冬小麦植株氮素营养诊断指标研究

采用田间小区试验与植株硝态氮速测系统结合的方法,确定采用反射仪法速测冬小麦拔节期植株硝态氮含量对植株氮素营养进行评价.结果显示,冬小麦拔节期植株硝态氮含量缺乏临界值为1 000 mg/kg,充足评价指标为1 300 mg/kg;土壤合理的底肥施N量为75～150 kg/hm2;冬小麦拔节期合理的氮肥追施量应控制在100～150 kg/hm2;冬小麦最佳经济效益追肥量为117.86 kg/hm2.     

蔬菜重金属污染现状、污染来源及防治措施

论述了蔬菜重金属的污染现状和污染来源,结合土壤重金属的污染特点、污染来源和当前的研究结果,提出了蔬菜重金属污染的防治措施.     

长期不同施肥措施下华北潮土土壤有机碳的固存变化

为揭示小麦秸秆还田及施肥对潮土土壤有机碳演变的影响,以指导华北潮土培肥增产。在辛集马兰设置22 a潮土长期定位试验(1992-2014年,试验包含4个处理,NP:不施钾+秸秆不还田; NPK:平衡施肥+秸秆不还田;NPS:不施钾+小麦秸秆还田; NPKS:平衡施肥+小麦秸秆还田),研究不同施肥措施下试验年限、碳投入、碳平衡与土壤有机碳含量的响应关系。结果表明:所有处理表层(0～20 cm)土壤有机碳含量随时间均呈增加趋势,NP、NPK、NPS、NPKS增加速率分别为0. 06,0. 17,0. 25,0. 34 g/(kg. a),且22 a后各处理土壤有机碳储量均增加,分别增加为2. 2,6. 2,5. 9,8. 9 t/hm~2,固碳速率分别为0. 10,0. 28,0. 27,0. 40 t/(hm~2·a)。土壤有机碳储量变化与累积碳投入变化量呈线性相关关系(y=0. 091x-0. 241,R~2=0. 360*),在小麦秸秆还田下,维持初始有机碳水平的累积碳投入量为2. 65 t/hm~2,固碳效率为9. 1%。通过边界线分析可知,小麦和玉米生产中稳产高产最低土壤有机碳含量分别为9. 47,9. 04 g/kg,未达到此值时土壤有机碳含量每增加1 g/kg,小麦籽粒产量增加167. 5 kg/hm~2,玉米籽粒产量增加678. 5kg/hm~2。秸秆还田和平衡施肥是华北潮土有机碳含量提升和土壤碳库保育的重要手段,连续秸秆还田和平衡施肥对保证该区域粮食生产高产稳产有重要作用。     

滴灌水肥一体化下施氮量对小麦氮素吸收及土壤硝态氮含量的影响

为探明华北地区山前平原水肥一体化条件下小麦合理的氮肥运筹。于2013-2015年2个小麦生长季,设置4个滴灌施氮量(N0-不施氮、N1-120 kg/hm~2、N2-240 kg/hm~2、N3-360 kg/hm~2)处理,研究滴灌水肥一体化下施氮量对小麦氮素吸收积累和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:施氮量N1、N2和N3处理的小麦干质量及产量较处理N0显著增加,N1、N2和N3处理间无显著差异;施氮量对小麦茎秆的氮含量影响较大,但对籽粒氮含量的影响差异不显著;处理N3的小麦总吸氮量分别显著高于处理N0、N1和N2,但处理N1和N2之间无显著差异;氮肥收获指数以N2处理最高,氮肥当季回收利用率、氮肥农学效率、氮肥生产效率和氮肥利用效率均表现出随施氮量增加而降低的趋势;施氮量超过240 kg/hm~2,土壤硝态氮含量增加,且随种植年限的延长更加明显。采用一元二次方程拟合,获得小麦最高产量的施氮量为238.46~250.78 kg/hm~2,经济施氮量为174.28~207.18 kg/hm~2。综合考虑经济效益和生态效益,该条件下小麦滴灌经济施氮量以174~207 kg/hm~2为宜。     

外源根系分泌物对紫花苜蓿根瘤菌共生体系的影响

为筛选诱导紫花苜蓿（Medicago sativa L.）生长结瘤的适宜外源根系分泌物，本试验利用木犀草素、茉莉酸甲酯、季酮酸以及水苏碱+葫芦巴碱混合物5种外源根系分泌物（共生信号物质）对苜蓿根瘤菌ACCC17617（A17）和ACCC17631（A31）诱导，结合室内试验与田间试验，分析外源根系分泌物对根瘤菌的诱导效应，并对苜蓿结瘤特征及生长性状测定，研究外源根系分泌物对紫花苜蓿接种根瘤菌共生体系的影响。结果表明：5种外源根系分泌物能有效提高苜蓿的结瘤数、生物量、蛋白含量以及受诱导的根瘤菌占瘤率。不同物质（或组合）对菌株与苜蓿共生结瘤和苜蓿生长的影响不同，室内条件下木犀草素对苜蓿的生长发育有较好的促进效果。田间试验条件下，经外源根系分泌物诱导后，根瘤菌A31的田间竞争力大于根瘤菌A17。     

叶绿素仪与植株硝酸盐浓度测试对冬小麦氮营养诊断准确性的比较研究

通过研究不同土壤氮素供应对冬小麦拔节期叶绿素仪SPAD读数和植株硝酸盐浓度的影响,以及两种方法在冬小麦拔节期与土壤Nmin、植株全氮和吸氮量的关系,比较了SPAD叶绿素仪和植株硝酸盐测试两种氮素营养诊断方法的准确性。认为两种方法都可以比较好的反映冬小麦的氮素营养状况,植株硝酸盐浓度与SPAD读数相比能更好的反映作物的氮素营养状况。     

硝化抑制剂和肥料减施对减少设施菜田氮源气体排放及与微生物功能基因的互作

开展了以减少设施菜田系统中氮源气体损失、提高肥料利用率为目的的田间试验。以设施黄瓜为例,通过设置对比常规施肥、减量施肥与不同硝化抑制剂型配比试验,连续5 a定位监测不同施肥处理下氮源气体排放规律,基于qPCR结果分析了氮源气体排放与氨氧化古菌AOA的互作关系,并应用高通量Illumina MiSeq平台测序,利用PICRUSt对16S rDNAV3-V4区基因系列数据进行分析,基于KEGG数据库对与氮代谢相关的功能基因进行了鉴定。结果表明,北方设施黄瓜-土壤系统的5个不同施肥处理中,增施硝化抑制剂DCD(处理In-1)与常规施肥(处理FT)和减量施肥(处理OPT)相比,每年向环境排放的氮氧化物(NO_x)排放总量分别减少76.5%和71.8%,减量施肥(处理OPT)和增施DCD分别比常规施肥(处理FT)氧化亚氮(N_2O)年排放总量减少28.4%和21.8%。明确了北方石灰性褐土设施黄瓜菜田中,增施DCD可显著抑制氨氧化古菌AOA种群数量,效果优于吡啶;氨氧化古菌AOA对NO_x排放起调控作用,氨氧化古菌AOA amoA基因拷贝数与土壤NO_x排放通量之间呈指数正相关关系:Y=121.18e~(3E-08x)(R~2=0.840 5,P0.05)。基于KEGG数据库的鉴定结果显示,在肥料减施(处理OPT)和硝化抑制剂(处理In-2)调控的土壤中,与同化途径相关的烯酰水合酶(K01692)、底物结合蛋白(K02035)以及转运系统ATP结合蛋白(K09687)系统代谢通路相关的功能基因相对丰度高,是响应上述调控变化最为敏感的氮循环途径。5 a间,与常规施肥(处理FT)相比,减量施肥(处理OPT)和增施DCD(处理In-1)的肥料偏生产力分别提升了32.1%～38.2%和17.8%～21.9%。因此,在北方设施菜田中,增施施氮量15%的硝化抑制剂和减量25%的肥料施用,可有效减少农田氮源气体排放损失,提高肥料利用率,并且明确了随着氨氧化古菌AOA种群数量的增加,NO_x的排放通量呈指数锐升的关系。为实现农业面源污染有效防控,促进我国农业高质量绿色发展提供了有力的科学依据。     

长期应用养分专家管理模式提高小麦玉米轮作氮肥利用率及土壤有机碳固存

探究养分专家(NE)管理对小麦玉米轮作体系氮肥利用率和土壤有机碳固存的影响,可为小麦玉米轮作体系培肥增效提供理论基础。2009年开始在华北小麦玉米轮作体系中设置不同管理模式定位试验,将NE管理与农民习惯(FP)管理进行对比,通过9 a田间试验,对不同管理模式下作物产量、氮肥利用率、土壤有机碳含量、固碳速率及固碳效率进行测定和计算,解析长期NE管理在小麦玉米轮作体系中的优越性。结果表明:与FP管理相比,长期NE管理降低了氮肥施用量,但小麦和玉米籽粒产量均无显著差异。NE管理玉米平均氮素累积回收率、农学效率、偏生产力分别较FP管理提高7.4百分点,39.7%,28.4%;小麦分别提高8.0百分点,28.9%,32.8%。9 a后NE管理与FP管理表层土壤有机碳含量均有所提高,但NE管理较FP增长较快,NE处理0～5 cm, 5～10 cm, 10～20 cm土壤有机质含量年增长速率分别为0.28,0.27,0.34 g/(kg·a),较FP年增长速率提高7.7%,68.8%,126.7%。NE和FP处理秸秆还田年均碳投入量分别为8.5,8.7 t/(hm~2·a),固碳速率分别为1.35,0.68 t/(hm~2·a),固碳效率分别为18.6%,0.4%(处理间差异显著)。养分专家管理可提高氮肥利用率,增加土壤有机碳固存,长期养分专家管理是小麦玉米轮作体系减肥增效、土壤有机碳库提升的重要措施之一,可保障该体系粮食高产稳产,助力其绿色发展。     

采用微型渗漏计原位测定设施菜田有机肥氮素矿化特征

采用微型渗漏计进行设施菜田原位培养,分别在培养前期不种作物和后期种植作物研究不同鸡粪用量、鸡粪加秸秆混施和堆肥处理的氮素矿化特征。结果表明：不同处理的氮素矿化量和矿化系数存在明显差异。种植作物前,氮素矿化系数在-1.17%～2.67%之间,高量鸡粪处理的无机氮淋洗量、氮素矿化量和矿化系数显著高于堆肥处理|种植作物明显刺激氮素矿化,其矿化系数在3.45%～53.22%之间|添加鸡粪处理的氮素矿化量随鸡粪用量的增加而增加,高量鸡粪处理显著高于高量鸡粪加秸秆、低量鸡粪和堆肥处理,添加秸秆有明显的固氮作用。种植普通白菜后,高量鸡粪处理的氮素矿化系数比种植普通白菜前增加了50.55个百分点。