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。     

稻草覆盖还田对水稻氮素吸收和氮肥利用率的影响

以杂交稻“天优998”为材料, 设置覆盖还田和不还田2种稻草还田处理, 4种氮肥处理, 进行了连续2年的田间试验, 研究稻草还田对水稻氮素吸收和氮肥利用率的影响。结果表明: 稻草还田显著促进了水稻对氮素的吸收, 其总吸氮量比稻草不还田处理增加13.7%~20.3%, 但对不同生育阶段吸氮量占总吸氮量的比例影响不大。与稻草不还田处理相比, 稻草还田处理的水稻在分蘖中期(MT)、穗分化始期(PI)和抽穗期(HD)叶片叶绿素含量显著提高[实地养分管理(N1)的MT时期除外]。稻草还田可提高氮肥吸收利用率(RE)、农学利用率(AE)和氮肥偏生产力(PFP)。两年平均, 稻草还田处理的RE比稻草不还田处理提高8.23个百分点, 相对提高23.4%, 达极显著水平。AE、RE、PFP与MT~PI期间的吸氮量呈正相关, 其中AE和PFP达极显著水平。RE与HD~MA期间的吸氮量呈极显著正相关。在MT施氮、促进MT~PI期间的氮素吸收对提高AE、RE和PFP有重要意义。创造条件增加抽穗后的氮素吸收, 对于提高RE、减少氮肥损失和面源污染至关重要。     

减氮配施硝化抑制剂与菌剂对温室黄瓜产量品质和土壤氮素损失的影响

通过探究减氮配施硝化抑制剂DMPP与微生物菌剂及二者联合施用对温室黄瓜土壤氮素各主要途径损失及黄瓜对氮素吸收利用的影响,并结合黄瓜产量和品质,旨在筛选出温室黄瓜生产的适宜氮素损失调控措施。以黄瓜品种"津绿20-10"为试验材料进行田间小区试验,设置6个处理,分别为不施氮对照(CK)、常规施氮(CN)、减氮(RN)、减氮+DMPP(RND)、减氮+微生物菌剂(RNM)、减氮+DMPP+微生物菌剂(RND+M)。监测分析了土壤氧化亚氮(N₂O)排放、氨(NH₃)挥发和土壤剖面硝态氮(NO₃^--N)累积量,以及黄瓜对氮素的吸收利用、产量和品质指标。结果表明:(1)与CN相比,RN、RND、RNM和RND+M能够促进黄瓜对氮素的吸收和利用,提高氮素利用率。等氮条件下,RND+M可使黄瓜地上部植株氮素总吸收量增加18.93%,尤其是氮肥表观利用率(REN)和农学效率(AEN),分别达到25.30%和41.16 kg/kg(p<0.05),表现出明显的正协同效应,且优于硝化抑制剂或菌剂单施效果。(2)RN、RND、RNM和RND+M较CN可使土壤N₂O排放显著降低26.38%~41.45%、NH₃挥发明显减少28.82%~37.70%,0—120 cm土壤剖面NO₃^--N累积显著降低13.07%~62.32%;等氮条件下,RNM处理对土壤N₂O排放和NH₃挥发影响不大,但能显著降低90—120 cm土层NO₃^--N累积量,较RN降低27.35%。RND和RND+M可使N₂O排放分别降低20.11%和20.47%,0—120 cm土壤剖面NO₃^--N累积量分别降低30.06%和24.70%,减少氮素在土壤中的累积和淋失风险,但增加NH₃挥发风险(p＞0.05),总体表现为RND≈RND+M≥RNM≈RN。(3)RND+M处理产量为70.32 t/hm²,节本增收较RN增加5 150元/hm²,且其在提高黄瓜果实品质方面效果较明显,可溶性蛋白含量较RN及RNM处理分别提高16.36%与4.01%。综合经济效益和环境效益,尤其是土壤可持续发展角度考虑,试验条件下,追施氮素316 kg/hm²,同时配施2%纯氮量的DMPP与75 L/hm²菌剂,是实现温室黄瓜增产提质、绿色高质量发展的适宜氮素损失调控措施。     

减量施氮与大豆间作对蔗田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱 气相色谱法对常规施氮(N2, 525 kg·hm^-2)y和减量施氮(N1, 300 kg·hm^-2)处理下甘蔗与大豆按行数比1∶1(SB1)和1∶2(SB2)间作、甘蔗单作(MS)、大豆单作(MB)种植模式下蔗田土壤CO₂、N₂O、CH₄排放通量及土地当量比(LER)进行观测和对比分析, 以探讨不同间作模式及施氮水平下甘蔗//大豆间作农田土壤温室气体排放的动态变化规律及对作物产量的影响, 为制定农田温室气体减排措施提供合理的依据。研究结果表明, 减量施氮处理甘蔗//大豆(1∶2)间作模式(SB2-N1)农田土壤CO₂排放总量较甘蔗单作(MS)显著降低35.58%, N₂O累积排放总量较甘蔗单作降低56.36%, CH₄累积排放总量较甘蔗单作升高7.02%; 不同种植模式和施氮处理蔗田土壤均表现为CO₂和N₂O的排放源, CH₄吸收汇, 追施氮肥后土壤对CH₄的吸收速率降低, 但CO₂和N₂O的排放速率增加。MS-N1、SB1-N1、SB2-N1、MS-N2、SB1-N2、SB2-N2和MB处理土壤CO₂年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为5 096.89、6 422.69、3 283.20、4 103.29、4 475.84、4 775.31和4 780.35, 土壤N₂O年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为4.61、5.11、2.15、3.13、3.72、5.60和3.11, 土壤CH₄年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为 13.68、 21.78、 12.72、 5.53、 11.36、 4.77和 9.97。甘蔗//大豆间作系统2009-2012年土地当量比(LER)均大于1, 且减量施氮水平下, 甘蔗//大豆(1∶2)间作模式优势最明显。     

小麦蚕豆间作施氮对小麦氮素吸收、累积的影响

田间试验研究了小麦蚕豆间作及4种施氮水平(0、90 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2和270 kg·hm^-2)对小麦植株体内氮含量、小麦地上部氮素累积及氮素养分吸收速率的影响。结果表明: 间作显著增加了小麦地上部植株的氮含量, 与单作相比, 分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期不同施氮处理间作小麦植株的氮含量平均比单作提高20.0%、21.9%、21.4%和17.1%; 抽穗期和成熟期间作小麦叶、茎和穗中的氮含量均高于单作; 间作显著提高了小麦植株的氮素累积量和氮素吸收速率, 与单作相比整个生育期间作小麦氮素累积量增幅为15.5%~30.4%。无论单作还是间作, 小麦植株氮含量和氮素累积量随氮肥用量的增加而增加, 施氮对单作小麦植株氮含量、氮素累积量和氮素吸收速率的影响大于间作, 随着氮肥用量的增加, 间作优势逐渐减弱; 单作小麦植株的氮素吸收速率随氮肥用量的增加而增加, 间作小麦植株的氮素吸收速率随氮肥用量的增加呈先增后降的趋势。本研究表明, 间作和施氮促进了小麦对氮素的吸收利用, 间作优势与施氮水平密切相关, 间作体系中氮素养分的合理投入是发挥间作优势的关键。     

氮肥对镉在土壤-芥菜系统中迁移转化的影响

以芥菜为研究对象, 采用盆栽试验, 探讨了不同用量的5种氮肥对污染农田土壤中镉(Cd)在土壤–根系–地上部迁移累积的影响。结果表明: 5种氮肥均促进了芥菜根系对Cd的吸收, 且根系Cd含量随施氮量的增加而增加; 但根系吸收转运Cd的能力随氮肥施用量的增加呈先降后增的变化趋势。在≤200 mg(N)·kg^-1(土)的施氮水平下, CO(NH₂)₂和Ca(NO₃)₂处理能显著降低芥菜地上部Cd含量, 降低幅度分别为13%~29%和24%~30%。在施氮量相同的条件下, NH₄Cl和(NH₄)₂SO₄显著降低了土壤pH, 增加了土壤DTPA-Cd含量, 促进了芥菜对Cd的吸收。本试验条件下, 200 mg(N)·kg^-1(土)的CO(NH₂)₂在增加芥菜产量和降低芥菜地上部Cd含量等方面优于其他氮肥处理。     

不同供氮水平下玉米大豆间作体系干物质积累和氮素吸收动态模拟

玉米/大豆间作具有一定的养分利用优势,但是不同供氮水平对玉米/大豆间作体系干物质累积和氮素吸收的调控作用不同。本试验采用田间裂区设计,运用Logistic模型分析,模拟了4个氮水平下玉米/大豆间作作物干物质积累和氮素吸收的动态变化。结果表明,玉米、大豆干物质累积和氮素吸收动态符合Logistic模型,相关系数R²均在0.9以上。在N0（不施氮肥）、N1（180 kg·hm^-2）、N2（240 kg·hm^-2）和N3（300 kg·hm^-2）供氮水平时,间作玉米最大生长速率（I_max-B）分别比单作提高34.2%、46.7%、25.9%和25.1%,而相应的供氮水平下,大豆的I_max-B分别降低27.7%、30.3%、16.5%和23.7%,但整个间作系统的I_max-B平均增加32.1%;玉米和大豆干物质的其他模拟参数与I_max-B规律一致。氮素吸收动态与干物质积累表现出同步的变化特点,在N1水平下,单位面积间作玉米的氮素最大吸收量（K_-N）、最大吸收速率（I_max-N）和瞬时吸收速率（r-N）比相应单作分别提高18.4%、48.9%和25.8%,而间作大豆的K_-N、I_max-N和r-N值比单作处理分别降低15.9%、29.9%和16.69%,整个间作系统氮素分别提高0.4%、13.7%和7.8%;施氮水平对大豆r-N无显著性影响。间作显著地提高了氮素当量比（LER_N>1）,其中N0水平下LER_N值最高,随着施氮量的增加,LER_N有下降趋势。在本试验条件下,N2供氮水平下玉米/大豆间作体系干物质积累量和氮素吸收量最高,间作优势最明显。     

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。     

施氮水平对太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系土壤温室气体通量的影响

应用静态明箱-气相色谱法对4 个施氮肥水平N0 [0 kg(N)·hm^-2]、N200 [200 kg(N)·hm^-2]、N400 [400kg(N)·hm^-2]、N600 [600 kg(N)·hm^-2]的夏玉米-冬小麦季轮作体系2008~2010 年的土壤温室气体(CH₄、CO₂ 和N₂O)排放通量进行研究, 同时观测5 cm 土层土壤温度并记录降水量。结果表明: 太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统为CH₄ 吸收汇, CO₂ 和N₂O 排放源。随着氮肥施入量的增加土壤对CH₄ 的吸收速率降低, 而CO₂ 和N₂O 的排放速率增加。冬小麦季施氮处理土壤对CH₄ 的吸收速率显著低于无氮肥的N0 处理, 而N600处理土壤CO₂ 和N₂O 排放速率显著高于N0 处理(P<0.05)。施肥和灌溉会直接导致土壤CO₂ 和N₂O 的排放通量增加, 同时土壤对CH₄ 的吸收峰值减小。土壤温度升高和降水量增加以及干湿交替加剧均会造成N₂O 和CO₂排放速率增加。同时在持续干燥和低温条件的冬季不施氮处理观测到土壤对N₂O 的吸收现象。N0、N200、N400 和N600 处理土壤CH₄ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为-1.42、-0.75、-0.82、-0.92(2008~2009 年)和-2.60、-1.47、-1.35、-1.76(2009~2010 年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤CO₂ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为15 597.6、19 345.6、21 455.9、29 012.5(2008~2009 年)和10 317.7、11 474.0、13 983.5、20 639.3(2009~2010年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤N₂O 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为1.05、2.16、5.27、6.98(2008~2009年)和1.49、2.31、4.42、5.81(2009~2010 年)。     

冬油菜季氮肥减量对后茬夏玉米氮素供应与产量的影响

为研究油菜-玉米轮作制度下冬油菜季氮肥减量对后茬夏玉米氮素供应与产量的影响,以川油36和仲玉3号为试验材料,前茬冬油菜设置常规施氮量减量40%(108 kg/hm²)、常规施氮量减量20%(144 kg/hm²)和常规施氮量(180 kg/hm²)3个氮肥处理,分别命名为N1、N2和N3处理,于2018～2019和2019～2020年2个生长季节分别进行试验。结果表明,后茬夏玉米季土壤0～20和20～40 cm土层中碱解氮含量均随冬油菜季氮肥减量而下降,尤其在0～20 cm土层中,N1处理的碱解氮含量显著低于N2和N3处理,而N2和N3处理之间差异不显著。玉米植株氮素积累量随冬油菜季施氮量的减少而减少,各处理间差异显著,而氮素向籽粒的转移率呈上升趋势。玉米籽粒氮素积累量和产量以N2和N3处理较高,2018～2019年N2处理籽粒氮素积累量较N1和N3处理分别显著高出6.43%和3.95%,产量显著高出8.28%和4.72%;2019～2020年N2和N3处理籽粒氮素积累量较N1处理分别显著高出5.73%和7.94%,产量显著高出14.27%和15.89%。当冬油菜在常规施氮量减量20%的处理下,可实现油菜-玉米轮作系统周年减氮增效,同时有效提高玉米籽粒对氮肥的利用。     

氮肥优化管理协同实现水稻高产和氮肥高效

【目的】 研究不同氮肥管理方式对水稻生长、氮累积分配和产量的影响,为通过氮肥优化管理提高水稻产量和氮肥利用率提供理论依据。 【方法】 以江苏省如皋市农业科学研究所的长期定位田间试验（2008 年至今）为研究平台,以江苏省沿江及苏南地区主推水稻品种‘镇稻 11 号’为供试材料,设 3 种氮肥管理模式,即:不施氮肥对照（CK）、农民习惯施氮（N 350 kg/hm2,氮肥运筹为基肥∶分蘖肥∶促花肥 = 4:4:2,FFP）和氮肥优化管理（氮肥运筹为基肥∶分蘖肥∶促花肥:保花肥 = 4:2:2:2,OPTs）,其中氮肥优化管理包括优化施氮处理（N 240 kg/hm2,OPT）、优化替氮处理（OPT 施氮基础上,有机肥氮替代 20% 化肥氮,OPT1）和优化减氮再替氮处理（OPT 施氮基础上,先减氮 20% 再用有机肥氮替代 20%化肥氮,OPT2）,通过在水稻最大分蘖期、拔节期、开花期和成熟期采集地上部植株样品,分析生物量、产量、氮累积和氮转运及其相互关系的差异。 【结果】 OPTs 处理较 FFP 处理平均增产 8.4%,其原因是提高了水稻花后的氮累积和生物量,进而提高了水稻的穗粒数、结实率和千粒重。水稻氮累积和转运的结果表明,FFP 处理主要是通过增加花后植株体内氮转运来提高籽粒氮累积,而 OPTs 处理则主要是通过提高花后水稻植株氮累积来增加籽粒氮累积。同时,水稻氮肥利用率随施氮量的增加而降低,与 FFP 处理相比,OPTs 处理的氮肥偏生产力（PFP_N）、氮肥农学效率（AE_N）和氮肥回收效率（RE_N）分别平均提高 99.4%、137.6% 和 70.0%;且优化替氮处理（OPT1）在稳定增产的基础上仍可进一步提高水稻的氮肥利用率。另外,分析不同氮肥管理模式对水稻的产量贡献阶段可知,相较于 FFP 处理与 CK 处理间的氮肥低产低效阶段,氮肥优化管理则可实现从 FFP 提升到 OPTs 的高产高效阶段。 【结论】 利用氮肥总量控制、分期调控和适量有机替代的氮肥优化管理措施,可协同实现水稻高产和氮肥高效。      

太湖地区不同轮作模式下的稻田氮素平衡研究

采用田间微区15N示踪,研究了太湖地区稻田不同轮作模式(紫云英-水稻轮作、休闲-水稻轮作、小麦-水稻轮作)和施氮水平(0、120 kg·hm?2、240 kg·hm?2、300 kg·hm?2)下水稻对氮肥的吸收利用效率及土壤氮素残留特征。结果表明,水稻吸收的氮素来自肥料的比例为20.9%~49.6%,休闲-水稻轮作模式下水稻产量的获得更加依赖无机氮肥的大量投入。当季水稻对肥料氮的利用率为25.0%~41.5%,肥料氮的土壤残留率为13.4%~24.6%,其中90%以上的土壤残留肥料氮集中在0~20 cm土层,在土壤剖面中的残留率随土层深度增加而迅速降低,30~40 cm土层的肥料残留量仅占氮肥施用量的0.2%~0.7%。紫云英?水稻轮作和休闲?水稻轮作模式下氮肥利用率和土壤残留率均在施氮240 kg·hm?2时达到最大值,其氮肥利用率显著高于小麦?水稻轮作55.6%和66.0%。稻季施氮240 kg·hm?2时,小麦-水稻轮作模式下的氮肥利用率、土壤残留率以及总回收率显著最低,损失率显著最大;紫云英?水稻轮作模式下的氮肥损失率最小,分别小于休闲?水稻轮作和小麦-水稻轮作13.9%、39.2%。不同轮作模式下,水稻籽粒产量随施氮量的增加而增加,稻季施氮240 kg·hm?2时,紫云英?水稻轮作下水稻籽粒产量显著高于休闲?水稻轮作和小麦?水稻轮作,小麦?水稻轮作籽粒产量虽略高于休闲?水稻轮作,但没有达到显著水平。本研究认为,选择紫云英还田配施氮肥240 kg·hm?2,既可以保证水稻氮肥利用率而获得高产,又能减少氮肥损失而带来的环境风险,是一种值得在当地大力推广的耕作制度。     

持续减量施氮对冬小麦土壤硝态氮含量和氮肥利用效率的影响

连续两个生长季（2008/2009和2009/2010）对小麦（济麦22）进行不施氮T1、减量施氮T2（180kg·hm-2纯氮）和按农民习惯施氮T3（315kg·hm-2纯氮）3种施肥处理,2008/2009年度各处理分别为T11、T21、T31,2009/2010年度为T12、T22、T32。观测小麦旗叶光合速率、产量、土壤硝态氮含量,分析连续处理两个生长季后各处理氮肥利用率RE N、氮肥农学效率AE N、氮肥生理效率PE N和氮肥偏生产力PFP N的差异。结果表明,（1）第一生长季T21与T31处理相比,第二生长季T22与T32处理相比,小麦旗叶光合能力和产量均未显著下降,但均显著高于不施氮处理（P〈0.05）。（2）持续2a减量施氮处理（T22）后,小麦成熟期0-200cm土层硝态氮含量分别比T32和T21显著下降32.2%和26.7%（P〈0.05）。（3）持续2a减量施氮处理T22的RE N、AE N、PE N和PFP N均显著高于T32,与第1年减量施氮处理T21相比,T22的RE N、AE N和PE N显著升高（P〈0.05）,但PFP N变化不显著。研究表明连续减氮处理未显著降低小麦开花后旗叶的光合能力和产量,但降低了地下水污染的风险,同时提高了各项氮肥利用效率指标,因而180kg·hm-2纯氮的施氮量可作为小麦持续高产条件下的推荐施肥量。研究结果可为氮肥高效利用和冬小麦栽培的可持续发展提供理论基础。     

控释氮肥减量对糜子产量、氮素利用及土壤氮含量的影响

针对黄土高原旱作区糜子生产中氮肥种类单一、肥料利用效率低的问题,本试验以当地习惯施氮尿素N 120kg/hm²(TN)为对照,设置控释氮肥N 120kg/hm²(T1)、108kg/hm²(T2)、96kg/hm²(T3)、84kg/hm²(T4)、72kg/hm²(T5)和不施肥(T0)七个处理,探究不同控释氮肥处理下土壤全氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量的变化规律,分析糜子成熟期氮素积累分配、氮素利用效率及产量对控释氮肥的响应,以期为建立旱地糜子控释氮肥一次性基施轻简栽培技术提供支撑。结果表明：与施用尿素相比,等量控释氮肥可以提高糜子抽穗期和成熟期土壤全氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量分别达0.38%~5.51%、1.76%~7.63%、5.41%~11.80%和4.04%~14.77%,其中硝态氮和铵态氮含量两年均显著高于TN,随着控释氮肥减量糜子田各形态氮素均呈降低趋势,减氮量达20%以上时土壤硝态氮和铵态氮含量均显著低于TN处理。施用控释氮肥可以提高糜子成熟期氮素积累量1.97%~3.21%,增加糜子氮素向籽粒中的分配比例0.55%~1.18%,控释氮肥减量20%以上时糜子氮素积累量显著低于尿素全量基施处理。与普通尿素相比,控释氮肥提高了糜子氮肥表观利用率、氮肥偏生产力及氮肥农学利用率,增幅分别为3.29%~4.59%、3.88%~4.14%和5.01%~7.63%,其中氮肥偏生产力处理间差异达显著水平,随着控释氮肥减量糜子氮肥表观利用率、氮肥偏生产力及氮肥农学利用率均呈上升趋势。施用控释氮肥通过增加单位面积穗数和穗重显著提高了糜子产量两年分别达3.88%和4.47%,控释氮肥减量20%以下时糜子产量与尿素差异不显著。相关性分析结果表明,糜子氮素积累量与产量呈极显著正相关,氮素利用效率指标与土壤硝态氮含量相关性最强。综上所述,施用控释氮肥较尿素可显著提高糜子生育中后期土壤供氮能力,促进糜子对氮素的吸收利用进而增加产量,且在适量减氮20%时并未显著降低糜子产量,因此控释氮肥在糜子生产中有较大的应用前景及减氮潜力。     

黄土塬区春玉米氮肥-水分-产量关系研究

土壤水分是制约我国西北干旱半干旱地区农业发展的重要因素,探寻科学合理的氮肥—水分—产量关系,对于促进区域农业持续发展有重要的理论与实践意义。在陕西省长武县的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行氮肥递减试验,在传统施氮250 kg/hm~2(N6)的基础上,依次递减20%,设置CK、N1、N2、N3、N4、N5、N6 7个处理。结果表明:(1)春玉米生育期土壤耗水量随氮肥施用量的增加而增加,土壤水分亏缺主要发生在80 cm以下土层,且水分亏缺程度随施氮量增加而加重。(2)春玉米产量和水分利用率均随氮肥用量的增加呈现二次抛物线趋势变化。春玉米传统施氮量(N6,250 kg/hm~2)已严重过量,减氮20%(N5,施氮量200 kg/hm~2)可以取得较高的产量和水分利用率。2年N5籽粒产量较N6分别增加9.6%和5.8%,水分利用率提高14.5%和9.1%。因此,建议把减氮20%(N5,即200 kg/hm~2施氮量)作为试验区推荐施氮量。     

高密度直播油菜高产优质和氮肥高效的适宜氮肥施用模式

【目的】探讨高密度直播油菜(36×104plant/hm2)的合理氮肥管理措施。【方法】2011-2012年油菜季选用甘蓝型油菜品种德油6号,在成都平原稻-油轮作区开展了氮肥施用量、施氮方式对油菜产量、品质和氮肥利用率影响的大田试验。氮肥施用量试验在相同施氮方式(底肥+1次苗期追肥)下设置5个施氮水平(N 0、90、180、270和360 kg/hm2);施氮方式试验在同等施氮量(N 225 kg/hm2)条件下,设置3种施氮方式(一次性底施、底肥+1次苗期追肥、底肥+2次苗期追肥)。【结果】直播油菜农艺性状都随施氮量增多而呈增加趋势,而施氮方式对株高、一次分枝数和单株角果数无显著影响。增施氮肥可显著提高油菜籽粒产量和菜油产量,含油率则有所下降。随施氮量增加,油菜籽芥酸含量呈上升趋势,而硫甙含量略呈降低趋势。施氮方式对油菜籽含油率、芥酸和硫甙含量均无显著影响。油菜产量和氮肥贡献率(NCR)都随施氮量(90 270 kg/hm2)加大而提高,当施氮量继续增加(360kg/hm2)时却出现明显下降。但180与270 kg/hm2两施氮量处理间的油菜产量、氮肥贡献率(NCR)和氮肥表观利用率(REN)均无显著差异。随施氮量增加,氮肥农学利用率(AEN)、氮肥偏生产力(PFPN)和氮肥表观利用率(REN)表现出明显降低趋势。当施氮量≥270 kg/hm2时,氮肥农学利用率(AEN)、氮肥偏生产力(PFPN)和氮肥表观利用率(REN)均显著低于90 kg/hm2处理。同等施氮量下,氮肥分期施用可以提高直播油菜籽粒产量和菜油产量,并以底追两次施氮相对较高。底追两次施氮方式的氮肥利用率(AEN、PFPN、NCR、REN)均相对高于其他施氮方式。【结论】在本试验中等肥力条件下,高密度直播油菜(36×104plant/hm2)的合理氮肥施用模式为施氮量180kg/hm2和底追两次施氮方式。     

我国北方立体种养殖稻田氮素利用率研究

针对目前我国北方地区农业面源污染严重、氮肥利用率低的现象,选择北方典型稻区——天津市宝坻水稻种植区为研究区,以整个稻田生态系统为基本研究单元,建立氮素输入和输出模型,并以水稻普通种植模式(CK,水稻单作)为对照进行田间试验,研究水稻立体种养殖模式(RF,水稻-鱼-虾-蟹共作+田埂+沟渠)氮素的吸收利用率。结果表明,两种水稻种植模式氮素的输入主要来自灌溉、施肥和降雨,其中RF输入氮肥128.25 kg(N)·hm-2,与CK相比减少11.75 kg(N)·hm-2,与南方种植水稻地区相比,氮肥施用量减少14%~52%,RF从源头减少氮素输入,降低了营养元素流失风险。CK氮素的输出主要包括土壤固定、氨挥发、侧渗流失和水稻吸收,RF与CK相比,氮素的输出还包括鱼虾蟹的吸收,由于RF特殊的田埂-沟渠生态净化系统,通过侧渗损失的氮素(以NO3--N为主)较CK减少9.33 kg(N)·hm-2。试验期间,RF和CK氨累积挥发量分别为8.91kg(N)·hm-2和21.54 kg(N)·hm-2,RF氨挥发速率为6.9%,比CK低8.5%,比全国平均水平低10.3%;收获期,RF与CK相比,水稻产量增加6.65%,表明稻田养殖鱼虾蟹不会降低水稻产量。RF氮素利用率为64.3%,比CK高19.7%,既实现了水稻丰产,又减少了氮素流失。因此,在满足水稻灌溉需求的北方地区,可以开展水稻立体种养殖模式,以控制北方地区农业面源污染。     

云南多雨烟区增密减氮对烤烟产质量及养分利用率的调控效应

为明确增密减氮对烤烟产质量及肥料利用率的调控效应。以烤烟品种"云烟105"为材料,研究种植密度(13 890,15 150,16 665株/hm~2)和施氮水平(0,84,94.5,105 kg/hm~2)及其互作对烤烟产质量及养分利用效率的影响。结果表明:适度增密减氮能显著提高烤烟肥料利用率、产量和产值,使烟叶总糖、还原糖、钾含量显著升高,总氮、烟碱含量降低,对水溶性氯无显著影响,烟叶化学品质更加协调。烟叶化学成分协调性及烤烟氮磷钾利用率显著受年份、密度、施氮及年份×施氮、密度×施氮、年份×密度×施氮互作影响,其中施氮、密度及互作对烟叶化学成分含量效应分别为42.5%,27.3%,18.9%,而其对养分利用率的效应分别为38.2%,25.4%,23.8%。与当前烤烟种植模式相比,增密和减氮10%～20%组合对烤烟增产、提质和增效作用显著,最佳密度和施氮量分别为15 150株/hm~2和84.0～94.5 kg/hm~2。     

15N示踪法研究生物炭施用对水稻—土壤系统氮肥去向的影响

为探究施用水稻秸秆生物炭对水稻产量、氮肥利用率、氮肥残留及损失的影响,采用盆栽试验结合¹⁵N示踪技术,分析了施用水稻秸秆生物炭对水稻生物量、氮素积累量、肥料氮去向以及氨氧化微生物的影响。研究共设置5个处理:不施氮肥(N0)、单施化肥(CF)、施化肥配施0.5%生物炭(BC1)、施化肥配施1%生物炭(BC2)和施化肥配施2%生物炭(BC3)。结果表明:与CF处理相比,BC2和BC3处理均显著提高水稻产量,增产率分别为19.3%和22.0%。施用生物炭显著增加水稻氮素积累量和表观利用率。施用生物炭的水稻籽粒肥料氮积累和总肥料氮积累量较CF处理分别提高18.6%~23.4%和18.5%~26.5%。然而,施用生物炭处理与CF处理之间的籽粒土壤氮吸收量没有显著差异。BC1、BC2和BC3处理的氮肥利用率分别为30.4%,28.5%和29.3%,均显著高于CF处理(24.1%)。施用生物炭有利于肥料氮在土壤中的 残留,从而减少损失。因此,施用生物炭的肥料氮损失率(25.7%~27.5%)显著低于单施化肥处理(38.4%)。与CF处理相比,高量施用生物炭(BC3)显著降低氨氧化细菌的amoA基因拷贝数,但施用生物炭对氨氧化古菌丰度没有显著影响。综上表明,施用水稻秸秆生物炭是提高水稻产量和氮肥利用率,同时还是有效减少氮素损失的一种有效措施。