不同氮效率玉米根系时空分布与氮素吸收对氮肥的响应

【目的】 研究玉米根系时空分布对不同供氮水平的响应及其与植株氮素吸收的关系,对于充分挖掘氮高效基因型,探讨氮高效栽培途径具有重要意义。 【方法】 以氮高效玉米品种 (郑单 958、金山 27) 和氮低效玉米品种 (蒙农 2133 、内单 314) 为材料,以不施氮为对照 (N0),施氮 300 kg/hm2 为适量处理 (N300)、450 kg/hm2 为过量处理 (N450),进行了两年田间试验,调查了玉米根重、根长的时空分布及其与植株氮素吸收量的关系。 【结果】 对照 (N0) 和适量施氮 (N300) 条件下,氮高效品种的根系生物量显著高于氮低效品种,过量施氮 (N450) 条件下二者在吐丝前无显著差异,吐丝后氮高效品种根重降低缓慢,根系生物量高于氮低效品种。N0 和 N300 条件下,氮高效品种 0—100 cm 土层根长均显著高于氮低效品种,吐丝期到乳熟期,N0 处理 0—20 cm 耕层和 40 cm 以下土层内,氮高效品种的根系降低比率显著低于氮低效品种;施氮条件下,两类型品种 0—40 cm 土层内根系降低比率无显著差异,但 40 cm 以下土层氮高效品种根系降低比率显著低于氮低效品种。吐丝前氮素吸收量在 N0 和 N300 条件下,单位根长氮吸收速率对氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.590 和 0.649,在 N450 条件下,根长对于氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.536;吐丝后氮素吸收量在 N0 和 N300 条件下,根长对氮素的吸收直接作用较大,直接通径系数是 1.148 和 0.623,在 N450 条件下,单位根长氮吸收速率对氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.858。 【结论】 不同氮效率玉米品种根系分布和氮素吸收对氮肥的响应存在明显差异。在低氮和适量施氮条件下,氮高效品种较氮低效品种表现出较高的根系生物量、根长和较低的根系衰老速率,其吐丝前氮素吸收主要与单位根长氮吸收速率有关,吐丝后则主要与根长有关;过量施氮条件下,其吐丝前氮素吸收主要受根长影响,吐丝后则主要与单位根长氮吸收速率有关。      

不同氮效率木薯品种根系形态、构型及氮吸收动力学特征

【目的】比较分析低氮 (N) 条件下不同氮效率木薯品种的根系形态、构型及吸收动力学变化,以阐明木薯氮高效吸收机制,为指导木薯生产和木薯品种选育提供理论基础。【方法】于2015年在广西大学国家重点实验室温室大棚内进行了试验。盆栽试验采用双因素 (品种 × 氮水平) 区组设计。供试木薯品种包括氮高效品种华南10号 (SC10) 与氮低效品种华南205(SC205)。氮水平包括不施氮 (N0) 和施N 55.2 mg/kg土 (N1)。每盆装10 kg土,种植1株幼苗。木薯出苗60天后,取出并洗净根系,利用根系扫描仪EPSON2000进行根系图像采集,利用WinRHIZO PRO根系分析软件分析图片,获得根系形态指标。将整株植株分成根、茎、叶三个部分,测量干重和氮含量。根系分层试验在大型根系观测系统中进行。吸收动力学试验采用改进常规耗竭法,并比较分析了木薯根系形态、根系构型特征及硝态氮吸收动力学参数差异。【结果】N1和N0条件下,氮高效品种SC10生物量和氮素积累量均显著高于氮低效品种SC205(P < 0.05)。N0条件下,SC10的整株生物量降幅为37.4%,SC205的降幅为69.4%,品种SC10的降幅显著低于SC205 (P < 0.05);SC10的根、茎、叶和全株氮积累量均显著高于SC205,全株氮积累量为SC205的152%。与N1相比,N0处理的木薯品种SC10总根长、根系表面积和细根根长的降幅分别为11.0%、10.0%和20.4%,SC205的降幅分别高达35.9%、27.7%和50.2%,两个品种下降幅度差异显著 (P < 0.05)。低氮诱导木薯根系分布下移,SC10根系呈上宽下窄三角形,最深可达180 cm土层;SC205根系呈椭圆形,最深达130cm土层。氮素吸收动力学试验结果发现SC10、SC205的Km分别为3.27和7.87 mmol/L,表明SC10根系对NO₃–的亲和性更高。【结论】氮高效品种SC10的根系对硝态氮的亲和力 (Km) 几乎是氮低效品种SC205的两倍。在氮素胁迫条件下,氮高效品种可形成优于氮低效品种的根系构型,特别是根系的总根长、根系表面积和细根根长的下降幅度显著小于氮低效品种,是有效缓解氮胁迫的重要原因。     

基于临界氮浓度的水稻氮素营养诊断研究

【目的】 依据水稻品种的氮素营养特征计算其氮营养指数 (NNI) 和氮素亏缺 (N_and) 值,可实现作物氮素状况的精确定量调控。本研究比较了杂交稻和常规稻在不同氮水平下的NNI和N_and值,为该诊断方法的精准使用提供依据。 【方法】 本研究选用超级杂交稻 (Y两优一号、超优千号) 和常规稻 (粤农丝苗、金农丝苗) 为对象进行田间试验。设施氮水平0、40、80、120、160、200、240 kg/hm2(分别以N0、N40、N80、N120、N160、N200、N240表示),分析测定了水稻移栽后15、30、45、60、75天和成熟期地上部干物质量及其氮浓度,构建临界氮浓度变化曲线,利用该曲线计算了不同品种在不同时期的临界氮浓度、氮营养指数和氮亏缺值。 【结果】 杂交稻地上部干物重在N0、N40、N80、N120、N160处理间差异显著,N200、N240处理间差异不显著,但显著高于其他处理;常规稻地上部干物质重在N0、N40、N80、N120处理间差异显著,N160、N200、N240处理间差异不显著,但显著高于N0、N40、N80、N120处理。水稻植株氮浓度均随着施氮水平的提高而增加,但随生育期的延长和地上部干物重的增加,水稻植株氮浓度均呈下降趋势。根据地上部干物质重与其氮浓度变化关系构建水稻临界氮浓度 (Nc) 变化曲线,杂交稻为N_c=3.36DM–0.31(R2=0.91),常规稻为N_c=2.96DM–0.25(R2=0.86)。基于临界氮浓度曲线,计算不同水稻品种的NNI和N_and,其中杂交稻和常规稻NNI变化范围分别为0.73～1.05和0.78～1.11,N_and变化范围分别为–9.8～117.8 kg/hm2和–25.4～90.3 kg/hm2。 【结论】 常规稻品种临界氮浓度高于相同生育期的杂交稻品种,但杂交稻的干物质量生产能力大于常规稻。在本试验条件下,依据N_and计算结果,杂交稻临界氮浓度下的氮素积累量大于常规稻,其中杂交稻和常规稻适宜施氮量分别为200 kg/hm2左右和160～200 kg/hm2。      

供氮水平和稳定性对苹果矮化砧M9T337幼苗生长及 15N吸收、利用的影响

【目的】 研究氮素供应水平及稳定性对苹果幼苗生长及氮素吸收特性的影响,可以深化理解苹果对氮素供应的响应生理机制,为果树生产科学供氮提供理论依据。 【方法】 以M9T337矮化自根砧苹果幼苗为供试材料进行水培试验。设置营养液中NO₃–-N浓度不足、适宜、过量三个水平 (NO₃–浓度为依次为0.5、5、25 mmol/L)。苹果幼苗先在三个浓度的培养液中培养10 d,在此基础上,增设培养液NO₃–-N浓度从不足变过量处理 (N1)、从过量变不足处理 (N2)、持续适宜供氮处理 (N3)、持续不足处理 (N4) 及持续过量处理 (N5),苹果幼苗继续生长10天,总培养时间为20天。测定了苹果幼苗生物量、根系形态和NO₃– 流量大小,根系和叶片硝酸还原酶活性和硝态氮含量,以及15N吸收利用。 【结果】 供试苹果幼苗处理20 d后,以稳定适量供氮处理N3的生物量最大,持续不足供氮处理N4最小,N1处理地上部干重增幅最高;N3处理根系总长、总表面积最大,根尖数最多,N4处理次之,N5处理最小。N2处理两次取样间隔内增幅最大,其根系总长及总表面积分别增加了31.5%和34.9%;NO₃–-N浓度变换1 d后,N1处理根系NO₃–吸收流量最大,为46.37 pmol/(cm2·s),和N3处理间无显著差异。NO₃–-N浓度变换10 d后,N3处理根系NO₃–吸收流量显著高于其他处理,N5处理变为外排,N1处理较NO₃–-N浓度变换1 d时降低了62.0%;各器官Ndff值、植株总氮量及15N吸收量均以N3处理最高,N4处理最低,N1处理增幅最大;处理第11 d,N5处理根系和叶片硝态氮含量最大,和N3处理间无显著差异。处理第20 d,N3处理叶片硝态氮含量比N5处理低13.42%,差异达显著水平;N5处理叶片硝酸还原酶活性在处理12 d后显著低于N3处理,处理20 d时,叶片硝酸还原酶活性大小为N3 > N1 > N5 > N2 > N4。 【结论】 供氮不足限制幼苗氮素吸收,供氮过量导致氮素同化及根系生长受抑,均不利于苹果幼苗生长。适宜且稳定的供氮可以保持较高的NO₃–吸收速率和Ndff值,逐渐提高叶片NR活性,促进体内硝态氮同化,达到对氮素的高效吸收利用,实现苹果幼苗最适生长。      

ACC对不同氮效率油菜生长后期硝态氮再利用的调控机理

【目的】研究了进一步解析乙烯对油菜生长后期硝态氮 (NO₃–) 再利用的影响,揭示植株生长后期氮素再利用的生理机制。【方法】以氮高效油菜品种湘油15 (27号) 与氮低效油菜品种814 (6号) 为试验材料,在15 mmol/L氮水平下,每7天浇灌一次50 mL 100 μmol/L 1-氨基环丙烷-1-羧酸 (1-am-inocyclopropane-1-carboxylic acid,简称ACC),研究ACC对植物生长后期 (花期、收获期) 氮素再利用的影响及其与氮素利用效率 (NUE) 的关系。并用拟南芥野生型 (col.0) 和突变体 (nrt1.5) 材料作为验证,分别于玻璃顶网室和22℃恒温培养室进行砂培试验。【结果】ACC处理显著抑制了油菜BnNRT1.5的表达,且植株的衰老可以显著诱导BnNRT1.5的表达。相对于对照处理,ACC处理植株韧皮部汁液NO₃– 的再转运能力显著降低,导致下部叶NO₃– 含量显著升高,中部叶NO₃– 含量显著下降,上部叶NO₃– 含量无显著变化,进而导致植株含氮量和籽粒含氮量显著提高,以及以生物量和籽粒产量为基础的氮素利用效率 (NUE) 显著降低。由此推测,油菜生长后期氮素的再利用能力受到NRT1.5基因的显著调控。拟南芥野生型和突变体材料的验证结果表明,相对于拟南芥野生型 (col.0) 材料,拟南芥nrt1.5植株生长后期相对于col.0有更多的NO₃– 累积在植株衰老叶片中,更少的NO₃– 通过韧皮部转运到生长旺盛的新叶,植物生长后期氮素从老叶向新叶转运的再利用能力显著降低。【结论】油菜生长后期氮素的再利用能力受到ACC的显著调控,油菜和拟南芥NRT1.5基因表达量分别受到抑制或者发生基因突变时,会导致植株韧皮部汁液NO₃– 再转运量减少,更多NO₃– 累积在衰老叶片中而不能得以高效的再利用。因此,调控油菜生长后期NRT1.5的表达,提高油菜生长后期氮素的再转运和利用可以作为提高氮素利用效率的有效手段。     

控制灌溉条件下施氮量对杂交籼稻F优498氮素利用效率及产量的影响

【目的】 阐明控制灌溉条件下施氮量对杂交籼稻氮素利用效率及产量的影响,以期为杂交籼稻制定科学合理的灌溉方式和氮肥施用技术提供理论依据。 【方法】 2015—2016年,以超级杂交稻F优498为供试材料,采用单因素随机区组设计,在控制性灌溉方式下设置5个施氮水平处理为N 0、90、135、180和225 kg/hm2,调查了主要生育期水稻生长状况和氮素吸收及转运量。 【结果】 1) 控制灌溉条件下施氮量对水稻产量及氮素利用效率影响显著。在施N 0～180 kg/hm2范围内,水稻产量及灌溉水生产力随施氮量增加而提高,超过此范围则下降。2015年和2016年试验产量分别在施氮量为180 kg/hm2和135 kg/hm2时达到最大值,与土壤肥力和温光条件密切相关。2) 随着施氮量增加,成熟期水稻氮素积累量逐渐增加,氮肥回收利用率、氮肥农学利用率和氮收获指数先增加后降低,而氮肥偏生产力、氮素生产效率、氮肥干物质生产效率和土壤氮素依存率则逐渐降低。氮肥回收利用率与产量呈极显著正相关 (r = 0.92**),施氮量为135 kg/hm2时,2015年和2016年试验中氮肥回收利用率均达到最大值。3) 相关分析表明,控制灌溉条件下,抽穗期叶面积指数、高效叶面积指数、总根长、根表面积和根体积等与产量呈显著或极显著正相关,表明控制灌溉下适宜的施氮量能够促进地上部与地下部协同生长,有利于高产群体的构建。 【结论】 从两年的水稻产量和氮素利用效率来看,控制灌溉条件下,根据土壤肥力和温光条件,杂交籼稻F优498氮肥用量以135～180 kg/hm2为宜。      

氮锌配施对冬小麦根土界面锌有效性及形态分级的影响

【目的】 氮能够促进冬小麦根系对锌的吸收及在籽粒中的积累。研究氮锌配施对冬小麦根土界面锌有效性及形态分级的影响,有助于探究氮锌配施促进冬小麦吸收锌的可能机制,为合理施用氮肥来提高冬小麦籽粒锌含量提供一定的理论依据。 【方法】 以冬小麦为试材进行了根箱培养试验。分别设置三个氮水平 (0、0.2和0.4 g/kg) 和两个锌水平 (0和10 mg/kg),分析了冬小麦地上部锌含量、根际土和非根际土有效锌含量、pH以及六种锌形态含量。 【结果】 氮锌配施 (N_0.2Zn₁₀和N_0.4Zn₁₀) 处理显著提高了冬小麦地上部干物质重和锌含量。在不施锌 (Zn₀) 条件下,N_0.4处理显著提高根际土壤的有效锌含量;在Zn₁₀条件下,N_0.4和N_0.2处理均显著降低根际土有效锌含量,却提高了非根际土有效锌含量。无论施锌与否,N_0.4和N_0.2处理均显著降低根际土壤的pH,但对非根际土壤的pH影响不大。在Zn₀条件下,N_0.4和N_0.2处理显著降低了根际土壤交换态锌、碳酸盐结合态锌及非根际土氧化物结合态锌含量,提高了非根际土交换态锌、根际与非根际土壤残渣态锌含量。在Zn₁₀条件下,N_0.4和N_0.2处理显著提高了根际和非根际土交换态锌、非根际土松结有机态和紧结有机态锌及根际土残渣态锌含量,降低了根际土松结有机态、碳酸盐结合态锌及根际与非根际土壤残渣态锌含量。 【结论】 氮锌配施提高冬小麦锌含量,促进冬小麦锌的吸收,可能是由于氮锌配施与冬小麦根系共同作用降低了根际土壤pH,促进土壤中锌从松结有机态和碳酸盐结合态向交换态转化,从而提高了土壤锌的有效性。      

缓释氮肥与尿素掺混对玉米生理特性和氮素吸收的影响

【目的】 研究不同施氮量下尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生理特性、氮素吸收和土壤硝态氮残留的影响,以期探索减少土壤硝态氮淋失、提高氮肥利用效率的高效施氮管理模式。 【方法】 试验在西北农林科技大学节水灌溉试验站进行,供试土壤质地为壤土,玉米品种为郑单958。设置了3种氮肥类型为尿素 (U)、缓释氮肥 (S)、尿素和缓释氮肥以 3∶7比例掺混 (SU); 4 个施氮 (N)水平为 90 kg/hm2 (N1)、120 kg/hm2 (N2)、180 kg/hm2 (N3)、240 kg/hm2 (N4),以不施氮肥 (N0) 为对照,共13个处理。在生育期内对玉米的产量和生理指标进行观测,并测定玉米主要生育期植株养分和土壤硝态氮含量。 【结果】 尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理的玉米生长后期叶绿素总量最大值分别比尿素 (U) 处理和缓释氮肥 (S) 处理最大值提高7.7%和1.3%。各生育期尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理的净光合速率和蒸腾速率最高,分别高于其他处理6.9%～88.6%和3.4%～90.3%。尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能够更好地促进玉米对氮素的吸收利用,其中尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理氮素吸收量和籽粒的氮素分配量达最大,分别为156.0 kg/hm2和79.7 kg/hm2,高于其他处理8.1%～67.3%和6.2%～54.1%。尿素 (U) N3处理与缓释氮肥 (S) N2处理的氮素吸收量和籽粒的氮素分配量无显著差异;尿素掺混缓释氮肥 (SU) 在N3施氮量下,产量达到最高为 6200.4 kg/hm2,比尿素 (U) N3处理和缓释氮肥 (S) N2处理的产量分别增加了20.7%和19.8%。与单施尿素 (U) 和缓释氮肥 (S) 处理相比,尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能充分利用0—40 cm土层养分,减少土壤氮素向更深土层淋失,提高氮肥利用率,降低土壤环境污染的风险。 【结论】 尿素与缓释氮肥掺混条件下,施氮量180 kg/hm2是提高试验区玉米叶绿素含量和光合作用,促进氮素吸收,减少硝态氮向土壤深层淋失的最佳施肥管理模式。      

不同氮效率油菜SPS和PEPC活性差异及其对籽粒产量与油分含量的影响

【目的】蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,SPS)与磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)分别控制着植物体内的碳骨架向碳代谢和氮代谢的流转,影响作物的产量与品质。为探明氮高效油菜品种在高效利用氮素的同时协调籽粒蛋白与油分累积矛盾的机理,研究了不同氮效率油菜品种的SPS与PEPC活性差异及其对籽粒油分含量的影响。【方法】采用土培试验,以氮高效品种27号(H)与氮低效品种6号(L)为试验材料,在常氮(N)与低氮(S)条件下,研究不同氮效率油菜品种苗期到花期叶片与角果发育初期的角果、角果发育中期的角果皮与籽粒中SPS与PEPC活性变化及差异、生长后期碳素转运量与转运率以及收获期籽粒油分含量的差异。【结果】两种供氮水平下,氮高效品种27号的产量与籽粒油分含量均显著高于氮低效品种6号,品种优势明显;且氮高效品种27号苗期到花期叶片与角果发育初期的角果、角果发育中期的角果皮与籽粒中的SPS与PEPC活性均高于氮低效品种6号,两种供氮水平的规律相同,但是SPS与PEPC活性的比值(SPS/PEPC)却因生育期不同而异,营养生长期叶片中氮高效品种27号的SPS/PEPC高于氮低效品种6号,开花期品种间叶片SPS/PEPC相近,角果发育期主要生殖器官中的SPS/PEPC值氮高效品种反而低于氮低效品种。说明氮高效品种向碳代谢和氮代谢输送的碳骨架在全生育期均多于氮低效品种,而碳代谢对氮代谢的响应只在生育前期强于氮低效品种,生育后期则相反。碳素转运量与转运率、籽粒油分含量与产量也是氮高效品种大于氮低效品种,这可能为氮高效品种协调籽粒蛋白与油分累积矛盾的重要生理机制。供氮水平对上述各指标有不同的影响,籽粒产量、PEPC活性、碳素转运量及转运率以常氮处理高于低氮处理,而油分含量、SPS活性及SPS/PEPC以常氮处理低于低氮处理,但不改变以上指标的品种间差异。【结论】与氮低效品种相比,氮高效品种全生育期向碳、氮代谢均输送更多的碳骨架,这是氮高效品种缓解碳、氮代谢矛盾的重要前提;碳代谢对氮代谢的响应生育前期较高、生育后期较低,同时生育后期有更多营养器官的碳素转运到籽粒,也为油菜生育后期满足籽粒碳、氮代谢所需要的碳骨架,并协调籽粒油分与蛋白质含量的矛盾提供了条件。     

氮锌配施促进小麦根系形态建成及其生理活性提高

  【目的】  氮、锌营养均影响作物的生长、产量和品质。从小麦根系生长发育及生理活性角度，研究氮锌配施提高小麦产量的机理。  【方法】  试验于2016—2018年在河南科技大学农场进行，供试材料为‘洛麦28’。采用2因素3水平完全随机设计，氮 (N) 水平设置为120 kg/hm2 (N120)、180 kg/hm2 (N180) 和240 kg/hm2 (N240)，锌 (ZnSO₄·7H₂O) 水平设置为0 kg/hm2(Zn0)、20 kg/hm2 (Zn20) 和40 kg/hm2 (Zn40)。在拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期采样，挖长和宽均为20 cm、深为40 cm的土块，将根样冲洗干净，测定小麦根干重、根长、根表面积、根系氮代谢相关酶活性、根系锌代谢相关酶活性、根系氮和锌含量。在成熟期测定产量及其构成因素。  【结果】  同一施氮水平下，根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在Zn20处理下最高，而其根系核糖核酸酶活性最低；同一施锌水平下，根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在N180处理下最高，而其根系核糖核酸酶活性最低。氮锌互作显著影响小麦产量、根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量。与其他处理相比，N180Zn20处理下小麦单位面积穗数、穗粒数以及千粒重均最高，产量增幅为3.5%～53.4% (2016—2017)、5.3%～54.5% (2017—2018)。相关分析表明，在主要生育期，小麦的根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮含量和锌含量与产量存在显著或极显著的正相关关系，根系核糖核酸酶活性与产量之间存在显著负相关关系。  【结论】  施氮和锌均显著影响小麦根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系核糖核酸酶活性、根系氮和锌含量。适宜的氮锌配施具有良好的氮锌协同效应，有利于根系良好形态的建成，调节根系生理活性以及氮、锌养分的吸收利用，从而促进小麦的高产稳产。综合分析可知，N180Zn20处理为本试验条件下的最佳配施组合。      

中国冬油菜产业氮肥减施增效潜力分析

【目的】在“化肥零增长”的背景下评估冬油菜氮肥减施潜力,为我国油菜产业高产高效的协同发展提供科学依据。【方法】本研究通过分析统计数据 (2005～2014年)、文献数据 (2000年至今) 以及油菜施肥 (2005～2015年) 和调查数据 (2009～2011年),定量研究了国内外油菜产量与氮肥偏生产力的差距,明确了我国冬油菜各主产省份氮肥推荐水平较农户水平的节氮空间,同时利用QUEFTS模型探讨了未来不同情景模式下我国冬油菜的节氮潜力。【结果】统计数据显示,近十年我国油菜产量接近于世界平均水平(1800 kg/hm2),冬油菜产量集中在1500～2100 kg/hm2,但远低于发达国家,且年均产量增幅较低。调查数据显示,国内农户水平施氮量普遍偏高,平均为188 kg/hm2,结合我国冬油菜种植面积 (6238×103 hm2) 和推荐水平施氮量 (平均162 kg/hm2),全国冬油菜氮素投入量可节省16.0×104 t,可节氮的主要省份为湖南、江苏、湖北、四川。其中,湖南、江苏节氮主要由于单位面积节氮空间较大,湖北和四川则因种植面积大而获得较大的节氮空间。分别以不施氮处理油菜吸氮 (N) 量 30、50、70 kg/hm2 (相当于油菜产量约为500、1000、1500 kg/hm2) 划分为低、中、高三个土壤供氮水平。在农户氮肥偏生产力水平 (PFP_N,10.9 kg/kg) 的基础上,设置推荐水平为情景Ⅰ,PFP_N依次增加5个单位分别为情景Ⅱ (国外一般水平)、情景Ⅲ (国外中等水平)、情景Ⅳ (国外较高水平),分析不同情景的冬油菜节氮潜力。结果显示,在低供氮条件下,当目标产量超过2500 kg/hm2时,至少达到情景Ⅱ (国外一般水平) 时才有节氮空间;而在中、高等供氮条件下,达到不同目标产量时均有一定的节氮空间。【结论】依据土壤基础供氮能力和油菜目标产量进行氮肥管理,并结合其他农艺管理措施,是实现油菜高产、氮肥减施增效的重要途径。     

不同品种油菜生长后期体内氮素转运及再分配差异研究

为探明影响油菜生长后期氮素再分配的生理因素及其与氮素利用效率的关系,本文在严格控制氮素供应水平的砂培条件下,采用15N示踪技术研究了不同氮素水平下2个油菜品种吸收氮素后在体内的分配、转运及损失情况。结果表明,供试2个油菜品种的生物产量、籽粒产量、籽粒含氮量、植株全氮、籽粒全氮、收获指数和氮收获指数均存在较大差异,且以上差异因氮素水平不同而有所不同。常氮处理下,品种"742"的生物产量、籽粒产量、籽粒全氮、收获指数和氮素收获指数均高于品种"814";低氮处理下,品种"742"的植株含氮量、籽粒含氮量、收获指数和氮素收获指数高于品种"814",而生物产量、籽粒产量、植株全氮和籽粒全氮低于品种"814"。采用15N示踪方法测定油菜生长后期氮素再分配的结果表明,供试油菜品种生长后期营养器官氮素减少量及其比例、转向生殖器官的氮素再分配量存在明显差异。不同氮素水平下,品种"742"大多数营养器官的氮素减少量均高于品种"814",而且茎的减少量差异最为明显。常氮水平下,品种"742"根、叶中氮素减少比例均少于品种"814",而茎中氮素减少量远远大于品种"814";低氮水平下,品种"742"根、茎、叶中氮素减少比例均大于品种"814"。在常氮和低氮处理下转向生殖器官的氮素再分配量均表现为,品种"742"向角果皮再分配的氮素低于品种"814",向籽粒再分配的氮素则高于"814"。T检验结果表明,2个品种除常氮条件下向角果皮再分配的氮素之外,其他再分配氮素的差异都达到显著水平,说明油菜生长后期由营养器官向生殖器官的氮素再分配有助于提高氮素利用效率。油菜生长后期氮素损失量表现为,品种"742"在常氮处理下的氮素损失量及其比例小于品种"814",低氮处理时反之。     

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。      

氮素形态对强筋和中筋小麦产量和品质的影响

[目的]研究不同氮素形态对强筋和中筋小麦植株生长、籽粒蛋白质含量及产量的影响,为选择适宜氮肥种类、提高氮素利用率提供科学依据.[方法]选用强筋小麦'藁优2018'和中筋小麦'济麦22'在河北邢台进行田间试验.在相同施氮量下,设置5个氮源处理:不施氮肥(CK)、酰胺态氮肥(Urea)、铵态氮肥(NH4+-N)、硝态氮肥(...     

小麦玉米一体化氮肥运筹对小麦产量和氮素利用的影响

【目的】 综合研究氮肥的产量效应、氮肥利用率以及土壤–作物体系中的氮素平衡,始终是评价氮肥合理施用与否的关键。本试验在小麦、玉米一体化施氮肥条件下研究了周年氮肥用量及其分配比例对小麦产量与氮素利用的影响。 【方法】 试验采用裂区设计,主区为2个小麦品种新麦21和宛麦20,裂区设小麦–玉米两熟制周年3个氮肥用量300、450和600 kg/hm2,次裂区设小麦、玉米作物间3个氮肥分配比例4∶6、5∶5、6∶4,3年定位研究不同施氮量下产量、氮肥利用效率和0—100 cm土壤硝态氮的变化。 【结果】 氮肥用量和分配比例对两个品种产量及产量构成因素均有显著影响,新麦21在年施氮量450 kg/hm2且分配比例为5∶5、6∶4和年施氮量600 kg/hm2,且分配比例为4∶6时产量较高,处理间差异不显著。宛麦20在年施氮量450 kg/hm2,且分配比例为5∶5、6∶4时产量较高,处理间差异不显著。年氮肥用量600 kg/hm2,且分配比例为4∶6和年施氮量450 kg/hm2,且分配比例为4∶6、5∶5时全年产量较高,处理间差异不显著。通径分析表明,成穗数对新麦21产量影响最大,穗粒数对宛麦20产量影响最大。新麦21、宛麦20氮肥利用率最佳的处理分别为年施氮量450 kg/hm2,且分配比例5∶5和年施氮量600 kg/hm2且分配比例为4∶6。年氮肥用量450 kg/hm2,且分配比例为5∶5时0—100 cm土层硝态氮含量增加不明显;除年氮肥用量300 kg/hm2处理,其他处理土层硝态氮均有不同程度的增加。 【结论】 综合考虑周年产量和氮素利用,本试验条件下周年施氮肥450 kg/hm2,小麦、玉米为5∶5分配比例有利于作物全年高产高效。      

稻草覆盖还田对直播冬油菜生长及养分积累的影响

[目的]冬油菜产量常受限于季节性干旱、冬季低温以及土壤肥力较低等因素。考虑到秸秆还田有培肥土壤的优势以及长江中下游地区稻草过剩的现实,通过田间试验研究稻油轮作区稻草覆盖还田对直播冬油菜生长的影响,探讨稻草整株覆盖还田对直播油菜生育期内密度、株高、根茎粗的变化特征及其对油菜产量和养分吸收量的影响。[方法]试验于2014 2015和2015 2016年在湖北省武汉市华中农业大学试验场进行,共设置4个处理,分别为:1)对照,不施肥稻草不还田(CK);2)不施肥稻草覆盖还田(S);3)单施化肥(NPK);4)稻草覆盖还田配施化肥(NPK+S)。施肥处理(NPK、NPK+S)肥料用量为N 180 kg/hm^2、P2O5 60 kg/hm^2、K2O75 kg/hm^2、硼砂15 kg/hm^2。分别于油菜苗期、蕾薹期、花期、角果期和成熟期取样,测定油菜地上部生物量,氮磷钾含量和积累量,并在田间监测油菜生育期内密度、株高和根茎粗。[结果]稻草覆盖还田提高土壤最低温度0.6~1.2℃(播后95天),降低土壤最高温度0.8~1.8℃(播后184天),缩小土壤温度变幅2.3℃(播后95~184天),提高土壤平均含水量8.0%~8.9%(播后48~184天)。与稻草不覆盖相比,稻草覆盖还田减少冬油菜80%以上的出苗密度;与出苗密度相比,成熟期CK、S、NPK和NPK+S处理的密度分别降低71.3%、40.3%、69.5%和32.1%,稻草还田处理的油菜生育期内密度降低幅度小于稻草不还田处理。油菜成熟期S处理的根茎粗和株高分别比CK显著提高了22.7%和8.3%,NPK+S和NPK处理株高和根茎粗无明显差异。两年结果表明,S处理的最大生物量较CK平均增加了88.6%,与NPK处理相比,NPK+S处理的地上部苗期生物量降低3.7%~27.9%,角果期生物量平均增加28.1%。CK和S处理氮、磷和钾素积累量均在蕾薹期花期差异较大,成熟期S处理的氮、磷积累量分别较CK高28.6%~268.2%、93.3%~253.1%,两年增产率分别为218.8%和28.5%;施肥处理(NPK、NPK+S)冬油菜氮、磷和钾积累量随生育期持续增加,均在角果期达到最大值,与NPK相比,NPK+S处理分别提高成熟期油菜氮、磷和钾积累量18.1%~19.1%、23.7%~36.9%和28.3%~56.9%,两年分别增产1811和1032 kg/hm^2,增产率分别达到25.6%和20.3%。[结论]稻草覆盖还田能缓解气温骤变对土壤温度的影响,保持土壤含水量,缓解土壤干旱。稻草覆盖还田前期抑制直播冬油菜的出苗密度,后期可维持冬油菜密度的稳定,同时对冬油菜的生长、生物量、产量和养分吸收量有促进作用。     

扬辐麦4号小麦不同产量群体氮素吸收利用特性

【目的】 分析扬辐麦 4 号小麦不同产量群体氮素吸收利用特性,为高产群体氮肥调控提供技术依据。 【方法】 2008～2010 年,在稻麦两熟条件下,采用二因素裂区设计,以施氮量为主区,设 N 187.5、225和262.5 kg/hm2 3 水平,以氮肥运筹比例为裂区,设基肥:壮蘖肥:拔节肥:孕穗肥为 7:1:2:0、5:1:2:2 和 3:1:3:3 三个水平。分析了不同产量群体阶段氮素积累量、花后氮素输出量与氮肥利用率。 【结果】 扬辐麦 4 号小麦高产群体（产量 ≥ 7500 kg/hm2）与中高产群体（7000～7500 kg/hm2）和中低产群体（产量 ≤ 7000 kg/hm2）相比,出苗至越冬期、越冬期至拔节期和拔节期至开花期氮素积累量适宜,开花期至成熟期氮素积累量高;高产群体 100 kg 籽粒吸氮量 2.87～3.01 kg、氮收获指数 0.71～0.80、氮肥吸收利用率为 44%～47%;其氮肥农学效率 （17.69～17.96 kg/kg）和偏生产力（34.70～36.07 kg/kg）较高。 【结论】 扬辐麦 4 号采用基本苗 150 × 104/hm2,施氮量 225 kg/hm2条件下,采用基肥 : 壮蘖肥 : 拔节肥 : 孕穗肥分配比例为 5:1:2:2、3:1:3:3 的氮肥运筹方式,可获得最高的花后氮积累量、氮肥利用率以及氮收获指数,较高的氮肥农学效率和氮素利用效率,实现高产高效。      

氮肥后移满足绿洲灌区全膜覆盖玉米的氮素需求

【目的】 在水热资源有限区,地膜覆盖使得玉米对氮素的需求前移,容易造成后期脱肥。本研究在河西绿洲灌区通过田间试验,探讨氮肥后移对全膜覆盖玉米产量、氮素积累特征和氮肥利用率的影响,以期为优化地膜覆盖栽培玉米的施氮制度提供理论依据。 【方法】 试验为单因素试验,在施氮量450 kg/hm2水平下,基肥和大喇叭口期追肥分别占总施氮量的20%和40%,其余40%的氮追施时期和比例分为3个处理:N1 (拔节肥10% + 花粒肥30%),N2(拔节肥20% + 花粒肥20%),N3 (传统方式,拔节肥30% + 花粒肥10%),此外,还设定了不施氮肥空白对照。调查了玉米氮素积累动态及氮素利用状况。 【结果】 氮肥后移对玉米生育前期植株氮素的积累影响不显著,但能显著提高生育后期的氮素积累量。与N3相比,N1处理玉米植株氮素积累量在成熟期提高10.0%,籽粒吸氮量提高44.6%;氮肥后移对玉米籽粒产量和收获指数均有显著影响,N1处理籽粒产量较N3提高15.8%,收获指数提高12.2%,N2处理的籽粒产量与收获指数与N3处理差异不显著。N1处理的玉米氮素收获指数较N3处理提高31.0%,氮肥利用率 (NUE)、氮肥农学效率 (NAE) 和氮肥生理利用率 (NPE) 分别提高15.1%、79.4%和55.7%,N2处理与N3处理间则无显著差异。 【结论】 在总施氮量为450 kg/hm2的水平下,玉米拔节期追施45 kg/hm2、大喇叭口期追施180 kg/hm2、花后10 d追施135 kg/hm2氮肥,可有效提高地膜覆盖玉米的氮素供需吻合度,增加玉米生育后期氮素积累量,提高产量、氮素收获指数和氮肥利用率,是河西绿洲灌区实现玉米增产和提高氮肥利用率的一项有效措施。      

Bacillus amyloliquefaciens Pb-4对穴盘育苗番茄生长及生理特性的影响

【目的】 以穴盘育苗番茄为试材,研究分析了Bacillus amyloliquefaciens Pb-4对植物的促生作用及应用潜力,为该菌在番茄穴盘育苗上的应用提供理论依据。 【方法】 采用穴盘育苗的方法,以Bacillus amyloliquefaciens Pb-4在PYJ培养基中培养48 h的发酵液为接种剂,设置不接种 (CK) 和接种20 (T20)、60 (T60)、100 (T100) 和200 (T200) mL/L 基质5个处理,番茄幼苗四叶一心时取样分析其生理指标。 【结果】 1) Pb-4显著促进了番茄幼苗地上部的生长,其中T100处理的促生作用最强,株高、茎粗、叶面积以及地上部干重较CK处理显著增加了28.5%、23.9%、57.4%和42.4%,而T200处理的促生作用下降;Pb-4促进了番茄幼苗根系的生长,显著增加了根系直径大于0.5 mm的根长占总根长的比重,T20处理的根表面积和根体积最大,较CK处理显著增加了16.9%和34.2%,但与T100处理间差异不显著。2) Pb-4显著增加了番茄幼苗光合色素含量,其中T100处理的总叶绿素含量最高,CK处理最低,T20、T60、T100和T200处理分别较CK处理增加5.8%、9.4%、12.6%和7.6%;Pb-4提高了番茄幼苗茎、叶中IAA和GA₃的含量,而对根中IAA和GA₃的含量没有影响。3) 相关性分析表明,番茄株高、茎粗、叶面积、地上部干重与叶片光合色素含量、茎中IAA、GA₃以及叶片中GA₃的含量显著相关,而根系干重与光合色素含量、茎中IAA含量显著相关,根表面积与叶片IAA以及根系中GA₃的含量显著相关,根体积与叶片中IAA含量显著相关。 【结论】 Bacillus amyloliquefaciens Pb-4可促进番茄幼苗地上部生长,改变根系形态特征,提高番茄叶片光合色素以及不同器官中IAA和GA₃含量,其对番茄幼苗的促生作用在施用量为100 mL/L基质时最佳,超过该施用量促生作用降低。