根际注射施肥对黄土高原苹果氮素吸收利用及产量和品质的影响

【目的】在西北黄土高原地区,春季干旱少雨和肥料利用率低限制着生产优质苹果。国外通常应用水肥一体化技术来克服水肥利用率低的问题,但由于其硬件设施要求高,投资大,短期内在我国难以推广。近年来我国采用的根际注射施肥可利用施肥枪将肥料溶液直接注入根际土壤中,施肥成本低且技术简单。本研究利用同位素15N示踪技术,研究根际注射施肥对苹果氮素吸收利用及产量品质的影响,可为黄土高原果园水肥高效利用提供依据。【方法】以9年生富士/M26/新疆野苹果为试验材料,利用15N尿素标记肥料去向,最后通过MAT-251质谱计测15N丰度,得出果树各器官和土壤的肥料利用率。同时利用叶绿素仪(SPAD-502)测定标记叶片的SPAD值,用浸以磷酸甘油溶液的海绵进行田间原位测定,得到土壤氨挥发的量,用静态箱—气相色谱法测定土壤的N2O逸失量。综合对比分析黄土高原传统环状开沟撒施肥与根际注射施肥对苹果吸收利用氮素、肥料氮在土壤中残留及果实产量和品质的影响。【结果】黄土高原苹果园根际注射施肥的优越性体现在:1)施肥后一个月内,果园土壤的气态氮素损失发生变化,根际注射施肥比传统环状开沟施肥的氨挥发总量低54.9%,同时N2O的排放通量低5.0%。2)根际注射施肥后,促进了肥料在土壤中的扩散范围,扩大了根系肥水吸收容积,叶片和果实吸收的肥料氮比例(Ndff%)在整个生长季始终处于较高水平。生长季末期,根际注射施肥的整株氮素当季吸收率为53.04%,比环状开沟施肥提高12.25个百分点,表明根际注射施肥有利于氮素更快地被吸收利用,显著提高苹果树的氮素当季利用率。3)生长季末,在0—60 cm土层内,根际注射施肥的土壤氮素残留率为36.55%,而环状开沟施肥为43.13%,前者显著低于后者。4)在整个生长季内,根际注射施肥处理下的树体新梢叶片内叶绿素含量(SPAD)值一直高于环状开沟施肥。根际注射施肥能提高苹果单株产量和单果重,其单果重和单株产量分别比环状开沟施肥处理提高了3.8%和19.7%。【结论】黄土高原地区推广的果树根际注射施肥技术可以有效提高苹果树体氮素的利用率,降低了土壤中的氮素残留。此外注射施肥的深度、注射量、密度和时间均可根据不同时期的养分需要随时调整,使水肥在土壤中均匀分布,达到节水节肥的目的。同时可避免传统施肥时挖坑作业对浅土层吸收根的损伤,降低劳动力成本。综合来看,根际注射施肥是提高黄土高原区旱地苹果树肥水利用率、产量和品质的有效方式之一。     

红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究

研究红芸豆养分限制因子、植株干物质和氮、磷、钾养分积累及分配规律,可为红芸豆合理施肥及高产栽培提供理论依据。大田试验条件下,以‘英国红’红芸豆为试材,设置缺素试验,采集全施肥区植株样品,分析研究红芸豆不同生育时期各器官干物质量、养分含量及积累量。结果显示,氮磷钾配合全施显著提高红芸豆产量;缺氮、缺磷、缺钾处理与全施肥处理相比,产量分别降低14.2%、8.0%和11.3%,表明影响红芸豆产量的限制因子为氮钾磷。在整个生育期,红芸豆干物质累积速率先升高后降低;根、茎、荚皮和豆粒干物质累积量呈上升趋势,叶干物质在收获期有下降趋势,收获时不同部位干物质量为豆粒茎≈荚皮叶片根。随生育期推进,茎、叶和荚皮中氮含量呈递减趋势,豆粒中氮含量呈递增趋势,而各器官磷、钾含量呈递减趋势。盛花期到结荚期是养分累积最大期,其氮、磷、钾吸收量分别占整个生育期吸收总量的28.14%、49.22%和56.20%;不同器官吸收累积氮、磷、钾量不同,成熟期豆粒、叶、茎和根中均为累积氮最多、钾次之、磷最少,荚皮中累积钾最多、氮次之、磷最少。每生产100 kg红芸豆需供给N 4.37 kg、P2O5 2.38 kg、K2O 3.53 kg,比例为1∶0.54∶0.81。     

吉林省不同生态区玉米施氮效果与氮肥利用效率差异

整理2005—2013年吉林省"3414"田间试验,选取不施氮和推荐施氮处理数据,研究不同生态区玉米的氮肥施用效果和肥料利用效率现状,探讨区域差异及其影响因素。结果显示,吉林省不同生态区的玉米产量水平差异显著,总体上以中部半湿润平原区最高,其次是东部湿润山区,西部半干旱平原区相对较低。不同生态区玉米施氮效果也存在差异,其中东部最高,施氮的平均增产量与增产率分别为2.44 t hm-2和38.4%,其次为中部(2.40 t hm-2,34.3%),西部则显著偏低(2.21 t hm-2,33.4%)。相比中、西部地区,东部地区玉米的氮肥利用效率显著较高,其平均氮肥农学利用率、偏生产力和肥料贡献率分别为16.6 kg kg-1、65.9 kg kg-1和25.0%。随不施氮处理产量的提高,各生态区施氮处理产量均呈上升趋势而氮肥贡献率呈下降趋势,其中,西部地区的相对变幅较中、东部地区更为明显。可见,应根据区域气候环境条件和施氮响应特征对氮肥进行合理的配置与施用,建议吉林中部地区以维持作物需求为标准适当减少施氮量,东部地区可适度增加施氮量并配合栽培措施以消减光温资源不足对产量的限制,而西部地区应在培肥地力基础上推广高效节水用水技术,发挥水氮耦合效应以促进高产高效。     

黄土高原不同封育年限草地土壤与植物根系的生态化学计量特征

黄土高原特别是干草原地区植被演替的研究比较薄弱。当前植物生态化学计量学的研究主要集中在植物叶片方面,对根系的研究较少。选取宁夏云雾山草原植被不同封育年限的土壤和植物样品,以生态化学计量学原理为基础,测定并分析了土壤与根系的碳(C)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量比与相互关系。结果表明:(1)随着封育年限的增加,土壤容重逐渐减小,土壤有机碳和全氮变异性较大,全磷变异性较小,且封育初期土壤有机碳和全氮含量先降后升,至封育20、30年,保持相对平稳。0~20 cm土层土壤的碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)、氮磷比(N∶P)分别为9.04~9.63、19.62~32.27、2.14~3.37,20~40 cm土层土壤的分别为8.68~9.22、15.74~26.32、1.80~3.03。土壤有机碳与全氮、全磷之间存在极显著的正相关。(2)植物根系C、N、P含量变化范围分别为357.6~381.4 g kg-1、7.35~8.18 g kg-1、0.54~0.70 g kg-1;根系中的C元素含量随封育年限的增加逐渐升高,N、P元素含量均小于全球平均值。根系C∶N随着封育年限的增加变异性较大,C∶P、N∶P随着封育年限的增加变异性较小。(3)植物根系的C∶N∶P化学计量特征受土壤的影响调控大于其自身,且土壤磷含量对植物根系C∶N∶P生态化学计量特征影响的显著性(p0.01)大于土壤氮含量(p0.05)。此外,该地区封禁后,草地生产力易受到土壤N含量的限制。     

不同氮肥管理方式对华北粮田2排放和作物产量的影响分析

通过华北小麦和玉米田已发表文献分析,明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N2O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N2O排放;添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N2O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N2O减排和作物产量,小麦季推荐合理施氮量167~174 kg·hm-2,基追比1：1,添加DCD,土壤N2O总排放量为0.31 kg·hm-2,籽粒产量6200 kg·hm-2以上;玉米季推荐合理施氮量177~181 kg·hm-2,基追比2：3~1：2,添加DCD,土壤N2O总排放量1.70 kg·hm-2,籽粒产量9000 kg·hm-2以上。     

中亚热带丘陵区茶园和林地土壤春季2排放及其影响因素

中亚热带地区春季降雨频繁,茶园施肥量大,该季节茶园土壤氧化亚氮（N2O）排放量较高,研究春季茶园土壤N2O排放及其影响因子有一定意义。以中亚热带丘陵区土壤为对象,采用静态箱-气相色谱法,研究了两种植茶年限茶园和林地土壤春季N2O排放特征及其影响因子。结果表明：茶园N2O排放量明显高于林地,50年茶园N2O排放量明显高于20年茶园,林地N2O的排放量最少;50年茶园、20年茶园和林地土壤春季N2O累积排放量分别为2.07、1.39、0.22 kg·hm-2。两种植茶年限茶园土壤N2O排放通量均与土壤NO-3-N含量呈显著正相关（P<0.05）,林地土壤N2O排放通量则与土壤NH+4-N含量呈极显著正相关关系（P<0.01）;茶园和林地土壤N2O排放通量均与5 d累积降雨量之间存在显著的相关性。多元逐步回归分析显示,茶园土壤N2O排放通量受土壤温度和NO-3-N含量影响,共同解释其48%~49%的变化;林地土壤N2O排放通量受土壤温度和NH+4-N含量影响,共同解释其55%的变化。这项研究显示施肥对春季茶园N2O排放的促进作用与降雨有关。     

氮肥与氮转化调控剂配施降低夏玉米-冬小麦农田N2O排放

针对农业生产中氮肥施用不合理导致氮肥利用率低、N_2O排放增加及经济效益下降等问题,采用田间试验法研究了不同氮肥与氮转化调控剂配施模式的夏玉米-冬小麦一年两作农田N_2O排放特征及经济效益。结果表明:与农民施氮肥处理(FN)相比,各推荐施氮处理在夏玉米季和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低29.2%~65.4%(P0.05)和26.9%~74.9%(P0.05),N_2O排放总量分别降低1.05~2.72(P0.05)和1.10~2.47(P0.05)kg/hm~2;整个轮作季纯收益增加967.5~3 887.0元/hm~2。同等施氮量条件下,与推荐施氮处理(RN)相比,夏玉米季推荐施氮配施双氰胺处理(RN+DCD)和推荐施氮配施吡啶处理(RN+CP)分别使N_2O平均排放通量降低41.5%(P0.05)和31.2%(P0.05);而在冬小麦季则分别下降63.0%(P0.05)和65.7%(P0.05);整个轮作季RN+DCD和RN+CP处理N_2O排放总量分别降低了52.5%(P0.05)和49.0%(P0.05),纯收益分别增加312.6和708.9元/hm~2。夏玉米季,土壤N_2O阶段排放峰值出现在三叶期-拔节期和大喇叭口期-抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在播种-冬前苗期和返青-拔节期。考虑作物产量、N_2O排放以及经济效益,RN+DCD和RN+CP处理经济效益较高,N_2O排放总量较少,是兼顾作物产量、农民收入及大气环境的推荐氮肥管理措施。     

豆科绿肥对渭北旱塬土壤养分及生态化学计量学特征影响

渭北旱塬是我国重要的农业生态区,但土壤贫瘠、水土流失严重,亟需培肥土壤、改善生态环境。为探究渭北旱塬地区夏闲期种植并翻压豆科绿肥后土壤养分及其生态化学计量学特征的变化规律,采用田间定位试验,分别设置了3种豆科绿肥(绿豆、大豆和长武怀豆)和4个施氮水平,连续6年种植并翻压绿肥后,分析了土壤中养分含量,采用生态化学计量学方法计算了不同条件下的生态化学计量比值。结果表明:与对照(休闲)处理相比,长期种植并翻压豆科绿肥能显著提高土壤有机碳、全氮和碱解氮等养分指标含量,3种养分分别提高了4.47%~15.35%、5.21%~6.25%和11.00%~14.35%,且均以怀豆处理提升效果最佳。翻压绿肥短期内(2周后),土壤全氮含量的提升幅度大于有机碳和碱解氮。怀豆处理的有机碳、全氮、碱解氮、全磷和有效磷含量在短期和长期内均显著升高,培肥效果最为明显。翻压绿肥后,短期内土壤C∶N降低,但从长期效应来看,翻压绿肥提高了土壤C∶N,有利于土壤有机质的积累,能有效改善土壤养分平衡状态。土壤C∶P和N∶P与土壤C、N含量变化关系较为密切。夏闲期长期种植并翻压绿肥明显改善了土壤碳、氮养分状况,是渭北旱塬地区土壤培肥的有效措施。     

综合指数法定量评价玉米氮肥施用综合效应

针对传统农业技术措施的评价方法难以兼顾产量、品质、环境和资源成本等多因素的现状,采用戒上型隶属函数确定考核指标的隶属度值,采用相关分析法确定考核指标的权重系数,应用综合指数法定量、定性地对以氮肥施用综合效应为例的农业技术措施评价方法做了初步探讨。数据基于3年定位试验,研究不施氮肥、农民传统施氮、比传统施氮减氮20%的优化施肥、减氮20%配合秸秆还田、减氮20%施用包膜尿素对耕型壤质草甸土区玉米年际产量、土壤养分综合指数、肥料利用率、氮收获指数、氧化亚氮季节排放总量的影响。考核指标根据本试验设计的主要研究目的而选取。试验结果显示:减氮20%施用包膜尿素处理和减氮20%配合秸秆还田处理的综合评价指数分别比优化施肥处理高出37.0%和30.1%,比农民习惯施肥处理高出了33.2%和27.5%。根据试验技术措施的综合指数定量评价,建议推广比农民习惯施肥量减少氮量20%的包膜尿素一次性施入在玉米生产中的应用。     

肥料~(15)N对烟叶氮和烟碱含量的影响

利用15N示踪技术在黄壤烟区研究了烤烟不同部位烟叶氮和烟碱含量的变化及肥料氮在烟碱中的分配。结果表明,不施氮肥的情况下,烟株第10片以上烟叶烟碱含量达到3.54%;施氮量为97.5kghm-2时,10片以上烟叶烟碱含量达到4.13%以上。烟碱积累在整个生育期是呈不断增加的趋势,于移栽后7周内积累较少,烟碱积累主要集中在9～15周,到烟叶采收结束17周为122.55kghm-2。烟叶进入成熟期后,烟碱含量与各部位烟叶来自土壤氮素比例呈正相关,其中与上部烟叶相关系数达0.88。烟碱总氮中来自肥料氮于下部、中部和上部烟叶分别占28.31%,26.63%和25.45%;相应构成烟碱的氮素中,下、中、上部烟叶中有来自土壤氮分别为71.69%、73.37%和74.55%。追肥氮占施氮总量30%条件下,烟碱中氮来自追肥氮在下、中和上部烟叶分别占14.25%、15.30%和14.94%,追肥氮是烟叶烟碱总氮主要氮源。