氮肥对不同耐低氮性玉米品种花后物质生产及叶片功能特性的影响

为明确不同耐低氮性玉米品种花后物质生产及叶片功能特性,采用大田试验,以玉米耐低氮品种‘正红311’和低氮敏感品种‘先玉508’为试验材料,在6个氮水平下研究花后物质生产及叶片功能特性。结果表明:施氮可显著提高玉米干物质积累、叶面积指数和叶片光合速率,延缓花后叶片叶绿素含量和全氮含量的下降,抑制生育后期叶片C/N值的增加,从而提高玉米的最终产量。耐低氮品种‘正红311’花后干物质积累、叶片光合速率、叶面积指数和产量均显著高于低氮敏感品种‘先玉508’,‘正红311’较‘先玉508’平均提高30.5%、9.2%、35.0%和8.8%。两品种吐丝后叶片叶绿素含量差异显著,耐低氮品种‘正红311’平均较低氮敏感品种‘先玉508’提高4.85%。两品种吐丝后叶片氮含量差异不大,但‘正红311’和‘先玉508’吐丝?成熟期叶片全氮含量分别下降31.5%和34.9%,‘正红311’降幅低于‘先玉508’。两品种花后叶片C/N值差异显著,‘先玉508’较‘正红311’平均提高5.95%。与低氮敏感品种‘先玉508’相比,耐低氮品种‘正红311’花后叶片光合速率更高、叶面积指数更大,而叶片叶绿素含量和全氮含量降幅与C/N值增幅更低,延缓了生育后期叶片的衰老,延长了叶片的功能期,增加干物质积累和产量。施用氮肥可有效提高‘正红311’干物质积累、叶面积指数和产量,延缓其生育后期叶片C/N值升高,而‘先玉508’需要较高的施氮水平才能维持其花后叶片光合速率和全氮含量。     

陕A群、陕B群选育的玉米自交系氮效率评价

为阐明不同类型玉米自交系氮效率差异特征,筛选氮高效的玉米自交系,以陕A群、陕B群选育的33份玉米自交系为材料,以4份骨干自交系(‘郑58’、‘昌7-2’、‘PH6WC’和‘PH4CV’)为对照,调查了2种施肥条件下[0 kg(N)·hm?2、180 kg(N)·hm?2]玉米自交系的穗位叶SPAD值、叶面积、干物质积累量、叶片、茎秆和籽粒氮含量等生理指标。利用主成分分析和模糊隶属函数,采用逐步回归分析方法建立最优回归方程,筛选耐低氮性综合评价指标。结果表明:穗位叶SPAD值、吐丝期绿叶面积、吐丝期茎干重、吐丝期叶干重和籽粒氮含量,可作为玉米自交系耐低氮能力的第2性状筛选指标。以产量作为第1性状指标,可将37份玉米自交系划分为14份高产氮高效型,5份低产氮高效型,15份低产氮低效型和3份高产氮低效型。以耐低氮能力综合值D值筛选,将37份玉米自交系可分成3种类型,其中耐低氮能力较强的15份(D值≥0.5),耐低氮能力中等的15份(0.35≤D值0.5),耐低氮能力较差的7份(D值0.35)。综合分析,2种施氮条件下,‘KB215’、‘KB417’、‘KA225’、‘KB081’和‘L123098-2’5份玉米自交系具有吐丝期绿叶面积大,吐丝期茎叶干重、籽粒氮含量高和籽粒产量高,耐低氮能力强的特点。因此,强化育种环境的选择压力,实施低氮选择策略,可有效提高玉米种质对氮肥的利用效率。     

施肥方式对江苏春玉米产量和物质积累转运的影响

【目的】明确施肥方式对江苏春玉米产量与物质积累转运的影响,为区域春玉米的轻简施肥提供理论参考。【方法】以江苏省主推品种‘苏玉29’和‘苏玉30’为材料,采用缓释型复合肥一次性施用(SF)和常规施肥(基施复合肥+拔节期追施尿素)(CF)两种施肥方式,比较N、P2O5、K2O施用量分别为405、135、135kg/hm^2时,玉米籽粒产量、干物质与氮素积累与转运以及氮素利用率的差异。【结果】施肥显著增加籽粒产量,与CF相比,SF施肥方式下‘苏玉29’和‘苏玉30’分别增产24.7%和17.8%。施肥显著增加不同时期干物质与氮素积累量,且增幅以SF施肥方式较大。与CF施肥方式相比,SF施肥方式下‘苏玉29’吐丝期、成熟期和吐丝至成熟期干物质积累量分别增加了9.1%、14.7%和10.4%,‘苏玉30’分别增加了9.8%、21.1%和26.2%,‘苏玉29’氮素积累量分别增加了3.8%、13.3%和33.3%,‘苏玉30’分别增加了14.5%、19.2%和30.1%。与CF施肥方式相比,SF施肥方式下玉米吐丝期具有较大的叶面积指数,‘苏玉29’和‘苏玉30’分别高出7.6%和9.6%,但粒叶比在两种施肥方式下无显著差异。SF施肥方式下‘苏玉29’的营养器官干物质转运量为2256.0kg/hm^2,高于CF施肥方式下的1832.3kg/hm^2,而‘苏玉30’为1254.8kg/hm^2,低于CF施肥方式的1462.3kg/hm^2;SF施肥方式下‘苏玉29’和‘苏玉30’氮素转运量分别比CF施肥方式下高8.6%和16.9%。氮肥利用率、氮素农学效率和氮素偏生产力SF施肥方式大于CF施肥方式。【结论】江苏省春玉米高产施肥水平下,与常规施肥方式(基施复合肥+拔节期追施尿素)相比,播种时一次施用等量缓释型复合肥有利于增加籽粒产量,提高氮素利用率和节省人工。     

氮肥对不同耐低氮性玉米品种氮素吸收利用及氮素平衡的影响

以前期筛选的不同耐低氮性玉米品种正红311和先玉508为试验材料,通过田间裂区试验研究氮肥(0,90,180,270,360,450kg N/hm~2)对不同耐低氮性玉米品种氮素吸收利用及氮素平衡的影响。结果表明:施氮显著提高玉米的氮素积累、氮素转运和氮素表观损失,而收获指数、氮收获指数、氮素干物质生产效率、氮素产谷效率、氮素吸收效率、氮肥利用效率、氮肥生理效率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力等随施氮量增加显著降低。与低氮敏感品种先玉508相比,耐低氮品种正红311氮素积累量、氮素转运量和产量更高,而氮素转运率、转运贡献率、收获指数及氮收获指数更低。正红311叶片较高的物质生产能力有利于其生育后期的氮素吸收和物质生产,使其氮肥吸收效率、氮肥利用效率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力均显著高于先玉508,而氮素表观损失显著低于先玉508。川中丘陵山区土层瘠薄,土壤保肥保水能力差,随施氮量增加玉米氮素表观损失量和损失率均显著增加,耐低氮品种正红311具有较强的氮素吸收能力,能显著提高氮素的吸收利用效率从而有效减少氮素的表观损失。因此,在川中丘陵山区中低氮水平下推广种植耐低氮品种正红311既能充分发挥其产量优势,又能有效的控制氮素的表观损失。     

两个玉米品种灌浆期叶片氮转移效率差异的分子机制

【目的】 提高玉米氮效率是实现农业高产高效的重要措施,而花后叶片的衰老和玉米的氮效率密切相关。为此,在田间条件下研究了叶片衰老过程与氮转移效率的关系,尤其是不同玉米品种氮转移效率差异的分子机制。 【方法】 田间试验选择中度绿熟玉米品种先玉335 (XY335) 和持绿玉米品种NE9为供试作物,设施N 45,120和240 kg/hm2三个水平。测定了玉米吐丝期以及吐丝后7 d、14 d、21 d、28 d、35 d、42 d和成熟期茎、叶、籽粒氮含量和花后绿叶面积,吐丝期及吐丝后14 d、28 d、42 d和成熟期叶片氮浓度,以及吐丝期和灌浆期叶片中SPAD、可溶性蛋白浓度、游离氨基酸浓度和ZmSee2β (玉米叶片中协同衰老的蛋白酶–豆荚蛋白的基因) 基因表达的变化,计算了叶片氮转移效率。 【结果】 品种XY335具有比品种NE9更高的产量,随施氮量的增加品种XY335的籽粒产量较品种NE9增加更加显著。虽然两个品种的收获指数没有差异,但是品种XY335的氮素收获指数高于品种NE9,并且品种XY335营养器官的氮转移效率高于品种NE9,整体高8.28个百分点 (P < 0.05)。品种XY335叶片氮转移效率比品种NE9高出12.89个百分点,而二者茎的氮转移效率没有差异。品种XY335花后叶片中氮浓度开始降低的时间早于品种NE9,在低氮条件下尤为明显。成熟期时,三个氮水平处理下品种XY335叶片中的氮含量均低于品种NE9。从吐丝期到灌浆期,品种XY335叶片中可溶性蛋白的降解率高于品种NE9,其中N45处理下高16.5个百分点,N120处理下高6.2个百分点。从吐丝期到灌浆期叶片中游离氨基酸的浓度不断增加,而品种XY335叶片中的增加幅度大于品种NE9。从吐丝期到灌浆期叶片中 ZmSee2β基因表达量增加,而随施氮量减少品种XY335叶片中表达量高于品种NE9,表明品种XY335叶片中蛋白降解得更加迅速。 【结论】 相对于绿熟品种NE9,品种XY335具有籽粒产量高和籽粒氮素积累强的特点。这不仅由于吐丝后品种XY335具有较强的氮素吸收能力,而且因为品种XY335有更高的叶片氮转移效率。品种XY335叶片氮转移效率高可能是因为控制蛋白质降解的ZmSee2β基因表达能力强,提高了叶片中蛋白质的降解速度。      

种植密度和施氮量对不同株高夏玉米产量和氮素利用的影响

【目的】 本研究旨在探讨不同株高夏玉米产量和氮素利用对种植密度和施氮量的响应。 【方法】 以矮秆玉米品种登海 661 (DH661)、中秆品种郑单 958 (ZD958) 和高秆品种鲁单 981 (LD981) 为试验材料,在大田条件下设置 2 个种植密度 (67500 和 82500 plant/hm2) 和 3 个施氮量 (N 0、180 和 270 kg/hm2),以不施氮为对照,研究种植密度和施氮量对不同株高夏玉米氮素吸收与利用特性的影响。 【结果】 在密度为 82500 plant/hm2 条件下,品种 DH661、ZD958 和 LD981 的籽粒产量分别较 67500 plant/hm2 分别提高 5.0%、10.2% 和 12.5%;施氮 180 和 270 kg/hm2 处理 DH661、ZD958 和 LD981 的籽粒产量差异不显著。高密度条件下 (82500 plant/hm2),施氮 270 kg/hm2 时 DH661 氮素转运效率和转运氮贡献率较 180 kg/hm2 显著降低,ZD958 和 LD981 变化不显著;低密度条件下 (67500 plant/hm2),施氮 270 kg/hm2 时 DH661 和 ZD958 氮素转运效率和氮素转运贡献率较 180 kg/hm2 显著提高,LD981 的则显著降低。DH661 的氮素利用效率较 ZD958 和 LD981 分别提高 7.4% 和 39.1%,LD981 的氮素吸收效率较 ZD958 和 DH661 品种分别提高 18.9% 和 25.0%。 【结论】 在低密度 67500 plant/hm2 条件下,增施氮肥,矮秆和中秆品种的氮素转运效率和氮素转运贡献率显著降低,而高秆品种的则提高。高密度 82500 plant/hm2 条件下,增施氮肥,矮秆品种氮素转运效率和氮素转运贡献率显著降低,中秆和高秆品种的无显著变化。      

施氮对不同氮效率类型玉米自交系产量、干物质及氮素积累的影响

以前期筛选出的低氮高效型玉米自交系(PH6WC)和低氮低效型玉米自交系(ZY118)为试验材料,设置N0(0 kg/hm²)、N90(90 kg/hm²)、N180(180 kg/hm²)和N360(360 kg/hm²)4个氮处理,研究不同氮效率类型玉米自交系产量、干物质积累、氮素积累及氮素代谢相关酶活性对氮浓度的响应规律。结果表明,玉米自交系的群体产量、干物质积累、氮素积累随施氮水平的增加,呈先升高后降低的趋势,且高效型玉米自交系群体产量、干物质积累、氮素积累和氮素代谢相关酶(硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶及谷氨酸合成酶)活性及氮肥利用效率均显著高于低效型自交系,以产量为例,高效型自交系比低效型自交系从N0到N360分别高51.99%、46.27%、32.43%和19.86%;而干物质转运量及其对籽粒的贡献率和氮素转运量显著低于低效型自交系。相关分析结果表明,干物质、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性与产量、氮素积累量及氮肥利用效率呈极显著正相关,可作为玉米氮高效自交系的筛选指标。因此,高效型玉米自交系(PH6WC)在不同氮处理下具有较高的产量、干物质积累、氮素积累及氮素代谢相关酶活性,可以在低氮水平下达到稳产高产。     

绿洲灌区小麦复种绿肥并翻压还田对翌年玉米产量形成及氮素吸收利用的影响

  【目的】  针对农田化学氮肥施用量高、利用率低等问题,探究绿肥替代部分化肥氮对玉米产量形成及氮素吸收利用的影响,为优化绿洲灌区玉米的施氮制度提供理论参考。  【方法】  于2019—2021年,在甘肃河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥并翻压还田后翌年轮作玉米减施氮肥田间试验。玉米季设传统施氮量(Nck)和绿肥替代10%、20%、30%、40%的化肥氮处理（即N10、N20、N30、N40处理）。分析了各处理玉米产量及其构成和氮素积累量、转运量及利用效率。  【结果】  与Nck相比,N10、N20处理籽粒产量、产量构成因素及叶面积指数无显著差异,玉米植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量及转运氮对籽粒氮素的贡献率也无显著差异;2020年N10、N20处理对玉米茎叶的氮素积累量、转运量及转运率无显著影响,2021年N20处理玉米叶片和茎的氮素积累量分别降低5.0%和17.8%,叶片和茎的氮素转运量分别提高5.5%和9.1%,氮素转运率分别提高5.0%和14.1%。相比Nck,N30、N40处理提高了茎叶的氮素积累量,但降低了氮素转运量和转运率,降低了转运氮对籽粒氮素的贡献率以及籽粒和植株的氮素积累量,N30、N40处理籽粒产量分别降低了16.8%～19.0%、27.9%～28.9%。与Nck相比,N10和N20处理氮素利用效率无显著变化,2021年N20处理氮素收获指数显著提高了3.5%,N30和N40处理降低了氮素利用效率与氮素收获指数。绿肥替代化肥氮各处理均显著提高氮肥偏生产力,以N20处理提高幅度最大。  【结论】  小麦–绿肥–春玉米体系下,绿肥翻压替代翌年玉米20%的化肥氮投入能有效协调玉米产量形成和氮素的积累转运,维持玉米籽粒产量及氮素利用效率,提高氮素收获指数与氮肥偏生产力,实现绿洲灌区玉米稳产和减氮的生产目标。     

秸秆还田方式与施氮量对春玉米产量及干物质和氮素积累、转运的影响

【目的】 探讨秸秆还田方式与施氮量对东北春玉米产量、干物质和氮素积累、转运的影响,明确适宜的秸秆还田方式及施氮量。 【方法】 连续两年在辽宁铁岭市进行了田间试验。设置秸秆还田方式 (旋耕、翻耕) 与施氮量两因素田间定位试验,研究了春玉米产量及干物质和氮素积累、转运特性。 【结果】 秸秆旋耕和翻耕还田产量和籽粒氮素积累量差异并不显著,但前者显著增加了地上部干物质和氮素积累量,及花后氮素积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率、花后氮素积累对籽粒氮素积累贡献率,而后者则显著提高了花前营养器官干物质、氮素转运量和转运率,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了12.4%、44.1%。随着施氮量的增加,产量和籽粒氮素积累量,地上部干物质和氮素积累量呈逐渐增大的趋势。但施氮量超过262.5 kg/hm2后,产量和籽粒氮素积累量差异则不显著。施氮量262.5 kg/hm2时,花前营养器官干物质和氮素转运量和转运率最高,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了16.7%、45.2%。 【结论】 短期秸秆旋耕和翻耕还田,春玉米产量和籽粒氮素积累量差异不显著,然而秸秆旋耕还田作业成本较低,且配施262.5 kg/hm2氮产量较高,可作为秸秆还田初期推荐施氮量。      

应用 15N分析施氮量对弱筋小麦氮素吸收利用与产量的影响

为分析氮素水平对弱筋小麦植株氮素吸收利用的影响,以弱筋小麦品种宁麦13和扬麦13为材料,设置不同施氮水平(N 105、210和315 kg·hm-2),应用~(15)N示踪分析技术研究弱筋小麦植株氮素积累、转运与利用的变化。结果表明,弱筋小麦开花期、成熟期植株及成熟期籽粒氮素积累量均随施氮量增加而显著增加;来源于肥料氮和土壤氮均随施氮量增加而增加,且来源于土壤氮比例显著高于肥料氮。籽粒蛋白质含量随施氮量的增加而增高。弱筋小麦花后营养器官氮素向籽粒的转运率为29.44%～41.25%,对籽粒氮素积累的贡献率为36.51%～60.89%,均随施氮量的增加而降低。2个小麦品种的氮肥生产效率、氮肥利用效率均表现为N105N210N315,且N315处理的氮素收获指数低于N105、N210处理,即弱筋小麦籽粒氮肥生产效率、氮肥利用效率随施氮量的增加而降低。本试验条件下,保证弱筋小麦籽粒品质的同时,又有相对较高的籽粒产量、氮肥生产效率和氮素利用效率,适宜的施氮量应在105～210 kg·hm-2之间。     

测苗定氮综合氮素管理提高直播稻产量和肥料利用效率

【目的】直播水稻生长期和养分吸收均不同于传统插秧稻。本研究比较了直播稻不同品种对苗期定氮综合氮素管理措施的响应,以期为直播稻的最佳氮肥管理提供理论依据。【方法】于2016-2017年在成都平原,以超级杂交稻、普通杂交稻、普通常规稻为材料进行了田间试验。设置两种氮肥调控处理:"一基多追"(即基肥、苗肥、分蘖肥、穗肥,N1)和"无基多追"(即氮肥不基施,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术,N2),以不施氮为对照(N0)。于分蘖中期、幼穗分化期、齐穗期,采用叶绿素仪(SPAD-502)测定叶片SPAD值。于收获期,取样测定氮磷钾含量,调查产量及产量构成。【结果】与N1处理相比,N2处理施氮量减少了33.3%~40.0%,直播稻产量并未出现显著下降;氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率平均分别提高了48.9%、56.7%、11.9%;N2处理直播稻氮、钾吸收量平均分别降低了10.8%、5.8%;生产1000kg稻谷氮、钾需求量平均分别降低了9.4%、4.0%,磷吸收量和生产1000 kg稻谷磷需求量与N1处理相当。与普通杂交稻和普通常规稻相比,相同氮素管理措施下,超级杂交稻产量平均增加了11.7%,氮、磷、钾吸收量平均分别增加了21.5%、37.7%、17.5%,每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量平均分别增加了8.9%、24.3%、6.5%。超级杂交稻较高的氮、磷、钾养分吸收量和较低的氮、磷、钾收获指数是其生产单位稻谷氮、磷、钾需求量增加的主要原因。【结论】直播稻基肥不施氮,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术,不仅可以减少1/3的氮肥投入量,还可维持直播稻较高的产量,减少生产1000 kg稻谷的需氮量和需钾量,提高氮肥效率。超级杂交稻比普通杂交稻和常规稻更适合采用测苗定氮综合管理技术。     

施氮对不同肥力土壤小麦氮营养和产量的影响

【目的】农田养分供应是由土壤基础肥力和肥料投入共同决定的,不同土壤肥力下土壤养分供应能力和特征也不同。本文研究了河南省高、低肥力田块下,不同施氮量对小麦主要生育时期植株氮素营养和土壤硝态氮及产量的影响,以期为河南省同类生产条件下氮肥的合理施用和产量的提升提供参考和依据。【方法】2015—2016年,以小麦品种矮抗58为供试材料进行大田试验,分别设置0、120、225、330 kg/hm^2 4个施氮处理(表示为N0、N1、N2、N3),在开花期到成熟期调查施氮量对土壤硝态氮及产量的影响;在开花期、花后10天和花后20天,测定施氮量对小麦旗叶到倒4叶的叶片氮含量、SPAD值和氮素积累量,以及对植株和所有叶片氮含量的影响。【结果】从开花期到成熟期土壤中硝态氮含量随着施氮量的增加而增加,高肥力田块的土壤硝态氮含量显著高于低肥力田块的土壤硝态氮含量。施氮能显著增加低肥力田块产量,但是高肥力田块的产量均高于低肥力田块,与不施氮相比,低肥力田块的产量最大增幅是高肥力田块产量最大增幅的2.63倍。N1和N2处理下,在开花期和花后10天倒2叶的SPAD值高肥力田块显著高于低肥力田块,但在花后20天低肥力田块显著高于高肥力田块。在N1、N2和N3处理下,旗叶的氮含量在花后10天高肥力田块显著高于低肥力田块,但在花后20天则显著相反。开花期到花后20天,对于低肥力田块旗叶的氮素积累量对上4叶的贡献率最大(N0除外),最高达52.6%;高肥力田块,旗叶和倒2叶对上4叶的氮素积累量贡献率处在同等重要的位置,最高分别达39.9%和39.7%。花后10天到花后20天,高肥力田块不同叶位的氮素转运量和转运率均高于低肥力田块(N0除外)。【结论】增施氮肥可以通过提高土壤硝态氮含量来提高土壤供氮能力,高肥力田块的叶片转运量和转运率比低肥力田块高,低肥力田块通过提高施氮量增加的产量低于高肥力田块下的产量,因此,需改善农田基础肥力来提高产量。通过对高、低肥力条件下产量的分析发现,达到最高产量时的施氮量分别为213kg/hm^2和287 kg/hm^2。     

浅埋滴灌下不同施氮量对玉米产量和花后氮代谢的影响

【目的】研究浅埋滴灌下不同施氮量对玉米产量和花后氮代谢的影响,为西辽河平原玉米丰产与氮素资源高效管理提供理论依据。【方法】玉米浅埋滴灌水肥一体化定位试验在内蒙古自治区通辽市科尔沁区农业高新科技示范区连续进行了3年。设置N 0、150、210和300 kg/hm² 4个处理,分别记为N0、N150、N210和N300。完熟期测定玉米植株氮含量、干物质积累量和产量及产量构成因素,开花期至成熟期定期取样测定氮代谢相关酶活性、光合氮素利用效率和非结构性碳水化合物含量。【结果】N300处理与N210处理3年玉米产量差异不显著,但显著高于N150处理;N300、N210处理玉米穗粒数、千粒重无显著差异,但均显著高于N150处理,穗粒数较N150处理分别提高15.70%、10.85%,千粒重分别提高了9.78%、5.82%。N210处理氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥生理利用率和氮素吸收效率均高于N300处理,3年平均较N300处理分别提高37.01%、29.84%、10.10%和28.89%。N300处理花后氮素积累量高于N210处理,但二者转运量差异均不显著。N300处理与...     

不同氮效率木薯品种根系形态、构型及氮吸收动力学特征

【目的】比较分析低氮 (N) 条件下不同氮效率木薯品种的根系形态、构型及吸收动力学变化,以阐明木薯氮高效吸收机制,为指导木薯生产和木薯品种选育提供理论基础。【方法】于2015年在广西大学国家重点实验室温室大棚内进行了试验。盆栽试验采用双因素 (品种 × 氮水平) 区组设计。供试木薯品种包括氮高效品种华南10号 (SC10) 与氮低效品种华南205(SC205)。氮水平包括不施氮 (N0) 和施N 55.2 mg/kg土 (N1)。每盆装10 kg土,种植1株幼苗。木薯出苗60天后,取出并洗净根系,利用根系扫描仪EPSON2000进行根系图像采集,利用WinRHIZO PRO根系分析软件分析图片,获得根系形态指标。将整株植株分成根、茎、叶三个部分,测量干重和氮含量。根系分层试验在大型根系观测系统中进行。吸收动力学试验采用改进常规耗竭法,并比较分析了木薯根系形态、根系构型特征及硝态氮吸收动力学参数差异。【结果】N1和N0条件下,氮高效品种SC10生物量和氮素积累量均显著高于氮低效品种SC205(P < 0.05)。N0条件下,SC10的整株生物量降幅为37.4%,SC205的降幅为69.4%,品种SC10的降幅显著低于SC205 (P < 0.05);SC10的根、茎、叶和全株氮积累量均显著高于SC205,全株氮积累量为SC205的152%。与N1相比,N0处理的木薯品种SC10总根长、根系表面积和细根根长的降幅分别为11.0%、10.0%和20.4%,SC205的降幅分别高达35.9%、27.7%和50.2%,两个品种下降幅度差异显著 (P < 0.05)。低氮诱导木薯根系分布下移,SC10根系呈上宽下窄三角形,最深可达180 cm土层;SC205根系呈椭圆形,最深达130cm土层。氮素吸收动力学试验结果发现SC10、SC205的Km分别为3.27和7.87 mmol/L,表明SC10根系对NO₃–的亲和性更高。【结论】氮高效品种SC10的根系对硝态氮的亲和力 (Km) 几乎是氮低效品种SC205的两倍。在氮素胁迫条件下,氮高效品种可形成优于氮低效品种的根系构型,特别是根系的总根长、根系表面积和细根根长的下降幅度显著小于氮低效品种,是有效缓解氮胁迫的重要原因。     

密度和施氮量互作对全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率的影响

【目的】本研究旨在探讨旱地全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率对种植密度和施氮量的响应。【方法】选择甘肃省定西市安定区农业部西北黄土高原地区作物栽培科学观测试验站,作物一年一熟,无灌溉,为典型旱地雨养农业区。2016和2017年,以耐密品种‘先玉335’为试验材料进行了大田试验。设置了3个种植密度 (45000、60000、75000 株/hm2) 和4个施氮量 (N0、138、207、276 kg/hm2,分别表示为N0、N138、N207、N276)。收获期调查分析了玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率。【结果】种植密度和施氮量均显著影响玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率,且两者互作效应显著。在中密度 (60000 株/hm2) 条件下,玉米籽粒产量较低密度 (45000 株/hm2) 和高密度 (75000 株/hm2) 分别增加了24.86%～26.91%和25.83%～34.34%,氮素利用效率分别提高了41.07%和41.63%,水分利用效率分别提高了9.87%～18.09%和17.81%～32.89%,且差异性均达到了显著水平。施氮量在138～276 kg/hm2范围内的玉米籽粒产量和水分利用效率均显著高于无氮处理,各施氮处理表现为N276 > N207 > N138 > N0,且N276、N207与N138、N0处理间差异显著。随着施氮量的增加,氮肥偏生产力呈下降趋势,氮肥利用率呈先升高后降低趋势,以施氮量为207 kg/hm2时玉米氮肥吸收利用率最大,较N276和N138处理分别提高了4.23%和27.37%。玉米产量提高引起了氮肥吸收利用率和水分利用效率的协同提高。【结论】综合考虑产量、氮素利用率和水分利用效率等因素,在本试验条件下,旱地全膜双垄沟播玉米栽培以种植密度为60000 株/hm2,施氮量为207 kg/hm2较为适宜。     

控释氮肥一次性基施提高谷子产量和氮素利用率

【目的】探索控释氮肥一次性基施对谷子生长、产量和养分利用率的影响,建立高效的谷子一次性施肥技术,为谷子轻简化栽培提供技术支撑。【方法】2015—2016年连续两年在山东泰安,以谷子品种‘济谷16’为试验材料进行了大田试验。控释氮肥为硫包膜尿素 (SN) 和树脂包膜尿素 (RN)。试验以不施肥 (CK) 为对照,在氮素用量相同的前提下,设:常规施肥 (NPK);硫包膜尿素一次性基施 (SN1);2/3硫包膜尿素氮基施 + 1/3尿素氮追施 (SN2);树脂包膜尿素一次性基施 (RN1);2/3树脂包膜尿素氮基施 + 1/3尿素氮追施 (RN2)。分析调查了谷子的产量、养分吸收及农艺性状。【结果】SN1处理的产量两年均为最高,分别达到4190.2、4458.3 kg/hm2,与常规施肥处理相比,产量提高了20.1%～53.5%,氮肥利用率提高了46.0%～56.3%。在施用同种控释氮肥的条件下,控释氮肥一次性基施处理的谷子产量和氮肥利用率显著优于控释氮肥基施 + 追施尿素处理,其中产量增加了5.8%～7.3%,氮素积累量增加1.6%～7.9%,氮肥表观利用率增加了3.7%～19.9%,氮肥生理利用率增加了5.1%～10.1%,氮肥农学利用率增加了21.4%～33.4%。谷子成熟期,不同处理秸秆和籽粒中的全氮、全磷、全钾含量不同,表现为施用同种控释氮肥的条件下,一次性基施处理的籽粒和秸秆氮磷钾含量显著大于基施 + 追施尿素处理。【结论】在谷子种植中,一次性基施控释氮肥可以在节约施肥成本的同时提高谷子产量和氮肥利用率。     

不同基因型抗虫棉氮磷钾养分吸收与分配特征

【目的】探讨不同抗虫棉品种植株干物质与氮、磷、钾养分积累分配特点,为制定棉花高产栽培管理措施提供依据。【方法】在大田条件下,选用三个抗虫棉品种(冀棉169、鲁棉研21号和岱字棉99B)为研究对象,比较研究了三个品种的干物质积累与氮磷钾吸收特性。【结果】冀棉169产量最高,两年分别比鲁棉研21号提高了27.9%和25.5%,分别比岱字棉99B提高了65.9%和41.1%。三个品种单铃子棉重的变化趋势与产量一致,而单株结铃数和衣分则不同。冀棉169棉株各器官干物质和氮磷钾积累量均较高,尤其在生育中后期,营养器官保持最高的氮磷钾养分积累量,促使其干物质积累量显著高于其他两个品种,为棉铃发育提供了充足的物质基础,铃叶比较大,因此结铃最多,单铃子棉重最大,皮棉产量最高,使得养分利用效率也最高。鲁棉研21号棉株各器官干物质和氮磷钾积累量均最低,主要是由于营养器官氮磷钾养分快速积累期结束最早,加之向棉铃分配比例最高,从而限制了营养器官的生长发育,影响生育中后期棉铃的发育,使之不仅结铃数最少,单铃子棉重较小,产量也较低。岱字棉99B棉株各器官干物质和氮磷钾积累量虽最高,但其快速积累期出现在盛花期以后,棉株贪青,结铃数虽较多,但单铃子棉重最小,使之产量最低,养分利用效率也最低。【结论】不同年代抗虫棉品种产量提高的主要原因是单铃子棉重的增加,其次是单株结铃数的提高。单铃子棉重和单株结铃数的增加主要归因于棉株总生物量和向生殖器官转运量的协同提高,特别是生育中后期保持高的同化物和生殖器官运转比例;而生物量的增加依赖于养分积累量和利用效率的提高。     

小麦开花期适量灌溉提高水氮利用效率减少土壤硝态氮淋洗的机理

  【目的】  探究开花期土壤水分含量对小麦植株氮素积累转移、土壤硝态氮含量、小麦产量及氮素利用率的影响,为小麦氮素高效利用及节水高产栽培提供理论依据。  【方法】  于2018—2019和2019—2020年两个小麦生长季,在大田条件下,供试品种为济麦22,在开花期设置3个水分处理:不灌水 (W0)、将0—40 cm土层土壤相对含水量补灌至70% (W1) 和85% (W2)。测定了小麦开花期和成熟期氮素的积累和转运、小麦产量及氮素利用率,并对小麦成熟期0—200 cm土层土壤硝态氮含量进行分析。  【结果】  1) W1处理中,两个小麦生长季开花期营养器官贮存氮素转移量比W0和W2处理平均提高11.63%和7.27%,氮素转移率分别增加9.49%和6.11%;成熟期籽粒氮素分配量平均提高22.5%和12.9%,但叶片和穗轴+颖壳中的氮素分配量显著低于W0和W2处理,因而提高了氮素收获指数。2) 补灌至70% (W1) 处理降低了60—120 cm土层土壤硝态氮含量,小麦氮素吸收量比W0和W2处理平均提高11.4%和6.5%,土壤氮素表观盈余量平均降低51.0%和40.9%,W1处理减少硝态氮向深层土壤淋溶的风险,降低了0—200 cm土层土壤中无机氮的残留量和土壤氮素表观盈余量,有利于小麦根系对土壤氮素的吸收利用。3) W1处理的小麦千粒重比W0和W2处理平均增加11.0%和5.4%,籽粒产量提高25.9%和11.8%,水分利用效率平均提高17.0%和12.7%,氮素吸收效率提高了11.4%和6.5%,氮素利用效率增加了13.0%和4.9%。  【结论】  在小麦开花期,将0—40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%,可以显著提高小麦灌浆中后期营养器官贮存氮素向籽粒的转移量和转移率,提高小麦成熟期籽粒中氮素的积累量和分配率,进而提高了产量、氮素收获指数、氮素利用率和水分利用效率,同时降低了60—120 cm土层土壤硝态氮含量,因而减少了环境风险。灌溉过量导致硝态氮过多向下移动,影响根系吸收,水分不足则降低氮素向籽粒的运转。     

玉米免耕留膜可减少后茬轮作春小麦水氮用量

【目的】河西绿洲灌区玉米普遍采用地膜覆盖措施,其收获后地膜的完整率仍高达70%。研究后茬小麦继续利用该地膜条件下相适应的水氮耦合管理,以期最大化发挥农资的效益,提高小麦产量和氮肥利用率。【方法】2016—2017年度,在甘肃河西绿洲灌区玉米–小麦轮作田进行三因素裂区田间试验。选择头茬玉米进行免耕 (NT) 和传统耕作 (CT) 的田块,在后茬小麦播种时,保留免耕玉米的覆盖地膜,免耕进行小麦播种,而在传统耕作玉米地块,清理残膜,粉碎后翻入土壤中。在两种耕作处理方式下,设传统灌水减量20% (1920 m3/hm2,I1) 和传统灌水量2400 m3/hm2 (I2) 两个灌溉处理,传统施氮减量40% (135 kg/hm2,N1)、传统施氮减量20% (180 kg/hm2,N2) 与传统施氮225 kg/hm2 (N3) 三个施氮水平,组成12个处理。从春小麦出苗20 d后,每15 d采集植株样,测定各器官含氮量,计算营养器官的氮素转运量、转运率、营养器官氮素转运对籽粒贡献率及氮素收获指数。【结果】与传统耕作相比,免耕留膜各处理显著提高了春小麦地上部氮素累积量,两年提高10.9%～14.2%。灌水减量20%+施氮减量20%处理提高了春小麦地上部氮素累积量,较传统耕作、灌水与施氮处理提高4.3%～6.1%。免耕较传统耕作提高了春小麦叶、茎营养器官氮素向穗部的转运量、转运率及对籽粒的贡献率,以免耕同步集成减量20%灌水+减量20%施氮 (NTI1N2) 处理提高幅度较大,较灌水减量20%+施氮减量40% (CTI1N3) 处理叶、茎氮素向穗部的转运量分别提高31.9%～45.7%与54.5%～61.5%,转运率分别提高15.5%～16.3%与20.8%～23.1%,对籽粒的贡献率分别提高13.3%～29.0%与26.4%～36.7%。NTI1N2处理可获得较高籽粒产量与氮素收获指数,较CTI2N3处理分别提高15.2%～22.0%与7.6%～10.0%。【结论】在玉米–小麦轮作体系下,前茬免耕玉米覆盖的地膜对后茬小麦生长依然有显著效果。而且,此时减少20%的常规灌水量和常规施氮量,可以获得更高的产量和氮肥利用率。因此,在河西绿洲灌区小麦–玉米轮作体系中,应推广玉米收获后采用免耕,并在后茬小麦继续使用覆盖的地膜,同时减少20%的灌水量和氮肥施用量。     

低氮胁迫下玉米幼苗氮素和蔗糖分配特性

  【目的】  明确玉米自交系幼苗氮素吸收、转运与利用特性,探究低氮胁迫下其不同表型和生理性状的变化规律。  【方法】  以玉米自交系XY4和PH4CV为供试材料,进行了水培试验。设置正常氮 (N 2 mmol/L,NN) 和低氮 (N 0.04 mmol/L,LN) 两个氮水平,从培养3 h起,每3天测定一次幼苗生物量、光合特性、根系性状及氮素和蔗糖含量,直至第12天。  【结果】  玉米幼苗根系对低氮胁迫的反应早于地上部,与NN处理相比,LN处理PH4CV和XY4的根干重分别在培养第3和第6天时增加了65.15%和84.63%,而从培养第9天开始,LN处理下两自交系幼苗地上部干重显著低于NN处理,由此导致根冠比增加;与NN处理相比,LN处理下除了胞间CO₂浓度 (Ci) 和水分利用效率 (WUE) 外,两自交系幼苗叶片的SPAD值、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr) 和气孔导度 (Gs) 等光合特性均显著降低,且XY4下降幅度均大于PH4CV;LN处理下两自交系幼苗根干重的变异来源并不一致,XY4根干重的增加与总根长、根表面积、根体积、侧根数和初生根长增加有关,而PH4CV主要与侧根数目增加有关;与NN处理相比,LN处理两自交系幼苗地上部的氮素积累量和蔗糖含量显著降低,且XY4老叶的氮素含量下降速率明显快于PH4CV,而根系的氮素积累量、单株氮素生理利用效率和根中蔗糖含量均显著增加,且XY4增加的幅度均大于PH4CV。  【结论】  低氮胁迫促使玉米幼苗分配给地上部的氮素和蔗糖相对较少,因此限制地上部生物量积累及叶片光合能力的发挥,而分配给根系的氮素和蔗糖相对较多,从而促进根系形态建成,以利于吸收更多的氮素。