水稻氮钾吸收的交互作用研究

氮和钾都是水稻生长的大量必须营养元素,在水稻的生长发育过程中起着不可替代的作用。水稻对氮、钾的吸收存在着一定的交互作用。本文在综述水稻氮、钾吸收的机理上,探讨了氮素对水稻钾素吸收的影响,以及钾素对水稻氮素吸收的影响。     

开垦年限对黑土氮初级转化速率和净转化速率的影响

以东北黑土区开垦2 a和开垦30 a的典型旱作土壤为研究对象,采用15N同位素成对标记技术开展室内培养试验,利用数值计算模型(FLUAZ)计算不同开垦年限土壤的氮初级转化速率,以比较不同开垦年限黑土氮初级转化速率和净转化速率的差异,明确开垦年限对黑土氮转化过程的影响。结果表明,与开垦2a土壤相比,开垦30a土壤的有机碳和水溶性有机碳含量显著降低,导致土壤氮初级矿化速率和初级固定速率也显著降低。但开垦30a土壤的初级硝化速率、净硝化速率和净氮矿化速率却显著高于开垦2a土壤。两个开垦年限土壤的初级硝化速率分别为净硝化速率的1.15倍和1.02倍,说明土壤微生物对硝态氮的固定很少。开垦30a土壤的m/i值(氮初级矿化速率与初级固定速率之比)和n/ia值(初级硝化速率与初级铵态氮固定速率之比)均显著大于1,而开垦2 a土壤的m/i值和n/ia值均接近1。表明开垦2 a土壤的氮矿化与固定过程紧密偶联,氮素损失的风险较小,而开垦30 a土壤中氮矿化量超过了固定量,这为硝化作用的进行提供了底物,增加了硝酸盐反硝化和淋溶风险。     

灌水量对滨海盐碱土中盐分和尿素氮淋洗特征的影响

为研究滨海盐碱地中在灌溉水的淋洗作用下,其对土壤盐分和尿素氮空间分布及运移变化的淋洗特征的影响,于2018年在温室内设置土柱模拟~(15)N同位素示踪试验,以山东东营垦利县滨海盐碱土为研究对象,试验设3个处理,分别为干旱(W0)、20%正常田间持水量(W1)、无淋洗液浸出状态下过量灌溉(W2)。研究结果表明:在0～30 cm土层,各处理土壤含盐量在淋洗作用下随着土层深度而递增,过量灌溉(W2)处理淋盐程度更大。~(15)N标记的尿素施入土壤后,W0处理组、W1处理组浅层(10～20 cm)土层土壤~(15)N丰度达到峰值,而W2处理组土壤~(15)N丰度峰值位于深层(20～30 cm)土层,尿素氮淋洗向下运移且灌水量的增加促进土壤氮素的向下运移;灌水量的增加提高了土壤铵态氮含量(P 0.05),W0、W1、W2处理组土壤铵态氮含量平均值分别为:(2.29±0.10)mg kg~(-1)、(2.36±0.11)mg kg~(-1)、(2.57±0.08)mg kg~(-1);尿素中的氮素最终以硝态氮形态因灌溉水淋洗作用而向下大量运移,W1处理组10～20 cm土壤硝态氮含量显著增加,而W2处理组在20～30 cm土壤硝态氮含量达到峰值(34.13±0.38)mg kg~(-1)。灌溉水形成的水盐运动促进了土壤氮素的运移。研究结果对滨海盐碱地的氮素综合管理具有重要的理论和实践意义。     

减氮控水对日光温室番茄-小型西瓜产量、品质及氮素利用的影响

研究日光温室滴灌施肥条件下,不同水肥组合对作物产量、品质和氮素利用的影响,综合评价优化水肥和常规水肥管理的调控效应。田间试验设置4个水氮处理,包括不施氮+常规灌溉(N_0+FI)、常规施氮+常规灌溉(FT+FI)、优化施氮+常规灌溉(OPT+FI)、优化施氮+优化灌溉(OPT+OI)。测定不同处理下秋冬茬番茄-春茬小型西瓜的产量、品质以及根、茎、叶、果实氮素吸收量。结果表明:优化水氮处理(OPT+OI)番茄产量和果实可溶性糖、可滴定酸和Vc含量与农户常规水氮处理(FT+FI)无显著差异,但番茄果实的硝酸盐含量降低了66.3%(P0.05);灌溉量相同时,减氮40%处理(OPT+FI)的小型西瓜产量相比常规施氮处理(FT+FI)提高了13.1%;OPT+OI处理果实的可溶性糖、可滴定酸和Vc含量较对照处理(N_0+FI)均显著提高。不同水肥处理下,两季作物氮在各器官的累积量均表现为果实叶茎根。随着番茄的生长,果实和茎的氮素携出量占总携出量的比例分别由62.4%和5.9%增加至67.1%和6.3%,而根和叶中氮素携出量降低,OPT+OI处理果实氮素携出所占比例增量最大,促进了营养器官中的氮素向果实中转运。在当前日光温室栽培条件下,适当优化施氮量和灌溉量既可以保证作物产量和氮素吸收,同时提高果实的品质。     

河套灌区盐渍化土壤玉米水氮耦合效应

为了探求适用于盐渍化地区的节水、施肥优化模式，采用大田试验，以玉米为研究对象，选取了轻度和中度两种盐分土壤，设置了10种不同水、氮处理，建立不同盐分土壤玉米产量与灌水量及施氮量之间的回归模型并对其进行了分析，研究不同盐分土壤水、氮用量对玉米产量的影响。结果表明：在轻度和中度盐分土壤条件下，灌水和施氮对玉米均有增产效应，水、氮交互作用为正效应，水分的作用大于施氮的作用。通过边际效应分析可知，轻度和中度盐分土壤施氮肥的增产速率没有明显差异，轻度盐分土壤灌水的增产效率明显高于中度盐分土壤。轻度和中度盐分土壤玉米最高产量分别为13 581 kg·hm^-2和11 115 kg·hm^-2，对应的水、氮配比均为灌水编码为0.77（全生育期灌水量2 250 m³·hm^-2），施氮编码为0.69（总施氮量225 kg·hm^-2）。通过模型寻优，得到轻度和中度盐分土壤种植玉米的最佳水、氮配比方案均为全生育期灌水量为1 900.95~2 389.08m³·hm^-2，总施氮量为174.04~240.7 kg·hm^-2。优化方案的水、氮用量分别比当地灌水量（2 925 m³·hm^-2）节水18.2%~35%, 施氮量（325 kg·hm^-2）节肥26.0%~46.4%。优化范围包含了轻度和中度盐分的最高产量水、氮用量，产量与当地产量基本一致，符合当地灌水施肥要求。但从维持目前玉米产量和长期盐碱地改良的角度看，建议中度盐化土壤应选取水、氮优化范围中中等偏上灌水量和中等偏下的施肥量，以便于从根本上降低土壤盐分背景值，便于长期产量的提高；轻度盐分土壤选取优化范围适中的水、氮用量。     

基于多源遥感数据的乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度研究

以我国天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)为例,基于Landsat TM/ETM/OLI和Sentinel-2A MSI数据,利用归一化差异积雪指数(NDSI)和阈值法提取该冰川2002—2015年的平衡线高度,并利用站点实测的冰川ELA数据和气象数据对提取的平衡线高度进行了验证。结果表明,2002—2015年遥感获取的平衡线高度呈总体上升的趋势,与实测的平衡线具有高度相关性(r=0.9);ELA与年物质平衡序列高度相关,物质平衡波动的平均解释率可高达69%;与气象要素(温度和降水)年际变化的相关性也很高,约有59%的冰川ELA变化可以用夏季气温和降水来解释。因此,利用遥感数据可以提取高精度的冰川平衡线高度数据,对无站点数据冰川的平衡线高度以及物质平衡研究具有一定的借鉴意义。     

考虑土壤水平衡的灌区水资源优化配置研究

针对内蒙古河套灌区解放闸灌域地下水埋深较浅且矿化度高及黄河水量逐年减少等因素导致的农业用水严重短缺问题,本研究以解放闸灌域玉米为研究对象,耦合Jensen模型与土壤水平衡模型构建灌区尺度灌溉水资源优化配置模型,对不同的地下水埋深及土壤含水量情景下水资源优化配置方案进行研究,并利用Lingo软件编程求解模型。结果表明:当地下水埋深为2.5m时,引黄水量为3.85×10~8 m~3,可以达到5.55×10~8元的净经济效益;而土壤水含量为0.12～0.16时,净经济效益为[5.41,5.67]×108元。优化结果验证了模型在当地可行,并针对河套灌区解放闸灌域的不同土壤含水量与地下水埋深情景分别提供14种配水方案。     

基于RGB颜色空间的早稻氮素营养监测研究

针对双季稻区水稻过量施肥带来环境污染和成本提高问题,设计不同品种氮肥梯度大田试验,应用数码相机获取早稻冠层数字图像,研究不同色彩参数及早稻氮素营养指标的时空变化特征,以期确立双季早稻氮素营养预测模型。结果表明:不同品种同一氮肥处理下图像色彩参数差异不大;拔节期数字图像参数对氮素营养指标敏感;模型构建结果显示,图像参数INT与水稻氮素营养指标构建的模型决定系数(R2)最大,模型预测效果最佳,R2分别为0.895 7和0.924 7;进一步采用多元回归分析和BP神经网络分析法进行预测,预测效果均较好。对预测结果进行检验,发现品种对于模型的构建影响不大,以BP神经网络分析法构建的叶片氮浓度(LNC)模型和以INT为敏感色彩参数构建的叶片氮积累量(LNA)回归模型效果最优,而多元回归分析方法则效果不佳。早稻冠层RGB颜色空间敏感参数与氮素营养指标间相关性较好,可以实现氮素营养的无损监测诊断。     

光氮互作对芹菜幼苗生长及生理特性的影响

光质和施氮量是影响芹菜生长发育的关键因素,适宜的光氮组合能有效提升芹菜幼苗质量。为优化芹菜工厂化育苗,本试验设置2种光质(白光,W;蓝光,B)和2种施氮量(8mmol/L KNO_3,高氮,H;4mmol/L KNO_3,低氮,L),以WH为对照,研究光氮互作对芹菜幼苗生长、生理代谢和元素积累的影响。结果表明:与WH相比,WL和BH处理的芹菜全株干重分别显著减少43.18%和55.07%,WL处理的叶片和叶柄中硝酸盐、可溶性蛋白质和总游离氨基酸质量分数均显著降低,BH处理的叶片和叶柄中硝酸盐、可溶性蛋白质和矿质元素质量分数显著增加,而叶片中可溶性糖、丙氨酸族和丝氨酸族氨基酸质量分数均显著降低。然而BL处理的芹菜全株干重比WH显著增加32.18%,叶片可溶性蛋白质、叶柄组氨酸(His)和脯氨酸(Pro)质量分数均显著增加。利用隶属函数分析对芹菜幼苗生长发育进行综合评价发现,BL处理表现最优。综上所述,蓝光和低氮组合能促进芹菜干物质积累,提高可溶性蛋白质和游离氨基酸质量分数,进而促进芹菜幼苗生长发育。     

玉米-大豆间作和减量施氮对玉米生长、产量及土壤硝态氮含量的影响

通过大田试验，研究玉米单作（MM）、玉米-大豆间作1∶2（IMS1，玉米1行，大豆2行）、2∶2（IMS2，玉米2行，大豆2行）3种种植方式和3种施肥水平不施氮（N0）、减量施氮200 kg/hm（N1）、常量施氮300 kg/hm（N2）对玉米生长、产量以及土壤硝态氮含量的影响。结果表明，IMS1下，N2玉米叶面积较N0显著提高6.30%。间作和N1处理对玉米产量无显著影响，但显著提高了玉米和大豆总产量。N1较N2的氮肥农学效率显著提高。土壤硝态氮随玉米不同生育期的变化而变化，在成熟期达到最低值。与N2相比，N1土壤硝态氮无显著变化，未对土壤养分产生负面影响并能满足作物对氮素的需求，保持高产。总体来看，玉米大豆间作模式下减量施氮有利于节肥和提高间作体系总产量。