玉米与马铃薯的间作优势和种间关系对氮投入的响应

氮是农业生产投入最大的土壤养分资源,有研究表明,氮投入影响间作体系的生产力优势。然而作为重要的旱地间作模式,玉米与马铃薯间作体系对氮投入的响应机理并不清楚。本研究通过大田试验,探讨氮投入下玉米与马铃薯间作的生产力优势特征、种间关系和作物生长以及地上部生物量的分配规律,结果表明:施氮降低玉米和马铃薯间作的土地当量比（LER）;在初花期显著增加间作玉米的竞争能力,抑制间作马铃薯的竞争能力;收获期则增加间作玉米的叶生物量、叶面积和茎叶比,降低间作马铃薯的叶面积、叶生物量、茎生物量和茎叶比,但对两种作物的比叶面积均无影响。综合以上结果,尽管该间作模式在氮投入下产量增加,但种间竞争加剧,间作优势呈现降低趋势。     

施肥方式对春玉米||蔬菜条带间作边行效应的影响

粮菜条带间作系统中作物的种间相互作用主要集中在条带的边行区域,加强粮菜条带间作系统的中间行与边行区域的作物地上部、地下部生长差异的研究,对深化条带间作的认识及构建可持续的条带间作系统具有重要的意义。通过在粮菜条带间作体系的蔬菜条带中设置单施化肥和有机无机配施两种施肥方式,对春玉米||(矮生菜豆?秋白菜)的条带间作系统中边行、次边行和中间行的作物产量、干物质累积和分配、根层土壤速效氮、磷、钾养分含量以及根系空间分布的测定,研究了粮菜条带间作系统中作物生长的边行竞争效应及施肥方式对边行效应的影响。结果表明:单施化肥和有机无机配施方式下,边行春玉米的产量、地上部干物质量均显著高于中间行,产量分别比中间行提高58.7%、40.8%;边行蔬菜植株的生长均受到抑制。两种施肥条件下边行、次边行矮生菜豆的生长均受到抑制,其中单施化肥下的边行、次边行矮生菜豆的产量显著低于中间行,分别比中间行降低49.7%和45.6%。春玉米吐丝期时,边行春玉米的根系下扎深度比中间行深,且呈现偏向蔬菜条带一侧的"偏态"生长。有机无机配施菜田春玉米条带边行区域表层土壤的根长密度、根系质量密度比单施化肥分别提高104.3%、77.5%,边行矮生菜豆根长密度显著降低,且有机无机配施的边行矮生菜豆根系生长受到的抑制最为严重。结合春玉米和蔬菜作物的地上部生长情况分析可以发现,蔬菜条带的有机无机配施加剧了边行春玉米植株与边行蔬菜的竞争程度。边行春玉米的养分吸收优势使得边行区域根区土壤的速效氮、磷、钾养分含量显著降低。     

黄土塬区夏玉米物质生产及水分利用对品种间作竞争的响应

品种间作竞争具有优化作物个体形态特征和生物量分配的生态效应。综合干旱环境、密度和降雨年际变化影响下的品种间作生物量分配机制研究,可为旱区作物增产增效栽培提供理论依据。试验于2011年(降雨量645.0 mm,湿润年份)和2012年(降雨量497.1 mm,干旱年份)调查了两个玉米品种(‘郑单958’和‘沈单16号’)、两种密度(4.5万株?hm-2和7.5万株?hm-2)隔行间作处理下,地上部生物量和地下部根系形态特征,并分析了品种间作下生物量分配策略、根系竞争机制与产量、水分利用效率的关系。结果显示:1)干旱显著降低玉米根系表面积(SA),低密度间作下‘沈单16号’扬花期SA显著降低而‘郑单958’显著增加,高密度间作‘郑单958’的SA显著下降25.3%,间作下根系对于水资源的竞争随种植密度的增加而加剧;两个种植密度和两个不同降雨年份,间作系统0~20 cm土层根长密度(RLD)显著增加,增加种植密度和雨水亏缺,刺激根系向深层土壤生长,导致30~40 cm土层RLD的增加,且‘郑单958’的RLD增加幅度远高于‘沈单16号’。2)间作竞争下生物量积累具有品种差异,‘郑单958’集中在营养生长期,而‘沈单16号’集中在生殖生长期;且随种植密度的增加,间作栽培下单株生物量显著降低。3)群体收获指数(HI)在高密度间作下,两个不同降雨年份出现平均6.0%的增加幅,雨水充足促进群体HI的提升;根冠比因降雨和种植密度而变,雨水充足、低密度间作下根冠比较大,干旱和高密度下资源竞争造成‘郑单958’根冠比显著下降。4)干旱年份玉米品种间作增产优势显著,高、低密度间作增产率分别为10.3%和21.4%,水分利用效率(WUE)分别增加28.2%和42.0%;且‘郑单958’增产和增效能力分别较‘沈单16号’高17.6%和50.0%。综上所述,品种间作栽培下‘郑单958’具有更合理的地上部生物量分配和响应机制,其根系通过减少冗余生长,降低资源消耗来应对土壤干旱,高效的根系自我调节能力和生物量分配机制在间作系统产量形成和WUE提升中起到了关键作用。     

分室磷添加下菌根对滇池流域红壤间作玉米生长及磷素利用的影响

随着全球范围内磷矿资源短缺问题的日益严重,间作或菌根技术强化作物对土壤磷(P)的利用及增产增收的效应受到越来越多的关注。通过三室隔网盆栽模拟试验研究了分室磷处理[不添加磷(P0)、添加有机磷(OP50)、添加无机磷(IOP50)]和根室不接种(NM)、根室接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae(GM)对与大豆间作的玉米的生长及磷素利用的影响。研究结果表明:所有复合处理中,以间作?GM?IOP50组合处理下的玉米根系最短和地上部生物量最高;OP50处理下,间作玉米的菌根侵染率显著高于单作处理。间作条件下,无论分室磷添加与否,接种GM处理的玉米地上部生物量明显高于NM处理;接种GM处理的玉米根系生物量和株高均显著高于NM处理,且根系生物量以间作?GM?OP50组合处理下最高。接种GM条件下,P0、IOP50、OP50处理下的间作植株生物量较单作处理分别提高45.98%、111.33%、33.56%。单作条件下,无论分室磷添加与否,接种GM处理的玉米地上部磷含量均显著高于NM处理;无论何种种植模式及分室磷添加与否,接种GM处理的植物根系磷含量均显著高于NM处理。无论磷添加与否,间作?GM组合条件下的玉米地上部磷吸收量均显著较高,其中IOP50处理下的地上部磷吸收量显著高于OP50处理。间作?GM组合条件下,IOP50处理玉米根系的磷吸收效率均显著高于OP50处理。可见,接种GM、分室磷添加和间作各自在一定程度上促进了玉米的生长。综合菌根侵染、生物量及磷含量与吸收量、磷吸收效率等指标,所有复合处理中以间作?GM?IOP50组合对玉米地上部的促生作用最好,玉米磷素吸收最多,可望有效强化滇池流域红壤坡耕地磷素的利用。     

菌根对紫色土上间作玉米生长及磷素累积的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在土壤与植物系统的磷素循环中发挥着关键的作用。本文通过盆栽模拟试验研究了不同AMF接种状况[不接种(NM)、接种Glomus mosseae(GM)、接种G.etunicatum(GE)]和玉米/大豆间作体系不同根系分隔方式(不分隔、尼龙网分隔、塑料膜分隔)对间作玉米植株生长及磷素吸收累积的影响。研究结果表明:GM处理下的间作玉米根系侵染率在不同根系分隔方式之间的差异不显著,而GE处理则在塑料膜分隔处理下对玉米的侵染率最高。接种不同AMF对间作玉米促生效果不同,GM和GE处理在不同根系分隔情况下表现出各自的优势,与未接种处理相比,GM处理能使玉米生物量、株高有一定程度增加并在根系不分隔处理下玉米磷吸收较多、生长较好;GE处理能使植株生物量有一定程度增加并在尼龙网分隔处理下的玉米磷吸收较多、生长较好。间作体系不同根系分隔方式对玉米的影响也不同,其中玉米地上部生物量在根系分隔处理下普遍小于不分隔处理,但根系生物量的大小情况则刚好相反。另外,无论何种接种状况,玉米根系磷含量及吸收量均以尼龙网分隔处理显著较高。而根系磷吸收效率则以接种G.mosseae且不分隔根系处理显著高于分隔处理。所有复合处理中,以接种G.etunicatum与尼龙网分隔根系组合处理对间作玉米的生长及磷素累积的促进作用最好,若应用于滇池流域,可望有效控制坡耕地土壤磷素的迁移。     

玉米行距变化对间作系统生产力及玉米生长的影响

间作系统中作物种间距离的变化直接影响着系统的生产力,因此,合理的种间配置是间作获得高产的前提。本研究总结归纳了2010年甘肃武威和2014年甘肃张掖的小麦/玉米、蚕豆/玉米间作系统玉米行距试验,旨在探明间作玉米在不同种植行距下对间作体系生产力的影响及玉米生长的差异。试验设置5个间作玉米的种植行距处理(D0:10 cm、D20:20 cm、D40:40 cm、D60:60cm、D80:80 cm),测定了作物产量、产量构成、生物量累积。结果表明:间作玉米行距变化对间作配对作物产量无显著影响,主要影响间作玉米产量;2010年,两间作体系间作玉米产量、体系混合产量、系统生产力(system productivity)均以D60最高,2014年均以D40最高;随玉米行距增大,系统生产力先增加后减小,拐点均出现在D60;玉米行距变化显著改变了玉米的穗粒数、百粒重、单株粒重;小麦/玉米体系,两年单株粒重峰值分别出现在D60(132 g·株~(-1))和D40(216 g·株~(-1));蚕豆/玉米体系均出现在D40,分别为158g·株~(-1)(2010年)和220 g·株~(-1)(2014年);不同行距处理下玉米共生期和单独生长期生长速率均存在差异,共生期各处理生长速率显著低于单独生长期,无论哪个时期,D40和D60处理的生长速率均占优。河西灌区小麦/玉米和蚕豆/玉米间作中玉米种植的最佳行距为40 cm和60 cm,此行距下间作系统可得到最大系统生产力。     

间作玉米马铃薯土壤水氮协同吸收特征研究

土壤水氮协同吸收对玉米、马铃薯产量维持具有重要作用。本研究通过盆栽试验,采用滴灌补水方式,动态定量监测了玉米(Zea mays)马铃薯(Solanum tuberosum)间作条件下,作物不同生育期表观耗水量变化和水分利用差异,并通过各生育期表观耗水量和植株氮含量变化,分析了水分吸收与氮素在植株累积中的关系。结果表明,玉米马铃薯间作有明显产量优势,土地当量比(LER)为1.36,玉米种间竞争力强于马铃薯(ARF0)。与单作相比,间作玉米总表观耗水量减少16.67%,间作马铃薯总表观耗水量增加15.44%,两种间作作物表观耗水量差异不显著。作物整个生育期,与单作相比,间作玉米氮素累计吸收量减少96.30%,间作马铃薯减少83.66%,间作作物中,玉米高于马铃薯151.53%。全生育期作物表观耗水量与氮素累积吸收量均呈显著正相关关系,且越到后期越明显,其中,抽穗至成熟期为玉米水-氮协同吸收关系最紧密时期,单作玉米相关系数0.717,间作玉米相关系数0.814,块茎形成期至淀粉积累期为马铃薯水-氮协同吸收最明显时期,单间作马铃薯相关系数分别达到0.808和0.875。综上,玉米马铃薯间作促进作物水-氮协同吸收作用,且随生育期推移越显著。     

玉米-大豆和玉米-甘薯套作对玉米生长及氮素吸收的影响

【目的】利用根系分隔技术, 研究不同需氮特性的旋花科、 豆科作物与玉米套作后,玉米的生长特性与养分吸收差异及其增产机理。【方法】采用石英砂培盆栽试验,二因素完全随机试验设计。以玉米-大豆、 玉米-甘薯两种套作模式为研究对象,设计不分隔、 部分分隔、 完全分隔三种隔根方式。分析不同套作模式下不同隔根方式对玉米地下根系活力、 根系生物量及地上植株叶片光合特性、 籽粒产量和吸氮量的影响。【结果】1)不同种植模式对玉米生长有显著影响,不分隔处理时,与大豆套作的玉米根系活力、 籽粒重及地上植株总吸氮显著高于与甘薯套作的玉米,分别高6.25%、 8.69%和18.89%; 部分分隔或完全分隔时,两套作处理间差异不显著(P0.05)。 2)隔根方式影响玉米的物质积累及籽粒产量,表现为不分隔部分分隔完全分隔。3)不分隔有助于促进共生玉米生长,但不同套作模式的影响效果不一致;玉米-大豆套作处理下,不分隔处理的玉米根系活力、 净光合速率、 籽粒产量和总吸氮量均高于隔根处理,比完全分隔处理的分别高25.65%、 27.31%、 64.69%和71.65%;玉米-甘薯套作下增加幅度为17.59%、 19.83%、 52.38%和46.21%,分别比玉米-大豆套作处理低31.44%、 27.39%、 19.03%和35.51%。 4)相关分析表明,两种套作处理玉米地下根系干重与地上植株干物质重、 叶片光合速率及籽粒重显著正相关,相关系数分别为0.984、 0.927和0.986(P0.01);且地下根系活力与地上植株叶片净光合速率显著正相关,相关系数达0.929(P0.01)。【结论】种植模式和隔根方式显著影响了玉米的物质积累及氮素吸收。根系不分隔时,玉米－大豆套作处理下玉米的根系活力、 净光合速率、 生物量、 籽粒产量及总吸氮量显著高于玉米－甘薯套作;隔根处理导致的生物量和吸氮量下降主要是由根系活力降低引起的。与玉米-甘薯套作相比,大豆促进了玉米根系活力的提高,有效调节了玉米地上部植株光合作用及干物质积累,实现产量和氮素吸收的增加。     

间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响

通过田间小区试验种植玉米(玉米单作、玉米∥大豆、玉米∥马铃薯),测定3个生育期(拔节期、大喇叭口期、抽雄期)玉米根系分泌总糖含量、总有机酸含量和土壤团聚体状况,分析间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响。结果表明:玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量随生育期的推移而增加,间作显著提高玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量,玉米∥马铃薯玉米∥大豆。在抽雄期,玉米∥大豆、玉米∥马铃薯相比玉米单作0.25mm水稳性团聚体含量(R_(0.25))分别显著提高6.19%,8.17%;平均质量直径(MWD)分别提高5.04%,10.08%;几何平均直径(GMD)分别提高6.12%,12.24%;分形维数(D)分别显著降低0.72%,1.09%;团聚体破坏率(PAD)分别显著降低16.77%,26.08%。在根系分泌物最大的抽雄期,玉米根系分泌总糖含量、总有机酸含量与R_(0.25),GMD,D,PAD呈极显著相关关系(P0.01)。因此,间作可通过增加玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量,进而提高土壤团聚体的稳定性。     

马铃薯||玉米间作对土壤细菌多样性的影响

为探明连续马铃薯、玉米单作及间作种植对土壤细菌群落组成的影响,利用IonS5~(TM)XL高通量测序平台,分析了单作玉米(M)、单作马铃薯(P)、马铃薯||玉米间作(PM)下,土壤细菌群落组成以及多样性间的差异。结果表明:与单作相比,马铃薯||玉米间作土壤有机质含量显著升高(P0.05),但土壤全氮、碱解氮、全磷、速效钾、土壤pH等没有显著变化。所获得的56 787个土壤细菌可操作分类单元(OTUs)共分为46门、55纲、114目、208科、455属。土壤变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)细菌占总相对丰度的57.68%～65.11%,为优势菌门;间作对土壤细菌群落多样性(香农指数、辛普森指数)、丰富度(ACE指数和Chao1指数)无显著影响,但改变了基于门、属水平上的细菌群落组成。与单作马铃薯相比,间作显著降低了土壤变形菌门(Proteobacteria)相对丰度(P=0.023),提高了浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度(P=0.043)。在属水平上,相对丰度较低的芽单胞菌属(Gemmatimonas)、Candidatus Solibacter属更易受到种植方式的影响;间作提高了节杆菌属(Arthrobacter)、芽球菌属(Blastococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度。随细菌群落结构变化,细菌群落功能上出现差异,通过KEGG功能预测共得到7个一级功能层, 35个二级功能层,表现出功能上的丰富性,土壤细菌群落在代谢、遗传信息处理和细胞过程方面功能活跃。7个一级功能层中的代谢功能组在马铃薯||玉米间作与马铃薯单作间有显著差异。利用前向选择,经蒙特卡罗检验表明,连续马铃薯、玉米单作及间作栽培5年后的土壤各理化性状指标与土壤细菌群落组成、多样性间的相关性均不显著。连续马铃薯||玉米间作及单作5年条件下土壤细菌群落组成的变化是由马铃薯||玉米间作作物种间互利和竞争关系而驱动的。     

生物炭配施氮肥改善表层土壤生物化学性状研究

【目的】 探讨生物炭配施氮肥对土壤碳氮、生物学性质及春玉米产量的影响,阐明生物炭配施氮肥后,土壤碳氮含量及生化性质变化规律,旨在为合理培肥、改善土壤环境、增加春玉米产量提供科学依据。 【方法】 在内蒙古西部 (包头) 和东部 (通辽) 2个试验点进行大田试验,设生物炭用量0、8、16、24 t/hm2 4个水平 (分别记作C₀、C₈、C₁₆、C₂₄) ,设施氮量 0、150、300 kg/hm2 3个水平 (分别记作N₀、N₁₅₀、N₃₀₀) ,于成熟期测产,并于收获后分3个土层 (0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm) 测定土壤碳氮含量、微生物量及酶活性。 【结果】 生物炭和氮肥对2个试验点0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土层有机碳、碳氮比、微生物量及酶活性均有极显著影响 (P < 0.01) ,且两者交互作用极显著。3个土层有机碳含量以及0—10 cm和10—20 cm土层全氮含量在各施氮水平随生物炭施用量的增加而增加。施加生物炭和氮肥均能显著提高3个土层的微生物量碳、微生物量氮、蔗糖酶活性、脲酶活性以及总体酶活参数,且随炭、氮施入量的增加呈先增后减的趋势;施用生物炭后0—10 cm和10—20 cm土层的微生物量碳、微生物量氮以及蔗糖酶、脲酶活性均显著高于20—40 cm土层。生物炭配施氮肥可显著提高春玉米穗粒数、百粒重及产量,2试验点产量均以C ₈N₁₅₀最大,包头和通辽分别为15.51 t/hm2和16.43 t/hm2。通过相关分析可知,春玉米产量主要与0—10 cm和10—20 cm土层的微生物量及酶活性有关。 【结论】 适量生物炭配施氮肥能够增加土壤碳氮储量、微生物量和酶活性,改善土壤微生态环境。炭氮配施能够提高土壤肥力,减少氮肥用量,本试验中以8 t/hm2生物炭配施150 kg/hm2氮肥为最佳施肥量。      

长期施肥下我国灌淤土粮食产量和土壤养分的变化

【目的】 灌淤土是我国西北地区重要的粮食和经济作物土壤。了解灌淤土上作物产量的变化,及其对长期施肥的响应,以及灌淤土生产力的变化与其氮磷钾含量的关系,为西北地区作物增产和灌淤土培肥与可持续利用提供理论依据。 【方法】 1988到2004年间,在宁夏银川市、吴忠市、石嘴山市和新疆和田市典型灌淤土区域陆续建立了7个国家耕地质量监测点。2016年,利用时间趋势分析法,探讨了作物产量随时间的变化趋势,分析了长期不施肥和常规施肥条件下,玉米、小麦和水稻产量、产量变异系数、可持续性指数、增产率及地力贡献指数的变化特征,并进一步探讨了增产率与土壤养分的关系。 【结果】 灌淤土上小麦产量随时间呈现递增的趋势,在2004年达到最高 (7.58 t/hm2),之后保持稳定,2016年约为初始年产量的3倍;玉米产量随时间一直呈递增趋势,2016年平均产量为9.8 t/hm2,约为初始年的两倍;水稻产量近年来变化不大。与不施肥相比,常规施肥下小麦、玉米 (28年间) 和水稻 (8年间) 分别平均增产3.43倍、3.20倍和1.21倍,产量可持续性指数分别提高了18.8%、148%和13.9%。监测以来,小麦和玉米农田的地力贡献指数略有下降,但变化不显著。水田的地力贡献指数以每年0.0125的速率增加。28年间,常规施肥使土壤全氮含量从0.4 g/kg提高到1.1 g/kg,有效磷和速效钾含量变化不大。小麦与玉米的增产率与土壤全氮含量呈显著直线正相关关系,小麦、玉米和水稻的平均氮肥农学效率分别为9.8、16.8和27.4 kg/kg。 【结论】 灌淤土上常规施肥 (主要是氮肥)有效提高了玉米、小麦和水稻的产量。土壤全氮含量呈增加趋势,有效磷和有效钾含量基本平稳。土壤肥力对玉米和小麦产量的贡献呈下降趋势,对水稻产量的贡献高且平稳。因此,灌淤土应在合理施用氮肥的同时,注重采取提升地力,实现作物的高产和高效。      

西部地区紫色土近30年来土壤肥力与生产力演变趋势分析

【目的】 紫色土在我国分布范围广泛,面积约1889 × 104 hm2,近年来紫色土面临着土壤肥力和质量下降等问题。本研究以我国西部地区的8个紫色土长期定位试验监测点为对象,对近30年来紫色土的养分和生产力数据进行分析,以期探明农民长期常规施肥管理模式下紫色土肥力的演变特征,为土壤养分的管理和可持续利用提供科学性的指导。 【方法】 利用时间趋势分析和中值分析的方法,分别总结了紫色土土壤有机质 (SOM)、全氮 (TN)、有效磷 (AP)、速效钾 (AK)、pH、碳氮比以及小麦、玉米、甘薯产量在不同监测阶段的演变特征和总体变化趋势,分析了紫色土常规施肥管理模式下土壤养分和作物产量的变化趋势;运用主成分分析和冗余分析方法,分别对上述6个肥力因子和三种作物产量进行分析,探究了紫色土土壤肥力的主要贡献因子和紫色土作物产量的主要影响因子。 【结果】 与初始监测阶段相比,29年常规施肥下紫色土有机质和全氮含量无显著变化,但有效磷和速效钾含量均以不同程度增加。土壤有效磷含量在 2011—2016 监测阶段的平均值为15.34 mg/kg,比初始监测阶段 (6.10 mg/kg) 显著提高了151.4%;土壤速效钾含量在 2011—2016 年的平均值比初始监测阶段 (1988—1992年) 增加了17.23 mg/kg (提高了23.1%)。29年常规施肥管理模式下紫色土pH呈现显著的下降趋势,比初始监测阶段降低了0.24个单位。主成分分析结果表明,紫色土土壤肥力的两个决定因子是土壤有效磷和速效钾,主要障碍因素是较低的土壤全氮和有机质含量。冗余分析结果表明,影响紫色土整体作物产量的主要环境因子分别为土壤pH、有效磷和有机质含量。对小麦产量影响最大的肥力因子为土壤pH,对玉米产量影响最大的肥力因子为土壤有效磷,对甘薯产量影响最大的肥力因子为土壤速效钾。 【结论】 近29年来,在常规施肥管理模式下土壤有效磷和有效钾含量显著上升,一方面提高了玉米、甘薯生产力,但却导致了养分的不平衡,紫色土全氮含量和pH出现了下降,导致小麦产量出现下降风险。紫色土肥力的障碍因子是较低的土壤全氮和有机质含量。所以农民常规施肥不利于紫色土的培肥,应该注重平衡施肥,增施有机肥,在提高土壤磷和钾有效性的同时,保持土壤全氮和有机质的平衡。      

棉花高产和磷高效的磷肥基施追施配合技术研究

【目的】 本文比较了不同磷肥基施、追施比例对棉花生物量、产量及养分吸收的影响，以优化新疆膜下滴灌棉花的磷肥施用技术。 【方法】 2009—2011年连续三年进行了田间试验。试验共设3个处理:不施磷肥，磷肥全部基施，磷肥滴灌追施 (2009、2010年为磷肥50%基施和50%滴灌追施，2011年为磷肥65%基施和35%滴灌追施)，追施的磷肥分2次在棉花蕾期和初花期随水施入。各处理的氮、钾肥用量相同，氮肥全部滴灌追施，钾肥全部基施。棉花成熟期测定了棉株生物量、籽棉产量和磷肥的利用率。 【结果】 施用磷肥显著提高了棉花地上部生物量，与不施磷肥相比，磷肥基施显著增加了棉花的叶、茎、籽和纤维的生物量，分别增加15%、9%、9%和11%，磷肥滴灌追施显著增加了叶、茎、壳、籽和纤维的生物量，分别增加21%、23%、21%、12%和13%。施用磷肥能够显著提高棉花产量，与不施磷肥相比，磷肥全部基施籽棉平均增产8%，磷肥滴灌追施籽棉平均增产13%，而磷肥滴灌追施的产量比磷肥全部基施提高5%。施用磷肥显著增加了棉花的磷素吸收量，磷肥全部基施的磷肥平均利用率为18%，而磷肥滴灌追施的磷肥平均利用率为23%。磷肥35%滴灌追施的增产率和磷肥利用率分别为18%和24%，50%滴灌追施处理两者分别为11%和22%。 【结论】 与不施磷肥相比，磷肥全部基施与部分磷肥滴灌追施都能显著提高棉花生物量和产量，增加磷素吸收量，而磷肥部分滴灌追施的效果优于磷肥全部基施，磷肥65%基施和35%滴灌追施的增产效果好于50%基施和50%滴灌追施。      

氮磷减量施肥对琯溪蜜柚果实产量和品质的影响

【目的】 针对当前福建省平和县琯溪蜜柚施肥过量问题,研究分析了氮磷减量施肥对琯溪蜜柚果实产量和品质的影响,对提高琯溪蜜柚果实产量和品质,促进当地琯溪蜜柚产业绿色高效发展具有重要意义。 【方法】 采用田间试验方法, 以酸柚砧木白肉琯溪蜜柚为试验材料,以前期问卷调查结果为依据设置氮磷最高施肥量:N 1.60 kg/(plant·a),P₂O₅ 1.30 kg/(plant·a),结合当地土壤养分状况和琯溪蜜柚需肥特性,以30%梯度递减氮肥用量,分别为高氮 (N1)、中氮 (N2) 和低氮 (N3),以35%梯度递减磷肥用量,分别为高磷 (P1)、中磷 (P2) 和低磷 (P3),采用双因素交互设计设置N1P1、N1P2、N1P3、N2P1、N2P2、N2P3、N3P1、N3P2、N3P3共9个处理。分别于促花期 (3月上中旬)、稳果期 (5月中旬)、壮果期 (7月下旬或8月上旬) 和越冬期 (11月中下旬) 将氮磷钾肥以不同配比施入土壤,于3月上中旬在树冠滴水线范围内撒施钙镁肥。 【结果】 减少氮磷肥用量不仅没有引起琯溪蜜柚产量的显著降低,反而使其有不同程度的增产,且氮肥减量的增产幅度大于磷肥减量。氮磷减量施肥可以提高果实可食率、可溶性固形物、固酸比和维生素C含量,并降低纵横比、单果重、果皮厚和可滴定酸含量,尤其以中氮中磷 (N2P2) 处理的果实品质整体较好。随着施氮水平的降低,果皮厚和可滴定酸含量表现出持续减少趋势,中氮水平 (N2) 的可食率、可溶性固形物和维生素C含量与高氮水平 (N1) 相比均显著增加;随着施磷水平的降低,中磷水平 (P2) 的果实纵横比和维生素C含量较高磷水平 (P1) 显著减少,低磷水平 (P3) 的可食率较高磷水平 (P1) 显著增加。氮磷交互作用对单果重、可溶性固形物有极显著影响,对果皮厚、出汁率、可食率和维生素C含量有显著影响。主成分分析和聚类分析结果表明,中氮中磷 (N2P2) 处理果实主成分综合得分最高,达2.20分,高出第二名中氮低磷 (N2P3) 处理167.06%,其果实内外品质整体较好。 【结论】 在当前的氮磷施肥量下,减少氮磷用量不会导致琯溪蜜柚减产,反而具有增产和明显改善果实品质的效果。其中以氮肥减量30%,磷肥减量35%,即施纯N 1.12 kg/(plant·a),P₂O₅ 0.85 kg/(plant·a) 时产量、品质俱佳。      

黑土有机氮肥替代率演变及其对土壤有机碳的响应

【目的】 探索长期有机培肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力的量化关系,为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。 【方法】 本研究依托公主岭黑土肥力长期试验的32年定位观测数据,选取其中的4个处理即不施肥 (CK)、单施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施常量有机肥[30 t/(hm2·a),M1]和单施高量有机肥[60 t/(hm2·a),M2],试验用化肥为尿素、过磷酸钙和硫酸钾,年施用N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2。分别测定作物产量、植株含氮量以及土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、有机碳含量。基于作物氮素养分吸收量,探讨长期高产条件下施用不同量有机肥其替代率的变化特征,在分析高产条件下有机肥替代率与土壤肥力的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。 【结果】 基于作物氮素养分吸收量,长期高产条件下高量有机肥处理 (M2) 的有机肥替代率高于常量有机肥处理 (M1),且高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关 (P < 0.01);通径分析和多元逐步回归分析结果表明,土壤有机碳含量对高产条件下有机肥替代率有显著正效应,是决定高产条件下有机肥替代率差异的主要土壤肥力要素,决定了高产条件下有机肥替代率70%的变异。长期施用常量和高量有机肥处理 (M1和M2),黑土土壤有机碳含量显著增加 ( P < 0.01);土壤有机碳含量与高产条件下有机肥替代率非线性相关,并达到了极显著水平 ( P < 0.01)。 【结论】 化肥氮的有机氮替代率70%取决于土壤有机碳含量的高低。长期施用有机肥能显著提高土壤有机碳含量,在提升土壤肥力的同时,提升了有机氮对玉米吸收的贡献,减少了对化肥氮的依赖。黑土土壤有机碳含量达到24.89 g/kg时,有机肥对化肥的替代率趋近95%,达到最大值。      

构建县域早稻氮磷钾施肥的系统聚类方法研究

【目的】 为建立县域早稻氮磷钾施肥类别,探讨多点肥效试验资料的定量分类方法。 【方法】 以仙游县 26 个早稻“3414”设计的氮磷钾肥试验结果为例,探讨不同系统聚类分析方法的适用性及其类别间差异显著性。 【结果】 对生产条件和生产技术水平差异较小的县域肥效试验资料,以能使类别间距离空间扩展范围较大的欧氏距离–离差平方和法为最佳系统聚类分析方法,可将 26 个试验资料清晰地分成 3 类,分别对应于该县的高产、中产和低产稻田类型;两两类别间的空白区产量和平衡施肥产量均达到差异显著水平,且在 95% 置信区间下,稻谷产量水平在 3 个类别间几乎不出现交叉重叠。在此基础上,根据 3 种施肥类别对应的试验点资料,分别建立三元二次多项式类特征肥料效应方程,进而得到这 3 个施肥类别的推荐施肥量。 【结论】 欧氏距离–离差平方和法系统聚类分析是县域多点肥效试验资料的一种有效定量分类方法,可将仙游县早稻分为具有统计显著性差异的 3 个氮磷钾施肥类别。      

旱地高产小麦品种籽粒锌含量差异与产量构成和锌吸收利用的关系

【目的】 明确旱地条件下高产小麦品种籽粒锌含量差异与产量构成及锌吸收利用的关系,对通过品种选育和施肥调控提高旱地小麦籽粒产量和锌营养,实现小麦高产优质生产有重要意义。 【方法】 于2013—2016年连续三年在黄土高原典型旱地进行了小麦裂区田间试验。 以我国主要麦区的123个小麦品种为试材,每个品种设置不施肥和施N 150 kg/hm2、P₂O₅ 100 kg/hm2两个处理。分析了高产小麦籽粒锌含量差异及其与干物质累积、产量构成、锌吸收和分配之间的关系。 【结果】 施肥条件下,高产小麦品种籽粒锌含量存在显著差异,小麦籽粒锌含量与籽粒产量间无显著相关性,但与千粒重、锌吸收量、锌收获指数和籽粒锌形成效率呈显著正相关,与穗粒数呈显著负相关。在高产品种中,无论施肥与否高锌品种的籽粒锌含量均显著高于低锌品种;高锌品种的籽粒锌含量因施肥而显著提高,低锌品种却降低。施肥条件下,高锌品种的籽粒产量、生物量和收获指数与低锌品种相比无显著差异,穗数却显著降低;高锌品种的籽粒锌吸收量、地上部锌吸收量、锌收获指数和籽粒锌形成效率均显著高于低锌品种。且高锌品种的产量、生物量、穗数、穗粒数和锌吸收量因施肥引起的提高幅度均亦显著高于低锌品种。 【结论】 在黄土高原旱地低锌土壤上,无论是品种选育还是施肥调控,促进小麦锌的吸收和向籽粒的转移是提高小麦籽粒锌含量的关键。      

丛枝菌根真菌对玉米锌、磷拮抗作用的影响

【目的】 利用丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal fungi,AM) 真菌与作物互利共生的关系来提高作物对锌的吸收是缓解锌、磷拮抗作用的途径之一,本试验在不同锌、磷浓度条件下,研究了接种AM真菌对玉米侵染和锌、磷吸收的影响,以期为揭示AM真菌影响锌、磷拮抗作用的机理提供理论依据。 【方法】 采用盆栽试验,设置三个施磷水平 (0、200 、400 mg/kg),两个施锌水平 (0、5 mg/kg),2个接菌水平[接菌 (+AM)和不接菌 (–AM)],共12个处理,每个处理4次重复。利用生物镝灯补充光照,在人工光照植物培养室内植株生长50天后,地上部与根部分别收获,测定其生物量、锌磷的含量和吸收量。 【结果】 施磷和接种AM真菌都显著提高了玉米植株生物量,不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到400 mg/kg,玉米植株地下部和地上部生物量分别提高6.67倍、9.30倍。接种处理对玉米植株生物量的影响也有相同的趋势。在锌水平为5 mg/kg、磷水平为200 mg/kg的条件下,接种AM真菌玉米植株地下部磷的吸收量和含量分别增加了110%、55%;在同一锌、磷供给条件下,接种AM真菌显著提高了玉米对锌的吸收量,地下部和地上部分别是未接种处理的1.71倍和1.68倍。随着施磷水平的不断提高,玉米植株的锌含量会逐渐下降。不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到200 mg/kg,玉米植株地上部锌含量降低36%,与之相反,接种AM真菌后地上部锌含量增加35%。但在高磷条件 (400 mg/kg) 下,接种AM真菌对玉米植株锌磷含量和吸收量影响均不显著。 【结论】 在本试验条件下,施磷抑制玉米对锌的吸收,接种AM真菌可提高玉米锌磷的含量和吸收量,有效缓解玉米锌磷拮抗作用,改善玉米的锌营养状况。      

施磷深度和深松对春玉米磷素吸收与利用的影响

【目的】 磷肥施用深度是影响玉米对磷吸收利用的因素之一,深松可以打破犁底层,促进根系重心下移,提高根系的生理活性。研究深松措施下不同施磷深度春玉米对磷素吸收利用的影响,以期明确深松措施下春玉米高产栽培减磷增效的适宜施磷方式。 【方法】 2014年采用裂区田间试验,以耕作方式为主区,设旋耕、深松 + 旋耕两个处理;以施磷深度为副区,设6 cm (P6)、12 cm (P12)、18 cm (P18)、24 cm (P24) 4个处理,以不施磷肥为CK。2015年进行了深松措施下大田验证试验。测定了春玉米植株地上部干物质重、磷含量、磷素吸收量,分析了不同施磷深度下春玉米的磷素吸收效率和磷肥利用效率的差异性,讨论了土壤磷素分布与春玉米根系分布的匹配关系对磷素吸收和磷肥利用的影响。 【结果】 不同施磷深度下春玉米籽粒产量均表现为P12 > P6 > P18 > P24,耕作措施间表现为深松 + 旋耕处理高于旋耕处理,在深松 + 旋耕处理下P12处理与其他处理间的差异均达到显著水平。植株地上部磷含量吐丝期和完熟期均以P12处理最高,P6处理次之,P24处理最低。干物质重均以P12处理最高,耕作措施间表现为深松 + 旋耕处理高于旋耕处理,旋耕处理下吐丝期和完熟期不同施磷深度处理间差异均不显著,深松 + 旋耕处理下吐丝期不同施磷深度处理间差异均不显著,完熟期P12处理与P24处理之间的差异达到了显著水平。磷素吸收量均以P12处理最高,旋耕处理下吐丝期前P12处理较P6处理 (常规施磷深度) 提高7.47% (2014),吐丝期后P12处理较P6处理提高3.85% (2014),深松 + 旋耕处理下吐丝期前P12处理较P6处理提高10.32% (2014)、9.01% (2015),吐丝期后P12处理较P6处理提高9.34% (2014)、10.20% (2015),深松进一步促进了春玉米对磷素的吸收,且在吐丝期后表现得更为明显。磷素吸收效率均以P12处理最高,P6处理次之,P24处理最低,P12处理与其他处理之间差异均达到了显著水平。磷肥利用效率均以P12处理最高,在旋耕处理下P12处理较P6处理提高19.22% (2014),深松 + 旋耕处理下P12处理较P6处理提高29.22% (2014)、29.04% (2015)。 【结论】 深松措施下,磷肥施用深度适度下移至 12 cm 可提高春玉米的磷素吸收效率、磷肥利用效率和籽粒产量,是玉米高产栽培减磷增效的有效途径。