改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著提高群体颖花量并增产,在N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为5.18%7.10%,高于N2水平的2.70%4.29%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加6.52%和5.55%,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素积累量和氮肥利用效率。     

行距配置方式对夏玉米氮素吸收利用及产量的影响

为确定黄淮南部夏玉米产区机械化生产适宜的行距配置方式,2012—2013年同时在河南省方城县和辉县两个试验点设置大田试验,以高、中、低3种株高类型的玉米杂交种‘先玉335’、‘郑单958’和‘512-4’为材料,设置2个种植密度(低:60 000株·hm~(-2);高:75 000株·hm~(-2))、5个行距配置方式(50 cm、60 cm、70 cm、80cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行距),研究了不同株型玉米品种在不同密度和行距配置条件下对氮素吸收利用效率和产量的影响。结果显示,低密度种植条件下,高秆的‘XY335’和矮秆的‘512-4’均以60 cm等行距处理产量优势明显;中秆的‘ZD958’在辉县和方城分别以60 cm和70 cm等行距产量最高。在高密度种植条件下,高秆的‘XY335’和中秆的‘ZD958’均以60 cm等行距处理产量最高;而矮秆的‘512-4’则以50 cm等行距种植产量优势明显,但与60 cm等行距处理差异不显著。植株氮积累量随行距的扩大呈先升高后降低的趋势,以60 cm等行距的氮积累量较大,低密度时显著高于80 cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行距处理,而高密度下与各行距处理差异不显著;不同品种植株氮积累量对行距反应不同,高秆品种在行距间差异不显著,中秆品种80 cm等行距最低且与其余行距处理差异显著,矮秆品种50 cm和60 cm等行距氮积累量最高且与其余行距差异显著。两个密度种植条件下,籽粒氮积累量和氮素收获指数均随行距的扩大先升高后降低,在60 cm等行距处理达到最大值,并且均显著高于其他行距处理;氮肥偏生产力随行距的扩大呈现先升高后降低的趋势,60 cm等行距处理较高,但在低密度下与其他行距处理差异不显著,高密度时与80 cm等行距处理差异显著。与其他行距处理相比,60 cm等行距处理具有相对较高的氮素吸收利用效率和产量,能够较好地协调玉米土壤与植株的氮素吸收利用关系,兼顾不同株高类型玉米品种在一定密度范围内获得高产,可作为目前黄淮南部地区夏玉米统一的行距配置方式进行推广。     

生物降解膜促进冬油菜养分吸收减少土壤硝态氮累积

针对普通地膜覆盖导致的农田环境污染和土地退化问题,通过2 a田间试验,从土壤有机质含量、硝态氮累积与分布、作物养分吸收和籽粒产量等层面出发,进行了普通地膜覆盖(PM)、生物降解地膜覆盖(JM)和露地(CK)栽培冬油菜的对比研究。结果表明,播种后60和150 d,JM处理的土壤有机质含量、土壤硝态氮的累积和分布与PM处理无显著差异;播种后240 d,JM处理的土壤有机质含量显著大于PM处理,土壤硝态氮的累积量显著小于PM处理,且PM处理土壤硝态氮的淋洗下移峰值更大。PM和JM处理冬油菜的产量及地上部各器官的氮、磷、钾吸收量均显著大于CK,且PM和JM无显著差异。与PM处理相比,JM处理在播种后240 d时土壤有机质质量分数提高7.0%,土壤硝态氮累积量减少34.1%。可见,PM处理在冬油菜生育后期过分消耗地力,且残留在土壤中的硝态氮含量较高。该研究从土壤营养和作物养分吸收利用方面为生物降解地膜应用于农业生产的可行性提供了理论依据。     

不同水肥管理对水稻分蘖期根系特征和氮磷钾养分累积的影响

为探讨节水灌溉与氮肥施用对水稻分蘖期根系特征和氮磷钾累积的影响,该试验采用防雨棚池栽试验,研究2个灌溉模式(常规灌溉与控制灌溉)与3个施氮量(90、180和270 kg hm-2)对水稻分蘖期根系活力、最长根长、根直径、根体积、水稻根、茎、叶的含氮、磷、钾量及累积量的影响。研究结果表明,随着施氮水平增加,水稻根茎叶及整株的氮含量、茎及整株的氮累积量、茎的钾含量增加,水稻根系活力、最长根长、根直径、根体积、整株生物干质量、根叶的氮累积量、根叶及整株的磷含量、根叶茎及整株的磷累积量、根叶的钾含量、根茎叶及整株的钾累积量呈先增加后降低趋势;与常规灌溉模式相比,水稻根系活力、根直径、根体积、叶氮累积量、根及整株的磷含量增加。在该试验条件下,以控制灌溉模式下施氮量180 kg hm-2利于水稻分蘖期根系生长和养分吸收利用,水稻根系活力、根体积、整株生物干质量、整株的氮含量、整株氮累积量分别达到0.94%、21.27 cm3、22.68 g plant-1、72.40 mg g-1、1.74 g plant-1。该研究为认识水氮调控下水稻分蘖期根系特征与氮、磷、钾吸收利用,指导水稻节水节肥栽培实践提供支撑。     

氮肥品种和用量对水稻产量和镉吸收的影响研究

采用盆栽试验,研究了Cd污染土壤上,不同氮肥品种和用量对水稻产量和Cd吸收的影响。结果表明,与磷钾配施的4个氮肥处理中,施用尿素处理水稻产量最高,其次为施(NH4)2SO4和NH4Cl处理,施NH4NO3处理水稻产量最低。与施(NH4)2SO4、NH4NO3和尿素处理相比,施NH4Cl处理可显著增加水稻对Cd的吸收,并促进Cd由秸秆向籽粒的转移;而其他3种氮肥对水稻秸秆和籽粒中Cd含量的影响效应相当。适量尿素[0.2g(N)·kg-1]处理能显著降低水稻籽粒Cd含量,而不施尿素和高量尿素处理都显著提高了水稻籽粒中的Cd含量。研究表明,在Cd污染的水稻土上,采用抗Cd污染的水稻品种和优化肥、水管理措施,可使稻米中Cd含量低于国家无公害大米的限量指标。     

不同生境下锌镉在伴矿景天不同叶龄叶中的富集与分布特征

田间试验、温室盆栽和生长室水培试验研究了Zn和Cd超富集植物伴矿景天不同叶龄叶片的Zn、Cd富集和分布特征。结果显示,田间条件下伴矿景天新叶中Cd浓度高于成熟叶、但新叶中Zn浓度低于成熟叶。温室盆栽试验发现,连续种植伴矿景天,第4季时低污染土壤（S1）上新叶中Zn浓度低于成熟叶,但高污染土壤（S4）上新叶中Zn浓度高于成熟叶;而到了第6季,S1、S4上新叶中Zn浓度均低于成熟叶,且在S1上两者达到显著水平;第4和第6季,伴矿景天新叶中Cd浓度始终高于成熟叶（除S1成熟叶中Cd浓度略高于新叶外）。水培试验结果发现,无论在高Zn（600 mmol/L）、高Cd（100 mmol/L）,还是低Zn（10 mmol/L）、低Cd（1 mmol/L）处理,新叶中Zn、Cd浓度均高于成熟叶;而且随着处理时间的延长,新叶和成熟叶中Zn、Cd浓度均明显上升。水培条件下,新叶和成熟叶中Zn最高分别为43 107、33 774 mg/kg（以干重计）（600 mmol/L,处理56 天）;新叶和成熟叶中Cd的最高浓度分别为15 057、9 060 mg/kg（以干重计）（100 mmol/L Cd,处理56 天）。这些结果表明,Zn、Cd在伴矿景天新叶和成熟叶中富集和分布与其生长介质中Zn、Cd的浓度尤其是有效态浓度、处理时间及植物所处的生长阶段等有关,同时也表明Zn、Cd优先分布于新叶可能与伴矿景天超富集Zn、Cd的机制有关。     

氮肥运筹、配施有机肥和坐水种对春玉米产量与养分吸收转运的影响

采用田间试验方法,研究了氮肥运筹、配施有机肥和坐水种对春玉米产量与养分吸收转运的影响。结果表明,适宜氮肥运筹方式、配施有机肥和坐水种均能显著增加春玉米产量,氮肥两次追肥处理的产量较一次追肥处理的产量增加10.6%～17.0%,配施有机肥增产10.3%～18.0%,坐水种增产9.1%,配施有机肥并坐水种增产20.4%。氮肥两次追施、配施有机肥及配施有机肥并坐水种均能显著提高春玉米干物质最大积累速率和积累总量,分别提高干物质最大积累速率11.1%～29.5%、28.0%～28.8%和32.1%,依次提高干物质积累总量11.9%～15.5%、21.2%～24.4%和26.9%。氮肥两次追施、配施有机肥和坐水种均可提高N、P、K养分最大吸收速率和吸收总量,养分最大吸收速率以K最高,N居中,P最低;养分吸收总量以N最高,K居中,P最低;养分最大吸收速率出现的时间以K最早（57.2～60.4 d）,N居中（65.3～68.5 d）,P最晚（71.4～74.8 d）,三者均早于干物质积累最大速率出现的时间（82.5～89.3 d）。氮肥两次追施、配施有机肥和坐水种均有利于N、P、K养分由营养体向籽粒的转运量、转运效率、籽粒中养分含量以及氮肥利用率的提高,养分转运效率以P最高（59.3%～66.1%）,其次是N（41.5%～55.1%）,K最低（35.9%～38.0%）。在本实验条件下,施氮量为225 kg/hm2,基肥:拔节肥比1:3,配施有机肥结合坐水种,为最佳施肥处理。     

不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响

运用15N示踪法研究了不同施氮量对两个品种水稻（4007和武运粳15）干物质积累量与其对15N吸收及分配的影响。结果表明,当施氮量超过N 150 kg/hm2时, 两个品种水稻子粒产量均不再显著增加。4007在4个施氮量下(N 100,150,200和 250 kg/hm2)分别比无氮区增产22.3%,36.9%,43.2%和38.1%;武运粳15分别增产10.6%,18.8%,27.1%和21.5%。同一施氮量下,4007子粒中15N累积量显著高于武运粳15,但茎叶和根中没有差异。增加施氮量降低了15N在水稻子粒中的分配比例,但提高了茎叶中15N的分配比例。15N在根中的分配比例不受施氮量和品种的影响。研究结果还表明,同一施氮量下,4007对肥料氮的总体利用率要比武运粳15高3～6个百分点。     

Acidulated activation of phosphate rock enhances release,lateral transport and uptake of phosphorus and trace metals upon direct-soil application

Phosphate rock (PR) was activated via acidulation with HCl, EDTA, and oxalic acid to enhance its reactivity. The release, lateral transport, and uptake of phosphorus (P) along with trace metals from pristine and activated PRs were investigated in a soil micro-block system over a period of 27 days, using wheat (Triticum aestivum L.) plants. Significantly (p < 0.05) higher amounts of available soil P, Fe, Mn, and Zn were released from all the PRs after application to soil within first 9 days of seedling transplantation, while the release of other trace metals (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, and Pb) was minimal (<1.2 mg kg^?1). On cumulative basis, APR-O (oxalic acid activated PR) was the most efficient amendment releasing 164% more available P, followed by APR-E (EDTA activated PR) releasing 130% more available P, compared to the pristine PR. Similar results were also observed in the release of available Fe, Mn, Zn, and other trace metals. The highest diffusive mass fluxes for available P, Mn, Fe, and Zn in soil were observed after 3 days of seedling transplantation, which reduced subsequently. The uptake of P, Fe, Mn, and Zn by wheat plants was increased by 394%, 715%, 92%, and 91%, respectively, in APR-O application compared to the pristine PR, while it was increased by 280%, 188%, 16%, and 27%, respectively, in APR-E application compared to the pristine PR. Subsequently, APR-O and APR-E amendments resulted in enhanced shoot lengths, root lengths, shoot dry matter, and root dry matter contents of wheat plants. Hence, it was concluded that activation of PR with oxalic acid and EDTA prior to direct soil application may enhance the reactivity of PR and could serve as a cost-effect fertilization strategy for higher wheat crop production.     

旱地高产小麦品种籽粒锌含量差异与氮磷钾吸收利用的关系

【目的】明确旱地条件下高产小麦品种籽粒锌含量差异与氮磷钾吸收利用的关系,为品种选育和科学施肥提供依据。【方法】于2013—2016年连续三年在黄土高原旱地进行田间试验,试验采用裂区设计,主处理为不施肥(CK)和施肥(NP),副处理为来自我国主要麦区的123个品种。施肥处理为N 150 kg/hm^2 (尿素,含N46%)、P_2O_5 100 kg/hm^2 (过磷酸钙,含P_2O_5 16%)。成熟期在每个品种中间2行随机抽取30穗小麦,连根拔起后,从根茎结合处剪断弃去根系,分为茎、叶、颖壳(含穗轴)和籽粒,称风干重。分析了样品中氮、磷、钾、锌含量,计算了养分的吸收量及转移量。【结果】施肥条件下高产小麦品种籽粒锌含量存在显著差异,高锌品种比低锌品种显著高54%。高锌品种的籽粒氮、磷含量分别比低锌品种显著高9%、7%,钾含量无显著差异,施肥使两组品种的氮含量显著提高,磷钾含量降低。高产高锌品种具有更高的籽粒和地上部氮、磷吸收能力,钾吸收能力与低锌品种相比无显著差异,施肥可使高锌品种的氮磷钾吸收量增幅高于低锌品种;两组品种间的氮、磷转移能力无显著差异,而高锌品种的钾转移能力较低,且两组品种的氮磷钾转移能力因施肥降低幅度一致。【结论】旱地条件下土壤养分供应充足时,高产高锌小麦品种的氮磷吸收能力强,钾转移能力弱,籽粒氮磷含量高,与低锌品种相比钾含量无显著差异。通过品种选育可同时提高旱地高产小麦籽粒锌和蛋白质含量,并提高磷含量。考虑到磷含量高时会降低籽粒锌的生物有效性,生产中通过施肥措施,适当调控磷肥,增加氮肥,在提高小麦籽粒氮锌含量的同时提高籽粒锌的生物有效性。