中国不同麦区小麦籽粒硒的含量及调控

【目的】通过取样调查和田间叶喷硒肥试验,研究中国不同麦区小麦籽粒硒含量状况、硒含量的影响因素以及提高硒含量的农艺措施。【方法】分别于2008-2009、2009-2010、2010-2011年小麦季收集中国不同麦区73份春小麦和582份冬小麦共计655份田间小麦样品,调查籽粒产量并测定籽粒硒含量。于2010-2011年在14个省（市）的30个国家小麦产业技术体系综合试验站开展叶面喷施硒肥试验,设叶面喷施清水或0.017%亚硒酸钠2个处理,于拔节中、末期各喷施1次,完全随机区组设计,重复3次,测定拔节前植株样品的硒含量和收获后籽粒产量和硒含量。【结果】655份小麦籽粒样品平均硒含量为64.6 µg·kg^-1,远不能满足以小麦为主食人群对硒的营养需求,变幅为0-821.0 µg·kg^-1,春、冬小麦平均分别为67.5和64.2 µg·kg^-1。有63%缺硒,19%偏低,仅有8%富硒,未发现有小麦籽粒硒含量达到中毒水平。小麦籽粒硒含量在不同区域表现为北部高于南部、西部高于东部。各地的田间试验表明,叶面喷施亚硒酸钠对小麦籽粒产量没有显著影响,不喷硒和喷硒平均产量分别为6 650和6 649 kg·hm^-2。叶喷硒肥使籽粒硒含量显著提高,不喷硒时,籽粒硒含量平均为31.0 µg·kg^-1,喷硒116 g·hm^-2使籽粒硒含量平均增加到647.8 µg·kg^-1,达到了富硒水平,但没有达到中毒水平。每施用1.0 g Se·hm^-2,籽粒硒含量平均提高5.3 µg·kg^-1,施用51 g Se·hm^-2可将小麦籽粒硒含量从平均31.0 µg·kg^-1提高到300 µg·kg^-1以上。小麦籽粒硒含量不受产量的影响,但不喷硒时籽粒硒含量与0-20 cm土层土壤有效硒含量和拔节前植株硒含量分别呈显著和极显著正相关。土壤有效硒含量在6.3-30.7 µg·kg^-1每增加1.0 µg·kg^-1,不喷硒时籽粒硒含量平均增加2.1 µg·kg^-1,拔节前植株硒含量在0-147.2 µg·kg^-1每增加1.0 µg·kg^-1,不喷硒籽粒硒含量平均增加0.7 µg·kg^-1。喷硒后籽粒硒含量和硒强化指数均与拔节前植株硒含量极显著正相关。拔节前植株硒含量每增加1.0 µg·kg^-1,喷硒籽粒硒含量平均增加5.7 µg·kg^-1,籽粒硒强化指数平均增加0.043 μg·kg^-1（g·hm^-2）^-1。【结论】在农业生产中,通过拔节前土壤施硒提高土壤有效硒水平、在拔节中期或末期叶面喷施硒肥等,均可使植株累积较多的硒,并在灌浆期向籽粒转移,从而提高籽粒硒含量。     

黄土高原南部夏季不施肥种植玉米对旱地土壤残留养分的利用

夏季降水是造成我国西北黄土高原区旱地土壤硝态氮淋溶的主要原因。通过田间长期定位试验研究了冬小麦收获后,不施肥种植夏玉米而利用土壤残留养分阻止硝态氮淋溶的效应。结果表明,小麦播前施氮量增加,夏玉米收获期生物量和子粒产量增加,但磷肥用量增加对其影响不明显。小麦播前施氮量增加,夏玉米氮磷钾累积增加,施磷量增加,氮钾素累积降低,磷素累积无显著变化。土壤剖面含水量随小麦播前施氮量增加而降低,不同施磷量土壤剖面水分累积量的差异显著减少。不施肥种植夏玉米可以有效阻止和减少土壤剖面硝态氮淋溶,但在小麦播前施氮240和320kg·hm^-2时仍有较明显淋溶,其累积峰逐渐向深层土壤转移,造成氮素损失。施磷时,土壤剖面0-220cm硝态氮累积量下降,220cm以下土层变化不明显。     

黄土高原旱地小麦产量差异与产量构成及氮磷钾吸收利用的关系

【目的】针对我国黄土高原旱地小麦低产田块多、分布范围广、农户地块间产量差异大的问题,探索影响旱地小麦产量的关键因素,为缩小产量差异、提高旱地小麦产量提供理论依据。【方法】对分布在我国黄土高原的山西、陕西旱地小麦主产区的282个农户麦田0—100 cm土壤和小麦植株取样分析。将小麦产量分为高、中、低三组,分析了小麦产量差异与产量构成、氮磷钾吸收利用的关系。【结果】调查农户冬小麦产量平均为3815 kg/hm2,中、低产组分别比高产组低32%和57% (P < 0.05);高产组籽粒平均含氮量较低产组低7%,但磷钾含量和茎叶氮磷钾含量差异不显著。与高产组相比,中、低产组生物量分别低27%和50%,收获指数低5%和13%,穗数低15%和31%,穗粒数低19%和41% (P < 0.05);地上部吸氮量低28%和51%,吸磷量低32%和55%,吸钾量低28%和50% (P < 0.05)。低产组氮收获指数分别比高、中产组低5%和4%,磷收获指数低4%和3%,钾收获指数低13%和8%。高产组小麦的需氮量较中、低产组分别低5%和12% (P < 0.05),需磷量没有显著差异;高、中产组小麦的需钾量亦无显著差异,但分别较低产组显著低5%和15%。高产组小麦的氮生理效率较中、低产组分别高4%和11%,产量分组间小麦的磷生理效率同样没有显著差异;高、中产组小麦的钾生理效率无显著差异,分别较低产组显著高16%和10%。【结论】黄土高原旱地农户田块小麦产量存在显著差异,其中由氮素营养不同引起的干物质累积转移、产量构成和养分吸收分配的变化是导致产量差异的重要原因。缩小旱地小麦产量差异的切入点在于氮素调控。基于作物产量形成的养分需求优化肥料投入,结合改进栽培,促进小麦干物质累积,提高穗数和穗粒数,从而实现产量普遍提升。     

旱地不同小麦品种产量与干物质及氮磷钾养分需求的关系

【目的】 黄土高原是我国旱地小麦主要产区,但产量普遍偏低,明确不同小麦品种的产量与干物质及氮磷钾养分需求的关系,对高产高效小麦品种选育、科学合理施肥、实现区域小麦增产有重要意义。 【方法】 于2014和2015年,在黄土高原典型旱作雨养农业区种植来自我国不同主产区和当地的123个小麦品种,采集收获期的植株样品,测定了不同小麦品种的产量、干物质及氮磷钾养分累积和需求量,分析了产量与干物质及养分需求的关系。 【结果】 不同小麦品种的籽粒产量与生物量、收获指数、养分吸收量和养分收获指数均呈显著正相关,与干物质、需氮量、需磷量呈显著负相关。从两年的平均结果来看,当小麦籽粒产量从5474 kg/hm2增至7891 kg/hm2时,生物量从12194 kg/hm2增至17032 kg/hm2,收获指数从38%增至54%,地上部氮、磷、钾吸收量分别从159 kg/hm2增至231 kg/hm2、21.3 kg/hm2增至29.5 kg/hm2、79.1 kg/hm2增至136.9 kg/hm2,氮、磷、钾收获指数分别从62%增至83%、75%增至90%、20%增至37%。干物质需求量却从2611 kg/Mg降至1873 kg/Mg,氮、磷需求量也分别从35.1 kg/Mg降至23.7 kg/Mg、4.5 kg/Mg降至3.2 kg/Mg。品种间需钾量也随产量升高而降低,从19.9 kg/Mg降至11.9 kg/Mg,但产量与需钾量间并无显著负相关关系。 【结论】 旱地条件下,高产品种具有较高的生物量、收获指数、养分吸收量和养分收获指数,而干物质及养分需求量却较低。因此,在实际生产中,不仅要选育高产高效小麦品种,提高生物量,协调籽粒产量与生物量、养分吸收量和收获指数的关系,也要根据高产品种的养分需求规律,结合区域土壤养分供应能力和气候特点,科学合理施肥,保证作物有充足的养分吸收量,并向籽粒高效转移,使高产品种的产量潜力充分发挥。      

垄覆沟播及施肥位置优化对旱地小麦氮磷钾吸收利用的影响

【目的】 保水栽培与养分管理是旱地农业关注的焦点,其研究多集中于产量形成和水分利用,而对养分吸收利用的报道相对较少。本研究探讨了垄覆沟播及施肥位置优化对旱地小麦种植效益和养分利用效率的影响,为在增产的基础上增收增效提供理论依据。 【方法】 以冬小麦为研究对象,2013—2014年 (平水年)、2014—2015年 (丰水年) 和2015—2016 年(欠水年) ,连续3年在黄土高原中部的典型雨养旱地进行田间定位试验,设置了传统平作 (平作不覆膜 + 均匀施肥)、垄覆沟播 (垄上覆膜 + 沟内播种 + 均匀施肥) 和膜侧施肥 (垄上覆膜 + 沟内播种 + 定位施肥) 3种栽培模式。调查分析了冬小麦种植效益、不同生育时期的氮磷钾养分吸收量、养分收获指数、养分吸收效率、肥料偏生产力和养分生理效率及百公斤籽粒养分需求量。 【结果】 与传统平作相比,在平水年和欠水年,垄覆沟播的产量分别提高9.5%和6.3%,但经济效益和成本收益率在不同降水年型均无显著变化。膜侧施肥在平水年和欠水年显著提高种植效益,3年平均经济效益和成本收益率较传统平作分别提高23.4% 和9.1%,较垄覆沟播提高21.5%和14.6%。与传统平作相比,垄覆沟播不利于拔节后地上部氮磷钾吸收,从而使氮磷钾吸收效率无显著变化,但3年平均氮生理效率和氮磷钾肥偏生产力分别提高7.7%、7.1%、8.1%和6.7%,百公斤籽粒需氮量降低8.7%。膜侧施肥较传统平作能在保持氮磷钾收获指数、生理效率和百公斤籽粒氮磷钾需求量稳定的基础上,使3年平均氮磷钾吸收效率分别提高18.4%、22.1%和16.4%,氮磷钾肥偏生产力提高16.0%、16.8%和15.6%。与垄覆沟播相比,膜侧施肥提高了开花期和成熟期氮磷钾吸收量以及成熟期秸秆和籽粒的氮磷钾分配量,从而使3年平均氮磷钾吸收效率分别提高20.8%、18.0%和12.1%,氮磷钾肥偏生产力提高8.3%、8.1%和8.4%,百公斤籽粒氮磷需求量增加28.3%和10.0%,但氮磷收获指数降低3.9%和4.2%,氮磷生理效率降低9.5%和8.1%。 【结论】 垄覆沟播降低百公斤籽粒氮磷需求量,提高氮生理效率和氮磷钾肥偏生产力,但种植效益未增加。膜侧施肥促进了不同生育时期的氮磷钾吸收,协同提高了经济效益、养分吸收效率和肥料偏生产力,但也应注意其氮磷收获指数和生理效率降低,百公斤籽粒氮磷需求量增加的问题。      

长期秸秆还田与施氮后土壤活性碳、氮的变化

通过长期定位试验,研究了秸秆还田和施氮后小麦生育期内土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)及可溶性有机碳(DOC)的变化,以期为关中麦玉轮作区土壤肥力的提升以及农业的可持续发展提供科学依据。采用裂区设计,主处理为玉米秸秆全量还田(S+N)和秸秆不还田(N),副处理为3个不同施氮水平(0,168,252kg/hm~2)共6个处理。结果表明:土壤MBC从小麦分蘖期至越冬期降低,此后至拔节期升高且达到峰值,拔节期至成熟期降低。各处理土壤DOC从分蘖期至拔节期增加,拔节期达到峰值,此后至成熟期降低;而土壤MBN的动态变化在整个生育期呈现降低的趋势。秸秆还田处理的土壤MBC和DOC显著高于秸秆不还田处理,平均分别提高6.7%和9.3%;秸秆还田后土壤MBN均高于秸秆不还田处理,且在越冬期、拔节期和成熟期达显著水平;各处理的土壤MBC和MBN随着施氮量的增加而显著降低,还田处理的土壤DOC随施氮量的增加而显著增加,平均增加11.8%;而秸秆不还田各处理中土壤DOC含量表现出先增高后降低的趋势。可见,秸秆还田有提高土壤活性有机碳氮的作用,而过量施用氮肥对活性碳氮的提高有抑制作用。因此,关中平原麦玉轮作区实行秸秆还田配合施用适量氮肥是提高土壤肥力水平、实现农业可持续发展的有效措施。     

地表覆盖和施氮对冬小麦干物质和氮素积累与转移的影响

在黄土高原南部旱区,通过田间试验研究了地表覆盖在不同氮水平下对冬小麦生长和氮素累积及转移的影响。结果表明,覆膜显著增加冬小麦各生育期干物质的积累,提高干物质转移量或花后干物质累积量;覆草显著增加生长后期干物质累积量,随种植年限的增加,覆草能显著增加冬小麦生物产量和子粒产量,其增产作用与覆膜无显著差异。覆膜亦能显著增加冬小麦各生育期氮素的积累,提高氮素转移量;覆草显著增加了生长后期氮的累积,随种植年限的增加,覆草对地上部吸氮量和子粒吸氮量的影响与覆膜无显著差异。施用氮肥显著增加了各生育期干物质和氮素的累积,促进花后干物质的累积和花前累积氮的再转移,显著提高了冬小麦地上部和子粒吸氮量及生物产量和子粒产量。     

基于产量和养分含量的旱地小麦施磷量和土壤有效磷优化

【目的】 探讨长期定位施磷条件下小麦产量、土壤有效磷水平及籽粒养分含量变化,为旱地小麦合理施用磷肥,提高产量、改善品质提供理论依据。【方法】 基于2004年在黄土高原开始的长期定位试验,于2014—2015、2015—2016和2016—2017连续3年取样,研究不同施磷量对小麦产量,生物量,产量构成,籽粒氮、磷、钾含量,土壤有效磷含量及磷吸收利用的影响。【结果】 与不施磷相比,长期施磷使小麦产量平均提高67%,生物量提高58%,穗数和穗粒数分别增加64%和8%,而千粒重降低7%。施磷量与小麦产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6 465 kg·hm ^-2的施磷量为144 kg P₂O₅·hm ^-2。籽粒氮含量随施磷量增加而降低,磷和钾含量随施磷量增加而提高。土壤有效磷含量与施磷量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期有效磷含量分别为16.9和20.4 mg·kg ^-1。磷吸收利用效率随施磷量增加而降低,施磷量提高50 kg P₂O₅·hm ^-2,需磷量增加0.4 g·kg ^-1,磷收获指数降低1.3%,生理效率降低45.1 kg·kg ^-1。【结论】 综合考虑小麦的籽粒产量和关键养分含量,研究区域旱地小麦应以95%的最高产量为实际生产目标,施磷量为94 kg P₂O₅·hm ^-2,播前土壤有效磷为12.0 mg·kg ^-1,成熟期为13.8 mg·kg ^-1。     

土壤矿质氮分析方法的影响因素研究

为探明土壤矿质氮分析方法的影响因素,应用采自果园、菜园、麦田、麦田休闲地和草地的5种土样,研究了土样预处理方式、KCl浸提液的保存方式对用连续流动分析仪测定土壤矿质氮具体测定方法的影响。结果表明,土样预处理方式和浸提液保存方式都不同程度地影响土壤中矿质氮的测定结果。方差分析结果进一步表明各种影响因子对土壤硝态氮含量测定值的影响较铵态氮大。采用鲜土直接测定、KCl浸提液不保存直接用连续流动分析仪测定能更准确地反映出土壤矿质氮的实际含量。     

真空冷冻干燥对方便米饭理化性质的影响

采用电子扫描显微镜(SEM)和X-射线衍射图谱法,对热风干燥和真空冷冻干燥处理的方便米饭的微观结构和结晶结构进行分析。结果表明:真空冷冻干燥法制备的方便米饭表面形成蜂窝状的均匀孔隙结构,纹理比较有规则,无裂痕,同时结晶度较低;而热风干燥的方便米饭结构紧密,无明显空隙,淀粉结晶度较高。