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。     

氮磷钾配比对西红花光合作用及叶绿素荧光的影响

【目的】研究西红花光系统PSⅡ对不同氮磷钾配比的响应和适应机制。【方法】以20~25 g/球的西红花为试验材料,施用氮（N）磷（P）钾（K）配比分别为30-10-10（T1）、20-20-15（T2）和10-30-20（T3）3种水溶肥,分别测定不同处理西红花叶片长度、叶绿素含量、净光合速率（P_n）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率(Tr)和叶绿素荧光诱导动力学参数,分析不同氮磷钾配比对西红花光合作用及叶绿素荧光的影响。【结果】T1和T2处理可以促进西红花叶片生长和叶绿素积累,缓解叶片衰老变黄,整体效果显著优于T3处理。与T1、T2处理相比,T3处理西红花叶片光合结构受损,导致P_n、Gs、Tr降低,Ci增加,显著抑制了PSⅡ性能指数（PI_abs）,降低了叶片PSⅡ活性反应中心单位面积吸收的光能（ABS/CS_m）、单位面积电子传递的能量通量（ET_o/CS_m）和单位面积捕获的用于还原Q_A的能量（TR_o/CS_m）,增加了单位面积耗散能量（DI_o/CS_m）,引起原初光化学反应最大量子产率（φ_Po）、电子传递的量子效率（φ_Eo）、PSⅠ受体侧末端电子受体还原的量子效率（φ_Ro）降低,导致PSⅡ反应中心实际光能捕获效率降低,叶片生长势减弱且提前衰老变黄。【结论】高氮型水溶肥（N-P-K为30-10-10）有利于促进西红花高效生长,提高西红花光合作用和光能捕获效率。     

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%。     

外源Ca2+对模拟酸雨胁迫下不同抗性水稻根系氮吸收的影响

为减轻酸雨对植物生长的不利影响,探究Ca²⁺对植物耐酸性的调控机制,本文以五优308（抗性种）和南粳9108（敏感种）两个品种水稻为研究对象,研究外源Ca²⁺对低强度酸雨（pH 4.5,SAR1）和高强度酸雨（pH 3.0,SAR2）胁迫下水稻幼苗根系生长、氮（NO₃^-和NH₄⁺）含量及吸收速率、ATP含量、质膜H⁺-ATPase活性及其磷酸化水平的影响。结果表明： SAR1处理下两个品种水稻的H⁺-ATPase磷酸化水平和活性增加（P<0.05）,促进ATP分解,增加供能,使NH₄⁺吸收增加（P<0.05）,但NH₄⁺仅在南粳9108根中过量积累（P<0.05）,引起铵毒,造成根系生长抑制,五优308中NO₃^-和NH₄⁺含量及其生长均未受影响（P>0.05）。SAR2处理下,两个品种水稻质膜H⁺-ATPase活性和NO₃^-、NH₄⁺吸收速率及含量均降低,根系生长受到抑制（P<0.05）,其中南粳9108降幅大于五优308。Ca²⁺+SAR1处理组两个品种水稻根系质膜H⁺-ATPase磷酸化水平和活性、NO₃^-和NH₄⁺吸收和积累以及根系生长均与对照（叶喷去离子水处理）差异不显著（P>0.05）。Ca²⁺+SAR2处理下H⁺-ATPase活性、NO₃^-和NH₄⁺吸收和积累以及根系生长低于对照（P<0.05）,但显著高于单一SAR2处理（P<0.05）。研究表明,外源Ca²⁺可有效保障模拟酸雨（pH 4.5、3.0）下质膜H⁺-ATPase磷酸化水平,促进H⁺-ATPase活性升高,缓解酸雨对NO₃^-和NH₄⁺吸收的抑制,维持根系生长。其中,外源Ca²⁺对相同强度模拟酸雨胁迫下五优308的调控效果优于南粳9108,说明外源Ca²⁺对酸雨胁迫下植物氮吸收的影响不仅受酸雨强度限制,而且也会受品种影响。本实验中,外源Ca²⁺对不同强度酸雨胁迫下不同抗性水稻氮吸收均有调控效果,合理利用外源Ca²⁺将有助于调节酸雨区农作物的营养吸收,缓解酸雨对农业生产的危害。     

氮素调控对玉米氮素同化过程及产量的影响

氮素调控措施与作物氮素吸收利用和产量密切相关,但目前关于不同氮素调控措施对玉米主要生育期氮素同化过程的影响仍不清楚。以郑单958为试验材料,设置不施氮肥（CK）、传统施肥（CN）、氮肥+生物炭（SN）和氮肥+硝化抑制剂DMPP（DN）4个处理,分析不同氮素调控对玉米氮素同化过程中铵态氮和硝态氮含量、硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性、游离氨基酸和可溶性蛋白含量以及氮素利用率和产量的影响。结果表明：DN和SN处理较传统施肥处理均可以提高玉米植株体内硝态氮和铵态氮含量、NR和GS活性;DN和SN处理显著提高灌浆期谷氨酸、游离氨基酸和可溶性蛋白含量;DN处理成熟期籽粒的氮素积累量显著高于SN和CN处理,分别显著增加18.4%和30.0%;DN处理产量最高,SN次之,二者并无显著差异,但相较CN处理分别显著增产1 483.0和1 154.2 kg·hm^-2。两种氮素调控均促进了玉米对氮素的吸收,显著提高氮肥吸收利用率,其中硝化抑制剂处理氮肥吸收利用率最高且显著高于其他处理。综上,生物炭或硝化抑制剂配施氮肥,可以促进玉米氮素同化和转运过程,显著提高玉米产量和氮肥利用效率,综合产量、籽粒氮素积累量和氮肥吸收利用率,硝化抑制剂配施氮肥可作为淮河流域玉米高产高效的栽培措施。     

PROGRESS ON IMPROVING AGRICULTURAL NITROGEN USE EFFICIENCY: UK-CHINA VIRTUAL JOINT CENTERS ON NITROGEN AGRONOM

● Virtual joint centers on N agronomy were established between UK and China. ● Key themes were improving NUE for fertilizers, utilizing livestock manures, and soil health. ● Improved management practices and technologies were identified and assessed. ● Fertilizer emissions and improved manure management are key targets for mitigation. Two virtual joint centers for nitrogen agronomy were established between the UK and China to facilitate collaborative research aimed at improving nitrogen use efficiency (NUE) in agricultural production systems and reducing losses of reactive N to the environment. Major focus areas were improving fertilizer NUE, use of livestock manures, soil health, and policy development and knowledge exchange. Improvements to fertilizer NUE included attention to application rate in the context of yield potential and economic considerations and the potential of improved practices including enhanced efficiency fertilizers, plastic film mulching and cropping design. Improved utilization of livestock manures requires knowledge of the available nutrient content, appropriate manure processing technologies and integrated nutrient management practices. Soil carbon, acidification and biodiversity were considered as important aspects of soil health. Both centers identified a range of potential actions that could be taken to improve N management, and the research conducted has highlighted the importance of developing a systems-level approach to assessing improvement in the overall efficiency of N management and avoiding unintended secondary effects from individual interventions. Within this context, the management of fertilizer emissions and livestock manure at the farm and regional scales appear to be particularly important targets for mitigation.     

棉花SPAD值推荐施氮模型应用与修正

【目的】研究棉花SPAD值推荐施氮模型应用与修正,为棉花SPAD法推荐施肥模型在田间应用的准确性、普适性及合理性提供科学依据。【方法】采用田间小区试验,设3个处理:按照棉花生育时期测定SPAD值推荐施氮(N₁);按照棉花叶龄测定SPAD值推荐施氮(N₂);按当地高产模式推荐施氮(N₃);对比SPAD值、产量构成指标等数据变化特征,修正SPAD值推荐施氮模型。【结果】N₁处理与SPAD值关系式为y=0.090 3x+46.618, R²=0.855;N₂处理与SPAD值关系式为y=0.108 6x+48.666,R²=0.765,N₁处理的追氮量与SPAD值的相关性要高于N₂处理;M₁推荐的N₁处理追氮量与M₂推荐的N₂处理追氮量对产量的影响差异不显著;N₁的追氮量417.45 kg/hm²高于当地高产的追氮量,N₂的285.40 kg/hm²低于当地高产的追氮量,但是N₁和N₂的产量均明显低于当地高产产量;在棉花各个生育时期,N₁与N₂的追肥量与棉花需肥量趋势基本一致,但是各时期N₁的追肥量高于N₂的追肥量。【结论】棉花SPAD值推荐施氮模型具有科学性、可应用性,但在土壤、气候、管理模式变化时需要对模型参数进行修正,才能达到SPAD值与施氮量的最大相关性。修正SPAD值推荐施氮模型时可以利用原有模型的推荐施肥量、当地多年高产施肥量,通过反推快速得到当年就能使用的新推荐施肥公式。     

金属硫酸盐浸种对水稻种子萌发和秧苗镉吸收的影响

为了解金属硫酸盐浸种对水稻种子萌发和秧苗吸收Cd等元素的影响,以水稻品种五丰优286为试验材料,选择多种浓度的硫酸亚铁(FeSO₄)、硫酸锌(ZnSO₄)和硫酸锰(MnSO₄)作为浸种剂进行室内催芽和水培试验,测定水稻胚根长、胚芽长、发芽率,以及秧苗中的Cd、Mg、B、P、K含量。结果显示,FeSO₄和MnSO₄浸种均可提高水稻的发芽率,促进胚根和胚芽生长,且能有效降低秧苗中的Cd含量;而ZnSO₄浸种对水稻胚根和胚芽的生长表现出明显的抑制作用,且会增加秧苗中的Cd含量。FeSO₄和MnSO₄浸种对水稻秧苗Mg、B、P、K的吸收无明显抑制作用,且FeSO₄浸种对秧苗B的吸收有促进作用。总的来看,FeSO₄和MnSO₄浸种具有较好的降低水稻Cd吸收的应用潜力,值得进一步深入研究。     

“稻-再-油/肥”轮作和施氮对水稻产量及籽粒灌浆特性的影响

为探究稻-再-油/肥轮作和施氮对水稻产量及籽粒灌浆特性的影响,于2015-2017年在湖北省武穴市进行稻-再-油/肥轮作定位试验,设置4个处理。T1:稻-再-油轮作,三季均不施氮;T2:稻-再-油轮作,三季施氮量为165、120和180 kg·hm^-2;T3:稻-再-肥轮作,三季施氮量与T2相同;T4:稻-再-闲轮作,前两季施氮量与T2相同。研究各处理水稻产量及产量构成因子的变化,并利用Richards方程拟合水稻强、弱势粒的灌浆过程。结果表明：①2015-2017年头季稻和再生稻产量均表现为T3＞T2＞T4＞T1。与T4相比,2016-2017年T2处理的头季稻和再生稻分别增产8.4%和14.4%、22.2%和17.7%,T3分别增产12.7%和17.9%、25.1%和244%;与T1相比,2015-2017年T2处理的头季稻和再生稻分别增产35.1%和22.0%、36.4%和30.3%、651%和65.6%。②在稻-再-油/肥轮作和施氮条件下,2017年头季稻和再生稻籽粒灌浆特性表现一致。与T4相比,T2、T3均能提高头季稻和再生稻强势粒起始势和弱势粒达到最大灌浆速率的干物质量;与T1相比,T2延长头季稻和再生稻强、弱势粒有效灌浆期,从而实现头季稻和再生稻籽粒粒重增加,产量提高。     

麦秆还田对直播和移栽棉花产量及氮素吸收的影响

为明确长江流域棉区植棉对麦秆还田的响应及其对麦秆中氮素的吸收利用效果,采用田间试验,设置棉花直播冬小麦秸秆不还田（D-S）、棉花直播冬小麦秸秆还田（D+S）、棉花移栽冬小麦秸秆不还田（P-S）和棉花移栽冬小麦秸秆还田（P+S）4个处理。利用¹⁵N同位素示踪技术研究麦秆还田对直播和移栽棉花的产量、生物量、氮素吸收及秸秆氮利用率的影响。结果显示,麦秆还田可不同程度地增加直播和移栽棉花的产量、秸秆生物量和根系生物量。直播条件下,麦秆还田后棉花籽棉产量、叶片、茎秆、棉壳和根系生物量的增幅分别为7.8%、3.7%、4.6%、3.4%和14.6%;移栽条件下,麦秆还田后棉花产量及各部位生物量的增幅分别为5.9%、5.2%、5.6%、7.4%和7.9%。从棉花生物量和产量来看,各处理均表现为P+S>P-S>D+S>D-S。收获期,与麦秆不还田相比,麦秆还田后直播和移栽棉花的根系数、果枝数、叶片数、叶片SPAD、单株铃数和单铃重均有明显增加,而株高、根茎粗和衣分的差异并不显著。与D-S处理相比,D+S、P-S和P+S处理的棉株氮素吸收量分别增加14.4、34.6和51.1 kg·hm^-2,增幅达到9.0%、21.8%和32.2%。表观法和¹⁵N示踪法得出棉花季麦秆氮素的平均回收率分别为22.3%和11.5%,且移栽棉花对麦秆氮素的利用率高于直播棉花,表明棉花季大部分小麦秸秆氮素残留在土壤中。因此,在长江流域麦-棉轮作区,积极开展麦秆还田技术可增加直播、移栽棉花的产量和棉株氮素吸收,并减少化学氮肥施用,从而提高秸秆氮素养分的循环利用效率。研究可为作物秸秆资源利用和棉花季氮肥科学减量施用提供参考依据。