干旱胁迫对小麦营养器官物质转运和籽粒灌浆特性的影响

为进一步明确干旱胁迫对小麦营养器官物质转运和籽粒灌浆特性的影响。在大田条件下,以冀麦585、河农825、农大211和京冬8为试验材料,设置灌溉和旱作2个处理,研究了干旱胁迫条件下小麦营养器官干物质的积累、转运和籽粒灌浆的特点。结果表明,与灌溉栽培相比,干旱胁迫下成熟期小麦个体营养器官干物质量增大,而经济系数和籽粒产量均显著下降。同时干旱胁迫提高了京冬8各营养器官干物质向籽粒的转运量,抑制了冀麦585、河农825和农大211各营养器官干物质向籽粒的转运。干旱胁迫对小麦籽粒灌浆的影响存在基因型差异。在旱作栽培条件下,河农825、冀麦585和农大211的最大灌浆速率与灌溉栽培相比显著增大,而京冬8的最大灌浆速率显著降低。干旱胁迫对河农825和农大211渐增持续期、快增持续期和缓增持续期的天数变化影响不大,却缩短了冀麦585渐增持续期和快增持续期的天数,延长了京冬8缓增持续期天数,推迟了灌浆高峰期的来临。     

长期保护性耕作可提高表层土壤碳氮含量和根际土壤酶活性

【目的】 研究不同长期耕作措施对作物根际和非根际土壤碳氮元素含量和土壤酶活性的影响,以及土壤碳氮元素与碳氮转化相关酶之间的相互联系,对认识土壤酶响应土壤碳氮变化的机制和选择合理有效的耕作技术具有重要的理论和实践意义。 【方法】 长期耕作试验始于1999年,位于河南孟津县,属于黄土高原东部边缘,土层深厚 (50—100 m),土壤类型是壤质黄绵土。试验处理有草地 (GL)、传统耕作 (CT)、免耕覆盖 (NT)、深松覆盖 (SM),于2016年采集根际土和非根际土0—20 cm、20—40 cm,分析了土壤总碳、有机碳和总氮含量,以及β-葡萄糖苷酶 (BG)、β-纤维二糖苷酶 (CBH)、β-木糖苷酶 (BXYL)、乙酰氨基葡萄糖苷酶 (NAG) 和亮氨酸氨基肽酶 (LAP) 的活性,并进行了土壤碳氮元素含量与酶活性的相关性分析。 【结果】 1) 与传统耕作相比,免耕和深松显著提高了根际和非根际0—20 cm土壤的总碳、有机碳和总氮含量,显著降低了非根际20—40 cm土壤的总碳、有机碳和总氮含量。草地显著提高了根际土壤总碳、有机碳和总氮含量,显著提高了非根际0—20 cm土壤的有机碳含量,显著降低了非根际土壤的总碳含量和非根际20—40 cm土壤中的有机碳含量。深松显著降低了作物根际和非根际土壤C/N,免耕和草地处理显著降低了作物非根际20—40 cm土壤中的C/N,但草地处理显著提高了作物非根际0—20 cm土壤C/N。2) 与传统耕作相比,草地、免耕和深松显著提高了根际土壤中β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶和乙酰氨基葡萄糖苷酶的活性。草地显著提高了根际土壤的亮氨酸氨基肽酶活性,免耕和深松显著降低了根际土壤的亮氨酸氨基肽酶活性。3) 碳氮转化相关酶之间均存在正相关关系 (除β-纤维二糖苷酶与亮氨酸氨基肽酶之间)。碳氮转化相关酶与土壤总碳、总氮和有机碳之间均存在正相关关系 (除亮氨酸氨基肽酶与总碳之间),与C/N之间均存在负相关关系。 【结论】 土壤碳氮转化酶之间存在相互促进的关系,共同参与土壤碳氮的转化。长期保护性耕作 (免耕和深松) 可以有效提高土壤表层的总碳、有机碳和总氮含量,提高根际土壤酶活性,有利于营养元素 (有机质、碳氮元素) 的循环转化和作物的吸收利用,以深松效果最好,免耕次之。      

不同气候和施肥条件下保护性耕作对农田土壤碳氮储量的影响

【目的】 土壤有机碳氮是影响土壤肥力与作物产量的重要物质,而耕作是影响土壤碳氮储量的重要因素。通过分析不同耕作措施对我国东北、华北地区农田土壤碳氮储量的影响,为优化农田耕作管理、实现固碳减排、保护土壤提供科学依据。 【方法】 基于山西寿阳 (SSY)、山西临汾 (SLF)、河北廊坊 (HLF) 和吉林公主岭 (GZL) 四个长期定位试验,选择传统耕作 (CT)、免耕 (NTN) 和浅旋耕 (NTD) 三个耕作处理,分析了0—80 cm土壤剖面有机碳、氮的储量分布。 【结果】 1) 与传统耕作相比,浅旋耕显著降低褐土 (寿阳) 容重,免耕增加黑土 (公主岭) 容重,保护性耕作对沙性土 (临汾) 和潮土 (廊坊) 的影响很小。2) 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量。与传统耕作处理相比,黑土 (公主岭) 采用免耕和浅旋耕可显著提高0—60 cm土壤中的有机碳含量;免耕可提高褐土 (寿阳)0—50 cm的有机碳含量;沙性土 (临汾)、潮土 (廊坊) 免耕由于表层秸秆覆盖可提高0—15 cm土壤有机碳含量,但降低15—50 cm层土壤碳储量;潮土 (廊坊)15—60 cm土层,浅旋耕可增加土壤有机碳储量,而免耕则相反。3) 免耕处理的潮土 (廊坊) 土壤氮储量比传统耕作高出260 kg/hm2,差异不显著;黑土 (公主岭) 免耕和浅旋耕土壤氮储量则分别高出112 kg/hm2和207 kg/hm2,差异显著,保护性耕作降低临汾和寿阳1 m深土壤的氮储量。4) 保护性耕作加剧了0—20 cm沙性土和潮土壤氮储量的分层,对黑土 (公主岭) 和褐土 (寿阳) 土壤碳储量的层间分布影响很小。 【结论】 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量,免耕可以增加褐土的碳储量和潮土的氮储量,免耕和浅旋耕配合秸秆覆盖可显著增加黑土的碳、氮储量。因此,免耕适用于褐土和潮土,免耕和浅旋耕适用于黑土,沙性土采用保护性耕作的效果不显著。      

温室滴灌条件下施用鸡粪和磷肥对土壤磷素的影响

【目的】 针对温室土壤磷素积累的问题,定位研究滴灌条件下施用鸡粪和磷肥对土壤磷素积累的影响。【方法】 以中国华北平原日光温室为研究对象,采用滴灌方式灌溉,设置不施肥（CK）、单施磷肥（P₁）、单施鸡粪（OM）、鸡粪和减量磷肥配合施用（OM+P₁）、鸡粪和习惯量磷肥配合施用（OM+P₂）共5个处理,研究不同施肥方式对黄瓜土壤无机磷各形态的转化积累、不同生育时期在土壤垂直剖面的运移分布及其有效性的影响。【结果】 鸡粪和磷肥配施显著增加了土壤中的全磷、有效磷（Olsen-P）及无机磷的积累和残留。在0—20 cm土层中,全磷含量随着黄瓜生育时期的推进呈下降趋势,苗期最高,产瓜末期最低。不同施肥处理下,土壤全磷含量明显不同,各生育时期顺序均为OM+P₂处理>OM+P₁处理>P₁处理>OM处理>CK处理;土壤剖面各层次有效磷含量差异很大,苗期0—20 cm土层有效磷含量范围为44.43—86.08 mg·kg ^-1,20—40 cm土层含量范围为6.51—10.05 mg·kg ^-1,40 cm以下土层黄瓜各个生育时期有效磷含量差异很小。在温室滴灌条件下水分对磷的运移影响较小,土壤有效磷主要集中在0—20 cm土层,各生育时期0—20 cm土层有效磷占土壤剖面0—100 cm土层有效磷的68.76%—87.78%。与CK相比,其他施肥处理均提高了有效磷占全磷的比重,提高范围为1.23%—2.47%。0—20 cm土层中不同形态无机磷的含量为Ca₁₀-P>Ca₈-P>O-P>Ca₂-P>Al-P>Fe-P,其中,Ca-P所占比例最大,为79.55%—83.35%。随着磷肥用量增加,磷的积累量也增加,Ca₈-P、Ca₂-P、Al-P、Fe-P和Ca₁₀-P含量均比不施磷的处理显著提高,以Ca₈-P增加最多,其次是Ca₂-P、Al-P和Fe-P;磷肥施入土壤后很快会经由Ca₂-P转化为Ca₈-P,而以缓效态累积在土壤中,各形态无机磷中以Ca₈-P积累最多,Al-P和Fe-P也有一定量的积累。【结论】 传统过量施肥造成磷素以Ca₈-P、Al-P和Fe-P等形态残留于土壤中,造成了土壤磷素的积累和磷肥的浪费。在30 000 kg·hm ^-2鸡粪的基础上增施磷肥并无显著增产效应,却显著增加了土壤磷素的残留积累量。如果只施鸡粪,用量不宜超过30 000 kg·hm ^-2;如果配施无机磷肥,则鸡粪减量,且无机磷肥在300 kg·hm ^-2的基础上减量,具体施肥量及配施比例有待进一步研究探讨。     

滴灌水肥一体化配施有机肥对土壤N2O排放与酶活性的影响

【目的】 通过在有机肥基础上增施不同量无机氮,研究滴灌水肥一体化条件下温室番茄土壤N₂O排放和脲酶（UR）、硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（Ni R）以及羟胺还原酶（Hy R）活性的动态变化,分析各处理土壤N₂O排放特征及土壤UR、NR、Ni R和Hy R活性对土壤N₂O排放的影响,揭示在滴灌水肥一体化下N₂O排放过程机制。【方法】 试验共设CK（不施氮）、N1（200 kg·hm ^-2有机氮）、N2（200 kg·hm ^-2有机氮+ 250 kg·hm ^-2无机氮）、N3（200 kg·hm ^-2有机氮+ 475 kg·hm ^-2无机氮）4个处理。采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N₂O排放、土壤酶活性、土壤温湿度等进行监测。【结果】 滴灌水肥一体化,各施氮处理均在施肥+灌溉后第1天出现N₂O排放高峰,随着时间推移不断下降,不同处理番茄整个生育期N₂O排放通量在0.98—1 544.79 μg·m ^-2·h ^-1。土壤N₂O排放总量差异显著,依次为N3（（7.13±0.11）kg·hm ^-2）>N2（（4.87±0.21）kg·hm ^-2）>N1（（2.54±0.17）kg·hm ^-2）>CK（（1.56±0.23）kg·hm ^-2）,与N3相比,处理N1、N2土壤N₂O排放总量分别降低了64.38%、31.70%。番茄生育期内N₂O季节排放特征明显,秋季高,冬季低。土壤氮素转化相关酶活性大致随施氮量的升高而增高。土壤N₂O排放通量与5 cm土壤温度、0—10 cm土层硝态氮含量、土壤NR活性及土壤Hy R活性均呈极显著正相关（P＜0.01）。【结论】 滴灌水肥一体化下,土壤微生物处于好气环境,土壤N₂O主要来自于硝化过程,减少了由反硝化过程所产生的N₂O排放。综合考虑番茄产量、品质、N₂O排放等因素,推荐北方温室秋冬茬番茄施用200 kg·hm ^-2有机氮+250 kg·hm ^-2无机氮,75 kg·hm ^-2 P₂O₅,450 kg·hm ^-2 K₂O较为适宜。     

纳米碳对设施番茄土壤酶活性、速效养分 及产量品质的影响

探讨纳米碳添加对土壤酶活性、土壤速效养分、番茄产量品质的影响。以“普罗旺斯”品种的番茄为材 料,在河北石家庄温室大棚进行纳米碳培肥试验,设置 4 个施肥处理:化肥(CK)、化肥 + 清水(CKH)、化肥 +0.1% 纳米碳(C1)、化肥 +0.3% 纳米碳(C2),研究添加不同量纳米碳对土壤碳氮转化相关酶活性、硝态氮、 速效钾、番茄产量与品质的影响。结果表明,(1)施加纳米碳可显著提高土壤 β-1,4- 葡萄糖苷酶、β- 纤维二 糖苷酶、β-1,4-N- 乙酰葡糖氨糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶的活性。(2)施加纳米碳可提高土壤硝态氮、速效钾含 量。采收旺盛期,C1、C2 处理比 CK 土壤硝态氮含量提高 50.7%、122.8%,比 CKH 土壤硝态氮含量提高 46.1%、 115.9%。收获期,C1 处理的土壤速效钾含量比 CK、CKH 土壤速效钾含量高 32.0%、35.1%,C2 处理下的土壤速 效钾含量比 CK、CKH 的土壤速效钾含量高 52.4%、55.9%,C2 比 C1 处理土壤速效钾含量提高 15.4%。(3)施用 不同量纳米碳均表现出增产的效果,对部分番茄品质指标数值有提升作用。化肥中添加适量纳米碳可提高土壤碳 氮转化相关酶活性,提高土壤对碳和氮的利用、转化,提高土壤硝态氮、速效钾含量,对番茄有增产提质的潜力。     

灌浆期遮光对糯小麦和非糯小麦淀粉组分及理化特性的影响

【目的】揭示灌浆期遮光对糯小麦和非糯小麦籽粒淀粉理化特性影响的差异,探讨籽粒淀粉组分与理化特性的内在联系。【方法】大田条件下,选用非糯小麦品种轮选987和糯小麦品种农大糯50222,分别于灌浆前期(花后1—10 d)、灌浆中期(花后11—20 d)和灌浆后期(花后21—30 d)遮去60%的光合有效辐射处理,以大田自然光强为对照(CK),研究灌浆期遮光对糯小麦和非糯小麦籽粒淀粉组分和理化特性的影响。【结果】灌浆期遮光显著降低小麦籽粒总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量,其中灌浆前期遮光降低幅度最大,而灌浆后期最小,且弱光对轮选987总淀粉含量的影响大于农大糯50222。灌浆期遮光轮选987直/支比值增大;而农大糯50222的直/支比值在灌浆前期和中期遮光后减小,灌浆后期遮光无变化;灌浆前期和后期遮光显著提高轮选987淀粉B型淀粉粒的体积、表面积和数目比例,降低A型淀粉粒的体积、表面积和数目比例,而灌浆中期遮光则呈相反趋势。灌浆期遮光均显著提高了农大糯50222淀粉B型淀粉粒的体积、表面积和数目比例,降低了A型淀粉粒的体积、表面积和数目比例。灌浆期遮光两小麦淀粉的相对结晶度呈降低趋势,遮光对其影响程度随遮光时期的延迟而减小,且农大糯50222淀粉的相对结晶度显著大于轮选987。灌浆前期和灌浆中期遮光降低了轮选987淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和稀懈值。灌浆各时期遮光均降低了农大糯50222淀粉的上述指标,但仍高于轮选987。相关性分析表明,直链淀粉含量、直支比值与最终黏度、反弹值、峰值黏度、谷值黏度及糊化时间呈显著负相关,支链淀粉含量与其呈显著正相关。B型淀粉粒的体积比例与最终黏度和反弹值呈显著负相关。B型淀粉粒表面积比例和相对结晶度、最终黏度、反弹值、糊化时间呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关。【结论】灌浆期遮光改变了小麦胚乳淀粉组分、粒度分布、相对结晶度及其主要糊化特征参数。小麦胚乳淀粉组分与晶体特性和糊化特性之间均存在明显的相关性,表明遮光影响了小麦淀粉组分,间接影响了其理化特性。     

有机肥部分替代化肥对温室番茄土壤N2O排放的影响

【目的】 在等氮量有机部分替代化肥条件下研究温室番茄土壤N₂O排放特征,探讨影响温室土壤N₂O排放的环境因素,为估算温室菜地系统N₂O的排放清单及其减排潜力提供数据支撑和理论依据。【方法】 以温室秋冬茬番茄为研究对象,设置不施肥（CK）、单施有机肥（MN）、单施化肥（CN）、有机肥部分替代化肥（CMN）4个处理,采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N₂O排放及土壤温度、含水量进行监测。【结果】 在相同施氮量情况下,处理CMN（有机部分替代无机）的N₂O排放总量为4.05 kg·hm ^-2,相比处理CN（单施化肥）和MN（单施有机肥）,土壤N₂O排放总量降低了45.1%和33.2%;土壤N₂O排放系数分别降低了50.0%和37.5%;排放强度降低了50.0%、42.1%。各处理土壤N₂O排放通量峰值均出现在施肥灌水后第1天,排放主要集中在施肥灌溉后5 d内。温室番茄土壤N₂O排放通量与0-5 cm地温呈显著或极显著线性相关关系;与土壤充水孔隙率（WFPS）呈显著或极显著的对数函数关系,且不同施肥处理下土壤N₂O排放峰值出现在土壤充水孔隙率60%—80%范围内。【结论】 温室番茄土壤N₂O排放的消长关系表现在温湿度变化和氮肥投入类型等方面,合理的减排措施应综合考虑以上因素。有机部分替代化肥施肥模式是提高温室番茄产量,减少N₂O排放排放强度、排放系数和排放总量,提高肥料利用率,实现化肥零增长的重要手段。     

长期秸秆配施化肥下土壤团聚体碳氮分布、微生物量与小麦产量的协同效应

【目的】研究秸秆配施化肥对暗棕壤团聚体组成、团聚体碳氮含量、土壤微生物量特征及小麦产量的影响,揭示长期秸秆配施化肥下土壤肥力和生产力的协同提升机制。【方法】依托长期定位40年施肥试验,选取4个处理：单施化肥(NP)、秸秆配施化肥(S+NP)、秸秆配施1/2化肥(S+1/2NP)、秸秆配施1/4化肥(S+1/4NP),其中秸秆为麦秸隔年还田,用量为3 000 kg·hm^-2,氮磷化肥用量为150 kg N·hm^-2、150 kg P₂O₅·hm^-2。采集0—20 cm土层土样,利用湿筛法得到不同粒级的水稳性团聚体,测定团聚体中有机碳(SOC)、氮含量及土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)含量。【结果】(1)长期秸秆配施化肥显著降低土壤容重并提高了团聚体稳定性,和NP相比,S+NP处理土壤容重降低4.7%,>2 mm团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何重量直径(GWD)分别提升254.4%、76.5%和91.3%。(2)S+NP、S+1/2NP处理>2...     

滴灌水肥一体化条件下番茄氮肥适宜用量探讨

利用田间小区7年定位试验,研究了滴灌水肥一体化条件下,不同化肥施氮量结合基施有机肥对番茄产量、品质、硝态氮累积、土壤电导率及土壤p H值的影响。结果表明:1)与不施氮相比,施肥可显著提高番茄产量,但过量施肥不仅不会提高番茄产量,还会降低番茄品质; 2)施氮量对土壤硝态氮的累积有较大的影响,随施氮量的增加,土壤剖面硝态氮累积量增加,其中对0～20 cm土层硝态氮累积量的影响最为显著; 3)土壤硝态氮含量与土壤电导率呈极显著相关关系,表明施氮量越高,电导率随之增加越显著,土壤的次生盐渍化风险越高; 4)除CK处理外,其它处理土壤硝态氮含量与p H值呈极显著负相关关系。综合考虑产量、品质与土壤环境质量,推荐华北温室秋冬茬番茄施用200 kg/hm~2有机N+250 kg/hm~2无机N,P2O575 kg/hm~2,K2O 450 kg/hm~2为宜。