大穗型品种协同提高水稻产量和氮利用效率的研究

为阐明不同穗型水稻品种产量和氮利用效率的差异,探讨不同穗型品种高产高效的栽培技术。以大穗型品种‘Y两优900’和多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’为供试材料,设置3个施氮量处理(0、180、270 kg N/hm²)。结果表明：大穗型品种‘Y两优900’在3个氮肥处理下的平均产量为10.83 kg/hm²,分别比多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’高17.3%和5.5%。大穗型品种‘Y两优900’的产量优势主要源于较高的每穗粒数和较高的干物质积累;大穗型品种‘Y两优900’的氮肥农学利用率分别比多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’高310.6%和28.5%,而其氮肥偏生产力则分别高23.5%和6.7%。大穗型品种产量和氮肥利用效率均显著高于多穗型品种,大穗型品种具有协同提高水稻产量和氮利用效率的潜力。     

新型肥料在水稻轻简化施肥中的稳产效应评估

为了评估新型肥料品种在水稻轻简化施肥中的应用效果,以树脂包膜缓释肥(RCF)、聚氨酯包膜缓释肥(PCF)和有机缓释肥(LSF)等新型肥料产品为研究材料,通过多点大区对比试验,研究了“一基一追”轻简化施肥方式对‘籼粳杂交稻’和‘晚粳稻’产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,籼粳杂交稻试验中氮肥减量12.8%(218 kg N/hm²),RCF、PCF和LSF等新型肥料轻简化施肥处理水稻产量、产量构成因子与常规施肥(FF)处理间都没有显著差异;‘晚粳稻’试验中氮肥减量36.1%(177 kg N/hm²),RCF、PCF和LSF等新型肥料轻简化施肥处理分别比FF处理减产20.4%、12.0%和22.8%。PCF处理水稻有效穗数和成穗率与FF处理间差异不显著,RCF和LSF处理则显著降低了‘晚粳稻’有效穗数和成穗率。轻简化施肥各处理氮肥偏生产力都显著高于FF处理。RCF和PCF处理氮肥农学利用率与FF处理间差异不显著,LSF处理“籼粳杂交稻”试验中氮肥农学利用率显著高于FF处理,‘晚粳稻’试验中则显著低于FF处理。水稻轻简化施肥技术的应用效果同时受到施氮量和肥料品种的影响,聚氨酯包膜缓释肥(PCF)在不同水稻类型和试验点上的减氮稳产效应优于树脂包膜缓释肥(RCF)和有机缓释肥(LSF)。     

氮肥用量对云南高原粳稻产量及氮素吸收利用的影响

研究不同氮肥施用量对粳稻产量、生长发育、干物质积累量及氮素吸收利用的影响,为云南高原粳稻氮肥减量施用提供依据。选用云南高原非糯粳稻‘楚粳28’和糯型粳稻‘云科粳1号’为试验材料,按照当地常规氮肥施用模式,设置施氮量为0、75、150、225、300 kg/hm²(N₀、N₁、N₂、N₃、N₄)5个处理。结果显示,随着氮肥用量的增加2种类型粳稻品种产量呈增加趋势;在N₁处理下‘云科粳1号’产量及增产幅度显著高于‘楚粳28’,其他处理下‘楚粳28’的产量大于‘云科粳1号’。氮肥处理使‘楚粳28’有较高的有效穗数和结实率,平均比‘云科粳1号’高13.36%和6.24%。氮肥使‘楚粳28’生育期延长了1~8天,总叶片数增加0~1叶,使‘云科粳1号’生育期延长了2~9天,总叶片数增加0.3~1.1叶;氮肥处理下‘楚粳28’的干物质积累量和总吸氮量平均比‘云科粳1号’分别高4.42%和18.43%,‘楚粳28’的氮肥吸收利用率比‘云科粳1号’高2.66%。综上,非糯型粳稻的产量及氮肥吸收利用率高于糯型粳稻,非糯粳稻‘楚粳28’适合的氮肥用量为225 kg/hm²,糯型粳稻‘云科粳1号’适合的氮肥量为150 kg/hm²。     

氮和钾元素对苦瓜皂苷的影响

为进一步优化苦瓜的氮钾肥施用方式,提高苦瓜中皂苷含量,选取苦瓜低皂苷含量品种‘206’、高皂苷品种‘优佳4号’为试验材料,以中皂苷品种‘疙瘩绿’为对照,采用根尖无损伤检测法,检测苦瓜根对氮和钾离子的吸收情况。结果表明,在幼果期‘优佳4号’根对氮离子的吸收显著高于‘疙瘩绿’和‘206’,而在幼苗期、幼果期对钾离子的释放比‘206’分别低40%和63.5%。田间栽培时以苦瓜品种、氮、钾元素为变量进行正交设计,并进行施肥验证,‘优佳4号’吸收氮元素和保有钾元素的能力更强,在低氮和低钾的情况下也可以产生高皂苷。中高含量的氮钾元素可以显著提高低皂苷品种的皂苷含量。在栽培生产中,高皂苷品种施肥可适当采用低氮和低钾措施,低皂苷品种要采用高氮和高钾措施。     

不同施肥处理对青稞根际土壤铵态氮和硝态氮的影响

试验以青稞新育品种‘黄青2号’不同生长期的土壤为材料,对比测定不同施肥处理、不同土层土壤铵态氮、硝态氮含量,研究了土壤中铵态氮、硝态氮动态变化规律。结果显示：土壤中铵态氮、硝态氮含量在整个生育期都呈现“降低—升高—降低”的变化趋势,铵态氮含量在抽穗期最高,硝态氮含量在苗期最高,分别为2.75 mg/kg和22.64 mg/kg。0~20 cm土壤中铵态氮、硝态氮含量为1.76 mg/kg和11.82 mg/kg,分别是20~40 cm的1.76倍和2.00倍,说明物质的转化、吸收和运输主要在上层土壤中进行。土壤中铵态氮达到一定浓度时,硝态氮含量与铵态氮浓度没有相关性,而与硝酸酶活性有关。不同施肥处理下铵态氮、硝态氮含量有所差异,3种缓释肥料处理下土壤中铵态氮、硝态氮有效利用率更高。     

简化施肥对免耕冬水田不同杂交中稻/再生稻产量的影响

为探明免耕冬水田条件下简化施肥对不同杂交稻品种头季、再生季以及两季产量的影响,以及筛选出两季高产品种应用于生产。2016—2017年,以18个杂交中稻品种为材料,在免耕冬水田施纯氮120 kg/hm²条件下,设置简化施肥（一次基施N）和常规施肥（基肥：蘖肥：穗肥=5:3:2比例平衡施N）2种氮肥管理方式,研究其对中稻-再生稻产量的影响。结果表明,2种氮肥管理方式对头季产量、再生季产量和两季总产的影响均未达到显著水平,简化施肥处理的头季稻产量、再生季产量和两季总产分别为9.46 t/hm²、1.50 t/hm²和10.96 t/hm²,较常规施肥处理的产量分别增加1.40%,-6.77%和0.20%。18个品种间头季产量、再生季产量和两季总产差异均达极显著水平,18个品种头季、再生季和两季总产的产量变幅分别为8.70~10.19 t/hm²,0.59~2.29 t/hm²和10.21~11.57 t/hm²。头季产量和再生季产量呈极显著负相关(r=0.61)。两季总产与头季有效穗、每穗颖花数、结实率、千粒重和再生季有效穗偏相关系数均达极显著水平,并建立回归方程。因此,采用一次基施的简化施肥方式是免耕冬水田水稻实现高产、省工的有效途径,选择穗粒兼顾型品种有利于实现中稻/再生稻两季高产,并筛选出两季高产和高氮肥偏生产力品种‘旌优727’、‘旌3优177’、‘内6优103’和‘内6优107’,可在试验所在生态区中稻-再生稻种植中推广应用。     

施肥对甜菜生长季中黑土氮素时空变异特征效应

为揭示施肥对甜菜生长季节黑土氮形态动态变化规律,采用不同施肥处理研究甜菜生长季（5—9 月）东北黑土0~90 cm无机氮（铵态氮和硝态氮）和有机氮各组分（酸解总氮、氨态氮、氨基糖态氮、氨基酸态氮、酸解未知态氮及非酸解态氮）时空动态变异特征。结果表明,施肥处理在甜菜生育前期（5—7 月）对铵态氮和硝态氮时空变化有显著影响。土壤硝态氮主要分布在0~50 cm 且含量高于铵态氮,相比无肥有作物对照(CK2),施氮肥处理在甜菜幼苗期增加了土壤0~30 cm铵态氮和硝态氮含量,同时增加块根糖分增长期（7 月）土壤0~70 cm硝态氮的消耗。与不施氮相比,施氮肥可以增加0~30 cm土壤酸解总氮、氨态氮和氨基酸态氮的含量。土壤酸解总氮、氨态氮和氨基酸态氮含量在0~90 cm呈明显递减的空间梯度变化,但施氮肥处理可以平衡0~50 cm土壤氨基酸含量;土壤氨态氮随着甜菜生育时期进行呈先增加后下降的变化规律;土壤氨基糖态氮含量时空变化不显著;土壤未知态氮含量随时间变化与氨态氮、氨基糖态氮和氨基酸态氮含量变化趋势相反;施氮肥处理(N120)和无作物对照(CK1)土壤非酸解态氮在甜菜生长后期（7—9 月）均出现深层残留。有机氮各组分含量（除氨基糖态氮和氨基酸态氮外）随甜菜生育进程遵循三次曲线方程的分布规律;甜菜生长过程中,土壤酸解有机氮组分中的氨态氮和氨基酸态氮为无机氮主要贡献者。     

‘冬牧70’处理方式对土壤改良和烟叶产质量影响

为探讨偏高肥力烟田土壤宜烟性改良,研究了冬闲期种植‘冬牧70’,全部翻压掩青和地上部收割移出烟田2种处理方式对土壤改良和烟叶产质量影响。结果表明,偏高肥力烟田冬闲期种植‘冬牧70’,随地上部收割88 kg/hm²氮被移出烟田。‘冬牧70’翻压掩青和收割均能提高0~20 cm土层土壤有机质含量,同时显著增加了土壤脲酶、转化酶及碱性磷酸酶活性。‘冬牧70’收割处理降低了烟叶氮吸收积累量,促进了烟叶成熟落黄。‘冬牧70’收割处理烟叶化学成分协调性好于掩青处理,烟叶产值较掩青处理提高8.5%。烟田土壤肥力偏高情况下,冬闲期种植‘冬牧70’并收割地上部移出烟田,可以明显提高烟叶产质量。     

几个高寒早熟青稞品种在浪卡子县的试种研究初探

为了解几个早熟青稞品种在高寒半农半牧区的生态适应性。以‘浪卡子当地品种’为对照,‘喜拉23’、‘藏青17’、‘藏青690’、‘隆子黑青稞’、‘T28’共6个青稞品种在浪卡子县进行试种,相同的播种和田间管理,对青稞生长情况、产量和品质进行分析。结果表明：（1）6个青稞品种在浪卡子县均能正常成熟,6个品种平均株高60.50~91.09 cm,除‘T28’外其他4个青稞品种株高均高于‘浪卡子当地品种’青稞,其中‘喜拉23’平均株高91.09 cm,较当地品种的68.00 cm高23.09 cm,增高33.96%;（2）秸秆生物量：‘喜拉23’(9239.50 kg/hm²)>‘隆子黑青稞’(7135.75 kg/hm²)>‘藏青17’(6301.33 kg/hm²)>‘藏青690’(5678.00 kg/hm²)>‘T28’(5318.17 kg/hm²)>‘浪卡子当地品种’(4357.67 kg/hm²);（3）籽粒产量：‘藏青17’>‘喜拉23’>‘藏青690’>‘隆子黑青稞’>‘浪卡子当地品种’>‘T28’,‘藏青17’的籽粒产量较‘浪卡子当地品种’增产52.42%,其次为‘喜拉23’籽粒产量较‘浪卡子当地品种’增产50.05%。‘喜拉23’、‘藏青17’、‘隆子黑青稞’能适应浪卡子县的生态环境,且取得较稳定的生物产量和籽粒产量。     

秸混肥不同处理对‘浙甜19’生长特性和产量的影响

秸秆直接还田会增加病虫害发生的几率,并且秸秆养分释放缓慢,会影响作物生长。秸秆经过处理后制备的新型“有机—无机颗粒复混肥”（以下称秸混肥）,不仅能供给本季作物生长的养分需求,减少施肥的数量和次数,还能增加土壤有机质,在农作物中有广阔的应用前景。本试验通过研究不同秸混肥处理对甜玉米‘浙甜19’生长特性和产量的影响,明确秸混肥在鲜食玉米中适宜的施用量和施肥方式。2020年在浙江东阳玉米研究所基地进行春秋两季试验,春季根据施肥量和施肥方式的不同设置5个处理,另设2个对照处理,秋季增加棒肥处理。结果表明,春秋两季150 kg秸混颗粒肥和20 kg尿素底施的施肥量和施肥方式,‘浙甜19’的叶绿素含量与生产对照无显著差异,且施入颗粒肥的叶面积高于棒肥处理。春季150 kg秸混肥和20 kg尿素底施的产量与生产对照无显著差异,仅减产3.8%。150 kg秸混肥和20 kg尿素底施处理方式的氮肥利用效率和干物质量高于其他处理,分别较CK高6.39 g/g和7.82%,说明这种施肥方式更适宜甜玉米养分需求。综上,秸混颗粒肥能够部分代替生产中化肥使用,由于秸混肥的缓释效果,配施尿素才能够满足‘浙甜19’整个生育期的养分需求,同时颗粒肥的效果优于棒肥。因此,150 kg秸混肥和20 kg尿素底施的施肥量和方式可以代替传统施肥方式,起到减肥、减施的效果,同时可以减少人力投入,提高生产效率。     

不同基因型甜菜根际土壤有机氮分布特征研究

摘 要：土壤中除无机氮外,有机态氮也是植物生长发育的重要营养来源。为探明不同基因型甜菜对根际土壤有机氮吸收利用以及有机氮组分在根际的空间分布情况,分别选取对土壤有机氮吸收效率高、低的品种各1个,采用Kuchenbuch-周氏微型盆及田间网袋法,研究了甜菜苗期及大田全生育期根际土壤有机氮各组分的变化规律,建立了土壤氮矿化及各组分在根际空间分布的数学模型。结果表明：2周苗龄的甜菜根际土壤有机氮各组分含量高低顺序为：酸解总氮(ATN,acidolysis total nitrogen)>氨基酸态氮(AAN,amino acid nitrogen)>氨态氮(AN,ammonia nitrogen)>氨基糖态氮(ASN,amino sugar nitrogen)。其中AAN和AN在根际形成明显的耗竭面,即距离根表越远含量越高,在距根表15 mm时达到最高值,随后的变化渐趋平稳,其分布规律可用方程Y=Y0+Aln(X)拟合;ASN含量较低,随根际距离远近变化不显著;不同基因型甜菜对根际有机氮的耗竭能力各异,有机氮吸收效率高的品种均高于低的品种。田间自然条件下,甜菜根际土壤中的ATN、AAN及AN的含量在苗期增长最快,随后缓慢上升并逐渐趋于恒定。室内及田间试验结果表明,施氮处理后土壤有机氮的矿化量低于未施氮处理,其中有机氮吸收效率高的品种根际土壤有机氮的矿化量高于低的品种。     

苗期甜菜根系分泌物的分布特征研究

根系分泌物的量及分布特征直接影响着根际微生物的种群、结构和功能,进而间接影响着根际养分的有效性和作物的生长。本研究通过砂培盆栽培养,收集得到甜菜苗期的根系分泌物,利用高效液相色谱测定了根系分泌物中的3大类物质,包括土壤中常见的17种氨基酸、10种有机酸和4种糖类物质,并分析得到了到甜菜根表面不同距离的各种氨基酸、有机酸和糖类物质的含量及其分布特征。结果表明：总的来看,有机氮高效品种‘KWS8138’根系分泌物含量普遍高于有机氮低效品种‘Beta176’,距离根表面0~5 mm范围内降幅较大,随后逐渐趋于平缓。总氨基酸含量、甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、精氨酸和酪氨酸变化趋势相似。各种糖类物质的含量变化顺序为：葡萄糖>果糖>蔗糖>半乳糖。有机酸中草酸和甲酸的含量变化也是距离根表面越远越低缓。因此,沿甜菜根表面形成了根系分泌物的分布梯度,在为根际微生物提供能源和碳源的同时,对植物根际养分的有效吸收利用提供理论参考。     

不同氮肥施用量对甜菜蔗糖代谢关键酶和可溶性糖含量的影响

为了筛选合适的氮素施用量,研究氮素营养和甜菜蔗糖代谢的关系。以尿素为氮源,采用HI003为试材,研究了不同的施氮水平对甜菜叶片和块根可溶性糖含量、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性的影响。结果表明：在生育期初期,叶片和块根中的可溶性糖含量随着施氮量的提高降低,后期糖分积累期,施氮量(40~160kg/hm²)可以提高块根的可溶性糖含量,超过160kg/hm²可溶性糖含量降低;叶片中,整个生育期施氮肥处理增加了蔗糖磷酸合成酶活性,蔗糖合成酶在生育期前期随着施氮量增加活性降低;甜菜块根中,氮素处理在生育期初期,降低了蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶的活性,适宜的施氮量(120~160kg/hm²）可以提高甜菜生育期后期块根中的蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性;试验发现较高的施氮量不利于糖的积累,适合的施氮量为120~160kg/hm²。     

小麦/玉米/大豆三熟套作体系中小麦根系分泌特性及氮素吸收研究

为探讨小麦/玉米/大豆多熟套作体系下小麦根系分泌物的分泌特性及其对根系生长环境和植株氮素吸收的影响,2006-2008年连续两个生长季采用田间定位试验,研究了小麦-大豆、小麦-甘薯、小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯4种种植模式下小麦根系分泌物的数量与种类、小麦根系生长、土壤水分、土壤氮含量及植株吸氮量的变化特性。结果表明,与小麦-大豆和小麦-甘薯两种净作模式及小麦/玉米/甘薯套作模式相比,小麦/玉米/大豆套作降低了开花期和成熟期小麦生长区的土壤湿度、pH值及NO₃^--N和NH₄⁺-N的含量,提高了小麦植株地上部总吸氮量、根系活力、根干重及土壤总氮含量,并且,开花期小麦根系分泌有机酸总量和可溶性糖含量增加,表现为套作>净作,大豆茬口>甘薯茬口,边行>中行,其中以小麦边行处理的分泌量最高。拔节期根系分泌的有机酸,净作处理以乙酸含量较高,占总量的47.8%~51.6%,套作处理以柠檬酸含量较高,占总量的31.7%~55.1%;开花期根系分泌的有机酸,净作和套作处理均以乙酸含量较高,占总量的33.3%~78.3%。小麦/玉米/大豆套作对小麦根系分泌有机酸和可溶性糖有促进作用,从而改善了根系生长环境,提高了小麦对氮素的吸收。     

白菜型冬油菜不同生长期土壤氮素组分含量的变化

为探讨白菜型冬油菜生长期土壤氮素组分含量的变化规律。以不同品种的白菜型冬油菜为试验材料,采用大田试验,对其不同生长期土壤全氮、铵态氮、硝态氮、碱解氮、矿化氮、酸解氮、氨基糖态氮、氨基酸态氮、非酸解氮和未知态氮含量进行研究。结果表明：白菜型冬油菜生长期土壤全氮、酸解氮和未知态氮含量在枯叶期最高,依次为1.24 g/kg、694.52 mg/kg和539.50 mg/kg;硝态氮含量在幼苗期最高为33.04 mg/kg;碱解氮和铵态氮含量在返青期最高,依次为40.68 mg/kg和21.55 mg/kg;矿化氮和氨基酸态氮含量在收获期最高,依次为1583.25 mg/kg和63.45 mg/kg;枯叶期和返青期是冬油菜越冬期,其与幼苗期、苗期、花期土壤氮素各组分含量有差异。土壤全氮、铵态氮、非酸解氮含量在白菜型冬油菜不同生长期呈“升-降”趋势;硝态氮和氨基酸态氮含量呈“降-升”趋势;碱解氮和氨基糖态氮含量呈“降-升-降”趋势;矿化氮、酸解氮和未知态氮含量呈“升-降-升”趋势。     

不同氮素水平对甜菜氮代谢酶和可溶性蛋白含量的影响

为了筛选合适的氮素施用量,研究氮素营养和氮素同化关键酶的关系,以尿素为氮源,采用HI003为试材,研究了不同的施氮水平对甜菜叶片、块根中可溶性蛋白含量、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性的影响。结果表明：叶片中,硝酸还原酶的活性随着施氮水平的提高而增加,但是超过 200 kg/hm²酶活性下降;块根中硝酸还原酶活性在0~120 kg/hm²随着施氮量增加而上升,超过 160 kg/hm²酶活力下降。叶片、块根中,整个生育期施氮肥处理增加了谷氨酰胺合成酶活性。试验中发现施氮量和生育期早期的叶片中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性呈显著正相关。施氮量和甜菜叶片可溶性蛋白含量在7月15日和9月15日呈显著正相关;在生育期内,氮素水平和块根中的可溶性蛋白含量呈极显著正相关。     

低氮高效红甜菜形态特征分析

筛选低氮高效基因型红甜菜是提高氮素利用效率,减少氮污染的有效途径。采取液体培养方法,设置低氮(1.5 mmol/mL)、正常氮(5 mmol/mL)、高氮(10 mmol/mL)3种氮素水平处理,选用中国农业科学院甜菜研究所育种品系,通过生长指标统计、因子分析、聚类分析来确定评价指标,并筛选出耐低氮基因型。在低氮和高氮条件下,茎叶氮含量、茎叶氮素干物质生产效率、整株氮累积量、氮生理利用效率、整株氮素干物质生产效率差异性显著,变异系数分别为0.169~0.217和0.110~0.271。通过因子分析发现,在低氮和高氮条件下主成分培养情况基本相同,第一主成分是由根系氮含量、根系氮素干物质生产效率、整株氮素干物质生产效率、整株氮含量、氮生理利用效率决定,第一主成分所占的方差贡献率较大。综合红甜菜氮素吸收累积变异特征及因子分析,将茎叶氮含量、茎叶氮素干物质生产效率、整株氮累积量、氮生理利用效率、整株氮素干物质生产效率作为初步筛选红甜菜氮高效综合评价指标。再根据隶属函数法计算出的氮效率综合值和采用欧氏距离平方拟合的分层聚类分析,将整株氮素干物质生产效率作为筛选氮高效综合评价指标。最终筛选出对氮素高效吸收利用的材料（低氮高效型‘YeginaS2’、低氮低效高氮高效型‘CYCLHDAR’）,结合其株高、叶面积、叶柄长、根长等形态特征、干物质量及根冠比等实用特征,分析不同基因型红甜菜对土壤氮素吸收利用特点,进一步验证对增施氮肥反应敏感的低氮高效型、低氮低效高氮高效型品种。