生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

不同穗型小麦品种小花发育成粒对氮肥的响应

为探索不同穗型小麦品种小花发育成粒对氮肥的响应,本试验以大穗型品种‘周麦16’和多穗型品种‘豫麦49’为供试材料,设置不同施氮水平0 kg(N)·hm~(-2)、180 kg(N)·hm~(-2)和360 kg(N)·hm~(-2),观察分析了两个穗型小麦品种小花发育动态模式和结实特性。结果显示,随着生长度日(GDD)的增加,不同氮水平下2品种小花发育动态变化趋势相似,小花分化均符合二次曲线方程模式,退化和败育符合一次线性方程,R2均达显著水平。大穗型品种‘周麦16’小花分化总数显著高于多穗型品种‘豫麦49’,在360 kg(N)·hm~(-2)处理差异极显著;大穗型品种‘周麦16’表现出随施氮量增加,小花分化和退化速率提高,有利于可孕小花的形成、增加结实粒数,最终180 kg(N)·hm~(-2)处理结实粒数显著高于其他处理,较360 kg(N)·hm~(-2)处理平均每穗粒数增加2.04粒;多穗型品种‘豫麦49’尽管分化小花总量不高,但小花退化和可孕小花败育速率较低,在180 kg(N)·hm~(-2)施氮水平表现出高的可孕小花数量和结实粒数,但与高施氮处理相比差异不显著。表明就增加穗粒数而言,两品种均以180 kg(N)·hm~(-2)较为适宜,从最终产量及产量构成分析结果来看,‘豫麦49’表现出与穗粒数相同的结果,而‘周麦16’在高施氮条件下可通过增加成穗数和穗粒数提高产量。     

孕穗期叶面喷素对小麦穗粒数和粒重的影响

为探讨孕穗期叶面喷素对小麦穗粒数和粒重的调控效应,于2014-2015年在河南农业大学科教示范园区进行试验,以半冬性品种豫麦49-198为供试材料,在小麦拔节后25d(4月6号),以清水为对照,叶面分别喷施硼砂(B)、6苄基腺嘌呤(6-BA)、6-BA+B、奇善宝(QSB)、双增1号(CPD),对不同喷素条件下小花败育速率和籽粒灌浆进程及其成熟后小麦穗部性状进行观察和分析。结果表明,与对照相比,不同喷素处理均能降低小花的败育速率,显著增加小麦不同部位的小穗粒数和粒重。对小麦各部位小穗粒数的促进效果,以CPD处理对小麦下、中部小穗粒数提高幅度最大,分别较对照增加了1.95个和4.85个;对不同部位小穗粒重的促进效果,也以CPD处理效果最佳,使小麦下、中和上部小穗粒重分别较对照提高了11.97%、5.87%和9.32%。     

不同营养复配剂叶面喷施对冬小麦干热风抗性及产量的影响

目的干热风在我国冬麦区灌浆期频发,对小麦生产造成危害。本试验配制不同新型营养复配剂在小麦灌浆前期进行叶面喷施,研究其对冬小麦干热风抗性的影响,旨在确立减轻干热风灾害高效实用的方法。方法以冬小麦品种‘豫农186’和‘国麦301’为供试材料,在河南农业大学科教园区进行田间试验。花后第14天在叶面喷施5种营养复配剂,即CK (10 mg/kg吐温80)、A (0.2%硫酸锌、0.3%磷酸二氢钾、1%尿素和10 mg/kg吐温80)、B (A + 0.02%壳寡糖)、C (A + 0.1%海洋多糖) 和D (0.3%磷酸二氢钾和10 mg/kg吐温80)。灌浆期内5月9—28日,每隔3天,取样测定旗叶SPAD值、旗叶甜菜碱含量、籽粒灌浆速率、根系活力,收获后测产并考种。结果干热风胁迫下,与喷施A相比,喷施B和C能显著提高小麦灌浆期绿色功能叶数量,显著提高旗叶SPAD值和甜菜碱含量,B处理效果优于C处理。相比于CK,喷施A、B和C营养复配剂均能提高小麦根系活力,三个处理在灌浆期变化不一。喷施其它营养复配剂均能有效提高灌浆速率,B处理效果最显著;喷施B营养总配剂对强势粒灌浆速率的促进作用最大,喷施C营养总配剂对弱势粒灌浆速率的提升效果最好。4个营养复配剂均能增加‘豫农186’和‘国麦301’千粒重和籽粒产量,增幅分别为3.24%～15.0%和3.11%～31.4%,具体表现均为B > C > A > D > CK,其中B、C与A三处理间均差异显著。结论干热风危害下,在常规磷酸二氢钾、硫酸锌、尿素等组成的营养复配制剂中添加壳寡糖和海洋多糖能有效增强根系活力,提高旗叶SPAD值和甜菜碱含量,延缓叶片衰老,促进籽粒灌浆,增加千粒重,提高收获指数,实现减害稳产的目的,添加海洋多糖的效果不如壳寡糖。     

小麦物质积累分配和穗粒数形成对施氮量的响应

为探究小麦物质积累分配和穗粒数形成对施氮量的响应,本试验以大穗型品种周麦16(V1)和多穗型品种豫麦49-198(V2)为供试材料,在大田条件下设置3个施氮量:0(N1)、180(N2)、360kg·hm~(-2)(N3),研究不同施氮量对小麦物质积累分配和小花发育及穗粒数形成的影响。结果表明,两穗型品种干物质积累量对氮肥的响应差异主要表现在开花-成熟期;适宜施氮量(180 kg·hm~(-2))有利于两品种增加干物质总量和氮素同化量,成熟期同化物和氮素营养向穗部分配比例均高于N1、N3水平,分别达到48.07%、79.81%和43.61%、76.51%,为可孕小花发育成粒提供了充足的物质保证。两品种小花数动态表现一致,随播后累积生长度日增加均呈先上升后速降再缓降的趋势,且大穗型品种周麦16小花分化总数较多,达到21.73×10~4个·m~(-2)。随着施氮量的增加,两品种完善小花数、花后5 d可结实小花数和成熟期穗粒数均有提高,但在施氮量增加至360 kg·hm~(-2)时则有所降低;施氮量为180kg·hm~(-2)条件下,周麦16和豫麦49-198的上述3个指标分别较N1和N3提高了34.04%、11.28%,38.16%、0.79%,38.79%、3.37%和21.56%、6.82%,21.49%、7.10%,14.38%、7.09%。在不同施氮量下两品种的产量表现均为N2N3N1,其中周麦16在180 kg·hm~(-2)下穗粒数达到39.78个·穗~(-1),产量达到8 788.14 kg·hm~(-2);豫麦49-198穗粒数达到32.12个·穗~(-1),产量达到8 434.49 kg·hm~(-2)。综上,180 kg·hm~(-2)有利于2种穗型小麦品种产量构成因素的均衡发展。本研究结果为不同穗型品种小麦适宜施氮量的确定提供了理论依据。