黄土高原旱地冬小麦籽粒锌含量差异与主要土壤理化性状的关系

【目的】中国黄土高原旱地小麦籽粒锌含量普遍偏低,但存在较大的变异现象。揭示小麦籽粒锌含量变异的原因,从而调控作物锌营养,提高小麦籽粒锌含量。【方法】在2014—2015和2015—2016年,对地处黄土高原的山西、陕西、甘肃旱地冬小麦主产区的379个农户麦田土壤(0—100 cm土层)和小麦植株进行取样分析,研究旱地冬小麦籽粒锌含量差异及其与主要土壤理化性状的关系。【结果】该区域小麦籽粒锌含量介于12.2—50.7mg·kg~(-1)。相关分析表明,0—100 cm各土层水分含量和有效铁、多数土层的pH和有效磷、表土层的有效锰和有效铜均与小麦籽粒锌含量呈显著负相关;表层土壤(0—20 cm)硝态氮、速效钾、有效锌与籽粒锌含量呈极显著正相关;各土层土壤有机质和全氮含量、多数土层的铵态氮含量均与籽粒锌含量无显著相关关系。当籽粒锌含量达到高锌组水平(平均39.2 mg·kg~(-1))时,收获期0—100 cm土层水分含量为8.2%,比低锌组低23%;0—20 cm土层pH为8.3,比低锌组低1.4%;硝态氮、速效钾和有效锌含量分别为23、150和0.54 mg·kg~(-1),比低锌组高246%、27%和35%;有效磷、有效铁、有效锰、有效铜含量分别为12.1、3.2、10.6和1.0 mg·kg~(-1),比低锌组低21%、37%、6%和33%。【结论】黄土高原旱地田块间小麦籽粒锌含量存在较大的变异。土壤水分、pH、硝态氮、有效磷、速效钾和有效态铁锰铜锌含量是引起籽粒锌含量差异的原因,其中以水分和有效铁影响最大。优化农田水分和养分管理措施,提高土壤水分、氮、钾、锌供应能力,在不影响作物产量的情况下适当调控土壤磷、铁、锰、铜供应能力,有利于提高黄土高原地区小麦籽粒锌含量。     

旱地小麦产量差异与栽培、施肥及主要土壤肥力因素的关系

【目的】针对中国西北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,普遍提高旱地小麦产量提供理论依据。【方法】对分布在中国西北黄土高原地区的山西、陕西、甘肃旱地小麦主产区的180个农户麦田0—100 cm土壤和小麦植株的取样分析,结合对农户施肥情况的实地调查,研究了旱地小麦产量差异与栽培、施肥及主要土壤肥力因素的关系。【结果】山西、陕西和甘肃冬小麦产量分别介于2 529—8 419、1 344—8 073和2 984—7 145 kg·hm-2。覆膜栽培的小麦产量较传统栽培提高9.4%。传统栽培的高产组产量较中低产组分别高37.5%和77.2%,覆膜栽培分别高25.4%和66.2%。传统栽培高产组的平均施氮量比中低产组分别高44.4%和74.4%,覆膜栽培分别高9.9%和13.5%;传统栽培高产组施磷量比中低产组平均提高31.1%,覆膜栽培提高35.4%;但传统栽培高产组的施钾量却比低产组低62.1%,覆膜栽培高产组比低产组高96.0%。传统栽培不同产量水平间0—100 cm土壤有机质含量没有显著差异,覆膜栽培0—20 cm土壤有机质含量高产组比低产组显著高20.8%。传统栽培40—80 cm土壤全氮存在显著差异,其中40—60 cm土层高产组比中、低产组分别高出7.5%和18.6%;覆膜栽培0—60 cm土层全氮存在显著差异,其中0—20 cm土层高产比中、低产组分别高出3.2%和14.2%。传统栽培土壤矿质氮无显著差异,覆膜栽培80—100 cm土层高产比低产组高1.6倍。传统栽培0—40 cm土层速效磷含量存在显著差异,其中高产组0—20 cm土层比中、低产组分别高74.3%和86.9%;覆膜栽培土壤速效磷含量没有显著差异。传统栽培40—60 cm土壤速效钾含量高产组比中、低产组显著高22.5%和16.0%,覆膜栽培土壤速效钾没有显著差异。土壤p H在不同产量水平和栽培模式间亦无显著差异。【结论】引起产量变异的主要原因有栽培模式、氮磷钾肥用量、土壤有机质以及速效磷含量。因此,缩小西北旱地农户间产量差异、实现小麦增产的关键在于加强旱地麦田水分管理,采用保水栽培;适当提高传统栽培小麦中低产田块的氮磷肥用量、控制钾肥用量,在稳定覆膜栽培小麦中低产田块氮肥的基础上,适当提高磷钾肥用量;加强旱地麦田有机培肥,在提高土壤有机质含量、蓄水保墒和氮素供应能力的同时,提升传统栽培小麦中低产田土壤的有效磷供应能力,以达到通过促进小麦生长,提高籽粒产量的目的。     

旱地土壤有机碳氮和供氮能力对长期不同氮肥用量的响应

【目的】揭示旱地土壤有机碳氮、氮素矿化对长期不同氮肥用量的响应及有机碳氮与氮素矿化的关系,进而评价土壤供氮能力,为旱地土壤氮素管理提供参考。【方法】在陕西杨凌2004年开始的旱地小麦氮肥长期定位试验基础上,采集不同氮肥用量(0(N0)、160(N160)、320(N320)kg N·hm~(-2))试验的土壤样品,测定土壤有机碳、有机氮,微生物量碳、氮含量,并采用间歇淋洗好气培养法测定土壤的氮素矿化。【结果】与对照N0相比,施用氮肥(N160、N320)增加了0—10、10—20、20—40、0—40 cm土层有机碳含量,且在小麦播前期和收获期表现不一致;施氮(N160和N320)处理均显著提高了0—10 cm土层有机氮含量,但仅N320处理显著提高了0—40 cm土层土壤有机氮含量;施用氮肥(N160、N320)未改变0—10、10—20 cm土层土壤微生物量氮和微生物量碳含量,仅N320处理显著提高了20—40、0—40 cm土层微生物量氮和微生物量碳含量。0—10 cm土层,土壤氮素矿化量、矿化势(N_0)与施氮量、有机氮含量呈显著正相关,氮素矿化速率常数(k)则与其呈显著负相关。10—20 cm土层,施氮处理(N160、N320)土壤的氮素矿化量均显著高于不施氮处理(N0),增幅分别为27.3%和35.2%,且与施氮量、有机碳、有机氮含量呈显著正相关;氮素矿化势(N_0)随着有机碳增加而显著增加,矿化速率常数(k)则降低。20—40 cm土层,N320能提高氮素矿化量,并与有机氮、微生物量碳呈显著正相关。【结论】合理施氮肥能明显促进旱地0—10和10—20 cm土壤有机碳、有机氮积累,提高土壤氮素矿化能力,降低氮素矿化速率,是提高旱地土壤有机氮、有机碳含量和土壤供氮能力的有效途径。     

水稻黑条矮缩病毒基因组片段6编码一种非结构蛋白

水稻黑条矮缩病毒(Rice black-streaked dwarf virus,RBSDV)是引起我国水稻黑条矮缩病和玉米粗缩病的病原.引起玉米粗缩病的RBSDV湖北分离物10条基因组dsRNA全序列已被确定,其中基因组片段6(S6)全长序列为2 645 bp,只含有一个阅码框(82～2 460 nt),编码一个分子量约为89.6 kDa的蛋白(P6).为进一步研究该蛋白的生物学功能,在大肠杆菌中表达了RBSDV基因组片段6编码的P6蛋白并制备了相应的抗血清.Western blotting分析显示,P6抗血清不与纯化的RBSDV粒子蛋白发生反应,而在被RBSDV感染的玉米叶片和带毒的传播介体--灰飞虱中可检测到P6.此结果表明,RBSDV-S6编码的蛋白是一种非结构蛋白.     

基于旱地小麦高产优质的氮肥用量优化

  【目的】  探讨长期定位施氮条件下小麦产量与籽粒养分含量的变化,及土壤硝态氮、有效磷和速效钾的变化,为旱地小麦合理施用氮肥,保持土壤肥力,提高产量和改善品质提供理论依据。  【方法】  本研究基于2004年在黄土高原开始的长期定位施肥试验,2015—2017连续3年取样,研究了施氮量对土壤硝态氮、有效磷、速效钾含量,小麦氮磷钾素吸收利用,籽粒氮、磷、钾含量,地上部生物量、籽粒产量及其构成的影响。  【结果】  与不施氮相比,长期施氮小麦平均增产67.1%,生物量提高52.0%,收获指数提高9.5%;穗数和穗粒数平均分别提高32.5%和40.0%,千粒重下降7.1%。施氮量与产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6587 kg/hm2的施氮量为N 215 kg/hm2。籽粒氮含量随施氮量增加而增加,磷含量降低,钾含量变化较小。土壤硝态氮含量与施氮量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期硝态氮含量分别为7.2和10.3 mg/kg;有效磷含量随施氮量增加而降低,速效钾含量变化较小。氮收获指数、生理效率、偏生产力、农学效率均随施氮量增加而降低。  【结论】  综合考虑小麦的籽粒产量和籽粒关键养分含量,研究区域旱地冬小麦产量目标应为6300 kg/hm2,施氮量为N 150 kg/hm2、施磷量为P₂O₅ 100 kg/hm2,播前或收获期表层 (0—20 cm) 土壤硝态氮保持在6.0～8.0 mg/kg、土壤有效磷12.0～15.0 mg/kg、土壤速效钾139～140 mg/kg。     

宁夏引黄灌区春小麦施肥现状及减肥潜力

于2008—2009年、2018—2019年采用农户抽样调查方法,对比分析引黄灌区春小麦产量和施肥结构变化.结果表明:2018—2019年春小麦平均单产为(6985±867)kg/hm2,比2008—2009年的(5477±1161)kg/hm2增加了27.5％.10年来,氮肥用量降低了34.8％,但过量施用氮肥的农户...     

中国主要麦区小麦品种(系)产量与需硫特征关系分析

明确我国主要麦区主栽小麦品种(系)需硫量与籽粒产量和硫含量的关系,为我国小麦合理施用硫肥和丰产优质绿色生产提供依据。于2017—2020年在我国西北旱地小麦种植区(旱作区)、华北小麦玉米轮作区(麦玉区)和南方水稻小麦轮作区(稻麦区)进行田间试验,以各麦区主栽高产品种(系)为材料,研究了各区域主栽小麦品种(系)的籽粒产量、硫含量和需硫量及其相互关系。旱作区、麦玉区和稻麦区主栽小麦品种(系)产量范围分别为4.1～6.9、6.2～9.3和4.4～7.1 t hm^–2,平均为5.9、8.1和5.9 t hm^–2;籽粒硫含量范围分别为1.73～2.27、1.59～2.01和1.42～1.73 g kg^–1,平均为1.98、1.78和1.53 g kg^–1;同一产量水平下不同小麦品种(系)籽粒硫含量差异显著。旱作区、麦玉区和稻麦区主栽小麦品种(系)的需硫量分别介于3.7～5.3、3.1～4.2和2.1～6.1 kg Mg^–1;,平均为4.5、3.7、3.7 kg Mg^–1     

两种蔬菜对硝态氮的累积和还原

将粗厚山羊草（６Ｘ）、牡山羊草、瓦维洛夫山羊草等Ｄ２型异源细胞质导入普通小麦,研究它们对普通小麦籽粒品质的的影响。结果表明,Ｄ２型细胞质对提高蛋白质和湿面筋含量的作用很明显;对干面筋含量的影响因品种本身含量高低而不同,对低面筋含量品种的提高作用较大;对沉淀值的影响主要因核型不同而异。认为将Ｄ２型异源细胞质导入普通小麦是一条有效的品质改良途径。     

我国麦田有机肥替代化学氮肥的产量及经济环境效应

【目的】有机肥替代是在维持作物产量的同时减少化学氮肥用量的关键措施之一。然而,有机肥替代化学氮肥的小麦产量效应、环境代价和经济效益的复杂联系尚不清楚。本研究通过系统分析,量化了有机肥替代的农学、环境和经济效应,旨在为有机肥替代技术在我国小麦生产中的应用提供参考。【方法】本研究利用文献调研方法,对2019年12月前经同行评议发表的涉及有机肥替代化学氮肥在小麦生产上应用的文献通过Meta分析,从农学、环境和经济角度评估有机肥替代的综合效益。【结果】有机肥替代处理在化学氮肥用量平均减少43%的条件下,未降低小麦产量。有机肥替代比例对小麦产量有巨大影响。在替代化肥比例<15%和15%—30%时,有机肥替代处理分别增产8%和5%,而在替代化肥比例>30%时,未显著增产。小麦生产的净经济效益受替代比例和替代有机肥类型影响。当有机肥替代比例<30%时,净经济效益无显著性差异;而当替代比例>45%时,牛粪和商品有机肥作为替代有机肥时,净经济效益减少18%和68%。有机肥替代使小麦生长季的NH₃挥发减少24%、小麦收获期的土壤硝酸盐残留量减少16%,但使小麦生长季的N₂O排放量增加了32%。进一步分析可知,土壤性质、有机肥类型、气候条件、试验持续年限、产量和施肥水平均可调控有机肥替代的小麦产量效应。与单施化肥相比,有机肥替代处理在SOM>15 g·kg ^-1时显著增产4%,而在SOM≤15 g·kg ^-1时无增产效应,在土壤pH<7时增产8%、而在土壤pH>7时无增产效应。当鸡粪、猪粪和商品有机肥作为替代有机肥时,有机肥替代处理分别增产6%、6%和4%,而牛粪作为替代有机肥时无增产效应。有机肥替代处理在年降雨量>600 mm区域显著增产4%,而在≤600 mm区域无增产效应。在年平均气温>15℃区域增产5%,而在年平均气温<15℃区域无增产效应。有机肥持续应用>10年增产6%,而在<10年无增产效应;在高施氮量条件下有机肥替代使小麦产量显著增加4%,而在中、低施氮量条件下无增产效应。在低产水平下有机肥替代使小麦产量显著增加9%,而在中、高产下有机肥替代无增产效应。【结论】有机肥替代处理在化学氮肥用量平均减少43%的条件下,未降低小麦产量,在维持小麦产量的同时有大幅减少化学氮肥用量和氮损失的潜力,但未增加净经济效益。应用合理的化学氮肥替代量、有机肥类型在降水充足和高温区域更易发挥有机肥替代的增产效应。     

黄土高原不同地点小麦籽粒矿质元素的含量差异

【目的】研究同一区域不同地点小麦籽粒养分含量差异与土壤养分供应和作物养分吸收利用之间的关系,为科学施肥和培肥土壤提供依据。【方法】于2017—2018年分别在陕西永寿和杨凌布置田间试验,在施N 180 kg·hm^-2、P₂O₅ 100 kg·hm^-2、K₂O 75 kg·hm^-2的条件下种植来自我国不同麦区的20个小麦品种,收获期取样测定籽粒产量、各器官养分及土壤养分含量,分析两地间土壤养分供应与籽粒大、中、微量元素含量差异的关系。【结果】永寿小麦籽粒氮和钾含量比杨凌低10.6%和6.7%,两地小麦磷含量无显著差异。永寿土壤氮磷供应能力、小麦氮磷钾吸收和向籽粒的转移均高于杨凌;但试验年份永寿的降水总量及其分布均比杨凌的更有利于小麦生长和产量形成,由此引起的产量增幅高于籽粒氮钾吸收量增幅、与磷吸收量增幅接近,产量稀释效应是导致两地间氮磷钾含量变化的主要原因。永寿小麦籽粒钙和镁含量比杨凌高19.0%和10.3%,两地硫含量无显著差异。永寿土壤交换性镁供应能力低于杨凌,交换性钙与杨凌无差异,但永寿土壤较低的pH、速效钾和较高的有效硫更有利于小麦钙镁硫的吸收和向籽粒的转移;与杨凌相比,永寿小麦籽粒钙镁吸收量增幅大于产量增幅、硫吸收量增幅与产量接近,这是两地籽粒钙镁硫含量变化的主要原因。永寿小麦籽粒铁、锰和铜含量比杨凌高9.3%、22.2%和12.7%,锌含量比杨凌低63.1%。永寿 0—20 cm土层有效铁锰含量与杨凌无差异,铜锌含量低于杨凌;但永寿小麦灌浆期比杨凌长,有利于小麦从土壤中吸收微量元素,而锌吸收被较高的有效磷抑制,导致永寿小麦铁锰铜吸收和向籽粒的转移高于杨凌而锌吸收和转移低于杨凌,这是两地籽粒铁锰铜含量变化的原因。【结论】在同一区域的不同地点,土壤养分供应和降水差异引起的产量与养分吸收增减幅度不同是籽粒养分含量变化的主要原因。与杨凌相比,永寿小麦籽粒氮含量低的主要原因是产量稀释效应;小麦磷和硫含量不降低的原因是土壤较高的有效磷和有效硫供应使得小麦磷、硫吸收量与产量以相近幅度增加;小麦籽粒钾、锌含量低的原因分别是土壤钾锌供应不足和磷锌拮抗;小麦钙镁含量的增加主要是因为较低的土壤pH和速效钾促进了钙镁吸收和转移;小麦籽粒铁锰铜含量的增加主要归因于较长的灌浆期增加了这些元素的吸收和向籽粒的转移。农业生产中应根据当地土壤养分供应和气候特点有针对性地调控施肥,使小麦养分吸收与产量变化相协调,在实现增产的同时提高籽粒矿质营养品质。