不同肥力条件下施肥对粒用高粱产量、品质及养分吸收利用的影响

【目的】研究土壤肥力、施肥及其互作对高粱产量、品质及养分利用的影响,为不同肥力条件下高粱施肥提供理论依据。【方法】 从连续6年长期定位试验的不施肥、氮磷钾配施、氮磷钾结合有机肥和秸秆还田3个处理采集土壤,分别代表低肥力（LSF）、中肥力（MSF）和高肥力（HSF）,每个肥力水平设不施肥（NF）和施肥（CF）2个处理,在温室进行盆栽试验。籽粒成熟后每盆单独收获测产,测定并计算地上部及籽粒的氮磷钾养分含量、土壤氮磷钾养分依存率及氮磷钾肥养分利用效率,分析各处理对籽粒中淀粉、单宁及蛋白质含量的影响。【结果】 土壤基础肥力显著影响高粱地上部生物量和籽粒产量,但施肥后LSF、MSF和HSF 3个处理具有相同的生物量和产量。土壤基础肥力对籽粒淀粉含量没有显著影响,不施肥时LSF、MSF及HSF籽粒淀粉含量为67.99%—69.33%;但施肥降低高粱籽粒淀粉含量,随土壤基础肥力的升高,影响更为明显,HSF的CF处理淀粉含量仅为60.75%,比NF处理降低了九个百分点;土壤基础肥力对直链淀粉和支链淀粉比值没有影响。不施肥时LSF籽粒单宁含量最高,达13.69 g·kg ^-1,MSF和HSF的籽粒单宁含量分别为10.67和10.78 g·kg ^-1;施肥降低了LSF和HSF处理籽粒单宁含量,降幅达30%;尽管随土壤基础肥力提升籽粒蛋白质含量增加,但不施肥处理蛋白质含量较低,为50.98—68.54 g·kg ^-1;施肥显著提高了籽粒蛋白质含量,施肥后LSF、MSF和HSF处理的籽粒蛋白质含量分别为108.13、118.13和117.19 g·kg ^-1。土壤基础肥力显著影响了土壤地力和肥料对籽粒产量贡献率,LSF、MSF和HSF肥力下施肥对产量的贡献率分别为90.2%、51.7%和8.5%。不施肥时随土壤基础肥力提升,籽粒和秸秆中氮磷钾含量增加;与对应土壤基础肥力比较,施肥提高了籽粒和秸秆中氮磷钾养分吸收量,以HSF为例籽粒和秸秆中氮的吸收量分别由319.42和481.63 mg/盆增至597.11和924.92 mg/盆,造成了养分的奢侈吸收,降低了氮磷钾的收获指数,而在LSF和MSF情况下施肥提高了氮磷钾的收获指数。 【结论】 施肥能使低肥力土壤获得最大产量潜力;土壤基础肥力影响籽粒产量,但对籽粒淀粉、单宁和蛋白质含量的影响远远小于施肥;低肥力不施肥籽粒淀粉和单宁含量最高,高肥力施肥明显降低籽粒淀粉和单宁含量;施肥对籽粒蛋白质含量的影响远大于土壤肥力。施肥提高低土壤肥力植株氮磷钾收获指数,降低了高肥力养分收获指数,低肥力土壤合理施肥能实现籽粒高粱产量和品质的协同提高。     

菌根菌配施褐煤对矿区土壤及披碱草生长的影响

内蒙古自治区伊敏矿区开采后,整体复垦率低、养分贫瘠、水分含量降低,对生态环境造成一定压力,因此,了解伊敏矿区生态压力,改善矿区生态问题势在必行。采用土壤盆栽试验,以褐煤作为添加剂配施不同量的菌根菌剂,以当地土著作物披碱草为材料种植,分析披碱草生物量、根系侵染率和氮磷钾吸收量以及土壤养分含量差异。结果表明,菌根菌配施褐煤后,随着菌根菌用量的增加,可在一定程度上增加土壤中速效氮磷钾含量,有机质含量在增加到一定程度就开始下降;而且增施菌根菌可提高披碱草根系的侵染率,也可提高披碱草对各种养分的吸收和利用。研究利用菌根菌可以与植物形成共生关系并改善土壤特性,结合当地发展趋势,施用当地主产的褐煤混合施用来改善伊敏矿区生态问题,从而达到改善植物吸收利用和改良土壤的目的。     

土壤养分系统研究法的改进及应用

针对土壤养分系统研究法盆栽试验中以高梁作指示植物的非普遍性及其供肥方式的特殊性，本研究在应用土壤养分状况系统研究法的化学分析和吸附实验结果的基础上，对盆栽指示作物及供肥方式进行了改进，以期进一步简化原方法的操作步骤和提高盆栽试验结果的应用性。试验较系统的研究了四川省简阳市棕紫泥土的养分丰缺状况及供肥能力，结果表明，棕紫泥土壤上玉米生产的养分主要限制因子是氮、磷、次为钾，锌和锰可能是潜在养分限制因素。利用玉米做盆栽指示作物和习惯供肥方法比用高梁做盆栽指示作物更能准确反映田间种植玉米时土壤养分的实际情况，建议在应用系统研究法时，盆栽试验最好采用与大田一致的作物，且用习惯供肥方式更好。     

沈阳市苏家屯区耕层土壤养分分布特征和土壤利用分析

通过对2006—2008年沈阳市苏家屯区耕层土壤有机质和氮磷钾养分区域含量的分析,阐明了该地区有效养分分布与土壤类型、种植作物及耕作方式的关系,并对各区域土壤持续利用的方法进行了论述。     

旱地不同间套作对玉米生长·养分累积及产量的影响

通过田间小区试验,研究玉米与不同作物间套作方式对玉米生长、养分累积及产量的影响。结果表明:与玉米单作方式相比,玉米与不同作物间套作更能提高玉米的叶片叶绿素含量、光合特性、植株氮磷钾养分累积以及产量。4种间套作方式中,玉米花生、玉米大豆间作在对玉米叶片叶绿素含量及光合特性方面提高幅度较大;植株氮磷钾养分累积方面,则以玉米大豆间作处理的氮素累积最大,可达224.6 kg/hm2,以玉米红薯套作处理的磷、钾养分累积最大,分别为117.72、352.84 kg/hm2;产量方面,玉米红薯套作、玉米大豆间作较玉米单作增产率分别达75.7%、47.5%。     

玉米/大豆间作条件下养分的高效利用机理

通过盆栽模拟试验,研究了玉米／大豆间作条件下作物根系形态特征、根系活力、根际土壤有效养分含量和养分高效利用机理。结果表明,间作体系中的玉米地上生物学产量和经济产量较单作玉米增加38．73％和23．4％,增产显著。玉米／大豆间作条件下玉米根系形态特征、根系活力、根际土壤有效养分含量都显著高于单作作物,间作作物根际中土壤细菌、真菌数量、土壤脲酶和磷酸酶活性较单作分别增加2．3倍、94．58％、53．38％、22．45％。有利于土壤中复杂态氮磷化合物转化为可给态的无机化合物,加速氮磷的分解和转移,提高根际土壤的有效养分含量。整个间作系统有明显的地上生物产量和经济产量优势。     

不同生育期玉米大豆间作土壤水势变化特征

土壤水的移动影响作物对养分的吸收,通过土水势的测定可以为作物从土壤中吸收养分提供重要参考。本文通过盆栽试验,研究了玉米和大豆间作时作物在玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽穗期、成熟期土壤水势上的变化特征。结果表明：玉米大豆间作具有明显的间作产量优势。与相应的单作相比,间作玉米籽粒产量、玉米叶片生物量和大豆叶片生物量,分别提高 ４１.９０％,２２.１９％,５９.５７％,表明了玉米大豆间作体系中玉米具有产量竞争优势。在玉米大豆间作中,除苗期第 １天到第 ５天、拔节期第 １天到第 ５天、成熟期第 １天到第 １０天外,其它生育期玉米的土壤水势低于大豆。这表明在玉米旺盛生长时期 （拔节盛期、大喇叭口期、抽穗期）,土壤水分都是从大豆向玉米移动。玉米相对于大豆对土壤水分有更强的竞争能力。     

水分亏缺对青藏高原小麦族作物籽粒中氮磷钾和氨基酸含量的影响

为探明不同水分处理青稞和春小麦籽粒中养分、蛋白质和氨基酸含量的变化规律,为青藏高原小麦族作物抗旱和品质育种提供理论依据。以春青春41号(小麦)和昆仑14号(青稞)为参试材料,设水分充足处理(C1)、水分轻度亏缺处理(C2)和水分重度亏缺处理(C3)3个水平,随机区组设计,研究不同水分处理对籽粒中NPK、蛋白质和氨基酸含量的影响。相比于C2,两种小麦族作物在C3处理下的氮磷钾、蛋白质、必需氨基酸、非必需氨基酸和氨基酸总量均呈升高的趋势,但青稞中各指标的增幅较大。水分亏缺对小麦和青稞籽粒中NPK、蛋白质和氨基酸含量均会产生一定影响,但其变化模式存在一定差异。小麦籽粒中氮磷钾、蛋白质、必需氨基酸、非必需氨基酸和氨基酸总量的变化规律均呈先降低后升高的趋势;青稞籽粒中氮钾、蛋白质、必需氨基酸、非必需氨基酸和氨基酸总量的含量呈显著增高趋势且增幅随水分亏缺程度的加剧而变大。水分亏缺会对小麦族作物籽粒中氮磷钾、蛋白质、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量产生影响,但青稞和小麦的响应机制存在一定差异。相比于水分充足处理,水分亏缺处理下青稞籽粒养分、蛋白质及其组分呈显著升高趋势而小麦籽粒中呈先降低后升高趋势,表明小麦族作物中小麦对水分亏缺的耐受性较低。     

猪粪好氧堆肥对缺锌土壤种植大豆的影响研究

以Zn含量较高的猪粪为原料进行了90d好氧堆肥,以采自陕西省永寿县养马庄的典型缺锌土壤为供试土样,通过大豆盆栽试验研究了该有机肥对大豆生长的影响,并以污染指数评价法和地积累指数评价了施用该有机肥对土壤中重金属的累积环境风险。结果表明:经过90d的高温好氧堆制,获得了氮磷钾丰富的堆肥产品,且堆肥中未检测出Ni、Cd、Cr、Pb、Hg和As等有害重金属,仅含Cu256.3mg.kg-1、Zn474.4mg.kg-1。与对照相比,随着有机肥施用量的增加,大豆生物量和产量逐渐增加,并在肥土比10%时达到最高,大豆产量比对照提高了206.7%,大豆根系重量提高了94.2%,大豆茎叶(含荚壳)提高了94.0%;大豆籽粒中Zn含量则随着有机肥施用量的增加而逐渐增加,并在40%时籽粒Zn含量高达49.33mg.kg-1;施用堆肥后,土壤EC、Zn和Cu全量、Zn和Cu有效量均随着堆肥使用量的增加而增加,而土壤pH则随着堆肥比例的增加,从8.46逐渐降低到7.44。污染指数评价法和地积累指数评价法表明,当茬堆肥施用量不超过5%时,不会对该缺锌土壤造成重金属污染。研究显示,适量施用该堆肥能显著促进大豆的茎叶和根系生长,同时提高籽粒产量和籽粒中的Zn含量。对于供试缺锌土壤,施用该富锌有机肥可以明显补充土壤锌。     

川农16和川麦42在氮磷钾胁迫下养分积累、分配和利用

以四川地区代表性品种川农16和川麦42为材料,采用盆栽试验研究其在全营养、氮胁迫、磷胁迫和钾胁迫下的生长、养分积累、分配和利用。氮磷钾胁迫显著降低川农16和川麦42有效分蘖、籽粒产量和养分积累,氮胁迫影响最显著,其次是磷胁迫,然后是钾胁迫。氮磷钾胁迫会促进二者株高增加,磷胁迫最明显。川农16和川麦42在不同处理下部位间氮磷钾积累量差异明显。氮磷主要积累在籽粒,氮在籽粒中分配率为67.64%~77.30%;磷在籽粒中分配率为59.05%~69.41%,磷在穗部分配率为84.73%~92.46%;钾主要积累在茎中,分配率为46.87%~55.72%。氮胁迫提高二者氮钾利用效率,降低磷利用效率;磷胁迫提高氮磷利用效率和收获指数;钾胁迫提高钾收获指数,降低氮磷利用效率。川农16和川麦42在氮磷钾胁迫下生长、养分积累、养分分配和养分利用差异明显。川农16在4个处理下最大分蘖、有效分蘖显著好于川麦42,川麦42的穗长、穗粒重、穗粒数、千粒重,以及单分蘖根、茎、叶和颖壳重显著优于川农16。磷钾胁迫下川麦42单分蘖根、茎、叶、颖壳和籽粒中氮磷钾积累高于川农16。同时,川麦42在氮磷钾胁迫下籽粒中养分分配率较高,养分利用效率也较优。由此可推知,氮磷钾胁迫显著影响小麦的生长,小麦的穗数、穗重受遗传基因控制。川麦42在氮磷钾胁迫下的农艺性状、养分积累、养分分配和养分利用方面优于川农16。     

徐州矿务集团夹河煤矿煤矸山周围土壤重金属污染评价

对徐州矿务集团夹河煤矿煤矸山周围土壤中Cu,Pb,Cr,Cd,Zn5种重金属元素的污染状况研究结果表明:若与徐州地区土壤背景值作比较,5种重金属元素都有超标现象,单项污染指数均大于1,综合污染指数高达7.01;若对照土壤一级标准,在5种重金属元素中,有Cu,Pb,Cd和Zn4种元素存在超标现象,Cr也接近1,综合污染指数为4.81;若对照土壤二级标准,Cd和Zn2种元素存在超标现象,综合污染指数为1.59.说明煤矸山周围土壤受到一定程度的重金属污染,尤其以Cd污染最为严重.     

Biology Migration and Distribution Characteristics of Trace Elements in Reconstructed Soil with Coal Gangue Filling

With mixed gangue,coarse gangue and washed gangue as well as the maize in the reclaimed land in Luling Mine of Huaibei as the research object,the biology migration and distribution characteristics of trace elements in the reconstructed soil with different types of coal gangue filling were studied,the contents of Cu,Pb,Zn,Sn,Hg,Cd and Cr were determined,and the distribution characteristics of the trace elements in the coal gangue and different organs of the maize were analyzed.The results showed that the contents of trace elements were the highest in washed gangue and the least in coarse gangue in the gangue used for the reclamation,and there were significant differences in the enrichment ability of trace elements in different organs of maizes that were planted in reclamation land,of which fruit was weaker than other organs,while leaf presented strong absorption ability.     

煤矸山周围土壤和乡土植物的重金属含量研究

通过对焦作市大马矿煤矸山进行野外调查采样,检测其周围土壤中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)含量并分析周围自然生长的乡土植物对重金属(Cu、Zn)吸收累积的特性。结果表明,矿区周围土壤主要受Zn污染和Cu污染。花椒和芦苇具有较强的Cu吸收能力并且芦苇地下部分Cu富集系数大于1,苦荬菜和酸模的Cu转运系数大于1。而17种乡土植物的Zn富集系数均未超出1,仅有刺儿菜的Zn转运系数大于1。     

基于高效解磷菌的煤矸石肥料制备及其应用潜力分析

从风化的煤矸石中分离筛选出一株具有解磷能力的细菌菌株GZU-Mic02,经鉴定,为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)。利用该菌株和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌株ACCC1011分别解离煤矸石制备肥料,与没有处理的煤矸石样品相比,制备的煤矸石肥料的碱解氮、有效磷和速效钾含量都大幅提高。其中,经GZU-Mic02菌株处理的煤矸石肥料相比经巨大芽孢杆菌处理的煤矸石肥料具有更高的有效磷和碱解氮含量,而后者的速效钾含量更高。采用烟草盆栽试验验证制备的煤矸石肥料的肥效,结果表明,分别施用2种煤矸石肥料培育25 d后,烟草的株高、茎围和叶片大小均优于不施用肥料的对照组,且以用GZU-Mic02菌株制备的煤矸石肥料的效果更佳。     

煤矸石复合基质理化性质及其对甜瓜苗生长的影响

为探讨煤矸石粉与草炭、蛭石等育苗基质制作复合基质进行蔬菜育苗的效果,以‘绿蜜58号’甜瓜为试材,以育苗基质(草炭︰蛭石︰珍珠岩︰鸡粪=2︰2︰2︰1)为对照(CK),研究了煤矸石粉占复合基质总体积20%、40%、50%、60%、80%对基质理化性质和甜瓜幼苗生长的影响,结果表明:随煤矸石所占体积比增加,复合基质容重升高,总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度和持水率降低,pH值升高,EC值略有降低,基质全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量均呈降低趋势;重金属总含量和有效含量均远低于国家土壤环境2级(菜园土)标准;煤矸石粉占总体积50%的复合基质最有利于甜瓜幼苗生长,幼苗的株高、茎粗、叶面积、地上部干质量、壮苗指数和根系活力均最高,光合色素含量显著高于CK。     

煤矸石覆土厚度对胡枝子生长影响研究——以北京市门头沟区煤矸石为例

采用盆栽方法,研究煤矸石覆土厚度对胡枝子生长的影响。结果表明,胡枝子株高和地上部生物量随着煤矸石覆土厚度的增加呈增加趋势;植株生长60 d时,覆土煤矸石基质中胡枝子的株高是未覆土煤矸石基质的2.41～3.18倍;煤矸石覆土厚度是影响胡枝子地上部生物量的重要指标之一,其与胡枝子地上部生物量呈极显著正相关,方程为Y=0.212X+0.897(r=0.916);从胡枝子株高和生物量来看,在不施肥的情况下,煤矸石覆盖厚度为9～12 cm的土壤,基本可以满足胡枝子的正常生长。     

煤矸石主要物理特性及在栽培基质中应用的可行性分析

针对煤矿区煤矸石堆积，污染环境，堵塞河道，易造成地质安全等问题，谋求将煤矸石用于栽培基质的主要物料和低产土壤的改良剂。基于煤矸石在栽培基质中应用的可行性为主要研究目标，分别以采自陕西彬县、神木煤矸石为材料，研究了煤矸石的比重、斥水特性及改良措施与效果，结果表明:彬县和神木两地的煤矸石比重分别为1.89 g·cm^-3和2.06 g·cm^-3；神木煤矸石具有轻微斥水性，掺混6.31%以上的农田耕层土壤就能达到消除斥水性的目的；而彬县煤矸石具有严重斥水性，需用0.2%的湿润剂溶液喷洒煤矸石，就能达到消除斥水性的障碍，且效果较为持久。由此得出结论是，就煤矸石的物理性状而言，尽管存在着不同的斥水性障碍，但通过一定的改良，就可具备在栽培基质中使用的可行性。     

Optimum Combination Test of Erosion Gully in Black Soil Regions by Coal Gangue Reconstruction Soil

The black soil area in northeast China is greatly affected by hydraulic erosion. To inhibit the development of gully cutting and the secondary erosion on farmland, different size coal gangues and covering soils with change thicknesses combinations were selected to fill in-situ gully for hydraulic performance experiment. The hydraulic performance indexes of different combinations of large and small size gangue thicknesses and covering soil thicknesses were analyzed by the extreme learning machine(ELM) and particle swarm optimization(PSO). The results showed that the structure of large and small size coal gangues and surface soil under different thicknesses was affected by hydraulic and gravity. With the change of the thicknesses of coal gangue and covering soil, its effective channel and vertical infiltration process became more and more stable with the increase in drainage time, while the structure of small size coal gangue was the main hydraulic factor in reconstructed soil structure(p=0.016). The overall drainage performance showed a single peak trend, the optimal combination of drainage parameters and structure thickness was relatively concentrated; the drainage time parameters of different composite structures were found to have a certain linear relationship; the Pareto optimum of drainage performance was determined. The optimum thickness was 30-40 cm for large-sized gangue, 30-60 cm for small-sized gangue, and 50-70 cm for covering soil, to meet the relatively good drainage performance and to ensure that secondary erosion was reduced, so as to achieve the purpose of controlling the gully.     

保水剂对煤矸石基质上高羊茅生长及营养吸收的影响

为探索保水剂对煤矸石废弃地上高羊茅生长及营养特征的影响,按煤矸石与土壤质量比设3种基质梯度,每种基质分别添加3种质量的保水剂,设对照(CK),共10种处理。观测和分析不同处理下高羊茅的生长高度、生物量、营养特征及SPAD值(相对叶绿素含量),结果显示:保水剂主要影响高羊茅地上部分的生物量,而煤矸石与土壤的质量比主要影响地下部分的生物量;煤矸石与土壤质量比相同条件下,添加1 g/kg的保水剂即可促进高羊茅的生长,添加2 g/kg保水剂能使高羊茅尽快适应基质环境,使其日均生长率在出苗后第2周达到峰值。煤矸石基质中添加保水剂能促使高羊茅将煤矸石基质中的营养元素从植株地下部分向地上部分转移,供植株生长需要,基质中添加1 g/kg保水剂时高羊茅对磷的吸收效果最好。此外,添加保水剂能使叶片的SPAD值增加。综合比较不同处理下高羊茅的株高、生物量、营养特征及叶片的SPAD值认为,处理6(煤矸石与土壤质量比为750:250、基质中添加2 g保水剂)与处理8(煤矸石与土壤质量比为500:500、基质中添加1 g保水剂)是适合煤矸石废弃地上高羊茅生长的较好配比。     

矸石山治理前后周围土壤内重金属含量特征研究

采用单项污染指数法和内梅罗(Nemerow)综合污染指数法,评价治理前后矸石山周围土壤重金属状况。结果表明,矸石内重金属的迁移程度受到日晒、风流等外界等因素的影响,削减后矸石山周围土壤内重金属含量比治理前明显下降。