杉木第3代种子园多元素配方施肥效应研究

杉木种子园为培育高产稳产杉木良种提供重要保障,在林业生产中具有积极意义。通过试验研究,探究杉木3代种子园土壤养分丰缺情况、养分间的平衡规律,确定杉木种子园最佳肥料配比和施肥量,以期为闽北低山丘陵红壤分布区杉木种子园提供推荐施肥配方。采用“3414”配方施肥设计方案,对闽北第3代杉木种子园开展N、P、K、Ca、Mg、B、Mo等元素施肥试验。分别设计大量元素氮、磷、钾三因素施肥水平（并增设施用钼肥处理）、中微量元素钙、镁、硼三因素施肥水平,以球果数量（质量）、出籽率、种子产量、胸径等为评价指标,拟合肥料效应函数方程,研究各养分间的作用规律,并提出最佳施肥配比和施肥量。结果表明：种子园土壤N、P、K、Ca、Mg养分含量较低,B含量属于中等水平,而Mo含量较高;N、P、Mg以及N-K、Ca-B肥料联合对种子园产量的影响达到显著或极显著水平,而单施某一肥料效应较小,其中单施K、Ca、B几乎没有效果,而肥料联合施用效果较好。综合效应分析结果,得出种子园最大产量施肥量组合为：每株施尿素100 g+过磷酸钙897 g+氯化钾150 g+石灰150 g+硫酸镁105 g+硼砂75 g,并配施钼肥。N、P₂O₅、K₂O、CaO、Mg、B、Mo的用量依次为46.0、107.7、90.0、75.0、31.4、2.3、5.0 g,其配比为N:P₂O₅:K₂O:CaO:Mg:B:Mo=1.0:2.3:2.0:1.6:0.7:0.05:0.1。多元素配方施肥能很好地改善杉木种子园产量和质量,单株球果产量、球果单粒重、出籽率及种子园产量等指标均比不施肥的母树有大幅度提高。本研究施肥方案,理论上种子园产量可达45.99~95.65 g/株,大量元素施肥试验的产量达到理论产量的80%~86%,中微量元素施肥试验的产量为理论产量的70%左右。现实种子园平均产量大约是预测产量的40%,通过合理配方施肥有望大幅度提高杉木3代种子园产量。     

施肥方式对紫色土农田生态系统N2O和NO排放的影响

依托紫色土施肥方式与养分循环长期试验平台(2002年—),采用静态箱-气相色谱法开展紫色土冬小麦-夏玉米轮作周期(2013年10月至2014年10月)农田生态系统N_2O和NO排放的野外原位观测试验。长期施肥方式包括单施氮肥(N)、传统猪厩肥(OM)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(RSDNPK)等5种,氮肥用量相同[小麦季130 kg(N)×hm~(-2),玉米季150 kg(N)×hm~(-2)],不施肥对照(CK)用于计算排放系数,对比不同施肥方式对紫色土典型农田生态系统土壤N_2O和NO排放的影响,以期探寻紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的施肥方式。结果表明,所有施肥方式下紫色土N_2O和NO排放速率波动幅度大,且均在施肥初期出现峰值;强降雨激发N_2O排放,但对NO排放无明显影响。在整个小麦-玉米轮作周期,N、OM、NPK、OMNPK和RSDNPK处理的N_2O年累积排放量分别为1.40 kg(N)×hm~(-2)、4.60 kg(N)×hm~(-2)、0.95 kg(N)×hm~(-2)、2.16kg(N)×hm~(-2)和1.41 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.41%、1.56%、0.25%、0.69%、0.42%;NO累积排放量分别为0.57 kg(N)×hm~(-2)、0.40 kg(N)×hm~(-2)、0.39 kg(N)×hm~(-2)、0.46 kg(N)×hm~(-2)和0.17 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.21%、0.15%、0.15%、0.17%、0.07%。施肥方式对紫色土N_2O和NO累积排放量具有显著影响(P0.05),与NPK处理比较,OM和OMNPK处理的N_2O排放分别增加384%和127%,同时NO排放分别增加3%和18%;RSDNPK处理的NO排放减少56%。表明长期施用猪厩肥显著增加N_2O和NO排放,而秸秆还田有效减少NO排放。研究表明,土壤温度和水分条件均显著影响小麦季N_2O和NO排放(P0.01),对玉米季N_2O和NO排放没有显著影响(P0.05),土壤无机氮含量则是在小麦-玉米轮作期N_2O和NO排放的主要限制因子(P0.01)。全量秸秆还田与化肥配合施用是紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的优化施肥方式。     

不同施肥方式对紫甘薯生长发育及产量的影响

[目的]研究不同施用方式对紫甘薯生长发育及产量的影响。[方法]采用田间试验方法,研究腐殖酸活性肥、甘薯专用肥、氮磷钾复合肥对紫甘薯生产发育及产量的影响。[结果]与不施肥处理相比,3种施肥方式都可以增加分枝数、最长蔓长及蔓粗,促进紫甘薯地上部的长势,鲜薯产量增加54.8%~67.7%,薯干产量增加67.3%~78.6%,腐殖酸活性肥及甘薯专用肥均能显著提高紫甘薯的综合食用品质及花青素含量。[结论]对于鲜食型品种及花青素型品种建议施用腐殖酸活性肥及甘薯专用肥。     

高秆大穗型鲜食甜玉米栽培密度和优化施肥研究

[目的]探讨适宜海南土壤类型和品种特性的鲜食甜玉米高产高效栽培技术。[方法]以高秆大穗型鲜食甜玉米新品种泰鲜甜1号为试验材料,进行不同密度、不同施肥效应的栽培试验。[结果]泰鲜甜1号在海南最适宜的种植密度在3.75万~4.50万株/hm~2;氮、磷、钾肥的贡献顺序为氮最大,其次是磷,最后是钾;氮、磷、钾施肥量均与产量呈一元二次抛物线方程,且方程均显著;当N、P_2O_5、K_2O为336、160、213 kg/hm~2,施肥比例为N∶P_2O_5∶K_2O=1.00∶0.50∶0.65时,可获得最佳经济产量,此时氮、磷、钾肥的肥料利用率、肥料效益较高。[结论]该研究结果适用于高秆大穗型鲜食甜玉米品种在海南中等肥力土壤上的种植。     

花椰菜高产配方施肥参数研究

[目的]建立台州市花椰菜主产区的施肥模式。[方法]对台州市花椰菜主产区土壤进行检测,分析土壤营养成分,结合当地的施肥习惯,调整施肥量,进行配方施肥试验。[结果]依据蔬菜配方肥料用量的养分平衡法获得参数之间的函数关系。[结论]台州市花椰菜主产区对氮肥需求量大,对磷钾肥需求量小。     

不同施肥模式对稻田土壤速效养分含量及水稻产量的影响

为了综合评价中国南方稻田不同施肥模式对土壤速效养分及水稻产量的影响,并找到最佳施肥模式,本试验在浏阳市北盛镇、荷花镇和达浒镇3个不同基础地力水稻田块从2013年起进行田间定位试验,比较不施肥、常规施肥、60%化肥+40%有机肥(秸秆+紫云英)和单纯施用化肥处理的水稻产量和土壤速效养分含量变化。3年定位试验表明:不同施肥模式相比无肥处理均能显著提高水稻生物产量,以60%化肥+40%有机肥处理最为显著,且生物产量表现出逐年递增的趋势。通过提高水稻有效穗数和穗粒数使水稻产量显著高于其他处理,60%化肥+40%有机肥处理相比不施肥、纯化肥、常规施肥处理分别增产38.3%~62.4%、1.7%~9.6%、8.4%~12.0%。土壤中速效养分含量表现出60%化肥+40%有机肥处理显著高于其他处理的规律,且速效养分含量逐年递增,而纯化肥处理速效养分逐年递减。从当季作物产量而言,低肥区应加大化肥在有机无机配施中的比例,但从长远培肥地力方面,应适当加大有机肥在配施中所占比例,对于中高肥区则可逐步增加有机肥施用比例。不施肥会降低土壤肥力,而施肥具有明显培肥地力的效果,60%化肥+40%有机肥的施肥模式培肥地力效果最为显著,有利于增加水稻有效穗数和穗粒数,产量显著高于其他处理。     

密度与肥料配比对小麦宁春52号产量及其构成因子的影响

[目的]为小麦种植筛选适宜的种植密度和肥料配比。[方法]设置3种种植密度与5个肥料配比施用水平,研究种植密度和肥料配比对小麦宁春52号的影响。[结果]分蘖期与拔节期,相对较高的播种密度A3(540万株/hm~2)叶面积系数最高,而在挑旗期,相对较低的播种密度A1(450万株/hm~2)叶面积系数整体较高,在各生育期相对较高的施肥水平(施尿素225 kg/hm~2、磷酸二铵255 kg/hm~2,钾肥135 kg/hm~2)叶面积系数整体较高;分蘖成穗率在A2(495万株/hm~2)下整体最高,在B3施肥水平(施尿素150 kg/hm~2、磷酸二铵300 kg/hm~2,钾肥135 kg/hm~2)处理下相对最高;较高播种密度A3(540万株/hm~2)、较低的施肥水平B1(施尿素150 kg/hm~2、磷酸二铵255 kg/hm~2,钾肥0 kg/hm~2)既适合该品种的高产要求,也符合高肥力土壤的低施肥需要。[结论]该研究可为小麦的播种与施肥提供指导。     

培肥措施对复垦土壤微生物碳氮代谢功能多样性的影响

土壤复垦是矿区生态环境恢复和耕地总量平衡及质量提升的根本要求。本研究依托山西襄垣采煤塌陷区复垦定位试验基地，采用Biolog-ECO方法和荧光定量PCR技术，研究了不施肥（CK）、单施化肥（CF）、单施有机肥（M）和有机无机培肥（MCF）4种培肥措施下复垦4年和8年土壤微生物碳代谢功能多样性及氮代谢功能基因丰度的变化特征。结果表明，随复垦年限增加，单施有机肥较其他处理可显著提高复垦土壤微生物的总碳源利用能力；不同处理复垦土壤微生物碳源相对利用率总体表现为氨基酸类>糖类>聚合物类>羧酸类>双亲化合物类>胺类，其中单施有机肥更大程度上提高了羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用率；复垦年限和培肥措施没有改变复垦土壤微生物优势度指数，但有机无机配施较其他处理可显著提高香浓指数（H′）和Pielou均匀度指数；不同处理复垦土壤氮转化功能基因丰度总体表现为amoA（AOA）> amoA（AOB）>nisS、nirK> nifH，5种功能基因丰度均为以有机无机培肥处理最高，且随复垦时间增加而增加；复垦土壤有机质含量与nirS、nirK、nifH基因丰度以及AWCD值存在显著相关性，相关系数在0.707～0.807，同时5种氮转化功能基因丰度均与玉米产量存在显著或极显著的相关性，相关系数在0.824～0.949。综上所述，单施有机肥可提高土壤有机质含量，进而增强了复垦土壤碳代谢强度，有机无机培肥则更有利于复垦土壤碳氮代谢功能多样性的提升，并促进作物产量形成。     

典型农田根际土壤伯克霍尔德氏菌群落结构及其多样性

在根际环境中伯克霍尔德氏菌(Burkholderiales)是一类重要的植物促生菌,其群落结构变化可能会影响植物的生长和发育。本研究针对伯克霍尔德氏菌目,采用特异性引物16S rRNA基因高通量测序技术,研究了田间条件下黑土、潮土和红壤中玉米根际伯克霍尔德氏菌群落结构及其对地上部作物生物量和产量的可能影响。结果表明:在三种土壤类型中,与未施肥相比,施肥对伯克霍尔德氏菌目的丰富度和多样性均没有显著影响。在伯克霍尔德氏菌的科水平主要检测到三类细菌,分别为草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和伯克氏菌科(Burkholderiaceae),且草酸杆菌科是其中的优势菌。此外,施肥显著增加了有机质含量较低的潮土中马赛菌(Massilia spp.和Massilia sp. WG5)和伯克氏菌(Burkholderiaspp.)的相对丰度(P0.05);增加了酸性红壤中草螺旋菌(Herbaspirillumsp.ZM319)的相对丰度,但降低了Noviherbaspirillum spp.的相对丰度(P0.05);而在有机质含量最高的黑土中,所有检测到的伯克霍尔德氏菌均无明显地变化。进一步分析表明,土壤有效磷、速效钾含量和土壤pH是影响这几类细菌的主要因素,而马赛菌群落的变化可能会影响玉米地上部生物量和产量。本研究表明,尽管化学施肥是影响玉米地上部生物量和产量的主要原因,但是伯克霍尔德氏菌等根际微生物群落也可能是影响它们的潜在生物因素。     

Evaluation of optical sensor measurements of canopy reflectance and of leaf flavonols and chlorophyll contents to assess crop nitrogen status of muskmelon

Nitrogen losses from intensive vegetal production systems are commonly associated with contamination of water bodies. Sustainable and optimal economic N management requires correct and timely on-farm assessment of crop N status to detect N deficiency or excess. Optical sensors are promising tools for the assessment of crop N status throughout a crop or at critical times. We evaluated optical sensor measurement of canopy reflectance and of leaf flavonols and chlorophyll contents to assess crop N status weekly throughout a muskmelon crop. The Crop Circle ACS 470 was used for reflectance measurement, the SPAD 502 for leaf chlorophyll, and the DUALEX 4 Scientific for leaf chlorophyll and flavonols. Four indices of canopy reflectance (NDVI, GNDVI, RVI, GVI), leaf flavonols and chlorophyll contents and the nitrogen balance index (NBI), the ratio of chlorophyll to flavonols contents, were linearly related to crop N content and to crop Nitrogen Nutrition Index (NNI) throughout most of the crop. NBI most accurately predicted crop N status; in five consecutive weekly measurements, R² values were 0.80–0.95. For NDVI during the same period, R² values were 0.76–0.87 in the first three measurements but R² values in the last two measurements were 0.39–0.45. Similar relationships were found with the three other reflectance indices. Generally, the relationships with NNI were equal to or slightly better than those with crop N content. These optical sensor measurements provided (i) estimation of crop N content in the range 1.5–4.5%, and (ii) an assessment of whether crop N content was sufficient or excessive for optimal crop growth for NNI ranges of 0.8–2.0. Composite equations that integrated the relationships between successive measurements with the optical sensors and crop N content or NNI for periods of ≥2 weeks (often 2–3 weeks) were derived for most indices/parameters. Overall, these results demonstrated the potential for the use of these optical sensor measurements for on-farm monitoring of crop N status in muskmelon.