氮素缓解春小麦花后高温早衰的荧光特性研究

【目的】 为了研究高温条件下氮素对春小麦荧光特性影响机制,阐明氮素调控光反应中心的内在机理,从而制定缓解高温危害的氮肥运筹措施。【方法】 于2019年和2020年开展田间试验,采用裂区试验设计,主区为5个施氮量,依次为0（N0）、75 kg·hm^-2（N1）、150 kg·hm^-2(N2）、225 kg·hm^-2（N3）、300 kg·hm^-2（N4）,副区为温度,分别为25℃±2℃（CK）和35℃±2℃（HT）。分析花后不同温度处理下施氮量与叶片含氮量、叶绿素、光系统Ⅱ(PSⅡ）反应中心活性参数、PSⅡJ相可变荧光（V_J）、PSⅡ能量分配率、PI、F_v/F₀和F_v/F_m之间的相互关系。【结果】 施氮量与温度对叶片含氮量、叶绿素a、叶绿素b、ABS/RC、DI₀/RC、V_J、φE₀、φD₀和产量的影响显著。2年结果表明,随着施氮量的增加,产量均呈先增后降的趋势,且在施氮量为N3（225 kg·hm^-2）时产量最高,2年平均产量分别为9.51t·hm^-2（CK）和8.73 t·hm^-2（HT）。同一氮肥处理下,高温与常温间各指标差异明显,高温处理后叶绿素a、ABS/RC、ET₀/RC、TR₀/RC、PI、F_v/F₀、F_v/F_m和产量均有所降低,说明高温对荧光参数和PSⅡ活性的影响具有负效应。同一温度处理下,随着施氮量增加,春小麦叶绿素含量、ABS/RC、ET₀/RC、PI、F_v/F₀和F_v/F_m等均呈先增后降趋势,DI₀/RC和V_J呈先降后增趋势,且在N3时达到峰值,说明施氮量对叶绿素荧光参数和PSⅡ活性的影响具有补偿效应,适宜的施氮量可以有效增强其活性。温度对ABS/RC、TR₀/RC、ET₀/RC、F_v/F₀和F_v/F_m的影响不显著,而施氮量与温度对ABS/RC、TR₀/RC、ET₀/RC、F_v/F₀和F_v/F_m的交互影响达到显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）水平。【结论】 施氮量和温度对春小麦荧光特性和产量的影响存在交互作用,其中主导因素为温度,而施氮量对其存在补偿效应。合理的施氮量能有效增加小麦旗叶氮含量、叶绿素含量和PSⅡ反应中心活性,提高植物对光能的捕获、吸收、转化及最大光化学效率,并降低能量耗散率,从而抵御高温胁迫对春小麦光合系统造成的损伤。本试验条件下,选用宁春50号,采用N3（225 kg·hm^-2）的施氮量能有效抵御高温胁迫,并提高春小麦的产量,可为当地春小麦高产稳产提供理论依据和技术支撑。     

长期不同施肥模式下南方水稻土有机碳的平衡特征

以水稻土长期定位试验为依托,设置8个施肥处理:CK(不施肥),N(施N 375 kg·hm^-2),NP(施N 375 kg·hm^-2、P₂O₅ 187.5 kg·hm^-2),NK(施N 375 kg·hm^-2、K₂O 187.5 kg·hm^-2),NPK(施N 375 kg·hm^-2、P₂O₅ 187.5 kg·hm^-2、K₂O 187.5 kg·hm^-2),M(施有机肥22 500 kg·hm^-2),M+NPK(施有机肥22 500 kg·hm^-2、N 375 kg·hm^-2、P₂O₅ 187.5 kg·hm^-2、K₂O 187.5 kg·hm^-2),M+1.3NPK(施有机肥22 500 kg·hm^-2、N 487.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 243.75 kg·hm^-2、K₂O 243.75 kg·hm^-2),研究不同施肥处理12 a间土壤有机质的动态变化、有机碳的平衡、碳的固定与转化速率,以及土壤有机质与作物产量的关系。结果表明,不同施肥处理下,土壤有机质含量随时间推进整体呈上升趋势,有机无机肥料配施(M+NPK、M+1.3NPK)可显著(P<0.05)提高土壤有机质含量,M+NPK、M+1.3NPK处理的土壤有机质含量较CK分别提高17.9%和23.3%。各施肥处理下,土壤有机碳平衡均表现为盈余,有机碳平衡和有机碳投入呈线性相关,试验点有机碳平衡每年所需的最低有机碳投入量为1 660 kg·hm^-2。有机无机肥料配施能提高土壤有机碳的固定速率,且以M+1.3NPK处理下碳的固定速率最高。作物产量与土壤有机质含量表现为线性相关。以上结果表明,有机无机肥料配施可有效提高水稻土有机碳含量及其固定速率,并有利于作物产量提高,其中,以M+1.3NPK施肥方式效果最佳。     

施磷水平对不同茬口下冬小麦生长发育及产量的影响

【目的】研究施磷水平对不同茬口下冬小麦生长发育及产量的影响,探明小麦合理轮作制度和磷肥管理。【方法】于2018—2019和2019—2020连续两年在花生（PCR）、玉米（MCR）和花生‖玉米（ICR）茬口下种植冬小麦,分别设P₀（0 kg P₂O₅·hm^-2）、P₉₀（90 kg P₂O₅·hm^-2）、P₁₈₀（180 kg P₂O₅·hm^-2）和P₂₇₀（270 kg P₂O₅·hm^-2）4个施磷水平,研究施磷水平对不同茬口下冬小麦分蘖及成穗率、灌浆速率、干物质积累与分配、产量及产量构成的影响。【结果】（1）同一茬口下,随着施磷量的增加,冬小麦单位面积最大分蘖数、有效分蘖数、干物质积累量和单穗干重均呈P₂₇₀>P₁₈₀>P₉₀>P₀处理;冬小麦穗粒数、干物质向籽粒中分配率和产量呈先增加后降低的趋势,P₁₈₀施磷水平下达到最大值。（2）不同茬口下,各施磷水平冬小麦单位面积最大分蘖数、有效分蘖数均表现为PCR>ICR>MCR;在不施磷（P₀）和低磷（P₉₀）水平时,花生茬口下的冬小麦各时期干物质量、产量均大于花生‖玉米茬口和玉米茬口,但在P₁₈₀、P₂₇₀施磷水平时,花生‖玉米茬口下的冬小麦各时期干物质量、产量则均大于花生茬口和玉米茬口。（3）结合施磷量与产量拟合曲线,花生茬口冬小麦最高产量为10 493.6 kg·hm^-2,最佳经济产量施磷量为177.0 kg·hm^-2;花生‖玉米茬口最高产量为10 749.8 kg·hm^-2,最佳经济产量施磷量为178.9 kg·hm^-2;玉米茬口最高产量为9 936.2 kg·hm^-2,最佳经济产量施磷量为189.3 kg·hm^-2。【结论】花生茬口及花生‖玉米茬口的冬小麦分蘖成穗、干物质积累与转移、籽粒灌浆和产量形成方面均优于玉米茬口,冬小麦产量潜力大,最佳经济产量施磷量低,为177.0—178.9 kg·hm^-2。     

碱性盐胁迫对夏蜡梅光合荧光特性影响

以3年生夏蜡梅实生苗为试验材料,采用CK、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%八个碱性盐(NaHCO₃)处理水平,探究不同碱性盐胁迫对夏蜡梅光合荧光特性的影响,为夏蜡梅的生产实践栽培提供理论指导。结果表明,在NaHCO₃胁迫下,夏蜡梅净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用率(WUE)、最大净光合速率(P_nmax)和光饱和点(LSP)等光合指标均呈下降趋势且浓度越高下降越显著,胞间CO₂浓度(C_i)呈先降低后升高趋势,光补偿点(LCP)则呈上升趋势;随着NaHCO₃浓度的升高,夏蜡梅叶片的OJIP曲线逐渐出现明显K点,F_o先降低后升高,F_m、F_v、F_v/F_m和F_v/F_o呈现先升高后降低的趋势,叶片单位反应中心吸收的光能ABS/RC、热耗散的能量DI_o/RC与捕获的用于还原Q_A的能量TR_o/RC均呈先下降后上升趋势,而用于单位反应中心电子传递的能量ET_o/RC逐渐下降。碱性盐胁迫对夏蜡梅的光合系统造成了损伤,且浓度越高损伤程度越大;低浓度NaHCO₃胁迫导致夏蜡梅气孔限制净光合速率P_n降低,其对夏蜡梅叶片光化学荧光性能的抑制作用较弱,适当提高了PSⅡ反应中心活性;高浓度(>0.3%)胁迫导致夏蜡梅净光合速率P_n下降的原因可能是非气孔限制,严重破坏PSⅡ反应中心供体侧、受体侧,并导致大部分PSⅡ反应中心失活。     

新疆小麦、玉米的产量和氮磷钾肥利用效率

【目的】明确新疆小麦、玉米化肥利用效率现状,进一步优化养分管理,提高化肥利用效率,为新疆乃至全国粮食安全提供基础数据和技术支撑。【方法】2018—2020年,在新疆主要粮食种植区开展72个田间试验（小麦40个、玉米32个）,设置氮磷钾（NPK）、无氮（PK）、无磷（NK）、无钾（NP）4个处理,3次重复,分析新疆当前施肥条件下小麦、玉米的养分吸收,氮、磷、钾肥产量反应,农学效率,肥料利用率等特征。【结果】（1）新疆小麦氮（N）、磷（P₂O₅）、钾肥（K₂O）平均施用量分别为233.1、128.0和75.5 kg·hm^-2,玉米氮、磷、钾肥平均施用量分别为254.9、148.0和67.8 kg·hm^-2。（2）小麦NPK处理平均产量为7 504 kg·hm^-2,氮、磷、钾肥的平均产量反应分别为2 206 kg·hm^-2（500—3 795 kg·hm^-2）、2 016 kg·hm^-2（288—4 230 kg·hm^-2）和1 362 kg·hm^-2（105—2 910 kg·hm^-2）,施氮、磷、钾肥的平均增产率分别为45.0%、39.7%和23.0%;玉米NPK处理平均产量为13 715 kg·hm^-2,氮、磷、钾肥的平均产量反应分别为4 657 kg·hm^-2（1 559—6 900 kg·hm^-2）、1 942 kg·hm^-2（473—4 699 kg·hm^-2）和1 297 kg·hm^-2（113—5 440 kg·hm^-2）,施氮、磷、钾肥的平均增产率分别为52.2%、21.2%和15.5%。玉米施氮肥的产量反应明显高于小麦。（3）NPK处理中,每形成100 kg小麦籽粒需氮（N）2.7 kg（1.7—4.0 kg）、磷（P₂O₅）0.8 kg（0.4-1.3 kg）、钾（K₂O）2.1 kg（1.2—3.9 kg）;每形成100 kg玉米籽粒需氮（N）2.1 kg（1.5-2.9 kg）、磷（P₂O₅）0.8 kg（0.4-1.2 kg）、钾（K₂O）2.1 kg（0.7—3.4 kg）。（4）新疆小麦氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为9.6、15.9和18.7 kg·kg^-1,磷、钾肥显著高于氮肥;玉米氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为18.7、13.4和18.1 kg·kg^-1,氮、钾肥显著高于磷肥。玉米氮肥的农学效率高于小麦,磷、钾肥的农学效率两种作物差异不大。（5）新疆小麦氮、磷、钾肥的平均利用率分别为41.4%、21.8%和45.2%;玉米氮、磷、钾肥的平均利用率分别为46.9%、20.5%和49.6%。小麦、玉米的氮、钾肥利用率均显著高于磷肥。【结论】当前新疆小麦、玉米产量水平较高,氮、磷、钾肥利用效率已处于较高水平,氮、钾肥的利用率显著高于磷肥。小麦、玉米对缺氮最为敏感,其次对缺磷,缺钾的减产幅度最低。当前新疆小麦、玉米的氮肥施用量较合理,施钾量不足,小麦存在过量施磷。今后需加大小麦、玉米的钾肥投入,减少小麦的磷肥投入。     

施氮量对连作晚稻嘉丰优2号产量及其构成因素的影响

为探寻优质稻嘉丰优2号在金华地区连作晚稻种植的适宜施氮量,设置6个施氮量处理(0~300 kg·hm^-2),研究不同施氮量对产量及产量构成因素的影响。结果表明,嘉丰优2号有效穗数、每穗实粒数、结实率和产量随施氮量提高呈先升后降趋势,最适施氮量为210 kg·hm^-2;在此施氮水平下产量最高,为9 405.32 kg·hm^-2。     

密度和施氮量对水稻甬优7850分蘖动态与产量的影响

以超级稻甬优7850为材料,研究了4种移栽密度(11.25万、15.00万、18.75万、22.50万丛·hm^-2)和3种施氮量(纯氮180、225、270 kg·hm^-2)处理对水稻生长和产量的影响。结果表明,随着密度和施氮量的增加,最高苗数逐渐增加,有效穗数先增后减;成穗率随着密度增加而减少,每穗总粒数、结实率随着密度增加呈降低趋势;产量随着密度和施氮量增加先增加,增加到一定水平后保持稳定。根据试验结果,密度和施氮量对水稻产量和主要性状有显著影响,在密度18.75万丛·hm^-2、施纯氮量225 kg·hm^-2的条件下有利于甬优7850获得高产。     

高碳基肥与仿生剂对贵阳植烟土壤和烤烟品质的影响

进行高碳基肥与仿生剂对贵阳植烟土壤和烤烟品质的影响研究,以优化烟田土壤营养,提高烟叶质量。结果表明,T1(常规施肥量3/4,增施高碳基肥料15 00 kg·hm^-2,饼肥150 kg·hm^-2)和T2处理(增施仿生剂0.5%)有利于土壤养分和酶活性的提升;T3处理(常规施肥量3/4,增施高碳基肥料1 500 kg·hm^-2、饼肥150 kg·hm^-2和仿生剂0.3%)对植株的生长、经济效益效果更佳。总体而言,高碳基肥和仿生剂等土壤保育有利于改善植烟土壤,有利于改善烤烟品质。     

硅钙镁磷钾肥在早稻甬籼15上的施用效果

以甬籼15为供试早稻品种,在田间条件下进行硅钙镁磷钾肥与常规肥配合施用的效果试验。结果表明,在农民常规施肥N、P₂O₅、K₂O各减量45 kg·hm^-2的基础上,增施硅钙镁磷钾肥750、1 125、1 500和1 875 kg·hm^-2,产量分别为8 967、9 083、9 104和9 211 kg·hm^-2,比常规施肥分别增产0.8%、2.1%、2.4%和3.6%。     

北方麦区小麦产量与蛋白质含量变化对土壤硝态氮的响应

【目的】分析我国北方麦区不同土壤硝态氮残留梯度下减施氮肥后小麦籽粒产量、蛋白质含量变化,为保证合理减施氮肥,有效降低麦田土壤硝态氮残留提供理论依据。【方法】于2018—2019年在我国北方麦区43个地点进行田间试验,研究不同硝态氮残留情况下氮肥减施对小麦产量、蛋白质含量、产量构成及氮素吸收利用的影响。【结果】与农户施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少55 kg·hm^-2（26%）,产量为5 885 kg·hm^-2,比农户施肥增产3.1%,籽粒蛋白质含量为132.4 g·kg^-1,与农户施肥相比无显著差异。当1 m土层硝态氮残留量<55 kg·hm^-2时,小麦产量最低,为4 252 kg·hm^-2,硝态氮残留在55—100 kg·hm^-2时,产量达到最高,为7 186 kg·hm^-2,硝态氮残留量过高并不能持续提高小麦产量;当土壤硝态氮残留量<100 kg·hm^-2时,不施氮肥小麦产量会显著降低,但采用监控施肥技术合理减施氮肥,无论土壤硝态氮残留多少,均不会减产。土壤硝态氮残留>300 kg·hm^-2时,小麦籽粒的蛋白质含量达到最高,平均为146.93 g·kg^-1;当土壤硝态氮残留量<200 kg·hm^-2时,不施氮肥会显著降低籽粒蛋白质含量,但通过监控土壤硝态氮合理减施氮肥,无论硝态氮残留高低,均不会降低籽粒蛋白质含量;硝态氮残留介于55—100 kg·hm^-2时,农户与监控施肥处理的小麦籽粒蛋白质含量分别为124.5和123.1 g·kg^-1。采用监控施肥技术,小麦氮肥吸收效率（地上部吸氮量/施氮量）与氮肥偏生产力分别为1.36 和45.7 kg·kg^-1,较农户施肥显著提高61.5%和57.1%。【结论】综合考虑维持北方麦区小麦较高的产量和蛋白质含量,收获期1 m土层硝态氮残留量应介于55—100 kg·hm^-2。基于小麦目标产量、籽粒蛋白质含量和土壤硝态氮监控,确定合理的氮肥用量,对实现小麦氮肥减施、绿色生产有重要意义。     

NaCl胁迫对不同耐盐性粳稻种质幼苗叶绿素荧光特性的影响

【目的】叶绿素荧光可反映盐胁迫下植物光合机构防御机制的受害程度和抗逆性。通过分析盐胁迫对不同耐盐性粳稻种质叶绿素荧光特性的影响,揭示其诱导动力学特征,初步阐明叶绿素荧光相关基因调控粳稻种质苗期耐盐性的机制,为耐盐水稻品种筛选和培育提供理论依据。【方法】以8份耐盐、8份盐敏感粳稻种质为试验材料,于苗期在水培条件下分别测定两组种质0 mmol·L^-1和125 mmol·L^-1 NaCl胁迫3 d、6 d的叶片叶绿素荧光参数。通过主成分分析筛选关键指标,利用隶属函数和标准差系数赋予权重法综合评价各种质资源耐盐性,获得典型耐（敏）盐种质开展叶绿素荧光相关基因OsHCF222和OsABCI7的表达特异性分析。【结果】与对照（CK,0 mmol·L^-1 NaCl 3 d、6 d）相比,盐胁迫（125 mmol·L^-1 NaCl 3 d、6 d）可显著降低粳稻种质的最大荧光产量（F_m）、原初光能转化效率（F_v/F_m）。与CK相比,耐盐种质的非光化学荧光淬灭系数（NPQ）和可变荧光的非光化学猝灭系数（qN）在盐胁迫3 d时显著降低,初始荧光产量（F_o）在盐胁迫6 d显著升高;盐敏感种质的光化学淬灭系数（qP）和qN在盐胁迫3 d时显著降低,实际光化学量子产量（Y）、NPQ、表观光合电子传递速率（ETR）在盐胁迫3 d、6 d时极显著降低。盐胁迫下F_m、F_v/F_m、Y、NPQ和ETR与耐盐级别（STS）均呈极显著正相关,且在耐、敏盐种质间差异显著。通过主成分分析将8个叶绿素荧光参数转换为2个主成分,累积贡献率88.018%;结合各因子载荷大小筛选出F_m、F_v/F_m、Y、NPQ和ETR 5个关键指标,可将16份粳稻种质明确划分为耐盐组和盐敏感组两类。以两个主成分的隶属函数结合权重处理并累加计算盐胁迫下叶绿素荧光特性综合评价值D（D_CF）,并依此获得16份粳稻种质排名。采用Kinetic模式测定盐胁迫和正常生长（CK）条件下耐盐种质Cigalon、Bertone和盐敏感种质新竹8号、幸实的叶绿素荧光诱导动力学曲线。在CK条件下,4份粳稻种质表现为相似的曲线形状,斜率较大,P峰出现时间基本相同;盐胁迫下,随着盐胁迫时间的延长,盐敏感种质的P峰迅速降低,M峰和曲线斜率逐渐变小;耐盐种质仍维持较高的P峰,M峰和曲线斜率与CK相比无明显变化。通过对综合排名第1的耐盐种质Cigalon和排名第16的盐敏感种质幸实NaCl胁迫不同时间叶绿素荧光相关基因OsHCF222和OsABCI7的qPCR分析,结合叶绿素含量、耐盐相关叶绿素荧光参数的动态变化和相关分析,初步明确了OsHCF222和OsABCI7的差异表达与粳稻种质苗期耐盐性的关系。【结论】不同耐盐性粳稻种质的叶绿素荧光参数对盐胁迫的响应不尽相同,F_m、F_v/F_m、Y、NPQ和ETR与水稻苗期耐盐性密切相关;OsHCF222和OsABCI7的表达量直接影响了粳稻种质苗期耐盐性;在耐盐粳稻中,NPQ和F_v/F_m起关键作用,F_m可能在调节盐敏感粳稻耐盐性中发挥重要作用。     

东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征

【目的】玉米的总产量在我国三大主粮作物中最高,位居世界第二位。东北三省玉米种植面积占全国的39%,而资源投入相对较低。本研究旨在明确东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征。【方法】基于生命周期评价（life cycle assessment）方法,采用适用于东北三省玉米生产的活性氮损失模型,定量化评价东北三省2007—2016年玉米生产系统的资源投入（肥料、农药和柴油等）及其相关的活性氮损失和温室气体排放等环境风险。【结果】东北三省玉米生产资源投入在时空尺度上均存在较大差异。吉林省玉米生产的平均总施肥量为400 kg·hm^-2,单产为7 065 kg·hm^-2,平均单位面积温室气体（GHG）排放量为2 965 kg CO₂ eq·hm^-2,均为三省最高,而碳、氮足迹较低,平均单位面积活性氮（Nr）损失量为中间水平且年际间变化不大。辽宁省的平均氮肥投入量为198 kg·hm^-2,Nr损失量为20.8 kg N·hm^-2,碳、氮足迹为493 kg CO₂ eq·Mg^-1和3.53 kg N·Mg^-1,均为最高。单产为5 966 kg·hm^-2,处于中等水平,GHG排放量年际间变化不大。黑龙江省平均施氮量为149 kg·hm^-2,单产水平为5 318 kg·hm^-2,Nr损失量和GHG排放量等均为三省最低,碳、氮足迹均处于中等水平。时间尺度上,2008—2015年东北三省玉米种植面积逐年增大,累积增加了5.73 Mhm²。2015年东北三省玉米产量最高,达91.2 Mt（百万吨）;2007—2016年玉米平均总产量占全国的32%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占13.9%、11.7%和6.7%;10年平均种植面积占全国的30%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占14.7%、9.3%和6.4%。东北三省玉米10年平均单产为6 116 kg·hm^-2,平均单产最高年份为2013年,为6 824 kg·hm^-2。2007—2016年10年间东北三省玉米生产的肥料投入整体呈上升趋势,氮肥稳中有降,磷钾肥逐年升高,2014—2016年3年肥料增长趋势大幅减缓,逐渐趋于稳定,10年间氮、磷、钾肥平均用量分别为177、101和70.2 kg·hm^-2。2007—2016年,东北玉米生产农药投入量呈现稳步上升趋势;柴油投入量前4年较为稳定,后逐渐上升。东北玉米生产10年间的平均农药用量为10.2 kg·hm^-2,平均柴油用量为94.6 L·hm^-2。10年间玉米生产（2007—2016）平均单位面积Nr损失量和GHG排放量分别为19.0 kg N·hm^-2和2 770 kg CO₂ eq·hm^-2。Nr损失量10年间较为稳定。2007—2008和2009—2011年玉米生产的平均GHG排放量呈下降趋势,2012—2016年呈稳定上升趋势,2016年达到最高的3 045 kg CO₂ eq·hm^-2。氮肥田间施用产生的氨挥发是玉米生产中活性氮损失的主要途径,硝酸盐淋洗损失次之,而氧化亚氮排放占比最低。温室气体的主要排放环节为肥料生产运输与田间施用。10年间,东北玉米生产的平均氮足迹和碳足迹分别为3.16 kg N·Mg^-1和459 kg CO₂ eq·Mg^-1。【结论】东北三省玉米生产的资源利用和环境代价在空间尺度上差异较明显,吉林省的平均肥料投入量比黑龙江省高124 kg·hm^-2,GHG排放量高524 kg CO₂ eq·hm^-2;在时间尺度上,10年间东北三省玉米生产的氮肥投入量为170—182 kg·hm^-2,Nr损失量变化范围为18.4—19.4 kg N·hm^-2,为我国玉米主产区中较低的氮肥投入与损失量。玉米生产碳、氮足迹的高低主要取决于资源投入（尤其是氮肥投入）与单产水平之间的平衡。东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征分析有助于明确现阶段限制因素与主控因子,为优化养分管理实现粮食安全和碳减排的双赢提供理论支撑。     

化学调控和氮肥对高密度下春玉米光热水利用效率和产量的影响

【目的】探讨高密度下化学调控和氮肥对玉米光合特性、籽粒灌浆及光热水利用效率的影响,为玉米密植抗逆高产高效栽培提供依据。【方法】于2017—2018年哈尔滨区域玉米生长季,在大田高密度种植下（90 000株/hm²）,设置3个不同氮肥水平N100（100 kg·hm^-2）、N200（200 kg·hm^-2）和N300（300 kg·hm^-2）,7叶期喷施化控剂（玉黄金,30%胺鲜酯·乙烯利水剂）,研究化控和氮肥对高密度种植下玉米生长发育和光热水利用效率的影响。【结果】随氮肥施用量的增加,玉米叶片净光合速率（P_n）、最大光化学效率（F_v/F_m）、籽粒内源激素含量、灌浆速率、光热水利用效率（RUE、HUE和WUE）及产量均呈先升高后降低趋势,在施氮量200 kg·hm^-2下达到最大。与单施氮肥处理相比,化控和氮肥共同作用显著提高了叶片P_n和F_v/F_m,提高了籽粒内源激素含量和灌浆速率,RUE、HUE和WUE显著提高,使产量得到进一步增加。相关分析表明,灌浆速率与籽粒内源激素生长素（IAA）、细胞分裂素（CTK）、赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）含量极显著正相关,产量与RUE、HUE和WUE显著正相关。【结论】高种植密度下,200 kg·hm^-2施氮量和化控显著改善玉米的光合特性,促进了籽粒灌浆进程,提高了光热水利用效率,显著提高了产量。     

生物炭结合氮肥减量对玉米产量和氮效率的影响

为明确施用生物炭条件下氮高效品种玉米的氮效率和适宜减氮量,以氮高效品种郑单958(ZD)和氮低效品种先玉508(XY)为试验材料,以氮肥用量为主区、品种为副区开展裂区试验设计.试验主区共设置5个处理:C0,不施生物炭,施纯N 300 kg·hm-2;C1,施生物炭3000 kg·hm-2和纯N 300 kg·hm-2;...     

晋南黄土旱塬小麦养分投入与化肥减施经济环境效应评价

【目的】明确晋南黄土旱塬冬小麦养分投入现状,为当地旱作冬小麦稳产增产、减肥增效和控制农田面源污染提供理论依据。【方法】通过连续9年对黄土旱塬984个小麦种植户进行施肥调查,采用基于冬小麦产量确定的推荐施肥量,评价农户施肥,分析农户施肥的减肥潜力及其经济和环境效益。【结果】调研农户小麦籽粒平均产量3 711 kg·hm^-2,其中属于低产（≤3 200 kg·hm^-2）和中产（3 200—4 220 kg·hm^-2）的农户比例分别占56.0%和18.1%。农户氮肥、磷肥和钾肥的平均用量分别为292.3 kg N·hm^-2、159.8 kg P₂O₅·hm^-2和92.0 kg K₂O·hm^-2。随着产量水平提高,施肥过量（即高投入+很高投入）的农户比例增加,其中氮肥、磷肥和钾肥施用过量的农户比例分别为68.7%、65.1%和57.9%。在各产量水平投入高和很高的农户减肥潜力较大,其中高投入的农户氮肥、磷肥和钾肥减施量为24.1 kg N·hm^-2、12.8 kg P₂O₅·hm^-2和6.2 kg K₂O·hm^-2,减少比例依次为15.9%、16.7%和16.7%;很高投入的农户氮肥、磷肥和钾肥减施量为250.9 kg N·hm^-2、205.7 kg P₂O₅·hm^-2、124.6 kg K₂O·hm^-2,减少比例依次为66.5%、76.7%和80.0%。进一步分析表明,高投入和很高投入的农户化肥减施后经济效益可增加251和3 425元/hm²,即分别增加4.0%和55.0%;高投入的农户氮肥、磷肥和钾肥的农学效率可分别提高18.8%、23.2%和22.1%,很高投入的可分别提高192.5%、321.3%和388.1%;高投入的农户氮肥、磷肥和钾肥的偏生产力可分别提高20.2%、23.7%和19.2%,很高投入的可分别提高210.4%、317.9%和388.1%。同时,合理降低高投入和很高投入的农户施氮量,N₂O排放可分别减少0.3和6.3 kg N₂O·hm^-2,减少幅度为11.2%和72.5%;NH₃挥发分别减少14.1和90.7 kg NH₃ hm^-2,减幅为20.8%和62.8%;NO₃^--N淋洗减少3.1和231.1 kg NO₃^--N·hm^-2,减幅为4.9%和79.6%;整体上,总氮污染物（包括N₂O排放、NH₃挥发和NO₃^--N淋洗）可分别减少17.4和328.1 kg·hm^-2,减幅13.1%和74.0%,节约氮肥12.5和130.9 kg N·hm^-2,减少氮肥投入65.0和683.3 元/hm²。【结论】通过基于产量的农户施肥评价、减肥潜力估测、化肥减施后的经济效益和氮化合污染物的减排效应分析,明确了高和很高投入的农户氮磷钾减施潜力分别为24.1—250.9 kg N·hm^-2、12.8—205.7 kg P₂O₅·hm^-2、6.2—124.6 kg K₂O·hm^-2,且化肥减施后农户的经济收益提高251—3 425元/hm²,氮、磷、钾肥的农学效率分别提高18.8%—192.5%、23.2%—321.3%、22.1%—388.1%,同时,氮、磷、钾偏生产力提高20.2%—210.4%、23.7%—317.9%、19.2%—388.1%,还能减少包括N₂O排放、NH₃挥发、NO₃^--N淋洗等总氮污染物的排放17.4—328.1 kg·hm^-2。该研究全面系统地揭示了当前旱作小麦生产中存在的资源环境问题、面临的挑战与机遇,为节本、增效的环境友好型施肥提供一定的理论依据。