为研究不同灌溉施氮模式对冬小麦农田氮素气态损失的影响,以冬小麦为研究对象,在山东省长清灌溉试验站开展田间试验.试验设置了 2种测墒补灌水平:80％～90％田间持水量(θf)(I1)、70％～80％θf(12);3个施氮量:常规施氮240 kg·hm-2(N1)、减氮12.5％(N2)和减氮25％(N3),共6个处理.结果表明:施肥或灌溉后2～4d内均会出现氨挥发速率和氧化亚氮排放峰,追肥期的氨挥发速率明显高于基肥期.12N2处理在追肥期的氨挥发平均速率较其他处理降低10.1％～51.6％,在全生育期内氧化亚氮平均排放速率较其他处理降低了 15.4％～52.2％.氨挥发速率与表层土壤pH值、铵态氮含量呈显著正相关,氧化亚氮排放速率与表层土壤硝态氮含量呈显著正相关.土壤氨挥发累积量为0.83～1.42 kg·hm-2,氧化亚氮排放累积量为0.11～0.33 kg·hm-2,适量减少灌水量和施氮量可以有效减少氨挥发和氧化亚氮累积排放量,其中,I1N3、I2N2处理氨挥发和氧化亚氮累积排放量显著低于其他处理.I2N2处理冬小麦产量最高,为5615.6 kg·hm-2.I2处理灌溉水利用效率均显著高于I,处理,最大增幅达到45.2％,与N1、N3处理相比,N2处理的氮肥偏生产力、氮肥农学利用效率最大增幅分别达到15.2％、31.8％.综上,以70％～80％θf测墒补灌且施氮量为210 kg·hm-2可以有效提高冬小麦水氮利用效率并降低农田氮素气态损失.

黄淮海地区水资源紧缺以及氮肥不合理施用制约着小麦产量和水肥利用效率的协同提高.本研究采用两因素裂区设计,主区为3个灌溉水平:在小麦拔节期和开花期0～40 cm 土层土壤相对含水量均分别补灌至65％(W1)、75％(W2)和85％(W3);副区为4个施氮量:施纯氮0(N0)、150(N1)、180(N2)和210(N3)kg·hm-2,分析不同水氮运筹方式对小麦花后光合物质生产能力、籽粒产量和水氮利用效率的影响.结果表明:小麦产量随灌溉水平和施氮量的提高呈增加趋势,W2N2处理具有较高的籽粒产量,为9103.53 kg.hm-2;继续增加水氮投入对小麦产量无显著影响.在相同施氮量条件下,与W1相比,W2条件下小麦花后冠层光截获率、叶绿素相对含量和实际光化学效率分别平均提高了 4.5％～6.0％、19.7％～28.2％和7.5％～9.8％,与W3相比均无显著差异.同一灌溉水平下,N2处理花后干物质积累量较N0和N1处理分别平均增加80.1％～88.9％和16.7％～22.2％,与N3处理间无显著差异.小麦灌溉水利用效率和氮肥偏生产力均表现为随灌溉水平和施氮量的增加而降低,W1、W2和W3处理下小麦灌溉水利用效率分别为16.23、11.01和7.91 kg·hm-2·m-3,N1、N2和N3处理下氮肥偏生产力分别为50.8％、48.4％和42.5％.综上,在测墒补灌条件下,综合考虑小麦产量和水氮利用效率,小麦拔节期和开花期0～40 cm 土层土壤相对含水量均补灌至75％协同施氮180 kg·hm-2(W2N2)是该地区小麦节水节肥、高产高效的最优水氮运筹方式.

氮素作为植物生长发育所需的大量元素,对植物生长发育及作物产量具有重要作用.施入氮肥是植物及作物的主要氮素来源.面对当下过度施肥造成面源污染加剧的现状,提高作物氮素利用效率,实现"减肥增产"的绿色增产增效模式,是促进我国农业可持续发展及保障国家粮食安全的重要措施.当土壤氮匮缺时,硝酸盐转运蛋白NRT2家族成员对根系吸收及转运硝酸盐至关重要,其中NRT2.1在植物缺氮时主要负责根部的硝酸根吸收.该文重点总结了模式植物拟南芥(Ara-bidopsis thaliana)及重要粮油作物中NRT2家族蛋白特别是NRT2.1的功能及调控机理研究进展,旨在为后续挖掘NRT2在提高作物产量方面的潜力及分子调控机制研究提供重要依据.

为探究黄淮冬麦区测墒补灌节水条件下协同提高小麦产量和水氮利用效率的氮肥管理措施,以小麦品种'烟农1212'为材料,在拔节期和开花期将各处理 0～40 cm土层土壤相对含水量均补灌至 70%条件下,设置3 个施氮水平,即150(N1)、210(N2)和 270 kg·hm-2(黄淮冬麦区常规施氮量,N3),研究施氮量对小麦开花后旗叶光合特性、13 C同化物积累与转运及水氮利用效率的影响.结果表明:N2和N3处理开花后14～35 d旗叶光合能力显著高于N1处理,N2与N3处理间差异不显著.13 C同位素示踪结果显示,N2处理开花后营养器官13C同化物转运量比N1和N3处理分别高 12.1%和 7.1%,成熟期13C同化物在籽粒中的分配量比N1和N3处理分别高10.1%和5.3%.施氮量亦调节了小麦不同生育阶段的耗水量、耗水模系数和总耗水量,小麦全生育期耗水量表现为N2与N3处理无显著差异,但均显著高于N1处理,N2处理拔节至成熟期阶段耗水量和耗水模系数均较高.N2处理水分利用效率比N3和N1处理分别高 7.5%和 4.8%,籽粒产量比N3和N1处理分别高4.7%和10.9%,氮肥偏生产力比N3处理高 34.6%.综合考虑小麦籽粒产量和水氮利用效率,施氮量为210 kg·hm-2处理为研究区测墒补灌节水条件下的最佳施氮量.

以辣椒品种'奥黛丽'为试验材料,采用基质栽培,设置正常施氮(N1.0,3.91 t/hm2)、60％施氮(N0.6,2.35 t/hm2)、40％施氮(N0.4,1.56 t/hm2)、不施氮(N0,0 t/hm2)4个供氮(基施)水平和2个硅肥(根施)水平(0,1.5 mmol/L),研究减施氮肥和氮硅肥配合施用对辣椒产量与营养品质及氮肥利用效率的影响效应,并筛选出最佳施肥处理,为辣椒的高产提质增效提供理论基础和技术参考.结果表明,(1)与正常供氮水平(N1.0)相比,辣椒果实产量在N0.6条件下显著提高了 19.93％,在N0.4和N.条件下均显著降低;与单一供氮处理相比,各配施硅肥处理的辣椒果实产量均显著提高.(2)与N1.0 处理相比,N0.6处理更有利于促进辣椒果实中可溶性糖、还原糖、可溶性蛋白、维生素C含量的提高和可滴定酸、NO3-含量的降低,而N0.4和N.处理则有明显抑制效果;与单一供氮处理相比,各配施硅肥处理的辣椒果实品质均不同程度提高.(3)与N1.0处理相比,N0.6处理更有利于辣椒果实大量矿质元素的积累与氮肥农学利用效率的提高,其中N0.66处理较N1.0 供氮水平下的辣椒氮肥农学利用效率提高了68.97％;与单一供氮处理相比,各配施硅肥处理的辣椒果实大量矿质元素含量和氮肥农学利用效率均不同程度提高;(4)通过对辣椒产量及果实品质指标的主成分分析,结果发现N0.,+Si处理下的综合得分最高,即氮肥减施40％配施1.5 mmol/L的外源硅肥对辣椒产量、品质及氮肥的吸收利用促进效果最佳.

以适生在我国南亚热带地区的珍贵树种灰木莲(Manglietia glauca)为研究对象,对其幼苗叶片的光合氮利用效率(PNUE)及影响因素在不同遮荫条件下的适应情况进行了研究,以期为这种珍贵树种的栽培育苗,以及人工纯林的改造提供科学理论依据.结果表明:60％遮荫条件下生长的灰木莲幼苗叶片光饱和净光合速率最高(Amax,6.03 μmol m-2 s-1),主要是由于60％遮荫条件下的灰木莲幼苗叶片具有最高的最大羧化速率(Vcmax,32.93 μmol m-2 s-1)及较高的最大电子传递速率(Jmax,61.83 μmolm-2 s-1).不同遮荫处理下的灰木莲幼苗叶片PNUE并没有显著差异,这是因为其在不同遮荫条件下的单位面积叶片氮含量(Narca)及Amax会同步变化,核心是其分配到1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)及生物力能学组分的氮比例(PR及PB)在不同遮荫处理下并没有显著差异.灰木莲幼苗叶片光合系统中捕光组分氮分配比例(Pt)会随着遮荫程度的增加而显著增大,三个处理下的PL大小顺序为:90％遮荫(0.296 g/g) ＞60％遮荫(0.216 g/g)＞全光(0.132 g/g),但这部分氮比例的提高并不会提高叶片的PNUE.灰木莲幼苗叶片捕光组分氮并不与细胞壁氮、Rubisco氮或者生物力能学组分氮形成协同变化,其随着遮荫程度的增加而增大的氮比例来源于其他氮库,这种变化是多因子综合作用的结果.因此在培育灰木莲幼苗时要进行适度遮荫,进行纯林改造时开出的林窗也不宜过大,要选择较为荫蔽的林下环境进行栽植;在遮荫的同时也要适度增施氮肥,以补充因捕光组分氮比例提高而造成的叶片氮消耗.

以小粒咖啡(卡蒂姆P7963)为材料,研究连续2.5年不同施氮水平下周期性干旱胁迫后复水对小粒咖啡生长、产量、叶片光合特性和水氮生产力的影响.设灌水(周期性干旱胁迫后复水)和施氮2因素,4个灌水模式分别为充分灌水(IF-F:100％ET0+ 100％ET0,ET0为参考作物腾发量)、轻度干旱胁迫-复水(IL-F:80％ ET0+ 100％ ET0)、中度干旱胁迫-复水(IM-F:60％ET0+100％ET0)和重度干旱胁迫-复水(Is-F:40％ET0+100％ET0),3个施氮水平分别为高氮(NH:每次750 kg N·hm-2)、中氮(NM:每次500 kg N·hm-2)和低氮(NL:每次250kg N·hm-2),分4次等量施用.结果表明:小粒咖啡株高、茎粗、产量、水氮生产力受灌水和施氮影响显著,株高和茎粗与日序数呈S型曲线关系,干旱胁迫时小粒咖啡叶片光合作用显著下降,复水后大部分光合作用指标能不同程度恢复.与IF-F相比,IL-F干豆产量增加6.9％,而IM-F和IS-F干豆产量分别减少15.2％和38.5％;IL-F和IM-F水分利用效率分别增加18.8％和6.0％,而Is-F水分利用效率减少12.1％;I1-F氮肥偏生产力增加6.1％,而IM-F和Is-F氮肥偏生产力分别减少14.0％和36.0％.与NH相比,NM干豆产量和水分利用效率分别增加20.9％和19.3％,而NL分别减少42.4％和41.9％;NM和NL氮肥偏生产力分别增加81.4％和72.9％.与IF-FNH相比,IL-FNM干豆产量、水分利用效率和氮肥偏生产力分别增加37.6％、52.9％和106.4％.回归分析表明,灌水量为318 mm、施氮量为583 kg· hm-2时,干豆产量(2362 kg·hm-2)最大;灌水量为295 mm、施氮量为584 kg· hm-2时,水分利用效率(0.78 kg·m-3)最大,即产量和水分利用效率同时达到最大值时最接近IL-FNM水氮组合.因此,IL-FNM为小粒咖啡最佳的水氮组合模式.

通过田间试验,研究了黄淮地区水氮供应对夏棉生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式.试验设置5个氮素水平(0、60、120、180、240 kg·hm-2,分别记为No、N1、N2、N3、N4)和3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I1、I2、I3),使用裂区设计,主区为氮用量,裂区为灌水水平,共15个处理,3次重复.结果表明:氮素和水分施用对夏棉生长和产量都有明显促进作用,但氮素影响更显著,是该地区调控夏棉生长和籽棉产量的主要因素.随着施氮量和灌水量的增加,花铃期生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量在开始阶段都逐步增加,当施氮量超过180 kg·hm-2时,进一步增施氮肥会导致生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量减小.籽棉产量在N3I1处理达到最大,为4016 kg·hm-2.增加施氮量能显著提高地上部总吸氮量和茎叶含氮量,但会降低氮肥偏生产力.灌溉水利用效率和田间水分利用效率分别在N3I3和N3I1处理最大,分别为5.40和1.24 kg·m-3.随着施氮量的增加,土壤硝态氮含量明显增加,且硝态氮累积区域有下移趋势.综合考虑对地上部干物质积累、产量、水氮吸收利用及土壤硝态氮累积等的影响,N3I1处理可作为试验区夏季棉花生产的最优水氮管理方案.

通过田间试验,以普通尿素分次施用处理(CU)为对照,研究了控失尿素分次施用(LCUS)和一次施用(LCUB)对水稻田土壤氨挥发特征、水稻氮素营养状况、稻谷产量及氮肥利用效率的影响.结果表明:普通尿素分次施用、控失尿素分次施用和控失尿素一次施用条件下,生育期氨挥发总量占总施氮量的比例分别为15.8％、13.4％和19.7％.与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理可降低土壤氨挥发损失量4.4 kg N·hm-2,降幅达18.0％,而控失尿素一次施用处理稻田土壤氨挥发总量却增加了7.2 kg N·hm-2,增幅达24.7％.与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量、稻谷产量均有不同程度提高,氮肥利用率显著提高了7.6％,但氮素转运量、转运率和对穗氮贡献率均显著降低,而控失尿素一次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量以及氮肥利用率均显著降低,氮素转运量、转运率、对穗氮贡献率以及稻谷产量无显著差异.综上所述,控失尿素分次施用处理可以在保证稻谷稳产的同时,有效降低稻田土壤氨挥发损失,改善植株氮素营养状况,显著提高氮肥利用效率.

为了明确渭北旱区兼顾冬小麦产量和环境效益的农田系统适宜氮肥用量,通过连续3年的田间试验,研究了冬小麦产量、氮肥利用效率、氮素表观损失和土壤氮素平衡对施氮量的响应.结果表明:随着氮肥用量的增加,不同年份冬小麦产量均呈现先增加后降低的趋势,而累计氮肥表观利用率表现为显著降低趋势,3季冬小麦均在施氮150 kg·hm-2时达到相对较高的产量和氮肥表观利用率;随着施氮量的增加,氮肥残留显著增加,当施氮量在75～ 150kg·hm-2时,表观损失量和损失率变化不明显,而施氮超过150 kg· hm-2,表观损失量和损失率显著增加.综合考虑保证冬小麦既可获得相对较高的产量和氮肥利用率,又能保持收获前后土壤硝态氮库的基本稳定,同时也可将氮肥表观损失降至较低水平,150 kg·hm-2是渭北旱区冬小麦较为合理的施氮量.