长时期,用光合作用仪测定净光合速率 (P_n)、蒸腾速率 (T_r)、气孔导度 (G_s)、胞间CO₂浓度 (C_i) 等光合参数,用叶绿素荧光仪测定荧光参数值并绘制快速荧光动力学曲线,直尺测定株高、根长,叶面积测定仪测定叶面积,称重法测定根茎鲜重及干重,紫外–可见分光光度法测定黄精多糖含量。  【结果】  中度干旱胁迫下,黄精光合能力较强,根茎多糖含量较高;充分灌水时生长发育旺盛,但光合速率和多糖含量低于中度干旱条件下。氮肥处理P_n、G_s、T_r值均以超量施肥最大,但P_n值随着施氮量的增大呈现先增高后降低再升高的“N”形曲线;以低氮量、经验磷量、低钾量处理的F_m最大,不同水肥条件下的黄精叶片均有明显的OJIP趋势;低量氮肥和低量钾肥条件下黄精的株高及根茎生物量高于其它施肥量处理;黄精多糖含量均以经验施肥量处理最高。在生长指标与黄精多糖含量的相关性分析中发现,株高与根茎生物量呈显著相关性 (P < 0.05),叶面积与黄精多糖含量有极显著相关性 (P < 0.01),黄精的植株越高,其药材生物量越大,而叶面积越大,其体内多糖含量越高。  【结论】  黄精栽培需保持中度的干旱,适当降低施肥量,特别是氮和钾用量,经验用量以下的施肥处理可以在获得较高的黄精根茎生物量的同时,保证黄精良好的生长发育,增大黄精的叶面积,提升光合效能,促进黄精根茎多糖含量的提升。     

不同施肥量对旱作沟垄集雨种植农田土壤水分及玉米产量的影响

  【目的】  沟垄集雨种植是西北旱作农田广泛运用的高效节水栽培模式。研究不同施肥处理对旱作沟垄集雨种植农田土壤水分及玉米产量的影响,为优化施肥配置,进一步提升其增产效能提供科学依据。  【方法】  以玉米为供试作物,在宁夏回族自治区固原市进行了连续5年的田间定位施肥试验。试验玉米栽培采用集雨沟垄栽培技术,设置4个施肥水平处理:无肥对照 (CK),低肥 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2),中肥 (N 300 kg/hm2、P₂O₅ 150 kg/hm2),高肥 (N 450 kg/hm2,P₂O₅ 225 kg/hm2)。在玉米生长关键期,取0—200 cm深土壤不同层次的土壤样品,测定了土壤含水量、农田耗水量、水分利用效率,调查了玉米产量。  【结果】  无论缺水年、平水年还是丰水年,随施肥量的增加,农田耗水量、玉米干物质累积量均呈提高趋势,高、中、低水平施肥处理的农田耗水量较CK分别平均提高了8.8%、7.7%和5.3%,玉米干物质累积量分别显著 (P < 0.05) 提高了38.3%、35.8%和31.2%。在各年份,各处理土壤含水量从四叶期到抽雄吐丝期均随施肥量的增加呈降低的趋势,而在收获期,各施肥处理土壤含水量均显著 (P < 0.05) 低于CK,高、中、低水平施肥处理分别平均降低24.7%、24.2%和17.7%。综合来看,中肥处理5年平均籽粒产量最高 (11.4 t/hm2),产量变异系数最小 (12.9%)。在丰水年,低肥处理玉米产量及籽粒水分利用效率均高于高肥和中肥处理,而在平水年和干旱年,中肥处理可获得较高的籽粒产量和水分利用效率。  【结论】  在半干旱地区,施肥量对沟垄集雨种植模式春玉米产量及水分利用效率的影响受制于降雨量。在丰水年,较低的施肥量 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2) 即可获得理想产量和水分利用效率,而在平水年和干旱年,中量施肥水平 (N 300 kg/hm2、P₂O₅ 150 kg/hm2) 获得的产量和水分利用效率最高。高施肥量 (N 450 kg/hm2、P₂O₅ 225 kg/hm2) 会造成土壤水分的大量消耗。     

不同绿肥和覆膜措施对渭北旱塬冬小麦产量和土壤水分动态的影响

  【目的】  冬小麦—绿肥轮作在干旱贫水年份易导致冬小麦减产,我们研究了平水年和干旱年旱地绿肥和覆膜措施相结合对小麦产量及水分利用率的影响,为建立科学高效的小麦–绿肥轮作体系奠定基础。  【方法】  田间试验于2017—2019年布设在陕西省永寿县御驾宫乡御中村,试验采用裂区试验设计,以轮作不同绿肥品种(黑麦豆、油菜,夏休闲为对照)为主处理,覆膜措施为副处理,设常规耕作和垄覆沟播两个水平。在冬小麦返青期、开花期、收获期调查小麦苗期生长状况、产量形成、水分利用效率和麦田0—200 cm土壤水分动态变化。  【结果】  1)平水年和干旱年,轮作油菜的冬小麦产量高于轮作黑麦豆,两年间轮作油菜处理比轮作黑麦豆处理的冬小麦产量分别高出 9.3%和43.5% (P<0.05)。2)采用垄覆沟播,轮作绿肥显著降低了冬小麦生育期耗水量,平水年提高了冬小麦的水分利用效率。平水年轮作油菜的水分利用效率最高[14.3 kg/(hm2·mm)],比夏休闲处理增加了7.4%;而干旱年轮作绿肥降低了冬小麦的水分利用效率,与夏休闲相比轮作黑麦豆和油菜处理分别降低58.5%和38.3% (P<0.05)。轮作绿肥与垄覆沟播对提高小麦水分利用效率有显著的交互作用。3)轮作绿肥并垄覆沟播的栽培模式加重了土壤水分的消耗。相比于夏休闲,平水年冬小麦播前0—200 cm土壤贮水量平均降低10.1% (P<0.05),干旱年平均降低15.7% (P<0.05)。  【结论】  我国渭北旱塬地区在平水年采用种植油菜+垄覆沟播新型种植模式,可以在保证不减产的情况下提高冬小麦的水分利用效率,但干旱年小麦产量和水分利用效率均会受到负面影响。     

玉米叶片经济和水力性状及其关联性对氮肥和水分的响应

  【目的】  研究叶片经济性状和水力性状的变异性及权衡策略是揭示植物适应环境变化机制和水碳模拟的基础。分析不同氮(N)肥和水分供给下玉米叶片经济性状和水力性状的变异性及相关性，及这些叶片性状与整株植物行为间的关系，以揭示同一物种内不同氮、水有效性下叶片经济性状和叶水力性状间的关系，并探讨叶片性状预测整株生物量和水分利用特征的可能性。  【方法】  采用二因素三水平的盆栽试验，其中氮肥水平包括不施氮肥 (N₀)、播种前施N 0.2 g/kg干土 (N₁)、播种前和五叶期各施N 0.2 g/kg干土 (N₂)；水分供应水平包括充分灌水 (W₂)、中度水分胁迫 (W₁) 和重度水分胁迫 (W₀)，土壤含水量分别维持在田间持水量的75%～80%、50%～55%和30%～35%约3周，共9个处理。主要测定项目包括叶经济性状 [比叶质量(LMA)、叶厚度(LT)、组织密度(TD)、质量基础上的氮含量(N_mass)和面积基础上的氮含量N_area] 及水力性状 [叶脉密度(VD)、气孔密度(SD)、气孔长度(SL)和最大气孔导度(g_wmax)]。  【结果】  施氮显著增加了LMA、N_mass、N_area、VD、SD、SL和g_wmax (P < 0.05)，灌水显著提高了LMA、TD和N_area (P < 0.05)；在3种氮水平下，W₂处理的LMA和TD均较W₀处理增加；在N₀和N₁下，W₂处理的SD和g_wmax亦较W₀处理增加，但在N₂下，W₂处理的SD和g_wmax则低于W₀处理，氮、水间的交互作用对LMA、TD、SD和g_wmax的影响达到显著水平 (P < 0.05)。不同氮、水条件下叶经济性状和水力性状间是紧密耦联的，表现在N_mass和SD、g_wmax之间、N_area与g_wmax之间呈显著正相关 (P < 0.05)。影响生物量的主要叶性状为N_area、N_mass和VD，影响耗水量的主要为N_area、N_mass、g_wmax和LT；影响水分利用效率的主要为N_mass、LMA、LT和VD。  【结论】  玉米叶片氮含量与气孔密度、最大气孔导度间存在高度协调性，这种协调性增加了玉米对不同资源有效性的适应性；利用叶片性状可预测不同氮、水供给下玉米的生物量和水分利用特征。     

缺磷胁迫对核桃幼苗生长及生理特征的影响

  目的  探讨核桃幼苗在缺磷胁迫下的适应性及其机理。  方法  以核桃幼苗为研究对象,设置不缺磷（对照,CK）、中度缺磷（MP）和重度缺磷（SP）3个处理进行盆栽试验,测定核桃幼苗长势和生理指标,分析缺磷胁迫对核桃幼苗生长和生理活动的影响。  结果  （1）在缺磷胁迫下,核桃幼苗地上部分生物量和根系生物量均显著低于CK,而根系活力和酸性磷酸酶活性却高于CK,且总体上随着缺磷程度的加重和处理时间的延长变化更明显;（2）在缺磷胁迫下,核桃幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和蒸腾速率（T_r）均显著低于CK,且随缺磷程度加深降低越明显。另外,各处理P_n在处理中后期出现上升现象,G_s和T_r在60 d后显著下降;（3）整个实验过程中,各处理超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛（MDA）含量总体均以CK最高,其次为MP处理,SP处理最低。但缺磷处理中后期能提高核桃幼苗SOD和POD活性以及MDA含量,而各处理间的脯氨酸（PRO）和可溶性糖（SS）含量无显著性差异。  结论  核桃幼苗在遭受低磷胁迫时能够通过自身调节,加大对根部的投入,以提高磷吸收能力;同时可通过抑制叶片光合色素的形成,降低叶片光合能力,以及增强细胞保护酶系统活性提高抗逆能力。     

适量供锌明显提高平邑甜茶幼苗碳氮吸收和同化效率

  【目的】  氮素利用率低严重制约我国果树产业的可持续发展。通过研究不同供锌水平对苹果砧木平邑甜茶幼苗生长、光合作用、13C同化与分配和15N吸收、利用与分配的影响,探究锌对苹果氮素吸收利用的影响机制,为苹果生产中氮肥利用率的提高提供理论参考。  【方法】  以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材进行砂培试验,试验周期为30天。设置Zn0、Zn2、Zn4、Zn8、Zn16 (分别相当于0、2.0、4.0、8.0、16.0 μmol/L Zn2+) 5个锌浓度处理,每3天更换一次营养液,每次向营养液中加入Ca (15NO₃)₂ 0.01 g,共计加入0.1 g。正式处理25天后进行13C标记,于13C标记后24 、48 和96 h取样,测定各器官13C丰度。另于正式处理第30天取样,测定幼苗各器官生物量、根系形态、光合特性、碳氮代谢相关酶活性、各器官锌含量以及各器官含氮量、15N丰度。  【结果】  5个处理中,Zn4处理幼苗各器官生物量与根系活力最高,根系形态指标 (根系长度、根系总表面积与根尖数) 最优。叶片净光合速率 (P_n)、气孔导度 (g_s)、PSⅡ最大光化学效率 (F_v/F_m)、二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、硝酸还原酶(NR)及蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性随供锌水平的提高呈先升高后降低的趋势,均在Zn4处理下达到最大,其值分别为15.21 μmol/(m2·s)、184.12 μmol/(m2·s)、0.839、8.4 μmol/(g·min)、103.25 μg/(g·h)和96.6 mg/(g·h);在Zn0处理最低,其值仅为Zn4处理的0.65、0.71、0.92、0.51、0.60和0.52倍。各器官锌含量均表现为Zn16 > Zn8> Zn4 > Zn2 > Zn0。同位素示踪结果表明,随着供锌水平的提高,幼苗整株13C积累量、15N吸收量以及15N利用率表现为先升高后降低,均在Zn4处理下达到最高,其值分别为1.95 mg、0.57 mg和15.8%。不同供锌水平对幼苗13C与15N分配率也有一定影响。其中,Zn4处理下根系13C分配率与叶15N分配率最高,分别为Zn0处理的1.53和1.18倍。  【结论】  供锌不足与过量均抑制幼苗对氮素的吸收利用。而适宜供锌一方面通过改善叶片的光合作用,提高了叶片碳代谢相关酶活性,加强了叶片对碳的固定;提高了根系对光合产物的竞争力,加强了叶片光合同化物向根系的运输,促进根系生长发育的同时,改善了根系形态,提高了根系活力,进而增强了幼苗对氮素的吸收。另一方面,促进了氮素由根系向叶片的运输,同时提高了叶片硝酸还原酶活性,提高了幼苗对氮素的同化利用能力,进而促进了幼苗对氮素的吸收。因此,适宜锌营养可以有效提高幼苗的碳、氮吸收和同化效率。     

播期和水氮互作对滴灌施肥春玉米生长和水氮利用的影响

  【目的】  河西地区石羊河流域的农业生产中水资源短缺，光热资源利用率和水肥利用效率低。通过调整播期协调光热资源与水肥供应，研究提高春玉米生长及水肥利用效率的可能性。  【方法】  大田滴灌试验于2018年在甘肃省中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行。设置3个播种日期，即4月10日 (S₁)、4月20日 (S₂)、4月30日 (S₃)；2个灌水量水平，即80% ET_c (I₈₀)、100% ET_c (I₁₀₀) (ET_c为作物蒸发蒸腾量)；4个施氮量水平，即N 0、120、180、240 kg/hm2，分别表示为N₀、N₁₂₀、N₁₈₀、N₂₄₀。在玉米生长关键期，测定植株生长状况和水分利用指标，收获期测产。  【结果】  播期对春玉米各生育阶段的持续时间影响显著，生育期天数随着播期的推迟呈缩减趋势，合理播期应避免灌浆期的高温辐射和降雨量过多。除耗水量外，施氮量对其它各指标影响显著。叶面积指数、干物质积累量和产量均随灌水量增加而增加，随施氮量增加而上升，产量随播期的推迟而减少。S₁I₁₀₀N₁₈₀处理产量最大，为16830 kg/hm2，比S₂I₁₀₀N₂₄₀处理增产7.35%、节肥14.29%，比S₃I₁₀₀N₁₈₀处理增产12.55%。水分利用效率随施氮量增大而增加，随灌水量增大而升高。S₁I₁₀₀N₁₈₀处理水分利用效率为3.1 kg/m3，比S₁I₈₀N₂₄₀处理高12.32%。氮肥偏生产力随施氮量增大而减小，S₁I₁₀₀N₁₈₀处理氮肥偏生产力为93.5 kg/kg，比S₁I₁₀₀N₁₂₀处理降低4.9%，但增产42.65%。  【结论】  综合产量和节水节肥因素，在本试验条件下适时早播 (4月10日) 有助于充分发挥水肥资源的潜力。在早播和充分灌水条件下，施用较低的氮肥量 (N 180 kg/hm2) 即可获得最高的产量。     

持绿和早衰花生品种根系形态、叶片生理及产量对叶面喷施磷肥的响应

  【目的】  叶面喷施磷肥是土壤施磷的重要补充，作物品种、喷施浓度等因素都会影响磷的喷施效果。比较不同花生品种喷施磷肥后根系形态、叶片酶活性、养分吸收特性及产量的差异，可加深对品种特性与叶面喷磷效果关系的理解。  【方法】  在温室大棚内进行沙培盆栽试验，采用两因素试验设计，以持绿型品种花育39和早衰型品种花育20为材料，设置P₂O₅ 0 (对照)、0.1% (P_0.1) 和0.2% (P_0.2) 3个叶面喷磷水平，以磷酸二氢钾作为叶面磷源，于初花后第5和15天各喷施1次。结荚初期 (播种后70天) 和成熟期 (播种后110天) 分别取新鲜叶片 (主茎倒三叶) 测定丙二醛 (MDA) 含量及抗氧化酶活性，取根系鲜样测定根系形态指标，将整株花生分为营养体 (根、茎和叶)、果针和荚果三部分烘干后测定干物质重及氮、磷含量。  【结果】  结荚初期，与对照相比，P_0.1处理显著提高了两品种根长、根体积、根表面积，提高叶片超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD) 及过氧化氢酶 (CAT) 活性，降低了MDA含量；P_0.2处理植株各指标增幅小于P_0.1处理，多数与对照差异不显著。成熟期，持绿型品种两喷磷处理 (P_0.1和P_0.2) 各指标增幅较小，多数与对照差异不显著；叶面喷磷降低了早衰型品种根系长度、表面积和体积，增加了叶片膜脂过氧化程度，加速了植株衰老，其中P_0.2对根系和叶片的负面影响大于P_0.1处理。喷施叶面磷肥提高了两品种不同器官及整株的氮、磷积累量，持绿型品种P_0.2处理荚果中元素积累量高于P_0.1处理，而早衰型品种则表现出相反趋势。叶面喷磷提高了两品种各器官干重及荚果产量，其中持绿型品种P_0.2处理整株干重低于P_0.1处理，荚果产量高于P_0.1处理，虽然早衰型品种P_0.2处理的营养体干重高于P_0.1处理，但其果针干重和荚果产量均低于P_0.1处理。  【结论】  叶面喷磷对两个品种结荚初期根系发育及叶片生理活性均有促进作用，0.1% P₂O₅的效果好于0.2% P₂O₅。成熟期，持绿型品种根系和叶片对叶面磷肥的反应不敏感，但与P_0.1相比，P_0.2处理荚果中氮、磷元素累积量及荚果产量增幅更大，因此，该品种适宜的叶面喷施磷肥浓度为0.2% P₂O₅。喷施0.2% P₂O₅磷肥显著降低了早衰型品种成熟期根系形态指标和叶片生理活性，一定程度上抵消了叶面喷施磷肥对该品种结荚初期的积极作用，导致P_0.2处理植株氮、磷积累量及荚果产量的增幅小于P_0.1处理。因此，早衰型品种更适合的浓度为0.1% P₂O₅。     

基于设施番茄生产效益的最佳灌水量和控释氯化钾用量组合

  【目的】  水、肥是影响作物生产效益的两个重要因素,过量施肥是导致设施栽培土壤盐渍危害的主要原因。为获得番茄优质高产并降低钾肥投入量,我们探究了灌水与控释氯化钾的适宜用量组合。  【方法】  盆栽试验在设施大棚内进行,供试番茄品种为‘罗拉’。设置常规灌溉 (W₁₀₀) 下不施钾肥 (CK) 和施用全量普通氯化钾 (K₂O 0.95 g/kg,CF) 2个对照;设置3个控释氯化钾水平,分别为常规K₂O施用量的100% (K₁₀₀)、80% (K₈₀,K₂O 0.76 g/kg) 和60% (K₆₀,K₂O 0.57 g/kg);设置3个灌水梯度,分别为田间持水量的90%～100% (W₁₀₀)、72%～80% (W₈₀)、54%～60% (W₆₀),共11个处理。在番茄主要生育期,测定了叶片光合效率和土壤pH、电导率(EC)值,调查了果实产量和品质。  【结果】   K₈₀处理的平均果实产量和水分利用效率显著高于K₁₀₀ 处理,K₁₀₀处理又显著高于K₆₀处理,且K₈₀较K₁₀₀和K₆₀处理的总吸钾量 (植株和果实) 提高了3.4%～7.8%,Vc含量增加了3.4%～3.9%,可溶性糖含量增加了2.2%～6.5%,可溶性固形物含量增加了3.5%～7.4%,净光合速率提高了4.3%～10.9%,气孔导度提高了6.5%～11.9%,蒸腾速率提高了3.6%～9.5%。W₈₀处理的平均产量较W₁₀₀和W₆₀处理显著增加9.8%～16.0%,钾肥利用效率提高了6.3～7.1个百分点,Vc含量增加了6.8%～24.0%,可溶性糖含量增加了5.6%～8.8%,可溶性固形物含量增加了6.6%～9.2%,净光合速率提高了4.1%～10.3%,蒸腾速率提高了8.4%～16.6%,开花期、果实膨大期和成熟期的SPAD值分别增加了4.8%～12.0%、1.7%～9.4%和4.6%～14.5%,土壤pH提高了0.9%～2.1%,电导率下降了4.9%～8.2%。在9个水钾组合处理中,除K₆₀W₁₀₀和K₆₀W₆₀处理外的其他处理均获得了显著高于CK和CF的产量及水分利用效率,K₈₀W₈₀处理的产量、品质最高,水、钾利用效率也处于较高水平。  【结论】  灌水与控释氯化钾对提高番茄的产量品质和光合效率有显著的正交互作用,二者最佳的用量组合是减少灌溉量至72%～80% (W₈₀)与减少20%的K₂O投入量并一次性基施,可提升番茄的光合效率,同时提高了土壤pH,降低了EC值,因而增加了番茄产量、品质,提高了水分和钾肥利用效率。     

外源ABA提高甘蓝型油菜抗镉胁迫能力和氮素生理利用效率

  【目的】  植物脱落酸 (ABA) 可调节植物生长、种子休眠和叶片衰老，还可对非生物胁迫作出反应。比较添加外源ABA前后镉 (Cd) 胁迫下甘蓝型油菜的生理反应，可深化对脱落酸提高作物抗性和氮素生理利用效率作用机理的认识。  【方法】  供试甘蓝型油菜品种为814号，试验设3个处理:正常培养 (CK)、10 μmol/L CdCl₂ (Cd) 和5 μmol/L ABA + 10 μmol/L CdCl₂ (A + Cd)。在处理4天后，观察甘蓝型油菜表型，测定脯氨酸及丙二醛 (MDA) 含量、Cd含量、硝酸盐和铵盐含量以及硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性等相关指标。  【结果】  与Cd处理相比，A + Cd处理甘蓝型油菜新叶SPAD值提高了1.1倍，根部脯氨酸含量增加了29.0%，MDA 含量降低了48.3%。外源ABA的添加会抑制甘蓝型油菜对Cd的吸收，降低甘蓝型油菜地上部和地下部Cd含量，减小Cd对甘蓝型油菜的毒害作用，影响甘蓝型油菜对NO₃–的吸收，降低油菜体内的总氮含量。与Cd处理相比，A + Cd处理甘蓝型油菜根部NR活性显著提高82.8%，更多的NH₄+分配到了地上部，地上部GS活性升高了32.1%，增强了甘蓝型油菜体内的氮同化和代谢过程，氮素生理利用效率显著提高了17.2%。  【结论】  外源ABA的添加可降低Cd的吸收量，提高氮代谢相关酶活性，促进脯氨酸的合成和降低丙二醛的生成，进而增强甘蓝型油菜对Cd的抗性，增强甘蓝型油菜体内氮同化和代谢的过程，并提高甘蓝型油菜的氮素生理利用效率。     

负压灌溉提高紫叶生菜的水分利用效率和根际微生物多样性

【目的】针对目前设施农业中常用的灌溉方式容易造成土表水分蒸发和水肥流失,且不能按照作物所需自动供水供肥的现状,本研究探讨了负压灌溉提高紫叶生菜的产量和品质,以及水分利用效率和土壤微生物群落多样性的机理。【方法】在温室内进行盆栽试验,以紫叶生菜(Lactuca sativa L.)为试验材料,设置3个灌溉处理:常规灌溉、滴灌和负压灌溉。收获后,测定了紫叶生菜的产量,分析了品质(维生素C、可溶性糖、花青素和硝酸盐含量),植株的养分(氮、磷和钾)浓度和吸收量,监测了土壤水分含量动态的变化,计算了水分消耗量和水分利用效率,分析了根际土壤微生物的多样性指数和细菌在门分类上的群落结构组成。【结果】负压灌溉下显著提高紫叶生菜的产量和品质,负压灌溉比常规和滴灌处理的产量分别显著提高了68.1%和29.0%,也提高了维生素C、可溶性糖和花青素的含量,减少了硝酸盐含量。与常规灌溉相比负压灌溉显著提高了紫叶生菜氮、磷、钾的浓度和含量,分别提高13.0%、14.4%、38.4%和90.2%、92.6%、135.5%。紫叶生菜在负压灌溉下耗水量最少,为9900 cm3,比常规和滴灌处理分别减少了23.8%和23.8%;负压下水分利用效率比常规和滴灌分别显著提高了122.2%和70.5%。同时负压灌溉处理下动态的土壤含水量处于10.3%~11.3%之间,变异范围低于常规和滴灌处理9.2%~11.6%。通过高通量测序紫叶生菜根际土壤微生物群落发现,负压灌溉处理下微生物多样性指数最高,表现为OTU、Chao1和Shannon指标的数值显著高于常规和滴灌处理,其数值分别为1808、2437和8.48,分别比常规灌溉处理显著提高了15.2%、15.7%和3.16%。同时也改变了细菌在门分类水平上组成的相对丰度,在负压灌溉处理下比常规和滴灌处理分别提高了放线菌门(Actinobacteria),绿弯菌门(Chloroflexi),疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)在细菌门分类上的相对丰度。【结论】本试验证明了负压灌溉系统通过土壤水肥平稳供应机制,实现了紫叶生菜高产优质且高效利用水分的目标。因此,负压灌溉系统相比常规和滴灌,显著提高了紫叶生菜的产量和品质、水分利用效率和根际微生物群落的多样性,为设施农业的可持续性发展提供科学依据。     

生物炭和AM真菌提高矿区土壤养分有效性的机理

【目的】矿区土壤贫瘠、有效养分含量低,而生物炭和丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌能够改善土壤养分,提高植物对环境胁迫的抗性和养分的利用。因此探究生物炭和AM真菌对矿区土壤的改良效果,可为矿区污染土壤生态恢复和新型肥料的开发提供参考。【方法】温室盆栽试验的土壤采自河南省洛阳市新安县江春矿区,以玉米"弘单897"为试验材料。试验设计4个处理,分别为原状土壤对照(CK)、添加生物炭(B)、接种AM真菌(M)、添加生物炭和接种AM真菌(BM),每处理重复8次,完全随机区组设计,玉米于矿区土壤中培育2个月后收获,测定根系生长、生理特性和土壤养分含量。【结果】施用生物炭和接种AM真菌均能够促进玉米生长,提高玉米叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶色值(SPAD值)和抗氧化酶活性,提高土壤养分含量。接种AM真菌对促进玉米生长、改善生理特性和磷吸收的效果优于生物炭,而生物炭提高土壤pH值和玉米对钾吸收的效果较好。生物炭和AM真菌联合处理玉米的总根长、根部和地上部干重分别较CK增加了84.22%、176.67%和45.84%,玉米叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别较对照提高35.42%、56.44%和88.31%,叶色值比CK提高了22.77%,菌根侵染率较CK提高234.20%,菌丝密度可达到4.37 m/g,总球囊霉素和易提取球囊霉素分别达到4.32 g/kg和1.60 g/kg,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较对照提高24.23%、43.26%、98.63%和33.93%。【结论】生物炭和AM真菌单独或复合处理均能够促进玉米生长和提高土壤养分有效性,生物炭和AM真菌联合处理可促进玉米生长、改善生理特性、促进养分吸收、提高土壤养分效果,可作为退化土壤生态修复和农业生产安全的一项有效措施。     

水氮耦合对无芒雀麦产量及氮磷钾化学计量特征的影响

[目的]合理的水分和养分供给是保障人工草地高效可持续生产的有效措施.探究不同灌溉量和施氮量及其交互作用对牧草产量及养分含量的影响,有助于深入了解牧草生长对草地生态系统的响应.[方法]以人工种植无芒雀麦(Bromus inermis)为研究对象进行田间试验.采用喷灌方法,在无芒雀麦拔节期按照田间持水量(θf)范围设置4个...     

灌溉量对冬小麦耗水量、旗叶衰老及产量的影响

【目的】研究生育期土壤水分调控灌溉对小麦产量形成的调控效应,为山东省小麦节水高产高效栽培提供技术支撑和理论依据。【方法】于2016—2018年冬小麦生长季,在山东省济宁市开展田间试验,设置3个土壤水分调控灌溉处理：全生育期不灌水(W₁),小麦拔节期和开花期将0—40 cm土层含水量补灌为田间持水量的70%(W₂)、90%(W₃)。测定不同水分调控灌溉条件下小麦日耗水量、耗水模型系数(WSMC)和旗叶衰老指标,收获期测定籽粒产量。【结果】与W₁相比,W₂处理小麦两年平均开花期至成熟期阶段耗水量、日耗水量和耗水模系数分别提高23.95%、23.92%和13.61%,W3处理分别提高25.15%、25.17%和4.58%,W2和W3处理阶段耗水量、日耗水量无显著差异,而W₂处理的耗水模系数显著高于W₃处理。W₂和W₃处理的开花后旗叶超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白含量无显著差异,但均显著高于W     

纽荷尔脐橙微量元素缺乏症状及其叶片光合日变化特性

【目的】研究纽荷尔脐橙主要微量元素缺乏的典型症状,缺乏初期和后期的症状差异,以及早期缺乏光合日变化的特性,为快速营养诊断和有效消除缺素影响提供依据。【方法】以2016年4月嫁接的1年生枳砧[Poncirus trifoliata (L.) Raf] 纽荷尔脐橙 [Citrus sinensis (L.) Osb. CV. Newhall]幼苗为材料,进行了盆栽砂培试验。对照 (CK) 营养液为1/2 Hoagland营养液和全剂量Arnon营养液;缺铁 (–Fe)、缺锰 (–Mn)、缺硼 (–B)、缺锌 (–Zn) 和缺铜 (–Cu) 处理为1/2 Hoagland营养液中分别不添加Fe-EDTA、MnCl₂、H₃BO₃、ZnSO₄、CuSO₄。于培养1个月植株开始抽新梢时进行缺素处理,连续处理6个月时 (初期),观测新叶缺素症状,并测定光合日变化规律;之后再保留一次抽梢,到10个月时 (后期),观测次级新叶养分缺乏症状。【结果】缺Fe初期新叶呈黄绿色,叶脉保持绿色,呈细网状叶脉;后期新叶完全失绿呈白色或淡黄色,叶脉也呈白色。缺Mn初期新叶脉间现不规则浅色条带,后期新叶呈黄色或灰白色,叶脉间现不透明褐色斑点。缺B初期老叶叶脉轻微突起,后期老叶叶脉严重爆裂同时伴有脉间轻微黄化,新叶显著增厚变硬,新芽簇生。缺Zn初期新叶呈现斑驳黄化,后期新叶严重变窄变小,甚至出现畸形症状。缺Cu初期新叶凹凸不平,后期叶脉弯曲成弓状,叶色变淡,枝条细长而扭曲下垂。与对照相比,总叶绿素含量则只在缺Fe、缺Mn和缺Zn处理的新叶中显著下降,且下降幅度为缺Fe > 缺Mn > 缺Zn,分别下降了74.7%、31.9%和14.8%;净光合速率 (P_n) 日峰值和日均值在缺Fe、缺Mn和缺Zn处理的新叶和缺B处理的老叶中显著下降,且缺Zn处理推迟了其在新叶中出现峰值的时间;蒸腾速率 (T_r) 日变化在缺Fe处理的新叶中其峰值被延后,日均值则仅在缺Fe处理的新叶和缺B处理的老叶中显著下降,降幅分别为24.6%和41.6%;胞间二氧化碳浓度 (C_i) 日变化受影响最显著的分别是缺Fe处理的新叶和缺B处理的老叶,其他处理与对照比较差异不显著;缺Zn新叶和缺Mn、缺B老叶的气孔导度 (G_s) 日变化趋势被改变,前者由双峰变单峰,后者则相反。【结论】脐橙幼苗叶片在微量元素缺乏初期和后期的症状上存在较大差异; 缺Fe、缺Mn和缺Zn处理改变了新叶和缺B处理改变了老叶的光合日变化趋势。     

普通和控释尿素配合深施提高冬小麦花期旗叶光合性能与氮素利用效率

【目的】探究在不同尿素类型与施用深度下,冬小麦开花后旗叶光合性能和光系统Ⅱ(PSⅡ)性能及氮素利用的差异,以期为协同提高氮素利用效率与籽粒产量,简化小麦生产过程提供理论依据。【方法】于2015—2016年与2016—2017年冬小麦生长季进行试验,以‘济麦22’为供试材料,采用二因素裂区试验设计,尿素类型处理(T)为主区,施用深度处理(D)为裂区。尿素类型包括普通尿素处理(T1,基追比为4∶6)与普通和控释尿素配施处理(T2,普通尿素、硫包膜尿素、树脂包膜尿素以4∶3∶3混合一次性基施),施用深度为地下5 cm (D1)与10 cm (D2)。测定了开花后旗叶气体交换参数和叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP),及不同生育时期地上植株氮素积累量。【结果】2年试验结果表明,相较于普通尿素处理,普通和控释尿素配施处理可显著提高冬小麦有效穗数和千粒重,对穗粒数影响不显著;施用深度对2016—2017年千粒重影响显著,对2年单位面积有效穗数和穗粒数影响不显著;普通和控释尿素配合深施处理(T2D2)产量显著高于其它处理。尿素类型和施用深度对气体交换参数影响显著,普通和控释尿素配合深施处理可显著提高花后旗叶净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),显著降低胞间CO2浓度(Ci),相对延长了高光合持续期。普通和控释尿素配合处理较普通尿素处理显著提高了旗叶光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心对光能的吸收(φPo)、转化(φEo)以及电子在电子传递链中转移的效率(ψo);显著改善了电子传递链供体侧(Wk)和受体侧(Vj)性能,有效提高了产量形成期光合性能的稳定性。同一尿素类型下,深施处理对光系统Ⅱ(PSⅡ)性能的改善大于浅施处理。相较于普通尿素处理,普通和控释尿素配施处理可显著提高冬小麦生育中后期植株氮素积累量;相较于浅施处理,深施处理对冬小麦不同生育期氮素积累均有不同程度的提高。除对2016—2017年氮素生理利用率(NPE)影响不显著外,普通和控释尿素配合深施处理显著提高了2年冬小麦氮肥农学利用效率(NAE)、氮肥偏肥生产力(PEPN)、成熟期氮肥表观回收率(NRE)和2015—2016年氮素利用效率。【结论】普通尿素与控释尿素配合深施可显著提高冬小麦花期旗叶光合性能,促进氮素利用,增加产量,有利于冬小麦产量与氮肥利用之间的协同提高,省时增效效果明显,是本试验中最佳组合模式。     

设施土壤有机氮组分及番茄产量对水氮调控的响应

【目的】酸解铵态氮和酸解氨基酸氮是土壤有机氮的主要组分,可表征土壤的供氮能力,并在氮素矿化、固定、迁移以及为植物生长供氮过程中起到至关重要的作用。研究水、氮调控下设施土壤有机氮组分和番茄产量的相互关系,为评价设施土壤肥力变化和制定科学合理的水、氮管理措施提供科学依据。【方法】田间定位试验在沈阳农业大学的温室内进行了5年,供试作物为番茄,栽培垄上覆盖薄膜,打孔移栽番茄幼苗,膜下滴灌。定位试验三个氮肥处理为施N75、300、525kg/hm^2,记为N1、N2和N3;三个灌水量为25、35和45kPa灌水下限(灌水始点土壤水吸力),记为W1、W2和W3,共9个肥水处理组合。在试验第五年番茄生长期(2016年4—8月)调查了番茄产量及其构成,在休闲期(2016年9月)测定0—10、10—20和20—30cm土层土壤有机氮组分、有机碳和全氮含量。【结果】9个处理中,土壤全氮、有机碳和除酸解氨基糖氮外的有机氮组分含量均随土层深度的增加而降低,且0—10、10—20和20—30cm土层间含量差异显著(P<0.05)。三个土层中酸解总氮占土壤全氮的66.0%、64.6%和55.2%,是土壤有机氮的主要存在形态。土壤酸解总氮中各组分含量及其所占比例的大小顺序为酸解氨基酸氮、酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖氮。灌水下限和施氮量对番茄产量及单果重的影响均达极显著水平(P<0.01),水氮交互效应也达显著水平(P<0.05)。休闲期土壤酸解铵态氮与番茄产量间显著负相关(P<0.05)。番茄产量W1N2(25kPa+N300kg/hm^2)、W2N1(35kPa+N75kg/hm^2)和W1N1(25kPa+75kg/hm^2)处理间差异不显著。【结论】灌水和施氮量及其交互效应对各土层土壤全氮、酸解总氮、酸解铵态氮和酸解氨基酸氮的影响均达到极显著水平(P<0.01),而对土壤有机碳的影响不显著(P>0.05)。相同施氮量下,0—30cm土层酸解铵态氮和0—20cm土层酸解氨基酸氮含量均在土壤水吸力维持在35~6kPa范围内达最高值,此土壤水分含量下的0—20cm土层酸解氨基酸氮含量在施N75kg/hm^2时达到最大值。从节水减氮和番茄产量的角度考虑,控制土壤水吸力不低于35kPa、每季随水施N75kg/hm^2为供试番茄生产条件下最佳的水、氮组合量。     

河西绿洲灌区减量灌溉下绿肥对小麦光合源及产量的补偿效应

  【目的】  资源性缺水严重制约河西绿洲灌区小麦生长,针对小麦种植模式单一,水资源投入量大、利用效率不高等问题,研究限量供水条件下不同处理对小麦光合源及产量的补偿效应,对该区小麦节水种植模式的构建具有重要意义。  【方法】  河西绿洲灌区麦后复种箭筈豌豆(Vicia sativa L.)的田间定位试验始于2017年,供试小麦品种为‘宁春4号’,箭筈豌豆品种为‘兰箭2号’。试验采用裂区设计,设置传统灌水(540 mm,I₃)、减量50 mm灌水(490 mm,I₂)、减量100 mm灌水(440 mm,I₁) 3个灌水水平和小麦收获后复种并翻压绿肥(WG)、复种但不翻压绿肥(WGr)、休闲(WF) 3种绿肥处理方式。2020―2021年,调查了绿肥小麦光合源(叶面积指数、光合势)和产量补偿效应。  【结果】  从全生育期平均值来看,与2020和2021年I₃处理的小麦叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)相比,I₁处理小麦LAI分别显著降低了6.26%和5.84%,LAD分别下降了6.21%和5.87%;I₂处理小麦LAI分别降低3.55%和2.85%,LAD分别下降3.17%和3.13% (P<0.05);与传统灌水休闲对照(WFI₃)相比,WGI₂的LAI提高了2.31%和3.69%,LAD分别提高了3.07%和4.03%,WGrI₂无显著差异,绿肥翻压显示出对I₂处理下小麦LAI、LAD的补偿效果。与2020和2021年I₃相比,I₁处理小麦干物质累积量分别平均显著降低了16.31%和15.19%,籽粒产量分别平均降低了14.00%和12.98%;I₂处理小麦干物质累积量分别平均降低6.20%和6.58%,籽粒产量分别平均降低1.78%和4.05%;WGI₂小麦干物质累积量较WFI₃分别提高了4.84%和5.30%,籽粒产量分别提高了5.89%和6.01%,显示出绿肥翻压对I₂下小麦干物质累积和产量的显著补偿效应;而WGrI₂产量的补偿效应不明显,且2021年绿肥翻压对I₂下光合源、干物质累积量的补偿效应优于2020年。WG对产量的补偿主要归因于对小麦LAI、LAD的同步补偿。  【结论】  在河西绿洲灌区,复种并翻压绿肥能够获得与常规灌溉量相近的小麦叶面积和光合势以及产量,即可以补偿减少50 mm灌水量对次年小麦造成的负效应,因此,可作为该区实现小麦节水生产的生态技术模式。