水稻对氮素的吸收、分配及其在组织中的挥发损失

应用¹⁵N示踪技术研究了水稻不同生育期吸收的¹⁵N在各器官中的分配,以及后期植物组织中的挥发损失。结果发现,水稻在分蘖期吸收的氮量少于在幼穗分化期吸收的氮量;在分蘖期吸收的¹⁵N,标记结束时氮素主要分配于水稻的叶片中,至成熟期¹⁵N有39%转运至水稻子粒中;水稻在幼穗分化期吸收的¹⁵N,标记结束时氮素主要分配在水稻茎和叶鞘中,至成熟期¹⁵N有46%转运至水稻的子粒中;水稻在分蘖期和幼穗分化期吸收的氮素在后期可以通过植株组织挥发损失,至成熟期损失的比例分别达16.7%和13.4%。     

不同铵态氮水平对水稻根际固氮活性的影响

本试验观察了在杭州生态条件下土壤中不同NH₄⁺-N水平对水稻根际固氮活性的影响。试验的结果表明:1.NH₄⁺-N肥在一定时间内对水稻根际固氮活性具有明显的抑制效应,施用量越大,其抑制作用越严重。土壤速效氮浓度与水稻根际固氮活性之间呈高度(或中度)负相关,不同生育期两者的相关系数r值在-0.4288—0.9945之间。2.土壤速效氮对水稻土柱固氮活性抑制的起始浓度为20ppm。3.NH₄⁺-N对水稻根际固氮活性的抑制时间随施用量而不同,低氮区在20天左右,中氮区和高氮区在25—30天左右。此后施氮区对水稻根际固氮活性具有促进作用。     

氮负载生物炭对干湿交替稻田水土生态环境的调控效应

农田面源污染已成为引起水体富营养化的主要原因之一。为了减少稻田氮素流失、改善稻田局部水体养分负载过重的问题,采用盆栽试验,通过生物炭吸附富营养水中的养分后再利用于盆栽水稻,设置主区为持续淹水灌溉（I_F）与干湿交替灌溉（I_A）,副区为1个对照（常规施氮,N1C0）与4种不同用量的氮肥与氮负载生物炭处理（N3/4C1、N3/4C2、N1/2C1、N1/2C2）,其中N3/4、N1/2表示氮肥施入量为当地传统施氮量（N1）的3/4,1/2倍;C1、C2分别为10 t/hm²和20 t/hm²氮负载生物炭。结果表明：（1）减少氮肥施入配施氮负载生物炭显著提高了常规施氮处理田面水的pH;（2）常规施氮肥处理下,干湿交替灌溉（I_A）田面水NH₄⁺—N平均浓度较持续淹水灌溉（I_F）高8.0%,但是添加20 t/hm²氮负载生物炭后,干湿交替灌溉田面水NH₄⁺—N平均浓度低于持续淹水灌溉处理;（3）水稻生育后期,氮负载生物炭对NH₄⁺—N具有明显的缓释作用,而在干湿交替灌溉中,减施氮肥配合添加氮负载生物炭处理较N1C0处理降低了田面水NO₃^-—N浓度;（4）减施氮肥配合添加氮负载生物炭可提高水稻分蘖率,而添加20 t/hm²氮负载生物炭在氮肥施用量较少时,有利于提高水稻的有效分蘖率。综上,氮负载生物炭不仅可以降低富营养水中30.8%含氮量,还能显著降低施肥初期水稻田面水中NH₄⁺—N浓度,降低流失风险,延长NH₄⁺—N的释放时间而减少1/4的施氮量和保证水稻生育末期的氮素需求,从而有利于水稻生长。     

水稻的钾素吸收和外流与土壤钾、氮水平的关系

随着农业生产的发展,钾、氮配合施用已成为不少地区水稻高产的重要措施之一^[1-3],所以研究土壤中钾、氮比的变化就有一定的现实意义。但对这个问题,以往多看重于肥料的氮、钾比与作物产量关系的研究。从现有资料看,土壤中的氮钾相互之间对植物的吸收有着颉颃与促进的双重作用^[4,5],并且还存在着钾的外流现象^[6]。     

稻田土壤供氮性能的研究Ⅰ.不同类型稻田土壤供氮性能的初步观察

很多实验早已证明^[3]在田间栽培条件下,一季水稻所吸取的氮素营养物质多数来自土壤.为此土壤供氮性能是否适应和协调水稻良好生长发育的要求,这对水稻能否获得高产稳产有密切联系.本文初步探索了几种不同类型稻田土壤供氮性能的一些基本情况,目的是为进一步研究水稻高产稳产所要求的土壤供氮特性,提供必要的基础资料.     

钾通道ZmK2;1在水稻中超表达提升水稻氮素利用潜力

气孔运动与光合同化效率密切相关,通过影响叶片对碳源的获取能力对植株生长发育和籽粒生产发挥作用。针对稻田过量施氮导致的环境风险和氮素利用效率趋缓的现状,研究高氮投入时促进氮素吸收利用的调控策略非常必要。本研究利用气孔钾通道基因ZmK2;1超表达水稻遗传材料,设置N 缺乏(LN, 不施氮)、中量或减少氮投入(MN, 200 kg hm_^-2)和过量施氮(HN, 350 kg hm_^-2)三个施氮水平的田间试验,对ZmK2;1超表达植株在生育后期的氮素营养特征和生产特性进行研究。结果表明：ZmK2;1超表达能改善水稻植株在各氮肥施用水平下的产量形成特征,提升植株氮钾含量和生物量,改善植株的氮素营养特征,其剑叶在生育后期保持较高的光合效率和气孔导度。另外,ZmK2;1基因超表达能促进水稻氮素利用效率的提升,尤其在过量施氮(HN)条件下,该基因过表达仍能够改善其氮素利用。利用气孔钾通道ZmK2;1在水稻中超表达可以调节植株和关键功能叶氮钾比,促进各施氮水平下的光合效率的同时提升了水稻产量；在过量施氮时,依然能保持较高的光合同化能力,提升水稻氮素利用率和增产潜力。     

稻田土壤氮矿化类型与氮肥效应

近年来许多研究工作指出:水稻一生所需的氮素主要来自土壤。一些研究还注意到,土壤有机氮的矿化强度、容量及矿化类型与水稻生长有密切的关系^[3,4]。只有弄清土壤的供氮特征,才能通过施肥技术,协调土壤供氮和水稻需氮之间的供求关系,达到合理施肥和稳产高产的目的。本工作希望用实验室培养方法,测定土壤氮素矿化量及其累积曲线类型,研究其与田间试验中水稻产量、吸氮量及氮肥效应的关系,为预测土壤供氮水平和因土施肥技术提供依据。     

淹水条件下硝态氮和铵态氮配施对水稻生长与土壤养分影响

为系统研究硝态氮、铵态氮及二者不同配施比例对土壤养分供应与水稻生长情况的影响，通过田间小区试验，在相同施氮量条件下，研究了单施硝态氮(N)，单施铵态氮(A)，硝态氮、铵态氮按1:3(N1A3)、2:2(N2A2)、3:1(N3A1)比例配施对水稻产量、田间养分和氮素利用率的影响，并与农民习惯性施肥方式(U)作比较。研究结果表明：整个生育期内铵态氮对水稻的生长都起着主要作用，铵态氮通过提高水稻氮素利用率和促进水稻有效分蘖的方式提高了水稻产量。随着铵态氮的配施比例由25% 提高到75%，水稻的产量提高了35.18%、氮素利用率提高了46.67%，每公顷产生的经济收益增加了6 820.15元。A处理土壤中硝态氮、铵态氮和碱解氮的含量较N处理显著增加36.41%、30.30% 和8.42%，水稻产量提高了60.11%，氮素利用率提高了171.31%，有效穗数增加了52.31%，相较农民习惯性施肥，单施铵态氮处理每公顷还能增收522.91元。在0 ~ 180 kg/hm²的施氮量范围内，水稻产量(y)与铵态氮施用量(x₂)呈显著正相关，二者之间关系为y = 18.044x₂ + 4943.4(R² = 0.975 3)。     

紫云英配施化肥对我国水稻产量效应的整合分析

定量分析我国不同条件下紫云英配施化肥对水稻产量的影响,为紫云英配施化肥模式在稻田的推广应用提供科学依据。以单施化肥为对照,通过搜集整理已发表的田间试验数据,运用整合分析(Meta-analysis)的方法,明确紫云英配施化肥对水稻产量的综合效应,量化分析了水稻种植模式、化肥配施比例、紫云英翻压量、施肥量、土壤理化性状对紫云英配施化肥增产效应的影响。结果表明:与单施化肥相比,紫云英配施化肥显著提高了水稻产量,增产率为4.47%(95%CI,3.16%～5.77%),其中单季稻增产率为4.89%(95%CI,3.01%～6.76%),双季稻增产率为4.06%(95%CI,2.26%～5.87%)。水稻增产率随化肥配施比例的增加呈逐渐上升趋势,当化肥配施比例≤0.4时,水稻减产4.58%(95%CI,-2.26%～-5.87%)。水稻增产率随紫云英翻压量增加呈先上升后下降趋势,以紫云英翻压量为22500～37500 kg/hm²时,增产率较高。稻田施氮量>180 kg/hm²、施磷量30～60 kg/hm²、施钾量60～120 kg/hm²时,紫云英配施化肥的水稻增产率较高;土壤有机质含量<20 g/kg,土壤全氮含量<1.5 g/kg,土壤有效磷含量为10～20 mg/kg,土壤速效钾含量<50 mg/kg,土壤pH 6.5～7.5时,紫云英配施化肥的水稻增产率较高。综上所述,与单施化肥相比,紫云英配施化肥可显著提高水稻产量,且在土壤有机质、全氮含量较低,土壤pH偏中性条件下增产效果较好。紫云英配施化肥条件下,化肥减施20%～40%,紫云英翻压22500～37500 kg/hm²仍能保证水稻增产。     

稻草还田对土壤氮素和水稻产量的影响

研究了稻草与化学氮肥配施对肥料氮的固定、释放及水稻生长的影响。认为在配施一定量的化学氮肥条件下,每666m²施用100-150公斤稻草,对水稻生长不致产生不良的作用。     

减氮对机插杂交籼稻产量及光合特性的影响

探索不同减氮量对机插杂交籼稻产量及光合特性的影响,为水稻合理减氮提供理论依据。以宜香优2115和F优498为试验材料,在品种最高产施氮量(180 kg/hm²,N180)基础上,设置减氮1/6(150 kg/hm²,N150)、减氮1/3(120 kg/hm²,N120)和不施氮(0 kg/hm²,N0)共3种减氮处理,研究减氮对机插杂交籼稻茎蘖生长动态、叶面积指数、光合势、粒叶比、干物质积累与转运、产量及其构成因素的影响。结果表明:(1)与N180处理相比,两水稻品种在N150、N120和N0条件下的产量平均分别降低3.09%、9.04%和34.37%,其中N150与N180产量差异未达显著水平。与N180相比,N150条件下2个水稻品种的有效穗数和穗粒数平均分别降低7.57%和0.81%,结实率和千粒重分别提高1.98%和0.87%;N120条件下水稻结实率和千粒重有所提高,但有效穗数和穗粒数持续显著降低。(2)与N180相比,3种减氮条件下水稻各时期的茎蘖数、叶面积指数、干物质积累量以及各生育阶段的光合势、群体生长率均呈不断降低趋势;N150条件下水稻抽穗期叶面积指数较N180未有显著差异,但高效叶面积率平均提高4.58%,粒叶比增加,同时抽穗至成熟阶段的干物质积累率平均提高4.11%,干物质转运率和转化率平均分别提高13.82%和6.89%,这是其保持较高产量的重要生理原因。因此,适量减氮条件下杂交籼稻品种可通过自身调节以优化群体光合结构,促进抽穗后干物质积累与转运,维持较高产量水平;过量减氮造成群体生长量显著降低,难以高产。     

太湖地区稻麦轮作体系下秸秆还田配施氮肥对水稻产量及经济效益的影响

秸秆还田与配施化肥是未来农业持续发展的方向。为明确秸秆还田条件下获得较高产量和最佳经济效益的氮肥用量, 研究设计了秸秆全量(6 t·hm^-2)还田条件下N0、N1、N2、N3 和N4 5 个氮肥用量的田间试验(肥料N 用量分别为0、120 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2)。两年试验结果表明: 秸秆还田条件下水稻产量随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势, 2007 年、2008 年水稻最高产量分别为8 543 kg·hm^-2、7 772 kg·hm^-2, 施氮处理比无氮处理(N0)分别增产9.6%~19.4%、13.0%~17.8%; 当氮肥用量达300 kg·hm^-2 时, 边际产量、氮肥农学利用率、结实率、千粒重、新增纯收益率以及边际成本报酬率均显著低于其余处理(N0~N3), 其中2008 年上述各指标值分别为-4.5 kg·kg^-1、3.0 kg·kg^-1(N)、69.9%、25.1 g、0.91%、1.03 元·元^-1。由水稻产量、经济效益与氮肥用量拟合方程求得最大经济收益时的氮肥用量为218~223kg·hm^-2, 水稻产量和经济收益分别为7 686~8 295 kg·hm^-2 和7 413~8 607 元·hm^-2。因此, 秸秆还田条件下合理配施氮肥, 不仅可以获得最佳经济收益, 还可以获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

土壤调理剂对陕北盐碱地土体化学性质及水稻生长的影响

[目的] 研究不同土壤调理剂使用量对陕北盐碱地土壤化学性质及水稻生长的影响,为该区盐碱地改良和水稻种植提供科学参考。[方法] 以陕北定边县盐碱地水稻为研究对象,设置不同的土壤调理剂施用量（1 000,1 500,2 000 kg/hm²）,在陕北地区开展田间试验。[结果] ①随着土壤调理剂的用量增加,各处理0-40 cm土壤pH值和水溶性盐总量明显降低,各处理较对照降低范围分别为0.89%~5.02%和6.78%~13.56%。②添加土壤调理剂后土壤有机质含量显著提高,但全氮、有效磷和速效钾含量变化不明显。③土壤调理剂添加量为1 500,2 000 kg/hm²时,能较为显著提升水稻分蘖数和水稻株高。④土壤调理剂施加量为1 000~2 000 kg/hm²,水稻产量较对照提高了5.49%~24.77%,土壤调理剂施用量大于1 500 kg/hm²时,可以显著增加水稻产量。[结论] 陕北定边盐碱地种植水稻,综合考虑水稻产量和效益,土壤调理剂的参考适宜添加量确定为1 500 kg/hm²。     

稻田土壤供氮性能的研究——Ⅱ.双季稻种植过程中施肥对土壤供氮性能和水稻产量的影响

由于土壤供氮、水稻需氮、施肥补氮三者之间的平衡协调关系,对水稻的良好生育及高产稳产有重要影响^[5],为此研究三者相互关系的演变规律,可为制订“因土施肥”最佳方案提供重要的基础资料。考虑到浙江省代表性的耕作制度系以双季稻为主的复种形式,本项研究工作是在初步了解某些典型稻田土壤供氮性能的基础上,进一步对种植双季稻时土壤供氮、早晚稻吸氮的基本特点以及施用化学氮肥或有机肥后的有关影响,进行了一些研究。     

钾硅钙微孔矿物肥对褐潮土水稻生长及土壤性状的影响

盆栽试验设置不施肥、常规施肥、常规施肥+钾硅钙微孔矿物肥4 g·盆^-1、常规施肥+钾硅钙微孔矿物肥8 g·盆^-1、常规施肥+钾硅钙微孔矿物肥12 g·盆^-1 5 个处理, 研究了自主研制的钾硅钙微孔矿物肥对褐潮土水稻生长、产量及土壤理化性状的影响。结果表明: 与常规施肥相比, 加施钾硅钙微孔矿物肥后土壤容重降低0.04 g·cm^-3, 土壤孔隙度增加1.8%, 土壤有效硅、有效钾含量分别提高9.4~27.0 mg·kg^-1 和10.6~39.7mg·kg^-1, 土壤pH 提高0.1 个单位。在水稻生长方面, 加施矿物肥可提高叶片叶绿素含量, 旗叶面积最高增加4.8 cm², 有效穗数增加2.3~5.0 穗·盆^-1, 千粒重提高0.1~1.9 g, 水稻平均增产幅度达13.6%。加施钾硅钙微孔矿物肥后氮、磷、钾肥利用率分别提高0.6%~7.5%、0.1%~1.5%和8.5%~13.5%。基于产量分析, 褐潮土钾硅钙微孔矿物肥的最佳施用量为4 g·盆^-1(相当于450 kg·hm^-2)。     

水氮对新疆南部麦后复种饲料油菜产量和品质的影响

采用完全随机区组田间试验研究了水氮对麦后复种饲料油菜产量及品质的影响,运用模糊相似优先比法分析了不同水氮处理下油菜产量及其4个典型饲料品质指标的变化特征。试验设置灌溉定额和施氮量2个因素：灌溉定额设置3 000 m³·hm^-2（低水）、4 500 m³·hm^-2（中水）和6 000 m³·hm^-2（高水）3个水平;施氮量设置140.6 kg（N）·hm^-2（低氮）、187.5 kg（N）·hm^-2（中氮）和234.4 kg（N）·hm^-2（高氮）3个水平。研究结果表明：适宜的水氮供应对饲料油菜单株鲜重、干重、产量、品质有显著的互作优势,水氮供应量过量或者不足,互作优势减弱。相同灌溉定额下饲料油菜单株鲜重、干重和产量随着施氮量的增加而提高;相同施氮条件下,随着灌水量的增加单株鲜重、干重和产量逐渐提高;提高灌溉定额的增产效应优于增氮,高水+中氮处理较低水+低氮处理产量提高86.90%。施氮量和水氮互作显著影响饲料油菜品质,中水中氮处理粗蛋白含量较高水高氮处理提高36.91%。中水低氮处理中性洗涤纤维含量最低,为32.66%,显著低于高水高氮处理;而高水低氮处理酸性洗涤纤维含量最低,为24.74%,较高水高氮处理低16.49%。高水高氮处理的粗脂肪含量最高（1.45%）。综合考虑产量与品质,新疆南部地区饲料油菜适宜的水氮措施为中水高氮[6 000 m³·hm^-2,187.5 kg（N）·hm^-2]。     

15N-绿肥和15N-硫铵对土壤有机无机复合体中碳氮的影响

应用¹⁵N示踪技术研究了硫铵和绿肥对土壤碳、氮的影响。结果表明,它们能增加土壤重组碳、氮和紧结态碳、氮,重组中的¹⁵N集中于紧结态腐殖质中,碳、氮的累积量都是施绿肥比施硫铵的为多。各施肥处理的松结态碳、氮在稻季累积,麦季释放,紧结态氮有一部分释放。氮素的下降幅度是松结态氮大于紧结态氮,绿肥处理大于硫铵处理,¹⁵N量大于全氮量。     

热力学参数用于水稻土需钾诊断的研究

本试验测定了广东省花岗岩地区、玄武岩地区和珠江三角洲冲积物地区水稻土的钾位pK-(1/2)p(Ca+Mg)、平衡活度比AR_o^K,速效钾含量-△K^o和钾位缓冲容量PBC^K,以这些热力学参数与第1季及连续4季盆栽水稻谷粒产量和植株吸钾量参比项作相关分析,结果表明:(1)花岗岩地区水稻土pK-(1/2)p(Ca+Mg)最小,AR_o^K和-△K^o最大,玄武岩地区水稻土则相反,冲积物地区水稻土PBC^K最大.(2)pK-(1/2)p(Ca+Mg)和-△K^o适宜用于花岗岩地区水稻土当季的需钾诊断,AR_o^K对于三类水稻土都不适宜,PBC^K对于三类水稻土都适宜且能用于连续4季的需钾诊断.(3)^aCa+^aMg基本上是常数.(4)花岗岩地区水稻土pK-(1/2)p(Ca+Mg)、-RTlna_K和-△K^o对盆栽水稻临界值分别约为2.84,5400卡/克分子和0.08毫克当量/100克土,PBC^K对于全部水稻土盆栽水稻的临界值约为46[(毫克当量/100克土)]/[(克分子/升)^1/2].     

亚铁对水稻土中尿素氮去向的影响

生产实践和研究表明^[1,2],土壤中还原物质积累过多,常是直接或间接导致潜育性水稻土上水稻生长不良和产量较低的原因之一。Fe⁺⁺又是土壤还原物质的主要成分。因此,我们曾于1981年以施用Fe⁺⁺、葡萄糖、紫云英的方法,模拟田间土壤还原条件,进行了水稻盆栽试硷,对潜育性水稻土中N素供应特性及N素平衡作了初步研究^[3]。试验表明,施入亚铁使水稻明显减产,但却促进了水稻对化肥N素的吸收利用,减少了N素的损失。为了进一步摸清和验证施入Fe⁺⁺对水稻土中尿素N素平衡的影响,1982年继续进行了这项工作。     

不同深施方式对太湖地区稻田氨挥发和氮肥利用率的影响

本研究以太湖地区稻田为研究对象开展连续两年的田间试验，通过设置不施氮肥（CK）、常规施氮（CN）、减氮表施（RN）、减氮侧深施（RNS）和减氮穴施（RNP）5种施氮处理，探究不同深施方式对稻田氨挥发与氮肥利用率的影响。结果表明，与表施处理（CN和RN）相比，RNS和RNP通过降低田面水NH₄⁺-N浓度和pH分别减少30.95%~41.54%和66.71%~72.23%的氨挥发排放（P<0.05）。相较于RN处理，RNP促进水稻根系生长并增加根区土壤有效氮含量，进而增加水稻产量（6.23%），提高氮肥利用率（50.15%），降低土壤氮盈余（63.92%）（P<0.05）。与CN处理相比，RNS显著降低土壤氮盈余（29.20%）（P<0.05），但水稻吸氮量和氮肥利用率均未显著增加。相较于RNS，RNP进一步降低氨挥发损失（50.84%）和土壤氮盈余（51.07%），提高氮肥利用率（40.40%）（P<0.05）。综上所述，RNP的农学和环境效益最高，但因穴施机械及肥料造粒技术等因素的限制，尚难应用于实际生产；而侧深施肥在我国水稻大规模集约化生产中效益较高且切实可行。