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相似文献
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1.
杨宪龙  路永莉  李茹  同延安   《生态学杂志》2014,25(12):3514-3520
近年来,国内学者针对氮肥利用率的概念、内涵和计算方法进行了深入的思考与探讨,在提出质疑的同时也给出了一些改进的计算方法.本文结合5年试验数据,以小麦-玉米轮作体系多年定位试验为研究对象,初步探讨了这些改进方法在农田氮肥利用状况评价中的适用性.结果表明: 利用常规差减法分两季作物分别计算当季氮肥利用率时存在小区土壤肥力不均一的弊端,且计算值逐年增大,已不能很好地反映田间实际情况;将小麦 玉米轮作体系作为整体计算体系累计氮肥利用率,可以确保计算建立在小区土壤肥力均一的基础上,且计算值较低,变异较小;基于比值法计算的体系氮肥利用率较累计计算法数值偏大,年际间变异最小,数值最稳定;土壤氮素平衡法计算体系氮肥利用率时,考虑了土壤养分在作物种植前后的盈亏和环境养分的输入,计算值最大,年际间变异也最大.
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2.
中国农田施用化学氮肥的固碳潜力及其有效性评价   总被引:34,自引:1,他引:33  
按照2003年氮肥施用情况和农业专家对不同作物提出的推荐施肥量,设定了“氮肥施用现状”和“按推荐量施肥”两个情景,在搜集和整理全国典型的农业长期定位实验站数据的基础上,将全国划分为4个农业区,分析了两种情景下我国农田土壤的固碳潜力;同时根据我国生产氮肥的化石能源消耗以及施用氮肥的数据,采用国内以及IPCC提供的相关参数,计算了施用化肥导致的温室气体泄漏,并提出“有效固碳潜力”的概念作为评价固碳潜力有效性和固碳措施可行性的标准.我国农田土壤在两种情景下的固碳潜力分别为21.9和30.2 Tg C·a-1;但两种情景下生产和施用化学氮肥的温室气体泄漏量分别达到了72.9和91.4 Tg C·a-1,使两种情景下有效固碳潜力分别为-51.0和-61.1 Tg C·a-1;而“按推荐量施肥”还将增加10.1 Tg C·a-1的温室气体净排放.因此,施用氮肥在我国农田土壤不具备有效固碳潜力,作为固碳措施不可行.鉴于施用化肥是我国粮食安全的基本保障,建议在保证粮食生产的前提下,提高氮肥利用率,适当减少氮肥施用量,以利于温室气体的减排.  相似文献   

3.
我国农田生态系统重金属的循环与调控   总被引:15,自引:0,他引:15  
本文系统分析了我国农田土壤重金属的含量状况,探讨了农田生态系统中重金属的输入、输出及其平衡.农田生态系统中重金属存在一定的累积效应,但整体上超标风险较小,而部分作物、特别是蔬菜可能存在一定的超标风险.在采矿区和冶炼厂周边地区,以及废弃物利用强度较大的农区,土壤和作物中重金属超标的风险较大,是普通农区的十倍甚至数十倍以上.针对我国农田重金属污染现状,提出了调控农田生态系统重金属循环的有效措施,并对相关领域今后的研究进行了展望.  相似文献   

4.
生物炭对农田土壤氨挥发的影响机制研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
降低土壤氨挥发量是农田生态系统中减少土壤氮素损失、提高氮肥利用率的关键途径之一。生物炭具有独特的理化性质,施入土壤后可改变土壤理化性状,影响土壤氮素循环,并对农田土壤中氨挥发产生重要的影响。本文首先介绍了稻田和旱田两种土地利用方式下农田氨挥发过程及其影响因素(气候条件、土壤环境、施肥管理等);其次,重点综述了生物炭对农田生态系统氨挥发影响的研究进展,并从物理吸附机制、气液平衡机制、生物化学过程调节机制等方面探讨了生物炭介入下农田土壤氨挥发的响应机制,认为土壤氨挥发减排的响应主要是基于生物炭表面含氧官能团对土壤NH4+和NH3的吸附作用及促进土壤硝化作用;而生物炭增加土壤氨挥发排放主要与生物炭提高土壤pH值和透气性、增强土壤有机氮矿化微生物活性有关。最后,对生物炭减少土壤氨挥发、提高氮肥利用率的研究方向进行了展望。  相似文献   

5.
盐渍化对农田氮素转化过程的影响机制和增效调控途径   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文在回顾我国盐渍化农田氮肥利用现状的基础上,总结了盐渍化对农田土壤氮素转化关键过程的影响规律,剖析了其对参与氮素转化的微生物的作用机制,归纳了盐渍化农田氮素养分增效调控的主要途径。盐渍化对农田土壤氮素矿化、硝化和反硝化过程存在阈值效应,不同范围内影响差别较大。盐分以及次生障碍对相关微生物也具有不同的影响,且同样存在阈值效应。目前盐渍化农田氮素增效调控的途径主要包括土壤改良剂改良、生物质材料改良、种植耐盐植物、优化氮素形态配比和生物抑制剂改良,最后提出盐渍化农田氮素循环过程研究目前存在的不足以及未来的研究方向。本文对盐渍化农田氮素减损增效、化肥养分高效利用与农业面源污染阻控具有重要指导意义。  相似文献   

6.
长期施肥对黄土高原黄绵土氮肥利用率的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
氮肥利用率是确定推荐施氮量和施氮效果评价的关键参数.本文通过黄土高原黄绵土区持续34年(1981—2015年)的长期定位试验,研究了长期不同施肥处理对氮肥当季利用率和累积利用率的影响及氮肥当季利用率与累积利用率的关系.结果表明: 除试验起始年(1982)外,不同施肥处理对小麦、油菜和胡麻3种作物氮肥的当季利用率和累积利用率都有显著影响,其中小麦以氮磷钾配施(NPK)处理平均氮肥当季利用率最高,其次为氮磷配施(NP)处理,分别较单施氮肥(N)处理提高了77.7%和62.0%;油菜也以氮磷钾配施(NPK)处理平均氮肥当季利用率最高,其次为有机肥与氮磷钾配施(MNPK)处理,分别较单施氮肥处理提高了93.7%和65.6%.有机肥与氮肥配施(MN)处理氮肥当季利用率较单施氮肥(N)处理显著增加,而有机肥与氮磷配施(MNP)和氮磷钾配施(MNPK)处理氮肥当季利用率较相应氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)处理明显降低.氮肥当季利用率与作物籽粒产量存在显著的线性正相关关系,而累积利用率与作物籽粒产量的相关关系不明显.表明与氮肥累积利用率相比,当季利用率能较及时地反映特定土壤肥力、作物种类、品种和环境条件下的肥料利用率特征.  相似文献   

7.
我国农田生态系统土壤动物生态学研究进展   总被引:10,自引:0,他引:10  
综述了我国近30年来农田生态系统土壤动物生态学研究进展,概述了我国农田土壤动物的群落多样性及其地理分布,总结了农田生态系统中土壤动物对不同耕作方式、施肥和喷洒农药等农业措施、不同土地利用方式以及工业污染的响应,并就土壤动物对农田生态系统健康状况的指示作用等研究的相关进展进行了讨论.通过与国外相关领域的研究进行比较,指出目前研究中存在的问题,提出农田生态系统未来研究的一些热点问题及展望.  相似文献   

8.
农田施氮对水质和氮素流失的影响   总被引:9,自引:0,他引:9  
基于ISI Web of Science数据库,利用文献计量学方法分析了自1957年以来各国在农田氮流失领域的研究发展态势,综述了农田氮流失特征及氮流失防控措施。结果表明,目前各国对农田氮流失的研究主要集中在施氮对水体水质的污染和监测方法上,涉及的关键词主要有Groundwater、Water quality、Surface water、Nitrate pollution、Eutrophication、Contamination、Nonpoint source pollution、Lysimeter、Runoff、Subsurface drainage等。中国、美国和加拿大等农业大国的研究机构在这一领域的研究成果最多发文量最多的期刊主要分布在荷兰、美国和中国。文献分析表明,受降水、地形、土壤、施肥等诸多管理措施的影响,不同区域的农田氮流失量差别很大,中国各类农田的氮流失量(13.7—347 kg/hm~2)明显高于欧美国家(4—107 kg/hm~2)。我国单位面积化肥(357.3 kg/hm~2)和氮肥(165.1 kg/hm~2)施用量均远高于世界平均用量(87.5 kg/hm~2和52.9 kg/hm~2),当季氮肥利用率(17%)却明显低于世界平均水平(58%),表明氮肥施用过量且利用率过低是造成氮流失的关键因素。综合分析农田氮流失防控措施发现,从源头控制氮流失是最有效的措施,优化农艺管理措施和氮迁移过程拦截等分别可减少15%—92%、46%—77%的氮素流失,其中针对农田适宜施氮量的研究最多。然而,面对粮食生产需求与资源短缺、水体水质持续恶化的现状,未来的研究重点应从简单的表观平衡向整个农田生态系统的氮素循环过程转变,更为迫切的是加快探索以水质保护为目标的化肥氮施用阈值(造成环境污染的临界施氮量),并推广示范这些有效的氮流失防控措施。  相似文献   

9.
土壤硝化作用的抑制剂调控及其机理   总被引:18,自引:0,他引:18  
既要保证氮肥在优质高效农业生产中的促进作用,又要保证农业和环境的可持续发展,如何提高氮肥利用率、减轻氮肥污染成了解决问题的关键.从氮素在土壤中的生物化学转化过程入手,通过抑制剂的施用来调控氮素的转化,减缓硝化过程的进行,是解决该问题的一种有效措施.本文从硝化抑制剂的定义、筛选硝化抑制剂的条件、国内外较受关注的硝化抑制剂品种以及硝化抑制机理等几个方面对目前的研究进展进行综述,并提出目前研究中存在的问题及今后的研究方向.  相似文献   

10.
农田水氮关系及其协同管理   总被引:6,自引:0,他引:6  
作物施氮反应及其氮肥利用率不仅取决于氮肥管理,还与水资源管理有关,并且受到地区气候因素的影响。针对中国灌溉农区氮肥环境污染问题日益突出,协调农田水氮管理,如通过改善水资源管理,发挥水氮协同效应,以提高水分利用效率来改善氮肥利用率,实现水氮利用率双赢,是当前农业水氮管理中亟待探讨和回答的问题。通过对农田水氮协同相关研究文献资料的综述,以华北平原集约种植体系水氮管理为例,根据历年统计数据,分析了该区年水热条件下粮食产量与水、氮及水氮利用效率之间的关系。研究表明,水和氮与作物产量在一定范围表现为水氮的协同效应。水分利用效率一般随灌溉水量减少及氮肥用量增加而提高;氮肥利用效率随氮用量增加而下降。适量节水和减氮分别有助水分利用效率和氮肥利用效率的改善。在气候变暖、变干条件下,适量施氮成为改善水氮利用效率的关键对策。  相似文献   

11.
Nitrogen assimilation in plants: current status and future prospects   总被引:1,自引:0,他引:1  
《遗传学报》2022,49(5):394-404
Nitrogen (N) is the driving force for crop yields; however, excessive N application in agriculture not only increases production cost, but also causes severe environmental problems. Therefore, comprehensively understanding the molecular mechanisms of N use efficiency (NUE) and breeding crops with higher NUE is essential to tackle these problems. NUE of crops is determined by N uptake, transport, assimilation, and remobilization. In the process of N assimilation, nitrate reductase (NR), nitrite reductase (NiR), glutamine synthetase (GS), and glutamine-2-oxoglutarate aminotransferase (GOGAT, also known as glutamate synthase) are the major enzymes. NR and NiR mediate the initiation of inorganic N utilization, and GS/GOGAT cycle converts inorganic N to organic N, playing a vital role in N assimilation and the final NUE of crops. Besides, asparagine synthetase (ASN), glutamate dehydrogenase (GDH), and carbamoyl phosphate synthetase (CPSase) are also involved. In this review, we summarize the function and regulation of these enzymes reported in three major crops—rice, maize, and wheat, also in the model plant Arabidopsis, and we highlight their application in improving NUE of crops via manipulating N assimilation. Anticipated challenges and prospects toward fully understanding the function of N assimilation and further exploring the potential for NUE improvement are discussed.  相似文献   

12.
13.
天童国家森林公园若干树种叶水平上养分利用效率的研究   总被引:15,自引:0,他引:15  
养分利用效率是养分循环研究中一个极为有用的概念 ,它反映了植物对养分的利用状况。为揭示不同生活型植物的营养策略 ,本文以天童国家森林公园若干种植物为研究材料 ,探讨不同植物的NUE大小以及不同生活型植物NUE差异。结果表明 ,常绿植物的NUEN 与NUEP 呈显著正相关 ,落叶植物的NUEN 与NUEP 相关性不显著 ;若对所有植物进行统计 ,则NUEN 与NUEP 呈显著正相关。同时 ,不同生活型植物的N营养分利用效率有显著差异 ,具体表现为针叶树 >常绿阔叶树 >落叶树。最后 ,作者认为在生产力最低的地方 ,植物的NUE最高 ,说明养分供应缺乏时 ,这些植物能更有效地利用所获得的养分来创造出更高的生物量  相似文献   

14.

Aims

Major aims were to test and evaluate a new concept for assessment of nitrogen use efficiency (NUE) of crops by growing six spring wheat varieties in greenhouse and field environments. NUE was calculated with a plant based concept integrating the entire crop life history and separating plant characteristics from environmental factors affecting NUE. Specific hypotheses were tested related to the varieties’ drought and nutrient fertilisation responses for NUE components, and coherence of those responses in field and greenhouse.

Methods

The wheat (Triticum aestivum L.) cultivated varieties ‘Diskett’, ‘Granary’, ‘Quarna’, ‘Stilett’, ‘Vinjett’, and a Swedish landrace (‘Dala’) were grown in field and greenhouse environments in Central Sweden. Two fertilisation treatments were included in a field and greenhouse experiment, and in the greenhouse also drought. The NUE components N uptake efficiency (UN), grain-specific N efficiency (EN,g) and grain N concentration (CN,g) were assessed.

Results

Drought reduced yield and NUE through EN,g, and more so when drought occurred prior to anthesis than after anthesis. Effect of fertilisation treatment on NUE components was similar in the two set-ups, but there were fewer variety × fertilisation interactions in the field. UN was higher in the field and EN,g was higher in the greenhouse, while CN,g and overall NUE were similar in the two environments. Ranking of varieties regarding NUE and UN was similar in the greenhouse and field, but different regarding EN,g and CN,g.

Conclusions

The NUE concept is a useful tool to describe and integrate important NUE components for crops grown in different treatments (nutrient fertilisation, drought) and experimental set-ups, i.e. greenhouse and field. Similar variety ranking in overall NUE across experimental set-ups indicates stable results in different environments.  相似文献   

15.
本文简述了林木蒸腾耗水的概念、研究价值和研究进展,从实测法和估测法的角度,综述了林木蒸腾耗水量的主要测算方法,对比了各方法的优缺点、适用性、局限性、应用现状以及适用尺度。本研究认为: 实测法可应用于多种空间尺度耗水量的测定,估测法常应用于大空间尺度蒸散量的测算。实测法是估测法的基础,因此应对实测法的测定结果进行合理的质量控制与评价,为校正估测法的估算结果提供数据基础。不管是同一大空间尺度还是不同空间尺度,实测法和估测法的结合能够提高蒸散量测算结果的准确性。提升复杂下垫面和恶劣气候环境下大空间尺度林木蒸散量的测算精度将成为未来的研究热点与难点。随着科学技术的不断进步,现有的测定装置和测算方法将被改进,精确测定林木蒸腾耗水量的新方法也将随之诞生。  相似文献   

16.
《Trends in biotechnology》2023,41(5):701-713
The use of nitrogen (N) fertilizers in agriculture has a great ability to increase crop productivity. However, their excessive use has detrimental effects on the environment. Therefore, it is necessary to develop crop varieties with improved nitrogen use efficiency (NUE) that require less N but have substantial yields. Orphan crops such as millets are cultivated in limited regions and are well adapted to lower input conditions. Therefore, they serve as a rich source of beneficial traits that can be transferred into major crops to improve their NUE. This review highlights the tremendous potential of systems biology to unravel the enzymes and pathways involved in the N metabolism of millets, which can open new possibilities to generate transgenic crops with improved NUE.  相似文献   

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Background and Aims

Nitrogen-use efficiency (NUE) of cereals needs to be improved by nitrogen (N) management, traditional plant breeding methods and/or biotechnology, while maintaining or, optimally, increasing crop yields. The aims of this study were to compare spring-barley genotypes grown on different nitrogen levels in field and growth-chamber conditions to determine the effects on N uptake (NUpE) and N utilization efficiency (NUtE) and ultimately, NUE.

Methods

Morphological characteristics, seed yield and metabolite levels of 12 spring barley (Hordeum vulgare) genotypes were compared when grown at high and low nitrogen levels in field conditions during the 2007 and 2008 Canadian growing seasons, and in potted and hydroponic growth-chamber conditions. Genotypic NUpE, NUtE and NUE were calculated and compared between field and growth-chamber environments.

Key Results

Growth chamber and field tests generally showed consistent NUE characteristics. In the field, Vivar, Excel and Ponoka, showed high NUE phenotypes across years and N levels. Vivar also had high NUE in growth-chamber trials, showing NUE across complex to simplistic growth environments. With the high NUE genotypes grown at low N in the field, NUtE predominates over NUpE. N metabolism-associated amino acid levels were different between roots (elevated glutamine) and shoots (elevated glutamate and alanine) of hydroponically grown genotypes. In field trials, metabolite levels were different between Kasota grown at high N (elevated glutamine) and Kasota at low N plus Vivar at either N condition.

Conclusions

Determining which trait(s) or gene(s) to target to improve barley NUE is important and can be facilitated using simplified growth approaches to help determine the NUE phenotype of various genotypes. The genotypes studied showed similar growth and NUE characteristics across field and growth-chamber tests demonstrating that simplified, low-variable growth environments can help pinpoint genetic targets for improving spring barley NUE.  相似文献   

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