丛枝菌根真菌对玉米生育期土壤N2O排放的影响

【目的】明确丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）影响玉米生育期土壤氧化亚氮（N₂O）排放的机制,为增加玉米产量、提高氮素利用效率、减少温室气体排放提供理论依据。【方法】采用分室（生长室和菌丝室）箱体装置,盆栽设置氮肥用量（N1：180 kg N·hm^-2;N2：360 kg N·hm^-2）和丛枝菌根真菌（M0：作物根和AMF均不能从生长室进入菌丝室;M1：只有丛枝菌根真菌能从生长室进入菌丝室;M2：作物根和丛枝菌根真菌均能从生长室进入菌丝室）双因素试验,测定玉米生长期间植株生物量、植株氮素积累量、N₂O排放量;采用Illumina平台Hiseq 2500 PE250高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性对丛枝菌根真菌的响应。【结果】氮肥用量和丛枝菌根真菌均显著影响玉米产量、植株生物量、植株氮素积累量和N₂O排放量。不同氮肥用量条件下接种丛枝菌根真菌均显著增加玉米籽粒产量、植株生物量和氮素积累量。与M0相比,N1条件下M1和M2处理产量均值分别增加38%和82%,地上部氮素积累量增加30%和52%,无机氮含量减少26%和65%;N2条件下M1和M2处理籽粒产量分别增加16%和48%;地上部氮素积累量增加9%和33%,无机氮含量减少34%和55%。与M0相比, N1条件下M1和M2处理N₂O累积排放量分别降低17%和40%,N₂O排放强度分别降低41%和67%;而N2条件下N₂O累积排放量降低26%和45%,排放强度分别降低28%和57%。NMDS 分析表明,施肥和丛枝菌根真菌均对细菌群落结构有较大影响。与N1均值相比,N2处理门水平变形菌门（Proteobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）相对丰度分别降低6%和15%,而放线菌门（Actinobacteria）增加32%;属水平链霉菌（Streptomyces）增加27%,芽单胞菌属（Gemmatimonas）降低8%。与M0相比,N1条件下M1和M2处理的Streptomyces分别增加64%和205%,Gemmatimonas细菌丰度分别增加31%和53%;N2条件下M1和M2处理的Streptomyces分别增加10%和93%,M1处理的Gemmatimonas细菌丰度降低2%,M2处理Gemmatimonas细菌丰度增加56%。土壤中Streptomyces和Gemmatimonas与N₂O排放量呈显著负相关,而与玉米产量呈显著正相关。【结论】不同氮肥水平玉米接种丛枝菌根真菌均能显著降低土壤N₂O排放量,这种影响主要通过提高玉米氮素的吸收利用和改善土壤细菌群落组成实现的,其中主要增加了土壤链霉菌属和芽单胞菌属的相对丰度。     

减氮结合覆盖下冬小麦养分累积及转移规律研究

研究减施氮肥结合不同覆盖措施下旱地冬小麦养分累积和转移规律,以期为西北旱地冬小麦优质高效生产提供理论依据和实践经验.于2012年至2017年进行大田试验,以不施氮肥为对照,设置农户模式(施氮量为195 kg/hm~2)、农户减氮(150 kg/hm~2),在施用氮肥150kg/hm~2的基础上设置垄覆沟播、全膜穴播、秸秆覆盖3种地表覆盖处理,共6个处理,测定了5季冬小麦籽粒产量和生物量. 2016年至2017年测定各处理的氮磷累积量、转移量、转移率、转移氮磷对籽粒的贡献率,钾累积量、转移量、花后钾损失量及籽粒钾占转移钾比例.据2012-2017年5季产量和生物量平均值来看,农户减氮较农户模式籽粒产量及生物量有下降趋势,但未达到显著水平,在减氮基础上垄覆沟播有增产趋势,全膜穴播、秸秆覆盖较农户减氮分别增产8.4%, 5.0%,垄覆沟播、全膜穴播、秸秆覆盖处理的生物量较农户减氮分别增加7.1%, 15.5%, 10.0%.据2016-2017年数据显示,较农户模式,农户减氮处理氮磷的累积量、转移量、转移率、转移氮磷贡献率、钾素累积量和转移量,花后钾损失量以及籽粒钾占转移钾比例均无显著差异.较农户减氮处理, 3种覆盖处理下氮素累积量、转移量、转移率及转移氮贡献率无显著差异,垄覆沟播与全膜穴播处理促进了磷、钾的累积和转移,但对磷转移率及转移磷贡献率无明显影响,钾的花后损失量较高,籽粒钾占转移钾的比例有下降趋势,秸秆覆盖处理下磷钾累积量显著增加,磷的转移量、转移率及转移贡献率有下降趋势,钾的转移量和损失量均较低,但籽粒钾占转移钾的比例较高. 150 kg/hm~2氮肥用量基本满足旱地冬小麦生长需求,可见减施氮肥可行.全膜穴播及秸秆覆盖处理下产量有增加趋势,垄覆沟播与全膜穴播处理促进磷钾累积及转移,秸秆覆盖提高了籽粒钾占转移钾比例,因此地表覆盖很有必要.     

不同丛枝菌根真菌对玉米生理相关指标的影响

为了筛选出促进玉米生理活性的优良丛枝菌根真菌(AMF)类型,本研究通过盆栽玉米试验揭示了接种Glomus mosseae、Glomus versiform、Glomus etunicatum、Glomus intraradices以及混合菌剂(G4)对玉米抗氧化酶活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量和净光合速率等指标的影响。结果表明,5个接种处理的菌根侵染率呈现G4Gm,GvGeGi;对比各处理对玉米生理活性的改善作用,混合菌剂效应明显优于单种菌剂;对比单菌剂,Gm和Gv对玉米生理的促进效应较为明显,而Ge和Gi则无明显影响。本研究证实了混合菌剂在玉米生理方面表现良好,同时筛选出Gm和Gv是适合玉米接种的AMF菌种。     

接种丛枝菌根真菌对矿井水回灌玉米生长的影响

基于神东矿区天气干旱、水资源日益短缺的特点,利用矿井水回灌植物,通过在植物根际接种丛枝菌根真菌,研究接种丛枝菌根真菌对矿井水回灌玉米生长的影响及其对根际土壤的生态效应。结果表明,利用矿井水回灌玉米3个月后,接种丛枝菌根真菌促进了玉米的生长,接种丛枝菌根真菌处理玉米干质量比对照组高出3 g/株;试验选择的丛枝菌根真菌和玉米保持较高的共生关系,强化接种丛枝菌根真菌使玉米根系侵染率、菌丝密度分别达到76%、2.8 m/g;接种丛枝菌根真菌提高了玉米植株氮、磷、钾的含量,有利于根际难溶矿质元素的活化,且玉米根际土壤中有效磷、有机质含量增加显著。     

小麦间作豌豆模式对土壤AMF的侵染率和小麦生长的影响

为探究小麦间作豌豆模式下丛枝菌根真菌(AMF)与小麦生长发育的关系,采用大田试验研究春小麦单作(DC)、春小麦间作豌豆(JC)、冬小麦单作(DD)、冬小麦间作豌豆(JD)4种处理下丛枝菌根真菌(AMF)侵染率以及小麦产量的变化情况,分析丛枝菌根真菌侵染率与小麦生长发育的关系,采用单因素随机区组设计,对小麦的分蘖、株高、丛枝菌根真菌的侵染率、干物质量、小麦叶片的SPAD值、产量因素以及植株体内的N素含量进行测定分析,并对侵染率、干物质量、总N含量、SPAD值、产量进行相关性分析。结果表明,JC处理与JD处理分别对比DC处理与DD处理,丛枝菌根真菌的侵染率、分蘖、总氮素含量存在显著差异,在成熟期株高与干物质量存在显著差异;JC处理的侵染率比DC处理上升47%,JD处理的侵染率比DD处理上升了28%;JC处理产量比DC处理提高了18.72%,JD处理产量比DD处理提高了16.67%;AMF侵染率与总氮量、SPAD值、产量均呈正相关,与小麦干物质量呈负相关;小麦干物质量与总氮量、SPAD值、产量均呈负相关;总氮量与SPAD值、产量均呈正相关;SPAD值与产量呈正相关。小麦间作豌豆模式下丛枝菌根真菌对小麦的侵染率、干物质量、SPAD值、产量、总氮含量均高于单作模式,春小麦间作豌豆模式丛枝菌根真菌对小麦的侵染率高于冬小麦套作豌豆模式,丛枝菌根真菌侵染率与总氮量、SPAD值、产量均呈正相关,与小麦干物质量呈负相关。     

重金属污染胁迫下接种AMF对玉米生长和镉铅含量的影响

通过盆栽试验,以会泽铅锌矿区污染土壤为供试土壤,玉米为宿主植物,接种会泽铅锌矿周边农田土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与优势种群摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae),研究AMF对玉米生长、矿质营养、镉铅含量与累积的影响,结果表明:接种土著AMF和F.mosseae均显著增加玉米的株高和生物量,提高植株磷钾含量与氮、磷、钾吸收量;增加玉米根际土壤球囊霉素相关蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)含量,降低土壤有效态镉、铅的含量与植株镉、铅的含量,但对玉米镉、铅累积量没有显著的影响。相关分析表明,土壤速效磷、钾含量与玉米磷、钾含量呈显著正相关,玉米磷、钾含量又与植株生物量呈显著正相关;玉米根际土壤GRSP含量与有效态铅含量呈极显著负相关,根际有效态镉、铅的含量与植株镉、铅含量呈显著正相关。可见,接种AMF改善宿主作物矿质营养,促进植株的生长;降低土壤镉铅有效态含量,从而减少作物体内镉铅的含量。结果可为重金属污染土壤的作物生产安全与农业安全利用提供理论和实践依据。     

丛枝菌根真菌对灌浆前期玉米子粒氮代谢及产量和品质的影响

选用有代表性的摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,FM)和地表球囊霉(Glomus versiforme,GV) 2种真菌进行玉米盆栽试验,比较了接种不同丛枝菌根真菌对玉米灌浆前期子粒氮同化酶活性、根系特性以及子粒产量和品质的影响。结果表明,接种FM和GV后玉米子粒产量、植株地上部和根系生物量及其氮素累积量均比对照显著增加,灌浆期子粒硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶活性增强,玉米根长、根表面积和根体积均显著增加,根系直径显著降低,子粒粗蛋白和粗脂肪含量增加;其中接种GV处理的玉米产量显著高于FM。本研究证实,不同丛枝菌根真菌可以通过改善玉米根系性状,提高灌浆期氮代谢酶活性,进而增加玉米子粒产量,改善子粒品质。     

丛枝菌根真菌对红花生长及根际土壤微环境的影响

为提高红花产量与品质,通过田间试验研究了接种丛枝菌根真菌对红花生长、产量以及根际微环境的影响。试验设计4个处理:摩西球囊霉菌(Glomus mosseae)单菌接种组(GM)、根内球囊霉菌(Glomus intraradics)单菌接种组(GI)、G.mosseae与G.intraradices混合菌接种组(H)、不接种的对照组(CK),测定了红花伸长期的生物量、丛枝菌根真菌侵染率、土壤有机质含量、土壤酶活性、土壤pH值及根际土壤碱解氮、速效钾、有效磷含量等指标。结果表明:3个接种组丛枝菌根真菌均有侵染,混合菌接种组侵染率最大(69.00%);与对照组相比,接种组的生物量和产量均明显提高(P0.05),其中接种混合菌的效果最大,红花生物量、花绒产量、单株籽粒质量比对照组分别提高35.67%、17.79%、24.86%;接种组根际土壤碱解氮含量、速效钾含量、全磷含量均降低,而土壤有机质含量、速效磷含量和磷酸酶活性均提高;红花生物量、产量、土壤有效磷含量、磷酸酶活性与丛枝菌根真菌侵染率呈显著正相关关系。说明红花丛枝菌根的形成改善了根际土壤微环境,提高了土壤肥力,从而促进红花生长,增加红花产量,根际效应与丛枝菌根真菌的种类有关。     

栌菊木共生丛枝菌根真菌的分离鉴定

为了解栌菊木(Nouelia insignis Franch)共生丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的物种多样性,探明其形成乔木与丛枝菌根真菌多样性的关系,野外采集栌菊木根系及根际土壤,利用土壤湿晒法和根系透明染色镜检法,研究丛枝菌根真菌在土壤中的孢子密度及丛枝菌根真菌的侵染率,并采用形态学和分子生物学方法对分离的AMF孢子优势菌株进行鉴定。结果表明:传统形态学方法初步鉴定出栌菊木土壤中存在摩西球囊霉(Glomus mosseae)和幼套球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)2种AM真菌;应用nested-PCR技术扩增18SrRNA中的NS31-AM1区,通过序列比对构建系统发育树A-1真菌与Glomus mosseae(DQ273793)亲缘性为97%,A-2真菌与Claroideoglomus etunicatum(AJ510231)亲缘性为99%。根据形态学与分子生物学的双重鉴定,确定侵染栌菊木根系的AM真菌是摩西球囊霉和幼套球囊霉。     

丛枝菌根真菌侵染指标与植物促生效应相关性分析

为探讨不同丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)生长特性与功能(植物生长和养分吸收)的相关性。采用分室根箱装置,以玉米(Zea mays L.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为宿主植物,选取7种AMF:摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae、变形球囊霉Glomus versiforme、根内根孢囊霉Rhizophagus intraradices、幼套近明球囊霉Claroideoglomus etunicatum、近明球囊霉C.claroideum、细凹无梗囊霉Acaulospora scrobiculata、黏屑多样孢囊霉Diversispora spurca,以不接种为对照进行温室盆栽试验,测定菌根侵染率、根外菌丝密度、植物地上部生物量、磷/锌吸收量、植物根系AMF gDNA丰度以及玉米根系ZmPht1;6的相对表达量。结果表明:接种F.mosseae、R.intraradices、G.versiforme、C.etunicatum的玉米和紫花苜蓿根系侵染率及根外菌丝密度较高,对植株生长和磷、锌吸收均表现为正效应;C.claroideum、A.scrobiculata、D.spurca根系侵染率和根外菌丝密度较低,C.claroideum对紫花苜蓿生长和磷吸收表现为促进效应,而对玉米表现出抑制效应,后两者对植株生长和磷、锌吸收无显著效应或抑制作用;AMF的生长指标(菌根侵染率和根外菌丝密度)与菌根生长效应以及磷、锌吸收效应之间均具有较高的正相关性,根系AMF总侵染率对玉米菌根生长效应、磷/锌吸收效应变异的解释量分别为79.0%,77.6%和74.1%;菌丝侵染率对紫花苜蓿菌根生长效应、磷/锌吸收效应变异的解释量分别为76.5%,72.6%和74.0%;此外,仅紫花苜蓿根系AMF gDNA丰度与根系总侵染率显著正相关,玉米根系ZmPht1;6基因的相对表达量与菌根磷吸收效应显著正相关。综上,AMF的侵染指标显著影响植物生长和养分吸收效应,AMF gDNA丰度可作为表示AMF生长的指标,但因植物而异,玉米根系ZmPht1;6的相对表达量在一定程度上可反映AMF吸磷能力。     

解磷细菌和丛枝菌根真菌对紫花苜蓿生产性能及地下生物量的影响

【目的】解磷细菌（PSB）和丛枝菌根真菌（AMF）在促进作物养分吸收、提高作物产量等方面具有重要意义。探讨PSB和AMF对苜蓿生长及地下生物量的影响,明确PSB与AMF的相互作用对紫花苜蓿生长的机制,以期为紫花苜蓿人工栽培及其高效复合型微生物肥料的研制提供理论依据。【方法】试验采用单因素随机区组设计,选用4株菌,分别为具有高效解磷能力的巨大芽孢杆菌（Bm）和枯草芽孢杆菌（Bs）,以及能与苜蓿根系共生的摩西管柄囊霉（Fm）和幼套球囊霉（Ge）,并将这两类菌双接种,分别为BmBs、BmFm、BmGe、BsFm、BsGe、FmGe,以加灭活菌为对照（CK）,共计11个处理。测定接菌处理后紫花苜蓿地上生物量、株高、茎粗、粗蛋白含量、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、苜蓿植株磷含量、主根长、地下生物量、土壤pH、土壤全磷和速效磷含量,通过隶属函数法综合各项指标评价单接种菌和双接种菌对苜蓿的应用效果。【结果】紫花苜蓿的地上生物量、株高、茎粗、粗蛋白含量、植株磷含量、主根长、地下生物量和土壤速效磷含量均为接菌处理显著高于CK（P＜0.05）,土壤pH、全磷、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均显著低于CK（P＜0.05）。与CK相比,苜蓿地下生物量、株高和茎粗在单施解磷细菌Bm和Bs处理下分别增加了18.57%—24.49%、8.59%—21.33%和3.86%—9.54%,在单施丛枝菌根真菌Fm和Ge处理下分别增加了9.15%—27.35%、2.51%—18.60%和4.59—8.58%,双接种BmBs、BmFm、BmGe、BsFm、BsGe、FmGe处理下分别增加了7.66%—41.62%、7.44%—34.56%和5.58%—26.61%。单施Fm和Ge处理苜蓿的主根长均显著大于单施Bm和Bs处理（P＜0.05）,但Fm和Ge处理之间、Bm和Bs处理之间差异均不显著（P＞0.05）;双接菌处理中,FmGe处理苜蓿的主根长最长,且显著大于其他施菌处理（P＜0.05）,其中BmBs处理对紫花苜蓿主根长的效应最弱。相关性分析表明,除酸性洗涤纤维含量与茎粗呈负相关不显著（P＞0.05）,地下生物量与苜蓿磷呈正相关不显著（P＞0.05）,与土壤全磷呈负相关不显著（P＞0.05）外,其他各指标之间均为显著或极显著正相关、显著或极显著负相关。采用隶属函数法综合各项指标进行评价,对苜蓿生产性能影响较大的接菌处理前3位排序为BmFm、BmGe和FmGe处理。【结论】PSB和AMF同时接种,对苜蓿植株生长发育和磷营养促生效果优于单一接种PSB或AMF,其促进作用的大小与PSB和AMF的种类有关。从紫花苜蓿生长状况、植株的磷营养及地下生物量指标综合考虑,解磷细菌巨大芽孢杆菌（Bm）与丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉（Fm）同时接种（即BmFm处理）,对紫花苜蓿的生长发育和磷营养的改善效果最好,其次是BmGe处理。     

磷肥施用深度对夏玉米产量和养分吸收的影响

【目的】探明磷肥施用深度对夏玉米产量和养分吸收的影响。【方法】采用桶栽和大田试验相结合的方法,研究不同磷肥施用深度(5cm、15cm、5/15cm)对夏玉米产量及氮、磷、钾吸收和分配的影响。【结果】不同磷肥施用深度处理的玉米籽粒产量和植株养分吸收量由高到低依次为T15T5/15T5CK,其中,施用磷肥可以使夏玉米籽粒产量增加8.5%—20.0%;磷肥集中深施比浅施和分层施籽粒产量增加5.9%—10.6%,植株氮、磷、钾吸收量分别增加6.9%—14.7%、7.5%—17.1%、5.0%—13.4%,氮、磷、钾转移率分别降低10.4%—17.3%、8.4%—12.9%、12.9%—19.6%,磷素农学效率和表观利用率分别提高55.8%—88.0%和40.4%—181.4%。【结论】夏玉米施用磷肥增产效果显著,磷肥集中深施效果优于分层施,分层施效果优于浅施,且以磷肥集中深施在15cm土层时效果最好。     

肥料增效剂对玉米干物质积累及氮养分吸收的影响

【目的】研究肥料增效剂与化肥配施对玉米干物质积累及氮养分吸收的影响,为玉米生产节本增产提供理论参考。【方法】采用盆栽试验,每1kg土中N、P、K肥施用量分别为：0．368、0．235和0．350g,设常规施肥处理（T1）,另设5个增施处理（T2-T6）,按在常规施肥处理基础上分别增施2mL不同肥料增效剂（F1-F5）,收获期测定玉米籽粒、苞叶、秸秆、根系等全N、P、K养分含量及玉米的养分吸收量和养分利用率。【结果】与常规施肥T1处理相比,增施增效剂处理玉米鲜苞重增加12．0～17．50g／盆,增重4．3％～6．2％,玉米籽粒重增加3．9％～6．9％;施用肥料增效剂处理的植株干物质积累量与常规施肥相比增幅为4．97％～6．65％。玉米植株各器官（秸秆、籽粒、苞叶＋穗轴和根）氮养分吸收量均显示施用增效剂处理优于对照,增幅为：秸秆20．60％～37．00％;籽粒7．20％～13．15％;苞叶＋穗轴12．43％～30．94％;根3．13％～37．75％。施用肥料增效剂处理与单施用化肥处理相比,氮肥利用率提高5．0％～7．2％。【结论】在常规施肥的基础上增施肥料增效剂能显著增加玉米植株干物质量及提高,氮肥利用率。     

磷肥施用深度对夏玉米产量及根系分布的影响

【目的】探明华北平原区磷肥施用深度对夏玉米产量及根系分布的影响。【方法】采用大田试验和土柱试验方法。大田试验设不施肥（CK）、常规垄侧施磷（T-side）、8 cm土层施磷（T-8）、16 cm土层施磷（T-16）、24 cm土层施磷（T-24）以及3层（8、16、24 cm土层）均匀施磷（T-all）处理,研究其对夏玉米产量、养分吸收量的影响。土柱试验,研究8 cm施磷（P 8）、16 cm施磷（P 16）、24 cm施磷（P 24）以及3层均匀施磷（P-all）对夏玉米根系分布的影响。【结果】大田试验结果表明,磷肥不同施用深度显著影响夏玉米产量,玉米籽粒产量依次为T-24处理>T-all处理>T-16处理> T-side处理>T-8处理>CK,T-24处理玉米产量较T-side处理提高了10%,差异显著。玉米地上部磷素累积量在八叶期、吐丝期、收获期分别以T-side处理、T-8处理、T-all处理最高。随着磷肥施用深度的增加,玉米收获期氮素吸收量呈现显著增加趋势。土柱试验结果表明,玉米根系长度以P 24处理最高,与CK、P-all和P 8处理相比分别提高了68%、18%、17%,差异均达显著水平。玉米根系在磷肥施用点处集中生长,磷肥深施有利于玉米根系向土壤深层生长。【结论】磷肥深施能够诱导根系向深层生长,显著提高夏玉米产量。本试验条件下以磷肥集中施在24 cm土层最好。     

化肥配施有机肥提高玉米产量、氮素吸收量和籽粒锌含量

【目的】研究化肥配施有机肥的条件下,分析有机无机配施对玉米生长与营养状况,为玉米减施增效提供技术支撑。【方法】设5个处理,3次重复,CK:不施肥;PK:施用磷钾肥,不施氮肥;NPK:施用氮磷钾肥;NPKZn:施用氮磷钾肥和锌肥;NPKM:施用氮磷钾肥和有机肥。【结果】与常规施肥相比,化肥配施有机肥提高了玉米产量,平均增产6.5%,N素吸收量增加4.5%,籽粒Zn浓度增加3.25 mg/kg。【结论】化肥配施有机肥可以显著提高玉米产量、N素吸收量和籽粒Zn浓度,是化肥减施增效的有效措施。     

不同氮肥水平下玉米根际土壤特性与产量的关系

【目的】明确不同生育时期根际土壤特性与玉米籽粒产量之间的关系,能够为生产上合理施肥、提高氮素利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2012年大田设置5个氮肥梯度固定施肥样地（对照、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2,分别简写为CK、N180、N240、N300和N360）,并于2012、2013和2014年连续3年在玉米拔节、吐丝、成熟3个关键生育时期测定玉米根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、脲酶、过氧化氢酶、pH,同时测定玉米根系和地上部生物量及其氮素累积量,重点分析CK、N240和N360 3个处理根际土壤特性以及植株氮素累积量与玉米籽粒产量之间的关系。【结果】与CK相比,4个施肥处理（N180、N240、N300和N360）3年产量的平均值分别增加了23.85%、36.40%、39.87%和34.78%;其地上部不同阶段氮素累积量均显著高于CK（2012年播种-拔节除外）,并随施肥量增加呈先增加后降低趋势。与CK相比,4个施肥处理根际土硝态氮含量分别增加23.38%、57.13%、57.87%和69.74%,非根际土壤硝态氮分别增加59.49%、92.01%、132.08%和179.35%。随施氮量的增加根际土铵态氮含量显著增加;与CK相比,4个施肥处理3年的非根际土壤铵态氮含量分别增加4.27%、3.51%、5.04%和26.26%。根际土壤pH和非根际土壤pH均随着氮肥施用量的增加而降低,其中根际土壤和非根际土壤pH的变化范围分别为4.5-6.7和5.5-7.2。与非根际土pH相比,根际土壤pH平均降低5%。根际土壤脲酶活性随氮肥用量的增加呈先增加后降低趋势。与对照相比,4个施氮处理3年非根际土壤脲酶活性平均值分别增加了4.02%、14.73%、24.55%和19.64%。根际土和非根际土过氧化氢酶活性均随氮肥用量的增加而降低,与CK相比,4个施氮处理3年的非根际土壤过氧化氢酶活性平均值分别降低了3.03%、5.09%、8.24%和12.67%。CK、N240和N360 3个处理不同生育时期玉米根际土壤特性以及植株氮素累积量与籽粒产量之间的相关分析结果表明,拔节期根际土壤硝态氮含量连续3年均与产量呈显著正相关。吐丝期玉米根际和非根际土壤硝态氮、根际土壤铵态氮和非根际土pH均与籽粒产量呈显著正相关;其中2013和2014年根际脲酶活性和根际土壤pH与产量的相关性也达到显著水平。2013和2014年成熟期根际和非根际土硝态氮含量也与玉米产量呈显著相关。主成分分析表明,玉米籽粒产量与拔节期土壤硝态氮含量、根际过氧化氢酶、地上部生物量和氮素累积量相关性较强;与吐丝期根际和非根际土壤硝态氮含量、根际土壤铵态氮含量和土壤pH以及地上部生物量及氮素累积量、根系生物量相关性较强;与成熟期地上部生物量和氮素累积量相关性较强。【结论】根据不同生育时期玉米根际土壤特性与籽粒产量之间的关系,进行合理施肥,能够保证玉米根际养分的有效供应,营造良好的根际土壤环境,提高氮素利用效率、增加玉米籽粒产量。     

高温干旱复合胁迫对夏玉米产量和茎秆显微结构的影响

【目的】随着气候的不断变化,高温、干旱及其复合胁迫等极端天气事件频发,对玉米生产提出了严峻的挑战。本文旨在探讨高温、干旱及其复合胁迫对夏玉米茎秆显微结构和产量的影响。【方法】以登海605（DH605）为试验材料,在开花期设置高温（T）、干旱（D）、高温干旱复合胁迫（T+D）,以自然温度和正常水分管理为对照（CK）,处理持续6 d,研究高温、干旱以及高温干旱复合胁迫对夏玉米茎秆显微结构、干物质积累与分配、光合特性、花粉活力以及产量的影响。【结果】高温干旱复合胁迫后夏玉米皮层厚度、硬皮组织厚度、维管束总数和小维管束数目显著降低,较CK分别下降8.8%、14.1%、9.4%、13.7%。此外,高温干旱后夏玉米花粉活力、光合特性和成熟期总干重显著降低,T、D、T+D各处理花粉活力和净光合速率较CK降低23.1%、8.3%、30.7%和23.7%、16.6%、37.5%,成熟期干物质总积累量较CK降低19.7%、5.1%、26.6%,进而导致产量显著下降,T、D和T+D各处理的产量较CK分别下降63.2%、13.2%和71.7%。【结论】高温、干旱、高温干旱复合胁迫导致夏玉米茎秆发育异常,光合性能下降,干物质积累量减少,产量显著降低,且高温干旱复合胁迫对夏玉米产量和茎秆显微结构的影响大于高温或干旱单一胁迫。     

地表覆盖对玉米籽粒氮素积累和干物质转移“源-库”过程的影响

【目的】探寻不同覆盖措施下玉米籽粒氮素积累和物质转移的"源-库"过程。【方法】以中国西北黄土高原典型旱作农业区春玉米生产体系为对象,通过2年田间试验,对覆盖地膜、覆盖砂砾和不覆盖3个处理的光能捕获和土壤温度进行定位观测,分析干物质累积转移和氮素的积累,揭示地表覆盖对"源-库"过程的影响。【结果】覆膜处理的有效积温显著高于不覆盖处理,与覆砂处理差异不显著。覆膜处理辐射生产效率显著高于覆砂处理。覆膜处理的积温生产效率显著高于其他处理,其辐射生产效率在2010年与其他处理差异不显著,但在2011年显著高于不覆盖处理,低于覆砂处理。茎+叶鞘的干物质转移量最大,地表覆盖对转移干物质贡献率及干物质转移率影响不显著。覆膜条件下,玉米单穗粒重及单穗粒数在收获时均高于其他处理。在吐丝后前30 d,覆膜处理籽粒平均含氮量明显高于覆砂和不覆盖处理;灌浆30 d至成熟,处理间籽粒含氮量差异较小,覆膜处理略高于覆砂和不覆盖。由于籽粒干重差异,覆膜处理籽粒氮累积量显著高于覆砂处理和不覆盖处理。覆盖处理有效提高了果穗上部籽粒氮素累积,其次为中部和下部籽粒;覆膜处理果穗各部分籽粒氮累积量明显高于覆砂和不覆盖处理;干物质转移量和转移干物质贡献率均与单穗粒重和有效积温呈正相关,达到了显著水平,而与单穗粒数、光合有效辐射捕获量、积温生产效率及辐射生产效率虽呈正相关,但未达到显著水平。覆膜通过影响单穗籽粒数及穗粒干重而增加籽粒干物质累积能力,进而促进籽粒氮素累积,增加产量。【结论】覆膜促使源能力和库容量的协同增加是玉米增产的根本原因。     

缓释氮肥与普通尿素配施提高冬小麦-夏玉米施肥效果的研究

【目的】探求冬小麦-夏玉米轮作高产体系高效简化的施肥技术。【方法】通过两年定位试验,采用冬小麦-夏玉米轮作一年两熟高产（22 500 kg•hm-2）生产的土壤条件及栽培管理措施,分别以不施氮肥（CK）和普通尿素施一次基肥和三次追肥（简称一基三追）常规施肥模式（CK1）为对照,研究一次基肥和一次追肥（简称一基一追）施肥模式下缓释尿素和普通尿素不同配比模式对冬小麦-夏玉米轮作体系产量、地上部氮素积累量、氮肥利用效率、土壤无机氮动态等指标的影响。【结果】两年试验表明,在冬小麦季,与CK1相比,100%缓释尿素处理（T1）在产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率方面与前者无显著差异,80%-20%缓释-普通尿素组合、60%-40%缓释-普通尿素组合处理（T2、T3）上述各项指标显著低于CK1;夏玉米季,各缓释尿素处理在产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率方面均不低于CK1,表现出较好的施肥效应,其中T2处理两年产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率均达最高。与CK1相比,在冬小麦季,T1在灌浆后具有相对较高的无机氮水平;在夏玉米季,T2在吐丝后15 d具有相对较高的无机氮水平,且在吐丝期土壤无机氮水平亦高于其它缓释尿素处理。【结论】本试验条件下,冬小麦-夏玉米轮作体系采用T1、T2处理一基一追模式的产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率均高于CK1,总产量均超过22 500 kg•hm-2,实现了高产高效简化的施肥目标。