氮肥用量对小麦开花后根际土壤特性和产量的影响

【目的】明确小麦开花后根际土壤特性动态特征及其与产量和籽粒氮素积累量之间的关系,能够为生产上合理施肥、提高氮肥利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2014—2015和2015—2016年在小麦季设置4个氮肥水平(0,CK;150 kg N·hm~(-2),N150;240 kg N·hm~(-2),N240和300 kg N·hm~(-2),N300)并于小麦开花期、灌浆中期和成熟期分层(0—20 cm和20—40 cm)测定小麦根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、蔗糖酶、脲酶,同时测定根、茎、叶和穗生物量及其氮素含量;重点分析根际土壤特性与小麦籽粒产量和氮素积累量之间的关系。【结果】(1)与CK相比,N150、N240和N300处理2年小麦籽粒产量的平均值分别增加99%、130%和107%,且处理之间差异显著。随施氮量的增加小麦根、茎、叶、穗生物量和地上部氮素积累量均呈增加趋势;氮肥回收率呈下降趋势,且处理之间差异显著。(2)从开花到成熟期,0—20 cm和20—40 cm土层小麦根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮含量、土壤蔗糖酶和脲酶(0—20 cm除外)活性均呈下降趋势。处理CK、N150、N240和N300根际土壤铵态氮和硝态氮含量显著低于非根际土壤。4个处理2年0—20 cm根际土壤铵态氮含量平均值比非根际土壤降低29%,硝态氮含量降低22%;20—40 cm根际土壤铵态氮含量比非根际土降低34%,硝态氮含量降低14%。而根际土壤蔗糖酶和脲酶活性显著高于非根际土。4个处理2年0—20 cm根际土壤蔗糖酶活性比非根际土壤提高29%,脲酶活性提高15%;20—40 cm根际土壤蔗糖酶活性比非根际土壤提高33%,脲酶活性提高13%。(3)相关分析结果表明,小麦籽粒产量和籽粒氮素积累量均与0—20 cm和20—40 cm根际和非根际土壤无机氮(铵态氮+硝态氮)、脲酶和蔗糖酶(2016年籽粒氮素积累量除外)呈显著正相关。【结论】小麦根际土壤可利用性氮素含量小于非根际土壤,而酶活性高于非根际土;根际和非根际土壤与籽粒产量和籽粒氮素积累量呈显著正相关。根际和非根际土壤特性显著影响小麦籽粒产量。     

秸秆添加快腐菌剂还田对麦季土壤养分和小麦产量与品质的影响

通过设置在秸秆中添加快腐菌剂的大田试验,研究快腐菌剂对秸秆还田的促进作用和对小麦生物学特性的影响。结果表明,秸秆快腐还田影响土壤有机质及速效氮、速效磷、速效钾养分含量,与仅秸秆还田处理相比,秸秆快腐还田处理0~5 cm土层的土壤速效钾含量增加最为明显,有机质含量次之,硝态氮、铵态氮含量除成熟期及速效磷含量除花后15 d和成熟期有增加或持平外,其余各生育期铵态氮和速效磷含量降低,硝态氮含量则急剧减少;秸秆快腐还田处理小麦穗数与千粒质量提高,而穗粒数略有降低,最终产量提高;秸秆快腐还田能极显著提高小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值,降低籽粒硬度,在一定程度上改善中筋小麦籽粒品质。     

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。     

大气CO2浓度升高对作物根际土壤氮的影响

利用FACE(Free air carbon dioxide enrichment)技术,在两种氮肥施用(低氮LN和常规氮NN)水平下,研究CO2浓度升高对水稻和小麦收获后根际和非根际土壤硝态氮、铵态氮和有机氮的影响.结果表明,相对于对照CO2浓度处理,高CO2浓度处理在显著增加作物生物量的前提下,使水稻季根际土壤硝态氮含量降低,NN水平下降低明显,小麦季变化不大,高CO2浓度处理对作物根际的影响大于非根际.高CO2浓度对土壤铵态氮含量的影响不显著,仅小幅度增加了水稻季和降低了小麦季土壤铵态氮含量,且根际降低幅度大于非根际;增加氮肥施用使土壤铵态氮含量在高CO2浓度处理增加幅度低于对照.高CO2浓度处理并没有显著增加有机氮的含量,在小麦季作物对土壤有机氮的贡献大于水稻季,且增加氮肥施用条件下根际对有机氮的贡献较大.     

不同形态氮源对玉米幼苗生长及根际环境的影响

为合理调控氮素营养,减少氮素损失及不良环境效应,以玉米为材料,通过盆栽试验方法,研究了不同氮源处理的玉米幼苗生长、养分吸收和土壤微生物、酶活性、养分状况,以及植物根际环境因素之间的相互作用。结果表明,施用氮肥处理的根际土壤,脲酶活性平均提高2.36μg/(g·d),细菌数量提高4%~60%,硝态氮提高137.47~174.10 mg/kg,p H值平均下降0.12~0.14;根际土壤中的玉米幼苗根冠比下降0.01~0.05,氮吸收量提高86%~193%。铵态氮、有机态氮处理的玉米幼苗磷吸收量分别比对照提高20.36%和15.57%,钾吸收量提高153%和141%。与非根际土壤相比,根际土壤脲酶活性平均提高1.74μg/(g·d),细菌数量提高1.4~3.8倍,速效磷含量平均提高14.38 mg/kg,速效钾含量平均降低31.53 mg/kg。根际土壤的磷酸酶活性与株高和地上部干重、铵态氮含量与氮吸收量、细菌数量与钾吸收量、脲酶活性与速效钾含量呈显著正相关;硝态氮含量与速效磷含量、p H值与铵态氮含量呈显著负相关。说明施用氮肥降低玉米幼苗根冠比,提高氮吸收量,提高根际土壤脲酶活性、细菌数量、硝态氮含量,降低p H值。不同形态氮源对土壤磷酸酶活性、铵态氮含量无显著影响。根际土壤脲酶活性、细菌数量、速效磷含量高于非根际土壤,速效钾含量低于非根际土壤,细菌的根际效应较大。根际土壤的磷酸酶活性、铵态氮含量、细菌数量显著影响植株生长和养分吸收量。不同形态氮源中,铵态氮和有机态氮有利于根际土壤性状改善和玉米生长,促进玉米对磷和钾的吸收。     

施氮量对晋麦84号产量及土壤硝态氮、铵态氮的影响

以晋麦84号为材料进行大田试验,研究施氮量对小麦产量、氮肥利用效率以及土壤中硝态氮、铵态氮含量分布的影响。结果表明,小麦籽粒产量与施氮量呈二次曲线关系,适宜施氮量(N 180 kg/hm~2)可以显著提高小麦的穗数、穗粒数,产量比对照提高34.7%,穗粒数、穗数与产量呈极显著的正相关,千粒质量与产量呈负相关,但差异不显著;施氮量在120～180 kg/hm~2时,有利于提高氮肥的利用效率。各处理麦收后,1 m土壤中硝态氮累积量随施氮量增加而增加,当施氮量在240 kg/hm~2以下时,麦收后土壤硝态氮主要集中在耕土层,且含量随着土层深度增加而减少;当施氮量在240 kg/hm~2以上时,硝态氮主要积累在60 cm以上土层,最高峰值在30 cm,淋失的风险增大。施肥处理的土壤铵态氮含量在不同土层均显著高于不施氮处理,表层土壤的铵态氮积累量最高,随着土层深度的增加铵态氮含量逐渐降低。因此,在晋南生产水平和管理方式下,综合考虑产量、经济和生态效益,主栽品种晋麦84号的氮素用量为180 kg/hm~2,其相应的产量水平为7 680 kg/hm~2。     

竹炭施用对土壤镉形态转化和小麦镉积累的影响

原位化学钝化技术是修复重金属污染土壤的重要方法,施用钝化剂可降低土壤重金属活性,减少其迁移及对作物的毒害。采用土壤室内培养和土壤盆栽试验的方法,研究在镉(Cd)污染土壤中施用竹炭(0、0.1%、1.0%和5.0%)对土壤镉活性及对籽粒Cd低积累型小麦Cd吸收与积累的影响。结果表明,施用适量竹炭提高了土壤pH值和有机质含量,降低了土壤有效态Cd含量,其中5.0%竹炭处理的效果最佳。培养120 d,与对照相比,5.0%竹炭处理的土壤pH提高了3.80%(P0.05),土壤有机质含量增加38.35 g/kg,土壤有效态Cd含量降低了0.32 mg/kg。施用竹炭后,土壤酸可提取态Cd先向可还原态Cd转化,最终向可氧化态Cd和残渣态Cd转化。施用竹炭对小麦生物量和籽粒干质量无显著影响,施用适量竹炭可有效降低小麦植株的镉含量,其中5.0%竹炭处理的效果最佳,其处理的小麦根系、地上部和籽粒的镉含量较对照降低34.06%(P0.05)、21.57%、23.33%。     

不同氮素营养形态对香蕉生长及其根系质子泵活性的影响

[目的]研究不同氮素营养形态(不同比例NH4+/NO3-)对香蕉生长及根系质子泵活性的影响.[方法]在温室中水培巴西种香蕉(Musa AAA Cavendish cv.Baxi),设置5个处理:100％硝态氮处理(100％N);75％硝态氮和25％铵态氮处理(75％N+25％A);50％硝态氮和50％铵态氮处理(50％N+50％A);25％硝态氮和75％铵态氮处理(25％N+75％A);100％铵态氮处理(100％A).测定香蕉的生物量和N、P、K、Ca、Mg养分含量,并分离根系细胞膜,测定质子泵活性,建立植物生长状况与质子泵活性之间的联系.[结果]铵硝混合营养比单一的铵态氮或硝态氮营养对香蕉生长具有更好的生长效果,其中以50％硝态氮+50％铵态氮处理中香蕉植株的生物量最大,植物体内养分含量也最高;香蕉根际pH值与不同比例NH4+/NO3-有关,在100％铵态氮处理时最低,随着硝态氮比例的增加,pH值逐渐上升;香蕉根系细胞膜质子泵活性在100％铵态氮处理时最高,随着硝态氮比例的增加,质子泵活性逐渐降低.[结论]质子泵活性既与营养液中的不同比例NH4/NO3有关,也受到铵态氮或硝态氮吸收后根际pH值变化的影响.质子泵活性过高与过低都是植物生长受到外界胁迫后的一种应答,或是总体生长状况不良的一种反应.相反,质子泵活性处于一个相对稳定的适中状态才说明植物处于一个最佳的生长状态.     

不同种类的肥料对不同年龄毛竹根际土壤氮形态含量的影响

以江西省永丰县官山林场4种不同肥料类型处理(45%矿渣肥、39%矿渣肥、毛竹专用肥和对照)下不同年龄毛竹的根际土壤为研究对象,通过测定施肥后毛竹根际土壤p H、有机质和氮素组分(包括全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮),探讨施肥对毛竹根际土壤氮素成分变化影响。结果表明:施肥能增加毛竹根际土壤有机质和不同形态氮含量,降低根际土壤p H。不同年龄毛竹根际土壤氮含量无显著差异(除碱解氮外),肥料种类对毛竹根际土壤氮形态含量有显著影响,但对各形态氮对土壤氮组成的贡献无显著影响。不同肥料处理,不同形态氮与p H和有机质的相关性有所差别。对照处理中,p H与碱解氮、硝态氮和铵态氮均呈负显著相关;而在45%矿渣肥处理和39%矿渣肥处理中,p H分别与硝态氮和铵态氮呈极显著负相关,表明不同肥料种类引起土壤酸化由不同形态氮导致。施肥改变了毛竹根际土壤不同形态氮的相关性,毛竹专用肥处理存在显著相关的成对指标个数最少,可能由毛竹专用肥养分配比最适合毛竹的生长需求引起。     

尿素及包膜尿素控释肥对土壤硝态氮含量和小麦产量的影响

本试验研究了尿素及包膜尿素控释肥对土壤硝态氮含量和小麦产量的影响。结果表明,与尿素全部基施相比,底追分施显著降低拔节期0~20 cm土层硝态氮含量,并减缓硝态氮向中层土壤迁移。底追分施可提高开花期中上层土壤硝态氮含量,有利于满足小麦生育后期对氮素的需求。施用控释尿素对土壤硝态氮的影响效果与底追分施一致,并显著提高了拔节至开花期耕层土壤硝态氮含量。与尿素全部基施处理相比,底追分施处理显著增加开花后群体数量,提高了分蘖成穗率。施用控释尿素比底追分施处理更有利于增加分蘖,提高成穗数。与底追分施处理相比,施用控释尿素可促进干物质在茎秆+叶鞘和籽粒中的积累,显著提高小麦穗数和穗粒数,增加籽粒产量。     

硅对土壤外源镉活性和玉米吸收镉的影响

 通过土培试验，研究了外源硅对土壤镉形态组成的影响，以及与玉米吸镉量的关系。结果表明，经0.1和1.0 mmol·kg-1（以CdSO4·8/3H2O加入）镉处理的土壤加入2.0 g·kg-1 硅酸钠（以Na2SiO3·9H2O加入，pH调至6.0）后可显著减轻镉对玉米的毒害，降低玉米吸镉量。加硅处理显著降低土壤中的交换态和铁锰结合态镉量，但显著提高碳酸盐结合态和残渣态镉的量。硅降低镉对玉米毒害的机制之一是硅改变了根外土壤中镉的形态，降低了镉的活性和生物有效性。     

镉对植物毒害的研究进展

对镉毒害的毒害效应、植物对镉的耐受机制以及镉在植物体的转运和解毒机制进行了综述。     

鲁东出口区花生田及其产品Cd污染调查研究I青岛产区花生田及其产品Cd污染调查研究

为明确鲁东出口区花生Cd污染状况,2004年开展了青岛产区花生田及其产品Cd污染调查研究。结果显示,青岛花生产区土壤Cd含量范围为0.0451￣0.202mg/kg,按照无公害食品大田作物环境标准,没有受到污染;花生籽仁Cd含量范围为0.0374￣0.2667mg/kg,按照无公害食品花生卫生标准,超标样点数占样点总数的96.4%,超标范围为7.8%￣433.4%,受到严重的Cd污染。结果同时显示,花生籽仁Cd污染程度与土壤类型之间存在着一定的关系。因此,摸清青岛花生产区Cd污染源及其与籽仁Cd含量之间的关系,是解决青岛花生Cd污染的首要条件。     

钙对镉污染花生苗期生理特性及镉吸收的影响

采用水培试验,对不同钙处理下镉污染花生幼苗的生理特性和镉吸收情况进行了研究。结果表明,花生幼苗的株高和鲜重均随钙浓度的增加而增加,而且较高浓度的钙提高了镉胁迫下花生幼苗叶绿素的含量,提高了叶片SOD、POD、CAT活性和根系活力,降低了MDA积累,说明一定范围内高浓度的钙可以缓解镉胁迫对花生生理特性的影响。此外,受镉胁迫的花生幼苗中镉的含量为根部>地上部,且随着钙浓度的增加,花生根部和地上部镉的含量均显著降低,说明在钙与镉进入花生体内时具有一定程度的拮抗作用。     

镉胁迫下海藻酸钠与氯化钙混合添加对黄瓜幼苗镉吸收的影响

为了探讨海藻酸钠(NaAlg)与氯化钙(CaCl_2)混合添加对镉污染土壤修复效应的影响,通过盆栽试验,研究基质中NaAlg与CaCl_2混合添加对镉胁迫下黄瓜幼苗镉吸收的影响。结果表明:少量NaAlg与CaCl_2混合添加对黄瓜幼苗镉吸收的影响不显著,过量添加NaAlg与CaCl_2对黄瓜幼苗生长不利,T_(200)时NaAlg与CaCl_2混合添加对缓解黄瓜幼苗镉吸收的效果最佳,黄瓜幼苗的株高、茎粗、地上部鲜质量、地上部干质量、地下部鲜质量、根平均直径和根体积分别增加10.66%、17.67%、50.04%、29.23%、24.40%、11.54%和33.33%,根Cd~(2+)含量和根部细胞壁的Cd~(2+)含量分别降低9.375%和31.82%,而POD和CAT活性分别增加32.31%和113.33%,MDA含量降低29.82%。可见,适量NaAlg与CaCl_2混合添加会缓解镉污染土壤对黄瓜幼苗的毒害作用。     

锌对动物体内镉毒性的影响

在实验用小白鼠饮水中,添加不同浓度的镉(8CdSO_4·3H_2O)和锌(ZnSO_4·7H_2O),结果表明,镉对小白鼠有较强的损害作用,锌能拮抗镉的吸收,减少镉的蓄积,减轻或抑制镉的毒性,锌、镉的生物学作用及锌对镉的保护效应存在良好的剂量—效应和剂量—反应关系。且与锌、镉浓度比有关。     

硅对水稻吸收镉的影响

采用营养液培养的方法,在镉浓度为1.0×10~(-6)mol·L~(-1)时,研究了硅对水稻吸收镉的影响.结果表明:加硅和缺硅处理对水稻的幼苗干物质的积累无明显影响;硅对水稻根系的镉的吸收量也无明显影响,硅明显降低了水稻地上部分镉的吸收量.即硅减少了水稻根部吸收的镉向地上部分迁移的量.     

镉胁迫下泥鳅肝脏的红外光谱研究

重金属胁迫能引起机体内生理生化的变化,而组织和细胞的变化总是从分子开始,因此在组织和细胞变化的过程中,蛋白质、脂类、碳水化合物和核酸等构成组织和细胞的主要物质、含量、构型、构象分子间及分子内相互作用等方面都会发生变化。这些变化可以从发生变化的组织和正常组织红外光谱的谱图比较上反映出来。为此,笔者利用傅立叶变换红外光谱技术对不同浓度Cd^2＋处理下泥鳅肝脏组织和正常泥鳅肝脏组织进行研究,以期为研究镉对泥鳅的毒害作用提供新方法。     

镉胁迫对不同基因型水稻生长和镉吸收的影响

采用盆栽试验,以水稻不育系、恢复系以及水稻品种为研究对象,探索了在土壤中不同浓度镉胁迫下水稻各生长期状况以及镉的吸收特性.结果表明:镉胁迫促进了川33B水稻的分蘖;低浓度镉胁迫促进S527与Lemont水稻分蘖,高浓度则抑制分蘖;分蘖期对镉胁迫不敏感的品系为Ⅱ-32B.同一基因型水稻在不同镉浓度胁迫下,株高和穗长差异均不显著.低浓度镉胁迫能提高水稻有效穗的形成和增加千粒重,高浓度则起抑制作用.除不育系Ⅱ-32B外,供试的其余品系水稻籽粒和秸秆中镉含量均随土壤镉浓度增加而升高.恢复系T3028和水稻品种岗优725的籽粒富集镉的能力较强,不育系川33B籽粒不易富集镉.不同基因型水稻耐受镉的浓度约为0.3 mg/kg.     

火焰原子吸收法测定化妆品中镉的研究

采用火焰原子吸收分光光度法测定了兰州市周边乡镇地区农民常用的一些市售化妆品中微量元素镉的含量。结果表明:该方法检测限(2σ)为0.002 mg/L,回收率为96%~105%,相对标准差<1.5%,并且该方法简便、快速;相当数量化妆品中镉的含量超过国家标准。