不同日产量类型机插杂交籼稻的氮素吸收利用特性

【目的】 明确不同日产量类型机插杂交籼稻的氮素吸收利用特性,为西南稻区中籼杂交稻机插高产栽培和品种选育提供理论和实践依据。 【方法】 以西南稻区的20个中籼杂交稻品种为材料,依据日产量将供试品种聚类为高日产、中日产和低日产3个类型,进而研究了不同日产量类型机插杂交籼稻间的氮素积累、分配、转运及氮素生产利用效率的差异及其与日产量的关系。【结果】（1）不同日产量类型机插杂交籼稻间氮素积累特性差异明显。较中日产和低日产类型,高日产类型机插杂交籼稻在拔节前（播种—拔节期）具有较低的氮素积累比例,但其能有效提高拔节期和齐穗期各器官及植株含氮量,成熟期穗部和植株含氮率,以及2017年拔节—齐穗阶段的氮素积累量和2018年齐穗—成熟阶段氮素积累速率,进而提高全生育期氮素积累速率,使全生育期植株氮素积累量分别增加了3.70%—5.97%和16.57%—18.63%。（2）高日产类型机插杂交籼稻具有较高的齐穗期茎鞘和成熟期穗部氮素分配比例,以及较低的成熟期叶片氮素分配比例,其地上部营养器官（特别是茎鞘）氮素转运量明显高于中日产和低日产类型。（3）低日产类型机插杂交籼稻显著提高了氮素干物质生产效率,而高日产类型则能有效提高氮素收获指数和偏生产力。（4）相关分析表明,随日产量增加,各生育时期植株含氮率,拔节—齐穗阶段植株氮素积累量和积累速率,齐穗期茎鞘氮素分配比例和氮素偏生产力均显著增加,拔节前氮素积累比例、成熟期叶片氮素分配比例和氮素干物质生产效率均显著降低。【结论】整体看来,拔节—齐穗阶段植株氮素积累速率快、积累量大,齐穗期茎鞘和成熟穗部氮素分配比例高,可作为高日产类型机插杂交籼稻的氮素吸收利用特征指标。     

基于叶片反射光谱估测水稻氮营养指数

【目的】基于叶片反射光谱建立快速、无损监测水稻氮营养指数（nitrogen nutrition index,NNI）的估算模型。【方法】2018—2019年开展2个水稻品种（徽两优898和Y两优900）及5个氮肥梯度（施氮量为0、75、150、225和300 kg·hm^-2,分别记为N₀、N₁、N₂、N₃、N₄）的田间小区试验,测定关键生育期不同叶位叶片反射光谱和植株NNI,构建多种光谱指数的水稻NNI监测模型。【结果】单叶及叶位组合的敏感波段均分布在540 nm的绿光波长处,其与近红外波段构成的窄波段比值指数SR（R₉₀₀,R₅₄₀）可较好反演水稻NNI。但不同叶位叶片窄波段比值指数与水稻NNI的预测精度表现不同,顶3叶（L₃）预测精度最好（R²=0.731,RMSE =0.130,RE=11.6%）,顶2叶（L₂）次之（R²=0.707,RMSE =0.136,RE =12.2%）,顶1叶（L₁）最差（R²=0.443,RMSE =0.187,RE =14.7%）;顶2叶和顶3叶组合平均光谱（L₂₃）的预测精度优于单叶水平和其他叶位组合（R²=0.740,RMSE =0.128,RE =11.5%）。再将窄波段比值指数SR（R₉₀₀,R₅₄₀）近红外与绿光区域分别重采样50 nm和10 nm,所构建的宽波段比值指数SR[AR_{（900±50）},AR_{（540±10）}]模型精度较SR（R₉₀₀,R₅₄₀）未明显降低,且在L₂₃水平下2个模型的模型精度和预测精度基本一致（R²=0.740,RMSE =0.128,RE =11.5%）。水稻NNI小于1时与产量呈线性的正相关关系（P<0.05）,大于1时产量趋于平稳。【结论】L₂和L₃叶片反射光谱为监测水稻NNI的敏感叶位,其中叶位组合L₂₃可提高模型预测精度。基于叶片反射光谱构建的多种波段比值指数（SR（R₉₀₀,R₅₄₀）和SR[AR_{（900±50）},AR_{（540±10）}]）可快速估测水稻NNI,从而为不同传感器对水稻氮营养指数估测监测研究提供了理论依据。     

氮磷钾用量对基质培茄子产量、根系形态和根际微生物数量与酶活性的影响

【目的】研究日光温室基质培条件下,不同氮磷钾用量对茄子产量、根系生长和根际基质中微生物数量及酶活性的影响,为基质培茄子氮磷钾养分合理施用提供理论依据。【方法】采用基质槽栽和水肥一体化滴灌方式,以前期试验得到的基质配方沙子:炉渣:菇渣=6:3:1（体积比）为栽培基质,以不施肥处理为对照（CK）,以目标产量施肥量（目标产量施肥量=（目标产量需肥量-基质中速效养分含量）/化肥利用率）设定100%施肥量（F4）,在此基础上,分别减少60%（F1）、40%（F2）、20%（F3）及增加20%（F5）和40%（F6）施肥量,研究氮磷钾用量对茄子产量、根系发育和根际基质微生物数量和酶活性的影响。【结果】茄子单株产量随氮磷钾用量增加呈先增高后降低的趋势,较CK增产幅度为101.1%—212.9%,F3处理下单株产量最高,比CK高212.9%（P<0.05）。根际基质中微生物以细菌为主,其次为放线菌,真菌较少。定植90 d后,随氮磷钾施用量增加,茄子根际基质中速效氮、磷、钾含量逐渐增加,细菌、真菌和放线菌数量,蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性呈先升高后降低的趋势,F3处理下均较高,高氮磷钾处理（F4、F5和F6）下脲酶活性较高;根系活力、根系总长度和根系表面积呈先增加后降低的趋势,在F2处理下较高,分别较CK增加109.2%、49.2%和46.5%,差异显著。细菌数量与基质酶活性呈显著正相关,脲酶活性与速效氮、磷、钾含量呈极显著正相关,过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性与速效磷、钾含量呈显著正相关;细菌数量、过氧化氢酶活性与根系活力和产量呈极显著正相关,脲酶活性、速效磷、速效钾含量与根系活力和产量呈显著正相关,根系活力与单株产量呈极显著正相关。【结论】在沙子:炉渣:菇渣=6:3:1（体积比）的栽培基质条件下,日光温室冬春茬茄子的适宜氮磷钾用量分别为N 180.6 kg·hm^-2、P₂O₅ 212.1 kg·hm^-2、K₂O 434.9 kg·hm^-2,依此量施肥有利于茄子产量、根系活力和基质微生物数量及酶活性的提高,可为茄子生长提供良好的微生态环境。     

Source–sink relations and responses to sink–source manipulations during grain filling in wheat

The source–sink ratio during grain filling is a critical factor that affects crop yield in wheat, and the main objective of this study was to determine the source–sink relations at both the canopy scale and the individual culm level under two nitrogen (N) levels at the post-jointing stage.  Nine widely-used cultivars were chosen for analyzing source–sink relations in southwestern China; and three typical cultivars of different plant types were subjected to artificial manipulation of the grain-filling source–sink ratio to supplement crop growth measurements.  A field experiment was conducted over two consecutive seasons under two N rates (N+, 150 kg ha^–1; N–, 60 kg ha^–1), and three manipulations were imposed after anthesis: control (Ct), removal of flag and penultimate leaves (Lr) and removal of spikelets on one side of each spike (Sr).  The results showed that the single grain weights in the three cultivars were significantly decreased by Lr and increased by Sr, which demonstrated that wheat grain yield potential seems more source-limited than sink-limited during grain filling, but the source–sink balance was obviously changed by climatic variations and N deficient environments.  Grain yield was highly associated with sink capacity (SICA), grain number, biomass, SPAD values, and leaf area index during grain filling, indicating a higher degree of source limitation with an increase in sink capacity.  Therefore, source limitation should be taken into account by breeders when SICA is increased, especially under non-limiting conditions.  Chuanmai 104, a half-compact type with a mid-sized spike and a long narrow upper leaf, showed relatively better performance in source–sink relations.  Since this cultivar showed the characteristics of a lower reduction in grain weight after Lr, a larger increase after Sr, and a lower reduction in post-anthesis dry matter accumulation, then the greater current photosynthesis during grain filling contributed to the grain after source and sink manipulation.      

设施土壤障碍分析与平衡肥施用效果研究

对宿城区设施土壤进行采样测定与分析,明确土壤养分污染的主要障碍因子,根据土壤所缺养分设计平衡肥配方,研究平衡肥施用在作物增产提质与消除土壤污染方面的作用效果。实验室分析测定与田间试验结果表明：（1）宿城区代表性设施土壤总体上存在有机质含量和有效磷水平偏低的问题;部分土壤存在次生盐渍化现象,土壤速效氮、速效钾含量水平总体偏高,但变异较大,少数土壤仍存在氮素和钾素供应不足的问题。（2）土壤水溶性盐含量变异很大,高浓度导致土壤存在盐渍化危害,低浓度导致土壤养分供应强度不能满足作物生长基本需求;部分土壤水溶性K⁺/Mg²偏高、部分土壤K⁺/Mg²偏低,多数土壤Mg²⁺/Ca²⁺严重偏低。（3）根据土壤养分、盐分状况配制的平衡肥,具有促进作物高产优质、降低土壤污染负荷的作用,其中以450 kg/hm²处理效果较为突出。     

有机无机肥配施对精量穴直播水稻产量及氮素利用的影响

为探究有机无机肥配施对精量穴直播水稻产量及氮素利用的影响,2018—2020年,选用鸡粪型有机肥进行不同比例有机肥替代化肥田间小区试验。试验采用两因素裂区设计,主区为3个杂交水稻品种,分别是宜香优1108、F优498、德优4727;副区为不同比例有机肥替代化肥,在总施氮量150 kg·hm^-2水平下,设置100%化学N肥（M1）、75%化学N肥+25%有机肥（M2）、50%化学N肥+50%有机肥（M3）、25%化学N肥+75%有机肥（M4）和100%有机肥（M5）共5个处理,以不施N肥为对照（CK）。结果表明,随着有机肥比例的增加,3个品种的每穗粒数和产量均先增加后降低。对于宜香优1108,M2处理的每穗粒数最多、产量最高,2018、2019和2020年分别较M1处理增产2.92%、5.53%和8.07%。对于F优498和德优4727,M3处理的每穗粒数最多、产量最高,3年分别较M1处理平均增产9.13%、7.33%、7.21%和2.7%、6.03%、8.69%。施肥处理中均以M5处理的产量最低。对于氮素转运率,M2和M3处理水稻的氮素转运率增加,其中,宜香优1108在M2和M3处理下氮素转运率3年平均较M1处理提高9.40%和11.41%,F优498提高9.63%和19.18%,德优4727提高9.40%和18.03%。随着有机肥比例的增加,氮素表观利用率降低,氮素收获指数、氮素农学利用率和氮肥偏生产力均先增加后减少。宜香优1108在M2和M3处理下氮素收获指数3年平均较M1处理提高5.05%和5.54%,F优498提高4.53%和8.80%,德优4727提高4.88%和8.98%。由此表明,在精量穴直播下,有机肥与无机肥的合理配施能更好地调控水稻对养分的吸收利用,从而提高产量;宜香优1108采用25%有机肥替代化学氮肥时产量最佳,而F优498和德优4727采用50%有机肥替代化学氮肥增产效果更好。     

氮水平对雪菊幼苗中黄酮类化合物和矿质营养累积的影响

为探讨氮素水平对雪菊幼苗中黄酮类化合物和矿质营养累积的影响,以采自新疆皮山县克里阳乡的雪菊种子为供试材料,分别设置0（N1）、0.625（N2）、1.250（N3）、2.500（N4）、和5.000（N5）mmol·L^-1Ca（NO₃）₂ 共5个氮素水平处理雪菊幼苗,对雪菊的形态指标、矿质元素含量、黄酮类物质含量及关键酶活性进行测定分析。结果表明,随着氮素施用水平的增加,雪菊幼苗植株的碳/氮呈下降趋势,根、茎、叶中矿质元素含量发生显著变化。黄酮类化合物在较低氮素水平（N1、N2和N3处理）时含量较高,与苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟化酶、4-香豆酸辅酶A连接酶、查尔酮合成酶活性密切相关。相关分析表明,雪菊植株内部矿质营养平衡对黄酮类化合物的积累有显著影响,特别是植株体内钾、钙、铜和铁元素的含量。综上所述,氮素的有效性及植株内部矿质营养的平衡可显著影响雪菊黄酮类物质的积累,为改善雪菊黄酮类化合物的积累及建立雪菊最佳种植策略提供了理论依据。     

减施氮肥对芝麻农艺性状、光合特性及产量的影响

为研究减施氮肥对芝麻农艺性状、光合及产量的影响,以郑太芝4号为试验材料,在大田设置不施氮肥（N0）、减施氮肥（75 kg·hm^-2,N1）、常规氮肥（150 kg·hm^-2,N2）和高施氮肥（225 kg·hm^-2,N3）共4个处理,系统研究不同处理下芝麻在苗期、现蕾期、初花期、盛花期、终花期和成熟期植株叶片的光合特性及收获期的农艺性状和产量、品质等。结果表明,与N2处理相比,N1处理的主茎果轴长度、单株蒴数、单蒴粒数、千粒重无显著变化;株高显著下降;单株产量略微增加,但未达到显著水平;经济系数增加6.10%。N0处理的株高、主茎果轴长度、单株蒴数、单蒴粒数、千粒重、单株产量和经济系数较N2分别显著降低15.89%、12.70%、25.67%、6.38%、10.00%、40.15%和16.43 %。从干物质积累来看,N1处理的根干重、叶干重、茎干重、蒴果皮干重、总干物质重和粒蒴比与N2处理差异不显著;N0处理的根干重、茎干重、蒴果皮干重、总干物质和粒蒴比重较N2分别显著降低19.40%、25.40%、28.40%、27.57%和9.83%。从光合特性来看,N1处理的净光合速率（net photosynthetic rate,P_n）、蒸腾速率（transpiration rate,T_r）、水分利用率（water use efficiency, WUE）、气孔导度（stomatal conductance,G_s）和胞间CO₂浓度（intercellular CO₂ concentration,C_i）与N2处理差异不显著;N0处理的P_n和WUE分别较N2处理降低8.15%和8.52%。综上所述,氮肥减施50%对芝麻农艺性状、产量性状及光合特性无显著影响,为芝麻高产、高效栽培提供了理论指导与技术支撑。     

氮磷钾配施对戈壁日光温室基质槽培番茄产量和品质的影响

【目的】研究氮、磷、钾肥配施对戈壁日光温室有机基质槽培番茄产量和品质的影响,以探明基质槽培番茄高产优质的适宜氮、磷、钾施用量及配比。【方法】在戈壁日光温室有机基质槽培条件下,以番茄品种吉诺比利为试材,采用氮磷钾3因素5水平正交旋转组合设计,共计20个处理,测定不同施肥处理番茄的产量与品质,然后以氮、磷、钾肥施用量的编码值为自变量,番茄的产量与品质综合评分为因变量进行二次多项式回归分析,得到氮、磷、钾肥与番茄产量和品质之间的回归模型,在此基础上,对氮、磷、钾肥进行主效因子、单因子以及互作效应分析,最终确定了番茄高产优质的氮、磷、钾肥施用量及配比。【结果】建立了氮、磷、钾肥施用量编码值与番茄产量和品质综合评分之间的回归模型,经F检验可知回归关系达极显著水平。主效因子分析结果显示,3种肥料因子对番茄产量和品质的影响均以氮肥最大,钾肥次之,磷肥较小,表明氮是影响戈壁日光温室有机基质槽培番茄产量和品质的首要因素。单因子效应分析结果显示,随着氮、磷、钾施肥量的增加,番茄产量和品质综合评分均先增加后降低。互作效应分析结果显示,氮磷、磷钾、氮钾之间的互作效应对番茄产量的影响达到了极显著水平。利用模型决策分析表明,戈壁日光温室秋冬茬基质槽培番茄目标产量大于80 000 kg/hm²时的施肥方案为：N 284~367 kg/hm²,P₂O₅ 173~228 kg/hm²,K₂O 437~566 kg/hm²;番茄品质综合评分超85分的优化施肥方案为：N 311~407 kg/hm²,P₂O₅ 221~291 kg/hm²,K₂O 454~592 kg/hm²。【结论】戈壁日光温室有机基质槽培番茄产量大于80 000 kg/hm²、品质综合评分超85分的施肥方案为：N 311~367 kg/hm²,P₂O₅ 221~228 kg/hm²,K₂O 454~566 kg/hm²,适宜的 N、P₂O₅、K₂O施用量之比约为1∶0.66∶1.50。     

扰动扩散流动分析法测定土壤氮、磷技术研究

随着国家对农业面源氮、磷污染防治力度的加大,土壤氮、磷测定技术迫切需要改善。本研究在对常规的扩散对流（Dispersion convection）和强迫对流（Forced convection）流动分析方法基础上,提出了扰动扩散（Perturbation diffusion）流动分析方法,以实现土壤氮、磷全自动化快速测定与分析。扰动扩散流动分析方法是将样品和试剂定量化后集中在化学反应腔中进行反应,然后程序控制蠕动泵对化学反应腔中反应物进行反复扰动,待化学反应完全稳定后流入光电探测单元完成土壤氮、磷含量测定。采用取自湖北潜江的土壤样品对扰动扩散流动分析方法进行了系统验证,实验结果表明,本研究提出的方法与常规紫外可见分光光度法对氮、磷测定相比,基于硫酸钠和碳酸氢钠联合浸提的土壤铵态氮测量值相关系数为0.915 5,基于氯化钙浸提的土壤铵态氮、硝态氮和水溶性磷测量值相关系数分别为0.998 5、0.990 1和0.991 1。铵态氮、硝态氮和水溶性磷的检出限分别为0.055 4、0.020 3 mg·L^-1和0.008 4 mg·L^-1,相对标准偏差（RSD,n=7）分别为1.8%、4.8%和1.0%。