水肥调控对滴灌马铃薯生长、品质及水肥利用的影响

研究生育期土壤水分下限调控和施肥对陕北榆林地区滴灌马铃薯生长、品质和水肥利用的影响,以期探寻马铃薯优质高产的水肥调控模式。以马铃薯紫花白为材料,分别在苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期设置3个土壤水分调控下限水平:W1(55%、60%、65%、55%、55%)、W2(65%、70%、75%、65%、65%)、W3(75%、80%、85%、75%、75%),4个施肥水平N-P_2O_5-K_2O (kg·hm~(-2))分别为F1(100-40-150 kg·hm~(-2))、F2(150-60-225 kg·hm~(-2))、F3(200-80-300 kg·hm~(-2))、F4(250-100-375 kg·hm~(-2)),共12个处理,在生育期内对马铃薯生长、产量及品质等指标进行观测,分析马铃薯各指标对水肥的响应机制。结果表明:(1)在同一施肥水平下,W2灌水处理的马铃薯生长、产量、品质、水肥利用效率(WUE)均显著高于W1和W3处理。W2处理的平均产量为43 187.15 kg·hm~(-2),比W1和W3分别增加了24.59%和5.26%,淀粉和维生素C含量分别增加了15.32%和6.37%,8.04%和4.66%,WUE分别增加了15.53%和7.54%,肥料偏生产力(PFP)分别增加了21.65%和4.41%。(2)在同一灌水水平下,F3施肥处理的马铃薯生长、产量、WUE均显著高于F1、F2和F4处理,淀粉含量和维生素C含量在F2处理最高。F3处理的平均产量为44 691.32 kg·hm~(-2),比F1、F2和F4处理分别增加了41.79%、10.98%和6.34%。WUE随施肥量的增加均呈抛物线变化趋势,PFP随施肥量增加呈减小趋势,F1处理的PFP平均为108.69 kg·kg~(-1),比F2、F3和F4处理分别显著增加了17.41%、41.06%和87.50%。(3)运用主成分分析法评价马铃薯品质表明,F3W2处理排名第一,是榆林地区马铃薯优质高产的最优水肥组合。     

中国三大自然区域紫花苜蓿土壤速效钾丰缺指标和推荐施钾量

为给内蒙古高原区、黄土高原区和西北荒漠绿洲区紫花苜蓿测土施肥奠定科学基础,采用零散实验数据整合法以及养分平衡-地力差减法,开展了三大自然区域紫花苜蓿土壤速效钾丰缺指标和推荐施钾量研究。结果表明,内蒙古高原区紫花苜蓿土壤速效钾第1~4级指标依次为≥342mg/kg、89~342mg/kg、24~89mg/kg和<24mg/kg,黄土高原区第1~6级指标依次为≥171mg/kg、96~171mg/kg、54~96mg/kg、30~54mg/kg、17~30mg/kg和<17mg/kg,西北荒漠绿洲区第1~4级指标依次为≥303mg/kg、140~303mg/kg、65~140mg/kg和<65mg/kg;当目标产量9~27t/hm²、钾肥利用率50%时,第1~6级土壤的推荐施钾量分别为0、54~162kg/hm²、108~324kg/hm²、162~486kg/hm²、216~648kg/hm²和270~810kg/hm²。     

黄淮海旱作区土壤压实度空间分布特征及其影响因素

为探究旱作区农田不同层次土壤压实度特征,基于2017年采集的255个土壤样品,运用Mann-Kendall突变检验法、地统计学和冗余分析等方法,探究黄淮海旱作区耕作层和压实层空间分布特征,分析不同层次的土壤压实度的空间变异特性及影响因素,并提出了最佳土壤压实度范围。研究结果表明:旱作区耕作层和压实层厚度均呈现由北向南递增的趋势,耕作层最大厚度可达22.50 cm,最低仅有10.21 cm;压实层厚度最大可达17.50 cm,最小值也达到7.50 cm。从不同层次来看,耕作层和压实层的压实度具有空间分布一致性,耕作层压实度高值区主要分布在河南省东部、安徽北部及河北北部地区,最大值可达87.68%以上,低值区则主要集中在山东西北部以及河北南部地区。和压实层压实度相比,耕作层压实度是影响粮食产量的主要因素,且在70%～80%时获得较高产量。分析表明,土壤压实度受到年降水量、平均气温、土壤自然属性等环境因子和机械耕作等人为因素综合作用的影响。研究结果可为黄淮海农田土壤压实情况的改善及管理措施的科学制定提供理论支撑。     

自动施肥系统开发与性能测试

目的 开发一种适应于以固态水溶肥为原料的自动施肥系统,测试分析自动施肥系统性能。方法 主控机采用ARM9电路控制模块可实现对轮灌编组、预搅拌时长、施肥开始与结束时间、施肥持续时长、施肥量等参数的设置;选择以蠕动泵为注肥装置,通过变频器控制注肥泵电机功率的方式控制注肥速率,控制施肥量。对装置核心部件搅拌器额定功率、计量方式、溶肥搅拌参数、排肥速度及固液相比例等主要参数等进行设计与测试。结果 电感脉冲计量方式标准误差最大值1.26%,误差小、性价比好,确定其为本装置采用的计量方式;搅拌器以1.5 Kw额定功率、38 r/min转速搅拌、肥液浓度在1.1~1.3 g/mL、预搅拌时间30 min时,罐内各液位输出肥液浓度值差异不显著(P< 0.05),达到对肥料浓度均匀性的设计要求。结论 将施肥开始前的预搅拌时间设为30 min、搅拌转速设为38 r/min、肥液浓度不高于1.3 g/mL,输出肥液浓度有较好的均匀性,实现精准施肥。     

苗期调控对晚播小麦产量及氮素利用的影响

针对冬小麦因播期推迟造成产量损失的问题,以2个不同分蘖能力的冬小麦品种中麦8号和航麦501为供试材料,研究苗期覆膜和补施氮肥对晚播小麦产量及氮素利用的影响。试验设置3个播期：10月5日适期播种（S0,对照）、10月15日适当晚播（S1）和10月25日过晚播（S2）。结果表明：随着播期推迟,小麦产量逐渐降低。晚播条件下,苗期覆膜和补施氮肥可调控冬小麦产量构成因素、农艺性状、茎蘖生长、成穗率以及氮素的吸收利用。综合而言,晚播条件下,覆膜和补施氮肥有利于提高小麦穗长、总小穗数及冬前群体数量;同时,覆膜可显著提高2个品种晚播条件下的分蘖成穗率和过晚播条件下的植株氮素积累量（PNA）及氮肥偏生产力（PFP）,增幅分别为46.4%~89.1%、12.7%~26.5%和19.5%~20.1%;补施氮肥在过晚播条件下有利于成穗率的提高,增幅为18.5%~34.7%。2种调控措施均有利于增加晚播小麦产量,增幅达1.4%~19.5%。但不同分蘖力的小麦对2种调控措施的响应存在差异。综合考虑产量及氮素利用等各方面因素,在晚播条件下,相比于补施氮肥,苗期覆膜更有利于提高晚播小麦产量,弥补晚播造成的产量损失,但在实际操作和节约生产成本方面,前者优于后者。     

硒肥与钝化材料组配对土壤Cd钝化及稻米Cd消减效果

为了探讨不同硒肥施用方式联合钝化材料对土壤镉钝化和稻米镉消减的效果,采用盆栽试验的方式,选用亚硒酸钠作为硒肥,钙镁磷肥和硅藻土作为钝化材料,设置基施硒肥+钙镁磷肥+硅藻土和叶面喷施硒肥+钙镁磷肥+硅藻土2种方式,研究其不同用量对镉污染酸性稻田土壤修复与安全利用的影响。结果表明：随着施用量的增加,稻米产量增加,基施硒肥产量略高于叶面喷施硒肥,产量差为 2.115 g/pot,与对照(CK)相比,基施0.28%钙镁磷肥+0.12%硅藻土+0.004‰硒(T3)能够提高1.68倍的稻米产量;随着施用量的增加,pH升高,有效Cd降低,有机质与CEC变化不大;基施硒肥与叶面喷施硒肥处理对土壤pH、有机质与CEC差异不显著,但基施硒肥处理有效Cd含量略低于叶面喷施硒肥处理,T3对土壤Cd的钝化效果最佳;随着基施硒肥用量的增加,稻米Cd含量降低,随着叶面喷施硒肥用量的增加,稻米Cd含量先降低后升高,基施硒肥处理对稻米Cd的消减程度强于叶面喷施硒肥处理,相差 0.021 mg/kg,与对照(CK)相比,T3处理稻米Cd降低0.063 mg/kg。可见,硒对调控稻米镉累积具有重要作用,且基施硒肥强于叶面喷施。综上所述,基施0.28%钙镁磷肥+0.12%硅藻土+0.004‰硒对土壤Cd钝化与稻米Cd消减的效果最佳,值得在镉污染稻田推广应用。     

不同施氮水平下灌浆期高温对水稻贮藏蛋白积累及其合成代谢影响

【目的】 揭示不同施氮水平下灌浆结实期高温对稻米贮藏蛋白积累及其组分的影响,明确不同温氮处理组合下稻米贮藏蛋白合成积累过程与籽粒氮代谢关键酶及相关基因表达间关系。 【方法】 以2个主栽常规晚粳品种（秀水134和秀水09）为材料,利用盆栽土培试验,在水稻穗分化期设低氮（每盆0.5 g尿素）和高氮（每盆2.0 g尿素）2个氮水平,继而通过在水稻灌浆结实期的人工气候箱控温试验,设置高温（日均温度30℃,日最高温和最低温分别为34℃和26℃）和常温（日均温度23℃,日最高温和最低温分别为26℃和20℃）,构成低氮-常温（LN-NT）、低氮-高温（LN-HT）、高氮-常温（HN-NT）、高氮-高温（HN-HT）4个处理组合,并结合水稻籽粒灌浆不同时期取样,探讨氮素穗肥对水稻高温灌浆过程贮藏蛋白积累和主要蛋白组分含量影响及其与籽粒氮代谢关键酶及相关基因表达间关系。 【结果】 氮素穗肥和灌浆期高温均会导致稻米粗蛋白相对含量上升,但在高温处理下单位籽粒中粗蛋白的绝对量却呈降低趋势,以13 kD醇溶蛋白亚基组分在高温处理下的下降幅度最大,从而引起籽粒谷蛋白/醇溶蛋白质比值的上升,其原因主要是由于编码水稻13 kD醇溶蛋白合成基因（Pro13, Pro14和Pro17）在高温处理下的下调表达所致。与之相比,增施氮素穗肥（HN-NT和HN-HT）在引起稻米粗蛋白相对含量提升的同时,单位籽粒中的粗蛋白总量、谷蛋白和醇溶蛋白含量均显著增加,但对贮藏蛋白谷/醇比的影响不明显,且谷蛋白组分中的37 kD酸性亚基和22 kD碱性亚基在不同氮处理水平下的相对比例也基本保持稳定;氮素穗肥可增强灌浆籽粒中的谷氨酰胺合酶（GS）、谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）活性,但HN-HT处理下的籽粒GS、GOT和GPT活性显著低于HN-NT处理,高温胁迫对水稻灌浆中后期籽粒器官中的氮转运代谢具有抑制作用。此外,在不同氮素水平下,灌浆期高温均可引起稻米整精米率的明显下降和垩白度的显著上升,但HN-HT处理的千粒重、结实率、产量水平、整精米率却高于LN-HT处理,且前者的稻米垩白度显著低于后者,氮素穗肥不足加剧了高温胁迫对千粒重、结实率、整精米率和垩白度等产量和品质性状的负面影响。 【结论】 氮素穗肥对水稻高温灌浆过程贮藏蛋白合成积累起重要调节作用,增施氮素穗肥虽然对水稻籽粒灌浆过程中的谷蛋白和醇溶蛋白质合成具有促进作用,并导致稻米贮藏蛋白相对量与绝对量增加,但对于高温灌浆下13kD醇溶蛋白亚基合成及其组分含量下降具有一定程度的缓解效应,有利于维持贮藏蛋白谷/醇比相对稳定。     

Substitution of chemical fertilizer by Chinese milk vetch improves the sustainability of yield and accumulation of soil organic carbon in a double-rice cropping system

The double-rice cropping system is a very important intensive cropping system for food security in China. There have been few studies of the sustainability of yield and accumulation of soil organic carbon(SOC) in the double-rice cropping system following a partial substitution of chemical fertilizer by Chinese milk vetch(Mv). We conducted a 10-year(2008–2017) field experiment in Nan County, South-Central China, to examine the double-rice productivity and SOC accumulation in a paddy soil in response to different fertilization levels and Mv application(22.5 Mg ha~(–1)). Fertilizer and Mv were applied both individually and in combination(sole chemical fertilizers, Mv plus 100, 80, 60, 40, and 0% of the recommended dose of chemical fertilizers, labeled as F100, MF100, MF80, MF60, MF40, and MF0, respectively). It was found that the grain yields of double-rice crop in treatments receiving Mv were reduced when the dose of chemical fertilizer was reduced, while the change in SOC stock displayed a double peak curve. The MF100 produced the highest double-rice yield and SOC stock, with the value higher by 13.5 and 26.8% than that in the F100. However, the grain yields increased in the MF80(by 8.4% compared to the F100), while the SOC stock only increased by 8.4%. Analogous to the change of grain yield, the sustainable yield index(SYI) of double rice were improved significantly in the MF100 and MF80 compared to the F100, while there was a slight increase in the MF60 and MF40. After a certain amount of Mv input(22.5 Mg ha~(–1)), the carbon sequestration rate was affected by the nutrient input due to the stimulation of microbial biomass. Compared with the MF0, the MF100 and MF40 resulted in a dramatically higher carbon sequestration rate(with the value higher by 71.6 and 70.1%),whereas the MF80 induced a lower carbon sequestration rate with the value lower by 70.1% compared to the MF0. Based on the above results we suggested that Mv could partially replace chemical fertilizers(e.g., 40–60%) to improve or maintain the productivity and sustainability of the double-rice cropping system in South-Central China.     

施用锌肥和遮阴互作对花生生长发育、抗病性及产量的影响

采用大田裂区试验，研究了施用锌肥和不同遮阴程度互作对花生生长发育、抗病性及产量的影响。结果表明，与不施锌肥相比，施用锌肥能提高花生不同部位锌含量、增加叶片SPAD值，提高花生叶片中可溶性糖、蛋白质和生长素含量，减少花生病害的发生，平均降低7.1个百分点，花生产量平均增加19.4%。相同施锌水平下，随着遮阴程度的增加，花生不同部位锌的含量和不同生育期叶片SPAD值以及花生叶片中可溶性糖、蛋白质和生长素含量呈增加趋势，花生的发病率比不遮阴对照增加4.8、10.2个百分点，花生产量平均降低16.5%、10.0%。在30%、70%的遮阴条件下，施用锌肥的花生产量比不施锌的分别提高21.1%、25.0%。本试验条件下，施用七水硫酸锌30 kg/hm2，使花生具有较强的抗低温寡照能力及抗病性能，增产显著，可在花生产区推广应用。     

不同水平的青贮饲料对饲喂稻草秸秆奶牛瘤胃微生物数量和微生物蛋白合成的影响

本试验的目的是确定饲粮中青贮银合欢添加水平对奶牛瘤胃微生物种群、氮平衡和微生物蛋白合成的影响。试验采用4×4拉丁方设计,选择12头初始体重为163±16 kg、带有瘤胃瘘管的奶牛,随机分为4个组,每组3个重复,每个重复1头牛。基础日粮以100%的水稻秸秆为原料,处理组分别用30%、60%和100%的青贮银合欢替代水稻秸秆,奶牛自由采食水稻秸秆和青贮银合欢,每天按照体重的0.2%补充浓缩料。结果表明,用60%青贮银合欢替代水稻秸秆组奶牛瘤胃微生物群,尤其是纤维素分解菌、蛋白分解菌和厌氧真菌的数量显著增加(P<0.05),各组对淀粉分解菌群无显著影响(P>0.05)。原生动物种群数量随日粮青贮银合欢添加水平的增加呈线性下降(P<0.05)(P<0.05)。此外,氮平衡和微生物蛋白合成均随着日粮青贮银合欢添加水平的升高而升高(P<0.05),其中以60%青贮银合欢组最高。结论:在本试验基础上,用60%青贮银合欢替代水稻秸秆可以显著提高奶牛体内的微生物数量和微生物蛋白的合成。