臭氧污染对不同品种小麦磷素吸收与分配的影响

利用中国稻麦轮作O3-FACE（Free air O3 concentration enrichment）试验平台,研究了小麦（Tritcium aestivum L.）品种的物质积累、磷素的吸收与分配对大气臭氧浓度增加的响应。结果显示,大气臭氧浓度增加50%对供试小麦根和地上部的生物量积累影响差异较大,显著降低了扬麦16、烟农19和嘉兴002的产量,降幅为13.2%-35.7%,但对扬麦15和扬幅麦2号的产量无显著影响。臭氧增加导致5种小麦根系和地上部植株中磷含量呈下降趋势,而籽粒中磷含量却无显著变化。臭氧污染降低了磷在小麦根和籽粒中的积累量,促使小麦植株中磷由根部向地上部转移,增加了籽粒中磷所占比重。高臭氧浓度下扬麦16、烟农19和嘉兴002的磷偏生产力降低9.0-23.8（kg/kg, P2O5）, 磷素利用率显著降低8.2%-20.2%,但扬麦15和扬幅麦2号的磷素偏生产力与利用效率变化不明显。以上结果表明,臭氧污染具有改变小麦物质分配, 影响土壤磷素在土壤-植物系统周转的潜在风险。     

地表臭氧浓度升高对麦田水热通量的影响

臭氧(O₃)浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O₃对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O₃浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。本研究利用完全开放式O₃浓度升高平台（O₃-FACE）,通过连续观测农田小气候特征,结合能量平衡法分析O₃浓度升高对麦田水热通量、小麦籽粒产量和田间水分利用效率的影响。结果表明：O₃浓度升高显著降低了开花后第32天小麦旗叶的叶绿素含量,降低了乳熟–成熟期的麦田潜热通量平均值和正午峰值,但影响幅度较小。O₃浓度升高对麦田平均水热通量及其分配无显著影响,也未影响籽粒产量、产量组成和田间水分利用效率。不同于10年前江淮地区主推的扬辐麦2号、烟农19和嘉兴002等品种,当前推广的农麦88表现出极强的O₃抗性。在O₃浓度不断升高背景下,种植农麦88有助于减缓O₃浓度升高对田间蒸散和水分利用效率的影响。     

施磷量对不同磷效率小麦氮、磷、钾积累与分配的影响

在土培盆栽条件下,以磷高效小麦(CD1158-7、省A3宜03-4)和磷低效小麦(渝02321)为材料,研究了不施磷、施磷(P)10、20和30mg/kg对小麦不同生育时期生物量、籽粒产量及氮、磷、钾的积累与分配的影响。结果表明:(1)随施磷量的减少,不同磷效率品种小麦籽粒产量和生物量均减少;同一施磷处理,磷高效品种籽粒产量和生物产量高于磷低效基因型。不施磷、施磷10mg/kg,高效品种CD1158-7、省A3宜03-4的籽粒产量为低效品种渝02321 的1.84 倍和1.74倍、1.64倍和1.27倍。(2)低磷处理,磷高效品种小麦植株能够积累较多的氮素;扬花期之前,磷高效品种氮素积累量占小麦全生育期积累量的比例高于低效品种。拔节期、孕穗期氮素分配比例为叶>茎>根,扬花期为叶>茎>穗>根,而成熟期为籽粒、颖壳>茎>叶>根。拔节期和孕穗期磷高效品种根的氮素分配比例高于低效品种,而扬花期和成熟期磷高效品种穗(籽粒)氮素分配比例较高。(3)小麦植株磷素积累量主要集中在拔节期以后的生育时期,占全生育期的82.32%~94.23%。低磷处理,高效品种在拔节期和孕穗期磷素积累量高于低效品种,孕穗期尤为突出。扬花期之前,不施磷处理下,磷高效品种根的磷素分配比例较高。(4)不同施磷处理下,拔节期、孕穗期及扬花期,磷高效品种小麦的钾积累量高于低效品种。不同器官钾素分配比例拔节期和孕穗期均为叶>茎>根,扬花期为茎>叶>穗>根,成熟期为茎>叶>籽粒、颖壳>根。磷高效品种在颖壳和籽粒的钾素分配比例高于低效品种。     

追氮时期和施钾量对小麦氮素吸收运转的调控

【目的】氮肥追施时期和钾肥用量是影响小麦高产高效的重要因素,研究这两个营养元素的相交效应,为小麦的合理施肥提供理论依据。【方法】以强筋小麦‘济麦20’为供试品种,设置盆栽试验。同位素示踪技术进行研究。氮肥用15N标记,追施氮肥时期设返青期和拔节期两个施肥时期。施钾量设K2O 0(K0)、50(K1)、100 kg/hm2(K2)三个水平。于开花期采集全株样本,成熟期将植株分为籽粒和植株两部分,分析氮素含量,计算氮素吸收、分配以及氮素利用率。【结果】虽然追氮时期和施钾量互作对‘济麦20’籽粒蛋白质含量的影响未达到显著水平,但钾肥对小麦氮素吸收、运转及分配的影响因追氮时期不同而有所差异。不施钾(K0)返青期追氮处理,小麦植株氮素积累量、氮素转移量及贡献率均达到最高; 在施用K2O 50 kg/hm2处理(K1)下,拔节期追施氮肥能有效提高小麦开花期植株氮素积累量、成熟期植株和籽粒来自土壤的氮积累量、氮素转移量及贡献率,并最终显著提高产量。由此,提高了小麦氮素积累量、转移量、籽粒产量、氮肥生产效率及收获指数,在施用钾肥100 kg/hm2(K2)条件下,两个追氮时期处理均不利于‘济麦20’氮素利用效率及籽粒产量的提高。【结论】本试验条件下,在K2O 50 kg/hm2施用量、拔节期追施氮肥条件下更有利于强筋小麦‘济麦20’对氮素的吸收、利用和高产的形成。     

灌淤土区长期施钾对作物产量与养分及土壤钾素的长期效应研究

通过在宁夏灌淤土区长达14年的连续施钾和小麦秸秆还田试验, 研究钾素投入对作物产量、养分和土壤钾素状况的影响.结果表明:小麦秸秆还田和长期施用钾肥均可不同程度提高小麦和玉米的经济产量, 其中施钾年平均增产小麦244 kg·hm-2, 玉米397 kg·hm-2, 处理之间产量表现为氮磷钾肥配合秸秆还田>施用氮磷钾肥>氮磷肥配合秸秆还田>只施用氮磷肥.定位后8～10年施钾肥开始显著有效, 玉米显效时间早于小麦;秸秆还田和钾肥的投入均可提高籽粒和秸秆的钾素吸收量, 秸秆含钾丰富, 籽粒钾含量仅占植株钾总量的13%～17%;施用钾肥可提高作物籽粒大中微量元素含量而降低秸秆中、微量元素含量, 促进籽粒对大部分元素的吸收;长期不施钾肥处理(NP和NP+St)0～20 cm土层土壤速效钾和缓效钾含量较定位开始时下降; 所有处理土壤全钾含量均表现下降, 下降幅度为0.8～1.2 g·kg-1.     

甜玉米钾素积累和分配的基因型差异

为挖掘甜玉米品种潜力,在同一肥力水平和栽培条件下研究了22个甜玉米品种钾素积累和分配的基因型差异。结果表明:不同生长阶段钾素积累量品种间有显著差异,出苗–拔节期、拔节–开花期、开花–鲜食期的积累量分别占总积累量的10.0%、73.6%和16.4%,变幅分别为5.6%~19.8%、48.0%~88.8%、0.9%~42.1%。拔节期钾素主要分配在叶片和叶鞘中,拔节后分配到茎杆中的钾比例开始升高,到开花期钾素分配到茎秆中的比例达到峰值,其分配量占钾素总积累量的39.9%左右,后期保持平衡。在鲜食期,茎秆中钾素含量比例为39.5%,叶片为22.0%,籽粒为10.4%。回归分析表明:高产(鲜果穗和鲜籽粒)品种其拔节至开花期具有较高的钾素积累量,且鲜食期苞叶中钾素分配率较低。在供试22个品种中,金师王等7个品种的鲜果穗和鲜籽粒产量、钾素积累量、鲜食期籽粒中钾素分配比例较高,综合表现较优。     

灌淤土区长期施钾对作物产量与养分及土壤钾素的长期效应研究

通过在宁夏灌淤土区长达14年的连续施钾和小麦秸秆还田试验, 研究钾素投入对作物产量、养分和土壤钾素状况的影响。结果表明：小麦秸秆还田和长期施用钾肥均可不同程度提高小麦和玉米的经济产量, 其中施钾年平均增产小麦244 kg·hm^-2, 玉米397 kg·hm^-2, 处理之间产量表现为氮磷钾肥配合秸秆还田〉施用氮磷钾肥〉氮磷肥配合秸秆还田〉只施用氮磷肥。定位后8-10年施钾肥开始显著有效, 玉米显效时间早于小麦;秸秆还田和钾肥的投入均可提高籽粒和秸秆的钾素吸收量, 秸秆含钾丰富, 籽粒钾含量仅占植株钾总量的13%-17%;施用钾肥可提高作物籽粒大中微量元素含量而降低秸秆中、微量元素含量, 促进籽粒对大部分元素的吸收;长期不施钾肥处理（NP和NP＋St）0-20 cm土层土壤速效钾和缓效钾含量较定位开始时下降; 所有处理土壤全钾含量均表现下降, 下降幅度为0.8-1.2 g·kg-1。     

沿江平原稻麦轮作系统维持钾素平衡和作物高产的钾肥运筹研究

在安徽沿江平原的稻麦轮作试验结果表明,施用钾肥可明显增加稻麦产量,但过多施用钾肥,产量呈现下降;除最高施钾处理外,水稻的钾肥效率也随施钾量的增加而提高,小麦则呈现相反的趋势。稻麦施钾收益差异与钾肥效率变化趋势一致;水稻和小麦地上部钾吸收量随着施钾量的增加,也呈上升趋势。水稻和小麦各处理籽粒氮、磷吸收量均高于秸秆,而秸秆钾吸收量明显高于籽粒;随着钾肥投入的增加,水稻和小麦钾吸收量也明显呈上升趋势,水稻收获后各处理钾素均出现亏缺,但随着施钾量的提高,钾素亏缺程度减轻;小麦施钾(K2O)117 kg/hm2以上时,农田钾素出现相应盈余。水稻或稻麦合计,钾肥利用率均随着施钾量增多呈明显下降趋势。从保证稻麦高产高效,维持土壤钾素肥力考虑,水稻施钾(K2O)156 kg/hm2、小麦施钾117 kg/hm2可作为类似生产条件农区的钾肥推荐用量。     

不同类型专用小麦氮素吸收积累差异研究

2000至2002年在田间条件下,研究3个不同类型专用小麦品种(强筋小麦皖麦38、中筋小麦扬麦10号和弱筋小麦宁麦9号)氮素吸收积累差异。试验结果表明,成熟期植株含氮率与子粒含氮率均以强筋小麦皖麦38最高,弱筋小麦宁麦9号最低。成熟期植株氮积累量为皖麦38最高,子粒氮积累量为扬麦10号最高。不同品种不同生育阶段吸收的氮素占一生总氮量的比例不同,弱筋小麦宁麦9号在出苗拔节期氮积累量占整个生育期中的比例较其它品种高,而强筋小麦皖麦38在开花成熟期较其它两个品种高。结果还表明,不同类型专用小麦品种每生产百公斤子粒所需吸收的氮量也不相同。     

小麦籽粒色泽和质地的辐射诱变

以红粒半硬质品种扬麦5号和红粒粉质品种宁麦3号为材料,用~60Coγ射线不同剂量照射干种子。结果两品种M_1代籽粒色泽的辐射反应有差异,较高剂量辐射可使扬麦5号粒色变深,但对宁麦3号作用不大。两品种M_1代籽粒质地有随剂量提高而变粉的趋势。在扬麦5号M_2代中发现了突变率分别为0.6％和2.0％的籽粒色泽正(向白色)突变和籽粒质地负(向粉质)突实,在宁麦3号M_2代中发现了突变率分别为0.7％和3.6％的色泽负(向红色)突变和质地正(向硬质)突变。扬麦5号色泽正突变和宁麦3号质地正突变经M_3代株系再选,在M_4代获得了多个稳定的突变株系。结果表明,γ射线辐照原品种干种子,能产生对籽粒色泽和质地有选择意义的变异群体。     

不同类型生态区稻-稻种植制度中钾肥效应及钾素平衡研究

研究了在丘陵生态区和洞庭湖生态区稻-稻种植制度中钾肥对水稻产量和钾肥效应及钾素平衡的影响。结果表明,在施钾量为0、112.5、150和187.5K2O kg hm-2的条件下,在丘陵生态区红黄泥田上,150K2O kg hm-2的施钾水平已达到较高的产量;洞庭湖生态区的紫潮泥田中缓效钾与速效钾含量均较高,目前施钾效应不明显。两种类型生态区土壤上施用氮肥的增产效果明显地大于施用钾肥。丘陵生态区红黄泥田上的3个施钾处理两季水稻吸收来自肥料钾的百分数比例均高于洞庭湖生态区的紫潮泥田。丘陵生态区红黄泥田上的3个施钾处理早稻钾素利用率平均为35.0%,晚稻为51.8%;洞庭湖生态区紫潮泥的3个施钾处理早稻钾素利用率平均为27.1%,晚稻为42.6%。肥料氮的利用率随钾肥施用量的增加而提高,这一趋势在晚稻上更为明显。在每季水稻施钾量为112.5、150、187.5 K2Okg hm-2的条件下,钾素平衡出现亏缺。在早稻施氮量165N kg hm-2(丘陵生态区),150N kg hm-2(洞庭湖生态区)和晚稻施氮量180N kg hm-2的条件下,两种类型生态区土壤上的氮素平衡中氮均出现盈余,且氮素盈余量随钾肥用量的增加而下降。     

耗竭条件下层间钾的释放及耗竭后土壤的固钾特性

本文通过盆栽耗竭试验和土壤培养试验研究了五种含钾量差异较大的土壤供钾特点和固钾能力。试验结果表明：（１）黑麦草根系发达而密集，它对土壤钾的利用能力很强，能在短期内吸收大量钾，而致使土壤缺钾，在缺钾严重时土壤交换性钾和缓效钾还能达到“最低值”，“最低值”因受质地和粘土矿物组成及含量的影响而有较大差异。（２）作物吸收钾中，层间钾所占比例很大，其中又以１ｍｏｌ／Ｌ ＨＮＯ２煮沸一次不能提取的钾为主。所以     

Differential potassium buffer behavior of individual soils related to potassium corrective treatments

Abstract

Although the basic chemistry and behavior of potassium in the soil is well understood, little of this knowledge is used in soil testing and practical soil fertility mangement. In this study the K buffer behavior of three individual soils (Hagerstown silt loam (Typic Hapludalf), Gatesburg sand (Entic Haplorthod) and Gilpin channery silt loam (Typic Hapludult)) was investigated. The buffer relationships determined indicated very different K behavior for these soils even though exchangeable K soil tests indicated similar K levels. It was also determined that for these soils the buffer relationship was apparently independent of previous K management, indicating that the K buffer behavior could be included as part of soil characterization data.

The role of nonexchangeable K in determining K buffer behavior was also investigated. It was found that the levels of solution K where the release of nonexchangeable K becomes measurable (0.27 ‐ 0.83 × 10^‐4 M) are similar to solution K levels reportedly required for crop growth (0.02 ‐ 0.95 × 10^‐4 M). It was also found that these soils were capable of maintaining a relatively high level of exchangeable K even after extraction of significant amounts of nonexchangeable K with sodium tetraphenyl boron.

It was concluded that K buffering behavior of individual soils could and should be included in K management decisions involving corrective soil treatments and/or crop removal estimation. Otherwise, based on current soil tests, soils with very different K buffer behavior will be treated similarly.     

打顶时不同追钾对云南烤烟含钾量的影响

田间试验研究打顶时不同追K对云南烤烟含K量的影响结果表明 ,打顶时追施K肥可提高烤烟叶片含K量和烟株吸K量。烤烟田间土壤补施K肥 (包括根部集中施用K2 SO4、KNO3 和缓效钾 )处理其提高烟叶含K量效应明显优于叶面喷施K肥 (包括叶面喷施KH2 PO4、KNO3 和K2 SO4)处理 ,而 3种土壤追施K肥处理以施K2 SO4和KNO3 效果最佳 ,烤烟生育后期追施K肥提高中、上部叶片含K量效果最佳 ,顶叶含K量由对照的 2 .6 %增至3.2 %。     

我国农田土壤钾平衡研究进展与展望

土壤钾平衡法是一种简便易行的判断土壤钾库丰缺状况的方法,广泛应用于农田土壤钾素养分供应状况评价及科学施肥实践。本文从农田养分平衡的角度出发,通过分析钾平衡的计算方法、农田钾平衡的时空变异特征、不同作物农田钾平衡状况、钾平衡对土壤钾含量的影响4个方面,综述了近年来我国农田钾平衡研究的主要进展。研究表明,我国农田钾平衡总体表现为亏缺,时间维度上表现为自建国以来整体呈现先下降后上升趋势;但不同区域间表现不一且变异较大,部分区域的农田钾平衡状况表现为盈余;不同区域及不同作物间钾平衡呈现"两极化"发展趋势;作物之间的养分吸收特性不同以及肥料和农产品市场价格波动,这两个因素共同决定了不同作物类型之间及同种作物不同年际间钾平衡的差异;不同研究者对于我国农田钾平衡的总盈余量、单位面积盈余量以及空间变异特征所得结果差异较大,宜对所选指标体系综合分析后比较,而不宜进行直接对比;而对时间变异、不同作物种植类型农田钾平衡以及土壤钾累积规律等方面的研究结果基本一致;本质上来说,当前土壤养分库状况是一个区域的种植制度、施肥方式经过多年的累积所造成的结果,同时也决定着其未来的发展走向。为保持土壤钾养分库的稳定与提升,基于我国钾平衡研究现状,提出我国未来在养分均衡、开源节流、重视不同轮作情况下钾素的周年运筹以及关注更深层次的土壤分层钾养分库等几个改善农田钾平衡技术措施方面的研究方向。     

施钾对不同肥力土壤玉米钾素吸收、分配及产量的影响

采用田间试验, 研究了吉林省高(榆树市)、低肥力(公主岭市)肥力条件下不同钾肥用量对玉米产量、钾素吸收和分配的影响。结果表明, 榆树试验点和公主岭试验点的最高产量施钾量分别为83.3 kg·hm^-2和113.9 kg·hm^-2, 最佳经济施钾量分别为75.1 kg·hm^-2和103.1 kg·hm^-2。公主岭低肥力试验点比榆树高肥力试验点的最高产量和最佳经济产量分别提高了3.70%和3.68%。施用钾肥可有效提高玉米干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率, 并能提前干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率出现的天数。当施钾量超过60 kg(K₂O)·hm^-2时, 公主岭低肥力试验点的干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率均高于榆树高肥力试验点。适宜的钾肥用量有利于提高钾养分由营养体向籽粒的转运量、转运效率及籽粒养分比例, 榆树高肥力试验点籽粒养分比例低于公主岭低肥力试验点, 幅度为0.5%~1.7%。除施钾量60 kg(K₂O)·hm^-2处理外, 公主岭低肥力试验点的钾肥农学利用率、偏生产力和利用效率等指标均高于榆树高肥力试验点, 分别提高7.3~8.8 kg·kg^-1、4.4~8.3 kg·kg^-1、1.6%~6.2%。综合考虑提高玉米产量、效益及钾肥利用效率, 高肥力土壤适宜施钾量为75 kg·hm^-2, 低肥力土壤上适宜施钾量为103 kg·hm^-2。     

广东不同母质发育水稻土钾素的固定与释放

本文通过室内模拟和化学方法研究了广东几种不同母质发育的水稻土的钾素的固定与释放特性。结果表明,砂页岩、珠江三角洲沉积物、石灰岩和玄武岩发育的水稻土的固钾量均随钾加入量的增加而增大,但花岗岩发育的水稻土却相反;砂页岩、花岗岩和玄武岩发育的水稻土的固钾量在淹水时最高,而沉积物和石灰岩发育的水稻土则在恒湿时最高;沉积物发育的水稻土的非交换性钾累计释放量和平均释放速率显著高于其它母质发育的水稻土;施钾肥对非交换性钾释放的影响因土壤所含粘土矿物类型而异。     

华北平原农田生态系统钾平衡研究

华北平原大部分农田土壤发育在黄河冲积物母质上,矿物钾含量较高,在当前中低产农田中,尤其在有一定秸秆还田的条件下,施用化肥钾增产效果不显著,过多施钾会出现“奢侈性消耗”。在高产条件下,适当施钾对增产仍有一定作用。农田生态系统钾平衡研究对作物生产有重要意义。本文通过3年试验探讨了华北平原农田钾平衡和供钾能力。     

嫁接对不同棉花基因型钾效率的影响

采用全生育期土培盆栽试验,在研究2个棉花基因型钾吸收效率和利用效率的基础上,对未嫁接和经嫁接的自根苗(接穗和砧木为同一基因型)处理的棉花干物质和钾的积累、分配进行比较。结果表明:自根苗植株与未嫁接植株相比,不同棉花基因型在不同钾水平下干物质和钾的积累及分配不同。高效基因型103经过嫁接后营养器官中的干物质和钾比例增加,生殖器官中的干物质和钾减少,产量和钾利用指数下降;低效基因型122经过嫁接后营养器官中的干物质和钾比例减少,生殖器官中的干物质和钾增加,产量和钾利用指数升高。吸收效率因钾水平而异,高效基因型103嫁接后施钾时吸收效率降低,缺钾时升高;而低效基因型122嫁接后施钾时吸收效率升高,缺钾时降低。嫁接对不同棉花基因型产生的效应不同,通过嫁接使不同棉花基因型物质分配趋于平衡。     

灰漠土小麦-玉米-棉花轮作体系钾平衡与钾肥利用率

研究了干旱区灰漠土农田典型作物长期定位方式下不同施肥处理对钾平衡及钾形态和利用率的影响。实验包括9个处理,分别为不施肥(CK)、氮磷钾不均衡配施(N、NP、NK和PK)以及均衡施肥与秸秆或有机肥配施(NPK、NPKS、NPKM和1.5 NPKM)。结果表明,均衡施肥的产量显著高于不均衡施肥处理(NP除外)(p0.05)。其中NP处理的产量与其他均衡施肥产量并无明显差异(p0.05),说明钾不是灰漠土农田亏缺养分。钾平衡法发现,均衡施肥中NPKS表现出钾的盈余,而其余均衡施肥处理表现出钾的亏缺,24年亏缺量达到268至2 966 kg hm-2。所有施肥处理中,NPKM和1.5NPKM拥有最高的钾表观利用率,分别达到81.2%和38.9%,显著高于其他处理(p0.05),说明配施有机肥可以显著提高灰漠土钾肥利用率。长期定位试验后,不同处理的钾素形态变化显著,尤其有机肥添加处理的非交换性钾、非特殊吸附性钾、水溶性钾和交换性钾显著高于其他处理(p0.05),进一步说明配施有机肥或秸秆维持灰漠土农田钾素肥力方面的重要性。总而言之,当前灰漠土农田常规施肥方式下的钾亏缺正在逐步加大,补充更多的钾肥以及配合使用有机肥或秸秆应当被重视。