应用15N示踪技术测定作物氮素的利用率及分配研究进展

氮肥施用对农作物增产具有重要作用,同时也会对环境造成污染,因而如何提高氮肥利用率,减少氮肥对环境的污染一直是研究的热点问题1。5N示踪技术作为氮素研究的有效工具被广泛应用于多种作物上。采用15N示踪技术,了解大豆、水稻、烟草、小麦等对肥料氮和土壤氮的利用率,不同来源氮在其体内的吸收、分配和运转规律,从而为各作物的合理施肥提供科学依据,对研究如何减少氮肥施用、提高氮肥利用率、提高作物产量具有重要的作用和意义。     

微生物肥料与缓释型有机无机复合肥配合下氮的利用

在不同施肥模式下对氮的淋出进行模拟试验,结果表明:微生物肥料的配合施用对缓释型有机无机复合肥有活化作用,15d使缓释型有机无机复合肥的氮释放量比未施用微生物菌肥处理的增加17.6%,该释放量虽然仅相当于同期等量尿素氮溶出量的一半,但其溶出速率变化较平稳,即能给小麦的整个生育期提供平稳的养分。小麦栽培试验结果表明,配合施用微生物菌肥与缓释型复合肥,小麦的干物质重、叶面积和籽粒总产量均最高;在小麦拔节期,该处理使土壤中释放的铵态氮(NH)和硝态氮(NO)量明显多于其他处理,并提高小麦吸收利用的氮量。这些结果说明,微生物菌肥对缓释型复合肥有活化作用,促进小麦对氮的吸收和利用。单施菌肥的处理补给土壤的养分微乎其微,而小麦吸氮量(NU)却高于单施缓释型复合肥和单施化肥的两处理,说明菌肥也可能活化土壤中的氮并促进小麦营养生长和对土壤氮的吸收利用。     

MBR处理氨氮废水的试验研究

[目的]研究MBR处理氨氮废水的处理效果。[方法]采用MBR技术对氨氮废水进行处理,研究MBR对CODCr和氨氮的去除效果,以及氨氮负荷和溶解氧对CODCr及氨氮去除效果的影响。[结果]当MBR系统运行稳定,进水CODCr负荷小于4.8 kg/（m3.d）时,CODCr的去除率达88%以上;进水氨氮质量浓度为120～160 mg/L,出水氨氮质量浓度为10 mg/L左右时,氨氮的去除率达90%以上;当溶解氧（DO）浓度分别为1.2、1.8 mg/L时,CODCr和氨氮的去除率均达90%以上,但当DO浓度继续增加时,CODCr和氨氮的去除率变化不明显。另外,由于膜污染导致膜通量下降,确定膜的清洗周期为8～10 d。[结论]采用MBR处理氨氮废水达到预期目标,处理效果良好。     

高负荷活性污泥法对生活污水的处理效果

[目的]探究高负荷活性污泥法与短程硝化和TN去除率之间的关系。[方法]采用A/O小试装置处理低C/N实际生活污水,将水力停留时间(HRT)降低至7.00和3.50 h,考察该方法对生活污水中氮的去除效果。[结果]在低HRT高负荷工况下,DO需要高达3.00 mg/L才能将NH_4~+-N完全去除。低HRT对于亚硝化率有一定影响,但进水NH_4~+-N浓度仍是影响亚硝化率的主要因素。在一定范围内,较低的NH_4~+-N去除率对TN去除没有影响。COD的去除不受低HRT影响。在高COD负荷下,提高DO浓度可以预防污泥膨胀,但会降低TN的去除率。[结论]低HRT对亚硝化率有一定影响,但影响亚硝化率最主要的因素是NH_4~+-N浓度。     

不同年代水稻品种叶片氮含量变化及其与净光合速率的关系

【目的】探索在遗传改良过程中水稻植株叶片全氮含量的变化及其与净光合速率的关系,明确其在不同年代的变化趋势。【方法】以吉林省1958-2005年育成的33个水稻品种为材料,用凯氏定氮法测定植株叶片全氮含量,用LI-6400型光合测定系统测定功能叶片净光合速率,研究在遗传改良过程中吉林省不同年份育成水稻品种叶片全氮含量与其光合特性的协同进化规律。【结果】随着水稻品种育成年代的推进,叶片全氮含量、叶绿素含量、比叶重、净光合速率均呈增加趋势,而氮素光合利用效率则呈降低趋势;在抽穗期和抽穗后10d,叶片全氮含量与育成年代分别呈极显著或显著正相关;在抽穗期30d,叶绿素含量与育成年代呈极显著正相关;在抽穗期和抽穗后10d,比叶重与育成年代分别呈极显著或显著正相关;在抽穗后10d,净光合速率与育成年代呈显著正相关;而在抽穗期和抽穗后10d,氮素光合利用效率与育成年代呈极显著负相关;抽穗期水稻叶片全氮含量与产量呈极显著正相关。【结论】水稻品种遗传改良过程中,植株叶片氮含量和净光合速率都得到了显著提高,但叶片氮含量的增加幅度明显大于净光合速率的增长,因此在品种改良过程中应注重叶片净光合速率的提高。     

氮肥利用研究现状及培育耐低氮胁迫蔬菜品种的探讨

文章针对我国目前的氮肥施用情况以及过量施用氮肥引起的问题、氮肥对蔬菜品质的影响、高氮效率植物的生理机制和遗传特性作了简述。并提出培育耐低氮胁迫蔬菜品种的可行性。     

基本苗数和施氮量对水稻氮吸收与利用的影响

以迟熟中粳稻武香粳 9号为材料 ,研究了基本苗和施氮量对水稻氮素吸收与利用的影响。结果表明 ,施氮量增加 ,水稻吸氮量增多 ,但营养器官的氮转运率、氮收获指数和产谷效率显著下降 ;基本苗增加 ,水稻吸氮量也增多 ,而营养器官的氮转运率、氮收获指数、氮素产谷效率和氮肥利用率则明显提高。因此 ,适当增加基本苗是提高水稻氮素利用效率、减少施氮量的有效方法。研究还发现 ,在 8 5t·hm-2 以上的高产条件下 ,10 0kg稻谷需氮量和氮肥利用率基本稳定 ,每生产 10 0kg稻谷需氮量约为 2 1kg ,氮肥利用率在 4 2 %左右。     

不同小麦品种氮效率差异的研究

以湖北省小麦主产区(鄂北岗地)主推小麦品种为材料,采用盆栽试验方法研究丰氮和缺氮条件下小麦的子粒产量、生物学产量、氯素吸收与分配、氮效率的特性.结果表明,以缺氮条件下小麦子粒产量为氮效应评价指标,供试小麦品种中氮高效应的品种为鄂麦23和鄂麦14;以丰氮和缺氮条件下小麦子粒产量之差值与施纯氮量之比为氯响应评价指标,氮高响应的品种为郑麦9023、豫麦49和鄂麦18,氮高效应和氮高响应的品种并不相同.因此,对土壤氮素吸收利用能力较强的植株生物学特性是氮胁迫条件下供试氮高效应品种的生物学基础.在丰氮条件下,供试的氯高响应小麦品种的子粒产量、植株氮吸收和干物质生产特性与缺氮条件下表现不尽相同.     

应用~(15)N示踪研究不同有机物对烤烟氮素营养及品质的影响

【目的】了解有机肥氮对烤烟氮素营养的贡献及在烟株生长过程中的动态,为烤烟合理施肥提供依据。【方法】采用15N同位素示踪方法,研究菜籽饼肥、油菜秸秆、稻草秸秆中氮素对烤烟氮素营养的贡献及对烤烟品质的影响。【结果】结果显示,有机添加物与无机氮肥配施中,菜籽饼肥、稻草秸秆、油菜秸秆的氮素利用率分别为19.5%、15.5%、8.1%,相应无机氮肥的利用率分别为41.1%、42.7%和35.7%。菜籽饼肥、稻草秸秆、油菜秸秆对烤烟氮素累积量的贡献分别为1.0%、2.4%、2.7%,其中打顶(63d)后饼肥、稻草秸秆、油菜秸秆的供氮量分别占其供氮总量的4.4%、20.8%、18.9%。【结论】秸秆及饼肥对烤烟氮素营养的贡献率较低,有机肥与无机氮肥配施降低了烟叶烟碱含量,增加了糖碱比,改善了烟叶品质,其中秸秆还田的降碱作用大于饼肥,可以作为降碱措施之一。     

不同施氮量对茶园土壤氮淋失的影响

为研究不同施氮量对茶园土壤氮淋失的影响,改良茶园土壤品质,采用室内土柱淋滤试验,研究不同施氮量对强酸性茶园土壤淋溶液pH、NH+4-N和NO-3-N淋溶量的影响。氮肥采用尿素,氮肥用量分别为N0(0kg·hm-2)、N1(150kg·hm-2)、N2(300kg·hm-2)、N3(450kg·hm-2)、N4(600kg·hm-2)。结果表明:施用氮肥降低了土壤pH和土壤淋溶液pH,降低幅度分别为0.08~0.32和0.35~0.81个单位,促进茶园土壤酸化;NH+4-N和NO-3-N的淋溶量均随施氮量的增加而提高;无机氮的淋失率为47.66%~71.31%,淋失量(Y)与施氮量(X)之间的线性回归方程为Y=0.708 X+145.27(R2=0.98);在整个淋洗过程中,NH+4-N和NO-3-N淋溶主要发生在前5次,且主要以NO-3-N的形式淋失,淋失比例为73.50%~89.21%。     

泾惠渠灌区不同水氮供应对冬小麦氮素吸收运转的影响

【目的】研究泾惠渠灌区不同水氮供应对冬小麦植株氮素吸收运转的影响,为泾惠渠灌区提供合理的灌水施肥运筹方式。【方法】在泾惠渠灌区,通过田间小区试验研究不同灌水(W_(90)和W_(120),即灌水定额为90和120mm)和施氮(底肥60和120kg/hm~2,追肥0,60和120kg/hm~2,即施氮的底追肥处理组合为N_(60/0),N_(60/60),N_(60/120);N_(120/0),N_(120/60),N_(120/120))对冬小麦籽粒产量、各部位氮素积累量、氮素利用效率等的影响。【结果】除净积累量对籽粒氮的贡献率及氮素收获指数外,灌水和施氮对冬小麦籽粒产量、各器官氮素积累量、氮素转移量、氮素利用效率、氮肥农学利用效率均有显著影响。低水处理(W_(90))的籽粒产量、氮素积累量、氮肥农学利用效率显著高于高水处理(W120),其中产量增幅为4.88%~7.44%,植株氮素积累量增幅为6.15%~18.66%,氮肥农学利用效率增幅为19.48%~35.94%。随施氮量的增加,冬小麦籽粒产量、氮素积累量均呈显著增长趋势,其中籽粒产量表现为N_(0/0)(5 653.68kg/hm~2)N_(60/0)(6 777.71kg/hm~2)N_(60/60),N_(120/0)(7 165.63kg/hm~2)N_(60/120),N_(120/60)(7 376.92kg/hm~2)N_(120/120)(7 659.88kg/hm~2);氮素积累量表现为N_(0/0)(188.97kg/hm~2)N_(60/0)(229.49kg/hm~2)N_(60/60),N_(120/0)(275.23kg/hm~2)N_(60/120),N_(120/60)(310.00kg/hm~2)N_(120/120)(327.40kg/hm~2);当施氮量过高时,继续增加施氮量对冬小麦籽粒产量和氮素积累量的调节作用不显著。总施氮量相同的条件下,适当提高追肥的施氮比例,有利于提高产量、各器官氮素积累量及各营养器官氮素转移量,其中N_(60/60)与N_(120/0)处理相比,W_(90)和W_(120)灌水水平下籽粒产量分别提高3.92%和4.44%,各器官氮素积累量提高11.43%~27.99%,各营养器官转移量提高18.37%~71.81%;N_(60/120)与N_(120/60)处理相比,各营养器官转移量提高15.06%~39.63%。【结论】综合考虑籽粒产量、氮肥农学利用效率和氮素利用效率等因素,灌水定额为90mm、底肥施氮量60kg/hm~2、追肥施氮量120kg/hm~2,即W_(90)N_(60/120)为本试验条件下泾惠渠灌区冬小麦的最佳水氮组合。     

不同薏苡品种光合特性及其与氮素利用效率的关系

为明确薏苡品种的光合特性及与氮素利用效率间的关系。2015年早季和晚季,分别以从大田试验中筛选出来的氮素利用效率较高和较低品种各2个为材料进行盆栽试验,在分蘖期、抽穗期和成熟期测定功能叶片光合速率及叶绿素荧光参数,抽穗期测定顶部4片功能叶的光合速率,成熟期测定氮素积累量和氮素利用效率。结果表明,氮高效品种西林1号(XL)与黔饮1号(QL)早季和晚季成熟期单株氮素吸收量平均分别比氮低效品种隆林1号(LL)与品种10号(CU)高125.5%和96.0%,其氮素利用效率平均比品种LL与CU分别高出17.7%和18.0%,品种间差异显著。氮高效品种在分蘖期、抽穗期和成熟期功能叶片的光合速率和叶绿素含量均明显高于氮低效品种。同时,氮高效品种在分蘖期后的光合速率、叶绿素含量衰减速率比氮低效品种小。不同品种在分蘖期、抽穗期和成熟期功能叶片的叶绿素荧光参数及抽穗期顶部4片功能叶光合速率也存在一定的差异,但品种间的变化规律不明显。综上所述,氮高效薏苡品种各生育期功能叶片的光合速率和叶绿素含量较高,其中后期光合速率及叶绿素含量衰减较慢。薏苡品种氮素利用效率与功能叶片的叶绿素荧光参数及顶部4片功能叶光合速率的变化没有显著的相关关系。     

春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮对施氮的响应

为了提高氮肥增产效益,减少对环境的污染,通过田间试验研究了施氮量对春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮的影响。结果表明,施氮量较低时,春玉米籽粒产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于180 kg·hm^-2时,产量保持不变或有减少趋势。氮肥农学利用率、氮素吸收效率、氮素偏生产力和氮收获指数均随着施氮量增加显著降低,氮肥表观利用率和氮肥生理利用率均先增加后降低。从苗期到收获期,施氮处理0~60 cm土层硝态氮含量呈现"上升-下降-上升-下降-稳定"的变化趋势,而60~120 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势。随着土层加深,土壤硝态氮含量呈波浪式下降,施氮量240 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2处理在60~100 cm土层硝态氮含量均显著高于其他处理。随着施氮量增加,0~120 cm土层硝态氮累积量显著增加,当施氮量超过240kg·hm^-2时,土层中累积的硝态氮存在着较大的淋溶风险。综合考虑产量、氮肥效率和环境效应,179~209 kg N·hm^-2是本试验条件下春玉米的合理施氮量。     

基于产量和环境友好的黄土高原半干旱区玉米氮肥投入阈值研究

为确定黄土高原半干旱区玉米的合理氮肥投入阈值,采用田间试验和室内分析方法,在甘肃省定西市安定区连续3年定位研究了不同施氮量对玉米产量、土壤矿质氮累积量、土壤氮素表观平衡等的影响。结果表明,施用氮肥对玉米有显著的增产作用,施氮量为243.72 kg·hm^-2时,玉米产量最高,为8 139.65 kg·hm^-2。之后随施氮量的增加,玉米产量不增反降,产量与施氮量呈显著的二次抛物线关系;土壤矿质氮累积量与施氮量呈极显著指数相关关系,在200 cm土层内的累积量随施氮量及施氮年限的增加而增大,施氮量为270 kg·hm^-2时,矿质氮累积量为563.01 kg·hm^-2,显著高于施氮量为180、225 kg·hm^-2处理的矿质氮累积量（410.88、480.97 kg·hm^-2）;氮表观平衡值与施氮量呈极显著线性正相关。氮素表观平衡值为0时,施氮量为179.50 kg·hm^-2。施氮量在179.50~243.72 kg·hm^-2时,玉米产量为7 925.14~8 139.65 kg·hm^-2,土壤矿质氮累积量为409.83~513.08 kg·hm^-2,氮素平衡值为0~49.15 kg·hm^-2。综合分析提出,施氮量为179.50~243.72 kg·hm^-2是黄土高原半干旱区既保证玉米高产稳产又保证土壤氮素盈余及矿质氮残留较少,可实现环境安全的氮肥投入阈值。     

辽河三角洲稻区两种合理氮肥推荐阈值的方法研究

为研究辽河三角洲单季稻区合理氮肥投入阈值，于2012、2014、2016、2018年依托长期田间定位试验，借助不同的分析方法，即产量-效应曲线法和土壤氮素平衡法，研究不同施氮水平（纯氮0~420 kg·hm^-2）对水稻产量、氮肥利用率以及土壤氮素平衡的影响。结果表明：采用产量-效应曲线法得出辽河三角洲地区的理论施氮量为217 kg·hm^-2，采用土壤氮素平衡方法得出的理论施氮范围为221~235 kg·hm^-2。当施氮量为210~260 kg·hm^-2时，水稻产量（10 071~10 227 kg·hm^-2）及氮肥利用率（36%~43%）均较高，施氮量超过260 kg·hm^-2时，水稻氮肥利用率显著降低。综合考虑水稻产量、氮肥利用率以及土壤氮素平衡三个指标，目标产量超过10 000 kg·hm^-2时，辽河三角洲地区氮肥施用推荐阈值为217~235 kg·hm^-2。本研究得到的推荐氮肥用量比当地农民常规用量（270~300 kg·hm^-2）降低了13%~28%，有效减少了氮素在土壤中的盈余与淋失风险，为该地区水稻减氮高产栽培提出了切实可依的理论依据。     

施氏假单胞菌在玉米根际的固氮效率和促生效果研究

非豆科植物根际联合固氮作用广泛存在于水稻、玉米等根际,在农作物节肥增产方面具有巨大的应用潜力。施氏假单胞菌A1501是一株分离自水稻根际的模式联合固氮菌,接种该菌对水稻和玉米均具有良好的促生效果。为了进一步研究根际固氮与促生效果的关系,利用突变型泌铵固氮菌株（1568/pVA3）和转基因氮高效利用玉米品系共同构建高效固氮体系,并在温室条件下进行促生及生物固氮量评价。播种60 d后对玉米生长量和微生物固氮量进行分析,结果表明：固氮施氏假单胞菌接种后氮高效利用和对照玉米品系的地上和地下部生物量都显著高于不接种对照,但是固氮菌接种对氮高效利用玉米和对照玉米的总生物量没有显著影响。氮高效利用玉米接种1568/pVA3菌株后,植株生物量较施肥处理提高25.5%,全氮含量较不接种对照增加39%,15N同位素稀释法测定生物固氮量为0.8 g·株^-1;接种野生型后植株生物量较施肥处理提高24.8%,生物固氮量为0.64 g·株^-1。研究结果表明,通过将固氮菌尤其是泌铵工程菌与氮高效利用玉米建立联合固氮体系可以显著提高根际固氮量和植株生物量,据估算每公顷可节省化肥约23%,而对照体系为7.5%。     

施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响

【目的】在黄淮冬麦区,研究施氮量对旱地小麦氮素利用规律的影响,为该区旱地小麦合理的氮肥运筹提供理论依据。【方法】于2009-2010和2010-2011两个小麦生长季,在大田条件下设置6个施氮量处理（0、90、120、150、180和210 kg•hm-2）,研究施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响。【结果】在150 kg•hm-2及以下的处理增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量显著增加;在150 kg•hm-2基础上增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量与150 kg•hm-2处理无显著差异,成熟期籽粒氮素积累量及分配比例降低,营养器官氮素积累量及分配比例升高。施氮量为180 kg•hm-2和210 kg•hm-2,成熟期0-140 cm土层土壤硝态氮含量显著高于150 kg•hm-2处理,深层土壤硝态氮含量增加。施氮150 kg•hm-2处理小麦籽粒产量最高,氮素利用效率和氮肥生产效率较高。【结论】本试验条件下,施氮量为150 kg•hm-2,是兼顾产量和氮肥利用效率的适宜施氮量。     

施氮水平对不同小麦品种氮代谢相关指标及产量的影响

在大田条件下,以矮抗58和郑麦366为材料,研究了施氮水平对小麦叶片和子粒谷氨酰胺合成酶(GS)活性、游离氨基酸含量及产量的影响.结果表明,小麦叶片GS活性、游离氨基酸含量在开花后随着生育期的推进均呈先上升后下降趋势,均在花后14 d达到高峰,且倒1叶>倒2叶>倒3叶;子粒的GS活性趋势和叶片一致,但子粒的游离氨基酸含量呈一直下降趋势.在氮素调控作用下,当施氮量在225 kg.hm-2时能够显著增加2个品种叶片和子粒GS活性、游离氨基酸含量和子粒蛋白质含量,当施氮量大于225 kg.hm-2时,矮抗58的GS活性、游离氨基酸含量和子粒蛋白质含量不能显著提高,但是却能使郑麦366的GS活性、游离氨基酸含量和子粒蛋白质含量显著提高.在施氮量为225 kg.hm-2时,2个品种产量均达到最大,矮抗58和郑麦366分别是8 673.39和8 359.60 kg.hm-2.在施氮量为300 kg.hm-2时,2个品种子粒蛋白质含量达到最高,且郑麦366高于矮抗58.     

Response of grain-filling rate and grain quality of mid-season indica rice to nitrogen application

Nitrogen is one of the important factors for high yield of rice. Apart from high yield, high quality has become the current urgent demand for rice production. Grain-filling stage is crucial for rice yield and quality formation. However, the effect of nitrogen on grain-filling characteristics and the relationship of grain-filling characteristics and rice quality of mid-season indica rice were still unclear. A field experiment was carried out to ascertain the critical grain-filling characteristics that contribute to rice milling quality, appearance quality and cooking and eating quality under nitrogen applications. The results showed that nitrogen applications prolonged the duration of superior and inferior grain filling. The mean grainfilling rate(G_(mean)) and the maximum grain-filling rate(G_(max)) of the inferior grains were positively correlated with chalky kernel rate, chalkiness, and amylose content. The time reaching the maximum grain-filling rate(T_(max) G) of the inferior grains was positively correlated with brown rice rate, milled rice rate, and head milled rice rate. Chalky kernel rate and chalkiness were negatively correlated with peak paste viscosity and breakdown viscosity. Less amylose content and more crude protein content were detected in nitrogen application of Liangyoupei 9 and Y Liangyou 2 both in 2016 and 2017. According to the correlation analysis, better cooking and eating quality of Y Liangyou 2 which had less amylose content might result from its higher G_(max) and G_(mean) of inferior grain than that of Liangyoupei 9 in the treatments of nitrogen application. These results indicated that the prolonging grain-filling duration and increasing grain weight at the maximum grain-filling rate of inferior grains contributed to the improvement of milling quality, appearance quality, and cooking and eating quality of mid-season indica rice under appropriate nitrogen applications.     

太湖地区稻麦轮作系统中氮肥效应的研究

以太湖地区的常熟市为试验区,选择不同土壤类型的农田,设置不同氮肥水平田间小区试验与微区试验,对稻麦轮作下作物产量的氮肥效应及田间适宜施氮量进行了研究.结果表明,无论是水稻,还是小麦,随施氮苗增加,作物氮肥农学利用效率均下降.2年多点田间试验结果显示,该地区水稻的区域平均适宜施氮量为(176±24.2) kg·hm-2,小麦为(228±27.1) kg·hm-2.研究结果还表明,在该地区大义黄泥士上,水稻(晶种4007) 兼顾生产、生态和经济效益比较合理的施氮苗为171～204 kg·hm-2.