施氮量对夏大豆干物质积累、转运规律及产量的影响

2015—2016年连续两年在新疆伊宁县研究了施氮对夏大豆叶面积指数、干物质积累及产量的影响。结果表明,随施氮水平的增加,夏大豆叶面积指数、干物质积累量及产量呈先增后降低的趋势,以施氮150 kg.hm-2水平(N1)最大,施氮300 kg.hm-2水平(N2)次之。随生育进程的推进,夏大豆的叶面积指数呈先增后降的变化趋势,并在盛荚期达到峰值,即N1处理为5.59,分别较N0、N2提高了49.07%、13.39%。施氮提高了夏大豆干物质的最大相对生长速率及快速增长持续时间,两年平均花后干物质累积量均以N1处理最高为15.70 g.plant -1,较N0处理高出40.32%；施氮处理的花后干物质转运量及对豆荚的贡献率均显著高于不施氮处理,且两年均以N1最高,花后干物质转运量分别较N0、N2处理平均高53.33%、12.47%,贡献率分别较N0、N2处理提高了17.97%,4.23%。N1处理两年平均产量最高达2929.56 kg.hm-2,较N0、N2处理的平均产量分别提高29.42%、6.53%,且各处理产量差异显著。     

氮素水平对不同基因型小麦旗叶光合特性和子粒灌浆进程的影响

在池栽条件下，研究了不同施氮水平对强筋小麦8901和弱筋小麦1391生育后期旗叶叶绿素含量、光合速率、灌浆速率和产量的影响。结果表明，两品种表现为随施氮量的增加，叶绿素含量、光合速率都有增加的趋势，但是过量氮肥又使它们降低。在本试验条件下，两品种均以中氮处理(240kg／hm^2)光合速率大，灌浆进程合理，产量水平高。研究发现，强筋和弱筋小麦生育后期叶光合特性和子粒灌浆进程差异显著；旗叶光合速率和叶绿素含量及子粒产量呈正相关。     

长期秸秆还田下施氮量对棉花产量和氮素利用的影响

施氮能够增加土壤中氮的有效性,提高植株光合作用,促进植株对氮的吸收和干物质的积累,最终增加作物产量。但是在长期高氮秸秆还田条件下,是否应调整施氮量尚不清楚。为探究长期秸秆还田条件下施氮量对棉花光合速率、干物质和养分积累分配、产量、氮素利用和土壤氮素变化的影响,本研究设置0(N0)、150(N150)、180(N180)、210(N210)、240(N240)、270(N270)和300(N300)kghm^-2共7个施氮量处理。与常规施氮量(N300)相比,2020—2021年,减氮30%(N210)处理2年均获得了较高产量,分别为1853.62 kg hm^-2和1872.43 kg hm^-2,减氮40%(N180)仅在第1年保持了较高产量,为1743.68kghm^-2。2021年, N210的净光合速率、干物质和养分积累量均高于N180,两者间生殖器官的干物质和养分分配系数、氮肥利用效率未有显著差异,但N180的土壤表观氮盈余量显著降低了39.15%。综上,长期秸秆还田条件下,鲁西北棉区应适量减少施...     

施氮量对滴灌冬小麦光合特性、产量及氮素利用效率的影响

在田间研究了5 种施氮量N0 (0 kg/hm2)、N1 (90 kg/hm2)、N2 (180 kg/hm2)、N3 (270 kg/hm2)、N4(360 kg/hm2)处理对‘新冬18 号'旗叶光合特性、干物质积累、产量及氮素利用效率的影响。结果表明：拔节期增加施氮量,增加孕穗期旗叶的叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、叶面积指数、春季总光合势。孕穗期施氮肥延缓旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、光合速率、叶面积指数的衰减;孕穗后均以N3、N4的旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、叶面积指数、春季总光合势较高,干物质积累量和产量也以N3、N4较高。随施氮量的增加干物质积累量和产量增加,氮肥利用效率降低。在本试验条件下增加施氮量使旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、光合速率、叶面积指数增加及其功能期的延长是‘新冬18号’增产的主要原因。综合考虑施氮量在180~270 kg/hm2范围内,氮肥农学利用效率为6.9 kg/kg,可满足‘新冬18号’产量为8004.85 kg/hm2的需要。     

施氮量对双季稻产量及其群体光合特性的影响

以早稻株两优4024、金优402和晚稻H优159、金优207为试材分析了不同施氮水平对双季稻(早稻、晚稻)产量及群体特性的影响。施氮水平设置为120,150,180,225 kg/hm2(分别记作N1、N2、N3、N4),考察各处理的产量及其形成和分蘖动态、剑叶SPAD值、剑叶光合速率以及干物质积累等变化指标。结果表明:早稻株两优4024、金优402和晚稻H优159、金优207各处理产量均呈N1、N4、N2、N3依次增加的变化趋势;4个供试组合在分蘖盛期的总生物量呈N1、N2、N3、N4依次增大的变化趋势,在齐穗后13 d、成熟期4个组合的总生物量均呈N1、N4、N2、N3依次增大的变化趋势;相关分析发现,齐穗后13 d、成熟期的叶干质量、茎鞘干质量、穗干质量、根系干质量、地上部干质量、生物总量和剑叶光合速率与产量之间均呈显著或极显著正相关。试验结果说明,在120~180 kg/hm2,增加施氮量有利于双季稻取得高产;增加施氮量可促进分蘖盛期干物质的积累,但过量施氮会影响生长后期干物质的积累;齐穗后较大的生物总量和较高的剑叶光合速率有利于双季稻取得高产。     

缓释尿素配施对高产夏玉米氮素吸收和产量的影响

缓释氮肥通过相对缓慢释放肥效,具有增强植株氮素吸收利用和产量形成的效果。本研究通过设置不同缓释尿素配施处理大田试验,研究了等氮条件下不同缓释尿素配比处理对夏玉米氮素吸收和产量性状的影响。结果表明,与未施肥对照(CK)相比,普通氮素常规处理(T1)和配施缓释尿素处理(T2~T5)的硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性、植株干物重、氮累积量和吸收速率、产量构成因素、产量和氮肥利用效率均显著提高。与T1相比,T2~T5拔节期和大口期的NR和GS活性、植株干物重、氮累积量和吸收速率氮降低,但吐丝以后的各时期NR和GS活性、植株干物重、氮累积量和吸收速率增高。不同缓释尿素配施处理(T2~T5)相比,各生育时期的NR和GS活性随缓释尿素用量增多也随之增高；植株干物重、氮累积量在拔节和大口期表现为随缓释尿素用量增多也随之增大、在吐丝、灌浆和成熟期表现为随缓释尿素用量增多呈单峰曲线,大体以T3峰值最高。随缓释尿素用量增多,灌浆至成熟植株的氮累积量和氮吸收速率增大。与T1相比,T2~T5处理的穗粒数、千粒重和产量提高,以T3(50%缓释尿素底施+50% N尿素大口追施)的产量增幅最大。此外,配施缓释尿素处理T3和T4,成熟期收获指数和氮肥利用效率较常规尿素处理T1也明显提高。研究表明,以适当比例缓释尿素(50%总氮)底施配合常规尿素(50%总氮)大口追施,能协调植株各生育时期氮素需求,促进植株氮素吸收、利用,改善产量的形成能力。     

减量施氮对玉米-大豆套作系统中作物产量的影响

通过田间试验,研究了种植模式(玉米单作、大豆单作、玉米-大豆套作)和施氮水平(0、180、240 N kg hm^–2)对作物产量和大豆光合特性、干物质积累的影响。结果表明,大豆叶片P_n、G_s、C_i、T_r和植株干物质积累量随生育时期的推移呈先增加后降低的趋势。与单作相比,套作处理大豆的P_n、G_s、T_r在V5期(玉米大豆共生期)显著降低,但在R2、R4、R6期(玉米收获后)无显著差异,地下部、地上部及总干物质积累量在各生育时期呈降低趋势,R4~R6期的作物生长率和经济系数则显著提高。玉米-大豆套作体系下,施氮显著提高了大豆花后叶片P_n、G_s、T_r和植株地下部、地上部及总干物质积累量,增加了大豆单株荚数和产量,与习惯施氮(240 N kg hm^–2)相比,减量施氮处理(180 N kg hm^–2)大豆的P_n在R4、R6期提高了3.57%、11.82%,总干物质积累量在R6、R8期提高了5.06%、10.21%,单株荚数、产量提高了8.30%、10.15%。减量施氮处理下,玉米-大豆套作系统的总产量最高,总经济系数为0.49,LER达2.17。玉米-大豆套作减量一体化施肥有利于提高大豆光合特性和干物质积累,提高大豆产量和玉米-大豆套作系统总产。     

氮磷钾配施对小麦植株养分吸收利用和产量的影响

采用大田试验,研究了不同氮水平与磷、钾配施对小麦植株氮磷钾含量、土壤速效氮磷钾含量和产量的影响。结果表明,在低氮（135kg N/hm ²）、中氮（225kg N/hm ²）和高氮（315kg N/hm ²）与2个磷钾用量（P₂O₅-K₂O,90-120、135-180kg/hm ²）处理组合中,各处理不同生育时期植株干重、氮钾含量、氮钾累积量随供氮水平提高而增高;等氮条件下,增施磷钾使植株含氮量降低,植株氮、磷和钾累积量随磷钾用量增加而增多。各施肥处理生育期间土壤碱解氮含量呈波动性变化,表现为起身期较冬前降低,起身至开花期不断增高,开花期至灌浆期明显下降,灌浆期至成熟期有所回升的特征。随生育进程,各处理土壤速效磷含量不断降低,土壤速效钾含量呈“V”字形变化,在开花期达到谷底。高氮水平各生育时期的土壤速效磷、钾含量低于低氮处理;等氮水平下增施磷、钾肥处理的土壤速效磷、钾含量提高。单位面积穗数随供氮增多而增加,穗粒数和千粒重以中氮处理最高;产量表现与穗数相似,但中、高氮处理差异较小。等氮水平下,增施磷钾可明显改善各产量构成因素和产量。随供氮增多,单位氮素生产子粒能力降低,氮肥利用率下降;单位磷、钾素生产子粒能力随氮素用量增多呈低—高—低变化。研究表明,中氮（225kg N/hm ²）配施磷钾（P₂O₅-K₂O,90-120kg/hm ²或135-180kg/hm ²）有利于调节生育期间土壤养分供应,改善植株养分吸收、干物质生产和产量形成能力。     

不同施氮量对冬小麦光合生理指标及产量的影响

为了探索不同施氮量对冬小麦光合生理指标及产量的影响,在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地,以3个强筋冬小麦品种藁优2018（C1）、师栾02-1（C2）、石优20（C3）和1个中筋冬小麦品种济麦22（C4）为试验材料,设置0、180、210、240、270kg/hm ² 5个氮肥处理,分别用N0、N180、N210、N240、N270表示。结果表明：N240处理下不同冬小麦品种的旗叶净光合速率、SPAD值、旗叶长度、旗叶宽度,叶面积指数、归一化差值植被指数、籽粒产量及其构成因素等指标均达到最高值,且显著高于不施氮肥的处理,但与N270处理间无显著差异。综合考虑光合生理、植株性状、产量构成因素等指标,施氮量240kg/hm ²是充分发挥不同冬小麦品种植株光合性能及产量潜力的适宜施氮水平。     

节水灌溉条件下氮密互作对双季晚稻光合特性的影响

为构建水稻高产高效节水栽培技术模式,采用裂区试验设计方法研究了氮密互作对双季晚稻丰源优299光合特性及产量的影响。结果表明:不同氮密处理水稻叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和蒸腾速率差异性显著;分蘖盛期光合速率最高;施氮量180 kg/hm~2时分蘖盛期和乳熟期净光合速率最高,分别比其他施氮处理高6.43%~10.01%和3.92%~70.51%;分蘖盛期净光合速率随密度的增加呈现线性降低的趋势,栽植密度30万穴/hm~2较其他处理低5.04%~6.73%,孕穗期和乳熟期净光合速率规律性不明显,抽穗期表现为密度越高净光合速率越强的趋势,低密处理显著低于高密处理,低4.45%~7.97%;动态变化趋势表现为:净光合速率先降低后升高再降低、气孔导度先升高后降低、胞间CO_2浓度先升高后降低再升高、蒸腾速率则呈线性下降;水稻经济产量与水稻生育前期和后期光合作用呈正相关,生育后期表现为极显著相关,与水稻生育中期光合作用呈负相关。因此,通过合理氮密调控,提高水稻生育前期与后期的光合作用,维持生育中期光合作用大小,是提高水稻经济产量的重要途径。     

土壤水分调控对高产冬小麦生理特性及产量影响

采用田间防雨旱棚方法研究了高产小麦分蘖期、孕穗期、灌浆期的三个生育时期在不同水分胁迫下,冬小麦生理特性指标的变化、产量构成因素及最终产量的变化。结果表明：冬小麦各个生育时期对水分胁迫反应有显著差别,主要表现为光合速率、蒸腾速率、叶水势等方面;生育后期比生育前期对水分敏感性强,产量受后期水分影响较大;根据各时期光合速率、蒸腾速率、最终产量等指标得出高产冬小麦合理节水灌溉指标主要为各生育期田间持水量分蘖前期为45%~50%,分蘖后期到孕穗前期为55%~60%,孕穗后期至灌浆期要维持60%~65%左右。这种条件下可以获得较合理的生物产量和经济效益。     

微核技术在蚕豆氯化钠胁迫和碳酸钠胁迫中的应用研究

为探索微核技术在蚕豆耐盐胁迫中的应用途径。以蒸馏水处理为对照,测定在浓度为0.5%~4.0% 的NaCl和0.5%~3.0%的Na2CO3溶液处理下蚕豆种子的发芽率和微核率,计算相对盐害率和盐敏指数,通过方差分析和多重比较对比其变化趋势。结果表明：（1）蚕豆种子的发芽率和相对盐害率随盐胁迫浓度的升高而降低,而微核率和盐敏指数随盐胁迫浓度的升高先增大后减小,峰值时的浓度为2%;（2）发芽率和微核率在NaCl和Na2CO3各浓度间存在显著差异(p<0.05)或极显著差异(p<0.01);（3）相同浓度下,Na2CO3溶液比NaCl溶液对蚕豆的发芽率、相对盐害率、微核率和盐敏指数影响更大。因此,微核技术在蚕豆盐胁迫应用的适宜盐浓度范围为0.5%~2%的NaCl或Na2CO3。     

保护性耕作对黄土高原旱地春小麦成熟期农田温室气体通量日变化的影响

为了预测农田生态系统中CO2、N2O、CH4的排放对全球气候变暖的响应,及其温度对温室气体排放日变化的影响,利用CO2分析仪、静态箱-气象色谱法,对黄土高原旱区农田生态系统传统耕作(T)和保护性耕作(NTS)措施下春小麦成熟期CO2、N2O、CH4气体通量日变化进行原位观测。结果表明：2种耕作措施下农田土壤均表现为大气CO2、N2O的源和CH4的汇。CO2、N2O、CH4都有明显的日变化特征,传统耕作措施下CO2排放通量明显高于保护性耕作。CO2日排放通量最高峰出现在12:00,最低峰出现在2:00。N2O日排放最高峰出现在16:00,最低峰出现在0:00。保护性耕作措施能增加农田土壤N2O通量的排放。2种耕作措施下CH4吸收通量的最高峰均出现在14:00,保护性耕作措施下CH4吸收通量的最低峰出现在22:00,传统耕作措施则出现在2:00。采取保护性耕作措施能促进农田土壤对CH4通量的吸收。地表温度,5 cm地温与CO2排放通量都有极显著的正相关关系,且都与CO2通呈指数函数关系。N2O与各个耕层的土壤温度都有极显著的正相关关系,且与N2O排放通量呈线性函数关系。2种耕作措施下,CO2通量与地表温度的相关系数最高,N2O与10 cm地温的相关系数最高。CH4与地表温度具有极显著的负相关关系。     

杉木幼苗光合及叶绿素荧光特征对氮沉降的短期响应

为了探究模拟氮沉降条件下杉木幼苗光合及叶绿素荧光特征变化规律,从光合生理的角度探讨不同季节杉木幼苗对氮沉降的短期响应。选取杉木幼苗为实验对象,模拟氮沉降实验,设置4个处理水平对照(N0)、低氮（N30:30 kg/(hm²·a)、中氮（N60:60 kg/(hm²·a)、高氮(N90:90 kg/(hm²·a)。结果表明：添加氮以后,杉木幼苗的净光合速率(Pn),初始荧光产量(F₀)、最大荧光产量(F_m)、最大PSII光能转换效率(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F₀)显著降低,水分利用率(Wue)显著增高(P<0.05)。随着氮沉降水平的增加,气孔导度(Gs)与蒸腾速率(Tr)呈现先升高后下降趋势,水分利用率呈现先下降后升高趋势。在中氮和高氮处理下,F_v/F_m、F_v/F₀值显著降低(P<0.05)。在冬季,净光合速率与气孔导度、蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度呈极显著正相关(P<0.01),春季,净光合速率与气孔导度和蒸腾速率呈极显著正相关(P<0.01),与胞间二氧化碳浓度呈负相关。氮沉降累积达一定阈值后,增加蒸腾失水,从而降低植株的水分利用效率。在冬季,净光合速率主要受到气孔限制的影响,热耗散增加,PSII反应中心出现光抑制现象,到春季,过量的氮沉降累积破坏了幼苗的光合结构,导致胞间二氧化碳浓度上升而净光合速率下降,非气孔限制成为影响净光合速率的主要原因。中氮处理可能使叶绿体中PSII潜在活性减弱,光反应中心光合电子的传递能力降低,导致光合效率下降。     

土壤水分和CO2浓度增加对小麦、玉米、棉花蒸散、光合及生长的影响

通过在大型人工气候室内的试验、设计了350和700μl/L,两种C02浓度水平和高、中、低三种土壤水分处理,其土壤含水率范围分别为85%-100%, 65%-85%和45%-65%(占田间持水量的百分数),分析了土壤水分条件和大气CO2浓度增加的共同作用对小麦、玉米、棉花等作物蒸发蒸腾、光合速率、生长状况与干物质积累、水分利用效率的影响。     

减氮适墒提高冬小麦旗叶光合潜力和籽粒产量

针对目前小麦高产栽培中大量投入氮肥引起的土壤板结、肥效降低等突出问题,2013-2014和2014-2015年度大田条件下设置自然降水(W1)、适墒(W2, 70%±5%)、足墒(W3, 80%±5%) 3个水分处理和3个氮肥水平处理,即不施氮肥(N1)、减氮(N2, 195 kg hm-2)和高氮(N3, 270 kg hm-2),研究了不同水肥条件对冬小麦旗叶功能期内光响应曲线特征参数、水分利用效率和籽粒产量及其构成因素的影响。在W1和W2条件下,N2处理不同时期旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的光响应曲线逐渐上升的幅度均高于N1和N3处理,胞间二氧化碳浓度(Ci)光响应曲线下降的幅度也大于N1和N3处理;在W3条件下,N2、N3光响应曲线的变化趋势相近。N2W2处理的旗叶光合参数在开花期最具优势,最大净光合速率为33.20 μmol CO2 m-2 s-1,光饱和点达1507.4 μmol m?2 s?1,分别比其他处理平均提高21.4%和9.5%,而光补偿点最低,表现出较高的光合潜能。连续两年产量结果显示,N2W2处理穗粒数和千粒重在9个处理中最高,差异显著(P < 0.01);籽粒产量在9500 kg hm-2以上,水分利用效率比W2和W3条件下的其他处理平均提高18.8%。上述结果表明,在适墒条件下施氮量从270 kg hm-2减少至195 kg hm-2,能充分发挥旗叶功能期的光合潜力,增加穗粒数和千粒重,提高籽粒产量。     

不同形态氮素营养对小麦光合特性的影响

不同形态氮素营养相比, 叶片的叶绿素含量(Ch1)、 光合速率(Pn)、 RuBPcase初始活性、 RuBPcase含量、 叶肉导度(gm)、 碳酸酐酶(CA)活性、 PSⅠ活性和PSⅡ活性均以NH+4+NO-3混合处理较高, NO-3处理次之, NH+4处理较低。 不同处理间的RuBPcase比活性没有明显差异。 各氮素处理的气孔导度(gs)与对照相比差异较小。 氮素营养     

光和CO2作用下C3和C4作物气孔导度-光合速率耦合关系的差异

气孔控制着光合作用和蒸腾作用两个相互耦合的过程,气孔导度与光合速率的耦合关系是理解陆地生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础。利用LI-6400光合仪控制光强和CO2浓度变化,分析了C3和C4作物气孔导度-光合速率耦合关系的差异。结果表明:即使CO2浓度变化条件下,Ball-Berry模型也能很好地模拟气孔导度与光合速率二者的耦合关系。气孔导度与净光合速率之间的耦合系数体现了不同作物之间水-碳交换比例的差异,反映了气孔限制和内部生理生化过程限制在不同作物上所占的比例。由于该系数在C3作物和C4作物之间存在明显差异,C3作物中,陆生C3作物和水生C3作物也存在一定差异,因此作物的生态功能类型可以大体划分为3类:C4作物、陆生C3作物和水生C3作物。这种生态功能类型的划分为提高碳循环、水循环以及水碳耦合循环模型在区域尺度上应用的精度是有益的。     

观赏凤梨光合特性的研究

利用LI-6400光合作用仪研究了两个观赏凤梨品种红星（Guzmania ‘Rana’）和丹尼斯（Guzmania ‘Denise’） 叶片净光合速率的日变化规律及其光响应和CO2响应特性。结果表明,两个品种净光合速率的日变化曲线均为双峰型,且红星的净光合速率在全天都高于丹尼斯。高温、强光引起的气孔部分关闭及光抑制是导致观赏凤梨光合“午休”现象的主要原因。丹尼斯的光补偿点和光饱和点都高于红星,但其表观量子效率和暗呼吸速率都远小于红星。二者的CO2补偿点比较接近,但红星的CO2饱合点显著高于丹尼斯。红星在CO2饱合点的净光合速率远大于丹尼斯,但二者的羧化效率相同。最后依据本研究的结论,为合理安排生产实践提出了一些建议。