应用~(15)N研究氮肥运筹对棉花氮素吸收利用及产量的影响

【目的】有关棉花适宜的施氮时期存在争议,国外有学者推荐最佳施氮时期为出苗后和现蕾期,也有研究认为播前和初花期各施一半较好。氮同位素示踪技术能区分作物吸收利用的肥料氮及土壤氮,并能深入细致研究施入氮肥的去向及在作物体内的分配。本文采用氮同位素示踪技术研究氮肥底追比例,施氮时期对棉花氮素吸收和产量的影响,以期为华北平原棉区氮肥管理提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,以转Bt+Cp TI基因抗虫棉品种中棉所79(CCRI 79)、中棉所60(CCRI 60)为材料,设氮肥底施与初花期追施比例1∶1(N1)、1∶2(N2)、0∶1(N3)、氮肥底施与蕾期追施比例0∶1(N4)4个处理,研究氮肥运筹对棉花初花期、收获期15N吸收、15N回收率、生物量积累和籽棉产量的影响。【结果】初花期棉株不同器官的氮素吸收来自氮肥(Ndff)的比例随底肥氮施用量的增加而显著增加,增幅为25.88%42.45%。收获期不同处理棉花单株Ndff%随追施氮量的增加而显著增加,增幅为26.92%54.14%,N3、N4处理的棉花单株Ndff%显著高于N1和N2。N2处理的棉花单株籽棉产量高于其他处理,但与N1处理的差异不显著,N2处理单株生物量与N1、N3差异不显著。2个品种N3、N4处理的棉花收获期单株15N积累量均显著高于N1和N2处理,棉株收获期15N回收率均显著高于N1。N2处理的棉花收获期15N回收率高于N1处理,但差异未达到显著水平。棉花收获后N2处理土壤15N回收率低于N1,但差异不显著。【结论】本试验条件下,2个棉花品种氮素底追比为1∶2时的籽棉产量与15N回收率优于底追比为1∶1处理,底追比为0∶1的处理15N回收率在4个处理中最高,但未显示出产量优势,这些结果有待在大田试验中进一步验证。     

氮肥用量对花生氮素吸收与分配的影响

为明确花生氮素吸收与分配规律,以花育25号为试验材料进行土柱栽培试验,采用¹⁵N 示踪法研究氮肥用量对花生不同器官氮素同化吸收与积累分配的影响。结果表明,当施氮量超过90 kg·hm^-2(N2)时,花生植株各器官干物质量及氮素积累量基本不再显著增加。籽仁干物重在3个施氮量(N1、N2、N3) 条件下分别较不施氮增加2.61%、5.32%和1.88%,且在施氮量90 kg·hm^-2(N2)时最高,为19.00 g/株。同一施氮量条件下,花生不同器官¹⁵N 积累量表现为籽仁> 叶> 茎>果壳>根;在不同施氮量条件下,¹⁵N 在花生各器官积累量随施氮量增加而增加。N2增加了¹⁵N 在籽仁中的分配比例,降低了茎和叶片中的分配比例,促进氮素由营养器官向生殖器官转运,提高了¹⁵N 在籽仁中的积累量,其氮肥利用率分别较N1、N3和N4提高22.77%、17.56%和28.13%。综上,本试验条件下施用90 kg·hm^-2氮素(N2)可提高花生籽仁干物重,增加氮素积累量和氮肥利用率。一元二次方程模拟结果表明,77.19 kg·hm^-2为花生产量最高的最适施氮量。本研究结果为花生氮肥利用率及氮肥的合理施用提供了理论依据。     

氮肥后移对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收的影响

为改变小麦“一炮轰”施肥存在的弊端,通过两个田间试验,研究了不同氮肥后移模式对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收、累积的影响,旨在了解冬小麦对氮素吸收和转运规律,为实现冬小麦超高产和合理施肥提供依据。结果表明,与传统“一炮轰”施肥技术相比,氮肥后移可以提高冬小麦的子粒产量、穗数及氮肥利用率,以N4处理（50%作为基肥,50%返青后追施）最高,两个试验点产量分别达到3857和8240kg/hm2,增产25.8%和17.3%,穗数增加6.0%和18.1%,氮肥利用率提高111.8%和107.4%。冬小麦氮素累积主要集中在返青后期至灌浆期阶段,因此在保证基肥的条件下,返青期后追施氮肥显得尤为重要。表明在本试验条件下,比较合理的氮肥施肥模式为50%作为基肥,50%返青后追施。     

氮肥追施时期及包膜控释氮肥对冬小麦产量和氮素吸收的影响

采用盆栽试验,研究了氮肥追施时期和包膜控释尿素对冬小麦产量、产量构成、氮肥利用率和土壤氮素表观损失等方面的影响。结果显示:冬小麦氮肥最佳追肥时期为拔节期;与40%普通尿素底施+60%普通尿素拔节期追施(F2)相比,30%普通尿素+35%控释期90d包膜尿素+35%控释期120d包膜尿素配合(F4、F6)一次性底施的氮素释放与冬小麦对氮素需求吻合较好,F4小麦植株总氮吸收量增加6.11%,减氮25%条件下(F6)增加8.48%;与F2相比,F4使冬小麦增产5.02%,经济系数提高6.43%,氮肥利用率提高10.22%,同时土壤氮素表观损失降低。F4通过提高千粒重和单穗重来提高产量,而F6通过维持穗粒数保证产量。     

氮肥运筹对滴灌甜菜产量、氮素吸收和氮素平衡的影响

以甜菜品种"Beta356"为材料,研究了氮素运筹[甜菜叶丛快速增长期、块根膨大期和糖分积累期的氮素追施比例分别为6∶3∶1、5∶3∶2、4∶4∶2(用N1、N2、N3表示),不施氮素的处理为对照(用CK表示)]对滴灌甜菜产量、氮素吸收和氮素平衡的影响。结果表明:各处理甜菜产糖量为N3N2N1CK,氮素运筹间差异不显著。与N1处理相比,适当降低叶丛快速生长期的氮素施用比例,有利于提高氮肥表观利用率和氮肥表观残留率,降低氮肥表观损失率。其中N2处理的氮肥表观利用率和氮肥表观残留率分别比N1和N3处理提高了-3.00%和22.00%,108.22%和-0.14%,N2处理的氮肥表观损失率分别比N1和N3处理降低了262.40%和65.25%。综合考虑产量、氮素利用和氮素平衡认为,N2处理具有较高经济效益和环境效益,是北疆滴灌甜菜合理氮素运筹模式。     

氮肥不同施用技术对直播水稻氮素吸收及其产量形成的影响

应用15N示踪技术研究了不同氮肥施用技术对直播水稻氮素吸收及其产量形成的影响。结果表明 ,在氮肥用量相同的情况下 ,采用“一基三追” ,即在施基肥的基础上 ,追施苗肥、蘖肥和穗肥的施用技术能促进直播稻均衡生长 ,增加穗数 ,粒数和粒重 ,是一种适合直播水稻高产栽培的施肥技术。     

氮肥基追比对南疆杂交棉氮素吸收、生物量及产量的影响

探索不同氮肥基追比水平下杂交棉的氮素吸收、干物质积累及产量的变化规律,为南疆杂交棉高产高效栽培技术提供理论依据。以兆丰1号和鲁棉研30号为试验材料,设3个氮肥基追比处理(N1,基肥∶追肥=0∶10;N2,基肥∶追肥=2∶8;N3,基肥∶追肥=4∶6),研究了氮肥基追比对杂交棉氮素吸收、干物质积累及产量的影响。结果显示,随着氮肥追肥比例的减少,植株生物量和氮素吸收量先升后降。其中N1处理不利于棉株干物质积累和氮素的吸收,显著降低了累积速率,使棉花生育期提前、衰老加快;N2处理提高了干物质快速积累速率,延长了快速积累持续时间,增加了开花后生物量积累、氮素吸收量以及花后同化物与氮素向生殖器官中的转运;N3处理由于追肥比例较少,开花后干物质与氮素的积累量以及花铃期干物质与养分向生殖器官中的分配比例减少。本试验条件下,两个杂交棉品种的基肥∶追肥=2∶8处理的棉花干物质及氮素累积最为协调,并能同步增加单株结铃数和铃重,进而实现增产。     

氮肥运筹对棉花干物质积累、氮素吸收利用和产量的影响

通过膜下滴灌田间试验,研究不同氮肥运筹模式对棉花干物质积累、氮素吸收利用及产量的影响。结果表明,各处理棉花干物质及氮素积累均符合Logistic方程;棉花干物质积累最快时期出现在出苗后83～139 d。不同的氮肥运筹可明显影响到棉花氮素吸收最大速率及其出现日期,以有机无机氮肥配施（N2+M）处理的氮素吸收最大速率较高,且其出现日期相对较早。棉株对干物质分配中心与氮素吸收分配中心一致。各施氮处理氮肥利用率在32.11%～49.24%之间,N2+M处理氮肥利用率最高,其它处理氮肥利用率随施氮量的增加而降低。本试验中,N2+M处理产量达1890 kg/hm2,显著高于其它处理。     

移栽期和氮肥对烤烟产量、产值及氮素吸收利用的影响

采用大田15N同位素示踪试验,在湖北襄樊2个不同海拔的植烟生态区,研究了3个不同烟苗移栽期及施用氮肥对烤烟产量、产值和氮素吸收、利用及分配的影响。结果表明,低海拔和高海拔植烟生态区施用氮肥烤烟产量分别增加29%和19.2％,产值分别增加24.8%和25.7%。与5月5日移栽相比,推迟移栽期（5月15或25日）对低海拔地区烤烟产量产值影响不明显,但显著提高高海拔地区烤烟产量产值10%～30%。对烤烟总氮累积量的分析表明,推迟移栽期,低海拔地区植株吸氮量增加25%～45%,而高海拔地区植物吸氮量下降6%～20%。低海拔和高海拔试验点烤烟的地上部氮肥利用率分别约为30%和21%。推迟移栽期显著提高生育前期氮肥利用率,但在中后期无明显影响。与总氮积累趋势相反,推迟移栽期,烤烟各部位肥料氮占总氮的比例,低海拔地区下降10%～40%,而高海拔地区增加15%～50%。在高海拔地区,5月中下旬移栽烟苗有利于肥料氮素的吸收利用和增产增收作用。     

黄腐酸和聚天冬氨酸对蕹菜氮素吸收及氮肥去向的影响

为了解黄腐酸(FA)和聚天冬氨酸(PASP)对蕹菜氮素吸收及氮肥去向的影响,采用15N尿素示踪技术,设置不施氮肥(CK),单施尿素(N),尿素配施低、中、高用量的FA和PASP(NF1、NF2、NF3、NP1、NP2、NP3)8个处理,在温室条件下进行盆栽试验。结果表明,与N处理相比,配施FA和PASP后蕹菜地上部鲜重增加了7.46%~17.55%;NP2、NP3和各NF处理显著提高了蕹菜的吸氮量,提高幅度为10.84%~18.25%,其中,蕹菜对非标记氮的吸收量显著增加,且随FA和PASP用量的增大而增加;NF3处理的15N利用率显著低于N处理,其余处理无显著变化;NF2、NF3、NP2和NP3处理的15N损失率比N处理减少了5.41~14.58个百分点;NF2、NF3和NP2处理的15N土壤残留率增加了5.08~20.02个百分点。研究表明,中、高用量的FA和PASP与尿素配施促进了蕹菜对氮素(尤其是非标记氮素)的吸收,同时减少了氮肥的损失,增加了氮肥在土壤中的残留,对土壤氮库的贡献作用显著。     

氮肥用量与运筹对水稻氮素吸收转运及产量的影响

应用15N示踪技术研究了大田条件下氮肥用量与运筹对水稻氮素吸收、转运及籽粒产量的影响。试验分别设置3个氮肥水平(0、150和240 kg/hm2N)和两种基追比例(即基肥:蘖肥穗粒肥分别为40%︰30%︰30%(A)和30%︰20%︰50%(B)),共5个处理,依次记作N0、N150A、N150B、N240A、N240B。结果表明,在0~240 kg/hm2范围内,提高氮肥水平,显著增加水稻吸收的肥料氮素、土壤氮素数量以及肥料氮在土壤中的残留量。成熟期高氮处理(240 kg/hm2)水稻吸收的肥料氮素、土壤氮素及肥料氮在土壤中的残留量较多,分别为110.25、65.91、32.69 kg/hm2,而氮素的吸收利用率和土壤残留率下降,氮素损失率增加。在相同的氮肥水平下,采用基肥蘖肥穗粒肥比例为30%︰20%︰50%时,水稻吸收的肥料氮数量显著增加,氮素吸收利用率和土壤残留率提高,氮素损失率降低。适量施氮并增加穗粒肥的施氮比例,可以显著增加水稻产量。在本实验条件下,施氮量为240 kg/hm2及基肥蘖肥穗粒肥为30%︰20%︰50%的施氮处理是兼顾产量和环境的最佳氮肥运筹方式。     

不同施氮方式对春玉米产量、氮素吸收及经济效益的影响

通过田间试验,研究了不同施氮方式(习惯施氮量、推荐施氮量及等氮量下有机肥替代)对春玉米产量、氮素吸收及经济效益的影响。结果表明:施氮能显著提高春玉米产量,2008年和2009年分别提高11.2%～16.8%、10.9%～24.2%。等氮量下,30%有机肥氮替代模式能够维持或显著提高春玉米产量。除2009年推荐施氮量下有机肥氮替代处理春玉米产量低于习惯施氮量外,其它相同施氮模式间春玉米产量均无显著差异。有机肥氮替代模式氮素吸收量和肥料利用率较等氮量下100%化肥氮偏低,但施氮效益较高,因此,有机肥氮部分替代化肥氮可作为东北春玉米的有效施氮措施。     

不同氮水平对生姜产量和品质及氮素吸收的影响

采用田间试验研究不同基础肥力土壤、不同氮肥水平对生姜产量和品质及氮素吸收的影响。结果表明,氮肥对生姜根茎产量及品质有明显的影响,合理施氮能显著提高根茎产量,改善其营养及安全品质。两种不同基础肥力土壤下,生姜根茎产量均表现为随施氮量的加大先增加后降低,呈抛物线关系,所有处理中N450获得了最高根茎产量。品质分析结果显示,施用适量氮肥能明显提高生姜根茎蛋白质、维生素C、糖分和姜精油含量,有效控制硝酸盐及亚硝酸盐含量。其中,维生素C含量,基础肥力较高土壤以N225处理最高;肥力较低土壤N450处理达到高峰。粗蛋白含量,肥力较高土壤N225处理最高,N450最低;肥力较低土壤,随施氮量的增加,根茎粗蛋白含量相应提高,N600处理达最大值。糖分和姜精油含量,两种肥力土壤下分别是N600和N450处理最高。根茎硝酸盐和亚硝酸盐含量随施氮量的增加而升高,与氮肥用量呈极显著正相关。施用氮肥后生姜地上部茎、叶和地下根茎含氮量明显提高,氮素吸收量显著增多。     

有机-无机肥配施对水稻产量、品质及氮素吸收的影响

通过田间试验,研究氮施用量相同的条件下,有机肥和化肥不同比例（有机肥氮分别占100%、70%、40%、20%和0%）,对早稻、晚稻及单季稻施用对水稻产量、品质和氮素吸收的影响。结果表明,有机肥氮为40%、20%、40%时,早稻、晚稻和单季稻产量最高,分别比单施化肥区增8.5%、2.8%和4.6%。有机肥氮在20%～40%之间,稻米品质较佳,比例过高则稻米易碎、垩白上升和蛋白质含量下降。有机肥氮为20%水稻氮素累积量最高,有利于氮素的吸收、利用。     

不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响

运用15N示踪法研究了不同施氮量对两个品种水稻（4007和武运粳15）干物质积累量与其对15N吸收及分配的影响。结果表明,当施氮量超过N 150 kg/hm2时, 两个品种水稻子粒产量均不再显著增加。4007在4个施氮量下(N 100,150,200和 250 kg/hm2)分别比无氮区增产22.3%,36.9%,43.2%和38.1%;武运粳15分别增产10.6%,18.8%,27.1%和21.5%。同一施氮量下,4007子粒中15N累积量显著高于武运粳15,但茎叶和根中没有差异。增加施氮量降低了15N在水稻子粒中的分配比例,但提高了茎叶中15N的分配比例。15N在根中的分配比例不受施氮量和品种的影响。研究结果还表明,同一施氮量下,4007对肥料氮的总体利用率要比武运粳15高3～6个百分点。     

氮素运筹对玉米干物质积累、氮素吸收分配及产量的影响

田间小区试验,研究了氮素运筹对玉米干物质累积、氮素吸收分配及产量的影响。结果表明,施氮和有机肥可以延长干物质积累的旺盛时期,使玉米干物质总量积累速率最大的时刻推后1～3d,增加了玉米的干物质积累量。氮肥配施有机肥能延长氮素积累的旺盛时期,其中,N2+M处理氮素积累的旺盛时期△t分别比N0、N1、N2、N3和FP处理延长了6、4、6、1和7d,该时段吸N量比FP处理增加 0.25 g/plant,比等氮量的N2处理增加0.24 g/plant。播前施有机肥 30 t/hm2,在减 N 26.83%的情况下,玉米吸氮量比常规施肥（FP）提高 6.52%,氮素利用率达54.31%,高于常规施肥的 33.27%;玉米增产24.12%,比常规施肥增收2696元/hm2。     

基蘖肥氮量与寒地水稻产量和氮效率的关系

在固定穗肥氮量(35 kg·hm~(-2))的条件下,研究基蘖肥氮量与寒地水稻产量和氮效率的关系。2011~2012年,设置基蘖肥氮量分别为30、65、85和115 kg·hm~(-2)的处理,并以不施氮为对照。测定了主要生育期水稻干物质、氮积累、产量和氮效率。结果表明:随着基蘖肥氮量的增加,水稻抽穗期前或拔节前的干物质积累量和氮积累量也相应增加,两者为显著的正相关;成熟期干物质积累量、氮积累与基蘖肥氮量呈显著的二次曲线关系,基蘖肥氮量太高反而不利于后期干物质和氮素积累;水稻产量和基蘖肥氮量呈二次曲线关系,收获指数亦随氮肥用量增加呈先增加后减小的趋势;氮素吸收效率、氮肥偏生产力和基蘖肥氮量呈显著负相关关系。2012年温度较高,因此产量和总氮积累均高于2011年。在试验的土壤条件下,平均基蘖肥氮量为64 kg·hm~(-2)较为适宜,基蘖肥用量增加虽没有造成减产,却使氮素大量损失,使氮效率降低,适宜的基蘖肥氮量是水稻高产和氮素高效利用的关键。     

15N示踪法研究不同灌水处理对小麦氮素吸收分配及利用效率的影响

通过田间试验,采用15N示踪法,设置全生育期不灌水（W0）、冬水+拔节水（W1）、冬水+拔节水+开花水（W2） 3个灌水处理,每次灌水60 mm,每个灌水处理下,设置15N尿素作底肥+普通尿素作追肥、普通尿素作底肥+15N尿素作追肥2个15N示踪处理的微区,研究不同灌水处理对小麦氮素吸收分配及利用效率的影响。结果表明,成熟期地上部植株氮素积累量及来源于土壤的氮素的积累量均为:W2＞W1＞W0;肥料氮的积累量为W0、W1＞W2。W1处理基肥氮积累量及比例均显著低于W0处理,追肥氮的积累量及比例均显著高于W0处理;W2处理基肥氮和追肥氮的积累量均显著低于W0处理。成熟期肥料氮在植株各器官的分配量为:子粒＞茎秆+叶鞘＞叶＞穗轴+颖壳;各处理营养器官中基肥氮的比例高于追肥氮,子粒中追肥氮的积累量及比例高于基肥氮。子粒中分配的肥料氮量为W0、W1＞W2。W1处理子粒产量最高,植株中肥料氮的积累量及利用率均高于W2处理。说明灌溉冬水+拔节水促进了小麦对追肥氮和土壤氮素的吸收积累,提高了肥料氮的积累量和利用率;在此基础上增灌开花水,地上部积累的追肥氮量及其向子粒中的分配比例均显著降低,这是花后供水多导致产量和氮肥利用效率显著降低的生理原因。     

不同施氮处理草莓氮素吸收分配及产量差异的研究

利用稳定性同位素15N示踪技术,研究了施肥时期与施肥量对设施盆栽草莓15N尿素吸收分配的影响。结果表明,15N尿素定植时与花前各半量追施,氮肥利用率最高,达52.5%,花前追肥利用率最低,为34.2%。不同时期施肥,植株收获时氮素在草莓各器官中的分配差异较大,定植时追肥,营养器官分配率为85%,生殖器官15%;定植时和花前各半量追肥时,营养器官分配率为72.2%,生殖器官27.8%;而花前追肥则生殖器官分配率提高到31.3%。15N的吸收分配随着生长中心而转移,生长后期生殖器官对15N的竞争力高于营养器官。增加氮肥施用量,氮肥利用率下降。田间试验表明,氮肥运筹对植株成熟叶片硝态氮浓度与SPAD值有显著影响,设施栽培草莓施N225.kg/hm2,于定植时与花前各半量施用,草莓花芽分化早,早期产量与总产量均高。