明确当前我国柑橘产区农户施肥和产量现状,研究不同施肥措施对柑橘生产的影响,可为通过养分优化管理提高我国柑橘产量和品质提供科学依据.本研究在中国知网(CNKI)和Web of Science数据库中检索出柑橘施肥文献92篇,采用整合分析方法分析了农户常规施肥和专家优化施肥的氮(N)、磷(P或P2O5)、钾(K或K2O)肥用量与偏生产力,以及不同优化施肥措施对柑橘产量和品质的影响.结果表明:我国柑橘生产上常规施肥的N、P2O5和K2O用量分别为507.3、262.2和369.3 kg·hm-2.与常规施肥相比,优化施肥的N和P2O5分别降低了 14.7％和8.3％,而K2O增加了 6.6％;氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)肥偏生产力分别增加了 7.8％、18.4％和14.7％;柑橘产量提高了 11.9％,单果重增加了 2.8％;果实维生素C、可溶性固形物和总糖含量分别增加了 3.1％、5.9％和8.6％,可滴定酸和总酸含量分别降低了 3.4％和3.6％,进而使固酸比和糖酸比分别提高了 14.0％和9.5％.不同优化施肥方式中,NPK优化+中微肥方式增产提质的效果最好,且NPK优化中尤以减施≤25％效果最佳;NPK等量+有机肥的效果高于NPK等量+中微肥,但不同柑橘品种(宽皮柑橘、柚和橙类)对优化施肥的响应不同.优化施肥有助于柑橘产量、肥料利用率和果实品质的协同提升,我国柑橘种植区应因地制宜采取NPK肥减施、中微肥平衡施用和有机培肥土壤的综合养分优化管理措施.

为了探寻更清洁高效的养殖模式,研究将淡水池塘循环水养殖系统进行了改良,对5个月试验周期内池塘水体理化指标和氮磷收支情况进行了分析.结果显示,池塘水体的理化指标呈波动性变化,试验结束时总氮、总磷浓度分别为4.85和1.04 mg/L,总氮浓度符合淡水养殖尾水排放二级标准.饲料和底泥是池塘氮磷输入的主要来源,分别占池塘氮元素输入量的50.6％和43.7％,磷元素输入量的49.4％和46.9％;底泥积累是池塘氮磷输出的主要途径,分别占池塘氮磷元素输出量的53.3％和78.7％.试验池塘对氮磷的利用率分别为65.2％和16.6％,其中鲤对氮磷的利用率显著高于其他鱼类(P＜0.05),鲢、鳙对磷的利用率无显著差异(P＞0.05).研究表明,改良后的池塘循环水养殖系统有效降低了营养负荷,提高了养殖生物的氮磷利用率,减轻了养殖尾水对周边环境的影响,兼顾生态与经济效益,是一种成本较低且可持续发展的池塘养殖模式.

以丝状产油微藻段殖黄线藻(Xanthonema hormidioides)作为实验材料,经过低温(5℃)预处理后的藻种与常温(25℃)条件下的藻种进行对比实验,研究段殖黄线藻在不同温度(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃)和高、低氮浓度(18和3 mmol/L)条件下的生长和油脂积累及低温(5℃)对这两种状态下的藻种光合活性和抗氧化酶系统的影响.结果显示:低温预处理后的段殖黄线藻在各温度下积累的生物量要高于常温条件下的段殖黄线藻,在15℃时可达到最高生物量为10.1 g/L,20℃条件下可获得最高油脂和脂肪酸绝对含量,分别占干重的64.20％和49.05％(3 mmol/L),蛋白质含量在15℃时达到最高为43.5％(18 mmol/L),总碳水化合物则基本维持在10％-25％.5℃下段殖黄线藻对光的利用率(a)及最大电子传递速率(ETRmax)均受到明显抑制,低温预处理后的段殖黄线藻叶绿素a含量、Fv/Fm和Fv/Fo值均在第9天后超过常温实验组,最高分别可达9.98 mg/g、2.99和0.75(3 mmol/L).与常温实验组相反,低温预处理后段殖黄线藻在5℃下ETRmax和对强光的耐受能力(IK)均有所升高.此外,低温预处理后段殖黄线藻超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的最大活性可达65.6和0.56 U/mg protein,均显著高于常温段殖黄线藻(P＜0.05).综上,低温预处理后的段殖黄线藻生长和代谢产物的积累更具优势,并且在低温适应性、光合效率及抗氧化应激方面的能力也得到显著提升.

研究花生种植区土壤酸化特征及其驱动因素,为花生种植土壤酸化改良提供理论依据.采用数据收集和田间取样分析方法,获取豫南典型花生种植区正阳县土壤pH及其驱动因子数据,利用GIS技术分析土壤pH时空变化特征,并基于增强回归树(BRT)模型识别影响土壤酸化的关键驱动因素.结果表明:正阳县花生种植土壤pH普遍呈下降趋势;土壤pH平均值由1980年的7.06降至2020年的5.15;弱碱性与中性土壤面积大幅度下降,酸性土壤面积增加;1980-2020年土壤pH面积变化最大的区间为-2.0～-1.5,占全县面积的51.9％;砂姜黑土区土壤酸化最严重,而水稻土和潮土区土壤pH下降幅度较小;BRT模型分析表明,阳离子交换量是造成2020年土壤pH空间变异的最主要因素,其贡献率达到26.2％;其次是速效钾含量、年均降雨量、有机质含量和全氮含量,贡献率分别为11.0％、7.7％、7.2％和6.9％;土壤pH随土壤阳离子交换量、年均降雨量、速效钾含量、有机质含量的增加而增加,但随土壤全氮含量的增加而降低.综上,正阳县夏花生种植土壤酸化形势严峻,尤其是砂姜黑土区,具有普遍性和局部严重性的特征;所研究因素中,阳离子交换量是花生种植土壤pH空间变异的最主要驱动因素,今后应优化水肥管理,通过维持土壤中盐基离子库的平衡,提升土壤有机质和氮利用率,进而有效抑制土壤酸化.

橡胶树(Hevea brasiliensis)种子催芽生长一般使用沙床培育,沙子是不可再生资源,为了选择一种适合橡胶树种子培育方式来替代对沙子的依赖,该研究通过水培、悬空培育和传统的沙培比较橡胶树实生苗第1蓬叶稳定时,苗木的生长势、生理指标及养分含量.结果表明,水培实生苗地上部株高、茎粗、叶面积的长势最佳,壮苗指数和生物量的含量最高,但其根太长,根相对较细.水培的叶、茎、根的可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸、超氧化物歧化酶的含量均较低;水培和悬空培育的叶片和茎的叶绿素、类胡萝卜素及根系活力的含量没有显著性差异,均高于沙培.水培的叶、茎、根中的氮和磷含量最低,沙培的最高;而水培实生苗根和茎中钾的含量较高,叶片中含量与悬空培育、沙培均没有显著性差异;悬空培育在叶、茎、根中钾的含量最低.水培促进了苗木的生长,降低干旱胁迫,提高养分利用率,但后续还需调控根系,建设良好根团.悬空培育的苗木长势较弱,还需进一步完善方法.

[目的]黄淮海平原小麦玉米生产区主要实行冬小麦-夏玉米轮作种植模式.砂质潮土是广泛分布于黄淮海地区的土壤,属性和衍生障碍较多,包括结构性较差、蓄水保肥能力较弱等.为了提高肥料利用率、改善土壤肥力,综合实现作物产量提升和品质优化,筛选了一株多功能促生菌,并在该轮作体系验证其广谱促生效应.[方法]从玉米根际砂质潮土中筛选多功能促生菌,测定其产吲哚乙酸(IAA)、溶有机磷、解钾能力.通过形态学、生理生化及 16S rDNA序列分析方法对其种属进行鉴定.摇瓶条件下探究其产IAA的最适条件,通过玉米盆栽验证其促生能力,通过冬小麦-夏玉米大田试验验证其在轮作体系中的广谱性增产效果.[结果](1)试验筛选得到一株命名为YM3 的多功能根际促生菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其产IAA能力达到59.21 mg/L、解有机磷能力达到 0.72 mg/L、解钾能力达到 18.56 mg/L.当装液量为 25 mL/250 mL,pH 6-8 范围内,分别以麦芽糖、蛋白胨为碳、氮源时,YM3 产IAA能力最佳.(2)玉米盆栽试验结果可见,与接种灭活菌相比,接种YM3 菌水剂的土壤IAA、速效磷、速效钾含量分别显著提高 75.00%、48.66%、20.00%.玉米幼苗的根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数分别显著增加 67.95%、59.21%、51.13%、71.34%、92.06%.玉米植株的鲜重、株高、相对叶绿素含量、全氮、全磷、全钾分别显著提高了39.86%、23.51%、18.27%、17.68%、52.26%和 36.53%.(3)小麦玉米轮作大田试验结果表明,接种YM3 菌剂的小麦大田土壤有效氮、速效磷、速效钾分别显著增加了 9.08%、13.78%、16.66%,增产率达到 42.18%.玉米大田土壤速效磷和速效钾含量分别显著增加了 19.18%和 15.95%,增产率达到 13.22%.[结论]筛选得到的枯草芽孢杆菌YM3 菌株兼具产IAA、溶有机磷、解钾功能,在黄淮海平原小麦玉米轮作体系土壤中适应性强,广谱性强,能够提升砂质潮土土壤肥力,提高冬小麦-夏玉米轮作体系的产量.

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.

控释肥作为一种能够提高肥料利用率、保障作物产量和节约劳动力的新型肥料已经在作物生产中得到广泛应用,而控释肥对土壤N2O排放影响结果的差异使其成为当前科学评估控释肥施用环境效应的焦点问题之一.因此,旨在探讨不同种类控释肥及氮素水平施用对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放的影响,为科学评价控释肥施用的环境效应及其推广应用提供科学依据.本研究监测采用静态暗箱-气相色谱法对不同控释肥施用下土壤N2O排放、环境因素以及产量进行了周年监测,探讨了不同处理(对照处理(CK)、控释肥处理1(CRF1)、优化控释肥处理1(80％ CRF1)、优化控释肥处理2(80％ CRF2)和控释肥处理3(CRF3+尿素))下土壤N2O排放特征及土壤温湿度对其的影响.结果表明:控释肥施用下冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N2O排放峰高值主要出现在基肥施用并伴随灌溉(或降雨)后,一般持续时间约为7-10 d,小麦返青期灌溉以及玉米后期降雨会引起微弱的N2O排放峰.不同处理土壤N2O排放通量变化范围为-235.61-2625.01 μg N2O m-2h-1,平均排放通量为23.88-51.39 μg N2Om-2 h-1,与CRFI相比,80％ CRF1和80％CRF2处理能够减小施肥期的N2O排放峰值,但不改变轮作周期土壤N2O排放季节变化规律.CK处理和CRF3+尿素处理土壤N2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间表现出显著的正相关性(r2=0.38,P＜0.01;r2 =0.30,P＜0.05);CRF1处理和80％CRF1处理在冬小麦生长季及整个轮作周期内与土壤孔隙含水率(WFPS)表现为显著的正相关关系(冬小麦生长季分别为r2=0.50,P＜0.01;r2=0.39,P＜0.05;整个轮作周期分别为r2=0.39,P＜0.05;r2=0.43,P＜0.05).80％CRF2处理N2O年排放总量最高,为(2.89±0.24) kg N/hm2.相同控释肥种类条件下,80％CRF1处理比CRF1处理减少了14.23％,但并未达到显著水平;相同施氮量水平下,CRF1处理与(CRF3+尿素)处理之间N2O年排放总量差异不显著,而80％CRF1处理比80％CRF2处理N2O年排放总量减少16.16％,并达到显著水平(P＜0.05).本研究不同处理之间N2O直接排放系数在0.29％-0.42％之间,均明显低于IPCC 1.0％的默认值.各控释肥处理产量与当地农民常规施肥量条件下产量没有显著性差异.因此在华北地区冬小麦/夏玉米轮作系统中应用控释肥技术可以在保证产量的前提下有效减少土壤N2O排放,并且仍存在一定的减排空间.

为明确长期氮磷钾肥配施下贵州典型黄壤玉米产量、氮磷钾肥增产效应及土壤养分的演变特征,利用国家贵阳黄壤肥力与肥效长期定位试验,研究氮磷钾平衡施肥(NPK)与缺素施肥(N、NK、NP、PK)对玉米相对产量、氮磷钾肥增产贡献率及土壤氮磷钾素养分可持续性指数等的影响.结果表明:氮磷钾平衡施肥有显著增产效果,玉米相对产量均值为:NPK＞NP＞NK＞PK＞CK;氮、磷、钾肥增产贡献率和农学利用率均为氮肥＞磷肥＞钾肥,施肥依存度为氮、磷、钾肥配施＞氮肥＞磷肥＞钾肥,但缺磷处理(NK)玉米相对产量以每年1.4％的速度极显著下降,磷肥贡献率和依存度则以每年2.3％和1.4％的速度极显著上升,最终磷肥对玉米生产的影响逐渐与氮肥持平;缺磷处理土壤pH值和有机质含量均最低,而缺氮处理则较高;施用化学磷肥可提高黄壤磷素可持续性指数,但氮肥和钾肥对黄壤氮素和钾素可持续性指数无显著影响.综上,平衡施肥是贵州典型黄壤地区玉米高产的重要保障,其中磷肥与氮肥同等重要,但长期单施化肥尤其是缺磷处理不利于黄壤养分的可持续利用.

施用脲酶/硝化抑制剂可以有效调控土壤氮素转化,减少氮素损失,提高作物氮肥利用率.采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合(NBPT/NPPT+CP)与施肥模式(一次性和分次施肥)互作对黄泥田水稻产量、产量构成因素和经济效益的影响.结果表明:生化抑制剂组合和施肥模式分别对黄泥田水稻产量和经济效益的影响极显著(P＜0.001),其交互效应不显著(P＞0.05);尿素分次施用(U3)处理水稻产量和经济效益较一次性施用(U)处理分别显著提高14.2％和14.6％ (P＜0.05);与U处理相比,U+NBPT、U+NPPT、U+CP、U+NBPT+ CP、U+NPPT+CP处理产量分别显著提高22.8％、22.2％、20.1％、24.1％、25.8％(P＜0.05),经济效益分别显著提高25.2％、24.6％、22.2％、26.2％、28.1％(P＜0.05);与U3处理相比,U3+NBPT、U3+NPPT、U3+CP、U3+NBPT+CP、U3+NPPT+CP处理产量分别显著提高10.8％、13.5％、12.8％、12.0％、15.8％ (P＜0.05),经济效益分别显著提高11.7％、14.7％、14.0％、12.6％、16.8％ (P＜0.05);新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的田间水稻增产效果与NBPT相似.通径分析表明,一次性施肥对水稻产量的直接效应顺序为千粒重(0.460)＞有效穗数(0.436)＞每穗粒数(0.385),分次施肥顺序为有效穗数(1.040)＞每穗粒数(0.304)＞千粒重(-0.059).总之,黄泥田水稻施肥添加抑制剂可以有效扩充籽粒库容,提高产量,获得较高收益,结合不同施肥模式能进一步提高作物品种的增产潜力.