秸秆还田及不同比例控失尿素对华北平原小麦产量及潮土性质影响

为探讨不同控失尿素比例和秸秆还田对华北平原小麦产量及潮土化学性质的影响,本研究以华北潮土区小麦-玉米轮作体系为研究对象,采用裂区试验设计,以秸秆还田为主区,控失尿素比例为副区。秸秆还田模式设秸秆全量还田(S1)、秸秆不还田(S0)2种;控失尿素比例设不施肥(CK)以及控失尿素占总施氮量比例为0、40%、70%和100%(LCU0、LCU40、LCU70、LCU100)5个处理。在作物收割后进行产量测定,并采集0~20 cm耕层土壤进行常规土壤养分含量测定。结果表明:与S0处理相比,S1处理显著提高土壤有机质和速效钾含量。控失尿素显著提高土壤硝态氮含量,其他土壤养分含量无显著变化。秸秆不还田条件下,施用化肥显著降低了土壤pH值。控失尿素比例为70%时土壤养分含量最高。秸秆还田对小麦产量及吸氮量无显著影响,控失尿素对小麦产量及吸氮量增加具有极显著影响。在所有处理中,S1-LCU40处理的籽粒和秸秆产量最高,籽粒产量达7009.26 kg·hm^(-2),秸秆产量达11361.38 kg·hm^(-2)。秸秆还田对土壤氮素依存率具有显著影响,不同比例控失尿素对氮素收获指数具有显著影响,对氮肥表观利用率、土壤氮素依存率具有极显著影响。控失尿素比例为40%或70%时氮素吸收利用指标较优。综上,在华北平原潮土区,秸秆还田与40%控失尿素比例配施可以显著提升土壤供氮能力,提高小麦产量和氮素吸收与利用指标,是较为适宜的管理措施,但其机理及长期效应还需进一步研究。

控失尿素对氮素利用率、土壤硝态氮含量及冬小麦增产效果的影响

为探索控失尿素的施用方法,发现控失尿素在施用中存在的问题,以冬小麦为试验对象,开展了田间小区试验,考察了不同施肥处理和施肥方式对冬小麦产量、氮素利用率和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:施氮处理的冬小麦产量高于不施氮处理的,处理间差异极显著;氮素施用量和施肥方式相同时,控失尿素处理的冬小麦产量高于普通尿素处理的,处理间差异极显著;氮素施用量和肥料品种相同而施肥方式不同时,底施+追施的增产效果优于全底施的,处理间差异显著;控失尿素氮素施用量比普通尿素减少20%的条件下,冬小麦产量无显著性差异;与施用普通尿素的处理相比,施用控失尿素的处理不仅氮素利用率高,且均不同程度地降低了土壤中硝态氮的含量。施用控失尿素可以提高冬小麦的产量和氮素利用率,降低土壤中硝态氮的含量。

施氮量对冬小麦灌浆期光合产物积累、转运及分配的影响

采用花前14C-同位素标记旗叶的方法,研究了盆栽条件下不同施氮量对两种穗型冬小麦品种光合产物转运及14C同化物积累、分配的影响。结果表明,冬小麦成熟期14C-同化物主要分配在茎鞘中,其分配率为44.31%-60.96%;其次在籽粒中,分配率为31.81%-40.67%;其中大穗型品种兰考矮早八茎鞘、叶片中的分配率高于多穗型品种豫麦49-198,表明成熟时大穗型品种有更多的同化物滞留在茎鞘和叶片中。施氮量对14C-同化物分配率有影响,在施氮量36gm-2处理的茎鞘中分配率下降,而籽粒中的分配率增加,表明增施氮肥促进花前同化物向籽粒中分配。随着籽粒灌浆进程,光合产物在营养器官中的分配率逐渐下降,在籽粒中的分配率逐渐增加,表明营养器官的同化物逐渐向籽粒转运。小麦籽粒的同化物有34.94%来自花前贮藏物质的转运,65.06%来自开花后同化量,但不同品种、不同氮素水平处理之间有较大差异。施氮量36gm^-2处理的花前转运量、转运率、花前贮藏物质对籽粒贡献率均下降,但花后同化量、对籽粒贡献率以及单穗粒重均增加;其中兰考矮早八和豫麦49-198的花后贡献率分别为77.84%和56.29%,表明兰考矮早八花后同化量对籽粒的贡献大于豫麦49-198。两品种籽粒产量均表现为施氮量36gm-2处理高于18gm^-2处理,并且大穗型品种的增产幅度大于多穗型品种,表明增施氮肥对不同冬小麦品种的增产效应存在差异。

尿素施用量对小麦根际土壤微生物数量及土壤酶活性的影响

在大田高产条件下,研究了不同尿素施用量下两种不同穗型小麦品种"兰考矮早8"和"豫麦49-198"根际微生物数量和土壤酶活性的变化。结果表明:微生物数量随小麦生育时期的进行呈规律性变化,其中微生物总量在拔节期和抽穗期时数量较多。尿素施用量对小麦根际微生物数量和酶活性均产生一定的影响,并且处理间差异达到显著水平。两个小麦品种根际微生物总量、细菌、放线菌、真菌数量随着尿素施用量的增加呈先上升后下降的趋势,但两个品种根际微生物数量最高时的尿素量略有差异。同一生育时期,随着尿素施用量的提高,土壤蛋白酶、过氧化氢酶呈先增加后降低的变化趋势,以T2(391kg/hm2)或T3(586kg/hm2)处理的酶活性较高,T4(782kg/hm2)处理的酶活性略有降低;脲酶活性则呈上升趋势,以T4(782kg/hm2)处理的脲酶活性最大。表明适宜尿素施用量有益于小麦根际微生物数量和酶活性的提高,过高则微生物数量和酶活性下降。

施氮量对冬小麦根际土壤酶活性的影响

在大田高产条件下,研究了不同施氮水平对大穗型小麦品种兰考矮早八和多穗型小麦品种豫麦49-198根际土壤酶活性的影响.结果表明:两种穗型冬小麦品种根际土壤酶活性随生育进程的变化趋势一致,即蛋白酶、脲酶及脱氢酶活性均呈先升后降的变化趋势;过氧化氢酶活性随生育进程的推进逐渐增加,在成熟期达到最大值.在同生育时期内,随着施氮水平的提高,土壤蛋白酶、过氧化氢酶及脱氢酶活性均呈先增后降的变化趋势,以180kgN.hm-2施氮水平的活性最高;脲酶活性则随施氮水平的提高而上升,在360kgN.hm-2施氮水平下达到最高.

施氮水平对冬小麦旗叶光合特性的调控效应

在大田试验条件下,对大穗型小麦品种兰考矮早八旗叶光合特性及氮素调控效应进行了研究。结果表明,旗叶叶绿素含量随籽粒灌浆进程呈逐渐降低的趋势。PSⅡ潜在活性、PSⅡ光化学的最大效率、荧光光化学猝灭系数等随生育进程呈先升高后降低的变化趋势,且均在开花期达到最大值,之后逐渐下降;荧光非光化学猝灭系数则在成熟期达到最大值。氮肥对旗叶光合特性有一定的调控效应,Chl,Fv/Fo,Fv/Fm及qP均随施氮水平的增加呈增加的趋势,其中Chl和Fv/Fo以N3(180 kg hm-2)处理最大,Fv/Fm和qP(除孕穗期外)以N4(360 kg hm-2)处理最大;qN则随施氮水平增加呈降低的趋势,以N4处理最小。适宜的施氮量(180 kg hm-2)改善了兰考矮早八的光合色素性状,提高PSⅡ潜在活性及PSⅡ光化学的最大效率,减少荧光非光化学猝灭系数,从而有助于籽粒产量的提高。

氮素营养水平对小麦根际微生物及土壤酶活性的影响

在大田高产栽培条件下,研究了不同施氮水平对豫麦49-198根际微生物和土壤酶活性的影响。结果表明:豫麦49-198根系土壤蛋白酶活性和脲酶活性随生育时期推进均呈先上升后下降的变化趋势,蛋白酶活性、脲酶活性分别在拔节期和返青期达到最大值。在同一生育时期内,随着施氮水平的提高,蛋白酶活性呈先增加后降低的变化趋势,其中以N2(180 kg/hm2)处理的蛋白酶活性最高,但N4(360 kg/hm2)处理的蛋白酶活性仍大于对照N1(0 kg/hm2);脲酶活性随施氮水平的提高呈上升趋势,以N4(360 kg/hm2)处理的脲酶活性最大。根际微生物总量随生育时期推进呈先增加后下降的趋势,在孕穗期达到最大值,开花期略有降低;在同一生育时期,随着施氮水平的提高,根际微生物数量呈先增加后下降的趋势,以N3(270 kg/hm2)处理的根际微生物总量最高,且各处理之间的差异都达到了显著水平。

施氮对冬小麦旗叶RuBP羧化酶活性及叶绿素荧光参数的影响

以大穗型小麦品种‘兰考矮早8’和多穗型品种‘豫麦49-198’为材料,采用盆栽试验研究了不同施氮量对两种穗型冬小麦品种旗叶RuBP(1,5二磷酸核酮糖)羧化酶和PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)活性及叶绿素a荧光动力学参数的影响。结果表明,在本试验条件下,随着花后天数的增加,两小麦品种旗叶RuBP羧化酶和PEPC活性总体呈下降趋势;随着施氮量的增加,RuBP羧化酶和PEPC活性呈增加趋势,其中RuBP羧化酶活性多数以N4(N4.8 g/盆)处理最高,PEPC活性多数以N3(N3.6 g/盆)处理最高。随着施氮量的增加,两小麦品种旗叶Fv/F0、Fv/Fm和qP均呈增加趋势,且以N4(N4.8 g/盆)处理的值最高,并且处理之间的差异达显著水平(P<0.05)。研究发现,本试验条件下,适量施用氮肥有利于小麦旗叶RuBP羧化酶和PEPC活性的增加及叶绿素a荧光动力学参数Fv/F0和Fv/Fm的提高,从而有助于光合同化物的积累和小麦穗粒重的提高。

种植密度对两种穗型冬小麦品种干物质和氮素积累、运转及产量的影响

在大田试验条件下,研究了不同种植密度对两种穗型冬小麦品种干物质和氮素积累、运转及其籽粒产量的影响。结果表明,两种穗型冬小麦品种花前植株干物质及贮藏氮素运转量均以适宜的低密度处理表现较高,其中干物质运转量以茎鞘最高,氮素运转量以叶片最高;花后植株干物质及贮藏氮素运转量两品种间表现不一致,大穗型品种兰考矮早八花后干物质及贮藏氮素运转量以最低密度的C1(300万株/hm2)处理最高,多穗型品种豫麦49-198则以较高密度的B3(225万株/hm2)处理最高;干物质对籽粒贡献率花前两品种均以较低密度处理表现较高,花后则以较高密度处理表现较高;贮藏氮素对籽粒氮素贡献率兰考矮早八花前以中间密度处理表现较高,豫麦49-198则仍以较低密度处理较高。成熟期兰考矮早八籽粒产量、淀粉产量及蛋白质产量均以C2(375万株/hm2)密度处理最高,豫麦49-198则以B2(150万株/hm2)处理最高。

追氮时期对冬小麦籽粒灌浆及淀粉特性的影响

为给小麦高产优质栽培中氮素的合理运筹提供依据,在大田高产栽培条件下,以大穗型小麦品种兰考矮早八为试验材料,研究了返青、拔节、抽穗三个关键时期追氮对其籽粒灌浆特征和淀粉糊化特性的影响。结果表明,不同时期追氮处理小麦籽粒灌浆进程均呈"慢-快-慢"的"S"型变化曲线,Logistic方程决定系数均在0.99以上,达到极显著水平,拟合效果良好。籽粒干物重随灌浆进程的推进呈逐渐增加趋势,籽粒灌浆速率与粒重呈显著正相关,而灌浆持续时间与粒重形成无显著相关,表明提高籽粒灌浆速率对增加该品种粒重尤为重要。不同时期追氮对兰考矮早八籽粒灌浆及淀粉特性的效应不同,以抽穗期追氮籽粒干物质积累量和灌浆速率最大。随施氮时期的后移,籽粒直链淀粉含量下降,而支链淀粉、总淀粉含量及淀粉糊化特性则以拔节期追氮处理最高(优)。

源库调节对小麦籽粒灌浆及光合特性的影响

为探讨不同穗型超高产小麦品种的源库关系,通过剪叶和去穗处理研究了两个不同穗型小麦品种“兰考矮早八”和“豫麦49-198”的籽粒灌浆和光合特性。结果表明,两个品种的籽粒体积、千粒重、灌浆速率在花后15 d之后均表现为去穗处理>对照>去叶处理。去叶处理使两个品种的千粒重、灌浆速率均有所下降,其中豫麦49-198较对照下降最大比例分别为24.4%和22%,兰考矮早八下降的最大比例分别为7.6%和9%;去穗处理使两个品种的千粒重和灌浆速率均有所增加,其中豫麦49-198较对照增加的最大比例分别为11.1%和17%,兰考矮早八增加的最大比例分别为12.2%和17.25%。源库改变对两个品种的光合特性均有影响,表现为对照旗叶>去穗旗叶>去叶倒二叶>对照倒二叶。随着灌浆进程,豫麦49-198去叶处理的倒二叶光合速率较对照增加的比例从40%减为25%,兰考矮早八去穗处理的旗叶光合速率较对照下降的比例从27%减为20%。

氮素营养水平对冬小麦碳氮运转的影响

在大田试验条件下,研究了不同施氮水平对2种穗型冬小麦品种花后干物质和氮素积累与运转的影响及其与产量和品质的关系,以探讨氮素营养水平对冬小麦碳氮运转的影响.结果显示,适宜的施氮量(180 kg?hm-2)能够极显著增加2种穗型冬小麦品种叶片、茎鞘等营养器官花前贮藏物质及花前贮藏氮素的再运转量和运转率以及总再运转量和运转率,也能够极显著增加成熟期籽粒氮素含量和花前贮藏氮素总运转量对籽粒氮素含量的贡献率.各施氮处理对2种穗型小麦品种花后氮素积累量对籽粒氮素含量贡献率的影响效应不明显.结果表明,适宜的施氮量有利于小麦籽粒和蛋白质产量的提高.

土壤重金属污染与修复技术研究进展

阐述了土壤重金属污染的来源、特点及修复技术的研究现状,分析了各种修复技术的优缺点。

不同种植密度对小麦根际土壤微生物数量及土壤酶活性的影响

研究了不同种植密度对小麦豫麦49-198根际土壤微生物数量及土壤酶活性的影响,结果表明,根际土壤细菌在拔节和抽穗期数量较多,而放线菌、真菌在开花期数量最多。根际细菌数量、放线菌数量及土壤蛋白酶活性、脲酶活性随着群体密度的增加呈单峰曲线变化,以基本苗150×104株/hm2或225×104株/hm2处理最高;真菌数量则随密度的增加而减少。随着种植密度的增加,微生物数量及酶活性与产量的变化趋势相一致,表明微生物和酶活性增加一定程度上有助于提高作物产量。

不同穗型冬小麦品种根系时空分布特征及其碳氮代谢的研究

在大田柱栽试验条件下,对2种穗型冬小麦品种根系的时空变化及其碳氮代谢进行了研究。结果表明,2种穗型冬小麦品种的单株根系干重、根重密度随生育时期逐渐增加,均在抽穗期达到最大值;不同土壤深度的根系活力随生育时期的变化不一致,2品种0～20 cm根系活力的变化趋势从越冬期逐渐下降,在抽穗期达到较低值后缓慢上升,并于灌浆期出现一个小的峰值;根系中可溶性糖含量、含氮量均从越冬期开始下降,在抽穗期达到最低值, 随后在开花期又出现一个峰值后缓慢下降。2种穗型冬小麦品种相比,重穗型小麦品种的根系各项指标略高于多穗型品种;在不同土层深度之间,各项指标总体趋势为随着土层深度加深逐渐下降,但是在不同生育时期,各土层之间出现有个别波动现象。

不同时期追氮对冬小麦植株氮素积累及转运特性的影响

采用盆栽和大田试验相结合,并应用15N示踪技术,研究了不同时期追氮对两个不同穗型冬小麦品种植株氮素积累及转运特性的影响。结果表明,成熟期小麦植株各部位氮素积累量和分配比例均表现为子粒>茎鞘+叶>根系或颖壳+穗轴;子粒中氮素积累量以拔节期追氮处理最高,氮素在子粒中的分配比例以抽穗期追氮最高,在根系中的分配比例则以全部底施处理最高。小麦植株吸收追施15N的比例为16.45%～26.6%,兰考矮早八和豫麦49-198分别以返青期追氮和拔节期追氮吸收的比例最高;子粒中氮素来自15N的比例均以返青期追氮最高,分别为27.16%和22.20%,但和拔节期追氮处理差异不显著。随着追氮时期推迟,氮的花后同化量、花后贡献率增加,而花前贡献率呈下降趋势;全氮对子粒贡献率表现为花前转运的贡献大于花后同化的贡献,但抽穗期追氮处理中,15N对子粒的贡献率表现为花后同化率大于花前转运贡献率。综合考虑子粒产量、蛋白质含量以拔节期追氮较为合适。

种植密度对两种穗型冬小麦品种籽粒糖含量和淀粉积累的影响

为探明不同种植密度对两种穗型冬小麦品种籽粒糖含量和淀粉积累的影响，于2004-2005年在大田试验条件下，分析了不同种植密度下多穗型品种豫麦49-198系和大穗型品种兰考矮早八灌浆期间籽粒蔗糖、可溶性糖含量和淀粉积累量的变化。结果表明，随着灌浆进程的推进，两种穗型冬小麦品种籽粒中蔗糖和可溶性糖含量均呈下降趋势，而淀粉含量则持续上升。不同种植密度对小麦品种籽粒糖含量变化和淀粉积累的影响存在差异：多穗型品种豫麦49-198系和大穗型品种兰考矮早八分别以225×10^4株／hm^2和375×10^4株／hm^2种植密度有利于蔗糖和可溶性糖的转化以及籽粒淀粉的积累，从而提高了千粒重；两种穗型品种千粒重变化与光合同化物及淀粉积累的变化趋势相吻合。因此，在生产实践中，应针对不同类型品种籽粒糖和淀粉积累特点确定适宜的种植密度，以达到提高产量的目的。

不同种植密度条件下两种穗型冬小麦品种根际土壤酶活性的动态变化

在大田试验条件下,研究了2种穗型冬小麦品种在不同种植密度条件下根际土壤酶活性的动态变化。结果表明,随着生育时期的推进,两种穗型冬小麦品种根际土壤蛋白酶、过氧化氢酶和脲酶活性均呈先增高后降低的单峰曲线变化,拔节期和抽穗期活性较高,返青期和开花期活性则较低。不同种植密度条件下,豫麦49-198系根际土壤蛋白酶、脲酶活性均随密度增加呈先增高后降低的变化趋势,而过氧化氢酶活性表现不明显;兰考矮早八3种根际土壤酶活性随密度增加呈先降低后增高的变化趋势。不同密度水平下3种酶活性的方差分析表明,蛋白酶、脲酶差异达到显著水平,过氧化氢酶差异不显著。

籽粒灌浆特性对小麦磨粉品质的影响及其氮肥调控效应研究

在大田条件下,以大穗型小麦品种兰考矮早8和多穗型小麦品种豫麦49-198为材料,通过设置不同氮肥施用水平,研究籽粒灌浆过程对小麦磨粉品质的影响以及氮肥的调控效应。结果表明,在各施氮处理中小麦籽粒灌浆过程均呈"S"型变化,籽粒干质量积累均可用三次曲线进行拟合,但模型参数因氮肥用量而不同。大穗型品种兰考矮早8均以N3(270kg/hm2)处理的灌浆特征参数值较高,多穗型品种豫麦49-198以N2(180kg/hm2)处理的灌浆持续期最长,最大灌浆速率出现的时间最晚,最大灌浆速率最高以及有效灌浆持续期最长,理论最大粒重以N0(0kg/hm2)和N5(450kg/hm2)处理的较高。灌浆特征参数与磨粉品质的相关分析表明,多数籽粒灌浆特征参数与磨粉品质指标之间的相关达到极显著水平;同时建立了磨粉品质指标和灌浆特征参数之间的回归方程,可以用籽粒灌浆特征参数来预测籽粒的磨粉品质。

氮素营养水平对2种穗型冬小麦品种籽粒灌浆及淀粉特性的影响

在大田高产栽培条件下,研究了不同施氮水平对大穗型品种兰考矮早八和多穗型品种豫麦49-198籽粒灌浆及淀粉特性的影响。结果表明:2种穗型冬小麦品种灌浆期间籽粒干物质积累及灌浆速率均随灌浆进程推进呈增加的趋势。氮素营养水平对2种穗型冬小麦品种的籽粒灌浆及淀粉特性影响效应不同,大穗型品种兰考矮早八以N3处理(270 kg/hm2)的干物质积累量及灌浆速率最大,而多穗型品种豫麦49-198则随施氮量的增加而有下降的趋势,但各处理间差异不显著。随施氮量的增加,大穗型品种兰考矮早八淀粉粘度参数均呈增加的趋势,且以N3处理的值最大,并且各处理之间的差异均达显著水平;多穗型品种豫麦49-198的糊化参数也随施氮量的增加呈增加的趋势,峰值粘度和低谷粘度均以N2处理(180 kg/hm2)的值较高,但各处理间差异不明显。