水分供应和氮素形态对水稻一些水分生理特征的影响

为探明不同水分供应和氮素形态对水稻一些水分生理特征的影响,设正常水分及50 g L^-1 PEG模拟水分胁迫及3种不同NH₄⁺-N/NO₃^--N比例（75/25,50/50,25/75）的处理,测定了水稻叶片的NO₃^-、Ca²⁺和Mg²⁺含量,叶片浸出液电导率,叶片相对含水量,叶片水分临界饱和亏以及叶片水势。结果表明,在NH₄⁺-N/NO₃^--N比例较低时,模拟水分胁迫使广陵香粳水稻幼苗吸收更多的NO₃^--N。模拟水分胁迫条件下,水稻幼苗叶片浸出液电导率随NH₄⁺-N/NO₃^--N比例的降低呈下降趋势,且在NH₄⁺-N/NO₃^--N比例为25/75时,叶片浸出液电导率低于正常水分培养条件下的叶片浸出液电导率。而在正常水分培养条件下,水稻幼苗叶片浸出液电导率随NH₄⁺-N/NO₃^--N比例的降低呈上升趋势。水分胁迫使高NH₄⁺-N/NO₃^--N处理水稻叶片相对含水量降低、水分临界饱和亏上升,但对低NH₄⁺-N/NO₃^--N处理（25/75）水稻叶片相对含水量和水分临界饱和亏影响很小。同样,低NH₄⁺-N/NO₃^--N处理削弱了水分胁迫对水稻叶片水势的降低。总体上说,低NH₄⁺-N/NO₃^--N能减轻水分胁迫对水稻水分生理的不良影响。     

高产条件下施氮量对冬小麦氮素吸收分配利用的影响

通过2年田间定位试验,采用15N示踪技术,研究了高产条件下不同施氮量处理对冬小麦氮素吸收、分配、利用及产量和品质的影响。结果表明,在本试验土壤肥力条件下,当施氮量超过150 kg/hm²时,不能显著增加植株氮素积累量,对小麦生育后期植株氮素吸收无显著促进效应。随施氮量增加,氮素在籽粒中的分配比例降低,在茎和叶的分配量及比例显著增加。15N示踪试验指出,施氮量由195 kg/hm²增至240 kg/hm²,植株吸收的肥料氮素增加,吸收的土壤氮素减少,植株总的氮素积累量无显著差异;施氮量增加,开花后营养器官中的氮素向籽粒的转移无显著差异,而转移效率及氮素转移对籽粒的贡献率降低。施氮量增加,氮素吸收效率和氮素利用效率下降,氮肥生产效率降低,氮素收获指数亦降低。施氮量为105～240 kg/hm²时,氮肥当季回收率为36.22%～50.54%,其中追肥氮回收率大于基肥氮;施氮量增加,氮肥回收率先增加后降低,195 kg/hm²处理氮肥当季回收率较高。适量施氮,籽粒产量增加,蛋白质含量提高,加工品质改善;过量施氮,籽粒产量降低,加工品质趋于变劣。本试验条件下,综合考虑产量、品质和氮素利用率,施氮量为150～195 kg/hm²可供生产中参考。     

不同施氮量对套作大豆根系形态与生理特性的影响

在小麦/玉米/大豆套作模式中,利用挖掘法研究了施氮量在不同生育时期对套作大豆（贡选1号）一些根系形态与生理特性的影响。结果表明,在V3~R5时期,根干重、根瘤数、一级侧根长、伤流量均以低氮（纯氮45、90 kg hm^-2）处理最优;在R7时期,高氮（纯氮180、225 kg hm^-2）处理能够延缓大豆根系衰老,根干重、伤流量与施氮量呈正相关。根冠比与施氮量在V3~R5时期呈二次曲线关系,在生育末期呈直线递增关系。伤流量冠比(y)与三节期后天数(x)呈极显著负指数函数关系y=ae^-bx。伤流液氮素内含物中NO₃^-高于NH₄⁺,并随着施氮量增加而增加。在套作大豆整个生育时期中根系活力呈单峰曲线,低氮处理的套作大豆根系活力明显增强,高氮处理促使根系活力的峰值推迟至R3出现,并在生育末期（R7）保持高水平（＞116.00 μg g^-1 FW h^-1）。     

黑河中游边缘绿洲沙地农田玉米水氮用量配合试验

研究了黑河中游边缘绿洲沙地农田不同灌溉水平（常规灌溉,12 000 m³ hm^-2;节水10%,10 800 m³ hm^-2;节水20%,9 600 m³ hm^-2）和施氮水平（0、150、225、300和375 kg N hm^-2）下玉米产量、氮肥利用率、灌溉水生产力及硝态氮在土壤剖面中的分布。结果表明,常规高量灌溉（12 000 m³ hm^-2）和节水10%和20%处理的玉米产量和地上生物量无显著差异;在施有机肥和磷、钾肥的基础上,施氮量150~375 kg N hm-2较不施氮处理增产74.8%~108.6%,施氮量超过225 kg N hm^-2时,产量不再显著增加;平均氮肥利用率（NUE）为50.6%~83.7%,随施氮量的增加而下降,超过225 kg N hm^-2时显著降低。在施用氮肥时,玉米灌溉水生产力(WP)为0.97~1.35 kg m^-3,随灌溉量的增加而下降,施氮量超过225 kg N hm^-2时,灌溉水生产力不再显著增加。水肥配合有显著的交互效应,高量的水氮配合可获得较高的产量,但水肥利用效率显著下降。对每次灌溉前土壤剖面水分含量的测定结果表明,3个灌溉水平下0~160 cm土层土壤水分含量无显著差异,表明常规高量灌溉并不能保持较长时间的有效水分供作物吸收利用;高量灌溉下,0~200 cm土壤剖面中NO₃^－-N的积累量低于节水灌溉处理,表明高量灌溉使更多的NO₃^－-N淋溶至更深的土层,对地下水污染风险加大。从水肥高效利用、降低氮污染风险和缓解水资源短缺综合考虑,进行合理的水肥调控、适度降低灌溉量和氮肥投入是沙地农田生态系统管理的合理选择。通过合理的水肥调控,沙地农田仍有很大的节水潜力。     

水氮耦合对济麦20籽粒蛋白质组分及品质的影响

在高肥条件下,研究了不同水氮组合对强筋小麦品种济麦20籽粒产量、蛋白质含量、蛋白质组分和籽粒品质的影响。结果表明影响小麦籽粒品质的主导因素是灌水。相同施氮水平下,各灌水处理的籽粒蛋白质含量、单体蛋白含量均显著低于不灌水处理,但不同灌水处理间无显著差异。随灌水次数增加,不溶性谷蛋白(高分子量谷蛋白)含量呈下降趋势,可溶性谷蛋白(低分子量谷蛋白)含量呈上升趋势,谷蛋白聚合指数（不溶性谷蛋白含量/谷蛋白总量）降低,粉质仪参数（面团稳定时间和形成时间）也相应降低,表明灌水次数增加导致籽粒品质变劣的主要原因是不溶性谷蛋白积累减少。施氮168 kg/hm²条件下,氮肥拔节期全量追施处理的籽粒产量不降低,而其籽粒品质显著优于分次施肥处理（50%基施、50%拔节期追施）,且与240 kg N/hm²分次施用处理差异不显著。因此,在高产水平下,氮肥全量追施可作为兼顾籽粒产量和品质的推荐运筹模式。     

高产麦田氮素利用、氮平衡及适宜施氮量

选用大穗型小麦品种兰考矮早八, 研究了施氮水平对小麦籽粒产量、蛋白质含量、氮素利用及氮平衡的影响。结果表明, 适量增施氮肥有利于提高籽粒产量, 且以180 kg hm^-2 (N3)、360 kg hm^-2 (N4)处理的产量最高, 且在N4条件下, 继续增施氮肥仍能显著提高籽粒蛋白质含量。随施氮量的增加, 植株地上部氮积累量提高。氮平衡分析结果表明, 未被当季作物利用的氮主要以氮表观损失和残留无机氮的形式损失, 且随施氮水平的增加, 氮表观损失量和土壤残留量均随之增多。通过环境经济学的Coase原理和边际收益分析, 综合考虑蛋白质含量、籽粒产量、经济和生态效益, 确定202~239 kg hm^-2为兰考矮早八兼顾多目标适宜的氮肥用量, 其相应的产量水平为8 628~8 680 kg hm^-2, 蛋白质含量为14.6%~14.8%。     

施氮对春玉米产量和经济效益的影响

采用随机区组设计试验,研究施氮对春玉米产量和经济效益的影响。结果表明,不同施氮量对春玉米经济性状、产量和经济效益的影响不同,各处理间产量差异极显著,以施氮量150kg/hm²的处理表现最佳;玉米产量和经济效益随施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势;氮肥的农学效率随施氮量增加而降低。单位面积玉米产量和施氮量具有显著的回归关系,最高产量施氮量是:N161.9kg/hm²,最高产量为8351.9kg/hm²;最佳产量施氮量为:N144.7kg/hm²,最佳产量8324.1kg/hm²。     

绿肥油菜还田时期对不同施氮量下春玉米产量和土壤养分的影响

采用大田试验，研究绿肥油菜还田时期对不同施氮量下春玉米产量及对土壤养分的影响规律，以期为华北平原春玉米减氮增效提供理论依据。采用裂区设计，主区绿肥油菜还田时期分别为无绿肥油菜冬闲田（G0）、始花期（G1）、盛花期（G2）和荚果期（G3）,裂区施氮量分别为0 （N0）,135（N135）,270（N270）,405（N405）,540 kg/hm²（N540）。收获期五点取样法取土测定土壤养分含量，玉米考种测产。与G0相比，G2处理因春玉米穗粒数均值显著增加5.59%而增产5.89%,G1处理2020年增产6.37%,其中穗粒数增幅8.37%,但G1和G2百粒质量与G0无显著差异；G3处理2020年因穗粒数与百粒质量均值降低2.62%,6.40%,导致减产8.43%;春玉米产量随施氮量增加显著增加；G1、G2和G3处理下，春玉米产量在施氮量为N405、N270和N405时达最高，分别为10 961.21,11 253.34和10 331.12 kg/hm²。线性加平台模型分析可知，G1和G2处理可以保证产量稳定在10 000 kg/hm     

施氮量对济麦20旗叶光合特性和蔗糖合成及籽粒产量的影响

在田间高产条件下,研究了施氮量对强筋小麦品种济麦20旗叶光合特性、蔗糖合成及籽粒产量的影响。结果表明,在0～168 kg hm^-2施氮量范围内,随施氮量的增加,旗叶蒸腾速率提高,气孔导度增大,细胞间隙二氧化碳浓度降低,旗叶净光合速率与蔗糖磷酸合酶活性显著提高,从而促进旗叶蔗糖合成,提高生物产量、籽粒产量和氮肥利用率;施氮量增加至240 kg hm^-2,旗叶净光合速率、蔗糖磷酸合酶活性、蔗糖含量和生物产量显著提高,但收获指数降低,籽粒产量和氮肥利用率无显著变化。施氮量继续增加至275 kg hm^-2,旗叶蒸腾速率、气孔导度、气孔限制值和净光合速率均显著降低,细胞间隙二氧化碳浓度则显著升高,旗叶光合作用受非气孔限制,蔗糖磷酸合酶活性、蔗糖含量、生物产量和收获指数均显著降低,籽粒产量减少,氮肥利用率降低。在本试验条件下,济麦20的适宜施氮量为168~240 kg hm^-2。     

稻草还田模式对稻田土壤速效氮、钾含量及晚稻生长的影响

设计了高桩翻耕抛栽、覆盖免耕抛栽和高桩免耕抛栽3种模式的田间小区试验。结果表明, 不同稻草还田模式对土壤NH₄⁺-N含量影响较大, 对土壤速效钾含量和土壤NO₃^--N含量影响不大; 高桩翻耕模式的土壤NH₄⁺-N、速效钾含量平均值比高桩免耕和覆盖免耕模式分别提高40.8%、7.5%和36.7%、2.0%; 高桩翻耕能促进水稻群体生长, 增加叶片叶绿素含量, 充分利用光能, 增强光合作用; 稻草还田以高桩翻耕模式的增产效果最好, 比高桩免耕、覆盖免耕分别增产5.8%和9.0%。以高桩翻耕稻草还田模式对土壤速效氮、钾含量及晚稻产量的影响最好。     

砷对烤烟氮代谢的影响

采用盆栽试验,系统研究了砷对烤烟全生育期氮代谢的影响。结果表明,砷毒害对烤烟的氮代谢有显著影响。砷降低了整个生育期的硝酸还原酶(NR)活性,抑制了烤烟对硝态氮(NO₃^--N)的同化;提高了全生育期的谷氨酰胺合成酶(GS)活性,增强了烤烟对铵态氮(NH₄⁺-N)的同化。砷提高了全生育期的谷氨酸—丙酮酸转氨酶(GPT)活性和天冬酰胺酶(Asparaginase, ASG)活性,以及现蕾以后的游离氨基酸含量,使烤烟的氮转化代谢旺盛。与此同时,砷降低了烤烟生育前期的蛋白质含量,随着生育进程的推进,又引起中、后期的蛋白质含量增加,最终导致烤烟蛋白质的积累,但使整个生育期的烟碱含量降低。     

氮肥对甘蓝产量、硝酸盐含量及土壤硝态氮含量的影响

通过田间小区试验为研究不同氮肥用量对北京地区甘蓝产量、品质以及土壤硝态氮含量的影响。试验结果表明:(1)0~60 cm土层中3个采样周期土壤硝态氮含量随氮肥量级增加而升高,并且随着作物的生长,0~30 cm土层中土壤中硝态氮含量呈现下降的趋势,30~60 cm土层中基本呈现上升的趋势;60~90 cm土层中变化较小;(2)随着氮肥投入增加,甘蓝产量呈现先增加后降低的趋势,当氮肥的添加量为240 kg/hm2时产量最高;(3)随着氮肥施用量的升高,甘蓝对氮素的吸收量呈现先上升后下降的趋势,添加氮肥处理的甘蓝对氮素的吸收量均显著高于不添加氮肥处理,并且施用氮肥的处理中甘蓝叶片硝酸盐含量显著高于不施氮肥处理,并且不同供氮水平叶片硝酸盐含量变化各不相同。综合以上试验结果可知,氮肥的添加对0~60 cm土层中硝态氮含量的影响较大,并且适量的氮肥添加量(240 kg/hm2)能够有效提高北京地区甘蓝的产量以及甘蓝对氮素的吸收量等。     

杂交稻和常规稻生育后期追施N03-N和NH4-N的生理效应

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N肥和栽插密度对杂交稻“两优培九”产量及N素吸收利用的影响

以两系杂交稻两优培九为试材,研究不同N肥用量(纯N 0、112.5、225.0、337.5 kg/hm²)和栽插密度（22.5×10⁴、27.0×10⁴、31.5×10⁴穴/hm²）对产量形成及N素吸收利用的影响。结果表明,(1)栽插密度对结实率和千粒重影响较小,对单位面积穗数和每穗粒数影响较大,在22.5×10⁴~31.5×10⁴穴/hm²的密度范围内,穗数与每穗粒数之间具有良好的互补性,因而产量差异未达显著水平。(2)N肥用量对每穗粒数影响较小,对穗数、结实率和千粒重影响较大,纯N用量为337.5 kg/hm²时,增穗作用不显著,反而极显著降低结实率和千粒重,导致减产。(3)稻株吸N量随供N水平的提高而增加,但植株含N率和N素累积量过高不利于叶鞘茎中的N素向穗部运转,降低籽粒N素积累量,导致结实率和千粒重显著下降而减产。(4)在中等肥力土壤上,施纯N 225.0 kg/hm²,栽插密度22.5×10⁴穴/hm²,高峰苗控制在500.0万/hm²左右,有利于两优培九抽穗前茎鞘叶N素积累和抽穗后向穗部运转,能较好地协调穗数、结实率和千粒重的关系而获得高产。     

种植密度对夏玉米碳氮代谢和氮利用率的影响

研究了低、中、高3个种植密度对夏播玉米CF008、郑单958和金海5号碳氮积累、运转及氮肥利用的影响, 以期通过密度调控碳氮代谢, 实现产量与氮肥效率协同提高。结果表明, 吐丝期茎叶总糖和全氮积累量和茎叶总糖和全氮的运转率均以中或高密度下较高, 而籽粒产量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥利用率均以中或低密度显著高于高密度。吐丝前地上部氮素积累量以中高密度下较高, 但成熟期地上部总氮量及籽粒氮量均以中低密度较高, 表明吐丝期后植株氮素积累量对玉米籽粒氮贡献较大。在中低密度下, 3个品种夏玉米产量达10 262~11 461 kg hm^-2, 氮肥利用率达23.00%~34.11%。