不同施氮水平苹果矮化中间砧幼树光合产物的周年分配利用

【目的】光合产物在树体内的利用、分配状况直接影响着果树的产量形成,是果树优质、丰产、稳产的重要因素。氮肥的不合理施用易导致树体C/N失衡,造成树体旺长或早衰,直接影响果树的产量、品质形成。因此,研究矮化中间砧苹果在不同氮水平下的光合产物利用、分配特性,为合理协调光合产物在树体内的利用、分配以保证果树稳健生长又及时成花结果打下理论基础。【方法】以生产上最常用的2年生烟富3/M26/平邑甜茶幼树为试材进行盆栽试验。设置不施氮肥(N0)、适宜施氮肥(N100)和过量施氮肥(N200)3个氮素水平,分别于春梢生长期、春梢停长期、秋梢生长期进行13C标记,标记72 h后取样,整株解析为叶、一年生枝条、主干、中间砧、根系,测定了其13C丰度,玉米素核苷(ZR),脱落酸(ABA),可溶性淀粉含量,并测定了叶面积和叶绿素含量。【结果】与N0相比,不同物候期适宜施氮肥(N100)和过量施氮肥(N200)处理均显著促进树体生物量的增加,提高叶片面积和叶绿素含量,N100处理对树体生长的促进作用随着氮肥施入时间的延长逐渐显现。春梢生长期和春梢停长期,N100处理细根生长量最高,其次是N200处理,N0处理最低;至秋梢生长期,N0处理细根生物量迅速升高至最高且显著高于N200处理。N0处理在不同生长期叶片淀粉含量均显著高于N100和N200处理。氮肥施入初期,叶片ZR含量为N200N100N0,施肥30天后,N100处理叶片仍保持较高的ZR含量,但N200处理ZR含量显著下降。氮肥施入初期各处理ABA含量无显著差异,随着生育期延长差异性逐渐显著,施肥后30天,N0处理的叶片ABA含量达到最高并保持较高水平至生长后期。不同施氮处理树体根冠比和光合产物分配规律在不同生长期差异显著。氮肥施入至春梢生长期,N100和N200处理根系13C分配率分别是N0处理的285.35%和217.98%,而N0处理树体会将更多的光合产物用于地上部生长;至春梢停长期N100和N200处理仍保持较高根冠比和根系13C分配率;至秋梢生长期,N0处理根系光合产物分配率升高,而N100和N200处理根系13C分配率分别降低至N0处理根系13C分配率的71.98%和41.26%,表明生长后期N0处理生长中心逐渐向根系转移。【结论】施氮水平对苹果矮化中间砧幼树生长及光合产物利用方式和分配规律的显著影响与玉米素核苷和脱落酸的合成变化密切相关。施氮通过促进ZR大量合成显著促使光合产物向根系大量分配,周年尺度上表现为树体根冠比和根系生物量显著升高,树体地上部快速生长。整个生长期内低氮条件下树体光合产物转化为淀粉在叶片中大量贮存是由ABA的合成差异所造成。     

不同负载量对苹果~(13)C和~(15)N分配、利用的影响

【目的】利用稳定性同位素13C和15N示踪技术,研究了不同负载量对苹果13C和15N分配、利用的影响,从营养吸收的角度阐明负载量对苹果生长发育影响的机理,为疏果及提高氮肥利用率提供依据。【方法】以5年生垄栽王林/SH38/八棱海棠苹果为试材,于3月27日挖环状沟施肥,每株施入15N-尿素10 g,同时施N 110.33 g、P2O5143.15 g、K2O 151.26 g。在坐果后,立即进行疏果处理,试验设3个处理为对照(不疏果)、2/3负载量(疏掉其中1/3的果实)和1/3负载量(疏掉其中2/3的果实);于果实成熟期(9月6日)对已处理的植株进行整株13C标记处理。标记72 h后破坏性采样,测定13C和15N丰度。13C丰度用DELTA V Advantage同位素比率质谱仪测定,15N丰度用ZHT-03质谱计测定。【结果】与对照(不疏果)相比,2/3负载量和1/3负载量处理,果实平均单果重分别增加了17.68%和48.57%,根冠比分别增加了7.69%和15.38%,而其平均单株产量却显著降低,分别为对照的50.18%和78.60%;3处理单位干截面积平均产量分别为0.83 kg/cm2、0.54 kg/cm2和0.33 kg/cm2,三者之间差异显著;负载量增加促进叶片制造的13C同化物向果实中转移,减少了向根系的运输,对照、2/3负载量和1/3负载量处理的果实13C分配率分别为39.81%、29.25%和16.46%,根系13C分配率则分别为16.79%、19.98%和24.64%;负载量增加显著降低了植株15N的利用率,对照、2/3负载量和1/3负载量3个处理的植株15N利用率分别为8.51%、10.11%和13.23%。3个处理各器官的氮原子百分超(Ndff)值均表现为果实当年生枝根系叶片多年生枝中心干,不同处理间Ndff值的差异主要表现在果实和根系,果实的Ndff值随着负载量的增加而增大,对照的Ndff值达到2.76%,分别为2/3负载量和1/3负载量处理的1.17倍和1.31倍,而根系则表现出相反的趋势;15N分配率与13C分配率表现出相同的趋势,15N分配率较高的器官,13C分配率也处于较高水平。【结论】负载量增加可促进叶片制造的13C同化物向果实中转移,减少向根系的运输,对15N的吸收利用降低。当单位干截面积产量为0.54 kg/cm2时,能有效协调树体的碳、氮营养分配,对王林苹果的生产效果最佳。     

不同水平位置施肥对‘嘎啦’苹果~(15)N吸收、分配与利用的影响

【目的】氮素用量高,利用效率低是制约我国苹果产业可持续发展的重要因素。生产上,施肥位置不明确是造成肥料利用率低的主要原因之一。本文通过研究不同水平位置施肥嘎啦苹果对15N-尿素的吸收、分配与利用特性,确定科学合理的施肥位置,以达到提高肥料利用效率的目的。【方法】以15年生嘎啦苹果/平邑甜茶为试材,采用15N示踪技术,根据施肥部位在树冠投影中的分布情况设置内层(1/3投影)、中层(2/3投影)、外层(投影边缘以内约20 cm处)3个不同水平位置施肥处理。施肥方法为挖环状沟施肥,施肥深度约25 cm。在苹果的几个关键物候期(新梢旺长期、果实膨大期、果实成熟期)分器官采集样品,试验结束时整株解析采样。【结果】不同水平位置施肥处理果树在新梢旺长期和果实膨大期根部吸收的15N优先向新生营养器官运转;果实成熟期均以果实中Ndff值最高;不同处理间,各生育期同一器官的Ndff值存在差异,内层施肥处理显著高于外层和中层施肥处理,其中以根系和果实最为显著;随着物候期的推移,不同处理根系的Ndff值变化趋势不同,中层施肥和外层施肥处理根系的Ndff值均呈先下降后上升的趋势,而内层施肥处理根系的Ndff值在果实膨大期就已经达到最大值,并且从果实膨大期到果实成熟期一直维持在较高水平;3个处理中果实的Ndff值随物候期的推移均呈上升趋势,并在果实成熟期达到最大,此时中层施肥处理和内层施肥处理果实的Ndff值分别是外层施肥处理的1.43和1.42倍;在新梢旺长期和果实膨大期果实的Ndff值从到大小依次为内层外层中层。不同物候期各器官的15N分配率存在显著差异,但不同水平位置施肥处理之间的差异并不显著;到果实成熟期3个处理的氮肥分配率均表现为贮藏器官营养器官生殖器官。果实成熟期,植株的15N利用率以内层施肥处理最高,为29.25%;中层施肥处理次之,为19.33%;外层施肥处理最低,为19.04%。内层施肥处理的氮肥利用率分别为外层和中层施肥处理的1.51和1.54倍。【结论】内层施肥处理植株各器官对肥料的吸收征调能力均显著高于中层和外层施肥处理,其中以细根最为显著;不同水平位置施肥对15N在各器官中的分配率影响不大;内层施肥处理15N利用率显著高于中层和外层施肥处理。     

不同施氮水平对烟富3/M26/平邑甜茶幼树当年及翌年氮素吸收、利用、分配的影响

以2年生烟富3/M26/平邑甜茶幼树为试材,研究了不同施氮水平对苹果矮化中间砧幼树当年及翌年15N 吸收、 利用和分配的影响。结果表明,适量施氮肥利于幼树生长和氮肥利用率的提高,更利于翌年树体生长及氮肥利用率的提高。以不施氮肥（N0）处理为对照,适量施氮肥（N100）或过量施氮肥（N200）条件下均通过促进根系生长进而促进地上部生长,且 N100处理对地上部生长的促进作用较N200更为显著。氮肥施入至春梢旺长期和春梢停长期,N100处理对根系生长的促进作用显著,根冠比由高到低分别为 N100＞N200＞N0,且春梢旺长期根系15N 分配率为 N100(42.93%)＞N200(37.10%)＞N0(26.39%),春梢停长期各处理根系15N分配率由高到低仍为 N100(28.61%)＞N200(20.30%)＞N0(14.27%)。至秋梢旺长期,N100处理生长势显著高于N0,但各器官15N分配率无显著差异;N100与N200处理树体生长势无显著差异,但N100处理地上部15N分配（85.93%）显著高于N200处理(77.28%),根系15N 分配率(14.07%)显著低于N200 处理(22.72%)。至翌年春梢旺长期,N100树体生物量迅速增高至N0 的175.83% 和N200 的176.41%,根冠比和根系15N 分配率显著低于N0和 N200。N200处理始终保持较高的根冠比和根系15N分配率但不利于地上部生长。冬季叶片脱落是苹果矮化中间砧幼树最大的氮流失途径,流失量为当年氮吸收量的44.56%~51.25%。     

不同时期施氮矮化苹果对15N的吸收、 分配及利用

【目的】研究不同时期施氮对矮化苹果氮素吸收、 分配及利用的影响,以期为矮化果园合理施肥、 提高氮肥利用率提供科学依据。【方法】以5年生烟富3/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用15N同位素示踪技术,研究3个时期施氮对15N-尿素的吸收、 分配及利用特性。试验设3个处理,每个处理为1株,重复3次,分别在萌芽期(3月20日)、 春梢缓长期(6月5日)和秋梢生长期(7月10日)3个时期进行施肥, 每次每株施15N-尿素(丰度10.14%)10 g,普通尿素150 g。果实成熟期(10月15日)取全株样品进行氮的分析测定。【结果】不同时期施肥,植株不同器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)差异显著。萌芽期施肥,植株在盛花期根的Ndff值最高,多年生枝次之; 从春梢缓长期到果实膨大期,根部吸收的15N优先向新生营养器官转运,果实成熟前期各器官Ndff均达到较高水平; 到果实成熟期,果实的Ndff值最高。春梢缓长期施肥,秋梢生长期根的Ndff值最高; 果实成熟期新生器官的Ndff均达到较高水平,其中果实的Ndff值最高。秋梢生长期施肥,根和多年生枝等贮藏器官的Ndff值在各测定时期都处于较高水平,随着物候期推移,一年生枝、 叶片和果实等地上部新生器官的Ndff值逐渐增大,到果实成熟期,一年生枝、 叶片和果实等新生器官的Ndff均达到最高水平,但此期果实对15N吸收征调能力相对减弱。在果实成熟期,不同施肥处理植株各器官的15N分配率存在显著差异。萌芽期施肥,营养器官的15N分配率最大; 春梢缓长期施肥,生殖器官的15N分配率最大; 秋梢生长期施肥,贮藏器官的15N分配率最大。在果实成熟期,3个施肥时期处理间植株的总氮量、 吸收15N的量及15N肥料利用率存在显著差异,均以春梢缓长期施肥处理最大,分别为86.34 g、 1.38 g和30.07%; 秋梢生长期次之,分别为75.64 g、 1.25 g和27.22%; 萌芽期施肥处理最小,分别为72.82 g、 1.09 g和23.63%。【结论】在土壤比较贫瘠的果园中进行矮化栽培,生产上应制定合理的施肥次数,做到少量多次,在春季少施氮肥,初夏(果实膨大期)追施氮肥,同时加强当年贮藏营养,施肥时期适当后移,既能够满足树体不同生长发育阶段的需求,而且还能够尽量减少因灌溉和降水等造成的地表径流和地下淋溶损失等,提高氮肥利用效率。     

不同施氮水平对矮化富士苹果幼树生长、氮素利用及内源激素含量的影响

【目的】矮化中间砧是目前我国苹果栽培中主要的致矮手段,但在提早结果的同时存在树势早衰的现象,而有关矮化中间砧的果树氮素需求规律及其氮素与树体生长和内源激素之间的关系研究较少。本文研究氮素施用量对矮化中间砧苹果幼树的生长、氮素吸收利用及内源激素的影响,以期为苹果矮化中间砧的果树栽培中氮肥的科学施用和高效利用以及防止树体早衰提供理论依据。【方法】利用15N同位素示踪技术,以三年生宫藤富士/SH6/平邑甜茶(Borkh cv.Fuji/SH6/M.hupehensis Rehd)为试材,于春梢萌芽前,设置3个氮肥施用水平(N 50、100、200 kg/hm2,分别以N50、N100、N200表示),同时每棵树施15N-尿素0.5 g。于春梢旺长期、春梢缓长期,采用酶联免疫法测定茎尖和细根的激素含量;植株停止生长时,测其春、秋梢长度,并整株解析,称量各部分鲜重、干重,测植株全氮及其15N丰度。【结果】研究结果表明,不同施氮水平与植株生长及氮素吸收利用密切相关,春、秋梢长度、树体鲜重及植株全氮均以N50处理最低,N100次之,N200最高,但15N的利用率趋势正好相反,为N50N100N200;细根鲜重以N100处理(34.06 g)最高,N200(28.36g)次之,N50(22.47g)最低。施氮水平对茎尖和细根的赤霉素(GA)、玉米素核苷(ZRs)、脱落酸(ABA)和吲哚乙酸(IAA)的含量变化及其比值有较大影响。春梢旺长期和春梢缓长期茎尖、细根中的IAA和GA含量均为N50N100N200,而ZR和ABA的含量则随氮肥用量的增加而降低,表现为N50N100N200;春梢缓长期与春梢旺长期相比,除细根中GA含量(N50、N100、N200处理分别为5.13、5.68、6.17 ng/g,Fw)有所升高外,各器官的IAA、GA、ZR的含量均明显降低,且差异显著;两时期茎尖和细根的ZR/GA、ABA/GA比值均以N50处理最大,N100处理次之,N200处理最小;同一器官不同处理间(IAA+GA+ZR)/ABA比值也存在差异,N200处理显著高于其他处理。【结论】氮肥施用量在50 kg/hm2到200 kg/hm2范围内,随着氮肥用量的增加矮化中间砧苹果幼树的生长促进型激素含量、植株全氮和植株生物量显著增加,但15N利用率显著降低,且ZR/GA、ABA/GA比值逐渐降低。本试验条件下施氮量为N100 kg/hm2是矮化中间砧苹果幼树的适宜施氮量,有利于提高氮素利用率,促进细根生长,同时可延缓树势衰老,促进成花,保证苹果矮化密植集约化栽培中的氮肥充足和均衡供应。     

主枝开张角度对盆栽红富士苹果 13C和 15N分配、利用的影响

以3年生盆栽红富士苹果 (Malus domestica Borkh.cv. Red Fuji)/平邑甜茶 (Malus hupehensis)为试材,研究了主枝开张角度对盆栽红富士苹果对13C分配及15N-尿素分配、利用的影响。结果表明,根系13C分配率随主枝开张角度的增大而减少,在秋梢生长期对照、枝条水平和枝条下垂3处理根系的13C分配率分别为46.39%、36.39%和26.73%;而叶片13C分配率则随主枝开张角度的加大而增大,3处理叶片的13C分配率分别为30.15%、42.40%和54.97%。主枝开张角度降低了植株15N利用率,在秋梢生长期差异显著。对照、枝条水平和枝条下垂3处理植株15N利用率分别为5.29%、3.87%和4.05%,对照显著高于开张角度处理。在春梢旺长期和秋梢生长期,主枝开张角度处理新梢的15N分配率显著降低,叶片15N分配率有所升高;春梢停长期,主枝开张角度处理地上部多年生枝干与新梢的15N分配率显著低于对照。     

~(13)C脉冲标记定量研究施氮量对光合碳在水稻-土壤系统中分布的影响

通过盆栽试验,设置两种施氮水平(50 mg kg-1和100 mg kg-1)处理(分别记为N50和N100),采用四次13C脉冲标记对不同生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期)水稻光合产物碳在水稻-根际土壤系统中的分配特征进行定量研究。结果表明,不同施氮水平下,N100处理的水稻地上部生物量显著高于N50处理(p0.05);生长后期N50处理促进根的生长,根冠比增加。N100处理四次脉冲标记总累积13C量达265.5 mg,较N50处理高出39%,分配到土壤中的13C量高出46%,说明适当增施氮肥,不仅可以提高作物产量,还能增加作物输入土壤的有机碳量。水稻早期光合碳主要运往地下部(21.7%~52.7%),灌浆期地下部分配比例大大降低(7.50%~8.90%)。两种施氮水平下,四次脉冲标记累积吸收的光合13C在植株和土壤中的分配比例大致相同,累积吸收的光合碳约72%在植株地上部,28%分配到地下部(根系7.21%~7.71%和根际土壤20.3%~21.2%)。     

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。     

有机无机肥长期定位配施对冬小麦~(13)C同化物分配及产量的影响

为研究有机无机配施对冬小麦不同时期光合同化物转运分配及产量的影响,以石麦15(SM15)为供试品种,牛粪为有机肥,采用~(13)CO_2标记的方法,设置不施氮肥(CK)、单施尿素(U)、单施牛粪(M)和有机无机配施(U+M)4种施肥方式进行试验。结果表明,~(13)C同化物在挑旗期、开花期主要向茎秆和叶鞘分配,灌浆期则主要向籽粒分配;成熟期约有87.5%的灌浆期同化产物分配到籽粒中,约75.4%的开花期同化产物分配到籽粒中,而仅15.2%的挑旗期同化产物分配向籽粒,灌浆期同化产物对籽粒重的贡献最大。成熟期不同施肥处理间相比,挑旗期及开花期的~(13)C同化物均是不施氮与配施处理向籽粒的分配较多,单施尿素处理滞留于茎鞘中较多;灌浆期13C同化物以单施有机肥与配施处理向籽粒的分配较多,最终配施处理向籽粒分配的挑旗期、开花期、灌浆期的同化产物均较多。单施有机肥处理千粒重较高,单施尿素处理穗数较高,配施处理产量结构更平衡且产量最高。由此可知,有机无机肥配施能促进各时期同化产物向籽粒的分配并有利于产量的提高。本研究结果为有机肥的合理施用及籽粒产量的提高提供了理论依据。     

根际施肥空间大小对15N吸收利用及桃幼树生长的影响

【目的】探讨树盘施肥区域大小对氮素吸收与分配的影响以及适合桃园的施肥模式,以期为桃树栽培生产提供有益的参考。【方法】在大田栽培条件下,以2年生春雪桃为试材,以主干为中心,在水平方向把树盘均匀分为东西南北4个区,设置1/4、 2/4、 3/4、 4/4根区施肥以及固定根区施肥和根区交替施肥,以不施肥处理为对照,共7个处理。生长季定期测定桃树干茎,试验结束时,破坏性整株取样,解析为各施肥区与非施肥区对应的地上部和地下部,地上部解析为对应根区的枝、 叶和干; 地下部解析为对应根区的粗根（直径＞0.2 cm）和细根（直径0.2 cm）,烘干后测定各部分干重。应用15N同位素示踪技术,研究树盘施肥区域大小对15N吸收利用及桃幼树生长的影响。【结果】4/4根区（全树盘）施肥氮肥吸收利用率为4.16%,分别为1/4、 2/4、 3/4根区施肥的3.62倍、 1.65倍和1.24倍; 固定根区施肥氮肥吸收利用率是根区交替施肥的1.24倍。局部施肥处理,施肥区根系的Ndff值高于非施肥区根系的Ndff,差异显著; 施肥区根系的15N分配率高于非施肥区根系的15N分配率,差异显著; 施肥区对应的地上部新生器官的15N分配率和Ndff值与非施肥区对应的地上部新生器官的15N分配率和Ndff值均无显著差异。施肥区的根系总干重均小于非施肥区根系的总干重。总体以全树盘施肥处理植株生长速率最大,4/4根区（全树盘）施肥植株生长速率为0.57 cm/month,分别为1/4、 2/4、 3/4根区施肥的1.19倍、 1.14倍和1.04倍; 根区固定施肥与根区交替施肥处理植株生长速率无显著差异。【结论】全树盘施肥氮肥吸收利用率最高,植株生长速率最大,即均匀施肥有利于桃幼树对养分的吸收利用,利于桃幼树形态建成,促进树体生长发育。     

根际注射施肥对黄土高原苹果氮素吸收利用及产量和品质的影响

【目的】在西北黄土高原地区,春季干旱少雨和肥料利用率低限制着生产优质苹果。国外通常应用水肥一体化技术来克服水肥利用率低的问题,但由于其硬件设施要求高,投资大,短期内在我国难以推广。近年来我国采用的根际注射施肥可利用施肥枪将肥料溶液直接注入根际土壤中,施肥成本低且技术简单。本研究利用同位素15N示踪技术,研究根际注射施肥对苹果氮素吸收利用及产量品质的影响,可为黄土高原果园水肥高效利用提供依据。【方法】以9年生富士/M26/新疆野苹果为试验材料,利用15N尿素标记肥料去向,最后通过MAT-251质谱计测15N丰度,得出果树各器官和土壤的肥料利用率。同时利用叶绿素仪(SPAD-502)测定标记叶片的SPAD值,用浸以磷酸甘油溶液的海绵进行田间原位测定,得到土壤氨挥发的量,用静态箱—气相色谱法测定土壤的N2O逸失量。综合对比分析黄土高原传统环状开沟撒施肥与根际注射施肥对苹果吸收利用氮素、肥料氮在土壤中残留及果实产量和品质的影响。【结果】黄土高原苹果园根际注射施肥的优越性体现在:1)施肥后一个月内,果园土壤的气态氮素损失发生变化,根际注射施肥比传统环状开沟施肥的氨挥发总量低54.9%,同时N2O的排放通量低5.0%。2)根际注射施肥后,促进了肥料在土壤中的扩散范围,扩大了根系肥水吸收容积,叶片和果实吸收的肥料氮比例(Ndff%)在整个生长季始终处于较高水平。生长季末期,根际注射施肥的整株氮素当季吸收率为53.04%,比环状开沟施肥提高12.25个百分点,表明根际注射施肥有利于氮素更快地被吸收利用,显著提高苹果树的氮素当季利用率。3)生长季末,在0—60 cm土层内,根际注射施肥的土壤氮素残留率为36.55%,而环状开沟施肥为43.13%,前者显著低于后者。4)在整个生长季内,根际注射施肥处理下的树体新梢叶片内叶绿素含量(SPAD)值一直高于环状开沟施肥。根际注射施肥能提高苹果单株产量和单果重,其单果重和单株产量分别比环状开沟施肥处理提高了3.8%和19.7%。【结论】黄土高原地区推广的果树根际注射施肥技术可以有效提高苹果树体氮素的利用率,降低了土壤中的氮素残留。此外注射施肥的深度、注射量、密度和时间均可根据不同时期的养分需要随时调整,使水肥在土壤中均匀分布,达到节水节肥的目的。同时可避免传统施肥时挖坑作业对浅土层吸收根的损伤,降低劳动力成本。综合来看,根际注射施肥是提高黄土高原区旱地苹果树肥水利用率、产量和品质的有效方式之一。     

不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响

【目的】本文利用15N同位素示踪技术探讨传统(CT)和优化(YH)两种管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响。分析目标产量下化肥氮的变化,解析夏玉米花前、花后氮素利用及转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系,为该地区夏玉米的科学合理施氮提供合理依据。【方法】在传统和优化两种管理方式定位试验中设置15N微区,采用将15N标记的尿素表施的方法,分析植株和土壤样品。新鲜土壤用1 mol/L KCl浸提,滤液用TRACCS 2000型流动分析仪测定土壤的NH+4-N和NO-3-N含量。15N标记的土壤和植物全氮的测定用烘干样(过0.15 mm筛),然后用美国THERMO finnigan公司生产的稳定同位素质谱仪DeltaplusXP进行测定。【结果】在该试验条件下,优化方式下夏玉米籽粒产量和总吸氮量显著高于传统方式,分别增加12%和10%。作物收获后,优化方式的15N吸收量及利用率显著高于传统方式,利用率分别为20.81%、32.54%。夏玉米各器官中氮素的积累量和向籽粒中的转移量土壤氮显著高于肥料氮,传统方式籽粒中氮素的57.73%、优化方式籽粒中氮素的45.15%来自各器官的转移,近一半的氮素是在花后积累的,基施高氮对作物生长作用不大。开花期土壤表层硝态氮含量传统方式显著高于优化方式,收获后有所降低,而土壤深层含量明显增加,有向下淋洗的趋势。夏玉米收获后,传统方式各土层的原子百分超均高于优化方式,而且在20—40 cm处出现了明显的15N累积峰,与开花期相比,40 cm以下土层的原子百分超明显增大,氮肥随水向下淋洗强烈。夏玉米收获后传统方式土壤氮素残留率高达56.18%,表现为土壤残留损失作物吸收;优化方式则表现为土壤残留作物吸收损失。【结论】在优化方式中夏玉米施氮量为N 185 kg/hm2时,玉米达到高产水平且氮肥的利用率高。适当减少施氮量及增加后期追肥次数可实现夏玉米的高产和肥料的高效利用。     

硫膜和树脂膜控释尿素对土壤硝态氮含量及氮素平衡和氮素利用率的影响

【目的】控释尿素已被证明对于提高氮素利用率、减少氮素损失和增产有积极意义,且不同包膜的控释尿素由于包膜材料的不同,对于氮素的释放和供应强度有所不同。本文在黄淮海区域采用玉米田间试验,探讨硫膜和树脂膜控释尿素在氮素供应和减少氮素损失等方面的效应,以期为黄淮海区域夏玉米在高温多雨的种植条件下两种控释尿素的选择和应用提供依据。【方法】以硫膜和树脂膜控释尿素为研究对象,采用田间试验研究0—100 cm土壤剖面中的硝态氮含量,玉米整个生育期的土壤氮素平衡和玉米产量以及氮素利用率。【结果】与相同施氮量的普通尿素相比,硫膜和树脂膜控释尿素均具有"前控后保"的特性,使玉米苗期0—100 cm土层的土壤硝态氮含量降低了11.7%~56.7%和28.8%~68.2%,玉米灌浆期和收获期0—40 cm土层的硝态氮含量分别提高了16.3%~46.7%、0.5%~60.7%;两种控释尿素均能有效降低玉米整个生育期土壤残留的无机氮量、氮素表观损失量和盈余量,降幅分别为12.0%~18.4%、13.2%~66.4%和15.6%~30.9%,使玉米产量提高14.6%~37.5%,氮素利用率提高12.3~20.8个百分点。在N 210 kg/hm2、N 300 kg/hm2两种施氮量条件下,与相同施氮量的硫膜控释尿素相比,树脂膜控释尿素处理的玉米苗期0—60 cm土层的硝态氮含量降低了26.4%~39.1%,灌浆期0—40 cm土层和收获期0—20 cm土层的硝态氮含量分别提高了10%~21.8%和9.6%~16.4%,土壤残留无机氮量、氮素表观损失量和盈余量分别降低了2.3%~6.0%、44.6%~61.3%和17.0%~17.7%,玉米产量提高了6.8%~8.3%,氮素利用率提高了7.1~8.4个百分点,说明树脂膜控释尿素的效果优于硫膜控释尿素。树脂膜控释尿素和硫膜控释尿素在施氮量N 300 kg/hm2时均比N 210 kg/hm2条件下玉米整个生育期不同土层的硝态氮含量提高了1.2%~90.9%和2.0%~56.7%,玉米整个生育期土壤残留无机氮量、氮素表观损失量和盈余量分别提高了42.1%~47.6%、66.2%~137.9%、52.5%~53.8%,玉米产量和氮素利用率分别提高了20.8%和22.5%、6.5和5.2个百分点,施氮量N 300 kg/hm2优于N 210 kg/hm2。【结论】树脂膜控释尿素在减少夏玉米农田土壤剖面硝态氮残留、维持土壤氮素平衡和提高氮素利用率等方面的效果优于硫膜控释尿素和普通尿素。综合考虑保证土壤氮素供应、减少氮素损失、提高玉米产量及氮素利用率等因素,在黄淮海区域高温多雨气候条件下种植夏玉米,以施氮量N 300 kg/hm2的树脂膜控释尿素或者硫膜和树脂膜控释尿素二者配合施用效果最佳。     

不同质地土壤上烤烟氮素积累、分配及利用率的研究

【目的】土壤质地能概括反映土壤内在的肥力特征,对土壤养分供应具有调控作用,是影响农田中土壤氮素供应和氮肥利用的重要因素。本试验通过在皖南烟区3种质地(壤土、黏壤、砂壤)土壤上施用等量氮肥来研究其对烤烟不同生育期的氮素吸收、积累及利用特征的影响,旨在为烟田土壤改良及烤烟合理施肥提供理论依据。【方法】在皖南烟区现代农业科技园的典型壤土、黏壤和砂壤土上分别建立田间试验,采用15N田间微区试验和室内分析相结合的研究方法,在烤烟的团棵期(移栽后38 d)、现蕾期(移栽后53 d)、平顶期(移栽后64d)和成熟期(移栽后103 d),采集长势一致的烟株样品,测定烟株各部位的生物量,并采用凯氏定氮法检测其全氮含量,采用ZHTO2型同位素质谱仪测定其15N丰度。【结果】皖南烟区壤土和黏壤土上烤烟总氮和肥料氮积累均随生育期呈单峰变化,在烤烟平顶期达最大,总氮积累量分别为4.25 g/plant和3.96 g/plant,肥料氮积累量分别为2.34 g/plant和2.54 g/plant,而砂壤土上烤烟到成熟期其总氮和肥料氮的积累量达到最大,分别是5.64 g/plant和2.73 g/plant,均显著高于同时期的壤土和黏壤;壤土、黏壤和砂壤土上烤烟均以叶部肥料氮占总氮比例及氮素分配率较高,茎部次之,根部最低;不同质地土壤上烤烟氮肥利用率与肥料氮的积累动态具有一致的变化趋势,其中壤土和黏壤在平顶期最大,分别为34.5%和40.7%,之后壤土利用率缓慢下降,黏壤下降幅度较大,而砂壤土上烤烟氮肥利用率在生育期内呈上升趋势,至成熟期最大,为43.7%。【结论】不同质地土壤上烟株对氮素的吸收利用顺序为砂壤壤土黏壤,黏壤土在烤烟生育期内供氮能力较弱,应合理调控土壤氮的矿化及增加肥料氮的供应;砂壤土氮肥利用率较高,应严格控制氮肥的施用量。     

不同养分供应方式对盆栽桃树生长及其氮素吸收、分配的影响

【目的】氮素分配随生长中心转移而转移,生长中心器官和非中心器官间差异较大。控释肥、滴灌施肥等技术在果园中的应用使果树养分稳定供应成为现实。研究等氮量施肥条件下不同养分供应方式对桃树生长及氮素吸收、分配的影响,探讨吸收的氮素在生长中心器官和非中心器官之间分配差异的原因,以期为桃树合理施肥提供依据。【方法】以1年生桃树幼苗为试材,利用沙培盆栽,设袋控缓释施肥(养分稳定供应,SS)和分次撒施施肥(养分非稳定供应,n SS)以及对照(不施大量元素,CK)3个处理,将桃树新梢按照在主干上着生位置分为上部和下部,调查分析施肥后不同时期桃树的生长状况;利用15N同位素示踪技术研究不同养分供应方式对氮素吸收和上、下部新梢间分配的影响。【结果】SS处理后30 d、150 d桃树生物量分别为63.49 g/plant和160.74 g/plant,上、下部生物量之比分别为1.8和1.3,新梢长度分别为169.73 cm/plant和306.55 cm/plant,处理后150 d各处理之间生物量差异显著,新梢长度差异极显著。各处理新梢生物量在两次取样间隔内上部增量分别为对照42%、养分非稳定供应93%、养分稳定供应98%;下部增量分别为8%、45%和177%。在此期间上、下部新梢生物量的差异对照处理由5.0变化为6.6、养分非稳定供应处理由2.8变为3.7、养分稳定供应处理由1.8变为1.3。氮素吸收量随处理时间的推移逐渐增大,养分稳定供应处理在施肥后30 d、150 d分别为12.7 mg/plant和76.9 mg/plant,养分非稳定供应处理在施肥后30 d、150 d分别为4.0 mg/plant和27.3 mg/plant。处理后150 d的氮素利用率以养分稳定供应处理最高,达12.96%,养分非稳定供应处理只有4.6%。处理后150 d养分稳定供应处理和养分非稳定供应处理的上、下部梢叶氮素浓度、Ndff%(来自肥料中的氮占总氮的比率)、Ndff(来自肥料中的氮)差异极显著,各处理同一植株上、下部梢叶氮素浓度、Ndff%相似。吸收氮素在上、下部新梢叶间分配的差异大,上、下部新梢叶间氮素分配之比养分稳定供应处理和养分非稳定供应处理分别为1.54和4.03。【结论】养分稳定供应下,桃树生长极性差异变小,氮素吸收量增多,氮素利用率高,氮素在生长中心器官和非中心器官间分配的差异变小,氮素分配差异受生物量的影响大。     

不同形态氮对掌叶半夏生长及块茎主要化学成分影响研究

【目的】本文利用盆栽试验,探讨了不同铵态氮、 硝态氮供应比例对掌叶半夏生长、 相关生理指标及块茎中主要活性成分含量的影响,以期为掌叶半夏的合理施肥、 科学种植提供技术依据。【方法】盆栽试验以蛭石为栽培基质,以掌叶半夏为试验材料,采用不同铵态氮、 硝态氮比例处理,分析不同铵硝比例处理下掌叶半夏叶片中抗氧化保护酶（SOD、 CAT）, 叶片、 块茎中氮代谢关键酶（NR）的活性及块茎中次生代谢产物（MDA、 硝酸盐及主要活性成分）的含量变化。【结果】 1）叶片鲜重、 块茎鲜重及总叶绿素含量总体均随铵态氮比例的升高而呈逐渐增加趋势,其中在全铵营养下,块茎鲜重和总叶绿素含量均达到最高值。2）随着铵态氮比例的升高,植株叶片中SOD、 CAT酶活性呈先升高后降低趋势; 当铵硝比为50∶50时,SOD、 CAT酶活性最高,此时,叶片中NO-3-N含量也达到最高。3）在全铵营养或全硝营养下,MDA含量均高于其他处理; 当铵硝比为50∶50时,MDA累积量最低。4）在全硝营养下,叶片、 块茎中的NR活性均达到最高值,同处理水平下叶片中NR活性要高于块茎; 并且随着铵态氮比例的增加叶片中NR活性呈逐渐降低的趋势,而块茎中的NR活性则呈逐渐增加的趋势。5）块茎中主要活性成分的累积更依赖于两种氮素的配施作用,在较高的铵态氮配施处理下（75∶25时）,总生物碱、 总有机酸及腺苷的积累量均取得最高值。【结论】适宜比例的铵硝配比可以促进掌叶半夏生长及产量的形成,其促进效果也显著高于全硝营养; 当铵硝比为50∶50时,其植物体内的相关酶活性也达到最高,说明适宜的铵硝配比能减轻膜质过氧化对植株细胞膜造成的损伤; 同时,较高的NH+4-N也有利于块茎中主要活性成分的积累,尤以铵硝比为75∶25时,累积效果最显著。     

Gross fluxes of nitrogen in grassland soil exposed to elevated atmospheric pCO2 for seven years

Plant response to increasing atmospheric CO₂ partial pressure (pCO₂) depends on several factors, one of which is mineral nitrogen availability facilitated by the mineralisation of organic N. Gross rates of N mineralisation were examined in grassland soils exposed to ambient (36 Pa) and elevated (60 Pa) atmospheric pCO₂ for 7 years in the Swiss Free Air Carbon dioxide Enrichment experiment. It was hypothesized that increased below-ground translocation of photoassimilates at elevated pCO₂ would lead to an increase in immobilisation of N due to an excess supply of energy to the roots and rhizosphere. Intact soil cores were sampled from Lolium perenne and Trifolium repens swards in May and September, 2000. The rates of gross N mineralisation (m) and NH₄⁺ consumption (c) were determined using ¹⁵N isotopic dilution during a 51-h period of incubation. The rates of N immobilisation were estimated either as the difference between m and the net N mineralisation rate or as the amount of ¹⁵N released from the microbial biomass after chloroform fumigation. Soil samples from both swards showed that the rates of gross N mineralisation and NH₄⁺ consumption did not change significantly under elevated pCO₂. The lack of a significant effect of elevated pCO₂ on organic N turnover was consistent with the similar size of the microbial biomass and similar immobilisation of applied ¹⁵N in the microbial N pool under ambient and elevated pCO₂. Rates of m and c, and microbial ¹⁵N did not differ significantly between the two sward types although a weak (p<0.1) pCO₂ by sward interaction occurred. A significantly larger amount of NO₃⁻ was recovered at the end of the incubation in soil taken from T. repens swards compared to that from L. perenne swards. Eleven percent of the added ¹⁵N were recovered in the roots in the cores sampled under L. perenne, while only 5% were recovered in roots of T. repens. These results demonstrate that roots remained a considerable sink despite the shoots being cut at ground level prior to incubation and suggest that the calculation of N immobilisation from gross and net rates of mineralisation in soils with a high root biomass does not reflect the actual immobilisation of N in the microbial biomass. The results of this study did not support the initial hypothesis and indicate that below-ground turnover of N, as well as N availability, measured in short-term experiments are not strongly affected by long-term exposure to elevated pCO₂. It is suggested that differences in plant N demand, rather than major changes in soil N mineralisation/immobilisation, are the long-term driving factors for N dynamics in these grassland systems.