水稻的氮素利用效率与品种类型的关系

分蘖末期测定,90个稻品种氮利用效率(地上部于重mg/mgN)有明显差异。最大差异达77.4％。氟利用效率的总趋势为:古老地方品种>现代有成品种,高秆品种>矮秆品种,但有例外。籼、粳稻间无规律性差异。高氮效品种的叶绿素含量明显较低,而光合速率则下降不显著。株高、叶色和叶绿素含量可作为预测水稻品种氮利用效率的指标。     

表油菜素内酯喷施时期对宽幅播种小麦产量和氮素利用率的影响

为明确协同提高宽幅播种小麦产量和氮素利用率的表油菜素内酯喷施时期,研究了不同生育时期喷施表油菜素内酯对小麦产量和氮素吸收利用的影响。结果表明: 与喷施清水对照相比,喷施表油菜素内酯可通过提高小麦穗粒数或(和)千粒重提高产量,通过促进地上部氮素积累提高氮素吸收效率,进而提高氮素利用率,但不同时期喷施效果存在差异。起身期+灌浆期、拔节期+灌浆期、起身期+拔节期+灌浆期、起身期+开花期+灌浆期喷施处理在所有处理中穗粒数和千粒重增幅最大,产量增幅最高(12.8%～14.0%);同时地上部氮素积累量增幅最大,氮素吸收效率增幅最高(16.4%～18.8%),从而氮素利用率增幅最高。综合施用成本等因素,生产上可采用起身期+灌浆期或拔节期+灌浆期2次间隔喷施模式,实现宽幅播种小麦高产高效栽培。     

PAC对谷子花后土壤氮素供应和叶片抗氧化特性的影响

全基施肥方式会造成作物全生育期内营养供应失衡, 导致生育后期缺氮早衰。为探究聚天门冬氨酸和壳聚糖复配剂(PAC)保障谷子(Setaria italica)花后氮素供应和调控叶片抗氧化特性的机制, 建立全基施肥背景下东北春谷防衰增产的生产技术, 于2020-2021年在中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站开展大田试验, 以谷子品种张杂谷13号和华优谷9号为材料, 设置常规氮素(CN)和PAC配合氮素(PN) 6个氮素水平(0、75、112.5、150、225和337.5 kg·hm^-2)播种前进行全基施肥处理。结果表明, 与常规氮肥处理相比, 相同施氮量下, PAC处理后, 两品种谷子花期和灌浆中期0-20 cm和20-40 cm土层土壤硝态氮和铵态氮含量升高, 花后叶面积显著增大, 叶面积降幅减小; 花后0-40天旗叶超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性升高, 丙二醛含量降低。因此, PAC有效保障了谷子生育中、后期土壤氮素的供应, 提高了叶片抗氧化能力, 延缓了叶片衰老进程, 进而提高产量。2020年和2021年Z13的增产幅度分别为11.24%-21.55%和8.65%- 14.22%, H9的增产幅度分别为5.53%-15.75%和10.43%-16.17%。上述调控效应在低氮和中氮水平(75、112.5和150 kg·hm^-2)下更为显著。综上, PAC配合氮肥全基施可作为一项防衰增产的栽培技术应用于我国东北春谷区。     

燕麦-绿豆间作效应及氮素转移特性

为探究燕麦(Avena sativa)-绿豆(Phaseolus radiatus)间作效应及氮素转移特性, 在不施氮肥的大田试验条件下, 设置3种种植模式(燕麦单作、绿豆单作和燕麦-绿豆间作), 采用传统挖根法和¹⁵N同位素标记法进行研究。结果表明, 间作系统中燕麦侵袭力强于绿豆, 绿豆生长受到抑制。整个生育期, 间作燕麦地上部干物质积累量比单作增加14.9%-33.1%, 2年成熟期间作燕麦的氮素积累量比单作分别提高53.1%和44.8%; 间作减少了开花结荚期绿豆氮素积累量和根瘤重量, 降低了绿豆的固氮效率, 绿豆的固氮效率2年平均降低23.7%, 生物固氮量平均减少11.66%。间作绿豆向燕麦的氮素转移率2年平均值达31.7%, 氮素转移量为212.16 kg∙hm^-2。燕麦-绿豆间作降低了开花结荚期绿豆的根瘤固氮酶活性和固氮效率, 但绿豆体内氮素转移增加了燕麦对氮素的吸收利用, 实现了地上部与地下部生长的相互调节和促进, 优化了农田生态系统的氮素管理。     

稻—萍—鱼系统中红萍氮素吸收利用及有效性研究

本文报道以红萍为饵料,鱼类对红萍氮素消化吸收、转化情况。试验结果表明:草鱼和尼罗罗非鱼对红萍氮素的消化和吸收率约为60％,其中30％红萍氮素转化为鱼体动物蛋白,另外约30％氮素排出体外。在田间条件下,尼罗罗非鱼摄食红萍,每季平均增长率约为41—40％。稻田养鱼,以萍喂鱼,鱼粪肥田,萍体氮素得以吸收利用,效益明显。在稻萍鱼体系中,当季红萍氮素的总利用率可达45—50％,而红萍单作肥料处理其利用率仅为30—36％,第二季作物对红萍残留氮素回收率可达7.83—9.64％,比红萍单作肥料处理高3.33—4.11％。第二季残效明显优于红萍压施处理,晚季稻谷产量的增产率可达13—25％,比压施红萍作肥料处理高7—8％。     

不同海拔地区种植的水稻次库碳水化合物含量的比较

在品种、土壤、底肥和追肥等一致的情况下,对三个不同海拔地区种植的水稻的次库(茎+叶鞘)中碳水化合物含量作了比较,结果表明:齐穗和黄熟期次库中总糖或淀粉含量均随海拔增高而增加。但在黄熟期,高海拔地区次库的总糖或淀粉含量比齐穗期的增加,而低海拔地区次库的总糖或淀粉含量则比齐穗期的降低。 齐穗期时,次库的淀粉含量随施用的氮素肥量的增加而降低。在黄熟期,温凉稻作区水稻次库的淀粉含量均随氮素底肥施用量的增加而增加,低熟地区水稻次库的淀粉含量则趋于一致,不过不同地区相比各处理次库的淀粉含量均因海拔增高而增加。 不同时期的氮素追肥使齐穗期次库淀粉含量因追肥时间推迟而增加,唯元江晚穗肥处理的低于中穗肥处理的。黄熟期因追肥时间提早而次库的淀粉含量增加,但元江以早穗肥处理的次库淀粉含量最低。与齐穗期相比时,低海拔地区的各个处理,其次库的淀粉含量均减低,但高海拔的昆明温凉稻作区,施早和中穗肥的水稻,在黄熟期次库的淀粉含量反而增高。还可以看出水稻种植地海拔越高,其次库淀粉含量对追肥时间越敏感。 基于水稻次库中淀粉含量对氮素肥料的反应,就三地气候条件讨论了上述的差异。     

光氮互作对闽楠幼苗叶片光合生理特性的影响

以5月龄闽楠幼苗为材料,采用4种光照水平(100%、41.3%、14.3%、3.6%自然光)和4种氮素水平(0、0.5、1、2 mol/L纯氮)的双因素盆栽试验,研究光氮互作下闽楠幼苗的光合生理特性,以探讨其对环境适应性的生理机制。结果表明:(1)遮荫和施氮均能显著提高闽楠叶片光合色素含量;在同一氮素水平下,随光照强度下降,闽楠幼苗叶片可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大净光合速率(P_(max))、暗呼吸速率(R_d)、表观量子系数(AQY)均呈先增后降趋势,并在41.3%自然光照水平时最高;而同期叶片胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)均呈下降趋势;闽楠幼苗的叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)则随光照减弱逐渐增加。(2)同一光照水平下,随着氮素施用量增加,闽楠幼苗叶片SS、SP、光合气体交换参数、光响应曲线特征参数总体呈现先升高后降低的趋势,F_v/F_m和F_v/F_o呈先降后增趋势。(3)不同光照和氮素水平之间存在显著的互作效应,隶属函数分析结果以41.3%自然光照、0.5 mol/L纯N处理的效果最优。研究表明,闽楠幼苗为喜光耐荫植物;适宜遮荫和施氮处理组合可显著改善闽楠渗透调节能力,提高光能利用率,促进光合作用进行,而全光照、过度遮荫、缺氮、或过量施氮均不利于闽楠正常生理代谢。     

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展

水体氮素污染日益严重,如何经济、高效地去除水体氮素已成为研究热点。近年来,研究人员已从不同环境中分离到许多同时具有异养硝化和好氧反硝化功能的菌株,此类菌生长迅速,可在好氧条件下同时实现硝化和反硝化的过程,并可用于脱除有机污染物,是一类应用潜力巨大的脱氮菌。目前,异养硝化-好氧反硝化菌的脱氮途径和机制主要是通过测定氮循环中间产物或终产物、测定相关酶活性、注释部分氮循环相关基因及参考自养硝化菌和缺氧反硝化菌的氮循环途径等进行研究,其完整的氮素转化途径和氮代谢机制还需要进一步明确。总结了目前异养硝化-好养反硝化菌的脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展,以期为异养硝化-好氧反硝化菌的理论研究及其在污水脱氮处理上的应用提供参考。     

三级串联垂直潜流人工湿地的脱氮性能及微生物学特征

探究了3种水力负荷(HLR)下三级串联垂直潜流人工湿地(T-VFCWs)对农村生活污水的处理效果,并解析了系统中的氮素转化机制。结果表明: 当系统HLR由0.10增至0.20 m³·m^-2·d^-1时,T-VFCWs始终保持着对农村生活污水高效的处理效果,系统出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。T-VFCWs中顺次连接的3个VFCW单元(标记为V-1、V-2和V-3)在限氧环境下因其进水水质的差异可形成各自不同的氮素转化途径,并通过协同作用实现系统的高效脱氮。当T-VFCWs在试验期间连续运行时,V-1、V-2和V-3中主要的脱氮途径分别为短程硝化/反硝化作用、基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)作用和反硝化作用,上述3单元对进水中总氮(TN)和NH₄⁺-N去除的贡献率分别为(51.3±4.4)%和(63.7±2.6)%、(30.9±4.8)%和(35.5±4.5)%、(17.8±5.0)%和(0.8±0.1)%。该研究可为组合式人工湿地的研发及工程化应用提供科学依据和技术支撑。