氮肥用量对滨海滩涂区甘薯干物质积累、氮素效率和钾钠吸收的影响

我国沿海滩涂种植能源作物甘薯有广阔的前景。为确定苏北滩涂区甘薯适宜施氮量,比较了6个施氮水平下甘薯的成活率(SR)、商品率(CR)、蔓薯比(V/T)、干物质积累(DMA)、氮素累积值(NAV)、氮利用效率(NUE)、氮收获指数(NHI)及钾钠吸收的差异。结果表明:(1)施氮量与甘薯地上部分DMA和NAV均呈极显著正相关(P<0.01,余同),对地下部分NAV影响较小(P>0.05)。(2)与不施氮比较,施氮60 kg(N)·hm-2对甘薯的V/T、SR、NUE和NHI均无显著影响。(3)甘薯的CR、地下部分和块根DMA以及理论产量(NAV×NUE×NHI)均以施氮60 kg(N)·hm-2显著高于其他处理。施氮量超过60 kg(N)·hm-2,施氮量与甘薯的V/T值呈极显著正相关,与SR、CR、NUE、NHI、地下部分和块根DMA均呈极显著负相关。(4)甘薯对钾钠的吸收量均随施氮量的增加而增加,二者呈极显著正相关。甘薯地上部分钾钠含量均在施氮量为60 kg(N)·hm-2时达到最高值。施氮量对钾钠含量比没有影响。因此,苏北滩涂区甘薯适宜施氮量为60 kg(N)·hm-2。     

SUSTAINABLE NUTRIENT MANAGEMENT PACKAGE FOR COST-EFFECTIVE BIOENERGY BIOMASS PRODUCTION

Commercial fertilizer (particularly nitrogen) costs account for a substantial portion of the total production costs of cellulosic biomass and can be a major obstacle to biofuel production. In a series of greenhouse studies, we evaluated the feasibility of co-applying Gibberellins (GA) and reduced nitrogen (N) rates to produce a bioenergy crop less expensively. In a preliminary study, we determined the minimum combined application rates of GA and N required for efficient biomass (sweet sorghum, Sorghum bicolor) production. Co-application of 75 kg ha^?1 (one-half of the recommended N rate for sorghum) and a modest GA rate of 3 g ha^?1 optimized dry matter yield (DMY) and N and phosphorus (P) uptake efficiencies, resulting in a reduction of N and P leaching. Organic nutrient sources such as manures and biosolids can be substituted for commercial N fertilizers (and incidentally supply P) to further reduce the cost of nutrient supply for biomass production. Based on the results of the preliminary study, we conducted a second greenhouse study using sweet sorghum as a test bioenergy crop. We co-applied organic sources of N (manure and biosolids) at 75 and 150 kg PAN ha^?1 (representing 50 and 100% N rate respectively) with 3 g GA ha^?1. In each batch of experiment, the crop was grown for 8 wk on Immokalee fine sand of minimal native fertility. After harvest, sufficient water was applied to soil in each pot to yield ～1.5 L (～0.75 pore volume) of leachate, and analyzed for total N and soluble reactive P (SRP). The reduced (50%) N application rate, together with GA, optimized biomass production. Application of GA at 3 g ha^?1, and the organic sources of N at 50% of the recommended N rate, decreased nutrient cost of producing the bioenergy biomass by ～$375 ha^?1 (>90% of total nutrient cost), and could reduce offsite N and P losses from vulnerable soils.     

双热源半自动控温甜樱桃促成栽培系统设计与试验

为解决甜樱桃促成栽培产量和质量不稳定的问题,该研究根据甜樱桃促成栽培特点,研制了一种双热源半自动控温甜樱桃促成栽培系统。该系统以煤、柴为燃料的地炕式加热炉为补充加热方式,结合太阳能调控温度。通过与传统大棚比较,分析了该系统对甜樱桃栽培产量及经济效益的影响。结果表明:连续2 a应用甜樱桃促成栽培系统的大棚产量稳定在11 550 kg/hm2以上,优质果率超过80%,年经济效益比普通大棚高37%(2012年)和36%(2013年)。该系统采用半自动测控促成栽培环境,使环境因子的检测和报警实现自动化,明显降低了劳动强度,在甜樱桃促成栽培中推广应用,可取得显著经济效益。     

铜基叶面肥及控释肥对辣椒生长发育和叶片保护酶等生理特性的影响

【目的】针对辣椒喜肥、耐肥、对水分要求严格的特点,采用铜基叶面肥、控释肥两种新技术,研究了叶面喷施铜基叶面肥和土施控释肥对辣椒产量、矿质养分在植株体内的分布、保护性酶活性以及果实品质的影响,为提高果蔬产量和改善品质提供理论依据。【方法】分别于2011年4~11月和2012年3~9月,在山东农业大学南校区土肥资源高效利用国家工程实验室新型肥料中试基地, 以赤峰牛角王为供试辣椒品种设置肥料盆栽试验,试验设8个处理: 1）喷清水土壤不施肥对照（CKW- NF）;2）喷清水+土施普通肥（CKW+CCF）; 3）喷清水+土施控释肥（CKW+CRF）; 4）喷清水+土施控释肥+保水剂（CKW+CRF+W）; 5）喷铜基叶面肥土壤不施肥（CBFF-NF）; 6）喷铜基叶面肥+土施普通肥（CBFF+CCF）; 7）喷铜基叶面肥+土施控释肥（CBFF+CRF）;8）喷铜基叶面肥+土施控释肥+保水剂（CBFF+CRF+W）。采用称重法测定辣椒产量,于收获期取果实及叶片鲜样用于果实品质和生理生化指标测定,植株各部位干样用于微量元素测定。【结果】1）两年内喷施铜基叶面肥和土施控释肥均能提高辣椒产量,其中叶面喷施铜基叶面肥+土施控释肥+保水剂（CBFF+CRF+W）组合对辣椒产量的提高幅度最大,与CKW+CRF+W相比2011年增产24.1%,2012年增产29.0%。2）相同的土壤施肥条件下,与喷清水相比,喷施铜基叶面肥能够显著提高辣椒植株体内的铜浓度。其中,土施控释肥加保水剂基础上喷施铜基叶面肥处理的辣椒果实中铜浓度比叶面喷清水显著提高了103.9%;土施控释肥条件下,叶面喷施铜基叶面肥较喷清水处理下的果实铜浓度增加了41.5%。3）喷施铜基叶面肥后,辣椒叶片的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性升高,而过氧化氢酶（CAT）活性下降。CBFF+CRF+W处理下的辣椒叶片SOD活性较CKW+CRF+W处理显著提高了26.6%,CBFF+CRF+W组合的叶片的POD活性和CAT活性与CKW+CRF差异显著。4）与喷清水处理相比,无论在土壤施用控释肥还是土壤施用控释肥+保水剂的条件下,叶面喷施铜基叶面肥均使辣椒果实可溶性蛋白和维生素C的含量显著提高,其增加幅度在12.8%~178.4%。【结论】综合考虑几种肥料组合,叶面喷施铜基叶面肥和土施控释肥可在一定程度上调控植株微量元素的积累,改善辣椒营养品质,提高辣椒产量。     

灌浆结实期高温对水稻剑叶生理特性和稻米品质的影响

以水稻耐热品系996和热敏感品系4628为材料,在灌浆结实期利用人工气候室进行高温处理（9：00-17：00,37℃,17：00-翌日9：00,30℃）和适温处理（CK,9：00-17：00,30℃,17：00-翌日9：00,25℃）22d,研究高温胁迫对水稻剑叶光合特性、膜透性、抗氧化酶活性及稻米品质的影响,并进行对比分析.结果表明：（1）灌浆结实期高温胁迫下水稻剑叶叶绿素含量、叶绿素a/b和净光合速率均降低,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性表现出胁迫初期升高,高温处理5d后,随胁迫时间延长呈降低趋势,热敏感品系4628剑叶中叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性下降幅度大于耐热品系996;（2）高温下剑叶丙二醛（MDA）含量上升,相对电导率增加,热敏感品系4628增加幅度大于耐热品系996;（3）高温胁迫下垩白粒率和垩白度显著增加,精米率和整精米率显著降低,直链淀粉含量降低,蛋白质含量增加.灌浆结实期高温胁迫下,水稻功能叶抗氧化酶活性降低,膜透性增加,光合能力及光合产物的运输与卸载能力下降,可能是稻米品质降低的重要原因.     

等高绿篱--坡地农业复合系统土壤N2O排放特征

N2O是一种重要的温室气体, 具有很强的温室效应。当前全球变化条件下, 人类活动和农业生产行为产生的N₂O排放增加是当前倍受关注的问题。本研究于2008年11月-2009年10月, 利用静态箱 气相色谱技术对亚热带地区紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)绿篱枝叶还田条件下冬小麦 夏玉米轮作田土壤N₂O排放通量进行原位监测, 观测紫穗槐枝叶移出(AR)、翻施(AI)、表施(AC)及作物单作(CK)4种处理下整个生长季土壤N₂O的排放量, 对等高绿篱 坡地农业复合生态系统土壤N₂O排放通量变化及其影响机制进行研究。结果表明, 整个冬小麦 夏玉米轮作期, 4个处理土壤N₂O排放通量呈现出相似的季节变化特征, AR、AI、AC、CK处理全生长季的排放总量为127.62 mg·m^-2、209.66 mg·m^-2、208.73 mg·m^-2、77.52 mg·m^-2。作物不同生育阶段N₂O日均排放通量在冬小麦季表现为: 开花-成熟期>拔节-开花期>出苗-拔节期; 在夏玉米季表现为: 拔节-抽雄期>播种-拔节期>抽雄-成熟期。本试验综合评估了等高绿篱 坡地农业复合生态系统土壤N2O排放通量变化及其影响机制。研究显示, 土壤N₂O排放通量在冬小麦季与土壤温度相关性显著, 在夏玉米季与土壤水分相关性显著。在复合生态系统中紫穗槐复合种植及枝叶还田显著促进土壤N2O排放, 翻施处理产生的N2O量大于表施处理。     

马铃薯的钾素需求及营养诊断

了解马铃薯的钾素营养特点是马铃薯养分管理的基础,综述了马铃薯钾素营养的研究进展,并提出了进一步研究的方向。尽管文献报道的马铃薯需钾量存在差异,但已有的研究结果表明,马铃薯是需钾量较大的作物,其对钾素的需求多于其他元素。而且与小麦等作物相比,马铃薯的钾素营养效率较低。已有的研究还证实土壤交换性钾含量与马铃薯产量的关系并不稳定,仅依靠土壤测试制定钾肥施用方案存在较大的误差,因而马铃薯钾素营养状况诊断并依此指导生育期钾肥施用就显得必要。业已发现叶柄钾浓度能很好的反映马铃薯植株的钾素营养状况,对土壤供钾高度敏感,与块茎产量存在很好的数量关系,因此,用于指导马铃薯施肥的叶柄的临界钾浓度被不同研究人员确立,但干重基础的叶柄钾浓度指标指导施肥实践的时效性较差,这意味着简便快速的诊断方法有待建立。     

甘薯淀粉产量及相关性状的遗传多样性和关联度分析

甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]是加工淀粉和燃料乙醇的重要原料,是目前我国最具开发前景的非粮食类新型能源作物。选育高淀粉产量的能源型甘薯新品种是甘薯育种的重要目标。为了获得准确筛选高淀粉产量育种材料的性状指标,提高甘薯高淀粉产量育种效率,缩短育种周期,本研究利用不同甘薯品种(系)的自然变异,根据淀粉产量、不同生长发育阶段的5个主要农艺性状和3个淀粉合成关键酶活性测定结果,利用相似系数和遗传距离矩阵,以类平均法对国内48份不同淀粉产量甘薯种质资源进行了遗传多样性分析,通过关联度分析研究了淀粉产量与不同时期农艺性状、淀粉合成关键酶活性的相关性。结果表明:48份甘薯种质资源材料在不同时期农艺特征差异较大;不同时期农艺性状的聚类结果中,栽后100 d的农艺性状与淀粉产量关联度最大,淀粉产量与该时期的基部分枝数呈极显著负相关(r=0.428),与干率呈极显著正相关(r=0.423),而与最长蔓长、单株结薯数和单株鲜薯重相关性不显著。48份甘薯种质材料在不同时期的酶活聚类结果差异明显。不同时期的甘薯淀粉合成关键酶活性聚类结果中,栽后50 d酶活聚类与淀粉产量聚类结果关联度最大,淀粉产量与该时期测得的ADPG焦磷酸化酶(ADPG-PPase)活性呈负相关关系(r=0.163),与蔗糖合成酶(SS)活性(r=0.101)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性(r=0.016)呈正相关,但相关性均未达到显著水平。加之淀粉合成关键酶活性测定步骤繁琐,不适宜作为甘薯高淀粉产量育种早期选择的生理指标。在高淀粉产量育种材料筛选时可于栽后100 d对农艺性状进行综合考察,重点考虑干率较高及分枝数较少的品系。本研究可为甘薯高淀粉产量育种提供一定的理论依据。     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。     

Diversity and abundance of springtails (Hexapoda: Collembola) in soil under 90-year potato monoculture in relation to crop rotation

The monoculture cropping system causes significant changes within the soil ecosystem, which constitutes a habitat for soil-dwelling springtails. Focusing on the response of soil fauna to 90 years of potato cultivation in monoculture the study investigates the abundance and diversity of soil-dwelling springtails, considering changes in the soil environment in relation to five-crop rotation. Another point was the soil quality evaluation using Collembola as bioindicators (QBS-c index). A long-term monoculture experiment was established in Poland in 1923 and has continued uninterruptedly to the present time. Soil samples were taken over a period of three years (2011–2013) to determine collembolan abundance and composition, as well as physical and chemical soil properties.

The study demonstrated that there were greater numbers of Collembola in the long-term monoculture of potatoes, especially before planting time, compared to numbers in a five-field crop rotation. At the same time apparently greater species diversity was found in potato culture within crop rotation. The biological indicator of soil quality based on the occurrence of springtails (QBS-c) has proved useful in assessing changes in soil caused by agrotechnical activities. This index indicated better biological soil quality in the five-field rotation system compared to monoculture.