肥料配施枯草芽孢杆菌对夏玉米产量及养分利用的影响

目的枯草芽孢杆菌能增加土壤养分、改善土壤结构、提高化肥利用率,并能促使土壤中的有机质分解,促进作物生长,提高产量。研究枯草芽孢杆菌与肥料配施对夏玉米产量、肥料吸收利用的影响,为提高肥料的增产效果、降低农业面源污染提供理论指导。方法2016和2017年以登海605(DH605) 为试验材料,设置不施氮肥 (CK)、单施化肥 (N)、单施牛粪 (M)、牛粪 + 枯草芽孢杆菌 (MB)、化肥 + 枯草芽孢杆菌 (NB) 5个处理,分析了夏玉米产量和肥料吸收利用状况。结果牛粪配施枯草芽孢杆菌处理的籽粒产量及肥料利用效率最高,显著高于单施牛粪处理。与单施牛粪相比,牛粪配施枯草芽孢杆菌两年产量平均增幅为20.2%,植株氮、磷、钾积累量平均增幅分别为30.8%、63.5%、30.8%,肥料偏生产力平均提高20.7%;化肥配施枯草芽孢杆菌两年产量平均值比单施化肥提高2.55%,植株氮、磷、钾积累量平均增幅分别为12.5%、10.6%、3.84%,肥料偏生产力平均提高3.18%。牛粪配施枯草芽孢杆菌的经济效益比单施牛粪提高16.9%,化肥配施枯草芽孢杆菌的经济效益与单施化肥基本相同。分析表明,植株干物质积累量和氮素积累量,尤其是花后干物质和氮素积累的增加是增产增效的主要原因。其中牛粪配施枯草芽孢杆菌的效果要优于化肥配施枯草芽孢杆菌。结论肥料配施枯草芽孢杆菌能显著增加夏玉米的干物质积累量及产量,促进肥料的吸收利用。在施用氮肥的基础上,配施适量的枯草芽孢杆菌不仅能实现增产增效的目的,还能提高玉米的经济效益。有机肥配施枯草芽孢杆菌是实现夏玉米节肥增效的有效措施之一。     

重金属铅镉对玉米生长及土壤微生物的影响

采用温室盆栽土培方法,研究了土壤中不同浓度重金属铅（Pb,0-800 mg.kg^-1）、镉（Cd,0-50 mg.kg^-1）单一及其复合处理对玉米（Zea mays L.）生长及土壤微生物（细菌、放线菌、真菌）数量的影响。结果表明,在重金属Pb、Cd单一及其复合处理下,玉米的株高、干重均低于对照,重金属Pb、Cd处理对玉米的生长存在负面影响。重金属Pb、Cd单一处理抑制细菌、真菌的生长,中低浓度Pb（≤300 mg.kg^-1）、Cd（≤10 mg.kg^-1）单一处理促进放线菌数量的增加,高浓度（Pb≥800 mg.kg^-1、Cd≥50 mg.kg^-1）则呈现抑制效应;Pb、Cd复合在高中低浓度下都抑制土壤微生物生长,减少微生物数量。玉米株高同土壤微生物之间相关性不显著;玉米干重同土壤细菌、真菌显著相关,同土壤放线菌之间相关性不显著。     

高产夏玉米的种植密度和肥料效应研究

应用电子计算机和二次通用旋转组合设计法,以玉米种植密度和N、P、K施肥量为供试因子,玉米籽粒产量和经济效益为目标,得出了夏玉米产量分别为≥10500kg/hm2,11250kg/hm2和12000kg/hm2的高产高效益的种植密度和N、P、K施肥方案.种植密度为97200株/hm2,施纯N 332.4kg/hm2,施P2O5 111.8kg/hm2和K2O 150.0kg/hm2,籽粒产量≥10500 kg;种植密度105000株/hm2,施纯N 367.2kg/hm2,施P2O5 110.0kg/hm2和K2O 150kg/hm22,籽粒产量≥11250kg/hm2;种植密度105000株/hm2,施纯N 439.4kg/hm2,施P2O5 120.0kg/hm2和K2O 150kg/hm2,籽粒产量≥12000kg/hm2.籽粒产量从10500 kg/hm2增加到12000kg/hm2,扣除成本每hm2纯收益增加603.5元.     

施氮对不同基因型夏玉米干物质累积转移的影响

在黄土高原南部的红油土上,以陕单16、陕单9号、户单4号、陕资1号、掖单19号、中单2号、豫玉22号、陕单902号、农大108号和户单2000等10个当地常用的夏玉米品种为试材进行田间试验;在低氮（0 kg/hm2）和高氮（240 kg/hm2）水平下研究了不同夏玉米品种在子粒灌浆成熟期间干物质累积、转移及分配规律的差异。结果表明,夏玉米干物质累积及其转移效率受品种与氮素调控共同影响。不论施氮与否,各器官干物质量在不同品种间差异显著,施氮能明显提高各器官的干物质量,且其提高幅度因品种不同而明显差异。各个器官的干物质转移量、干物质转移效率和转移量对子粒的贡献率因品种和施氮量不同而异。不施氮处理下叶和茎转移量最大的是户单2000,转移量分别达到53.2和28.2 g/株,叶转移量最小的是中单2号,茎转移量最小的是陕资1号;施氮后叶转移量最高的是掖单19号,转移量分别达到54.7 g/株,茎转移量最高的是中单2号,转移量为52.4 g/株。不施氮处理下,除豫玉22号和陕资1号外,其它品种子粒干物质中50％以上来自于开花前期储存同化物的再转移;施氮后则所有品种的子粒干物质中50％以上均来自于开花前期储存同化物的再转移。干物质转移量对子粒的贡献率不施氮处理下穗部（苞叶和穗轴）大多数为负值,施氮后则为正值。对子粒的建成,叶干物质转移量贡献最大,其次为茎,穗部(穗轴和苞叶)最小。总体来说,干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对粒重的贡献率在不同品种间的差异大于施氮处理间的差异,施氮后的转移因品种而异。     

施苯菌灵抑制丛枝菌根真菌对污染土壤-玉米系统镉迁移的影响

【目的】为探讨土壤丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对污染土壤-作物系统Cd迁移行为的影响。【方法】采用云南兰坪铅锌矿周边重金属污染的土壤,开展室内试验,施杀真菌剂 (苯菌灵) 特异性抑制土壤土著AMF,研究抑制AMF对玉米生长、Cd含量与累积量、土壤Cd淋溶流失的影响。【结果】结果表明:(1)施苯菌灵显著抑制土壤AMF生长,导致AMF侵染率、孢子数、土壤球囊霉素相关蛋白(Glomalin related soil protein,GRSP)含量显著降低;并显著影响玉米生长与矿质营养,导致玉米地上部生物量、叶绿素与磷含量增加,而地上部氮钾含量降低。(2)施苯菌灵促进Cd向玉米根部和地上部迁移,主要富集在玉米地上部,导致玉米地上部的Cd含量和累积量显著增加。(3)施苯菌灵导致10 cm和20 cm壤中流的Cd浓度显著增加。此外,土壤GRSP含量与玉米地上部Cd累积量和壤中流的Cd流失浓度均呈极显著负相关。【结论】研究结果表明,土壤土著AMF有助于抑制土壤Cd向植株地上部迁移,减少壤中流Cd的流失浓度,降低污染土壤-作物系统Cd的环境迁移。     

紫色土壤中镉铜铅砷污染对作物根系酶活性的影响

本文通过对重庆较有代表性的中性紫色土地区不同浓度Ｃd,Cu,Pb,As对水稻根系酶活性的影响研究，揭示了水稻根系脱氢酶、过氧化物酶受抑制与产生抗性的过程。研究结果表明，除Ｃu外，其余元素对脱氢酶、过氧化物酶都呈不同程度的抑制作用，且均以脱氢酶最为敏感，达到临界浓度时，两种酶的抑制率均为脱氢酶＞过氧化物酶。因此，脱氢酶为指标确定重金属临界浓度可能更为适宜。     

土壤受镉铬铅复合污染的生物效应研究

网室盆栽研究小白菜对Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ复合污染环境下吸收Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ及对产量的影响。结果表明，小白菜吸收Ｃｄ、Ｐｂ与土壤含量有很好的相关而与土壤中Ｃｒ含量无关。小白菜组织中Ｃｄ量与Ｃｒ量呈极显著正相关而与Ｐｂ无关。试验还表明Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ复合污染下Ｃｄ量是引起小白菜减产的主要因素。     

不同轮灌模式对污灌农田冬小麦-夏玉米轮作系统重金属镉阻断效应

为探讨不同轮灌模式对华北粮食核心区污灌农田重金属镉阻断效应,通过典型污灌区田间试验,对土壤重金属镉在冬小麦-夏玉米轮作系统中的迁移、累积进行了研究。结果表明,苗期微污染水灌溉对籽粒中镉累积影响并不明显,返青拔节期、孕穗期微污染水灌溉可显著增加籽粒中镉累积及食品安全风险。同时,返青拔节期、孕穗期微污染水灌溉抑制了籽粒灌浆及籽粒均匀度,降低冬小麦产量,但对夏玉米产量影响并不明显。因此,苗期采用微污染水灌溉,返青拔节期和孕穗期采用清水灌溉可以有效阻断镉在籽粒中的累积;在确保夏玉米籽粒安全的前提下,中度污灌农田土壤10-20cm土层有效镉含量可以作为夏玉米籽粒中镉含量以及是否符合粮食卫生标准的评价指标,其评价模型近似为y=0.0853x-0.0036,估算有效镉临界值为1.21mg/kg。     

接触施用包膜控释肥对玉米产量、根系分布和土壤残留无机氮的影响

采用田间小区试验,研究了习惯施肥与接触施用包膜控释肥料对夏玉米生长、产量、根系分布和土壤无机氮残留的影响。结果表明,接触施用包膜控释肥料没有抑制玉米的出苗和幼苗生长;减氮1/3的控释肥处理(N 120kg/hm2)与习惯施肥处理(N180 kg/hm2)的玉米产量没有差异。在0—30 cm土层,与对照和习惯施肥处理相比,接触施用控释肥增加了距茎基部0—10 cm区域内玉米根长密度的分布,占总根长的59%~64%;玉米收获后,减量控释肥处理土壤剖面各个土层Nmin含量与对照相比无显著增加,习惯施肥和全量控释肥处理(N 180 kg/hm2)在60—90、90—120 cm土层的Nmin累积显著高于对照。综合考虑玉米生长、产量以及根系分布和氮素淋失风险,本试验条件下,接触施用控释肥N120 kg/hm2是夏玉米季较为理想的选择。     

不同粒径磷矿粉钝化土壤重金属Cd、Pb的机制研究

采用盆栽试验,研究磷矿粉不同粒径(0.1、1.5、150μm)的3种不同用量(1、2、4 g·kg-1土)钝化土壤重金属Cd和Pb的效应及机制。结果表明,磷矿粉的粒径越小、用量越大,上海青产量越高,叶面积越大,植物体内Cd、Pb的含量越低,土壤中交换态Cd、Pb的含量越低,残渣态Cd、Pb的含量越高。与对照相比,0.1μm磷矿粉高用量(4 g·kg-1土)的处理上海青的产量和叶面积分别显著增加87.3%和147.9%,叶中Cd和Pb含量分别显著降低46.9%和61.9%,根中Cd和Pb含量分别显著降低47.9%和35.3%,土壤交换态Cd和Pb含量分别降低44.8%和44.9%。150μm磷矿粉低用量(1 g·kg-1土)处理叶面积、植物体内Cd、Pb含量与对照都没有达到显著差异。1.5μm磷矿粉处理效果介于0.1μm和150μm磷矿粉处理之间。可见,0.1μm磷矿粉钝化土壤重金属效果最好,其机制是降低了植物容易吸收的交换态Cd和Pb的含量。     

交替灌溉施肥对夏玉米土壤氨挥发的影响

为了解交替灌溉施肥条件下土壤氮素平衡过程,提高氮肥利用率,采用密闭法研究了夏玉米农田土壤氨挥发速率和挥发量。结果表明：夏玉米拔节期追肥灌水后,不同处理的氨挥发速率峰值（1.68～3.97 kg/hm2×d）出现在第2天,而后迅速下降并进入低挥发阶段;抽雄期追肥灌水后,水肥异区交替灌溉施肥处理的氨挥发速率呈现上下波动变化;玉米拔节期追肥灌水的氨挥发量和损失率远远小于抽雄期。在灌水量350 m3/hm2、施肥量256.08 kg/hm2时的氨挥发量最低。与常规灌水施肥处理相比,水肥异区交替灌溉施肥处理可明显减少氨挥发损失。     

规模化猪场废水灌溉农田土壤Pb,Cd和As空间变异及影响因子分析

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤Pb、Cd和As（简称重金属）的影响,采集了河北省京安猪场周边农田的清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层（0～20 cm）共52个土壤样品,并测定了样品中重金属的全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献。结果表明,重金属全量和有效态含量的变异函数均很好地符合球状模型,其中全铅、有效铅、全砷、全镉和有效砷受随机性因素和结构性因素共同影响,有效镉主要受结构性因素影响。根据背景调查、重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,土壤中Cd和As污染来源为猪场废水和化肥,Pb的污染来源为化肥。富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cd和As富集效应很小,施用化肥对Pb富集有较大贡献。灌溉猪场废水会降低土壤pH值而增加重金属有效态含量,因此,需注意施用猪场废水带来重金属污染风险。     

规模化猪场废水灌溉农田土壤Pb, Cd和As空间变异及影响因子分析

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤Pb、Cd和As(简称重金属)的影响,采集了河北省京安猪场周边农田的清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层(0～20 cm)共52个土壤样品,并测定了样品中重金属的全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献.结果表明,重金属全量和有效态含量的变异函数均很好地符合球状模型,其中全铅、有效铅、全砷、全镉和有效砷受随机性因素和结构性因素共同影响,有效镉主要受结构性因素影响.根据背景调查、重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,土壤中Cd和As污染来源为猪场废水和化肥,Pb的污染来源为化肥.富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cd和As富集效应很小,施用化肥对Pb富集有较大贡献.灌溉猪场废水会降低土壤pH值而增加重金属有效态含量,因此,需注意施用猪场废水带来重金属污染风险.     

超高产夏玉米养分限制因子及养分吸收积累规律研究

2007年和2008年通过大田试验研究了超高产夏玉米养分限制因子和植株养分吸收积累规律。结果表明:用ASI法推荐的氮、磷、钾平衡施肥产量最高,分别达到12051.2 kg/hm2和13246.3 kg/hm2,施用氮肥平均增产8.92%,钾肥平均增产7.14%,增产效果显著,氮和钾为超高产夏玉米养分主要限制因子。超高产夏玉米植株体内氮、磷、钾的积累量均随生育期的延长而增加,到成熟期达到最大值,养分积累量的大小顺序为氮钾磷,每生产100 kg经济产量吸收养分比例N∶P2O5∶K2O为2.40∶1∶2.73。拔节期至吐丝期是养分吸收的关键时期,养分吸收速率大,积累量高,吐丝后植株仍能吸收较多的氮、磷。从出苗到吐丝期,叶片是氮、磷的分配中心,生育后期茎叶中氮、磷的转运率较高,而钾转移比例较小。超高产夏玉米整个生育期能持续吸收养分,吐丝后适当追肥保证灌浆期养分充足供应对夏玉米超高产至关重要。     

激光诱导击穿光谱技术检测土壤中的铅和镉含量

为了满足土壤重金属快速准确检测的需求,同时为土壤的重金属污染防治和农业的可持续发展提供理论指导,该研究利用激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术结合定标曲线法和化学计量学方法对土壤中重金属铅(Pb)和镉(Cd)元素进行定量分析。在获取LIBS数据之后,结合土壤LIBS发射谱线中Pb和Cd谱峰信息以及美国国家标准与技术研究院(national institute of standards and technology,NIST)的标准原子光谱数据库,选取了Pb和Cd的特征谱线分别为Pb I 405.78和Cd I 361.05 nm。首先对谱线信息进行预处理后,根据谱峰信息和元素的含量,分别建立了基于谱线峰强度、归一化后洛伦兹拟合强度、谱峰积分强度与对应元素浓度之间的关系模型和定标曲线。对于Pb元素的3种定标方法得到的线性关系的决定系数(R2)分别为0.983 85、0.970 97、0.993 21,且模型反演的结果与实际值的相对误差较小;而Cd元素的3种定标方法没有得到明显线性关系。然后运用偏最小二乘回归(partial least-squares regression,PLSR)建立了土壤Pb和Cd元素的定量分析模型,Pb元素PLSR模型的结果与定标曲线法的结果类似,其预测的相关系数(RP)为0.948 5,预测均方根误差(RMSEP)为2.044 mg/g;而Cd元素的PLSR模型的结果比起定标曲线法有较大提升,其预测的相关系数(RP)为0.994 9,预测均方根误差(RMSEP)为97.05μg/g,结果说明PLSR方法在光谱化学分析领域中比定标曲线法进行定量分析有更好的适用性。研究表明,LIBS技术能够实现对土壤重金属Pb和Cd含量的定量检测,为开发实时便携式LIBS土壤重金属检测仪提供了理论基础。     

不同氮肥缓释化处理对夏玉米田间氨挥发和氮素利用的影响

【目的】氨挥发是农田氮素损失的重要途径之一,氮肥类型或尿素氮肥缓释处理方式直接或间接影响作物吸收及土壤理化性质,进而影响氨挥发和氮素利用效率。通过不同缓释处理技术减低氨挥发和氮素降解释放速率来提高作物氮素吸收,对于提高作物氮素利用率具有重要意义。【方法】通过两年田间原位监测试验,以不施氮肥为对照（CK）,设硝酸钙（CN）、常规尿素（CU）、树脂包膜尿素（CRF）、控失尿素（LCU）、凝胶尿素（CLP）、脲甲醛（UF）7个处理,研究不同氮肥缓释化处理对夏玉米土壤氨挥发损失量、玉米产量和氮素利用的影响。【结果】1）氨挥发主要集中于施肥后一周以内,常规尿素氨挥发累积量占整个生育期氨挥发累计总量平均为81.6%,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛氨挥发累积量占整个生育期氨挥发累计总量的比例介于62.2%~82.2%之间。2）2014年夏玉米田间氨挥发监测期内,常规尿素的氨挥发累计总量为N 14.9 kg/hm2,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛处理与常规尿素相比下降幅度介于21.7%~64.6%。2015年,常规尿素的氨挥发累计总量为N 17.3 kg/hm2,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛处理与常规尿素相比下降幅度介于17.3%~57.2%。3）化肥氮在常规尿素、树脂包膜尿素以及控失尿素处理中的贡献率较高,两年均达60%以上,其中常规尿素中化肥氮的贡献率平均高达76.0%。而化肥氮在脲甲醛中的贡献率较低,平均仅为37.6%。4）与常规尿素相比,脲甲醛、凝胶尿素、控失尿素以及树脂包膜尿素的产量也有显著增加,两年平均产量增幅为6.3%~18.8%。5）不同氮肥的夏玉米氮肥利用率也有显著差异,其中脲甲醛为最高,平均高达57.9%,其次为凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、硝酸钙和常规尿素,分别为42.4%、38.3%、38.3%、23.5%和20.8%。【结论】氮肥中的氨挥发主要集中于施肥后一周以内。与常规尿素相比,脲甲醛、控失尿素、树脂包膜尿素、凝胶尿素均能明显减少氨挥发损失、提高产量和氮肥利用率,以脲甲醛和凝胶尿素效果更显著,是高产、高效、低损失的肥料类型。