Nitrogen fertilization affects yields and storage compound contents in seeds of field-grown soybeans cv Enrei (Glycine max. L) and its super-nodulating mutant En-b0-1 through changing N2 fixation activity of the plants

ABSTRACT

We compared the protein and oil contents, seed yields, and natural abundance of ¹⁵N (σ¹⁵N) of seeds from the plants of the cultivar Enrei, which has moderate nodulating ability (Enrei) with those of its two near-isogenic lines (NILs), a super-nodulating genotype of Enrei, i.e., En-b0-1, and a non-nodulating genotype of Enrei, i.e., En1282. Plants of these three genotypes were grown on four types of field plots with different types of urea coated slow-release nitrogen (N) fertilizers (CUSLNFs) which delivered N in different manners during plant growth . The seed yield of the En1282 plants was similar to that of the Enrei plants but much greater than that of the En-b0-1 plants when the plants were grown on the field to which a CUSLNF with a long lifespan was applied. The amounts of protein per seed were positively correlated with those of oil per seed in the case of En1282 plants irrespective of the field N conditions. The seed protein contents were proportional to the seed weight in both En1282 and Enrei plants. Such a relationship was not observed in the En-b0-1 plants, and the protein and oil contents in the seeds of En-b0-1 plants were negatively correlated with each other. These observations suggested that the N supply to maturing seeds was a key to the protein contents in the En1282 and Enrei plants and that the C supply to maturing seeds was a key to the protein contents in the En-b0-1 plants. The comparison of the σ¹⁵N values, protein contents, and seed yields of seeds from En1282 plants suggested that the Enrei plants assimilated considerable amounts of N from the soil during the late plant growth. We concluded that high N₂ fixation activity depressed the amounts of oil per seed and changed the protein and oil contents in soybean seeds.     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

土壤游离氧化铁高光谱特征与定量反演

【目的】建立基于可见-近红外光谱的土壤游离铁精确预测模型,简单、快速、经济地预测土壤游离铁,有助于研究土壤发生和分类。【方法】采集广西壮族自治区的铁铝土、富铁土、淋溶土和雏形土等82个旱地土壤剖面的B层土壤,进行室内土壤化学分析、光谱测定,分析不同光谱变换后的光谱反射率与土壤游离铁含量的相关性。基于特征波段利用偏最小二乘回归(PLSR)和逐步多元线性回归(SMLR)法建立土壤游离铁含量光谱预测模型,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对预测偏差(PRD)确定最优模型。【结果】土壤光谱曲线分别在457、800和900 nm波段附近有明显的游离铁吸收和反射峰特征;土壤游离铁含量与原始光谱反射率呈负相关;原始光谱经过微分变换后,游离铁含量与光谱反射率相关性显著提高;基于400～580和760～1 300 nm特征波段和一阶微分光谱变换的SMLR模型预测精度最高,其验证集的R2和RPD分别为0.85和2.62,RMSE为8.41 g·kg~(-1)。【结论】将可见近红外光谱技术应用于土壤游离铁含量高效快速地预测具有良好的可行性。广西旱地土壤光谱反射率与土壤游离铁含量具有高度的相关性,应用逐步多元线性回归方法可以很好地建立土壤游离铁含量反演模型。     

油菜-水稻轮作模式下油菜季氮肥投入与水稻季氮肥运筹对杂交籼稻光合生产力及产量的影响

【目的】探索油菜季氮肥投入与水稻季氮肥运筹对杂交籼稻光合生产力及产量的影响,为水旱轮作模式下水稻适宜的氮肥运筹方式提供理论和实践依据。【方法】以杂交籼稻‘F优498’为试验材料,研究油菜季2种氮肥投入量(常规施氮:180 kg·hm~(-2),减量施氮:150 kg·hm~(-2))、水稻季150 kg·hm~(-2)施氮量基础上3种氮肥运筹模式[M1—m(基肥)∶m(分蘖肥)∶m(穗肥)=2∶2∶6,M2—m(基肥)∶m(分蘖肥)∶m(穗肥)=3∶3∶4,M3—m(基肥)∶m(分蘖肥)∶m(穗肥)=4∶4∶2]对杂交稻光合特性、干物质积累与转运和产量的影响。【结果】相对于常规施氮,油菜季减量施氮影响了杂交稻齐穗期光合特性但没有达到显著水平;水稻季M1、M2、M3处理杂交稻齐穗期和齐穗后15 d的光合生产力均增加;油菜季减量施氮和水稻季M3运筹模式杂交稻的光合速率增幅最大。油菜季减量施氮处理杂交稻齐穗期和成熟期茎鞘干物质质量、转化率和产量均增加;水稻季M1、M2、M3处理杂交稻齐穗期茎鞘干物质质量和产量增加;油菜季减量施氮和水稻季M3运筹方式干物质积累增幅最大。【结论】油菜季减量施氮和水稻季M3运筹方式可增强杂交稻生育后期光合性能,提高杂交稻叶面积指数,增加杂交稻干物质积累与转运,从而提高杂交稻产量,为本研究最佳处理。     

减施氮肥运筹对棉花冠层光合有效辐射及产量的影响

【目的】 通过减施氮肥运筹调控棉花生育期获得的光合有效辐射(PAR),分析各生育时期棉花APAR和FAPAR与产量的关系,提高棉花群体绿色光能利用率和产量。【方法】 5个施氮处理施基肥量一致,对不同处理的追氮肥量进行按比例减施,并监测各生育时期棉花群体光合有效辐射。【结果】 5个施氮处理的棉花APAR和FAPAR在生育期的变化规律相似,其值从蕾期逐渐上升,至盛花期和花铃期达到较高水平,随后逐渐降低,至吐絮期降到最低水平;按高低排列依次是N₁＞N₂＞N₃＞N₄＞N₅,并且棉花的APAR和FAPAR与籽棉产量存在极显著的正相关性。【结论】 减施氮肥运筹对棉花APAR和FAPAR的动态变化产生重要影响,可以利用其在生育期的变化特征来优化棉花群体冠层结构和提高产量。     

不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与土壤和植株养分的关系

【目的】 研究不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与不同时期枣园土壤和植株养分的关系,为南疆红枣高产提供土壤管理的理论依据。【方法】 选取南疆高中低3种不同产量水平的枣园为研究对象,采用田间试验,研究不同时期不同产量水平下枣园土壤微生物量碳、氮与不同土层和植株氮、磷、钾养分含量之间的关系。【结果】 土壤碱解氮、速效磷含量随着土壤深度的增加逐渐降低,而速效钾含量逐渐升高。土壤微生物量碳(MBC)和土壤微生物量氮(MBD)含量之间呈极显著正相关,相关系数为0.836 7;土壤微生物量碳与骏枣展叶期0~20 cm土层速效钾含量呈显著正相关,与果实膨大期20~40 cm土层速效钾含量呈显著正相关关系。【结论】 枣园土壤微生物量碳、氮及各养分含量均保持在良好水平,土壤养分及植株养分能对微生物量碳、氮产生显著影响。     

氮素用量对设施韭菜气体交换及叶绿素荧光参数的影响

【目的】研究不同氮素用量对设施韭菜气体交换及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以1年生韭菜作为材料,通过U₁(CK,0)、U₂9.2 kg/(667m²·y)、U₃18.4 kg/(667m²·y)、U₄27.6 kg/(667m²·y)、U₅36.8 kg/(667m²·y)、U₆46.0 kg/(667m²·y)、U₇55.2 kg/(667m²·y)、U₈64.4 kg/(667m²·y)8个处理,测定气体交换参数(净光合速率、胞间CO₂浓度、蒸腾速率、气孔导度)、叶绿素荧光动力学参数(光下稳态荧光、电子传递速率、光适应下PSII反应中心激发能捕获效率、CO₂同化的量子效率、非光化学淬灭系数和光化学淬灭系数)。【结果】韭菜叶片气体交换及叶绿素荧光动力学参数均随着氮素浓度的增加均表现出先增加后减少的趋势,光合参数的最施氮素用量为13.40~33.73 kg/(667m²·y),叶绿素荧光参数的最施氮素用量在27.72~40.76 kg/(667m²·y)。【结论】综合光合参数与叶绿素荧光参数,宁夏地区设施韭菜氮素用量为27.72~33.73 kg/(667m²·y)(即尿素施用量为60.25~73.33 kg/(667m²·y)。     

增施氮肥、硼肥对花期遮阴条件下玉米籽粒产量的影响

遮阴已成为影响夏玉米产量的重要因子，提高玉米耐阴性可为高产、抗逆栽培提供理论依据。以‘苏玉29’为试验材料，系统研究了小喇叭口期增施氮肥、硼肥缓解花期遮阴胁迫对夏玉米形态建成、物质积累和产量的影响。结果表明：遮阴处理降低了株高、茎粗、单株叶面积和干物质积累量，并延长了散粉吐丝间隔期。与遮阴处理比，小喇叭口期增施硼肥、氮肥不同程度提高了株高、茎粗、单株叶面积和干物质积累量，且同时增施硼肥、氮肥增幅最大。遮阴处理显著增加了秃尖长，降低了穗粒数和粒重，增施硼肥氮肥缓解了遮阴对突尖长、穗粒数和粒重的影响。增施硼肥、氮肥和同时增施硼肥、氮肥处理产量分别较遮阴处理提高36.7%、8.0%和43.1%。遮阴处理降低叶面积影响干物质积累，产量的降低与突尖增长、穗粒数较少和粒重降低有关。小喇叭口期增施硼肥和氮肥是缓解花期遮阴对产量不利影响的有效措施。 关键词：玉米；遮阴；氮肥；硼肥；产量；农艺性状     

氮肥利用率的研究进展

为了提高作物的氮肥利用率，减少资源浪费、降低环境污染和提高作物产量提供科学依据。文章回顾了国内外近年来氮肥利用率的研究成果，从氮肥利用率的研究方法及影响因素等方面分析了氮肥利用率的研究历史、现状和存在问题。归纳得出中国氮肥利用率较低，施肥缺乏科学性，具体表现为氮肥施用量过大、氮肥挥发及硝化反硝化损失严重、施肥时期及施用量与作物氮素吸收规律不协调、肥料品种较单一等。建议结合测土配方施肥、实时监控管理等技术，合理地确定氮肥种类、用量、施用方式及时期，加强新型肥料及肥料增效剂等新技术的研发和推广，并注重作物氮高效品种资源的挖掘和应用，进而从土壤、肥料、品种、管理方式等多方面提高氮肥利用率。     

盐碱地玉米产量及土壤硝态氮对深松耕作和秸秆还田的响应

【目的】盐碱地是我国重要的土地资源,研究合理可行的耕作技术和培肥措施,为提高产量和实现盐碱地农业可持续发展提供理论依据。【方法】2014-2017年,在山东省滨州市无棣县的盐碱土上,以玉米为供试作物,连续进行了4年田间试验。试验采用裂区设计,以耕作方式为主区,分别设夏季旋耕15 cm (R)和旋耕后再深松35 cm处理(S);副区为冬季秸秆还田量,设秸秆半量还田(3350 kg/hm^2,B)和秸秆全量还田(6700kg/hm^2,Q)两个用量,以无秸秆还田为对照。所有处理的养分总量保持一致。开花后每隔10天取样1次,直到收获期,测定植株干物质和穗位叶硝酸还原酶活性。在玉米小口期、开花期及收获期,取0-100 cm土层样品,每10 cm为一层,测定了土壤硝态氮含量及累积量。【结果】各生育期玉米干物质积累量和产量在两个耕作方式间的差异不显著,与秸秆半量还田相比,秸秆全量还田处理开花期前干物质量较少,但在开花期时,已经开始赶超秸秆半量还田的处理。在收获期,秸秆全量还田处理的干物质量显著高于秸秆半量还田处理的干物质量,4年中的提高幅度为8.6%~9.7%,秸秆全量还田处理的籽粒产量显著优于秸秆半量还田处理(P <0.05)。4年干物质积累量,SQ处理平均比SB、RQ和RB分别提高2.5%~7.3%、1.6%~4.2%和7.6%~20.3%。深松与秸秆全量还田有明显的正耦合作用,秸秆全量还田与深松耕作相结合有利于籽粒产量的提高,与其他处理差异显著(P <0.05)。相同耕作方式下,4年中秸秆全量还田处理的平均硝态氮含量在小口期低于秸秆半量还田,在开花期显著高于秸秆半量还田,但在收获期又显著低于秸秆半量还田的处理,硝态氮累积量平均降低17.9%(P <0.05)。在4年中深松耕作处理的0-100 cm平均硝态氮累积量比旋耕处理的显著降低8.9%。【结论】在供试盐碱地土壤条件下,秸秆全量还田结合浅旋耕后再深松的效果最好,可提高玉米产量,减少土壤中硝态氮的累积。