为探究不同水分条件下施磷肥对冬小麦光合及结实特性的调控效应,明确施磷调控光合生产力促进穗花发育成粒的机制,于2020-2022年设置3种水分处理(W0:重度干旱;W1:中度干旱;W2:正常水分)和2种磷肥处理(P0:不施磷;P1:施磷)的盆栽试验,以大穗型品种周麦16(V1)和多穗型品种豫麦49-198(V2)为试验材料,通过测定不同穗位(基部、中部和顶部)的可孕小花数、结实数以及叶片净光合速率、叶绿素、叶绿素荧光参数、蔗糖含量等,分析不同水分条件下磷素对两类型品种冬小麦光合及结实特性的影响.结果表明,施磷肥可以有效增加冬小麦开花期(W10时期)可孕小花数,尤其对基部穗位的可孕小花数提升效果最显著(13.74％—27.01％),其次是顶部(9.57％—20.19％),再次是中部(6.97％—14.01％).对成熟期的结实粒数而言,施磷肥可以提高干旱胁迫下每穗的小穗数以及各小穗的结实数,进而显著提高每穗的结实粒数.此外,施磷肥可以有效提高两类型品种叶片净光合速率、叶绿素含量、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ);对蔗糖含量的影响因水分而异,干旱处理下增施磷肥降低了蔗糖含量,正常水分条件下则增加了蔗糖含量.将两类型品种光合指标分别与可孕小花数和穗粒数进行通径分析发现,5个光合指标与可孕小花数和穗粒数均呈正相关,其中净光合速率和蔗糖与可孕小花数的直接通径系数为1.001和0.435,与穗粒数的直接通径系数为0.996和0.626,远高于其他指标.最终,施磷通过增加穗数、穗粒数以及千粒重来显著增加产量,其中穗粒数在不同水分下均达到显著水平,穗数在W1和W2处理下显著,千粒重提升效果不显著.综上所述,在不同水分条件下施磷肥均可以通过调控冬小麦的光合性能提高其光合生产力,以维持正常的生理代谢功能,从而减少可孕小花的退化和败育以促进穗花成粒,最终达到缓解干旱胁迫危害以实现高产稳产的目的.研究结果为小麦生产中合理施用磷肥缓解干旱胁迫提供理论依据和技术支撑.

本研究解析麦田土壤真菌群落组成以及对磷肥水平和种植模式的响应.设置90 kg/hm2(P1)、135 kg/hm2(P2)和180 kg/hm2(P3)3个施磷(P)量,以及单作(WS)和间作(WI)两种种植方式,应用Illumina高通量测序研究不同磷肥水平和间作对冬小麦土壤氮磷含量和真菌群落结构及其多样性的影响.结果表明:不同施磷水平对间作和单作两种种植模式麦田土壤磷含量影响显著,间作有利于提高低磷水平土壤有效磷含量.高通量测序共获得1 157 759条有效序列和847个OTUs.所有处理OTUs隶属于8门、26纲、54目、82科、108属.6个处理共有OTUs 196个;间作和单作模式特有OTUs分别为147和102个;P1、P2和P3水平特有OTUs各自为113、70和66个.施磷和间作对小麦根系土壤真菌α多样性的影响不大.PCoA分析结果表明,施磷水平和间作及其二者的互作对真菌群落结构存在一定程度上的影响.冗余分析结果显示,土壤有效磷含量对真菌群落结构的影响较大,子囊菌门、担子菌门、被孢霉门和球囊菌门与有效磷均呈正相关关系,而壶菌门则呈负相关.

研究丛枝菌根真菌(AMF)接种与磷添加对干旱胁迫燕麦根系AMF侵染率、土壤微生物生物量和酶活性的影响,探讨其与燕麦产量的关系,为旱作区燕麦磷肥合理施用的菌根调控技术提供依据.试验采用盆栽控水,设置2个水分水平(正常供水,75％土壤相对含水量,W1;干旱胁迫,55％土壤相对含水量,W2)、3个施磷水平(0、20、40 mg·kg-1,P0、P1、P2)、2个AMF水平(接种,AMF;不接种,NAMF),共12个处理.于燕麦拔节期、灌浆期、成熟期采集根系和土样,检测根系AMF侵染率,测定土壤MBC、MBN、MBP,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性,及成熟期燕麦产量.结果表明:水分处理、磷处理和AMF处理均对各指标有显著影响,三因子在土壤MBN和土壤蔗糖酶活性上存在显著交互作用.干旱胁迫下,与未接种处理相比,接种AMF后,各指标均显著提高.P1下,燕麦生育期内AMF侵染率,土壤MBC、MBN、MBP,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性及产量较P0显著提高的最大幅度分别达13.21％、52.26％、47.07％、88.94％、23.15％、15.44％、11.15％、17.16％,P2下各指标呈降低趋势.因此,接种AMF和适量增施磷肥是提高干旱胁迫燕麦土壤MBC、MBN、MBP,改善土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性,增加燕麦产量的有效途径,但产量尚达不到正常供水不接种水平.

[目的]探究减磷配施有机肥条件下土壤中丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌群落特性、网络复杂性及群落的稳定性之间的关系,揭示有机肥替代背景下,土壤理化性质与AM真菌的群落结构对网络特征和群落稳定性的短期效应.[方法]在2012年开始的无机磷肥长期定位试验的基础上,于2018年实施减磷配施有机肥裂区试验,共设6个处理:施无机磷0、75、150kg/hm2;无机磷肥施用量减少30％,即0、52.5、105 kg/hm2,并配施有机肥(猪粪)3187 kg/hm2,每个处理重复3次.通过高通量测序和生物信息学分析,探究减磷配施有机肥对土壤中AM真菌群落的网络特征及稳定性的短期效应.[结果]相比于无机磷施用,减磷配施有机肥整体上降低了 AM真菌群落的a多样性,各处理中的AM真菌优势类群均为球囊霉属(Glomus)和类球囊霉属(Paraglomus).网络的平均度、平均加权度在无机磷肥及减磷配施有机肥处理中均在适量施磷下达到最大值,且无机磷肥处理大于减磷配施有机肥处理;网络负相关连接线数在无机磷肥处理中随施磷量增加而增加,而在减磷配施有机肥处理中随施磷量增加而减少.减磷配施有机肥通过抑制AM真菌群落间正相互作用来提高负正凝聚力比值,从而促进群落稳定性.相比于AM真菌的指示物种(indicator species)和关键类群(keystone taxa),优势类群(dominant taxa)与AM真菌群落的稳定性密切相关.[结论]在酸性紫色土中,短期减磷配施有机肥通过改变土壤pH、速效磷和有机质,调控AM真菌群落的a多样性和优势类群,进而影响AM真菌群落的网络复杂度和群落稳定性.

目的 提高栽培白花前胡产量和品质,解决市场上前胡供不应求且指标成分不达标的问题.方法 采用大田实验,分别研究施氮(N1 36.8、N2 73.6、N3 110.4 kg/hm2)、施磷(P1 24、P2 48、P3 72 kg/hm2)、施钾(K1 41.6、K2 83.2、K3 124.8 kg/hm2)对产量及前胡甲素、前胡乙素、浸出物、植株养分、土壤有效养分含量的影响.结果 与不施肥相比,合理施肥可提高根际土壤有效养分含量,促进根部生物量增加,防止地上部徒长,增加根部氮、磷、钾含量,提高前胡甲素和前胡乙素含量,稳定浸出物含量.其中,P1、K2 处理分别提高前胡乙素含量至0.32%、0.26%,达到了 2020 年版《中国药典》相关要求.结论 合理施用磷、钾肥可提高前胡产量及品质,两者适宜施用量分别为 24、83.2 kg/hm2.

为探究西南麦区冬小麦旗叶叶肉导度(gm)与CO2同化对土壤速效磷缺乏的响应.试验于2020-2022年在四川仁寿试验站进行秸秆覆盖和磷素水平的二因素裂区试验,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;三个磷水平0(P0)kg/hm2、75(P75)kg/hm2和120(P120)kg/hm2为裂区,分析小麦旗叶光响应曲线、叶肉导度和CO2同化对旗叶磷素水平的响应.结果表明:与NSM相比,SM下旗叶比叶重(LMA)、单位面积磷含量(PA)、单位质量磷含量(PM)和净光合速率(P)分别提高4.1％、16.9％、12.2％和6.9％,且随着施磷量的增加,旗叶的LMA、PA、PM和Pn呈增加趋势.秸秆覆盖与施磷显著提高旗叶最大净光合速率(Pmax)和表观量子效率(AQY),增加旗叶的光合潜能.施磷显著提高旗叶光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ),最大羧化效率(Vcmax)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活力、胞间CO2浓度(Ci)、叶绿体CO2浓度(Cc)、气孔导度(gs)和gm,P75和P120较 P0 分别提高 16.8％—23.8％、27.9％—35.3％、30.9％—61.7％、1.4％—3.6％、4.8％—13.1％、9.0％—10.2％和 16.0％—16.9％,P75和P120无显著差异.秸秆覆盖与施磷降低旗叶的气孔限制(Ls)和叶肉限制(Lm),生化限制(Lb)是光合速率的主要限制因子.综上所述,秸秆覆盖配施75kg/hm2磷肥可提高西南冬小麦旗叶磷素含量、光系统Ⅱ实际光化学效率、叶肉导度和CO2同化效率,降低气孔限制和叶肉限制,从而提高旗叶净光合速率.

为了明确玉米和花生同垄间作提高间作优势的光合机理,采用大田随机区组试验,以玉米和花生平作间作(FIC)为对照,分别在0(P0)和180 kg P2O5·hm-2(P180)两个磷水平下,分析了玉米和花生同垄间作(RIC)与玉米和花生沟垄间作(GIC)对作物叶面积指数(LAI)、SPAD值、CO2羧化能力、光系统间协调性和间作产量优势的影响.结果表明:与FIC和GIC相比,RIC显著提高了间作玉米吐丝期SPAD值及吐丝期、乳熟期功能叶的表观量子效率(AQY)、最大电子传递速率(Jmax)、最大羧化效率(Vc,max)、CO2饱和时的净光合速率(Amax)和光系统间协调性(ΦPSⅠ/PSⅡ),降低了乳熟期功能叶K相可变荧光Fk占F-Fo振幅的比例(Wk)和J相可变荧光F占FP-Fo振幅的比例(Vj),各指标在FIC与GIC间差异不显著.与FIC相比,RIC和GIC能够提高间作花生生育后期LAI和结荚期SPAD值,显著提高了Ve,max、Amax和ΦPS Ⅰ/PSⅡ,降低荚果膨大期功能叶Wk和Vj值,各指标在RIC与GIC间差异不显著.RIC的土地当量比和间作产量优势均高于FIC和GIC;施磷能进一步促进间作玉米、花生功能叶的Vc,max、Jmax、Amax和ΦPSⅠ/PsⅡ,提高间作产量优势.表明同垄间作可通过改善间作玉米、花生功能叶的光合电子传递及光系统间协调性,增强CO2羧化固定能力,提高光合速率,进而增加作物产量和间作优势.

为了探索适宜的磷肥用量,提高鲜食型甘薯的经济产量和磷肥利用率,以徐薯 32 为例,于 2018-2019 年进行两年的田间试验(土壤有效磷含量为 31.70 mg·kg-1),比较了不同施磷量对鲜食甘薯产量、品质、磷积累和磷利用效率的影响.试验设置5 个施磷水平(P2O5),分别为0(P0)、25(P25)、50(P50)、75(P75)和100 kg·hm-2(P 100).结果表明:1)与P 0相比,施磷显著提高了鲜薯产量和商品薯产量,以P 75处理最高,其次为P50处理,两处理间差异不显著.2)施磷显著提高了薯块中淀粉和还原糖含量,在P50处理下可溶性糖和蛋白质含量显著增加.3)在生育期90～120 d,施磷显著提高了甘薯的磷积累量和干物质积累量.4)磷表观利用率随着施磷量的增加而下降,磷农学效率则随着施磷量的增加先升后降,在P 50处理下显著高于其他处理.综合考虑鲜薯产量、品质、经济产量和磷肥利用率,本试验条件下P 2 O5的适宜用量为50 kg·hm-2.

以超级杂交早稻品种淦鑫203为材料,以叶面喷清水为对照(CK),设置0.1％(P1)、0.3％(P3)和0.5％(P5)3个浓度的磷酸二氢钾以及撒施草木灰(MH)处理,研究了双季早稻幼穗分化期遭遇低温条件下喷施磷钾肥对水稻叶温、产量和生理特性的影响.结果表明:低温期间6:00--18:00所有时间段,喷施磷酸二氢钾和草木灰的稻株叶片温度均高于CK;低温胁迫下各处理稻株叶片叶绿素含量和净光合速率均逐渐降低,以P3处理降低幅度最小;各处理抗氧化酶活性产生不同程度的变化,P3处理的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性上升幅度均高于其余处理,而过氧化氢酶(CAT)活性降低幅度低于其余处理;低温处理结束后,以CK处理的丙二醛(MDA)含量最高;低温胁迫下喷施磷酸二氢钾和草木灰处理均能不同程度提高植株干物质积累,达到减缓产量降低的效果,其中以P3处理最佳;从产量结构上看,各处理较CK每穗总粒数、结实率、千粒重均有明显改善.叶面喷施0.3％磷酸二氢钾是增强双季超级杂交早稻幼穗分化期低温抵御能力的较为实用的农艺措施.

土壤有效磷(Olsen-P)含量的变化过程及其与土壤磷素平衡和作物产量的关系是科学推荐施磷的基础.本文通过设置于黄土高原黄绵土区持续34年(1981-2015)的长期定位试验,研究了长期不同施肥处理对作物磷素携出量、土壤磷素平衡、土壤Olsen-P含量的影响及其演变过程,同时对土壤Olsen-P含量与磷素平衡和作物籽粒产量的相关关系进行了分析.试验采用裂区设计,主处理为施用有机肥(M)和不施用有机肥,副处理为不施化肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配合施用(NP)和氮磷钾肥配合施用(NPK).结果表明:不同施肥处理和作物类型对磷素携出量和磷素平衡都有显著影响.CK、N、NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK处理小麦的磷素携出量多年平均值为8.63、10.64、16.22、16.21、16.25、17.83、20.39、20.27kg·hm-2,而油菜为4.40、8.38、15.08、15.71、10.52、11.23、17.96、17.66 kg·hm-2,小麦的携出量略高于油莱.土壤磷素盈亏量与磷素投入量呈显著正相关,土壤磷素盈余为零,种植小麦的最小土壤磷素投入量为10.47 kg· hm-2,而油菜为6.97 kg·hm-2.土壤磷素盈亏量显著影响土壤有效磷的变化过程.长期不施磷的CK和N处理,土壤有效磷含量随试验年限延长而逐渐降低,年均分别降低0.16和0.15 mg· kg-1,而NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK处理土壤有效磷含量随试验年限的延续而逐渐增加,年均增幅在0.02～0.33 mg·kg-1.土壤磷素累积盈亏量与土壤有效磷含量间存在显著的正相关关系,不施用有机肥和施有机肥处理可分别用线性模型y=0.012x+9.33和y=0.009x+ 11.72显著拟合.不施有机肥处理小麦籽粒产量与土壤有效磷含量呈显著正相关,而施有机肥处理两者间的相关性不明显,两者的小麦籽粒产量和土壤有效磷含量可以用线性分段模型拟合.小麦土壤有效磷农学阈值为14.99 kg·hm-2,油菜籽粒产量虽随土壤速效磷含量增加呈增加的趋势,但相关性不显著,表明在黄土高原黄绵土区,当土壤有效磷含量高于14.99 mg· kg-1时,种植小麦应减少磷肥施用量或不施磷肥.