氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运的影响

氮素平衡对干物质积累与分配的影响是农业生态系统研究的重要内容,在保障产量前提下减少氮肥施用量可减少环境污染与温室气体排放。以晚播冬小麦为研究对象,设置4个施氮量水平:0 kg/hm2(N0)、168.75 kg/hm2(N1)、225 kg/hm2(N2)、281.25 kg/hm2(N3),每个施氮量水平下设置2个追氮时期处理:拔节期(S1)、拔节期+开花期(S2),研究了氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运及氮肥利用率的影响。结果表明:拔节期追施氮肥(S1)条件下,在225 kg/hm2(N2)基础上增施25%氮肥(N3)对开花期氮素积累总量和营养器官氮素转运量无显著影响;拔节期+开花期追施氮肥(S2)条件下,随施氮量增加,开花期氮素积累总量和花后营养器官氮素转运量升高;S2较S1显著提高成熟期籽粒及营养器官氮素积累量、花后籽粒氮素积累量及其对籽粒氮素积累的贡献率。同一施氮量条件下,S2较S1提高了成熟期的干物质积累量、开花至成熟阶段干物质积累强度和花后籽粒干物质积累量。同一追氮时期条件下,籽粒产量N2与N3无显著差异,氮肥偏生产力随施氮量增加而降低;同一施氮量条件下,S2较S1提高了晚播冬小麦的籽粒产量和氮肥吸收利用率。拔节期+开花期追施氮肥,总施氮量225kg/hm2为有利于实现晚播冬小麦高产和高效的最优氮肥运筹模式。     

不同生育时期干旱对冬小麦氮素吸收与利用的影响

以抗旱性强的‘石家庄8号’和抗旱性弱的‘偃麦20’冬小麦(Triticum aestivum)为材料, 在田间遮雨棚条件下, 研究返青-拔节期、拔节-开花期和灌浆后期3个生育期不同干旱程度对冬小麦产量、氮素吸收、分配和利用的影响。结果表明, 在干旱条件下, 抗旱性强的‘石家庄8号’产量高于抗旱性弱的‘偃麦20’, 并且其3个生育时期轻度干旱均可提高产量。拔节-开花期干旱对两个冬小麦品种氮素的吸收和运转影响均最大, 其次为返青-拔节期, 而灌浆后期影响较小。不同生育期中度和重度干旱均降低了花前贮藏氮素向籽粒中的转移, 并且氮肥利用效率和生产率也较低, 而在返青-拔节和灌浆后期轻度干旱有利于营养器官的氮素向籽粒中转移, 提高了氮肥利用效率和生产率。在干旱条件下, 抗旱性强的‘石家庄8号’籽粒氮素积累对花前贮藏氮素再运转的依赖程度高, 而‘偃麦20’对花后氮素的积累和转移依赖较高。综合产量和氮素的转移特点, 在生产实践中, 返青-拔节期和灌浆后期要注意对小麦进行适度的干旱处理, 在拔节-开花期要保证冬小麦的充分灌溉, 从而有利于氮素的积累和分配。     

施氮量对麦后直播棉氮素吸收利用的影响

以早熟棉中棉所50为材料进行麦后直播棉花试验,研究施氮量(0、60、120、150、180、240 kg N·hm^-2)对棉株氮素吸收、利用和分配的影响.结果表明： 增施氮肥提高了麦后直播棉不同生育阶段的氮吸收量,以盛花到见絮期的氮积累增量最大,并且改变了不同生育期间氮吸收比例,使棉花出苗到盛花期的氮吸收比例降低,盛花到吐絮期的氮吸收比例升高;增施氮肥还降低了生育后期中上部位果枝氮浓度的下降速率.麦后直播棉氮素和生物量累积以中下部果枝为主,在150～180 kg N·hm^-2施氮量下棉花产量、氮肥表观利用率、各果枝部位干物质和氮在生殖器官中的分配比例较高,氮浓度和氮累积量动态特征参数比较协调.高于180 kg N·hm^-2的施氮量导致棉花中部和下部果枝生殖器官生物量和氮素累积量、产量增幅和氮肥利用率降低,而低于150 kg N·hm^-2施氮量降低棉花整株干物质和氮经济系数,不利于高产形成.综合分析,150～180 kg N·hm^-2施氮量可作为长江流域下游棉区麦后直播棉的推荐施氮量.     

氮高效利用基因型大麦的物质生产与氮素积累特性

通过土培盆栽试验,研究了22份大麦材料在低氮(125 mg·kg^-1)和正常氮(250 mg·kg^-1)处理下氮素吸收利用效率的基因型差异,探讨氮高效大麦干物质生产与氮素积累特性.结果表明： 大麦氮素吸收利用效率基因型差异显著.低氮处理下籽粒产量、氮素籽粒生产效率及氮素收获指数的最高值分别是最低值的2.87、2.92、2.47倍;氮高效基因型大麦籽粒产量、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均显著大于低效基因型,低氮处理下高效基因型3个参数较低效基因型分别高82.1%、61.5%和50.5%.氮高效基因型大麦各生育期干物质和氮素积累优势明显,干物质积累高峰出现在拔节-抽穗阶段,氮素积累高峰出现在拔节前;低氮处理下高效基因型典型材料DH61、DH121+的干物质量较低效基因型典型材料DH80分别高34.4%、38.3%,氮素积累量较DH80分别高54.8%、58.0%.供试大麦干物质和氮素的阶段性积累量对籽粒产量的影响为拔节前最大,且低氮处理下贡献率最高,分别为47.9%和54.7%;而干物质和氮素的阶段性积累量对氮素籽粒生产效率的影响在抽穗 成熟阶段最大,其次是播种-拔节阶段,低氮处理下这两个阶段的贡献率分别为29.5%、48.7%和29.0%、15.8%.氮高效基因型大麦在各生育期的物质生产和氮素积累能力强,低氮处理下优势较为明显,能够提高拔节前干物质生产和氮素积累能力,并协同提高大麦产量和氮素利用效率.     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

棉花花铃期短期干旱下氮素对干物质及氮素累积分配的影响

通过盆栽试验进行水分(正常灌水和干旱后复水)和施氮处理(0、240、480kgN·hm-2),研究花铃期短期干旱再复水后氮素对棉花各器官干物质重、氮素累积与分配及产量与品质的影响.结果表明:花铃期土壤干旱显著降低了棉株各器官的干物质重与氮素累积量,而增大了棉株各器官的氮素含量,同时亦降低了棉株干物质与氮素在叶片中的分配指数,但提高了在根系的分配指数,从而增大了根冠比;增施氮肥可以提高干旱条件下棉株的干物质重与氮素累积量,但亦增大水分胁迫指数.复水对干旱处理棉株生长具有明显的补偿效应,尤其是根系的干物质重与氮素累积量显著高于相应正常灌水处理,且增施氮肥可以提高棉株的补偿效应.花铃期干旱结束时与复水后第10天,干旱处理棉株均以240kgN·hm-2水平下的生殖器官干物质重与分配指数最高,而根冠比最小,地上部与地下部生长最为协调,最终籽棉产量最高、纤维品质最优;而施氮不足(0kgN·hm-2)或过量(480kgN·hm-2)均不利于棉花产量的提高与纤维品质的改善.     

不同水氮条件下灌溉方式对玉米干物质量和氮钾利用的影响

由于作物需水随生育期的变化,分根区交替灌溉(AI)的节水效果也会随生育期而发生变化,探明不同生育期分根区交替灌溉对玉米生长和水分养分利用的影响,以期为分根区交替灌溉的实施和充分发挥其节水节肥效果奠定理论基础。通过盆栽试验,在2种灌水水平(正常灌水和轻度缺水)和2种有机无机氮比例(100%无机氮和70%无机氮+30%有机氮)下,以常规灌溉(CI)为对照,分别研究苗期—灌浆初期、苗期—拔节期以及拔节期—抽雄期进行AI对玉米干物质量、氮钾含量和吸收量以及土壤碱解氮和速效钾含量的影响。结果表明,在轻度缺水和有机无机氮肥配施下,与CI相比,拔节期—抽雄期分根区交替灌溉玉米地上部和总干物质量分别增加29.6%和27.4%,地上部和总N吸收量增加50.7%和50.4%。与单施无机氮肥相比,有机无机氮肥配施会在不同程度上增加地上部和总N吸收量,但是一般降低土壤碱解氮和速效钾含量,这说明在轻度缺水和有机无机N肥配施下,拔节期—抽雄期进行分根区交替灌溉提高玉米总干物质量和N吸收量。     

岷江干旱河谷土壤水、氮和磷对小马鞍羊蹄甲幼苗生长的影响

资源阈值对植物的影响是恢复生态学的重要议题.通过近似模拟岷江干旱河谷自然干旱条件下水、氮和磷的阈值,设计析因实验,研究了一个生长季节内小马鞍羊蹄甲幼苗生长、生物生产量、资源利用效率和存活率的变化.结果表明：高水（40%田间持水量）、高磷（24 mg P·kg^-1）和低氮（100 mg N·kg^-1）处理分别促进了幼苗生长,增加了生物生产量,提高了存活率和水分利用效率,氮磷交互作用显著,水分和养分交互作用不明显.高氮（240 mg N·kg^-1）有强烈的负效应,高磷可以增大根面积、根长和根生物量,提高对氮和磷的吸收,缓解高氮的抑制作用.养分利用效率和幼苗根茎比呈显著正相关,并保持相对稳定.高水、高磷和低氮耦合有效地促进了幼苗的生长,而低水、低磷和高氮耦合则明显抑制了幼苗生长.     

叶类蔬菜的硝态氮累积及成因研究

在菜园土壤上进行的田间试验,用禾谷类作物冬小麦作比较,研究了菠菜、小白菜、大青菜和油菜等叶类蔬菜累积硝态氮的特点,结果表明：硝态氮累积是一般早作作物的共性,苗期更为明显,无论蔬菜还是冬小麦均有较高的硝态氮含量（367.8-1413.4μg/g);但随生育期后延,蔬菜的硝态氮含量波动升高,冬小麦波动降低,盆栽试验表明,施入土壤的氮肥是蔬菜硝态氮累积的主要来源,过量施用氮肥所导致的蔬菜硝态氮吸收与还原转化不平衡是产生累积的根本原因,吸收与生长不协调更使累积过程加剧。     

黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验 (始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C, DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C, MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系.研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM).结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM＞M＞NP＞N＞CK＞F.土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因.各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期＞抽穗期＞成熟期＞返青期＞拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期＞灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序为成熟期＞抽穗期＞灌浆期＞拔节期＞返青期.同一处理不同生育期土壤呼吸速率与DOC,MBC的相关性较低,但同生育期不同施肥处理土壤呼吸与土壤有机碳组分间存在显著的相关性.以F处理土壤呼吸为基础,估算CK、N和NP处理生育期根系对土壤呼吸的平均贡献率依次为36%、45%和54%.     

施氮量对麦后直播棉钾素吸收利用的影响

以早熟棉‘中棉所50’为材料,于2013—2014年在南京市江苏省农业科学院棉花试验站进行麦后直播棉花试验,研究施氮量(0、60、120、150、180、240 kg N·hm^-2)对棉株钾素吸收和利用的影响.结果表明: 增施氮肥提高了麦后直播棉不同生育阶段的钾吸收量,以盛花到见絮期的钾积累增量最大;并且改变了麦后直播棉不同生育时期的钾吸收比例,使棉花出苗到盛花期的钾吸收比例降低,盛花到吐絮期的钾吸收比例升高;增施氮肥还降低了生育后期上部位果枝钾浓度的下降速率,但加速了中下部果枝钾浓度的下降速率.随施氮量增加,钾吸收的边际效应呈先升高后降低趋势,而钾的皮棉生产效率均呈线性降低,其降低趋势表现为下部果枝最大,上部果枝次之,中部果枝最低.麦后直播棉钾素和生物量累积以中、下部果枝为主,在150~180 kg N·hm^-2下棉花各果枝部位干物质和钾在生殖器官中的分配比例较高,钾浓度和钾累积量动态特征参数比较协调,利于产量形成;高于180 kg N·hm^-2导致皮棉产量增幅下降,氮素对钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较低;低于150 kg N·hm^-2时,中下部果枝干物质和钾的经济系数较低,不利于高产形成.     

缺水与补水对小麦氮素吸收及土壤残留氮的影响

通过温室培养试验,研究了不同生长期缺水和补充灌水对冬小麦氮素吸收利用和土壤残留的影响．结果表明,在不同生长期缺水及分蘖期补充灌水均能显著降低冬小麦的氮素吸收,增加矿质态氮的土壤残留,土壤残留氮含量介于79．8～113．7mg·kg^-1;越冬、拔节、灌浆期补充灌水可显著提高冬小麦对土壤氮素的吸收能力,不同程度地降低氮素残留,土壤残留氮介于47．2～60．3mg·kg^-1．补充灌水引起的小麦吸氮能力提高与其对氮素的有效利用并不一致．越冬期补水,小麦籽粒吸氮量无显著变化;灌浆期补水,籽粒吸氮量相应提高20．9％;拔节期补水反而使籽粒吸氮量降低19．6％．     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦氮素吸收利用的影响

2001—2003年,利用我国唯一的农田开放式空气CO₂浓度增高 (free-air carbon dioxide enrichment,FACE) 技术平台,研究了FACE条件下冬小麦宁麦9号不同生育期N含量、吸收、分配和N效率的响应.结果表明：与对照相比,FACE处理使不同生育时期植株含N率显著降低,降幅达4.4%～13.4%;不同生育时期吸N量显著增加(7.4%～25.4%),生育中期的增幅明显大于生育前、后期;不同生育时期茎鞘的N积累能力相对增强,叶片N积累能力相对减弱,而对麦穗N积累能力的影响因生育进程而异;FACE处理使小麦不同生育时期N物质生产效率(5.5%～10.3%)、成熟期N收获指数(16.3%)和N籽粒生产效率(9.3%)均显著或极显著增加;增施N肥,使小麦不同生育时期N含量和吸收量呈增加趋势,使N效率呈下降趋势,而对N在各器官中分配的影响较小.     

The nitrogen economy of mountain birch seedlings: implications for winter survival

1 Seedlings of mountain birch Betula pubescens ssp. czerepanovii were grown outdoors, under different environmental conditions, during their first growing season at Abisko, northern Sweden. Winter survival of seedlings was studied in relation to their growth and nitrogen (N) acquisition rate during the previous growing season.
2 Effects of fertilization and soil temperature on seedling growth and N acquisition were analysed in a factorial experiment including seven fertilizer levels and two temperature treatments. Effects of shading and neighbours ( B. p. ssp. czerepanovii and Empetrum hermaphroditum ) on seedling growth and N economy were evaluated in another experiment including five different neighbour interaction treatments.
3 An increase in either soil temperature or fertilization rate caused the birch seedlings to take up more N and grow faster. The relative growth rate and rate of N accumulation during the 12-week growing season were closely related to winter survival: at a relative growth rate of 2.0% and 3.8% day⁻¹, the winter survival of mountain birch seedlings was estimated to be 5% and 95%, respectively. This range corresponded to a relative N accumulation rate between 2.4% and 4.3% day⁻¹.
4 The relative N accumulation rate was clearly reduced by shading and by the plant–plant interactions studied. The effects of shading and birch neighbours but not of Empetrum on the rate of N accumulation could be explained by lower soil temperature.
5 Nutrient supply, soil temperature, vegetation shade and, presumably, allelopathy affect the N acquisition of first-year mountain birch seedlings, and thus also influence their winter survival. Soil temperature might be the major influence on the survival rate, due to its strong influence on the root N uptake rate.     

Effects of different irrigation modes on winter wheat grain yield and water- and nitrogen use efficiency

Taking the widely planted winter wheat cultivar Tainong 18 as test material, a field experiment was conducted to study the effects of different irrigation modes on the winter wheat grain yield and water- and nitrogen use efficiency in drier year (2009-2010) in Tai' an City of Shandong Province, China. Five treatments were installed, i. e., irrigation before sowing (CK), irrigation before sowing and at jointing stage (W1), irrigation before sowing and at jointing stages and at over-wintering stage with alternative irrigation at milking stage (W2), irrigation before sowing and at jointing and flowering stages (optimized traditional irrigation mode, W3), and irrigation before sowing and at over-wintering, jointing, and milking stages (traditional irrigation mode, W4). The irrigation amount was 600 m3 hm(-2) one time. Under the condition of 119.7 mm precipitation in the winter wheat growth season, no significant difference was observed in the grain yield between treatments W2 and W4, but the water use efficiency was significantly higher in W2 than in W4. Comparing with treatment W3, treatments W2 and W4 had obviously higher grain yield, but the water use efficiency had no significant difference. The partial factor productivity from N fertilization was the highest in W2 and W4, and the NO3(-)-N accumulation amount in 0-100 cm soil layer at harvest was significantly higher in W2 than in W3 and W4, suggesting that W2 could reduce NO3(-)-N leaching loss. Under the conditions of our experiment, irrigation before sowing and jointing stages and at over-wintering stage with alternative irrigation at milking stage was the optimal irrigation mode in considering both the grain yield and the water- and nitrogen use efficiency.     

旱地小麦深施磷肥对土壤水分及植株氮素吸收、利用的影响

为探明磷肥在旱地小麦生产上的作用,寻求旱地小麦最佳施磷方式,在山西省闻喜县进行了低磷(75kg·hm~(-2))、中磷(112.5 kg·hm~(-2))、高磷(150 kg·hm~(-2))3个施磷量条件下20 cm、40 cm 2个深度施磷的田间试验,研究其对旱地麦田土壤水分及植株氮素吸收、利用的影响。结果表明:增加施磷量,越冬期-孕穗期0~100 cm土层土壤蓄水量提高,且深层施磷效果较好,尤其有利于返青期土壤蓄水量提高。增加施磷量,各生育时期植株含氮率提高,各生育时期植株氮素积累量显著提高,且深层施磷效果较好,尤其开花期含氮率。增加施磷量,花前各器官氮素运转量显著提高,深层施磷叶片氮素运转量对籽粒的贡献率提高,成熟期叶片氮素积累量及其所占比例显著降低。40 cm深度施磷150 kg·hm~(-2)花后氮素积累量最高。此外,越冬-孕穗期0~100 cm土层土壤蓄水量与花前氮素运转量关系密切,尤其与叶片氮素运转量关系密切,开花期土壤水分与花后氮素积累量关系系数最大。总之,增加施磷量,有利于提高花前1 m内土壤水分,有利于促进植株氮素积累、运转,且深层施磷效果显著,尤其可促进叶片氮素转移到籽粒,有利于开花期含氮率提高,有利于花后氮素积累。最终,40 cm深度施磷150 kg·hm~(-2)可显著提高旱地小麦氮肥吸收效率、氮肥生产效率、氮素收获指数。     

种植密度对冬小麦根系时空分布和氮素利用效率的影响

在大田条件下,以大穗型品种泰农18和中穗型品种山农15为材料,研究不同种植密度(泰农18:每公顷135、270、405万株;山农15:每公顷172.5、345、517.5万株)对冬小麦根系时空分布和氮素利用效率的影响.结果表明:在整个生育期,随种植密度的增加,泰农18的根长密度、根系总吸收面积和活跃吸收面积均显著增加;在生育后期,山农15的根长密度、根系总吸收面积和活跃吸收面积在种植密度为每公顷345万株时最大.泰农18的籽粒产量、氮肥吸收利用效率、氮肥偏生产力和氮素利用效率在种植密度为每公顷405万株时最高,山农15在种植密度为每公顷345万株时最高,但与种植密度为每公顷517.5万株的处理差异不显著.随种植密度的增加,冬小麦成熟期土壤硝态氮、铵态氮和无机态氮在不同土层的积累量均降低.泰农18和山农15种植密度分别为每公顷405万株和345万株时,是兼顾高产和高效利用氮素的适宜种植密度.     

施氮对半湿润农田生态系统不同冬小麦品种灌浆期物质转移的影响

在年均降水量632 mm的黄土高原南部半湿润红油土上,以NR9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229、西农2208、矮丰3号和商188为供试材料,进行大田试验,研究在不施氮和施氮(90 kg.hm-2)条件下不同品种冬小麦灌浆特性及物质转移效率。结果表明,冬小麦干物质生产及物质转移效率共同受品种和氮肥的影响。开花期老叶、茎鞘和成熟期茎鞘、籽粒干重间存在显著差异。施氮对开花期、成熟期地上部各部位干重均有明显的促进作用。各部位干物质转移量、转移效率和转移量对籽粒的贡献率既与品种有关,也与施氮有关;氮肥的影响又因品种不同而异。干物质转移量、转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率在8个供试品种中,最高的是NR9405,最低的是偃师9号,除NR9405和西农2208籽粒中50%以上干物质来自于开花前贮存光合产物的再转移外,其余6个品种籽粒中50%以上的干物质来自于开花后新合成的同化产物。干物质转移量对籽粒的贡献率以穗轴+颖壳部位最低,且多数处理为负值,以茎秆为最大,叶片居中。从总体看,干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对粒重的贡献率在不同品种之间的差异大于施氮处理间的差异,施氮后降低了干物质向籽粒中的转移。