水分胁迫下氮素增加对玉米生长的抑制作用

水分和氮素是影响玉米生长发育的重要因子。在干旱和土壤贫瘠条件下,作物的生长和生理过程受到水分和氮素的交互作用。因此,研究水分胁迫下不同施氮水平对玉米叶片光合生理及根系形态的影响可以为玉米栽培中水氮的高效管理提供科学理论依据。利用温室盆栽试验,在中度水分胁迫(W1,40%～50%田间持水量)、轻度水分胁迫(W2,60%～70%田间持水量)和充足供水(W3,75%～90%田间持水量)三个水分处理下设置低氮(N1,1.0g·盆~(-1))、中氮(N2.5,2.5g·盆~(-1))和高氮(N5,5.0g·盆~(-1))三个施氮水平,研究玉米的生长状况、叶片气体交换参数、光和二氧化碳响应曲线和根系形态等。结果表明:在不同水分条件下玉米对氮素的生理响应过程不同。水分胁迫下根长和根系比表面积较充足供水处理显著增加,增幅分别为106.39%～208.82%和45.81%～105.85%,根干重在中度水分胁迫下降低23.94%～36.61%;此时增加施氮量尤其是高氮处理,玉米的根长和根系比表面积比水分胁迫下低氮处理显著降低41.85%～54.10%和18.68%,根干重比中度水分胁迫下低氮处理显著降低33.75%。因此,水分胁迫下施氮加剧了根际的水分胁迫,造成根水势下降,进而影响地上部分叶片的气孔导度(G_s)及二氧化碳和光的利用效率。水分胁迫和施氮处理均影响玉米叶片的光和CO_2响应曲线,水分处理的影响更显著。相同施氮水平下,随着水分胁迫程度的加剧,光响应曲线参数暗呼吸速率(R_d)、最大净光合速率(A_(max))和饱和光强(Q_(sat))以及CO_2响应曲线参数初始羧化效率(a)、光呼吸速率(R_p)、光合能力(A_(max))和高氮条件下的饱和胞间CO_2浓度(C_(isat))均呈下降趋势,前者参数变化显著,而且中度水分胁迫下,增加施氮量进一步降低了这些参数,即水分胁迫下氮素进一步抑制了植株的光合性能;同时,中度水分胁迫下叶片G_s和光合速率(A_n)分别显著降低32.37%～51.97%和41.85%～56.14%,而中度水分胁迫下增加施氮量尤其是高氮处理可以使G_s和A_n较低氮处理分别降低35.81%和30.71%。水分胁迫促进根长和根系比表面积增加,而水分胁迫下,增施氮肥不仅未缓解水分胁迫,反而抑制根长和根系比表面积的增加,加剧了根系的水分胁迫,造成根水势降低,进而影响了地上部分叶片的G_s,并削弱了叶片的光合性能即降低了对CO_2和光能的利用能力,这些气孔和非气孔因素最终抑制了光合作用,导致光合碳同化能力降低,影响了根系生物量的积累。     

苹果树根系及土壤微生物对局部配施有机肥的响应

针对当前苹果树氮肥过量施用的问题,比较不同比例和类型的有机肥氮替代化肥氮对苹果树根系生长、果园土壤微生物变化的影响,找出有机肥氮替代化肥氮的最佳替代比例。以多年生红富士苹果(Malus pumila Mill)为研究对象,分别设优化施肥方案全量化肥(Y1)、常规有机肥替代20%氮肥(Y2)、常规有机肥替代40%氮肥(Y3)、常规有机肥替代60%氮肥(Y4)、常规有机肥替代100%氮肥(Y5)、常规有机肥替代300%氮肥(Y6)、果枝有机肥替代300%氮肥用量(Y7)7个处理,测定植物根系干重、土壤微生物碳源利用多样性等指标。沟内集中施肥可显著提高根干重、根系表面积,改善根的构型,从而增加根吸收养分和水分的能力;沟施肥水方式中最有利于根系生长的常规有机肥替代氮肥比例为40%～60%;果枝有机肥替代氮肥也可促进根系生长,但最佳比例需进一步试验验证。局部配施有机肥处理0～30 cm根系密集区土层根干重、表面积、体积较全量化肥均有不同程度的增长,但是根长有所降低。常规有机肥替代氮肥的适宜比例为40%～100%,果枝有机肥没有常规有机肥300%替代效果明显。利用BIOLOG测定不同处理土壤微生物多样性发现:在整个培养周期内,除Y4处理外,其它处理的平均吸光值变化速率和最终所能达到的值均低于Y1(对照)处理。较Y1处理,有机肥替代处理土壤微生物群落丰富度降低,多样性差异不显著,均匀度有所提高。对碳源利用主成分起分异作用的主要是醇类物质和氨基酸类物质。从局部配施有机肥改善苹果树根系生长环境,促进苹果树根系生长及根活力和生物学效应的角度综合考虑,有机肥替代氮肥40%以上效果明显,考虑到有机肥缓释效应及果农的接受度,常规有机肥替代氮肥最佳比例为40%,果枝有机肥最佳替代比例需进一步试验验证。     

减氮配施微生物菌剂对水稻根系发育及土壤酶活性的影响

为探明滨海盐渍型水稻土在氮肥减施条件下,微生物菌剂促进水稻根系发育和提高土壤酶活性的作用机制,本试验通过室内盆栽试验,探讨了减氮配施微生物菌剂对水稻根系发育和土壤酶活性的影响。结果表明:(1)减氮配施微生物菌剂可增加水稻根长、根表面积、根平均直径、总根体积和根尖数,促进水稻根系生长;在施菌剂40～50天内,减氮30%配施菌剂处理较单施全量氮肥处理显著增加了根系生物量。(2)所有氮肥配施菌剂处理的土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均提高;且在施菌剂50天时减氮30%配施菌剂处理的土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性明显高于其他处理,与单施全量氮肥处理相比,分别提高了22.7%、16.67%和16.35%。以上结果表明,氮肥减量配施微生物菌剂能提高滨海盐渍型水稻土酶活性,促进水稻根系生长。施用微生物菌剂能减少化肥用量,达到提高农业生态系统可持续发展的目的。     

盐渍化耕地秸秆深埋配施氮对玉米根系及产量的影响

为探究盐渍化耕地秸秆深埋下不同施氮水平对玉米根系形态和产量的影响,在河套灌区开展了为期两年的田间试验。试验设置对照(CK)、不施氮(N₀)、施氮135 kg·hm^-2(N₁)、施氮180 kg·hm^-2(N₂)、施氮225kg·hm^-2(N₃)5个处理,分别在拔节期、吐丝期、成熟期采集玉米根系样品。结果表明,盐渍化耕地秸秆深埋下,适量施氮(N₂)显著促进玉米根系生长,全生育期总根长、根表面积和根体积,相比N₀处理分别增加67.65%、86.71%和62.95%,根干质量两年平均增加94.63%,根冠比平均增加16.43%。过量施氮(N₃)虽对40～60 cm土层根系有促进作用,但总体上仍表现出抑制作用,相较于N₂处理,N₃处理生育期总根长、根表面积和根体积分别减少12.45%、17.48%和18.07%,根干质量两年平均减少1...     

增铵营养对生菜根系生长发育影响的研究

矿质养分中以氮素的供应对根系生长、形态、以及根系在介质中的分布影响最为明显[1-3]。增施氮肥可以提高根系的干重、根系的活力及硝酸还原酶活性[4]。在一定范围内,增加氮素供应可以促进地上部和根系的生长,但往往对地上部生长的促进作用大于根系,导致随施氮量的增加根/冠比降低。但此时根系变得纤细根表面积增加[1]。在春小麦上的试验表明[5],适量施氮(尿素600 kg/hm2)可以增加总根重和深层土壤中的根重,过量施氮(尿素1500 kg/hm2)可以增加上层土壤中的根重。但也有研究认为增加氮素供应对根系的影响可能表现为促进,也可能表现为抑制的作…     

施氮和接种根瘤菌对红壤旱地花生生长及氮素累积的影响

为探讨南方红壤旱地施氮和接种根瘤菌对花生生长和氮素累积的影响,以花生品种粤油256为材料,采用田间随机区组试验,设置9个处理:不施氮肥(N0)、50%施氮量(N_(50%))、75%施氮量(N75%)、100%施氮量(N_(100%),当地习惯施氮量135 kg·hm~(-2))、125%施氮量(N_(125%))、150%施氮量(N_(150%))、50%施氮量+接种根瘤菌(N_(50%)+RI)、75%施氮量+接种根瘤菌(N_(75%)+RI)、100%施氮量+接种根瘤菌(N_(100%)+RI),研究花生的生长发育状况、产量提升水平、氮素累积特征及氮肥利用效率。结果表明,在红壤旱地上适量施氮会促进花生生长,过量施氮会产生不利影响。单施氮肥时的增产幅度在9.8%~13.5%之间,以N75%的产量最高,为4 651.0 kg·hm~(-2)。合理施氮配合接种根瘤菌对花生的生长发育促进明显,所有处理中以N75%+RI的产量最高,达到5 169.1 kg·hm~(-2),但施氮不足(N_(50%))时接种根瘤菌的效果微弱。所有处理的花生氮素累积均可用Logistic方程拟合,适量施氮(≤N75%)可以提高花生氮素累积的最大速率vmax,使之出现时间tmax略有提前,但氮素快速累积的持续时间Δt较短;过量施氮(N100%)会使Δt过长,v_(max)降低、t_(max)推迟;而适量施氮配合接种根瘤菌处理的v_(max)较高,tmax出现时间及Δt时长适中。所有处理中以N75%+RI的氮肥农学利用率和吸收利用率最高,其氮肥偏生产力和生理利用率也较高,因此,本试验条件下以施氮101.25 kg·hm~(-2)(N75%)配合接种根瘤菌的效果最佳。本研究结果为我国南方红壤区花生的高产高效种植、科学合理施肥提供了理论依据。     

晒田强度和穗期氮素运筹对不同氮效率水稻根系、叶片生长及产量的影响

为研究晒田强度和穗期氮素运筹对不同氮效率水稻生育中后期根系、叶片生长与产量形成的关系,以德香4103(氮高效品种)和宜香3724(氮低效品种)为材料,设置3种晒田强度:W_1,0—20cm土壤体积含水量为(53.60±5.00)%;W_2,0—20cm土壤体积含水量为(40.20±5.00)%;W_3,0—20cm土壤体积含水量为(26.80±5.00)%和3种穗期氮素运筹:N_1,晒田复水后第1天施用穗肥;N_2,晒田复水后第8天施用穗肥;N_3,晒田复水后第15天施用穗肥。测定水稻抽穗期和齐穗后15天的根系形态特征、根系干重、叶面积指数、剑叶光合速率、叶片干重、产量及产量构成。结果表明:(1)德香4103稻谷产量比宜香3724平均高11.57%。(2)两类品种的产量均与抽穗期LAI和叶片干重呈显著正相关,其中德香4103产量与抽穗期和齐穗后15天单株根重和根冠比呈显著正相关,宜香3724产量与抽穗期和齐穗后15天的单株根重呈显著正相关。(3)德香4103氮肥生理利用率与抽穗期单株根重和叶面积指数、齐穗后15天单株根长呈显著正相关,宜香3724氮肥生理利用率与齐穗后15天单株根重呈显著正相关。(4)W_1和W_2处理中,施氮处理N_2和N_3氮高效品种和氮低效品种抽穗期总根长和根表面积无显著差异,氮高效品种齐穗后15天的总根长小于氮低效品种;W_3处理中,N_1和N_2中抽穗期氮低效品种单株总根长和单株根表面积大于氮高效品种,氮高效品种和氮低效品种齐穗后15天根重和根冠比无显著差异。(5)氮低效品种成熟期的叶片干重和LAI均高于氮高效品种,抽穗期至成熟期氮高效品种的叶面积衰减率大于氮低效品种。(6)氮高效品种德香4103采用W_1N_3处理,能增加抽穗至成熟期总根长,降低叶面积衰减速率,提高抽穗后叶片光合速率,提高稻谷产量;而氮低效品种宜香3724以W_2N_2为最佳处理。综上所述,晒田程度和穗期氮素运筹能够显著影响不同氮效率水稻品种生育中后期的根系和叶片特征。通过优化晒田程度和穗期氮素运筹组合,为两类品种构建合理的根系指标和叶片体系,促进根系对氮素养分的吸收,提高灌浆结实期叶片物质生产和转运能力,最终提高稻谷产量。     

施用氮肥对玉米产量构成因素及其根系生长的影响

通过不同施氮水平对玉米产量构成因素及其根系生长影响的研究,结果表明,氮肥用量在90~270 kg/hm2,玉米产量构成因素随氮肥用量增加而提高,当氮肥用量达360 kg/hm2时玉米产量则下降。在试验土壤肥力条件下,施氮270 kg/hm2玉米产量最高,玉米根长、棒三叶叶面积、百苗干重和粗蛋白质、粗淀粉、粗脂肪含量均明显好于其它处理。     

滴灌施肥时水肥顺序对番茄根系分布和产量的影响

利用田间试验，在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉系统运行方式和施氮量对番茄根系分布和产量的影响。取先施氮和先灌水两种运行方式；施氮量取372 kg/hm²和204 kg/hm²两个水平。收获后取根样，用WinRHIZO软件对各处理的整根特征参数和根密度垂直分布进行分析。结果表明，随着施氮量的增加整根的根长、根表面积、根体积和根干重均显著增加，各层土壤的根密度也随之增加。施氮量一定时，先施氮处理中整根的根长大于先灌水处理，而根表面积、根体积和平均直径都小于先灌水处理。在垂直剖面上，先灌水处理使上层土壤的根密度增加，而先施氮处理使下层土壤的根密度增加。运行方式对根长和各土层根长密度的影响主要体现在直径小于1 mm的根系上，这部分根系占整个根系的比例和产量之间有很好的相关关系。各处理间产量的差异未达显著性水平。     

连续三年减施氮肥对潮土玉米生长及根际土壤氮素供应的影响

【目的】我国北方农业生产中氮肥过量施用现象较普遍,冬小麦?夏玉米轮作体系是当地主要种植方式。研究轮作体系氮肥减施对玉米产量、氮肥利用率、根系形态及根际中无机氮特征的影响,为集约化农业生产体系中氮肥合理施用提供支持。【方法】选择河北衡水潮土试验点冬小麦?夏玉米轮作体系,连续开展了三年田间试验,小麦收获后免耕播种夏玉米。冬小麦季设置N 0、180、225、300 kg/hm2四个氮肥用量处理,其夏玉米季相应氮肥用量依次设置为N 0、144、180和240 kg/hm2,为不施氮肥、减施40%、减施25%和习惯施氮量处理。分别在玉米生育期的苗期、大喇叭口期、灌浆期及收获期在处理小区随机选植株5株,测定玉米籽粒产量、地上部氮含量、氮累积量及根际土壤中无机氮等指标,利用WinRHIZO根系分析系统分析获取根长、直径等数据。【结果】与N240 处理相比,N144、N180处理连续三年的玉米籽粒产量、地上部含氮量与氮累积量、根系长度与直径、根际土壤硝态氮与铵态氮含量均未受到明显影响,而氮肥利用率显著提高,农田氮素表观损失降低。三季N0、N144和N180处理的夏玉米籽粒产量、非根际土壤硝态氮和铵态氮含量出现下降。除2008年大喇叭口期之外,三季玉米所有生育时期中,施用氮肥处理的夏玉米根际土壤硝态氮含量明显低于非根际土壤。2008年玉米抽雄期,根际土壤中铵态氮含量显著高于非根际土壤,而在收获期,根际土壤铵态氮含量比非根际土壤明显降低。同一生育期,氮肥减施未明显降低根际土壤铵态氮含量。2008和2009年两季玉米籽粒产量均与大喇叭口期以后地上部氮累积量呈显著正相关,而2010年只与苗期和成熟期显著相关。2009年玉米根际硝态氮含量均与玉米产量呈正相关,生育后期呈极显著正相关关系,而除大喇叭口期非根际土壤硝态氮含量与玉米籽粒产量不相关外,其他生育期的非根际土壤硝态氮含量均与籽粒产量显著相关。【结论】在华北小麦–玉米轮作种植体系下,在土壤肥力水平较高地区,连续三年减氮 25% 甚至 40%,未显著改变夏玉米根系形态及根际无机氮供应水平,氮肥利用率显著提高,但非根际无机氮供应水平和籽粒产量有下降趋势。因此,在河北高肥力地区小麦?玉米轮作下短期减少氮肥用量可行,持续减施还需进一步研究。     

不同磷肥施用量对油橄榄根际土壤微环境及生长发育的影响

探究不同磷肥施用量对油橄榄苗根系形态、根际土壤理化性质、土壤肥力相关酶活性、微生物数量、根系生理及生长发育的影响,以期确定油橄榄苗期最优的磷肥施用量,为油橄榄植株培育提供科学合理的施肥依据。结果显示:(1)增施适量磷肥可降低根际土壤pH值,提高根际土壤有机质、有效磷含量,根际土壤碱解氮含量有所下降;增施适量磷肥还可增强根际土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,而脲酶活性降低;增加根际土壤细菌、放线菌、解磷菌数量及细菌与真菌比值(B/F),降低真菌数量,改善油橄榄根际土壤性质;(2)增施适量磷肥可提高油橄榄根系中脯氨酸、可溶性蛋白及可溶性糖含量,增强根系活力,增加根系含水量、油橄榄根长、根表面积和根尖数,促进根系生长,优化根系空间分布;(3)增施适量磷肥使油橄榄株高、茎粗、地上部干重、根干重和根冠比均有一定程度的提高,对植株生长发育起到促进作用。比较6种不同磷肥施用量,以每株施用45 g磷肥对油橄榄幼苗根系生长发育和根际土壤微环境改善效果最佳。综上所述,增施适量磷肥可改善根际土壤理化性质和生物学特性,从而促进油橄榄根系及地上部分的生长发育。     

施氮对大豆根系形态和氮素吸收积累的影响

采用框栽试验方法研究了不同施氮水平对大豆根系形态和氮素吸收积累的影响,结果表明:不同施氮水平对大豆植株生物量、氮素吸收积累量及根系形态有显著影响,随施氮量增加,植株干重、氮素积累量、单株产量等均呈先增加后降低趋势,其中以N100[100 kg(N)·hm-2]处理效果最佳,总体表现为N100>N200>N50>N25>N0.无N(NO)和适量偏低的氮(N25、N50)增加了大豆的根冠比,但过多的氮(N200)反而降低了大豆的根冠比,说明低氮胁迫促进了大豆根系的生长.大豆根长、根表面积和根体积随施氮量的增加表现为先降后增而后又降低的规律,不施氮(N0)情况下,根长、根表面积和根体积均高于低氮处理(N25、N50),之后随施氮量增加而增加,当超过一定施氮量(N200)时又呈降低趋势.不同生育时期植株生物量、氮素积累、根长、根表面积和根体积等表现为花期>苗期>鼓粒期.因此施用一定量氮肥对大豆植株生物量、氮素积累以及根系形态等产生显著影响,进而影响大豆氮素转运量和转运效率,最终影响大豆籽粒产量和品质.     

氮肥缓解苗期干旱对小麦根系形态建成及生理特性的影响

为揭示氮肥缓解苗期干旱对小麦根系生长的影响,以高产高蛋白品种Spitfire(S)和抗旱品种Drysdale(D)为材料,采用沙培方式研究了不同氮素处理(180和22.5 kg·hm^-2)和水分处理(干旱和正常浇水)对苗期小麦根系形态建成和生理生长的影响。结果表明,苗期干旱下增施氮肥减小了2个品种小麦根系总根长、根系表面积、总根体积、根尖数和分枝数,显著增加了根系直径和根系活力,S品种根系干重减小7.0%,而D品种根系干重增加12.0%。施高氮还降低了干旱下2个品种小麦根系可溶性糖含量,并提高了游离氨基酸含量,且耐旱性品种D变化幅度较大,2个品种根系可溶性蛋白含量的变化均不明显。此外,增施氮肥能促进根系对氮素的吸收,提高根系硝酸还原酶(NR)活性和含氮量。综上,在苗期干旱下增施氮肥能够促进小麦根系生长,提高根系活力和NR活性,以增强根系对氮素的吸收同化能力,促进氮代谢水平,从而提高小麦的抗旱性,但不同耐旱品种对干旱下增施氮肥的响应程度存在差异。本研究结果为通过增施氮肥有效缓解干旱进而提高小麦产量提供了理论依据。     

水分和磷对苗期玉米根系形态和磷吸收的耦合效应

水分亏缺和土壤缺磷已经成为玉米(Zea mays L.)生产的主要限制性因素,但水分和磷如何调节玉米根系形态和磷吸收尚不完全清楚。本研究采用盆栽土培试验,设置4个水分梯度[田间持水量的35%(W1)、55%(W2)、75%(W3)和100%(W4)]和2个磷处理[高磷:205 mg(P)·kg~(-1);低磷:11 mg(P)·kg~(-1)],探究水分和磷对苗期玉米根系生长和磷吸收的耦合效应。结果表明:(1)不管土壤磷供应如何,玉米苗干重、根干重、总根长和根表面积随水分供应强度的增加呈现先增加后降低的趋势,土壤有效磷含量也表现出相似的变化趋势,根质量比和平均根直径随水分供应强度的增加呈现下降的趋势,植株磷含量和磷累积量随水分供应强度的增加呈现稳定增加的趋势;(2)水分亏缺(W1)和过量供应(W4)均不利于玉米根系生长和干物质累积,水分亏缺(W1)抑制玉米对土壤磷素的获取,水分过量供应(W4)引起土壤磷素的奢侈吸收(W4),轻度的水分胁迫(W2)能够促进玉米根系的生长和干物质累积,减少对土壤磷的奢侈吸收,充足的水分供应(W3)能够促进玉米根系的生长、干物质累积和土壤磷素的吸收;(3)磷供应显著增加了玉米苗干重、根干重(W4除外)、总根长、根表面积、植株磷含量(W4除外)和磷累积量,但降低了玉米的根质量比。(4)两因素方差分析结果表明,水分对苗干重、根干重、根质量比、总根长、根表面积、平均根直径、植株磷含量、植株磷累积量和土壤有效磷含量的相对贡献分别为45.94%、36.71%、67.95%、59.63%、58.34%、81.86%、24.75%、35.66%和3.00%,磷对这些参数的相对贡献分别为34.78%、21.19%、14.84%、9.22%、9.21%、1.56%、35.54%、49.75%和94.40%,可见水分是控制玉米根系形态和干物质累积的关键因子,磷是控制玉米地上磷吸收和土壤有效磷含量的关键因子。总体来说,低磷条件下玉米根系对土壤磷的获取偏向于以根形态为主导的适应策略,高磷条件下玉米根系对土壤磷的获取偏向于以根生理吸收为主导的适应策略。水分和磷之间较好的耦合能够促进玉米根系生长、干物质累积,减少对土壤磷素的奢侈吸收。     

氮肥减施配施菌剂对水稻生长及土壤有效养分的影响

为明确滨海盐渍型水稻土在氮肥减量施用条件下,微生物菌剂促进土壤养分释放和对水稻生长影响的机制,以盐丰47水稻为供试作物,采用盆栽试验方法,研究在氮肥减量30%条件下,化肥配施固氮螺菌和复合微生物菌剂对苗期水稻生长和土壤养分有效性的影响。结果表明:化肥配施微生物菌剂明显提高水稻生物量,增加水稻株高、根长、根体积、根表面积等根系发育指标。与常规施肥相比,在氮肥用量减少30%条件下配施微生物菌剂可以提高土壤有效磷和速效钾含量,提高幅度分别为2.71%～17.67%和0.73%～18.17%,土壤碱解氮含量变化相对较少,差异不明显。微生物菌剂可以替代部分化肥对水稻生长的促进作用,氮肥配施复合微生物菌剂处理比配施固氮螺菌的效果更好。研究结果对化肥合理减施、保障作物产量和合理应用微生物菌剂有重要意义。     

接种AMF与根系分隔对玉米马铃薯间作土壤氮素利用的影响

采用不同根系分隔方式(不分隔、尼龙网分隔、塑料膜分隔)和接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)来研究玉米(Zea mays L.)间作马铃薯(Solanum tuberosum L.)对土壤氮素吸收利用和作物干物重的影响。结果表明:无论何种分隔方式,接种AMF与施用苯菌灵相比,均能增加玉米根系表面积,其中最高增加29.8%,减少玉米和马铃薯根际土壤总氮、硝态氮、铵态氮含量,增加玉米、马铃薯各器官总氮含量、干物重,其中根际土壤硝态氮含量下降幅度最大,最高分别降低60.3%、42.1%,玉米籽粒和马铃薯块茎总氮含量最高分别增加34.4%和43.0%,玉米果穗和马铃薯块茎干物重最高分别增加27.3%和28.8%;不同分隔方式对玉米根系表面积、根际土壤氮吸收、各器官总氮含量和干物重均有抑制作用,对马铃薯根际土壤氮吸收、各器官总氮含量和干物质积累均有促进作用,其中不分隔处理玉米根系表面积、籽粒总氮含量和穗干重比塑料布分隔处理最高分别增加29.8%、29.3%和12.5%,根际土壤硝态氮含量降低28.2%,塑料布分隔处理马铃薯块茎总氮含量和块茎干重比不分隔处理分别增加13.4%和19.0%,根际土壤硝态氮含量最大降低22.2%。整体上,玉米马铃薯间作不分隔接种AMF处理降低根际土壤氮残留量的效果最好,对各器官总氮含量、干物重的促进作用最大,表明玉米马铃薯间作条件下接种AMF有利于进一步促进间作群体氮素高效利用和增产增收。     

氮锌配施促进小麦根系形态建成及其生理活性提高

  【目的】  氮、锌营养均影响作物的生长、产量和品质。从小麦根系生长发育及生理活性角度，研究氮锌配施提高小麦产量的机理。  【方法】  试验于2016—2018年在河南科技大学农场进行，供试材料为‘洛麦28’。采用2因素3水平完全随机设计，氮 (N) 水平设置为120 kg/hm2 (N120)、180 kg/hm2 (N180) 和240 kg/hm2 (N240)，锌 (ZnSO₄·7H₂O) 水平设置为0 kg/hm2(Zn0)、20 kg/hm2 (Zn20) 和40 kg/hm2 (Zn40)。在拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期采样，挖长和宽均为20 cm、深为40 cm的土块，将根样冲洗干净，测定小麦根干重、根长、根表面积、根系氮代谢相关酶活性、根系锌代谢相关酶活性、根系氮和锌含量。在成熟期测定产量及其构成因素。  【结果】  同一施氮水平下，根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在Zn20处理下最高，而其根系核糖核酸酶活性最低；同一施锌水平下，根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在N180处理下最高，而其根系核糖核酸酶活性最低。氮锌互作显著影响小麦产量、根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量。与其他处理相比，N180Zn20处理下小麦单位面积穗数、穗粒数以及千粒重均最高，产量增幅为3.5%～53.4% (2016—2017)、5.3%～54.5% (2017—2018)。相关分析表明，在主要生育期，小麦的根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮含量和锌含量与产量存在显著或极显著的正相关关系，根系核糖核酸酶活性与产量之间存在显著负相关关系。  【结论】  施氮和锌均显著影响小麦根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系核糖核酸酶活性、根系氮和锌含量。适宜的氮锌配施具有良好的氮锌协同效应，有利于根系良好形态的建成，调节根系生理活性以及氮、锌养分的吸收利用，从而促进小麦的高产稳产。综合分析可知，N180Zn20处理为本试验条件下的最佳配施组合。      

长期定位施肥对潮土氮素矿化特性及作物产量的影响

基于连续进行37a的莱阳长期定位施肥试验,采用田间原位—离子交换树脂法(ISC—IERB)研究了冬小麦—夏玉米轮作制下长期施用氮肥及其配施磷钾肥对非石灰性潮土氮素矿化特性的影响,并探究了氮素矿化特性及冬小麦或夏玉米产量之间的关系。结果表明,与长期不施肥(CK)相比,长期施肥使土壤全氮和矿质氮含量分别显著增加60.2%~130.9%和65.4%~307.8%;在施等量氮肥情况下,氮磷钾配施(N~2PK)较氮肥单施(N_2)使土壤全氮显著降低8.0%~8.6%。在冬小麦和夏玉米生长季,低氮处理(N_1,138kg N/hm~2)氮净矿化量分别为35.2mg/kg和76.7mg/kg,高量氮肥(N_2,276kg N/hm~2)处理氮净矿化量分别为76.6 mg/kg和105.4 mg/kg,N_2较N1分别显著增加117.8%和37.5%,高氮配施磷钾(N_2PK,N_2P,N_2K)与N_2氮净矿化量差异不显著;在冬小麦和夏玉米生长季,N_2PK处理作物吸氮量较CK分别显著增加320.0%和155.2%;N_2土壤表观淋失最严重,而氮磷钾配施有利于滞缓氮素淋失。与CK相比,长期施肥使夏玉米、冬小麦产量分别显著提高136%~327%和56%~317%;N_2PK夏玉米和冬小麦产量均最高,分别为9 659,5 484kg/hm~2。总之,增施氮肥是提高土壤供氮潜力的基础,氮磷钾配施有利于提高作物对氮素的吸收,并提高作物产量。     

不同秸秆还田方式对春玉米产量、水分利用和根系生长的影响

为探究耕作方式和秸秆还田对春玉米产量、土壤水肥及根系分布的影响,通过连续两年设置耕作方式(旋耕、翻耕)与秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)两因素田间定位试验,研究了春玉米产量和水分利用效率、根系及土壤水肥分布的特性。结果表明:旋耕和翻耕处理春玉米产量和水分利用效率差异不显著,但前者显著增加了干旱年份(2015年)0—30cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度,而后者显著降低了10—30cm土层的土壤容重和紧实度,降低了0—40cm土层的土壤含水量、有效磷和速效钾含量,提高了干旱年份30—60cm和湿润年份(2016年)0—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度;秸秆还田较秸秆不还田处理显著增加了春玉米产量和水分利用效率,增加幅度分别为9.5%和7.3%,促进了干旱年份0—60cm土层的根长密度和湿润年份30—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度的增加,还提高了0—60cm土层的土壤含水量、硝态氮、有效磷和速效钾含量。因此,实施旋耕秸秆还田和翻耕秸秆还田可以改善土壤水肥分布,促进深层根系发育,提高春玉米的产量和水分利用效率。     

配施有机肥减氮对川中丘区土壤微生物量与酶活性的影响

通过田间减施氮肥试验,设置减氮20%+不施有机肥(N_1O_0),减氮20%+普通有机肥(N_1O_1),减氮20%+生物有机肥(N_1O_2),减氮40%+不施有机肥(N_2O_0),减氮40%+普通有机肥(N2O1),减氮40%+生物有机肥(N_2O_2)处理,以不施肥(CK0)和全氮100%(N_(100))为对照,研究配施有机肥减氮对川中丘区玉米土壤微生物量碳、土壤酶活性及玉米产量的影响,为玉米生产减氮增效提高玉米氮素利用率提供理论依据。结果表明:随施氮量减少土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性及微生物量碳含量逐渐降低,较N_(100)相比,N_1O_0、N_2O_0分别吐丝期微生物量碳降低25.6,35.08mg/kg;大喇叭口期脲酶降低11.1%和14.1%;蔗糖酶降低30.4%,97.1%;产量降低921.98,1 719.62kg/hm~2。配施有机肥提高了土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性及微生物量碳含量和玉米产量。与N_1O_0相比N_1O_1、N_1O_2,土壤微生物量碳增加38.57%和54.45%;脲酶活性提高9.73%和14.82%;蔗糖酶提高42.75%和64.26%;过氧化氢酶提高11.05%和11.93%;增产2%和6%,且N_1O_2较N_1O_1产量提高4.0%。配施生物有机肥减氮20%降低了玉米秃尖长、增加了穗长、穗粒数、百粒重,玉米产量为8 710.83kg/hm~2。土壤微生物量碳、酶活性与玉米产量呈显著或极显著相关。说明配施生物有机肥减氮20%,可以提高玉米生育期土壤微生物量碳、土壤酶活性,改善植株根系生长环境,促进玉米产量增加。