基于磷肥施用深度的夏玉米根层调控提高土壤氮素吸收利用

良好的根系构型能够促进作物高效获取土壤养分。基于磷肥施用深度的根层调控技术可以优化夏玉米根系的时空分布并促进其与土壤水分、养分供应的空间匹配性,为通过玉米根系挖潜实现节肥增效提供理论与技术支撑。本试验以不施磷肥处理为对照(CK),设置距离地表-5 cm (P5)、-10 cm (P10)、-15 cm (P15)和-20 cm (P20)深度施用磷肥处理,分析各处理对夏玉米根系分布、植株生长及产量形成、氮素吸收、积累与转运的影响。结果表明,磷肥适当深施显著促进夏玉米根系生长,根干重、根长密度、根系表面积和根体积均显著增加,整体表现为P15>P10>P20>P5>CK。随着磷肥施用深度的增加,深层玉米根系显著增加。P15和P20处理根干重所占比重,在20～40cm土层分别为12.3%和12.1%;在40～60 cm土层分别为6.7%和6.9%。根系分布深度的增加促进了对土壤氮素的吸收,深施磷肥处理各土层中尤其是20cm以下土层土壤氮素含量显著降低。根系分布的优化同时促进了植株氮素积累与转运, P15处理较P5处理氮素吸收效率、氮积累量、转运量及氮肥偏生产力2年平均...     

深松措施下磷肥施用深度对春玉米根系特性的影响

为探明深松措施下磷肥施用深度对春玉米根系特性的影响,实现根系与磷素在空间上充分耦合,可为玉米高产栽培磷肥合理运筹提供科学依据,采用裂区设计,以耕作方式为主区,副区为施磷深度,研究深松措施下不同施磷深度不同春玉米品种的根系生物量、比根长和根系活力,并分析其与产量的相关性。结果表明:旋耕措施下,0～20 cm土层根干质量吐丝期P12和P18较高,乳熟期P12较高,P24吐丝期低于P6而乳熟期高于P6; 20～60 cm土层吐丝期和乳熟期磷肥深施处理均高于P6,以P12最高。深松+旋耕措施下,0～20 cm土层春玉米根干质量吐丝期施磷深度处理均高于正常施磷P6,0～20 cm土层乳熟期和20～60 cm土层吐丝期和乳熟期均为P12和P18较高。旋耕措施下0～20 cm和40～60 cm土层比根长P12最大,与P6差异显著,20～40 cm土层P24最高。旋耕措施下3个土层根系活力和0～20 cm,40～60 cm比根长均表现为P12最高,深松+旋耕措施下根系活力除20～40 cm吐丝期外,P12与P18差异不显著,均高于P6,比根长0～20 cm土层吐丝期和乳熟期P12最高,P24最低,40～60 cm土层P12和P18差异不显著,P12高于P6和P24。除吐丝期20～60 cm土层根系生物量外,2个生育期各土层根干质量、比根长和根系活力与产量呈显著、极显著相关,根系干质量和比根长主要影响因素是深松和磷肥施用深度,根系活力与深松密切相关。综上,春玉米总根干质量、比根长和根系活力与产量呈正相关,总体表现为深松+旋耕旋耕措施,磷肥施用深度在旋耕措施下12 cm左右较为适宜,在深松+旋耕措施下12～18 cm较为适宜。     

磷肥施用方式对黄淮地区夏玉米土壤磷素有效性及产量的影响

为探究黄淮地区适宜的磷肥施用方式,通过开展大田试验对4种磷肥施用方式(常规撒施(P1)、分层施(P2)、条施(P3)、穴施(P4))下玉米不同生育时期干物质积累量、根系形态指标、不同土层土壤速效磷含量及磷酸酶活性、玉米产量及其构成因素进行测定分析。结果表明,不同施磷方式下,P2、P4处理的穗长和行粒数较P1处理显著提高22.57%,16.81%和15.19%,7.60%,P2、P3、P4处理穗粒数较P1处理分别显著提高25.26%,13.86%,17.00%,但P2处理单位面积穗数较P1处理显著降低15.30%,最终P2、P4处理产量较P1分别显著提高15.20%,10.79%。根系性状中,施磷方式显著影响了根长、根表面积、根体积、根尖数,其中P2和P4处理的根长较P1处理显著提高30.41%,33.75%; P2处理根表面积相较于P1处理显著提高23.77%,P4处理根表面积相较于P1和P3处理显著提高29.60%,21.70%;P2和P4处理下的根体积和根尖数较P1和P3处理均显著提高。对土壤速效磷含量分析表明,三叶期10～20 cm的土层中,P2和P4处理速效磷含量较P1显著提高...     

根际启动肥能够提高棉花磷效率和产量

【目的】探索磷肥条施和硫酸铵诱导根际酸化促进棉花根系生长、磷肥利用效率和产量的效应与技术原理。【方法】通过3年田间定位试验,在等量N、P养分投入条件下比较了磷肥全部作基肥、磷肥和硫酸铵作种肥条施、磷肥作种肥条施并配合滴施硫酸铵等调控根际过程的措施对棉花根系长度、根际pH、磷吸收及产量的效应。【结果】与磷肥作基肥、生育期滴施尿素的传统方法(对照)相比,施启动肥(即重过磷酸钙(P_2O_5)34.5kg·hm~(-2)和硫酸铵(N)7.5 kg·hm~(-2)作种肥条施)可促进棉花苗期的根系在施肥区(10～20 cm)增生,根长密度和根表面积分别比对照增加了114.3%和93.7%;同时,硫酸铵诱导根际土壤pH降低了0.41个单位,促进棉花苗期磷吸收和生长。在此基础上,花铃期进一步滴施硫酸铵可促进10～20 cm土层棉花根系生长,根际pH降低0.64个单位,提高了氮、磷的吸收量。3年平均的棉花籽棉产量比对照增加11.9%,氮肥偏生产力和磷肥当季利用率比传统施肥方法分别提高了28.5%和9.2个百分点。增加磷肥作种肥用量对棉花根系生长和菌根侵染无明显促进作用但可提高氮、磷肥效率和棉花产量。【结论】膜下滴灌棉花种植体系中,磷肥和硫酸铵作种肥条施并结合花铃期滴施硫酸铵能有效调节棉花根际pH、提高磷肥效率和棉花产量。     

有机无机肥料配合施用对玉米根系的影响

以玉米品种四密21为材料,通过土柱模拟试验研究了有机无机肥料配合施用对玉米根系的影响.结果表明:有机无机肥料配合施用,提高了玉米各土层特别是中、下层根系干重和比率;增加根系伤流量;延缓根系活力下降;降低根系MDA含量;提高根系SOD活性.所以能够延缓玉米根系器官的衰老,从而使玉米产量提高.     

不同培土厚度对玉米苗期生长发育的影响

为探明培土厚度对玉米苗期生长发育的影响,研究通过盆栽试验,以培土厚度为试验因素,探究不同的培土厚度:P3(培土厚度3cm)、P5(培土厚度5cm)、P7(培土厚度7cm)、P9(培土厚度9cm)、P11(培土厚度11cm)5个处理对玉米株高、地上部干重、根系数量、根系体积、根系干重以及根系活力的影响。研究结果表明:随着培土厚度的增加玉米株高、地上部干物质积累量、根系数量、根系体积、根系干重以及根系活力有显著的降低,影响玉米幼苗地上部和根系的生长,最终影响产量形成。随着培土厚度的增加,培土厚度为7cm处理优于其他处理。由此可以得出,在不影响地上部生长发育的前提下,适当增加培土厚度对地下根系的生长发育有利。     

栽培技术优化对冬小麦根系垂直分布及活性的调控

为探索优化小麦根系构建,促进小麦根系功能发挥,以达到小麦高产高效的栽培技术,于2012—2013和2013—2014年度小麦生产季,通过大田试验,比较研究了鲁原502在旋耕-基肥撒施(RT-SF),深翻-基肥撒施(PT-SF)和苗带旋耕-间隔深松-分层深施肥(SRT-SS-DT)3种栽培技术下产量及其构成,研究麦田0~90 cm内不同土层根系形态分布及生理特性的差异。与RT-SF和PT-SF处理相比,SRT-SS-DT处理显著提高了小麦的千粒重及单位面积穗数,使最终产量提高了3.96%~13.29%。SRT-SS-DT处理促进了小麦根系生长发育,拔节后15~60 cm土层内的根长密度和根干重密度、30~75 cm土层内根系总吸收表面积和活跃吸收面积较其他处理显著提高,尤其是在施肥层(15~30 cm土层)。开花后20 d,15~30 cm土层SRT-SS-DT的根系总吸收表面积和活跃吸收面积较RT-SF提高了66.3%和56.5%,较PT-SF提高了75.9%和59.8%。SRT-SS-DT增强了15~90 cm土层的根系活力,同时减缓了生育后期根系活力的下降,开花期至花后20 d,15~30 cm土层根系活力下降值在SRT-SS-DT处理下较RT-SF和PT-SF降低了28.5%和14.9%。此外,在花后20 d,SRT-SS-DT处理小麦15~90 cm土层根系表现较低MDA含量和较高SOD活性,尤其是15~30 cm土层,根系SOD活性分别比PT-SF和RT-SF处理高20.6%和10.9%。15~90 cm土层根系活力和根干重占比与小麦产量呈显著正相关。结果表明,通过对苗带旋耕、间隔深松和分层深施肥等栽培技术的集成和优化,可以有效扩展深层土壤根系的分布,提高深层土壤根系的活性,尤其是施肥层,有助于小麦产量提高。     

海河低平原深松播种对夏玉米根系生理的影响及其节水增产效应

于2012—2013年在河北省农林科学院旱作农业研究所深州试验站,以郑单958为供试品种,设置夏玉米深松播种和免耕播种两个处理,从玉米出苗开始,根据生育进程定期观察玉米根系形态、生理指标及微观结构、玉米冠层光合特性和叶面积指数,成熟期测定产量,计算水分利用效率和2 m土体水分储蓄情况。结果表明,0~60 cm土层,深松播种处理可提高玉米根系干物质积累、表面积、根长和活跃吸收面积比例,全生育期分别比免耕播种处理提高30.5%、24.6%、29.7%和56.3%。0~60 cm土层,深松播种处理玉米根系脯氨酸含量、硝酸还原酶活性和根系活力分别比免耕处理高140.0%、37.0%和36.5%。全生育期,深松播种处理根系伤流液总量比免耕播种处理提高15.2%。0~40cm土层,深松播种处理单根和整株根系导水率分别提高15.8%和17.0%。0~40 cm土层,深松播种处理玉米根系中柱导管直径增大,中柱鞘细胞壁及中柱内薄壁细胞的细胞壁增厚栓化,髓细胞数量增多但整体在髓腔横切面积中所占比例偏小,后生木质部导管直径增大、数量增多,皮层厚度降低;0~20 cm土层,深松播种处理根系皮层中部细胞虽也较大但层数较少,相当于免耕处理的86.2%。深松播种处理可提高玉米叶面积指数,全生育期平均比免耕处理高12.5%;深松播种处理还可提高叶片光合速率和光合势。深松播种处理玉米籽粒灌浆速率全生育期平均比免耕播种处理高5.0%。与免耕处理相比,深松播种处理2年平均穗粒数、千粒重和产量分别比免耕播种处理提高2.4%、3.9%和8.2%,耗水量降低9.1%,产量和水分利用效率分别比免耕处理高8.2%和14.4%,2 m土体贮水量提高31.7%。     

华北地区夏玉米生产中磷素利用特征研究

为评估当前中国华北地区夏玉米生产中的磷素利用效率和影响因素,促进磷肥资源高效利用和降低损失和污染,本研究通过收集1980年以来公开发表的夏玉米田间试验的文献,对华北地区夏玉米磷肥试验数据进行收集、整理和分析,获得了夏玉米的籽粒与秸秆产量及其比例,以及施磷量与籽粒和秸秆磷含量的关系模型。研究发现,随着施磷量的增加,土壤-夏玉米作物系统的磷素表观盈亏量呈线性增加,在施磷达到75 kg/hm ²时,磷素表观盈亏量为0。华北地区的夏玉米磷肥平均利用效率约为15%;增加氮肥施用量以及与磷合理配施有利于提高磷肥利用效率。整体上,夏玉米对磷酸二铵的利用效率高于过磷酸钙;有机肥和化肥配施可以有效提高磷肥利用效率。夏玉米‘天泰60’品种的磷肥利用效率最高。在华北地区夏玉米生产中,选用磷酸二铵以及适合的氮肥水平、有机肥与化肥配施,可以提高磷肥利用效率,降低磷肥损失和环境污染风险。     

覆盖方式对旱地春玉米根冠生长及水分利用效率的影响

为了探讨干旱半干旱地区不同覆盖方式对春玉米根冠生长状况及水分利用的影响,2014-2015年在陕西省西北旱作区开展了不同覆盖方式试验。设黑色地膜覆盖（BF）、白色地膜覆盖（WF）、秸秆覆盖（MS）和裸地不覆盖（CK）4个处理。试验于玉米生长的各个主要时期测定了玉米地下根系和地上部植株生长量,玉米收获后测定产量与水分利用效率。结果表明,黑色地膜覆盖较白色地膜覆盖、秸秆覆盖和裸地栽培能更好地协调玉米生育期的根冠比,明显促进了玉米吐丝期后的根冠生长,成熟期玉米根系体积黑色地膜覆盖方式下较白色地膜覆盖、秸秆覆盖和裸地栽培2年平均分别增加16.51%、21.18%和44.23%,单株干重2年平均分别增加9.34%、21.66%和40.68%。黑色地膜覆盖方式下玉米生育后期的群体叶面积指数高,根冠比大,产量显著增加,水分利用效率明显提高。玉米2年平均水分利用效率黑色地膜覆盖方式较普通白色地膜覆盖方式和秸秆覆盖方式分别提高9.41%和13.75%。在西北旱作地区,黑色地膜覆盖方式具有协调玉米根冠生长和提高玉米水分利用效率的增产效果。     

地下滴灌对土壤特性及韭菜根系分布的影响

在日光温室内利用地下滴灌栽培韭菜试验,结果表明,由于地下滴灌是通过埋于作物根系活动层的灌水管带定时定量地为作物供水,改变了水分在土壤中的运移方式,与对照相比,地下滴灌耕层土壤有机质含量增加13.71%~30.08%,土壤容重降低11.2%~12.4%,耕层土壤孔隙度增加12.2%~13.9%,给根系创造了良好的生长环境,促进根系向深层土壤生长,10~15cm、15~20cm长的根占总根量的比率增加12.5%、2.9%,0~5cm土层内韭菜根干重占所有土层根干重比率降低30.2%,5~10cm、10~15cm、15~20cm土层内分别增加19.9%、8.5%、1.8%。     

不同磷水平下2个玉米品种磷素分配与植酸磷积累的研究

植酸是谷物种子磷的主要贮存形式,降低玉米籽粒中植酸磷含量对减少粪磷污染有重要意义。利用田间试验,研究了不同供磷水平对2个玉米品种生长期间不同部位磷含量与籽粒植酸磷积累的影响。结果表明：施用磷肥可以提高2个玉米品种籽粒中总磷和植酸磷的含量以及积累量;金海5号的植酸磷含量与积累量均高于浚单20;植酸磷占全磷的比例在50％－62％之间,高植酸品种金海5号略高于低植酸品种浚单20;随着施磷肥水平的增加,降低了2个品种根、雄穗、穗轴等部位的磷转移率,但各部位转移到籽粒中的总磷的比例受施磷影响较小;玉米乳熟期穗位叶、苞叶、完熟期籽粒磷含量及磷积累量与植酸磷积累量成显著正相关。     

分层供水施磷对冬小麦磷效率及产量的影响

研究分层供水施磷对冬小麦磷效率及产量的影响,为指导旱地施磷提供一定理论和实践依据。试验设整体湿润(W1)和上干下湿(W2) 2 种水分处理,不施磷(CK)、表施(SP)、深施(DP)3 种施磷处理,供试品种选用水分敏感型（‘小偃22’）和抗旱型（‘长旱58’）。研究结果表明：磷肥施用深度对冬小麦磷根效率比、磷肥利用效率、磷肥偏生产力(PFPP)及产量的影响随土壤水分和品种而异。2 种水分条件下,‘小偃22’DP较SP处理磷肥利用率、PFPp均显著降低(P＜0.05),磷根效率比及产量则差异不显著;W1 处理下,‘长旱58’DP较SP处理除磷根效率比外其他指标均显著降低(P＜0.05),W2 处理下则相反,上述指标均显著增加(P＜0.05)。本试验结果表明,土壤水分供应不足时,磷肥深施有利于提高抗旱性较强冬小麦品种对磷素的吸收利用能力,从而提高磷肥利用率及产量。     

土壤水分和氮磷营养对冬小麦根苗生长的效应

在模拟田间原状土容重的条件下土培,研究了土壤水分和氮磷营养对小麦根苗生长及水分利用的效应。结果表明：在ＳＲＷＣ为４０％－７０％范围内,土壤水分亏缺严重,ＲψＷ和ＥＴ显著降低,根苗生长严重受阻,ＲＬ变短,ＲＤＷ降低,ＬＡ和ＰＤＷ减少;随着土壤水分趋于良好,ＲψＷ、ＥＴ和ＬＡ明显增加,ＲＤＷ和ＰＤＷ在ＳＴＷＣ为５５％－６２％之间时最大,而ＳＲＷＣ在５５％上下时ＲＬ达最长;土壤轻度干旱有利根系下扎,土壤     

分层供水施磷对冬小麦产量和氮、磷、钾养分吸收及其在不同器官分配的影响

研究分层供水条件下施磷对冬小麦产量和氮、 磷、 钾养分吸收及其在不同器官分配的影响, 为指导旱地施磷提供一定理论和实践依据。以土垫旱耕人为土为供试土壤, 进行土柱模拟试验, 研究分层供水施磷对冬小麦产量和氮、 磷、 钾养分吸收及其在不同器官分配的影响。试验设不施磷和施磷于0~30 cm和 30~60 cm土层 3种处理, 每个施磷水平下设整体湿润和上干下湿 （0~30 cm土层干旱胁迫, 30~60 cm土层湿润） 2种水分处理。不同土层水磷处理显著影响冬小麦产量和磷、 氮、 钾养分吸收及其在不同器官分配。结果表明, 与整体湿润处理相比, 上干下湿水分处理下冬小麦产量和籽粒氮、 磷、 钾累积量及分配率均显著增加(P＜0.05), 其他营养器官养分累积量及分配率则差异不显著。磷肥施用深度对冬小麦产量和不同器官氮、 磷、 钾养分累积量和分配率的影响与不同土层的土壤水分状况有关。整体湿润条件下, 与磷肥表施处理相比, 磷肥深施处理产量显著降低(P＜0.05), 减产 7.49%, 上干下湿水分条件下, 则相反, 增产 11.2%(P＜0.05); 整体湿润条件下, 与磷肥表施处理处理相比, 磷肥深施处理显著降低叶片+茎鞘氮、 磷、 钾累积量(P＜0.05), 对分配率的影响差异均不显著, 上干下湿水分处理下, 与磷肥表施处理相比, 磷肥深施处理籽粒氮、 磷、 钾累积量及分配率均显著增加(P＜0.05)。本模拟试验结果表明, 土壤水分供应不足时, 磷肥深施提高冬小麦籽粒氮、 磷、 钾养分累积量及分配率, 促进光合产物向穗部转移,从而有利于形成高产。     

水肥对小麦根系整体影响及其与地上部相关的研究

研究表明, 即使在50 cm土层以下出现干土层, 根长、根重及地上部干重都会随着干土层厚度的增加而呈降低趋势, 其中产量的反应更为敏感. 3m土层中存在50 cm干土层(50～100 cm), 就会使减产达到显著标准, 但根系等营养器官虽有差异都未达到显著水平. 研究还表明, 拔节期(雌雄原基分化)灌水较之起身期及孕穗期灌水, 对根长、根重     

QTL mapping of phosphorus deficiency tolerance in soybean (Glycine max L. Merr.)

Phosphorus (P) deficiency is a major abiotic stress that limits plant growth and crop productivity throughout the world. In the present study, 184 recombinant inbred line (RIL) families developed from soybean varieties Kefeng No. 1 and Nanong 1138-2 were used to identify quantitative trait loci (QTL) associated with P deficiency tolerance. Seven traits of plant height (HT), weight of fresh shoot (FSW), weight of fresh root (FRW), weight of dry root (DRW), length of main root (RL), phosphorus content in leaf (LP), phosphorus content in root (RP), were used as parameters to assess the phosphorus deficiency tolerance. The QTL mapping for the seven traits was performed using the program WinQTLCart. Seven QTLs were detected and mapped on two linkage groups for three traits of weight of fresh shoot, phosphorus contents in leaf and in root. The QTLs that had LOD scores more than three were detected for all of the three traits above. Most of the QTLs explained more than 10% of the total variation. The two QTLs for phosphorus content in leaf explained more than 20% of the total variation, respectively. Five QTLs were mapped on linkage group F2, and two on linkage F1. It was suggested that the genes related to phosphorus deficiency tolerance located on linkage group F in soybean.Contributed equally to this work.     

磷高效转基因水稻磷效率特征分析

为了了解磷高效转基因水稻的磷效率特征及其对土壤磷素的影响,笔者以磷高效转基因水稻OsPT4和磷高效突变体水稻PHO2及其非转基因亲本水稻‘日本晴’为供试材料,采用盆栽试验研究在不同施磷条件下磷高效水稻对土壤磷素的吸收效率、利用效率、转运效率以及对土壤碱性磷酸酶活性、全磷含量和速效磷含量的影响。结果发现：OsPT4和PHO2的分蘖数、根长、根干重、穗干重和生物量均高于‘日本晴’;OsPT4和PHO2根的磷吸收效率分别显著高出‘日本晴’3.18倍和3.98倍;叶的磷吸收效率分别比‘日本晴’提高0.92倍和8.07倍;穗的吸收效率分别高出亲本36.59%和29.44%;茎的磷利用效率分别高出亲本2.77倍和3.71倍;磷转运效率分别显著高出亲本88.57%和22.06%。水稻材料OsPT4和PHO2成熟期对根际土壤碱性磷酸酶活性、全磷含量和速效磷含量与‘日本晴’均无显著性差异。磷高效吸收材料OsPT4和PHO2优势主要表现在根和叶的磷吸收效率、茎的磷利用效率及其植株本身的磷转运效率3个方面。