不同栽植代数杉木林养分循环的比较研究

在全国杉木中心产区福建建瓯,选择不同栽植代数的杉木人工林,进行养分循环的比较研究,结果表明,不同栽植代数杉木林的养分循环存在差异。随栽植代数的增加,林分养分的年归还量、年吸收量及归还吸收比均呈递减趋势,表现为1代2代,而营养元素的周转期则呈增加趋势,说明栽植代数对杉木林养分的归还量及吸收量有较大影响,多代连栽不利于杉木林地肥力的恢复。随林分年龄的增加,杉木林养分年积累量呈明显下降趋势,1代成熟林比中龄林下降14.74%,2代成熟林比中龄林下降11.86%;而杉木林养分的年归还量、年吸收量和归还吸收比则随林分年龄的增加呈增加趋势,表现为成熟林中龄林,因此适当延长轮伐期有利于杉木林的养分归还。     

等养分条件下稻草还田替代双季早稻氮钾肥比例的研究

【目的】研究等量氮磷钾养分投入条件下,长期稻草原位全量还田配施化肥对双季早稻氮 (N)、磷 (P)、钾 (K) 养分吸收累积、转运及养分利用的影响,为南方稻区稻草资源有效利用,维持并提高土壤肥力及水稻合理施肥提供理论依据。【方法】以江西温圳国家级耕地质量监测点长期定位试验为研究对象,陆两优 996 为供试材料,在不施化肥和施用化肥基础上设稻草还田、稻草烧灰还田和稻草不还田共 6 个处理,除空白对照外,所有处理养分投入量相等。于 2015 年在早稻移栽期、分蘖期、幼穗分化期、抽穗期和成熟期取地上部植株样,分析水稻植株不同部位的 N、P、K 含量和累积量以及转运比例,并计算 N、P、K 养分利用效率。【结果】稻草还田提高了水稻产量,施肥条件下稻草还田处理比稻草烧灰还田和稻草不还田处理平均增产 2.9%～ 6.4%,比不施肥区产量增幅高达 23.8%～ 26.0%,且差异达显著水平。无论是施肥区处理,还是无肥区处理,与稻草烧灰还田和稻草不还田处理相比,稻草还田植株中 K 含量及 N、P、K 积累量在整个生育期均较高,而 N、P 含量在生育后期较高,N、P、K 积累量以施肥区处理大于相应的无肥区处理;稻草还田提高水稻 N、P、K 养分农学效率、回收率和养分偏生产力,且 N、K 差异达显著水平,同时显著增加 K 的收获指数;稻草还田还提高了抽穗至成熟期茎鞘中 N、P、K 的转运量、转运率及转移养分对籽粒的贡献率,而叶片各处理间差异不显著。【结论】稻草还田配施化肥能提高水稻产量,同时还可以调节 N、P、K 养分的积累和转运,提高养分的吸收利用效率。本试验条件下,稻草还田可替代化肥氮肥 (N) 29.5%、磷肥 (P₂O₅) 4.0% 和钾肥 (K₂O) 50.0%。综合考虑,稻草还田相比稻草烧灰还田而言是南方稻区土壤养分管理实现高效利用的有效途径之一。     

不同残膜量和灌溉定额对棉花养分和水分利用的影响

【目的】 水资源短缺背景下,残膜污染制约棉花生长和水肥利用问题日益突出,探究不同残膜量及灌溉定额对棉花养分及水分利用的影响,可为残膜污染风险阈值评价及棉田可持续发展提供理论支撑。 【方法】 本研究以新疆典型覆膜滴灌棉田种植体系为研究对象,设置残膜量和灌溉定额2个调节因子,3个残膜量梯度为0、225和450 kg/hm2,分别用T1、T2和T3表示;3个灌溉定额为3450 m3/hm2、4650 m3/hm2和5850 m3/hm2,分别用W1、W2和W3表示。分析了不同残膜量和灌溉定额对棉花生物量、养分吸收利用及水分利用效率的影响。 【结果】 1) 棉田蒸散量受残膜量、灌溉定额及二者交互作用的影响显著,而生物量、水分利用效率和养分吸收量仅受残膜和灌溉定额单因子的影响显著。2) 增加残膜量降低了籽棉产量和水分利用效率,不利于生物量及养分吸收量的提高,器官及单株养分吸收量明显减少,氮、磷利用效率均呈逐渐增大趋势。3) W1～W2范围内,随着灌溉定额的增加,棉田蒸散量显著增加,生物量、籽棉产量、养分吸收量呈增加趋势,当灌溉定额增至W3时,上述指标又逐渐降低。4) 不同灌溉定额下,残膜量在0～450 kg/hm2范围内,减产9.6%～13.1%,增加灌溉定额产量增加10.1%～13.4%,但耗水量增幅却高达6.8%～29.2%。表明残膜污染情况下,在一定范围内增加灌溉定额,可以减轻残膜对棉花生物量、产量及水肥利用效率的降幅,但显著增大了棉田耗水量。 【结论】 适当增加灌溉定额会减轻残膜带来的负面效应,但灌水对残膜的响应是建立在增加棉田耗水量的基础上。因此,残膜量增加会增大棉田耗水量,采取措施减轻地膜残留量,有助于促进棉花产量的提高和水肥的高效利用。      

长期施肥稻田土壤基础地力和养分利用效率变化特征

【目的】 研究长期不同施肥措施对土壤基础地力和氮磷钾养分吸收利用效率的影响,探明土壤基础地力和氮、磷、钾养分吸收利用效率的相互关系。 【方法】 采集双季水稻种植制度下 33 年长期定位施肥试验的不施肥 (CK)、施氮磷钾肥 (NPK) 和氮磷钾肥配施稻草 (NPKS) 3 个处理的土壤,设置施肥与不施肥盆栽试验,监测水稻产量、土壤基础地力产量和基础地力贡献率、水稻氮磷钾养分吸收量、氮磷钾养分利用效率,分析氮、磷、钾利用效率对土壤基础地力贡献率的响应。 【结果】 早晚稻土壤基础地力产量和基础地力贡献率三个处理土壤大小顺序均为 NPKS > NPK > CK,NPKS 处理土壤早晚稻两季平均基础地力产量和基础地力贡献率较 CK 处理土壤分别增加 113.8% 和 93.7%,NPK 处理分别增加 100.7% 和 81.9%。在同一施肥水平条件下,早、晚稻均以土壤基础地力较高的 NPKS 处理氮、磷、钾肥偏生产力,土壤养分依存率,氮、磷、钾素收获指数较高,氮、磷、钾肥回收利用率,肥料农学效率,肥料对产量的贡献率则较低。回归分析表明,氮、磷肥回收利用率,氮、磷、钾肥农学效率,氮、钾素生理利用率均随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著降低;氮、磷、钾肥偏生产力,氮、磷、钾素土壤依存率随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著提高。 【结论】 长期施氮磷钾肥或长期氮磷钾肥配施稻草均能提高土壤基础地力,以长期氮磷钾肥配施稻草的效果更显著。在较高基础地力土壤上生产,可以在保证作物高产稳产的情况下实现减量化施肥,实现农业生产的可持续性。      

不同覆盖措施下旱地冬小麦的氮磷钾需求及其生理效率

【目的】目前西北旱地小麦水肥管理与保水栽培多集中于产量和水分利用效率的研究,养分效率以及养分吸收后形成小麦籽粒产量和养分含量能力的报道相对较少。本研究探讨了不同覆盖措施对黄土高原旱地冬小麦氮磷钾需求和生理效率的影响,为提高黄土高原旱地冬小麦养分效率,以及为促进小麦的高效优质生产提供理论依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在陕西省永寿县连续进行了 4 年田间定位试验,以不施氮肥为对照,施 N 195 kg/hm2 (N1 农户模式)、 N 150 kg/hm2 (N2 农户减氮),全膜穴播、垄覆沟播和秸秆覆盖,共 6 个处理,3 个覆盖处理施氮量均为 150 kg/hm2 。调查分析了冬小麦籽粒产量、籽粒养分含量、籽粒产量形成和籽粒养分含量形成的氮磷钾需求及生理效率。【结果】减氮无覆盖处理较常规施氮处理籽粒产量形成的需氮量显著降低 5.3%,其他指标均无显著性差异。在 150 kg/hm2施氮条件下,与无覆盖相比,垄覆沟播的产量未增加,但提高了地上部吸氮量,籽粒产量形成的需氮量显著增加 2.6%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 6.3%;全膜穴播籽粒产量显著增加 6.9%,地上部吸氮量提高 11.3%;秸秆覆盖产量增加 3.5%,地上部吸氮量显著增加 13.2%,籽粒产量形成的需氮量显著增加 8.5%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 3.9%。与相同施氮量无覆盖相比,垄覆沟播地上部吸磷量和吸钾量未增加,全膜穴播地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 15.6%、23.4%,籽粒产量形成的钾生理效率显著降低 10.6%;秸秆覆盖地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 13.2%、24.4%,籽粒产量形成的磷、钾生理效率分别显著降低 9.9%、15.1%。在施氮量由 195 kg/hm2 减至 150 kg/hm2 后,与无覆盖相比,采用垄覆沟播技术未能增加小麦产量,但增加了地上部的吸氮量,从而提高了籽粒产量形成的需氮量,降低了氮的生理效率;采用全膜穴播技术提高了籽粒产量,同时增加地上部吸氮量,但未增加籽粒产量形成的需氮量和氮生理效率;采用秸秆覆盖技术增加了产量,同时增加地上部吸氮量,而籽粒产量形成的需氮量也增加,从而降低了籽粒产量形成的氮生理效率。【结论】旱地小麦生产中为保证籽粒产量和营养品质,需增加地膜覆盖和秸秆覆盖的氮肥用量。     

蚕豆增加直径为0.3~0.7 mm的中等根系根长适应土壤异质养分供应

【目的】 土壤养分通常呈异质分布。蚕豆根系具有很强的养分活化能力,苗期蚕豆的生物量积累对土壤养分供应不敏感,研究蚕豆根系形态对异质养分供应的响应,为挖掘作物高效利用土壤养分的生物学潜力提供理论依据。【方法】 采用盆栽试验,设四个处理:均质供应低量氮磷钾养分;异质供应低量氮磷钾养分;均质供应高量氮磷钾养分;异质供应高量氮磷钾养分。测定蚕豆生物量、根系形态特征、根际过程和地上部养分吸收。【结果】 蚕豆地上部生物量在3.0~4.0 g/pot之间,根系生物量是地上部生物量的20%左右,四个处理间没有显著差异。在低养分土上,异质养分供应处理的蚕豆总根系长度比均质养分供应高46.0%。异质养分供应诱导了中等根系（0.3~0.7 mm）的增生,增加了根系总长度。在高养分土上,未供应养分一侧的蚕豆根系长度为1.7 m/pot,明显高于供应养分的一侧54.5%,后者与均质养分供应的根系长度无明显差异。无论低养分还是高养分土处理,直径为0.3~0.7 mm的中等根系都是蚕豆根系的主体,分别占总根长的67.5%和73.1%。蚕豆比根长在40.0~65.0 m/g之间。在低养分土上,异质养分供应蚕豆两侧的比根长显著高于均质养分供应处理41.4%和43.8%,但两侧比根长并无明显差异,说明异质养分供应能够减少根系的直径,增加根系的表面积。蚕豆根际酸性磷酸酶活性在PNP 0.22~0.53 μmol/（g·h）（干土）之间。在低养分土中,均质与异质供应养分两侧的根际磷酸酶活性并无显著性差异。蚕豆根系分泌的有机酸阴离子种类有苹果酸阴离子、柠檬酸阴离子和琥珀酸阴离子,每种有机酸阴离子浓度在处理间无明显差异。所有处理蚕豆地上部养分浓度均在养分亏缺临界浓度之上。养分供应方式和强度对蚕豆地上部的氮磷钾浓度和吸收量没有显著影响。【结论】 蚕豆根系能够感知土壤养分供应的状况,改变不同直径根系的比例和0.3~0.7 mm直径根系的长度,增强吸收土壤养分的能力。     

玉米根系对局部氮磷供应响应的基因型差异

【目的】土壤养分具有异质性,揭示不同基因型玉米根系对于养分异质性的响应规律,对提高不同玉米品种氮、磷利用效率具有重要意义。 【方法】本试验在水培条件下,利用分根系统研究3个玉米杂交种苗期根系对氮、磷两种养分局部供应响应的基因型差异。 【结果】根系对局部供氮的响应存在基因型差异,浚单20和中农玉99侧根生长对局部供氮的响应较敏感,显著提高了局部供氮（+N）一侧的侧根长,增幅达到79%、50%,而NE15无显著响应;浚单20和中农玉99主要提高了+N一侧直径大于0.12 mm的侧根长度。根系生长对于局部供磷（+P）的反应同样存在基因型差异,NE15显著提高+P一侧根系生物量和轴根长,增幅达到38%和24%,中农玉99显著提高+P一侧的侧根长达到35%;在+P侧,浚单20主要增加了直径大于0.12 mm的侧根长度,NE15主要增加直径介于0.12~0.24 mm的侧根长度,而中农玉99主要增加直径小于0.12 mm的极细侧根长度。局部供氮对3个品种侧根生长的促进作用强于局部供磷,而对缺氮一侧根系生长的抑制作用均大于缺磷一侧。不同玉米基因型苗期根系生物量、侧根长（尤其是直径>0.12 mm的侧根）对于局部供应氮、磷存在显著的互作效应,局部供氮对浚单20的侧根生长（尤其是直径>0.12 mm的侧根）的促进作用显著高于局部供磷,而NE15的根系生长（尤其是根系生物量）对局部供磷的响应强度大于局部供氮。 【结论】对于不同养分特性的玉米杂交种,苗期根系对局部供应不同种类养分的响应存在显著的基因型差异,在生产中可以针对品种特性采取不同的施肥措施,以便发挥其生物学潜力。     

冀中平原主栽山药品种的生长发育和养分累积特征

【目的】我国山药种质资源丰富,生态条件、栽培技术措施等各异,因此不同产地、不同品种的山药生长发育特性、养分累积及分配特性等均存在较大差异。本研究分析比较了冀中平原3个主栽山药品种的生长发育以及对氮磷钾养分的吸收、累积动态特征,以期为山药可持续生产中养分资源的高效管理与利用提供理论依据和技术支撑。【方法】以研究区域主栽的棒药、紫药和小白嘴为供试品种,在农民常规管理的山药田随机设置采样小区,分别于山药播种后的80 d、110 d 、140 d和180 d取样,测定山药根茎、茎、叶的鲜干重及氮、磷、钾养分含量。【结果】茎叶生物量随生育进程呈现先升后降的变化趋势,而根茎的生物量在收获期达到最高。棒药根茎鲜生物量显著高于紫药和小白嘴,但由于棒药栽培密度显著低于紫药和小白嘴,导致3个品种单位面积根茎的干物质积累量基本相当。对鲜干生物量累积动态特征的分析表明,与紫药和小白嘴相比,棒药鲜干生物量最大累积速率差异不大,但鲜干生物量快速累积持续期明显延长,最大累积速率出现的时间较晚。不同山药品种各养分的累积分配及养分利用效率不同,在整个生育期内,对氮磷钾养分的累积量3个品种均表现为K₂O ≥ N > P₂O₅,根茎 > 叶 > 茎,其中棒药对氮磷钾的累积量均最高,氮磷钾养分生产效率也均为最高,紫药和小白嘴差异不显著。对养分的累积动态特征分析结果表明,棒药对氮素和钾素的快速累积持续期最长,且最大累积速率也最高,但3个品种对磷素的累积动态特征差异不明显。【结论】供试3个品种中,紫药和小白嘴的生长发育及养分吸收累积动态特征相似,但与棒药明显不同。棒药的生物量大,产量高,养分的生产效率也最高,形成单位产量的养分需求量显著低于紫药和小白嘴。     

黄土丘陵半干旱区沙棘生长对土壤水分及养分影响

为以沙棘为主的人工植被建设评价提供依据,在黄土丘陵半干旱区选择4,8,12,15 a沙棘林地进行土壤水分、养分测定,结果表明:在测定年份不同林龄沙棘林地0-600 cm土层含水量差异较小,150-400 cm土层存在明显干层,平均含水量仅为5.48%,400-600 cm土层含水量有明显随林龄增加而减小的规律;不同林龄沙棘林地土壤养分均富集在0-10 cm土层,养分含量随着土层深度增加明显减小,林龄对土壤养分含量具有一定影响,有随林龄增加养分含量增加的趋势.     

氮磷钾胁迫下不同D基因组人工合成小麦生长和养分积累差异

【目的】人工合成小麦具有很多优良性状,是现代小麦遗传改良的重要基因资源。本研究以具有相同AB基因组、不同D基因组的人工合成小麦材料Syn79(S79)和Syn80(S80)为供试材料,研究在氮磷钾胁迫下其生长、养分积累、养分分配和利用,差异,为小麦抗逆性基因定位和抗逆性遗传改良提供依据。【方法】采用盆栽试验,以施用N 0.20、P2O50.15和K2O 0.15 g/kg土为正常氮磷钾水平,以不施氮磷钾作为胁迫,设立4个处理:NPK(CK)、N0PK、NP0K、NPK0。小麦整个生育期每隔1个月调查1次株高和分蘖,成熟期,将小麦分根、茎叶、颖壳(穗)和子粒4个部分整理样品,收集株高、有效分蘖数、根长、穗长、根重、茎叶重、穗重、籽粒重、小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重和结实率。【结果】D基因组来源不同的人工合成小麦S79和S80在氮磷钾胁迫下生长、养分积累、分配和利用方面差异很大。从生长角度看,S80对氮磷胁迫敏感性低于S79,其在氮磷胁迫下长势优于S79,主要表现为株高、有效分蘖、分蘖成穗率、单株茎叶、颖壳和籽粒重等农艺性状显著好于S79。S80在氮磷钾胁迫下株高、根长和根冠比显著增加,S79的显著降低。S79在钾胁迫下农艺性状表现好于S80,主要表现为低钾环境下S79单株根重、茎叶重、颖壳重和籽粒重均高于S80。从养分积累、分配和利用看,S79在氮钾胁迫下单株氮磷钾养分积累高于S80,但S80在氮钾胁迫下的氮磷钾利用效率和收获指数均高于S79;磷胁迫下,S80单株、单株茎叶和单株颖壳中氮磷钾养分积累高于S79,但其利用效率和收获指数低于S79。S80在氮磷胁迫下籽粒中养分分配率较高,S79在钾胁迫下籽粒中养分分配较好。【结论】S79和S80在不同养分胁迫下生长、养分积累、分配和利用产生差异。S80耐低氮低磷,S79耐低钾;S80在氮钾胁迫下对氮磷钾养分利用较高,S79在磷胁迫下对氮磷钾养分利用较高。S80在养分胁迫下通过增加根长扩大养分供给范围,增加养分供给量,满足作物生长,加快养分向穗部转运,降低对籽粒产量影响。     

不同氮素形态对干旱胁迫杉木幼苗养分吸收及分配的影响

【目的】干旱胁迫是限制植物生长的重要非生物因素之一,而适宜的氮素营养可以提高植物的抗旱性。本文探讨了供应不同形态氮源对干旱条件下杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook]幼苗养分吸收及分配的影响。【方法】采用水培试验,供试杉木材料为2个无性系幼苗(7–14号和8–8号),在营养液中添加10%(w/v)PEG-6000进行干旱胁迫。营养液中的氮源处理包括硝态氮、铵态氮、硝铵混合氮,氮素浓度均为4.571mmol/L,每个品种均设6个处理。培养20天后,测定了杉木幼苗根、茎、叶的养分含量及生物量。【结果】与正常水分供应相比较,干旱胁迫条件下供应铵态氮可促进叶片N、K以及茎叶P、K的吸收,供应混合氮可促进根部K的吸收;供应铵态氮可促进根、茎对Ca的吸收,对叶片Ca无明显作用。干旱胁迫对根部Fe、Mn、Cu、Zn吸收量影响显著,氮素供应不同程度地降低了干旱胁迫下各器官Mg、Fe、Mn和Cu吸收量,表现为抑制吸收,但添加铵态氮比硝态氮的降低幅度小。3个氮源处理均降低了干旱条件下根部Zn吸收量,但没有降低甚至增加了茎、叶中Zn的吸收量,说明氮营养可调节Zn在各器官间的分配,缓解干旱导致的缺锌现象。不同器官之间各养分吸收量差异显著,3个氮源处理中,N和P吸收量表现为叶>根>茎,K和Ca为叶>茎>根,Fe、Cu为根>叶>茎,Mg、Mn和Zn在各器官之间的分配规律不一。铵态氮吸收量均表现为叶>根>茎,且各器官铵态氮吸收量显著高于硝态氮,说明杉木具有明显的喜铵特性。【结论】在干旱胁迫下,氮素供应形态显著影响杉木幼苗对养分的吸收及在各器官中的分配,作用效果因家系品种和元素种类而异。总体来讲,铵态氮提高干旱胁迫下杉木幼苗养分吸收的效果好于硝态氮,杉木可以认为是喜铵植物。     

青皮竹地上部营养元素的吸收、积累和分配特性研究

【目的】青皮竹(Bambusa textilis)是重要的笋材两用丛生竹之一,具有一次造林成功即可永续利用、长期获益的特点,但对青皮竹的营养特性知之甚少。本文拟研究青皮竹地上部营养元素的吸收、积累和分配特性,为青皮竹的养分管理提供基础数据,以指导青皮竹的科学施肥工作。【方法】本研究于2013年1月,在青皮竹中心产区广东省广宁县,选择林分类型、组成、结构、生长状况和立地条件等具有代表性的青皮竹林分4块,建立面积为20 m×20 m的标准地。对每块标准地内的竹子按不同年龄进行每株检尺,计算出不同年龄竹子的平均胸径,选取与平均胸径一致的竹子作为标准株,砍伐不同年龄标准株各1株,并测量其株高。将不同标准株分叶、枝、秆,野外称出各器官鲜重。枝、秆分上、中、下三个部位取样组成混合样品,用于分析不同年龄(1 3 a)和不同器官(叶、枝、秆)的植株样品氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)和铜(Cu)等9种营养元素含量。【结果】青皮竹各器官中营养元素含量大小次序表现为Cu、Zn元素为枝叶秆,其他7种元素均表现为叶枝秆。各器官元素的含量均以氮元素最高,而以Cu含量最低。青皮竹地上部营养元素积累量为489.96kg/hm2,不同器官营养元素积累量的大小顺序为秆(331.05 kg/hm2)叶(101.14 kg/hm2)枝(57.77 kg/hm2),营养元素的积累量大小顺序为NKPCaMgFeMnZnCu。各器官营养元素积累量最多的是氮,为219.59 kg/hm2,占地上部积累量的44.82%,表明青皮竹具有较强的氮吸收能力。青皮竹地上部各器官营养元素的分配率大小顺序总体表现为秆(67.57%)叶(20.64%)枝(11.79%)。【结论】营养元素吸收量反映了植物对土壤养分需求和利用状况。青皮竹每生产1 t干物质所需5种大量营养元素为10.00 kg,以氮的吸收最多,其累积吸收量为219.59 kg/hm2,占地上部积累量的44.82%。因此,在青皮竹生产过程中应适当增施氮肥,可以促进青皮竹特别是经济部位茎秆的生长。     

气候变暖将显著降低引黄灌区春小麦产量和氮磷钾养分吸收

【目的】探索宁夏引黄灌区春小麦不同生育时期氮（N）、磷（P）、钾（K）养分吸收利用对气候变暖的响应机制,为预测气候变暖对干旱半干旱区春小麦生长的影响提供依据。【方法】试验于2018年3月在宁夏银北引黄灌区宁夏大学试验站进行。供试春小麦品种为‘宁春50号’,供试肥料为磷酸二铵和尿素。采用自动控制红外线辐射器进行野外增温,每个小区内分别设置一组红外灯管作为增温装置、一套自动控温电子设备与一组可移动温度传感器作为控温装置,增温装置直接连接控温装置以使增温梯度达到预设水平,增温时间为昼夜不间断增温。以春小麦冠层自然温度为对照温度 (增温0℃,CK),设置4个增温梯度 (0.5℃、1℃、1.5℃、2.0℃) 处理。于苗期、拔节、抽穗、灌浆、灌浆后10天、成熟期采集植株样品,测定叶、茎、穗的N、P、K养分含量,计算地上部各器官的养分累积吸收量、养分分配率和地上部植株养分累积量,并测定春小麦植株地上部干物重和产量。【结果】增温0.5℃,春小麦植株苗期干物重、拔节期地上部各器官N、P、K养分含量及养分累积吸收量均显著高于CK。增温1.0℃,苗期植株N、K含量和N素吸收量以及拔节期叶片的N、P、K含量显著高于CK,较对照提高3.2%～23.7%。增温1.5℃,仅苗期植株K含量显著高于CK,较对照提高22.2%。增温2.0℃,从苗期开始各项指标均显著低于CK。拔节期以后,除增温0.5℃春小麦K素含量与CK差异不显著外,其余指标均显著低于CK,春小麦成熟期小穗数、穗粒数、千粒重、产量均随温度的升高呈下降的趋势,增温2.0℃,分别较对照降低53.7%、24.1%、13.4%、21.7%。增温梯度越大,各指标下降的幅度越大。【结论】春小麦苗期温度升高0.5℃～1.0℃尚有利于拔节期前春小麦对N、P、K养分的吸收,但拔节期后增温超过1.0℃以上都会对N、P、K养分吸收产生显著负作用,导致使生育后期干物质的累积量减少,千粒重、穗粒数等降低,并最终导致产量和品质的下降。     

纽荷尔脐橙微量元素缺乏症状及其叶片光合日变化特性

【目的】研究纽荷尔脐橙主要微量元素缺乏的典型症状,缺乏初期和后期的症状差异,以及早期缺乏光合日变化的特性,为快速营养诊断和有效消除缺素影响提供依据。【方法】以2016年4月嫁接的1年生枳砧[Poncirus trifoliata (L.) Raf] 纽荷尔脐橙 [Citrus sinensis (L.) Osb. CV. Newhall]幼苗为材料,进行了盆栽砂培试验。对照 (CK) 营养液为1/2 Hoagland营养液和全剂量Arnon营养液;缺铁 (–Fe)、缺锰 (–Mn)、缺硼 (–B)、缺锌 (–Zn) 和缺铜 (–Cu) 处理为1/2 Hoagland营养液中分别不添加Fe-EDTA、MnCl₂、H₃BO₃、ZnSO₄、CuSO₄。于培养1个月植株开始抽新梢时进行缺素处理,连续处理6个月时 (初期),观测新叶缺素症状,并测定光合日变化规律;之后再保留一次抽梢,到10个月时 (后期),观测次级新叶养分缺乏症状。【结果】缺Fe初期新叶呈黄绿色,叶脉保持绿色,呈细网状叶脉;后期新叶完全失绿呈白色或淡黄色,叶脉也呈白色。缺Mn初期新叶脉间现不规则浅色条带,后期新叶呈黄色或灰白色,叶脉间现不透明褐色斑点。缺B初期老叶叶脉轻微突起,后期老叶叶脉严重爆裂同时伴有脉间轻微黄化,新叶显著增厚变硬,新芽簇生。缺Zn初期新叶呈现斑驳黄化,后期新叶严重变窄变小,甚至出现畸形症状。缺Cu初期新叶凹凸不平,后期叶脉弯曲成弓状,叶色变淡,枝条细长而扭曲下垂。与对照相比,总叶绿素含量则只在缺Fe、缺Mn和缺Zn处理的新叶中显著下降,且下降幅度为缺Fe > 缺Mn > 缺Zn,分别下降了74.7%、31.9%和14.8%;净光合速率 (P_n) 日峰值和日均值在缺Fe、缺Mn和缺Zn处理的新叶和缺B处理的老叶中显著下降,且缺Zn处理推迟了其在新叶中出现峰值的时间;蒸腾速率 (T_r) 日变化在缺Fe处理的新叶中其峰值被延后,日均值则仅在缺Fe处理的新叶和缺B处理的老叶中显著下降,降幅分别为24.6%和41.6%;胞间二氧化碳浓度 (C_i) 日变化受影响最显著的分别是缺Fe处理的新叶和缺B处理的老叶,其他处理与对照比较差异不显著;缺Zn新叶和缺Mn、缺B老叶的气孔导度 (G_s) 日变化趋势被改变,前者由双峰变单峰,后者则相反。【结论】脐橙幼苗叶片在微量元素缺乏初期和后期的症状上存在较大差异; 缺Fe、缺Mn和缺Zn处理改变了新叶和缺B处理改变了老叶的光合日变化趋势。     

宛氏拟青霉提取物增强水稻抗低温胁迫的最佳施用水平

【目的】施用生物刺激素是可持续农业中缓解作物低温胁迫的重要措施。本文主要研究了本课题组从野生沙棘内生菌提取的一种新型生物刺激素（宛氏拟青霉提取物）增强水稻抗低温胁迫的最佳施用浓度和生物学机制。【方法】通过室内培养，于野生沙棘体内分离出宛氏拟青霉 (Paecilomyces variotii) 菌株，菌株再经发酵和提纯获得供试生物刺激素PVE (Paecilomyces variotiiextracts)。以水稻为试验材料设置了萌发和液培试验，试验设0、0.05、0.10、0.20、0.50和1.00 μg/L 6个PVE施用水平，研究了低温 (15℃) 胁迫下不同浓度PVE对水稻种子萌发、幼苗生长、根系发育、光合特性和氧化损伤的影响。【结果】1)施用PVE的各处理提前打破了种子休眠，种子发芽率在第5天和第6天较CK分别提高66.7%～106.7%和28.2%～47.8%。2) PVE在0.05～0.50 μg/L浓度范围较CK显著增加地上部生物量7.9%～20.4%，提高了根系重量12.5%～28.1%。3) PVE在0.10 μg/L浓度条件下，较CK显著提高水稻总根长、根表面积、根体积和根平均直径48.0%、36.6%、36.2%和35.2%。4) PVE在0.05～0.50 μg/L浓度范围较CK显著提高水稻叶片光合速率5.1%～34.4%，并提高了叶片气孔导度和蒸腾速率。5) PVE在0.10 μg/L浓度条件下较CK显著提高叶片SOD、CAT和POD活性46.9%、9.6%和18.4%，提高根系SOD、CAT和POD活性28.0%、12.7%和16.4%，并显著降低叶片和根系中MDA含量22.0%和29.8%。6) PVE在0.05～0.50 μg/L浓度范围内均具有缓解低温胁迫的能力，以0.10 μg/L为最佳施用浓度。当超过0.10 μg/L，PVE对低温胁迫的缓解能力随着施用浓度的提升反而减弱。【结论】PVE在0.10 μg/L的浓度下可提高叶片光合能力和减少细胞氧化损伤，增加根系吸收养分的面积，显著缓解低温对水稻幼苗的胁迫。建议PVE的施用水平为0.10 μg/L。     

华南荔枝叶片营养诊断指标的建立

【目的】比较4种叶片营养诊断方法在荔枝 (Litchi chinensis Sonn.) 营养诊断上的优缺点,确定荔枝适用的诊断方法并建立诊断指标,为诊断我国荔枝树体营养和养分管理提供科学依据。【方法】妃子笑是我国最广泛种植的品种。在华南荔枝主产区22个妃子笑果园分别采集2016年果实膨大期、2016年末次梢老熟期和2017年果实膨大期193、186和159个叶片样本,测定大中微量元素养分含量;准确记录采样树果实产量,以株产乘以种植密度计算果园产量,用欧式距离平方法确定两年高产水平,并建立果实产量与叶片养分含量关系函数;利用4种叶营养诊断方法[临界值法(CVA)、充足范围法(SRA)、诊断施肥综合法(M-DRIS)、组分营养诊断法(CND)],分别对3个时期荔枝叶片营养状况进行诊断。【结果】大部分果园年际间产量差异明显。同一生育期不同采样树叶片同一养分含量相差两倍至十数倍,两年果实膨大期叶片各种养分含量差异显著,但两年高产群体果实膨大期叶片养分含量较为接近。根据果实产量与叶片养分含量之间的关系模型,CVA只能获得少数养分元素的诊断指标,而M-DRIS法和CND法只能定性指出养分元素的需求顺序,而且诊断准确性与诊断时期、养分丰缺程度有关且年际差异大。SRA可获得各种养分的量化诊断指标,并且两年果实膨大期的诊断指标接近,可克服年际间的差异。【结论】SRA具有年份变异小、诊断指标全面且易于推广应用等优点,可用于华南妃子笑叶片营养诊断。用该法获得妃子笑果实膨大期叶片养分适宜范围为N 16.7～19.2 g/kg、P 1.06～1.25 g/kg、K 5.1～6.7 g/kg、Ca 7.7～11.0 g/kg、Mg 2.5～3.7 g/kg、S 1.51～1.81 g/kg、Zn 19.6～32.6 mg/kg和B 11.5～19.2 mg/kg;末次梢老熟期叶片养分适宜水平为N 19.7～22.0 g/kg、P 1.69～1.95 g/kg、K 10.8～12.7 g/kg、Ca 3.0～4.1 g/kg、Mg 2.5～2.9 g/kg、S 1.38～1.57 g/kg、Zn 15.0～18.9 mg/kg和B 10.8～16.8 mg/kg。     

生物炭和AM真菌提高矿区土壤养分有效性的机理

【目的】矿区土壤贫瘠、有效养分含量低,而生物炭和丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌能够改善土壤养分,提高植物对环境胁迫的抗性和养分的利用。因此探究生物炭和AM真菌对矿区土壤的改良效果,可为矿区污染土壤生态恢复和新型肥料的开发提供参考。【方法】温室盆栽试验的土壤采自河南省洛阳市新安县江春矿区,以玉米"弘单897"为试验材料。试验设计4个处理,分别为原状土壤对照(CK)、添加生物炭(B)、接种AM真菌(M)、添加生物炭和接种AM真菌(BM),每处理重复8次,完全随机区组设计,玉米于矿区土壤中培育2个月后收获,测定根系生长、生理特性和土壤养分含量。【结果】施用生物炭和接种AM真菌均能够促进玉米生长,提高玉米叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶色值(SPAD值)和抗氧化酶活性,提高土壤养分含量。接种AM真菌对促进玉米生长、改善生理特性和磷吸收的效果优于生物炭,而生物炭提高土壤pH值和玉米对钾吸收的效果较好。生物炭和AM真菌联合处理玉米的总根长、根部和地上部干重分别较CK增加了84.22%、176.67%和45.84%,玉米叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别较对照提高35.42%、56.44%和88.31%,叶色值比CK提高了22.77%,菌根侵染率较CK提高234.20%,菌丝密度可达到4.37 m/g,总球囊霉素和易提取球囊霉素分别达到4.32 g/kg和1.60 g/kg,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较对照提高24.23%、43.26%、98.63%和33.93%。【结论】生物炭和AM真菌单独或复合处理均能够促进玉米生长和提高土壤养分有效性,生物炭和AM真菌联合处理可促进玉米生长、改善生理特性、促进养分吸收、提高土壤养分效果,可作为退化土壤生态修复和农业生产安全的一项有效措施。     

放牧模式对内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率的影响

【目的】放牧改变了典型草原生产力和土壤养分循环,影响了植被和土壤微生物的生长状况,进而使草原土壤碳排放量发生变化。本研究通过分析不同放牧措施下内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率 (Rs) 的差异,了解不同放牧管理模式影响草原碳交换和碳平衡的主要途径。【方法】基于内蒙古典型草原全年放牧、休牧及禁牧三种放牧措施,于2014和2015年的7月和9月对Rs进行原位测定,并分析了不同放牧措施下Rs及其影响因子的差异。【结果】1) 三种放牧措施下,Rs表现为休牧样地 [CO₂ 2.00 μmol/(m2·s)] > 禁牧样地 [CO₂ 1.94 μmol/(m2·s)]> 全年放牧样地 [CO₂ 1.56 μmol/(m2·s)]。放牧对Rs的影响还存在季节效应,7月份放牧降低了Rs,而9月份放牧则提高了Rs。2) 与禁牧措施相比,放牧和休牧管理均降低了地上生物量(70.6%和47.3%)、土壤总碳含量(34.5%和32.0%)、土壤总氮含量(37.0%和34.5%),但休牧显著提高了根系生物量(37.2%)。全年放牧样地中土壤可溶性有机碳提高,但微生物磷脂脂肪酸含量下降。3) 7月份Rs主要与土壤湿度和地上生物量显著正相关,而9月份则与土壤温度和土壤PLFAs含量显著正相关。结构方程模型 (SEM) 结果显示,土壤温度 (0.905) 和湿度 (0.188) 通过影响微生物和根系的代谢环境对生长季Rs起主导作用,放牧通过降低土壤湿度和地上生物量对Rs有抑制作用 (–0.137)。【结论】全年放牧通过抑制微生物的生长降低了土壤呼吸速率,休牧通过提高根系生物量增加了土壤呼吸速率,说明放牧对内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率的影响途径因放牧模式的不同而不同。     

不同基因型抗虫棉氮磷钾养分吸收与分配特征

【目的】探讨不同抗虫棉品种植株干物质与氮、磷、钾养分积累分配特点,为制定棉花高产栽培管理措施提供依据。【方法】在大田条件下,选用三个抗虫棉品种(冀棉169、鲁棉研21号和岱字棉99B)为研究对象,比较研究了三个品种的干物质积累与氮磷钾吸收特性。【结果】冀棉169产量最高,两年分别比鲁棉研21号提高了27.9%和25.5%,分别比岱字棉99B提高了65.9%和41.1%。三个品种单铃子棉重的变化趋势与产量一致,而单株结铃数和衣分则不同。冀棉169棉株各器官干物质和氮磷钾积累量均较高,尤其在生育中后期,营养器官保持最高的氮磷钾养分积累量,促使其干物质积累量显著高于其他两个品种,为棉铃发育提供了充足的物质基础,铃叶比较大,因此结铃最多,单铃子棉重最大,皮棉产量最高,使得养分利用效率也最高。鲁棉研21号棉株各器官干物质和氮磷钾积累量均最低,主要是由于营养器官氮磷钾养分快速积累期结束最早,加之向棉铃分配比例最高,从而限制了营养器官的生长发育,影响生育中后期棉铃的发育,使之不仅结铃数最少,单铃子棉重较小,产量也较低。岱字棉99B棉株各器官干物质和氮磷钾积累量虽最高,但其快速积累期出现在盛花期以后,棉株贪青,结铃数虽较多,但单铃子棉重最小,使之产量最低,养分利用效率也最低。【结论】不同年代抗虫棉品种产量提高的主要原因是单铃子棉重的增加,其次是单株结铃数的提高。单铃子棉重和单株结铃数的增加主要归因于棉株总生物量和向生殖器官转运量的协同提高,特别是生育中后期保持高的同化物和生殖器官运转比例;而生物量的增加依赖于养分积累量和利用效率的提高。