添加脲酶/硝化抑制剂条件下基于^(15)N示踪的夏玉米当季肥料氮去向研究

【目的】以华北平原夏玉米为研究对象,利用高丰度15N同位素示踪方法,探究添加脲酶/硝化抑制剂条件下肥料氮的去向。【方法】于2022−06−25至2022−10−09在河北省廊坊市进行试验。设置5个处理:不施氮肥对照(CK)、单施尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂(UI)、尿素+硝化抑制剂(NI)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(UI+NI),测定了氮素吸收量,监测了累积NH3挥发和N_(2)O排放量,并计算了肥料氮的气态损失量和土壤氮肥残留量。【结果】与单施尿素处理相比,3个添加抑制剂处理UI、NI和UI+NI的地上部吸氮量分别显著提高了39.7%、33.1%和41.8%,氮肥利用率分别显著提高12.5、6.8和12.3个百分点,UI和UI+NI的提升效果显著高于NI。与U和NI相比,UI处理的土壤中肥料氮残留量分别提高了35.6%和27.9%,UI+NI分别提高了45.7%和37.4%。与U处理相比,NI处理的NH3挥发累积量无显著差异,而UI和UI+NI处理土壤的NH3挥发累积量分别显著减少了14.3%和11.6%;UI、NI和UI+NI处理土壤的N_(2)O累积排放量分别显著降低了17.2%、19.9%和34.5%,UI+NI处理土壤的N_(2)O累积排放量又比UI和NI处理分别显著降低了20.9%和18.2%。【结论】尿素配合脲酶/硝化抑制剂施用显著提高了夏玉米的氮素吸收量,添加脲酶抑制剂显著提高了土壤中肥料氮残留量,减少了累积NH3挥发量和N_(2)O累积排放量,而添加硝化抑制剂增加土壤中肥料氮的残留量和减少NH3挥发的效果不显著,但降低了N_(2)O累积排放量。同时配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂处理增加了土壤中肥料氮的残留量,降低NH3挥发量和N_(2)O累积排放量的效果显著优于配施一种抑制剂,肥料氮的损失率降至3.7%。因此,在华北平原典型潮土区,夏玉米生产中推荐尿素同时配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂,以减少肥料氮的气态损失,提高氮肥当季利用率。

标记停留时间对水稻及其生物质炭的^(13)C和^(15)N丰度的影响

稳定同位素技术是研究土壤元素循环的重要技术手段。研究同位素标记后的停留时间对水稻地上和地下部分及利用其制备的生物质炭的13C丰度(δ^(13)C)和^(15)N丰度(δ^(15)N)的影响,可为深入研究生物质炭对土壤碳、氮过程的影响提供基础。以水稻为材料,利用^(13)C-CO_(2)脉冲标记和15N-尿素叶面喷施的方法对水稻进行了13C和15N双标记,15N标记结束后设置4h、6h和24h三个停留时间,将标记后的水稻分为地上和地下部分,分别在300℃和500℃下制备成生物质炭,利用同位素质谱仪测定水稻及其生物质炭的δ^(13)C和δ^(15)N。结果表明,随着停留时间的延长,水稻地上部分的δ^(13)C由872‰逐渐降低至578‰,而地下部分的δ13C由226‰逐渐升高至869‰。与δ^(13)C不同,水稻地上部分δ^(15)N呈现先增加后降低的趋势,停留时间6 h时δ^(15)N最大(1764‰),而地下部分的δ15N呈现先降低后增加的趋势。整体而言,与水稻原料相比,生物质炭的δ^(13)C和δ^(15)N分别降低了52.1%和15.9%。而且,生物质炭的δ^(13)C和δ^(15)N均在停留时间为24h时最高,300℃生物质炭表现得更加明显。随着停留时间的延长,300℃生物质炭的热水可提取有机碳的δ^(13)C比残留固体的δ^(13)C降低的比例由4.14%提高到11.0%,而对于500℃生物质炭则由32.3%降低到18.9%,表明延长停留时间分别降低和提高了300℃和500℃生物质炭的^(13)C均匀性。综上所述,本研究发现标记后的停留时间对水稻δ^(13)C和δ^(15)N的影响不同,并且这种影响没有延续至生物质炭,停留时间和制备温度共同影响水稻生物质炭的13C均匀性。

基于15N示踪的青稞氮素利用率和分蘖能力研究

为明确青藏高原地区青稞的最佳施氮量,本试验利用15N同位素示踪技术,选用3个不同类型青稞品种进行盆栽试验,设置4个施氮水平,即不施氮(0N)、低氮(0.125 g·kg^(-1)N,LN)、中氮(0.25 g·kg^(-1)N,MN)和高氮(0.50 g·kg^(-1)N,HN),探讨不同施氮水平对不同青稞品种氮素利用率、分蘖能力和分蘖相关内源激素的影响。结果表明,在3个施氮处理下,KL15对15N标记肥的利用率为24.00%~26.01%,15N残留率分别为6.89%~21.93%;KL18对15N标记肥的利用率为17.60%~24.81%,15N残留率分别为6.47%~22.69%;H800对15N标记肥的利用率为24.80%~28.40%,15N残留率分别为7.46%~22.02%。双因素分析结果表明,氮肥的施入量对青稞干物重、吸氮量、氮素利用率和土壤残留率有显著影响,氮肥和品种互作对干物重、氮素利用率有显著影响。通径分析结果表明,生长素与反式玉米素核苷(IAA/TZR)的比值大小对青稞分蘖数的形成均有直接或间接作用。可见,施氮量通过影响青稞的氮素利用效率和IAA/TZR比值进而影响分蘖成穗率。本研究结果为青藏高原地区不同类型青稞品种氮肥高效利用提供了理论依据。

^(15)N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展

同位素稀释法是测定土壤中N素总转化速率最重要的方法之一。自从上世纪50年代Kirkham和Bartholomew提出同位素稀释法的基本原理以后,随着分析技术的长足发展,一些更精确的分析和数值优化方法被广泛使用,N转化概念模型已经日益完善,使测定N的总转化速率成为现实,对土壤N素循环机制的深入研究提供了可能性。然而,^(15)N标记方法研究土壤中N的总转化速率仍然存在较大的不确定因素。本文综述了^(15)N同位素稀释法测定土壤N素总转化速率的原理和计算方法,以期推动同位素稀释法的研究和发展。

反硝化细菌法测定土壤NO_(2)^(-)-^(15)N丰度的方法优化

NO_(2)^(-)是土壤中多个氮转化过程的关键中间产物,具有浓度低、转化快的特点。反硝化细菌法与质谱技术相结合,已广泛用于NO_(3)^(-)或NO_(2)^(-)的^(15)N同位素分析。本文旨在优化现有Stenotrophomonas nitritireducens反硝化细菌法的培养和反应条件,实现对土壤浸提液中NO_(2)^(-)^(15)N-丰度的专一、快速、准确测定。结果表明,使用种子液好氧摇培与单菌落微氧培养对NO_(2)^(-)样品的^(15)N同位素测定无显著差异,种子液可保证不同批次菌体的稳定性,好氧培养可将培养时间从7~8 d缩短至12~15 h。高纯N_(2)或He气吹扫0.5 h均能有效去除O_(2)和空白杂质氮,但N_(2)吹扫成本更低。转移N_(2)O气体至干燥气瓶,不影响测定结果的准确性和精密度,还能延长样品保存时间,减少碱蒸汽腐蚀仪器管路。使用处于对数生长期的菌体,调节反应体系的菌体浓度OD600值为0.3~0.9,可保证其反硝化效率,减少不同批次菌体的差异。使用不超过1 mol·L^(-1)的KCl浸提土壤,既可保证提取效率,也能减少对菌体活力的影响。优化后的方法不仅能准确测定不同类型土壤中NO_(2)^(-)的^(15)N丰度,对5~20 nmol自然丰度NO_(2)^(-)的δ^(15)N值测量精度为0.1‰~0.9‰,且大部分<0.5‰,还大幅简化了步骤、缩短了实验周期、节约了成本。

傅里叶变换离子回旋共振质谱分子表征^(15)N同位素标记羟胺衍生化天然有机质

羟胺化合物是地球氮循环过程中的重要中间产物.天然有机质(NOM)作为环境中普遍存在的复杂有机混合物,对羟胺的环境转化有重要影响.本研究采用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FTICRMS)在分子层面表征羟胺与NOM的相互作用产物,采用^(15)N同位素标记羟胺作为反应物以排除NOM本身存在的化合物的质谱峰干扰,特异性识别^(15)N同位素标记羟胺衍生化NOM的质谱信号;同时考察了反应时间对NOM与羟胺反应活性的影响.结果表明,NOM与过量^(15)N同位素标记羟胺在室温条件反应下10 h,可以鉴定到2137个^(15)N同位素标记羟胺衍生化NOM产物分子式,其中包括,1个^(15)N同位素标记羟胺分子与1个仅含C、H、O元素的NOM分子反应形成的产物分子式1346个(CHO^(15)N_(1),约占产物分子式总数63%),两个^(15)N同位素标记羟胺分子与一个仅含C、H、O元素的NOM分子反应形成的产物分子式194个(CHO^(15)N_(2),约占产物分子式总数9%),一个^(15)N同位素标记羟胺分子与一个仅含C、H、O和一个S元素的NOM分子反应形成的产物分子式376个(CHOS1^(15)N_(1),约占产物分子式总数18%),一个^(15)N同位素标记羟胺分子与一个仅含C、H、O和一个N元素的NOM分子反应形成的产物分子式221个(CHON_(1)^(15)N_(1),约占产物分子式总数10%).这些羟胺衍生化NOM产物主要属于维管植物源多酚类和高不饱和酚类化合物,86%以上的产物很可能通过羟胺与NOM分子所含的羰基基团发生肟化反应形成.CHO^(15)N_(1)类产物的形成具有高度的时间依赖性,高氧化高饱和度的NOM化合物需要较长的反应时间才能形成羟胺衍生化NOM产物,表明此类化合物与羟胺的反应活性较弱;而低氧化高不饱和度的NOM化合物仅需要较短的时间便能形成羟胺衍生化产物,且随着反应时间延长,其中的部分化合物可以进一步生成多肟化产物或不稳定的其他产物,此结果表明这类NOM化合物对羟胺的反应活性较强.本研究采用FTICR-MS首次在分子水平全面表征了羟胺与FTICR-MS相互作用产物信息,可为羟胺在地球氮循环过程中的迁移转化机制研究提供全新视角和信息.

不同施氮量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园15N肥料去向的影响

枸杞产业已成为青藏高原的优势产业,但存在氮肥利用率低、环境污染等问题。适当施用氮肥和硝化抑制剂是减少氮肥气态损失、提高氮肥利用率和降低温室气体排放的有效途径。为探讨枸杞栽培的适宜施肥方式,于2020年在柴达木盆地青海诺木洪农场,以11年生宁杞1号为试验材料开展田间试验,设置4个处理:N267、N133处理分别施用纯氮267、133 kg·hm^(-2),N267I1.33、N133I0.67处理分别在N267、N133处理施氮量的基础上配施硝化抑制剂—2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin)1.33、0.67 kg·hm^(-2),研究施氮量和2-氯-6(三氯甲基)-吡啶对施用的15N-尿素在枸杞-土壤系统去向的影响。结果表明,N267I1.33处理枸杞全株的干物质量、吸氮量和植株15N累积量(Ndfa)均最高,较N267处理分别提高了25.04%、30.17%、1.96%。秋果期及休眠前期N267I1.33处理的0~200 cm土层15N残留量较其他处理分别增加了73.89%~122.47%、80.33%~165.86%。N267处理的15N损失率最高,较N267I1.33处理提高了4.25个百分点,N133I0.67处理的15N损失率最低,较其余处理降低了2.08~10.29个百分点。N267I1.33处理的总产量最高,较其他处理提高了5.00%~9.48%。综上,267 kg N·hm^(-2)配施2-氯-6(三氯甲基)-吡啶1.33 kg·hm^(-2)可提高枸杞产量、植株吸氮量和土壤氮残留量,相同施氮量配施硝化抑制剂有利于提高枸杞生育后期土壤中的15N-尿素残留量进而降低土壤氮损失,是提高柴达木地区高肥力枸杞园氮肥利用率的推荐组合。本研究结果可为柴达木地区枸杞合理施肥提供科学依据。

放牧对内蒙古典型草原生态系统植物及土壤δ^(15)N的影响

植物和土壤中的15N自然丰度值(δ15N)是评价生态系统N循环的一个重要指标,而放牧是草原生态系统的主要土地利用方式,对草原生态系统的N循环过程的改变起着重要作用。该研究测定了内蒙古锡林河流域放牧和围封条件下草原群落主要优势植物和土壤的δ15N值,探讨放牧对草原N循环的影响。研究中所测定的8种植物叶片δ15N变化很大(-4.04‰-4.34‰),但与植物功能型有一定的相关性。放牧显著降低了大针茅(Stipa grandis)、杂类草和小半灌木木地肤(Kochia prostrata)的δ15N值。具有潜在共生固氮能力的豆科植物δ15N偏低负值(-4.04‰--1.90‰),但在放牧和围封条件下无显著差异;而被认为具有联合固氮能力的羊草(Leymus chinensis),放牧后δ15N显著增加,一定程度上表明了豆科植物和羊草生物固氮能力的存在。所有植物中,除无菌根侵染的木地肤外,其他有丛枝菌根真菌侵染记录的物种δ15N值较低,通常接近0或为负值,说明在N限制的内蒙古草原,菌根转运N可能也是一种重要的N源途径。放牧显著降低了0-20cm土壤δ15N值,这也与过去的研究结果不同。δ15N的测定为生态系统提供了一个整合时空N循环过程的综合指标,反映出放牧改变了草原生态系统的N循环。

稳定性^(15)N示踪技术在农业氮肥利用中的应用

[目的]氮肥在农业中占有重要的地位,因此植物氮素的营养学研究日益受到重视。了解稳定性^(15)N示踪技术应用于氮素的分配、积累及氮素利用率情况。了解稳定性^(15)N示踪技术在农业氮肥利用中的应用,为提高氮肥利用率、实现生态农业可持续发展提供必要的理论支持。[方法]利用文献资料概述稳定性^(15)N示踪技术在小麦、水稻、烟草、果树、豆科作物上的应用,着重论述氮素吸收、利用、分配的研究现状。[结果]稳定性^(15)N示踪技术是研究氮素营养吸收规律的一种方便、快捷、灵活的方法之一,在科学施肥、植物营养、农用化学物质残留等农业方面已被广泛应用。[结论]今后,应将稳定性^(15)N示踪技术应将更多的应用到农业、环境、生物食品学领域,拓宽稳定性同位素的应用范围,并建立和完善相关的同位素定量化解析模型,提高测定位同位素的准确性。

基于^(15)N示踪的施肥量与水稻叶片氮素含量变化规律的研究

利用^(15)N示踪技术,研究水稻叶片全氮含量、^(15)N丰度的变化以及与施氮水平之间的关系,为基于叶片诊断水稻氮素营养提供研究基础。以3个水稻品种,临稻11,圣稻13和阳光200为材料,进行温室盆栽试验。分别在拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期采集样本,利用凯氏定氮法测试叶片全氮含量,质谱仪测定^(15)N丰度。研究表明,不同生育期水稻叶片全氮含量和^(15)N丰度均随施氮水平逐渐增加。顶1叶片全氮含量和施肥量仅在拔节期极显著相关性,但是在全生育期3个叶位^(15)N丰度均与施氮量均达到0.01水平极显著相关。^(15)N示踪表明拔节期低氮素水平下位叶片^(15)N丰度较上位高;在高氮素水平上位叶片^(15)N丰度增加;孕穗期上位叶的氮素大量转移到穗部,导致孕穗期上位叶的^(15)N丰度明显小于下叶位。由于氮素营养的运转,抽穗期和灌浆期下叶位^(15)N丰度明显小于上叶位;叶片^(15)N丰度的变化更能反映出肥料供应的差异状况。叶片^(15)N丰度的变化更能反映出肥料供应的差异状况,和叶片全氮含量比较,叶片^(15)N丰度与施氮肥量的相关性更能说明施氮肥量和叶片氮素营养的关系。

嘎拉苹果对春施^(15)N-尿素的吸收、利用与分配特性

以7年生嘎拉苹果(Malus domestica)/平邑甜茶(Malus hupehensis)为试材,研究了苹果对春季土施15N-尿素的吸收、利用与分配特性。结果表明,盛花期以细根的Ndff值最高,粗根次之;新梢旺长期和果实膨大期根部吸收的15N优先向新生营养器官运转;果实成熟期以果实中Ndff值最高,新生器官Ndff值普遍高于贮藏器官;果实采收后15N在粗根和细根中的Ndff值最高,地上贮藏器官次之,新生营养器官下降到较低水平,树体吸收的15N开始向贮藏器官回流、积累。不同物候期苹果吸收的15N各器官的分配率存在显著差异,盛花期15N优先分配在根系中;新梢旺长期和果实膨大期,根部15N的分配率不断下降,15N主要向新生营养器官分配;在果实成熟期果实成为新的分配中心;果实采收后15N向贮藏器官回流、积累,15N在树体内的运转随生长中心的转移而转移。春季土施15N-尿素可被树体快速吸收、利用,氮肥利用率随物候期的推移逐渐提高,采收后的当季利用率为27.540%。

用^(15)N示踪技术研究高产小麦、玉米的施氮规律

利用稳定性同位素15N示踪技术 ,探索小麦、玉米在高N施肥下的N素营养规律。结果表明 :小麦、玉米对追加15N化肥的吸收利用率为 2 8 42 %～ 46 2 8% ,向籽粒运转量为 5 4 %～68% ,追施N的有效期可连续 3茬作物 ,累计利用率为 5 2 0 7%～ 60 39%。在较高土壤肥力基础上 ,小麦、玉米年产量达 1 5 0 0 0kg hm2 ,小麦最佳氮肥施量为 1 5 0～ 1 87 5kg hm2 ,玉米为 30 0～375kg hm2 。

应用15N示踪研究毛白杨苗木对不同形态氮素的吸收及分配

为探讨毛白杨苗木对不同形态氮素的吸收、分配及利用特性,以毛白杨新无性系83号插条苗为试材,于2007年3—9月在北京林业大学苗圃,应用15N示踪技术测定在相同施氮量下毛白杨苗木对硝态氮(NO3-15N)和铵态氮(NH4-15N)的吸收率、利用率及分配率等指标。结果表明:①施肥后28 d,苗木对两种氮肥的吸收利用达到最大值,其中,标记NO3-15N肥吸收率为0.36 g/株,利用率达35.98%;标记NH4-15N肥吸收率为0.15 g/株,利用率为14.53%。②苗木NO3-15N肥平均利用率(19.75%)约为NH4-15N肥(7.95%)的2.5倍。③施肥后各个时期,全株的NO3-15N肥Ndff值均显著大于NH4-15N肥。各器官对NO3-15N肥的征调能力明显高于NH4-15N肥,茎对肥料征调的竞争能力最强,其次为叶和根。④氮素分配率在各器官中差异显著(P<0.05),总体趋势为叶>根>茎。叶中NO3-15N的分配率均高于NH4-15N,根中储存的氮素主要供地上部分生长所需,总体呈逐渐下降的趋势,茎是氮素贮藏的"临时库",苗木主要通过茎将吸收的氮素输送到叶等生长旺盛的部位。

甜樱桃对^15N尿素的吸收、分配和利用特性

以5年生‘早大果’甜樱桃为试材,研究了其在萌芽前土施15N尿素的吸收、分配和利用特性.结果表明:植株器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)均随时间推移逐渐升高,盛花期细根和贮藏器官的Ndff较高;果实硬核期,新生器官中长梢和长梢叶的Ndff增长迅速,分别达0.72%和0.59%;果实硬核期到采收期,果实的Ndff增长迅速,到采收期达到最高,为1.78%;果实采收后到花芽分化期,新生器官Ndff增长减慢而贮藏器官增长迅速.盛花期根系吸收的氮素首先分配到贮藏器官,粗根15N分配率最高,为54.91%;果实硬核期细根和贮藏器官15N分配率由盛花期的85.43%下降到55.11%,而地上部新生器官则升高至44.89%;果实采收期15N分配率变化不大,果实采收后氮素营养迅速向贮藏器官中运转,花芽分化期细根和贮藏器官的15N分配率升高至72.26%,而地上部新生器官15N分配率与采收期相比下降了19.31%.从盛花期到花芽分化期,植株对15N尿素的当季利用率呈升高趋势,于花芽分化期达到最高,为16.86%.

应用^(15)N研究施氮比例对小麦氮素利用的效应

应用1 5N示踪技术研究氮素不同底施和追施比例对小麦氮素利用的效应。结果表明 ,籽粒蛋白质含量随追施氮肥比例的增加而提高 ,颖壳、根系、茎秆的含氮量也呈随追氮比例增加而提高的趋势。收获时植株各器官中 ,籽粒含氮量最多 ,依次为颖壳、叶片、茎秆、根系。在两种肥料的比较中 ,施用尿素比硫酸铵在植株营养器官中残留量少 ,而籽粒中氮素吸收量大。各器官NDFF % (氮素来自肥料氮的百分比 )随追肥比例增加而呈低高低的变化曲线。均可用Y =a +bx +cx2 (Y =NDFF ,x =处理代号 )方程表示。

等氮量分次追施对盆栽红富士苹果叶片衰老及^(15)N-尿素吸收、利用特性的影响

【目的】为苹果生产中确定延缓叶片衰老的追肥策略提供依据。【方法】以两年生盆栽红富士苹果嫁接苗/平邑甜茶为试材,研究等氮量分次追施氮肥对红富士苹果叶片衰老的影响及15N-尿素的吸收利用特性。【结果】不同追肥处理,植株叶片叶面积、叶绿素含量和叶片全氮含量在盛花期均以一次性追肥处理最高,三次追肥处理最低,且与一次追肥处理差异显著;在花芽分化期均以二次追肥处理最高,一次追肥处理最低;在果实采收期均以三次追肥处理最高,一次追肥处理最低,且与三次追肥处理差异显著;叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性在盛花期均以一次性追肥处理最高,三次追肥处理最低,且与一次追肥处理差异显著;在花芽分化期均以二次追肥处理最高,一次追肥处理最低;在果实成熟期均以三次追肥处理最高,一次追肥处理最低,且与三次追肥处理差异显著;果实成熟期植株各器官Ndff值差异显著,三次追肥处理显著高于一次和二次追肥处理;果实成熟期三次追肥处理植株的总氮量、吸收的15N量及15N肥料利用率均为最大。【结论】三次追肥处理能增强苹果叶片对氮的吸收调节能力,延缓生长后期叶片衰老,提高氮肥利用率。

酚类物质对杉木幼苗^(15)N养分吸收、分配的影响

应用15N同位素示踪技术 ,通过盆栽实验研究了香草醛和对羟基苯甲酸对杉木 (Cunninghamialanceolata)幼苗N素养分吸收、分配的影响 ,结果发现香草醛及其与对羟基苯甲酸的混合物 (浓度比 1∶1)明显抑制了杉木幼苗的生长和对15NO-3 离子的吸收 ,10mmol·L-1的香草醛使杉木幼苗根、茎、叶生物量分别下降了 2 5 .3%、13.5 %、5 .7% ,15N吸收量分别减少了 38.5 %、48.1%、46 .5 % ;10mmol·L-1的混合物使杉木幼苗根、茎、叶生物量分别下降了33.5 %、36 .0 %、2 1.8% ,15N吸收量分别减少了 34 .3%、5 8.4%、49.3%。同时还发现香草醛和对羟基苯甲酸的混合物 (浓度比 1∶1)加重了对杉木幼苗生长的抑制作用 ,这说明两种酚类物质之间存在着协同作用。香草醛和混合物影响了杉木幼苗不同器官中N素养分的分配 ,增加了根系中N素的分配率 ,而减少了茎、叶中N素的分配率。香草醛等酚类物质浓度较高时能够抑制杉木幼苗养分的吸收和地上部分养分的分配 ,导致杉木缺乏生长所必须的养分 。

不同时期施氮矮化苹果对^(15)N的吸收、分配及利用

【目的】研究不同时期施氮对矮化苹果氮素吸收、分配及利用的影响,以期为矮化果园合理施肥、提高氮肥利用率提供科学依据。【方法】以5年生烟富3/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用^(15)N同位素示踪技术,研究3个时期施氮对^(15)N-尿素的吸收、分配及利用特性。试验设3个处理,每个处理为1株,重复3次,分别在萌芽期(3月20日)、春梢缓长期(6月5日)和秋梢生长期(7月10日)3个时期进行施肥,每次每株施^(15)N-尿素(丰度10.14%)10 g,普通尿素150 g。果实成熟期(10月15日)取全株样品进行氮的分析测定。【结果】不同时期施肥,植株不同器官从肥料中吸收分配到的^(15)N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)差异显著。萌芽期施肥,植株在盛花期根的Ndff值最高,多年生枝次之;从春梢缓长期到果实膨大期,根部吸收的^(15)N优先向新生营养器官转运,果实成熟前期各器官Ndff均达到较高水平;到果实成熟期,果实的Ndff值最高。春梢缓长期施肥,秋梢生长期根的Ndff值最高;果实成熟期新生器官的Ndff均达到较高水平,其中果实的Ndff值最高。秋梢生长期施肥,根和多年生枝等贮藏器官的Ndff值在各测定时期都处于较高水平,随着物候期推移,一年生枝、叶片和果实等地上部新生器官的Ndff值逐渐增大,到果实成熟期,一年生枝、叶片和果实等新生器官的Ndff均达到最高水平,但此期果实对^(15)N吸收征调能力相对减弱。在果实成熟期,不同施肥处理植株各器官的^(15)N分配率存在显著差异。萌芽期施肥,营养器官的^(15)N分配率最大;春梢缓长期施肥,生殖器官的^(15)N分配率最大;秋梢生长期施肥,贮藏器官的^(15)N分配率最大。在果实成熟期,3个施肥时期处理间植株的总氮量、吸收^(15)N的量及^(15)N肥料利用率存在显著差异,均以春梢缓长期施肥处理最大,分别为86.34 g、1.38 g和30.07%;秋梢生长期次之,分别为75.64 g、1.25 g和27.22%;萌芽期施肥处理最小,分别为72.82 g、1.09 g和23.63%。【结论】在土壤比较贫瘠的果园中进行矮化栽培,生产上应制定合理的施肥次数,做到少量多次,在春季少施氮肥,初夏(果实膨大期)追施氮肥,同时加强当年贮藏营养,施肥时期适当后移,既能够满足树体不同生长发育阶段的需求,而且还能够尽量减少因灌溉和降水等造成的地表径流和地下淋溶损失等,提高氮肥利用效率。

^(15)N示踪的水稻氮肥利用率细分

以粳稻武运粳23和超级杂交籼稻Y两优2号为供试品种,应用15N示踪方法研究不同时期施肥对水稻不同阶段氮肥利用率的影响,以确定不同时期施肥的最佳阶段氮肥利用率。结果表明,基肥在基肥阶段(移栽后的8 d左右)的吸收利用较低,2012年水稻基肥氮(15N)吸收量不到5 kg hm–2,2013年最大为7.5 kg hm–2,回收利用率在1.5%~11.5%之间;基肥主要是在蘖肥阶段(分蘖肥与穗肥之间)被吸收,其回收利用率在6.6%~24.9%之间,平均为15.6%;穗肥阶段(穗肥后到成熟)基本不再吸收基肥。基肥氮的总体恢复利用效率不高,在9.1%~22.8%之间,品种及氮肥运筹对基肥氮的总体恢复利用效率影响不显著。蘖肥主要在蘖肥阶段发生作用,施穗肥后水稻基本不再吸收蘖肥。蘖肥的总体恢复吸收利用率和基肥相当,在17%~34%之间,Y两优2号高于武运粳23。穗肥的回收效率最高,在54.0%~82.1%之间,武运粳23低于Y两优2号。水稻在整个生育期的总体氮肥恢复效率随氮肥用量的增加而下降,变化在32%~64%之间。水稻一生中吸收积累的氮素中,基肥的贡献占4.13%~10.59%(平均6.92%),蘖肥占3.98%~11.75%(平均7.58%),穗肥占13.32%~37.56%(平均26.02%),土壤的贡献在45.71%~70.83%(平均59.91%)之间。基蘖肥用量越大,其损失也越大,总体氮肥利用率也越低。研究结果证明,在水稻氮肥管理中必须考虑水稻各阶段对不同时期施肥的吸收利用情况,从而提高水稻氮肥利用效率,保证产量的同时减少不必要的损失。

不同氮磷配比对富士苹果幼树生长及^(15)N-尿素吸收、分配与利用的影响

以3年生富士幼树为试材,采用15N同位素标记示踪法研究了不同氮磷配比施肥对富士苹果幼树生长和15N-尿素吸收、分配及利用的影响。试验设3个氮水平(N 110、165、220 kg/hm2,分别为N1、N2、N3)和3个磷水平(P2O5170、255、340 kg/hm2,分别为P1、P2、P3),共9个处理。结果表明,不同氮磷配比处理间富士幼树总干重、叶绿素含量差异显著,以N1P2处理对总干重累积和提高叶绿素含量最佳,最适宜富士苹果幼树的生长。不同氮、磷处理间蒸腾速率差异显著,N2P3处理最大为2.24 mmol/(m2·s),N1P1、N1P2处理最低为1.43 mmol/(m2·s);光合速率则以N1P3处理最大为13.46μmol/(m2·s),N3P3处理最低为9.76μmol/(m2·s)。不同氮磷配比处理并没有改变树体各器官间N15丰度(Ndff)的高低顺序和15N分配规律,但同一器官的Ndff和15N分配率在不同处理间有所不同,在N1水平下富士幼树地上部新生营养器官(新梢、叶片)对15N的征调能力最好,且强于贮藏器官(主干、根);低、中氮(N1、N2)水平下磷用量与光合效率成正比,高氮(N3)水平下高磷强烈抑制光合效率。不同氮磷配比15N-尿素的利用率以N1P2处理最高为13.6%。综上所述,各氮磷配比处理中N1P2为最优处理,建议在富士幼树生产栽培中按照N1P2配比进行施肥。