氮素利用效率

氮素利用效率（精选十篇）

氮素利用效率 篇1

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2007~2008年在江苏省建湖县上冈镇黎明村农田进行, 前茬小麦, 2008年土壤全氮含量0.115%, 碱解氮81.4mg/kg, 速效磷20.7mg/kg, 速效钾111.7mg/kg。品种为扬辐粳8号, 氮肥为尿素。

1.2 试验设计

依据目标产量10.50t/hm2, 设8个处理, 分别为:施氮肥217.80kg/hm2 (A) 、施氮肥264.60kg/hm2 (B) 、施氮肥311.25kg/hm2 (C) 、施氮肥357.90kg/hm2 (D) 、施氮肥404.55kg/hm2 (E) 、施氮肥171.15kg/hm2 (F) ;施氮肥140.10kg/hm2 (G) 和不施氮肥作空白对照 (CK) 。其中处理A~E氮肥基蘖肥∶穗粒肥为5.5∶4.5, 处理F的氮肥全部作基蘖肥, 处理G的氮肥全部作穗肥。基蘖肥按8∶2分别于移栽前3d、移栽后7d施;穗肥分别在倒4叶、倒2叶等量施用。小区面积15m2 (5m×3m) , 3次重复, 随机区组排列。

1.3 试验方法

5月5日播种, 肥床旱育, 6月16日移栽, 移栽叶龄7.2叶, 单株带蘖1.6个, 栽插规格为25.0cm×13.3cm, 双本栽插。小区用薄膜包埂, 单独灌排, 其他管理方法与大田相同。磷肥 (P2O5) 、钾肥 (K2O) 各150kg/hm2。

1.4 测定项目与方法

①叶龄。于四叶期开始标记, 直至抽穗。②茎蘖动态。每小区定2点, 每点10穴, 移栽后每7d查1次, 移栽期、N-n期、拔节期、抽穗期、成熟期普查100穴。③干物重和植株含氮量。在水稻各主要生育期, 每小区取2穴代表性植株, 分叶、茎鞘和穗, 烘干称重, 并测植株各部器官的含氮率。④土壤速效氮。在水稻各主要生育期, 每小区5点取耕作层 (0~20cm) 土样, 风干混匀, 用碱解扩散法测定。⑤产量构成因素和实产。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量对水稻产量及其构成因素的影响

2.1.1 不同施氮量对产量的影响。

由表1可知, 处理B产量最高, 达10.54t/hm2, 实现了目标产量。处理A、处理C产量差异不极显著, 其他各处理产量差异均呈极显著水平。各处理产量顺序为处理B>处理C>处理A>处理D>处理E>处理F>处理G>CK。

2.1.2 不同施氮量对产量构成因素的影响。

由表1可知, 同样的施肥时期和施肥比例下, 随着施氮量的增加, 有效穗数呈增加趋势;成穗率呈下降趋势;每穗粒数有下降的趋势;施氮量少的千粒重较高, 可能的原因是随着施氮量增加, 茎鞘贮藏物质运转率下降, 从而导致结实率和千粒重下降。

2.2 不同施氮量对水稻吸氮特性的影响

2.2.1 不同施氮量对不同生育阶段水稻吸氮量比例的影响。

由表2可知, 施氮区处理 (处理F、处理G除外) , 移栽至N-n期、N-n至拔节期吸氮量占总吸氮量比例随着氮肥用量的增加而增加, 抽穗至成熟期吸氮量占总吸氮量的比例随着氮肥用量的增加而降低。不同施氮量处理各生长阶段中拔节至抽穗期植株吸氮量占总吸氮量的比例最大, 只施穗肥处理拔节至抽穗期植株吸氮量占总吸氮比例最高, 达50.48%。实现目标产量的处理B拔节至抽穗这一阶段的氮素吸收量占总吸氮量的比例为40.35%, 不是最高, 但该处理各生育阶段吸肥较为均衡, 在抽穗至成熟阶段仍吸收了46.65kg/hm2纯氮, 故实现了目标产量。这和高产群体质量, 研究高产栽培拔节至成熟期植株吸氮量占总吸氮量比例60%左右, 非常吻合。

由表2表明, 移栽至N-n期, 一生只施基蘖肥处理的吸氮量比例最高为17.56%, 比只施穗肥的10.04%高7.52个百分点。拔节至抽穗期, 一生只施穗肥处理吸氮量比例最高为50.48%, 比只施基蘖肥的39.42%高11.06个百分点。

2.2.2 不同施氮量对水稻的总吸氮量的影响。

用CK (不施氮肥) 的总吸氮量表示该田田块土壤供氮量, 就本试验而言, 土壤基础地力产量为6.73t/hm2, 土壤供氮量为111.15kg/hm2, 这比试验的估算值高15.15kg/hm2。施氮区总吸氮量随氮肥用量的增加而上升, 成熟期阶段吸氮量受穗肥与基蘖肥互效应影响外, 其他各生育阶段吸氮量随施氮量的增加而增多 (处理F、处理G除外) 。施氮量最高的处理E (施404.55kg/hm2) 吸231.0kg/hm2, 产量9.91t/hm2, 说明吸氮量并不随产量的增加而增加。实现目标产量的处理B吸氮总量为222.30kg/hm2。

2.3 不同施氮量处理的氮肥吸收利用状况

2.3.1 不同施氮处理的100kg稻谷需氮量。

由表3可知, CK (不施氮肥) 的100kg稻谷需氮量为1.65kg, 与估算总施氮量时的1.60kg较为接近, 说明在一定基础地力产量水平范围内, 同一品种在相同土壤类型下, 基础地力100kg稻谷需氮量是一个比较稳定的数值。施氮区的100kg稻谷需氮量随着施氮总量的增加而上升 (处理F、处理G除外) , 最高的处理E为2.33kg, 产量仅为9.91t/hm2, 说明100kg稻谷需氮量达到这一数值时不太经济。实现目标产量的处理B 100kg稻谷需氮量为2.11kg, 接近2.10kg, 表明扬辐粳8号在目标产量10.50t/hm2的需氮量220.50kg/hm2 (100kg稻谷需氮量为2.10kg) 这一临界参数值来估算该品种的总施氮量是完全合理和可行的。

2.3.2 不同施氮量处理的氮肥当季利用率。

由表3可知, 氮肥当季利用率随施氮量的增加而下降 (处理F、处理G除外) 。实现目标产量的处理B氮肥当季利用率超过40%, 达42.00%。这与2007年的试验结果是一致的。表明用40%的氮肥当季利用率作为夺取目标产量10.50t/hm2以上的临界指标确实是合理可行的。处理F (只施基蘖肥) 表明该田的基肥阶段利用率为37.60%, 低于处理G (只施穗肥) 穗肥阶段利用率45.30%, 说明适当减少前期肥料投入量有利于提高肥料当季利用率。

2.4 施氮总量的验证

本试验再次证明了施氮总量的估算值与土壤供氮量是密切相关的, 以2007年所得的3个基本参数为指导, 确定了试验中的标准处理区 (处理C) 总施氮量为311.25kg/hm2。由于本试验中所得的实际土壤供氮量为111.15kg/hm2, 比估算值高15.15kg/hm2, 实际所需的施氮总量就低于估算值311.25kg/hm2。处理A施氮217.80kg/hm2, 因肥料不够, 其产量未能达到目标产量水平, 为10.22t/hm2。处理B施氮264.60 kg/hm2, 因肥料充足, 所以实现了目标产量, 为10.54t/hm2。

若以试验中所得的土壤供氮量111.15kg/hm2来计算, 其他参数值不变 (目标产量10.50t/hm2, 需氮量220.50kg/hm2, 氮肥当季利用率40%) 达到目标产量水平的总施氮量应为273.30kg/hm2, 与处理B的施氮总量264.60kg/hm2这一标淮值接近。说明在该点土壤供氮量为111.15kg/hm2基础上, 施氮量降到264.60kg/hm2, 即能实现目标产量, 这与实际生产也是相符的。

3 结论与讨论

(1) 水稻基础地力产量2年相差约750kg/hm2, 土壤供氮量相差15.0kg/hm2左右, 基础地力产量100kg稻谷需氮量变化在1.60~1.65kg, 说明该品种在一定基础地力产量范围内, 100kg稻谷需氮量变化不大。

(2) 目标产量达10.50t/hm2以上的处理 (处理B) 100kg稻谷需氮量为2.11kg, 因此该品种用10.50t/hm2目标产量需氮量220.50kg/hm2这一参数估算总施氮量也是完全可行且准确的。

(3) 目标产量10.50t/hm2以上的处理 (处理B) 氮肥当季利用率略高于40%, 为42.00%, 说明用40%的氮肥当季利用率作为夺取水稻优质高产高效的临界指标是有依据和可靠的。

(4) 用斯坦福方程的理论公式计算目标产量的总施氮量来进行水稻精确施肥是完全可行的, 但首先是要准确确定当地的土壤供氮量。

摘要：以中粳扬辐粳8号为材料, 研究不同施氮量对稻株吸氮和产量形成的影响, 并对公式计算的总施氮量进行验证, 结果表明:植株吸氮量随着施氮量的增加而增加, 氮肥当季利用率有一个适宜值, 应用斯坦福公式能较正确计算施氮量。试验获得10.50t/hm2产量条件下, 每100kg稻谷吸氮量为2.11kg, 氮肥当季利用率为42.0%。

关键词：水稻,不同施氮量,氮肥当季利用率

参考文献

[1]凌启鸿, 张洪程.稻作新理论[M].北京:科学出版社, 1994.

[2]凌励.水稻高产高效量化施肥技术初步探讨水稻群体质量理论与实践[M].北京:中国农业出版社, 1995.

[3]熊忠伟, 江云.测土配方施肥对攀西河谷区水稻肥效影响研究[J].四川农业科技, 2008 (11) :55-56.

[4]钱卫飞, 顾志权, 钱卫东, 等.绿肥茬底施商品有机肥条件下水稻氮肥用量与运筹技术研究[J].现代农业科技, 2008 (19) :193-195.

[5]阮新民, 施伏芝, 倪金龙, 等.氮高效水稻品种协优9019在不同生态区适应性分析[J].中国稻米, 2008 (6) :39-42.

科学利用时间，提高复习效率 篇2

一、制定周密的复习计划。复习越紧张，越应加强计划性。复习之前，要根据老师的复习指导计划和个人学习基础，拟定一份个人复习计划。复习计划要有明确的目的和要求，对复习内容、复习时间都要有具体安排。复习时，照章办事，切忌“三天打鱼，两天晒网”。

二、根据学科特点，穿插安排各科复习。对于初中生来说，一般在一个小时内是能够集中精力对一门学科专心复习的，如果时间再长就容易疲劳。因此，文、理科要交叉进行复习，这样，方可提高复习效率。此外，注重锻炼，做到劳逸结合，让大脑得到适时、足够的休息也很重要。

三、巧用零碎时间。一般的同学对时间的利用往往只注意整段时间，而忽略了零碎时间。殊不知，科学地利用零碎时间，既不会使大脑疲劳，又不影响别的工作和学习，能大大提高复习效果。利用零碎时间的诀窍，一是重视；二是坚持。具体的方法，同学们可以自己在学习中摸索。

缓释尿素氮素利用率及肥效试验研究 篇3

关键词：缓释尿素；氮素利用率；玉米；水稻；增产

中图分类号：S143.1+5 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）03-0009-03

尿素是一种速溶、速效氮肥，溶解后一部分在尿素酶的作用下转化为氨态氮挥发掉，另一部分随灌溉水（或雨水淋失）进入土壤深层（或流入江河）。不仅造成投入浪费，而且严重污染环境。缓释尿素为新型尿素改性品种，其采用热法喷涂透工艺，并添加一定量的尿酶抑制剂、硝化抑制剂、天然两性有机物、被膜剂和调质剂，具有长效缓释的特性。缓释尿素肥效长，一次基施即可免追施，且氮素利用率高，且有等量施肥增产增收和等产量节肥的功效。研究缓释尿素在水稻、玉米上的氮素利用率及应用效果，对推广应用新型缓释尿素具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于辽宁省瓦房店市炮台和仙浴湾镇，土壤为草甸土和水稻土，肥力中等偏上。土壤理化性质见表1。

试验地块位于东经121°13′、北纬39°20′，海拔高度39 m，属暖温带亚湿润大陆性季风气候区，四季分明，气候温和，雨热同季，日照充足，年平均气温10.3 ℃，无霜期165～185 d，日照时数2 600～2 900 h，年降水量580～750 mm，降水时间主要集中在7、8月份。

1.2 供试肥料

供试肥料：缓释尿素1，2，3，4，5号及普通尿素，其含N量均为46.4%；磷酸二铵（18-46-0）；氯化钾（K2O≥60%）。

供试作物为玉米和水稻。

1.3 试验处理

试验共设7个处理：缓释尿素1号+磷肥+钾肥，一次基施，免追肥；缓释尿素2号+磷肥+钾肥，一次基施，免追肥；缓释尿素3号+磷肥+钾肥，一次基施，免追肥；缓释尿素4号+磷肥+钾肥，一次基施，免追肥；缓释尿素5号+磷肥+钾肥，一次基施，免追肥；PU（普通尿素+磷肥+钾肥，一次基施，免追肥）；CK（不施尿素，只施磷肥+钾肥，一次基施，免追肥）。

玉米施肥量为：尿素25.0 kg/667 m2，磷酸二铵10.0 kg/667 m2，氯化钾5.0 kg/667 m2。每个处理设3次重复，小区面积30 m2，各处理随机区组排列。

水稻施肥量为：尿素30.0 kg/667 m2，磷酸二铵10.0 kg/667 m2，氯化钾7.5 kg/667 m2。每个处理3次重复，小区面积20 m2，各处理随机区组排列。

1.4 项目测定方法

在成熟期，对每小区按实收株数测产，测定植株的氮含量，并用差减法计算作物的氮素利用率，最后统计分析作物产量和尿素的氮利用率。

1.5 数据分析

统计分析使用Excel和SPSS软件，并用LSD方法检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 缓释尿素对作物产量的影响

2.1.1 玉米 不同缓释尿素对玉米产量的影响见表2。

由表2可以看出：与不施肥处理（CK）相比，各施肥处理的籽粒产量均有所提高，且部分处理达到差异显著水平；与普通尿素处理（PU）相比，施用缓释尿素的处理具有一定的增产效果；缓释尿素1号的经济产量最高，比PU增产36.3%，但差异并不显著，与其他缓释尿素处理也未达到显著水平；缓释尿素3号的生物产量最高，比PU增产23.1%，但差异不显著；个别缓释尿素处理的产量低于PU处理，可能与当季的气候、试验地的肥力状况以及试验误差有关。

2.1.2 水稻 不同缓释尿素对水稻产量的影响见表3。

由表3可以看出：与不施肥处理（CK）相比，各施肥处理的籽粒产量都有所提高；与普通尿素（PU）相比，施用缓释尿素具有一定的增产效果，但不稳定；各处理和经济产量差异不显著；缓释尿素1号的生物产量与CK差异显著但，但与其他处理不显著；缓释尿素1号的经济产量和生物产量均最高，比PU处理增产9.8%和5.4%；各缓释尿素处理与PU处理的差异不显著，甚至出现了产量降低的情况，这可能是由试验影响因素众多、误差较大引起的。总的来说，缓释尿素具有增产的作用，符合一般规律。

2.2 缓释尿素的氮肥利用率

2.2.1 玉米 不同缓释尿素对玉米氮肥利用率的影响见表4。

肥料利用率是反映作物、土壤、肥料之间关系的动态参数，也是用来检验施肥量和施肥方法是否科学合理的重要指标。由表4可知：缓释尿素能提高玉米的氮肥利用率，除缓释尿素1号的氮肥利用率较低外，其它缓释尿素的氮素利用率都明显提高，其中缓释尿素4号的氮素利用率最高，比PU提高15个百分点。

2.2.2 水稻 不同缓释尿素对水稻氮肥利用率的影响见表5。

由表5可以看出：除试缓释尿素1号的氮素利用率明显高于PU（普通尿素）外，其它各处理的氮素利用率均不显著。由此可以得出，缓释尿素能在一定程度上提高水稻对氮肥的利用率，但与普通尿素的差异不明显。

3 结论

在等养分含量处理条件下，与普通尿素相比，缓释尿素对玉米和水稻两种作物均具有增产效果，但差异不显著。5种缓释尿素在不同地力水平、气候条件、作物上的肥效表现并不一致，无明显规律。从总体来看，缓释尿素4号的肥增产效果较好。不同缓释尿素对玉米、水稻氮素利用率的影响差异较大，5种缓释尿素都能不能程度地提高玉米的肥料利用率，且效果优于水稻；缓释尿素1号肥在提高水稻肥料利用率方面表现显著。

氮素利用效率 篇4

氮素是土壤肥力中最活跃的因素,施氮也是影响作物产量及作物氮素吸收的重要栽培措施。据世界粮农组织统计,目前我国氮肥用量占全球氮肥用量的30%[2],为世界第一氮肥消费大国。稻田单季氮肥用量平均为180kg N/hm2,比世界单位面积平均用量高出75%左右[3],但施入农田中的氮肥被作物利用的仅为20%~40%。据报道,在南方一些主要水稻产区施氮量竟达到270~300kg N/hm2,少数甚至达到450kg N/hm2[4]。不合理施用氮肥成为限制水稻高产的主要原因之一[5],因此,研究水稻施氮量的合理控制是农业研究与生产中的重要问题。

本试验以长江中下游广泛种植的两系杂交籼稻皖153为材料,研究不同施氮量对水稻产量形成及产量构成因子的影响,分析不同施氮水平下氮素吸收利用效率的差异,旨在为水稻高产、优质、高效栽培及适宜氮肥施用量的确定提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2009年中稻种植期间进行。试验点位于湖南省常德市鼎城区蔡家岗镇高桥村,东经111°37′45.2″,北纬29°11′32.9″,海拔高度47m。该地区属亚热带湿润季风气候,年均降雨量1348mm,平均气温16.7℃。试验点土壤为第四纪红土发育的红黄泥,耕层土壤基本理化性状:有机质28.4g/kg、全N 1.47g/kg、碱解N 163mg/kg、有效P 29.8mg/kg、有效K85mg/kg、p H 6.2。

供试水稻品种为两系杂交籼稻皖153,5月30日播种,6月25日移栽,移栽密度为23.0cm×19.0cm,折合22.8万蔸/hm2,9月30日收割。

1.2 试验设计

试验设置7个处理,即(1)N0,(2)N45,(3)N90,(4)N135,(5)N180,(6)N225,(7)N270(下标表示纯N施用量,单位为kg/hm2)。各处理磷钾用量均按60 kg P2O5/hm2、165 kg K2O/hm2施用。供试氮磷钾化肥品种为尿素、过磷酸钙和氯化钾。氮肥分两次施入:70%的N于插秧前1d作为基肥施入,30%的N作分蘖肥于插秧后7d内追施。磷、钾肥全部作基肥一次施入。试验设3次重复,随机区组排列,小区面积20m2,各小区用泥埂隔开,单排单灌,避免水肥相互串混,整个生育期的其它田间管理与大田一致。

1.3 测定项目与方法

水稻收获前1d从各处理的3次重复各采集有代表性的植株10蔸,进行穗部性状考察,主要包括有效穗、穗粒数、结实率、千粒重,谷草比。各小区单打单收,晒干后分别计产,并根据谷草比计算生物产量。

植株、稻谷及土壤养分氮含量按《土壤农业化学分析方法》测定[6]。

1.4 计算方法

氮素相关指标采用下列方法计算:

(1)收获指数(Harvesting index,HI,%)=籽粒产量(经济产量)/生物产量×100

(2)氮素累积总量(Total nitrogen accumulation,TNA,kg/hm2)=籽粒含氮量×籽粒产量+稻草含氮量×稻草产量

(3)氮素利用效率(N utilization efficiency,NUE,kg/kg)=籽粒产量/氮素累积总量

(4)氮素收获指数(N harvesting index,NHI,%)=籽粒氮素累积量/氮素累积总量×100

(5)氮素农学效率(N agronomy efficiency,NAE,kg/kg)=(施肥区籽粒产量-对照区籽粒产量)/施氮量

(6)氮肥利用率(Recovery efficiency of nitrogen fertilizer,RE,%)=(施肥区籽粒氮素累积量-对照区籽粒氮素累积量)/施氮量×100

(7)氮素回收效率(N recovery efficiency,NRE,%)=(施肥区氮素累积总量-对照区氮素累积总量)/施氮量×100

(8)氮肥偏因素生产力(Partial factor productivity,PFP,kg/kg)=施肥区籽粒产量/施氮量

2 结果与分析

2.1 不同施氮水平对水稻产量及产量构成因素的影响

2.1.1 施氮量对水稻产量的影响

不同施氮水平对水稻产量的影响较大,由表1和图1可知,在低氮水平下,产量随着施氮量的增加而提高,当施氮量为180 kg/hm2时,产量最高(9259.5 kg/hm2),比对照区增产26.8%,再增加施氮量时,产量则降低。经二次曲线拟合发现稻谷产量与施氮量之间极显著相关(y=-0.0454x2+18.542x+7268.9,R2=0.9843**)。

注:表中不同的大(小)写字母表示差异达到1%(5%)显著水平。

2.1.2 施氮量对水稻产量构成的影响

水稻产量由单位面积穗数、每穗粒数、结实率、千粒重等因子共同决定。水稻高产要求产量因素在较高水平上达到协调统一。相关分析表明,水稻产量和单位面积穗数极显著相关(图2),与结实率、千粒重分别达极显著和显著负相关,而与穗粒数相关性不显著。

水稻产量构成因子中,单位面积穗数的变异系数最大(表1),其与施氮量呈极显著的二次曲线关系(y=-0.0024x2+0.9289x+237.23,R2=0.9428**),在低氮水平下,随施氮量的增加而提高,施氮量为180 kg/hm2时,有效穗达到最高值342.0×104/hm2,再增加施氮量时则降低。每穗总粒数与单位面积有效穗数的相关性未达到显著水平。在一定的施氮范围内,结实率随施肥量的增加而降低;结实率与水稻产量及单位面积有效穗数极显著负相关(r=-0.9211**和-0.8976**),与千粒重显著相关(r=0.7367*),与穗粒数负相关不显著。千粒重与施氮量、单位面积有效穗负相关达显著水平,与结实率呈显著正相关关系,但千粒重在水稻产量构成因子中变异系数最小,说明千粒重是对产量影响较小的因素。由考种得出的理论产量与实际籽粒产量(经济产量)的变化趋势一致。在低氮条件下,籽粒产量随施氮量的增加而提高,施氮量45 kg/hm2、90 kg/hm2、135 kg/hm2、180 kg/hm2分别比对照增产9.33%、16.21%、23.29%和26.81%,施氮量高于180 kg/hm2时,籽粒产量随施氮量增加而减少。生物产量的变化与经济产量表现出相似的变化趋势。施氮量为135 kg/hm2、180 kg/hm2的收获指数低于对照区及其它施氮处理,说明施氮量为135 kg/hm2、180 kg/hm2对水稻经济产量及生物产量的形成比较有利。

相关分析表明(表2):施氮量与有效穗数、生物产量显著相关,与经济产量极显著相关,与千粒重、结实率的负相关分别达到显著和极显著水平;经济产量与有效穗数、生物产量极显著相关,与千粒重、结实率分别达到显著和极显著负相关;生物产量与单位面积穗数极显著正相关,与结实率极显著负相关,与千粒重负相关,但未达到显著水平;收获指数、每穗总粒数与其它各项指标的相关性均不显著。

注:﹡,﹡﹡分别表示相关性达到显著(0.05)和极显著(0.01)水平。

2.2 不同施氮量对水稻氮素吸收利用的影响

2.2.1 施氮量对水稻氮素含量及氮素累积量的影响

各处理水稻籽粒N含量变化范围为9.9 g/kg~12.7g/kg,平均为11.6g/kg;稻草N含量变化范围为5.3 g/kg~9.9g/kg,平均为7.6g/kg。从图3、图4可看出,施氮量为0 kg/hm2~225 kg/hm2时,稻谷、稻草N含量随施氮量增加而提高,当施氮量为225 kg/hm2时,稻谷、稻草N含量均达到最高值(分别为12.7 g/kg和9.9g/kg),继续增加施氮量则降低。进一步分析发现稻谷N含量与稻谷产量的相关性达到极显著水平(r=0.8868﹡﹡),稻草N含量也与稻草产量极显著相关(r=0.8836﹡﹡),说明施氮量增加有利于水稻作物产量的形成,同时也能促进植株对氮素的吸收和向籽粒转移,但施氮量提高到一定水平后,水稻产量、稻谷和稻草N含量均降低,说明这种促进作用转化为抑制作用。施用氮肥对植株氮素积累量的影响与水稻产量、植株N含量表现出相似的趋势(图5)。方差分析表明,施氮量对稻谷氮素累积量和植株氮素总累积量的影响显著(表3)。当施氮量低于180 kg/hm2,稻谷N累积量随施氮量增加而增加,施氮量为180 kg/hm2时达到最高(115.7kg/hm2),比N0、N45、N90、N135处理分别提高60.11%、29.47%、15.59%和8.04%;施氮量高于180 kg/hm2时,稻谷氮素累积量随施氮量增加而下降,N180处理分别比N225和N270处理高1.16%和12.71%。稻草N累积量与稻谷N累积量表现出相似的趋势,但其最高值发生在施氮量为225 kg/hm2的处理。植株氮素总积累量也表现出相似的趋势,其拟合方程为y=-0.0025x2+1.0787x+122.98(R2=0.8889**)。稻谷和稻草产量及稻谷氮素累积量最高值均发生在施氮量为180 kg/hm2的处理,而稻草氮素累积量和植株氮素总累积量发生在施氮量为225 kg/hm2的处理。

2.2.2 施氮量对水稻氮素吸收和利用效率的影响

表3表明,氮肥利用率在11.26%~38.03%之间变化,籽粒产量最高的N180处理氮肥利用率为24.14%,接近平均值(24.82%)。氮素农学效率为6.32%~15.12%,平均为10.94%,N180处理为10.88%。氮肥利用率和农学效率均随氮肥施用量增加而降低。不同施肥处理的氮肥偏因素生产力表现出随施氮量的增加而减小的变化规律。

氮素利用效率变化范围为34.25kg/kg~55.26kg/kg(表3),平均值为43.86kg/kg。随着施氮量的增加,氮素利用效率表现出下降的趋势,施氮量为225 kg/hm2时氮素利用效率最低(34.25kg/kg)。

氮素收获指数在43.49%~56.39%之间变化,平均值为50.46%。氮素收获指数表现出与氮素利用效率相似的变化趋势。氮素收获指数最低值发生在施氮量为225 kg/hm2的处理。施氮量为180 kg/hm2处理的氮素利用效率和氮素收获指数均高于施氮量225 kg/hm2的处理,说明在该试验条件下,180 kg/hm2的施氮量比225 kg/hm 2的施氮量更有利于籽粒产量的形成及氮素从茎叶向籽粒的运移。

各施氮处理氮素回收效率变化范围为29.53%~69.71%,平均55.83%;N270处理的氮素回收率明显低于其它施氮处理,说明施氮量过高不利于作物对肥料氮的吸收;N180处理的氮素回收率高于N225处理,说明施氮量180 kg/hm 2较有利于水稻对肥料氮素的吸收利用。

注:(1)表中不同的大(小)写字母表示差异达到1%(5%)显著水平;(2)﹡,﹡﹡分别表示相关性达到显著(0.05)和极显著(0.01)水平。

2.2.3 氮素积累量及氮素吸收利用效率各指标的相关性分析相关性分析表明(表4),水稻氮素积累量及氮素利用吸收效率各指标与氮肥施用量有关。

施氮量与稻谷氮素积累量、氮素总积累量分别达到显著和极显著正相关,与氮素收获指数、氮素农学效率、氮肥利用率、氮肥偏因素生产力均达到极显著负相关,与氮素利用效率呈显著负相关,与氮素回收效率呈负相关关系,但未达到显著水平。

注:﹡,﹡﹡分别表示相关性达到显著(0.05)和极显著(0.01)水平。

稻谷氮素积累量与植株氮素总积累量的相关性达到极显著水平,与氮素利用效率负相关关系达到极显著水平,与氮素收获指数、氮肥偏因素生产力呈负相关关系达到显著水平,与氮素农学效率、氮肥利用率呈负相关,但未达到显著水平。氮素总积累量与氮素利用效率、氮素收获指数均呈极显著负相关,与氮肥偏因素生产力的负相关关系达到显著水平,与氮素农学效率和氮肥利用率呈负相关,但不显著。

在氮素吸收利用效率各指标之间,氮素利用效率与氮素收获指数极显著正相关,与氮肥偏因素生产力显著相关,与氮素农学效率和氮肥利用率的相关性不显著。氮素收获指数与氮肥偏因素生产力极显著正相关,与氮素农学效应、氮肥利用率显著相关。氮素农学效率与氮肥偏因素生产力和氮肥利用率分别达到显著和极显著相关。氮肥利用率与氮肥偏因素生产力极显著相关。

氮素回收效率与施氮量负相关,与氮素农学效率、氮肥利用率正相关,但均未达到显著水平,而与其它各项没有相关关系。

2.3 水稻产量及构成因子与水稻氮素吸收效率相关性分析

水稻产量构成因子与水稻氮素吸收与利用效率相关分析表明(表5),单位面积有效穗数与稻谷氮素积累量、氮素总积累量的相关性达到极显著水平,与氮肥偏因素生产力、氮素利用效率的负相关分别达到显著和极显著水平,与氮素收获指数、氮素农学效率、氮肥利用率等指标负相关,但未达到显著水平。稻谷结实率与稻谷氮素积累量、氮素总积累量极显著负相关,与氮素利用效率、氮素农学效率极显著相关,与氮素收获指数、氮肥利用率和氮肥偏因素生产力显著相关。穗粒数、千粒重与氮素积累量及氮素吸收利用等指标的相关性均不显著。籽粒产量、生物产量与稻谷氮素积累量和氮素总积累量的相关性均达到极显著水平,与氮素利用效率极显著负相关,籽粒产量与氮素收获指数和氮肥偏因素生产力的负相关分别达到显著和极显著水平,生物产量与氮素收获指数极显著负相关,与氮肥偏因素生产力显著负相关。以上分析表明,在产量构成因子中,单位面积穗数和结实率对氮素利用吸收效率的影响较大,而穗粒数与千粒重的影响不明显。经济产量和生物产量也是影响氮素积累量与水稻对氮素吸收利用效率的重要因子。

注:﹡,﹡﹡分别表示相关性达到显著(0.05)和极显著(0.01)水平。

3 结论与讨论

在一定施氮量范围内,籽粒产量随施氮量的增加而增加,超过一定范围后则产量下降。在本试验条件下,施氮量为0 kg/hm2~180 kg/hm2时,籽粒产量随着施氮量的增加而提高,施氮量高于180 kg/hm2时,增加施氮量籽粒产量反而降低。这些结果与以往的一些研究一致[7,8,9,10]。

适当增施氮肥可提高籽粒和稻草N含量以及籽粒和稻草中氮素的积累量。土壤中全氮含量与稻米的蛋白质含量呈显著正相关[11],本研究发现,在0 kg/hm2~180 kg/hm2施氮量范围内,增施氮肥不但有利于水稻作物产量的形成,同时促进了植株对氮素的吸收和向籽粒的转移;当达到一定施肥量(本试验条件下为高于180 kg N/hm2,低于225 kg N/hm2)能够继续促进植株对氮素的吸收,但不利于氮素向籽粒转移;当再继续增加施氮量(高于225 kg/hm2)时,则既不利于植株对氮素的吸收,也不利于氮素向籽粒转移,有关水稻吸收氮素的这些机理有待进一步研究。

施氮量是影响水稻氮素吸收利用效率的重要因素。本研究中,氮肥利用率、氮素农学效率和氮肥偏因素生产力均随施氮量的增加而降低,说明降低氮肥施用量是提高氮肥利用率的途径之一,但施氮量低,水稻产量降低,所以在实际生产中必须同时兼顾二者。因此,综合考虑水稻高产和氮肥高效利用,该试验条件下施氮量180 kg/hm2是比较适宜的。

参考文献

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充分利用合作学习 提高课堂效率 篇5

充分利用合作学习提高课堂效率

课堂教学是实施素质教育的主阵地，因此，积极探求高效的课堂教学模式是摆在基础教育工作者面前的一个重大课题。一年来，我校以“在课堂教学中开展合作学习”为课题，不断探索，总结出一些行之有效的合作学习的方法，这些方法是在集体并行教育的前提下进行的分组学习方式。其宗旨是：克服集体授课带来的一些弊端――“一锅炒”、“一刀切”、“一言堂”。在充分肯定学生之间存在差异的情况下，发挥小组群体活动的主体功能、互助功能，同时通过同学之间、小组之间等的交往，培养学生参与活动、与人合作、与人竞争，交往沟通等现代意识，形成良好的心理素质，最终达到主动发展，提高效益的目的。

怎样行之有效地利用合作来学习呢?我认为应该注意以下几点：

(一)、合理分组，优化组合

学生是一个个鲜活的个体，存在着智力、能力、喜好等方面的差异。为了使他们能最大限度的互补学习、互相帮助，发展智力，培养能力，我在编组时采取异质分组法，注意合理搭配，优化组合，使组内优劣互补，组外水平相当。我采取的是大组套小组的分组法，将全班分成四大组，每大组共3小组，每小组4―6人。小组内的搭配要兼顾男女比例，智力、能力的优劣和兴趣爱好的差异。

(二)、以学生为主体，教师为主导

在教学过程中，要把教师的主导作用真正放在指导学生的能力提高上，要给学生充分的时间、空间，鼓励积极参与，尽量减少对学生的限制，要把学生当成平等的活生生的人，尊重他们、信任他们，真正摆正学生在课堂教学中的主体地位。教师的导应恰到好处地在课堂教学中起“穿针引线”的作用。

比如，在识字教学中，第一步：组内合作学习，我让学生按：勾生字→读准音→认清形→扩词→正确书写的步骤在小组内合作学习，并提出比赛要求：哪组的所有组员能完成所有任务。学生就在小组长的带领下，认真有序地进行。一般地，学生先完成“勾生字→读准音”两个任务，形式也各不相同，有的小组是边读边勾生字，再齐拼几遍，然后由小组长当考官，组员一一过关，不过关的全组一起帮助。有的小组是先勾生字，再读课文，读到有生字处齐拼几遍，然后再两两互考过关。在组员对字音过关后，组内就开始进行字形的学习，一般有两种形式：A、小组长一一点字，组员举手交流自己的记忆方法;B、组长将生字一一分给组员，组员就分给自己的字分析字形，组内交流，其他同学若有不同意见可举手发言。这样一来，大部分学生都能将一篇课文中80%―90%的生字在组内掌握，既节约时间，又能让学生积极、主动、活泼地学习。第二步：在组内充分合作学习的基础上，汇报交流，即组间合作学习，也是教师检测组内合作学习的效果。对于字音，我一般是采取分组读，读后挑毛病的比赛法，让学生教学生，既读得准又记得牢。而对于记忆字形，则只须将小组内讨论总结的最佳方法在班上交流就行了。学生在如此短的时间里，既在组内练了、听了，又在班上练了、听了，几次反复、巩固，学生很快就掌握了生字。这样一来，学生学习生字既轻松又省时。学生的主体地位得到了淋漓尽致的展现。

(三)、融入竞争机制，优化合作学习

有竞争才有提高，针对小学生好胜的心理特点，在合作学习的过程中不失时机地引入竞争机制，对合作学习的效果能起到纠正、提高、深化的`作用，使合作学习更具实效、高效。

比如：学习每一篇课文的第一课时，一般都要求学生把课文读流利。怎样将枯燥的课变得生动起来呢?我的方法是：小组内比赛读→小组与小组比赛读→大组与大组比赛读→男女同学比赛读。小组内比赛时，相互间指出不足，小组与小组，大组与大组比赛时相互尖指出不足。并根据错误的多少和读的水平打出分数，小组的得分累计起来就是大组的得分，最后评出优胜大组，再示范读，这样那些难读的词语、句子和语气等就迎刃而解了。无须老师在班上反复强调了。通过比赛，学生认真倾听，互指不足，使小组合作学习的结果更扎实了，学生也特感兴趣。

(四)、精选合作学习的内容，提高合作学习的效率

合作学习虽能在教学中收到事半功倍之效，但并不是说一节课全部都采用合作学习，一篇课文的所有知识点都得用上合作学习。

氮素利用效率 篇6

关键词：玉米,氮素营养,氮素利用率

氮肥在我国农业生产中发挥着重要的作用, 目前我国的氮肥用量约占全世界氮肥总用量的三分之一, 但当季利用率仅为30%~35%左右。氮肥的不合理施用, 一方面表现为投入增加、生产效益低下, 造成资源浪费, 另一方面对环境产生了负面影响, 进而影响农业的可持续发展。

1 玉米的氮素营养

1.1 氮素的生理作用

氮也是玉米进行生命活动所必需的重要元素, 对其生长发育影响最大。氮也是组成蛋白质中氨基酸的主要成分, 约占蛋白质总量的17%。玉米植株营养器官的建成和生殖器官的发育是蛋白质代谢的结果, 所以, 没有氮, 玉米就不能进行正常的生命活动。氮也是构成酶的重要成分, 酶参加许多生理生化反应。氮还是形成叶绿素的必要成分之一, 是叶片制造“粮食”的工厂。构成细胞的重要物质---核酸、磷脂、某些激素 (如激动素、吲哚乙酸等) 也含有氮, 这些生理活性物质对许多代谢过程的作用至关重要;此外, 植株体内一些维生素和生物碱如果缺少了氮也不能合成。所以氮的生理功能是多方面的, 是玉米生长发育过程不可缺少的。

1.2 玉米植株对氮素丰缺的反应

氮素营养不足, 叶片反应最明显, 先从叶尖开始变黄, 然后沿主脉向叶片基部扩展, 呈“V”型黄化。一般老叶首先表现症状, 然后向较嫩的叶片上发展。在缺氮初期如果及时补充氮素, 可以消除缺氮症状, 减少产量损失。若长期缺氮, 植株生长缓慢、矮小、黄瘦, 叶片变黄直至枯死, 推迟甚至不能抽雄, 雌穗发育不良, 空瘪粒增多, 导致空秆率提高, 果穗变小而减产。氮肥施用过多, 会使营养体过于繁茂, 生殖器官发育不良, 茎秆纤细, 机械组织不发达, 易倒伏, 抗逆力降低, 易受病虫侵害, 常常造成贪青晚熟。

1.3 玉米对氮素的吸收、积累与分配

(1) 氮在各器官中的分配百分含量:玉米不同节位叶组叶片氮含量高低顺序为:中部叶组 (11~13) >下部叶组 (7~9) >基部叶组 (3~5) >上部叶组 (15~16) 。从不同生育时期叶片氮含量来看, 生育前期 (拔节至小喇叭口) 最高, 而后下降, 至抽雄吐丝期下降到一个低谷, 授粉后又上升, 至灌浆期 (吐丝后15~20天) 又达高峰, 之后下降至成熟。不同节位叶鞘和茎秆中氮的含量顺序为:基部>下部>中部>上部。叶鞘和茎秆中氮的含量动态变化基本一致, 拔节和小喇叭口期含量最高, 而后逐渐下降直至成熟。

叶、鞘、茎中氮含量表现为叶片>茎秆>叶鞘, 而且在拔节和小喇叭口期, 三者含氮量均最高, 而后逐渐下降, 至成熟达最低点。表明氮含量与茎叶生长盛衰有关。

(2) 氮在各器官中的再分配:玉米植株各器官中氮素的分配为:子粒>叶>茎>雌穗。抽雄前, 玉米吸收的氮素主要分配到叶和茎中;授粉后, 子粒进入灌浆阶段, 氮的分配主要转向雌穗, 叶片和茎中的氮素开始向外转移, 流向子粒。

气候条件也影响玉米体内的养分转移。生长季节如遇到少雨、寡照的气候条件, 叶片、叶鞘和雌穗的氮素转移比例上升, 茎秆和子粒的转移比例下降, 转入子粒中的氮素比例下降, 说明在不利于玉米生长发育的年份, 子粒氮素的积累对土壤氮素的依赖程度加大。

施肥量不同, 玉米氮素转移也存在差异。在施氮量较少的条件下, 由其他器官转移到子粒中的氮素比例趋于增高, 而施氮量较多的条件下则趋于减少, 因此, 增加施氮量可以促进根系对土壤氮素的吸收。

随玉米产量水平的提高, 其他器官对子粒氮素的贡献率亦趋于提高, 来自土壤吸收的氮素比例下降, 表明高产田促进前期营养器官充分生长, 打好丰产架子, 贮备更多的氮素, 对子粒的生产有重要的意义。

玉米吸收氮素的特点是, 苗期较少, 穗期最多, 粒期其次。氮肥施用方式即不同时期施肥比例, 因地力、产量水平和栽培管理任务的不同而有所侧重。一般来讲, 高产田地力基础好, 施肥量大, 可以采用轻追苗肥、重追穗肥和补追粒肥的方法, 即苗期 (拔节期以前, 叶龄指数30以下) 氮肥用量占总施氮量的30%~40%, 穗期 (大喇叭口期前后) 施氮肥量约占50%, 花粒期 (抽雄至开花期) 占10%~20%;中产田可采用二次施肥法, 即施足苗肥 (占总氮量的40%) , 重追穗肥 (占总氮量的60%) ;低产田因地力较薄, 追肥量少, 采用重追苗肥 (占总氮量的60%) 、轻追穗肥 (占40%) 效果好。

2 玉米最佳密度与氮肥的利用率

2.1 不同密度产量与粒重、穗重、空秆率、双穗率的关系

密度不同, 个体与群体间协调竞争的矛盾程度不同, 构成产量的经济性状表现出一定的差异, 进而使产量水平不同。得到充分供应, 双穗率和干物重较高, 单穗粒数和粒重也有所提高, 弥补了一部分由于株数不足而引起的减产。

2.2 不同密度处理叶面积指数的变化情况

玉米群体的叶面积大小可用叶面积指数来表示, 叶面积指数小, 单位土地面积上的叶面积小, 每个叶片能够充分接受阳光, 光能利用率高, 但总的光合产物少, 进而导致产量水平不高。

在一定范围内, 叶面积指数越大, 产量越高。叶面积超过一定范围, 由于叶片相互遮阴, 株间郁闭, 单株生长不良产量下降。

从叶面积指数的调查结果和各时期的动态变化特点可以看出:处理1和2叶面积指数最大值出现在灌浆期, 与吐丝期叶面积指数值相比较, 相差不大。说明叶面积达最大值前后, 稳定时期比较长, 延长了叶片的最大功能期, 这样有利于经济产量的增加, 成熟期叶面积较小, 减低了呼吸及光合产物的消耗。从群体结构来讲, 处理1叶面积指数最大值仅为2.755, 株间漏光损失较多, 光能利用率低, 所以影响了群体的总产量。处理3和4叶面积指数最大值出现在吐丝期, 至灌浆期下降较快, 影响了粒重的增加, 到成熟期, 绿叶面积还保持较大, 增加了呼吸和干物质的消耗, 不利于经济产量的提高。

2.3 不同密度处理产量与光合势的关系

光合势是反映叶面积动态变化和光能利用关系的, 它包括叶面积大小和叶片寿命长短两个因素。光合势过大, 说明群体叶面积大, 造成植株郁蔽, 光合条件恶化, 光合生产率下降, 籽粒产量不高。

2.4 不同密度处理产量与净同化率的关系

净同化率是指光合作用的生产效率, 反映了光合作用能力质的指标。净同化率高, 每平方米绿叶面积合成的干物质就多, 产量就高。

密度不同, 各生育时期净同化率表现不同。播种至吐丝期各处理净同化率值均呈增加趋势, 吐丝至灌浆期, 处理4的同化率值下降, 至成熟期又大幅度回升, 由于吐丝-灌浆期是决定粒数多少、籽粒容积大小的关键时期, 同化率的降低, 表明该处理在该时期形成的干物质少, 制约了产量水平的提高。

经模型选配不同处理的净同化率值与产量未达到显著相关水平, 说明净同化率的高低是产量水平的间接参考值。

参考文献

[1]王小彬, 蔡典雄, 张镜清, 等.旱地玉米N吸收及其N肥利用率研究[J].中国农业科学, 2001 (2) .[1]王小彬, 蔡典雄, 张镜清, 等.旱地玉米N吸收及其N肥利用率研究[J].中国农业科学, 2001 (2) .

植物氮素吸收利用研究进展 篇7

1 氮素对植物生长发育的影响

1.1 氮素对植物光合作用的影响

光合作用受到植物体内氮含量的直接影响或者氮含量通过其他途径间接产生影响, 植物叶绿体的合成需要氮素作为组成成分, 同时光反应和暗反应作为光合作用的两个重要过程其中的很多酶活性受到氮素的影响。有研究结果显示, 植物的氮营养水平增加使光合效率也增加, 这一趋势在一定的氮营养水平范围内有所表现, 但植物体内氮含量过高时, 植物的光合作用反而会受到抑制。碳和氮同化是植物体内两个重要的生理过程, 这两个过程一方面相互促进, 另一方面相互制约, 植物氮同化所需要的ATP和NADPH由碳同化为其提供, 而碳同化过程中的关键酶类的活性受到氮同化过程的影响, 氮营养的适宜水平对植物光合作用的增强有重要作用。

1.2 氮素对植物体内抗氧化系统的影响

植物生长发育及器官建成的过程中会产生一种分子量较小的物质———活性氧, 活性氧在植物体内的积累而产生的氧化环境对植物来说是一种逆境环境, 植物的正常生长发育会因为这种环境而受到严重的抑制作用。这种对植物有危害的活性氧可以通过植物体内自身的抗氧化保护系统进行清除, 从而使植物体本身免于危害。有研究报道显示, 植物体自身拥有的抗氧化保护酶活性受到氮营养状况的极大影响。在对小麦等植物的研究结果显示, SOD、POD、CAT等保护酶的活性随着植物体内氮含量的增加而增强, 而随着植物体氮含量的增加MDA的含量则变现为下降, 这对维持叶片的生理功能有重要的作用。

1.3 氮素营养对植物水分吸收利用的影响

植物的水分生理过程也可以收到氮素含量的干扰, 这将间接地影响到植物的生长发育和器官建成。研究显示, 氮肥的施入本身对产量的增加有明显的作用, 而土壤中的水氮互作对产量的影响也显得更为重要, 水分条件和氮营养状况在植物生长的过程中有明显的相互作用, 这对产量的提高有明显的作用。营养生长和生殖生长的关系可以因为土壤水分状况和氮营养状况之间的相互协调而产生相互促进的作用, 这对收获指数的提高有益。

1.4 氮素营养对植物内源激素的影响

在植物的生长发育过程中, 具有生物活性性质的一氧化氮具有十分重要的信号分子的作用, 许多植物的生理生化过程都需要一氧化氮的参与, 气孔的开放与关闭就是ABA与一氧化氮共同协调起作用的结果。有报道显示, 植物气孔的开闭过程也需要氮素的参与进行调节, ABA在植物体内的含量随着氮素含量的增加而增加, 叶片中的ABA的含量会在氮营养水平较好的条件下而降低, 这有利于植物气孔的打开状态的维持, 光合速率也因此而表现为增加。

2 植物对氮素吸收利用的生理机制

NH4+-N和NO3--N对植物来说, 是其在生长发育及器官建成和各种生理生化过程中重要氮源。在自然的土壤条件下, 铵态氮在土壤中的含量远远比硝态氮在土壤中的含量低, 因此, 在植物的整个生长发育过程中硝态氮所起的作用更大。氮素被植物吸收大致包括以下过程:NO3--N在NR的作用下被还原为NH4+-N, 而后NH4+-N在多个氮代谢酶的作用合成氨基酸, 这些氨基酸可以被植物用于器官建成等生理过程。

亚硝酸盐需要在植物体内由土壤供给并有植物吸收的NO3-盐还原而得到, 细胞质是这一还原过程的场所, 而整个过程需要硝酸还原酶的催化作用才能完成, 在植物氮素同化的过程中硝酸还原酶是一种限速酶, 这是植物体内氮素同化的重要过程。硝酸还原酶也是植物氮代谢过程中的诱导酶, NO3-作为底物对其有诱导作用。试验结果显示, 硝酸盐溶液用于浸泡小麦的根系后, 硝酸还原酶的mRNA会在40min后进行最初的合成, 硝酸还原酶的活性在2h左右出现最大值。钼黄素蛋白是NR的真实结果物质, FAD是硝酸还原酶的主要成分, 同时硝酸还原酶的结构中还包括Cytb557 (细胞色素557) 和MoCo (钼复合体) 共同组成。NO3-在植物体内的还原阶段, FAD接受了NADPH作为电子供体提供的电子, 然后由细胞色素557传给钼复合体, 最后完成亚硝酸盐有NO3-盐的还原。

植物中的氨基酸和酰胺的合成需要谷氨酸作为最基本的材料物质, 谷氨酸通过氨基酸交换作用合成更为复杂的大分子有机物质, 这一过程的场所包括细胞中的线粒体、叶绿体等, 这些大分子的氨基酸和酰胺可以通过一定的过程在植物体中合成碳水化合物。

3 植物吸收氮素的分子机制

3.1 硝态氮吸收的分子机理

亚硝态氮是植物吸收硝态氮以后在细胞质中发生反应的第一个产物, 这个过程完成以后在叶绿体中亚硝态氮会被进一步的还原, 形成的产物是铵。有关高等植物这一过程机理的相关研究中, 有关硝态氮如何进入叶绿体以为下一步的还原做好准备的相关分子机制研究较少。有一个NAR1基曾经在绿藻植物中被Rexach等发现。在突变发生在NAR1的情况下, 如果生长环境中仅有硝态氮存在, 则植物不能够正常生长, 这表明硝态氮在向叶绿体的移动过程中NAR1有至关重要的作用。然而现在的研究中, 有关高等植物的NAR1同源基因还未见报道。

硝态氮对高等植物来说是一种重要的信号, 针对水稻根系有人进行了硝态氮诱导基因的分离鉴定, 通过抑制杂交差减法 (SSH) 并在整个过程中使用了分根试验, 对硝态氮的诱导在根系中建立了相关的基因库, 在研究中得到的基因中有37个是已经研究过的, 同时有55个是没有被发现的, 在这一研究中氮素吸收基因被包括在内, 此外还包括糖运转和有机酸代谢基因、信号转导基因、蛋白质合成和降解基因、植物抗性基因、激素代谢基因和细胞分化基因等。同时这一研究还显示出如果有外源硝态氮的补充供应, 那么这些基因就会尽心相对较高量的表达, 如果没有外源硝态氮的补充, 则相对的表达量较少, 硝态氮对这些基因表达的诱导作用十分必要。

3.2 NH4+吸收和运转的分子机理

氮素利用效率 篇8

关键词：晚熟中粳稻,不同施氮量,产量,氮素吸收利用

在水稻生产中, 氮肥运筹是重要的栽培措施之一。在磷、钾等营养元素满足条件下, 开展氮肥单因子试验。随着新品引进和产量的提高, 水稻氮肥施用不仅影响水稻的产量、稻米品质, 还影响氮肥的利用率。2010年在镇江市丹徒区的黄泥土、马肝土两种土种上, 对水稻品种南粳45、镇稻11进行不同氮肥用量试验, 结果表明, 在中等土壤肥力条件下, 两品种最佳施氮量分别为270 kg/hm2和300 kg/hm2, 氮肥利用率较常规施肥状况下提高3%～5%。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2010年在镇江市丹徒区荣炳镇、宝堰镇、上党镇、高桥镇进行, 供试土壤为黄泥土、马肝土, 其基本理化性状见表1。

供试品种:荣炳、宝堰两镇种植水稻品种为南粳45, 上党、高桥两镇种植水稻品种为镇稻11号。

1.2 试验设计

试验设9个处理, 各处理编码见表2。

各处理小区面积均为30 m2, 重复2次。南粳45和镇稻11施氮肥分别为270 kg/hm2和300 kg/hm2, 除处理1不施任何肥外, 其它各处理磷、钾用量相同, P2O545 kg/hm2, K2O 150 kg/hm2, 所用肥料为尿素、过磷酸钙和氯化钾。磷肥全部作基肥施用, 钾肥分两次使用, 基肥60%, 长粗肥40%。各处理间作埂并用塑料薄膜包埂, 单灌单排, 栽培规格为14 cm×21cm, 其他管理措施与大面积相同。

处理因子与“3414”试验中的因子相同。水平的含义:0水平指不施肥, 2水平指“3414”试验获得的当地最佳施肥量, 1水平=2水平×0.5, 3水平=2水平×1.5 (该水平为过量施肥水平) 。1.5水平=2水平×0.75, 1.75水平=2水平×0.875, 2.25水平=2水平×1.125, 2.5水平=2水平×1.25。同一土壤类型同肥力水平2水平应保持一致, 以便计算不同处理的相对产量, 从而有利于确定丰缺指标和统计分析。2水平的确定可参考近几年精确施氮试验结果, 通过斯坦福公式计算, 或根据高产栽培实践与经验合理确定。

1.3 有关指标计算方法

氮肥利用率 (%) = (施氮区水稻地上部N素吸收量-无氮区水稻地上部N素吸收量) /施氮量×100%

生产100 kg水稻需氮量=氮素吸收量/水稻产量×100

1.4 数据统计方法

用Excel和“3414”试验分析软件处理数据。

2 结果分析

2.1 不同氮肥用量对水稻产量及基构成因素的影响

表3表明, 不同氮肥用量对水稻南粳45、镇稻11产量的影响不同。南粳45以N2P2K2处理的稻谷产量最高, 镇稻11以N2.25P2K2处理的稻谷产量最高。南粳45、镇稻11 N2P2K2与N2.2 5P2K2两处理的产量差异均表现不显著外, 与其它处理均达显著水平与极显著差异。

从表3可以看出, 不同氮肥用量对水稻产量及基构成因素的影响。 (1) 有效穗:南粳45以N2P2K2处理最多, 以N0P0K0处理最少, 除与N2.25P2K2与N2.5P2K2处理的有效穗差异不显著外, 与其它处理间均差异较显著;镇稻11以N2.25P2K2处理最多, 以N0P0K0处理最少, 除与N2P2K2、N2.5P2K2、N3P2K2处理的产量差异不显著外, 与其它处理间有效穗差异极显著。 (2) 每穗粒数:南粳45、镇稻11品种均以N2P2K2处理最多。分析表明, 南粳45以N2P2K2、N2.25P2K2处理间差异不显著, 与其它处理差异较显著;镇稻11以N1.75P2K2、N2P2K2处理间差异不显著, 与其它处理差异较显著。 (3) 随氮肥用量的增加, 结实率显著下降, 相关系数分别为-0.823 4和-0.813 0。 (4) 氮肥不同用量对千粒重影响不是很大。

2.2 不同氮肥用量对水稻生物产量的影响

从表3可知, 南粳45生物产量以N2P2K2处理最高, 镇稻11以N2.25P2K2处理最高, 且N2P2K2处理与N2.25P2K2处理之间生物产量差异不显著。南粳45和镇稻11均以N0P0K0处理的生物产量最低。相关分析表明, 南粳45和镇稻11产量与生物产量呈显著正相关, 相关系数分别为0.954 6和0.947 3。生物产量与不同氮肥用量呈抛物线关系。

2.3 不同氮肥用量对水稻氮素吸收与利用的影响

2.3.1 对水稻氮素吸收的影响

从表4可知, 不同氮肥用量对水稻氮素吸收有显著影响, 南粳45、镇稻11均以N2.25P2K2、N2P2K2处理吸收最多, 两品种氮素吸收最少的均为N0P0K0处理。各处理间吸氮规律性大致表现为生物产量越高吸氮水平也越高。

2.3.2 对水稻氮肥利用率和生产100 kg水稻需氮量的影响

从表4可见, 南粳45和镇稻11氮肥利用率均以N2P2K2处理最高, 分别达43%、45%, 以N0P2K2处理最低, 分别为34.25%、35.57%。

生产100 kg稻谷的需氮量南粳45、镇稻11除N0P0K0和N0P2K2处理较其它处理稍少外, 其它处理之间差异不大, 为1.87～2.16 kg。

3 结语

氮素利用效率 篇9

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用的不同氮效率的玉米自交系是经课题组多年研究筛选出的玉米品种478与Baici，前者为氮高效品种，该品种耐低氮，对氮素的响应度高，后者为氮低效品种，不耐低氮。

1.2 试验材料培养及处理

玉米(Zea may L.)种子经10%的H2O2进行表面消毒20min，用蒸馏水洗净后，浸泡6h，转移至饱和Ca SO4溶液浸透的纱布上，覆以黑色塑料薄膜并在25℃下培养箱中催芽一昼夜，待种子露白后播种到用饱和Ca SO4溶液湿润的石英砂中，室温下暗处生长3d，出苗后移入生长室。两叶一心时，精选出苗整齐的幼苗，去掉胚乳后移入2L pH为6.3±0.1的1/2浓度营养液2L的塑料盆钵中，营养液pH用1mol/L的Na OH调节至所要求的值，3d后换成完全营养液，以后每隔两天换一次营养液，并更换盆钵的位置，用电动气泵连续通气。幼苗生长在昼/夜温度为26/18℃的生长室中。营养液组成为(mmol/L)：:K2SO40.75,KCl 0.1,KH2PO40.25,Mg SO4·7H2O0.65,EDTA-Fe 0.1,H3BO31.0×10-2,MnSO4·H2O 1.0×10-3,ZnSO4·7H2O1.0×10-3,CuSO4·5H2O1.0×10-4,(NH4)Mo7O24·4H2O5.0×10-6，氮为Ca(NO3)2·4H2O，试验设置的N浓度是前期试验筛选出的，分别为:0.4 mmol/L,4 mmol/L，光照强度为200μmol/m2·s(L，低光强)、400μmol/m2·s(H，高光强)，设置4次重复，培养28d后收获。

1.3 研究方法及数据分析

收获后，样品用蒸馏水冲洗，将地上部与根系小心分开，吸水纸擦干，称重后将根系放入封口袋中，置于4℃的冰箱中，以便进行根系形态指标的测定，根体积采用排水法;将玉米地上部与根系的鲜样杀青(100℃，20min)后，温度降至70℃烘至恒重，分别称重后，计算根冠比;玉米幼苗氮含量测定采用H2SO4-H2O2消煮，开氏定氮法测定，氮素吸收量为各部位氮含量与相应部位干重的乘积，所得数据用SAS(version6.12)的一般线性模型T检验(LSD)方法进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 光照和氮水平对玉米品种生长及光合产物分配的影响

提高光照强度能显著促进两个玉米品种幼苗的生长(图1A)，在N素胁迫条件下(0.4 mmol/L)，氮高效品种478的生物量在高光强下比低光强高50.5%，而低效品种Baici高44.1%，在正常供氮条件下(4 mmol/L),478高光强是低光强的3.97倍，Baici为4.27倍，表明高光强(400μmol/m2·s)高N下(4 mmol/L)的促进作用尤为显著，高光强、高N对总生物量增加的影响远大于低光强高N水平。低N低光强生物量小，是由于碳、氮均为生长的限制因素;高N、低光强是由于碳的胁迫，影响了光合作用的正常进行，碳水化合物的合成受阻，作物生长受抑。从玉米品种的变化来看：低光强低N条件下，478、Baici总干重无显著的差异。低光强高N下，总生物量显著增加，两个品种间也没有显著差异。高光强高N下，Baici的生物量略高于478，而在高光强低N下，478生物量比Baici高16.3%。在同一供N条件下，总生物量被认为是氮效率的重要方面。因此，低N高光强下，478比Baici具有较高的氮效率。在两个低N水平下478比Baici均具有较高的生物量，高光强下尤为明显，说明光照水平提高可以增加高效品种478耐氮素胁迫的能力;而Baici对N水平及光照的要求较高，二者提高后，与478没有显著差异。说明当光照和氮素均不是生长的限制因子时，不同玉米品种生物量的差异减少。

根冠比(R/S)用来表征光合产物在不同器官的分配特征。图1B表明：两个光照强度下，增加N浓度均可以显著降低两个品种的根冠比。在N素胁迫的条件下，提高光照水平，可以显著增加R/S比，氮高效品种478增加51.7%，氮低效品种Baici增加40.7%，其原因是由于氮素胁迫以及光照水平的提高均有助于促进光合产物运往根系，促进根系的生长，即低氮与高光强对根系的生长产生了正交互作用的效应，以478的表现尤为明显，该品种在高光强、低N条件下根冠比是所有处理中最高的，比Baici高15.8%。低N和低光强下，478比Baici仅高7.1%，两个品种没有显著差异，较高的根冠比是该品种在N素胁迫条件下具有较高氮效率的原因。

2.2 光照和氮对不同玉米品种根系形态的影响

两个品种一致表明：增加介质N浓度能显著抑制玉米根系的伸长(图2A)，表现为根轴的长度显著变短，478的降幅高于Baici，高光强尤为明显。从光照的影响来看，高光强及N素胁迫下可以显著增加两个玉米品种的平均根轴长，其中478增加40.1%，Baici增加24.5%。在低光强N素胁迫时，478平均根轴长为45.88cm,Baici为43.88 cm，仅高4.5%，因此，提高光照强度可以显著增加低N条件下氮高效品种478的根长，以增加介质N素供应不足时对氮的吸收;而在低光强高N下，Baic比478高11.1%，在高光强和高N下478比Baici高7.6%，二者的差异减少。

低光强下，根系体积随N浓度的提高而下降，478降低的幅度高于Baici(图2B)，而随着光照水平的提高，显著提高了两个品种根体积，在低N下478、Baici分别增加1.47和1.1倍，在高N下，二者分别增加3.33和2.3倍，Baici的体积略高于478，表明在高光强高N下Baici通过增加根系体积增加对N素的吸收，而在N素胁迫时，478是通过根系的伸长尽可能多地获取氮素。在高光强N胁迫时，低效品种Baici与478相比，根体积减少27.58%，因此，在N和光照强度均不是限制因子时，根系的反应并没有低氮下那样明显。

2.3 光照和氮对不同玉米品种氮素吸收的影响

氮效率是植物对氮素吸收效率和利用效率的综合体现。在同一供N水平下，吸氮量对氮素吸收效率起着重要作用。图3A反应出：在两个光照水平下，提高N浓度均可以显著增加不同基因型玉米总吸氮量，光照和氮水平越高，对玉米总吸氮量增加的交互作用越明显。低光强下,无论对于哪个供N水平，两个基因型总吸氮量均无显著的差异。在高光强低N条件下，478比Baici高22.9%，而低光强低氮下478比Baici高14.9%，因此，在N素胁迫的条件下，增加光照强度可以提高氮高效品种478对氮素的吸收。

地上部吸氮量的变化与总吸氮量的变化相似(图3B)，但不同的是：在高光强低N下，2个品种一致表现出地上部吸N量略有降低，也即增加光照水平并没有增加玉米地上部吸氮量;高光强高N情况下，极大增加了两个品种地上部吸氮量。此外，所有处理下，总吸氮量的差异不明显。

增加光照强度可以显著提高玉米的根系吸氮量(图4)，在低N高光强下，478高65.8%，Baici高30.8%，而在高N和高光强下，分别高183%和259%;从品种的变化来看，在两个光照条件下，478根系吸氮量均显著高于Baici，但在高光强低N条件下，基因型的差异较明显，478比Baici高49.6%，低光强低N下，478比Baici高17.8%，而地上部吸N量没有显著差异，表明在高光强N素胁迫条件下，总吸N量的差异主要是由根系吸N量的差异所决定。因此，增加光强可以显著提高高效品种478的根系吸收氮的效率，当提高N素浓度高时，这种差异变小。

3 结论与讨论

3.1 结论

通过研究光照及N水平对不同氮效率玉米自交系(478、Baici)生长及N素吸收等的影响，得出以下结论：

(1)在同一供N水平下，增加光强可以显著地增加两个玉米品种的生物量、根体积、总吸氮量，尤以高光强高N的影响更大，表明光氮互作极大地促进了玉米根系及地上部的生长，提高了两个玉米品种对氮素的吸收。

(2)在低光强下，提高供氮水平能显著降低玉米平均根轴长、根冠比及根系体积;而高光强条件下，增加供氮水平对根冠比及平均根轴长降低的幅度更大，与之相反，根系体积则呈现增加的趋势，说明低N有利于根系的伸长。高光强、高N水平对茎叶生长的促进作用大于根系，而高光强低N水平对根系生长的促进作用大于茎叶。

(3)从品种的变化来看，在低光强低N下，478与Baici根冠比、平均根轴长、总吸氮量、根体积的差异不大，而在N素胁迫下，提高光照强度能够显著增加氮高效基因型478的根冠比、平均根轴长及根体积，478的根冠比比Baici高15.8%，平均根轴长高17.7%，根体积高38.0%，使得该品种的根系的吸氮量比Baici增加49.6%，表明光照水平提高可以增加氮高效品种478耐氮素胁迫的能力，而Baici对N水平及光照的要求较高，二者提高后，与478没有显著差异。

3.2 讨论

Sattelmacher研究表明：高光强通常会刺激根系的生长，并增加根冠比[12]，可能是由于碳水化合物和氮的平衡决定着作物根和地上部的生长。按就近分配的原则，地上部受N的限制，而根的生长则受C的限制。当光照不足时，同化物在地上部分配的比例要大于根部，这样地上部的生长则优于根系，而使根冠比降低[13,14]。反之，在较高的光强下，同化物在根部分配的比例增加，而使根冠比增加[15,16,17,18,19]。安慧和上官周平研究了不同光强和氮浓度对白三叶幼苗生长的影响，认为光强的减弱可以导致白三叶根系生物量和体积的降低，这些与本试验的研究结果基本一致。本试验表明：在同一供N水平下，增加光强可以显著地促进两个玉米品种的生长，表现为生物量、根体积、总吸氮量等的增加。在高光强低N条件下，478的生物量比低光强高50.5%，Baici高44.1%，478、Baici的根系体积分别高147%和110%;在高N、高光强下，478生物量是低光强的3.97倍，Baici为4.27倍，根体积分别为4.30和3.30倍，表明光氮互作极大地促进了玉米苗期生长，提高了两个玉米品种对氮素的吸收，这可能是因为碳、氮均不是作物生长的限制因子时，碳、氮代谢能够协调进行，地上部能制造较多的光合产物供其生长的需要，并能及时运往根部，以满足根系生长的需求。从光合产物的分配来看，在两个光照强度下，增加N浓度均可以显著降低两个品种的根冠比及平均根轴长，表现为根轴的长度显著变短及根冠比的降低。与高供N水平相比，在低N条件下，提高光强可以显著增加两个玉米品种的根冠比及平均根轴长，其中478根轴长增加40.1%，Baici增加24.5%，其原因是由于N素胁迫以及光照水平的提高均有助于促进光合产物运往根系，促进根系的生长及根系的吸N量。因此，光照与N水平对玉米幼苗生长存在着正的交互作用，高光强高N水平对茎叶生长的促进作用大于根系，而高光强低N水平对根系生长的促进作用大于茎叶。

从两个玉米品种对光照和氮水平反应的差异来看：与Baici相比，在两个光照水平低N胁迫条件下，478均有相对较大的根系。在高光强低N下表现的尤为明显，说明光照水平提高可以增加高效品种478耐氮素胁迫的能力;而Baici对N水平及光照的要求较高，二者提高后，与478没有显著差异。说明当光照和N素水平均不是生长的限制因子时，不同玉米品种的差异减小。在高光强低N下，品种478的生物量、根冠比、平均根轴长、吸氮量比Baici分别高16.3%、15.8%、17.7%、49.6%，而地上部吸氮量无显著差异，表明总吸氮量的基因型差异主要源于根系。在其他三个条件下，品种间的差异相对较低，或Baici略高。因此，对478而言，在两个低N条件下，具有较长的根长、较大的根系体积，能够在较广的土壤范围内吸收较多的氮素，从而增加了根系的吸氮量及总吸氮量，这与Hunius以马铃薯作为供试材料的大田和盆栽试验结果相似，他认为品种Astrid与Bodenkraft相比之所以成为氮高效基因型主要是由于干物质在体内的分配有所不同，尤其是在低N水平下，Astrid向根系分配了较大比例的干物质。因此，当土壤供氮水平低时，通过合理密植来增加光照强度可以促进氮素高效品种对氮素的吸收，研究不同氮效率玉米品种对氮素吸收利用的差异及其生理过程对提高氮肥利用率起着重要的作用。

摘要：本文用溶液培养的方法,研究了光照(200μmol/m2.s、400μmol/m2.s)及N浓度(0.4mmol/L、4 mmol/L)对不同氮效率玉米自交系(478、Baici)生长及N素吸收的影响。结果表明:提高光照强度有助于光合产物向根系的运输,表现为根冠比、平均根轴长、根体积、根系吸氮量显著增加,光照与N水平对根系的生长及氮素吸收的影响存在着正的交互作用。高光强高N水平对茎叶生长的促进作用大于根系,而高光强低N水平对根系生长的促进作用大于茎叶。从品种的变化来看,在N素胁迫下,提高光照强度能够显著促进氮高效品种478根系的生长,提高了该品种对氮素胁迫的适应能力,能够在低氮下获取更多的氮素,而高光强高N下,两个品种对氮素吸收的差异变小。

氮素利用效率 篇10

施用肥料添加剂是提高氮肥利用效率的有效途径, 国内外学者从农学和环境角度对肥料添加剂在植稻条件下的应用效应进行了一定的研究:例如, 田秀英和王正银[4]在盆栽和田间条件下对复合氮肥增效剂用量及其与尿素配施效应进行的研究表明, 适宜用量 (施氮量的20%) 的氮肥增效剂能显著促进水稻幼苗生长, 尿素全量和减量5%-15%配施氮肥增效剂不影响水稻生长, 但尿素减量30%以上与增效剂配施对水稻生长和氮素吸收利用产生明显不利影响;李超英等[5]在浙北黄松田上的研究显示:相对普通尿素处理而言, 添加海藻尿素处理在高氮条件下 (240 kg/hm2) 有增产效应, 相反, 分别添加腐植酸和氨基酸两种增效剂尿素在中氮 (180 kg/hm2条件下有增产效应, 在低氮 (90 kg/hm2) 和高氮用量时, 反而减产;陈苇和卢婉芳[6]利用15N对三种肥料添加剂的应用研究表明, PPD和NBPT能明显促进水稻对氮素的吸收, 减少尿素氮的损失率, 并在高氮条件下具有更为明显的增产效果, 而HQ则表现较差;Yaseen等[7]在稻田施用含有碳化钙的肥料添加剂, 发现其可有效降低肥料氮的硝化反硝化损失进而提升了水稻产量和氮肥利用率。上述研究基本明确了施用肥料添加剂对水稻生产及环境保护有益, 但其应用效果却因添加剂类型、氮肥和添加剂用量及试验条件等的差异而有所不同。农田生态系统中养分投入和支出之间的平衡对农业的可持续发展和环境保护十分重要, 氮素对水稻生产的影响极大, 明确施氮条件下土壤- 水稻系统氮素平衡状况对于优化施肥具有重要的意义。先前对施氮及农艺管理措施对土壤- 水稻体系氮平衡的影响已有一定研究[8，9], 而对施用肥料添加剂条件下氮平衡的状态却鲜有报道[10]。因此, 有必要进一步开展研究, 丰富研究成果。

本研究通过大田试验, 探讨施用肥料添加剂对苏南太湖地区水稻产量、氮素吸收利用及氮平衡的影响, 以期丰富相关科学研究并为地区氮肥高效利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区介绍

田间试验于2009 年6 月—10 月在江苏常熟农田生态系统国家野外科学观测研究站 (31°33'N, 123°38'E) 进行。该地属亚热带北部湿润季风气候, 是苏南太湖地区典型的水稻产区, 年均气温15.5℃, 最高气温39.1℃, 年降雨量1 038 mm。站区地形属阳澄湖低洼平原, 海拔3.2 m, 土壤类型为竖头乌栅土, 地下水深60 cm左右, 耕层 (0 cm-20 cm) 土壤的基本理化性状见表1。

1.2 试验材料

供试作物为水稻, 品种为常优2 号, 田间移栽密度为152500 穴/hm2, 6 月20 日移栽, 10 月25 日收获;供试肥料添加剂名称为Goloagra-5, 主要成分为含印楝素等植物提取物、腐植酸、棕榈酸及根腐病防治剂, 含氮量极低, 不能起到供氮效果, 可忽略不计, 由无锡德冠生物有限公司生产提供;试验施氮小区氮肥来源均为含氮46.6%的尿素。

1.3 试验设计

试验共设7 个处理, 分别标记为CK、U50、U150、U250、G50、G150、G250, 其中U代表单施尿素处理, G代表尿素配施肥料添加剂处理 (以下简称肥料添加剂处理) ;字母下标数字50、150、250 代表低、中、高三个施氮水平, 如50 表示施氮50 kg/hm2;CK为完全对照, 既不施氮肥也不施肥料添加剂;每个处理设置三次重复, 随机区组排列, 小区面积30.6 m2。各小区均施磷肥 (过磷酸钙) 90 kg/hm2和钾肥 (氯化钾) 125 kg/hm2, 作为基肥一次性施用;氮肥分基肥、分蘖肥和穗肥以4∶3∶3 的比例分别于6 月20 日、7 月3 日和8 月6 日施入;所施肥料添加剂统一用量为100 kg/hm2, 与基施氮肥混匀后在水稻移栽前施入。试验期间其他管理措施统一按常规管理方式进行。

1.4 样品采集与分析

每个小区均分为采样区和收获区两个半区, 在采样半区采集植株样品, 收获半区专用于水稻计产。

1.4.1 土壤和植株样品采集与分析秧苗移栽前和收获后每小区多点采集耕层 (0 cm-20 cm) 土壤样品, 混匀后过5 mm土筛, 称取10 g样品于250 ml塑料瓶中, 加入100 ml 2 mol/LKCl溶液, 震荡浸提1h, 过滤, 分别用靛酚兰比色法和紫外分光光度法测定滤液中NH4+-N和NO3--N浓度;在拔节期 (8月18日) 、抽穗期 (9月5日) 和成熟期 (10月25日) 采集地上部水稻植株样品, 每小区采集5株, 按茎秆、叶片及籽粒分离, 在75℃下烘干称重, 植株样品经硫酸-混合加速剂消煮, 半微量开氏定氮法测定其氮含量, 并计算水稻累积吸氮量。

1.4.2 水稻计产水稻成熟时在每小区收获半区中部收割6m2内全部稻株, 脱粒风干计产。

1.5 相关指标计算方法

通常认为无氮区全生育期植株累积吸氮量全部来自土壤, 但由于本试验区干湿沉降及灌溉水输入的氮素较高, 对植物吸收氮有着相当的贡献, 故在本试验中根据CK处理 (完全对照区) 水稻成熟期累积吸氮量与试验前后土壤无机氮 (NH4+-N、NO3--N) 的净变化量确定的氮素包括两部分, 即:土壤矿化氮和环境来源氮。本试验不考虑氮素的激发效应, 认为施肥区土壤矿化氮同完全对照区相同, 即:

(1) 生育期土壤矿化氮+环境来源氮= 空白区水稻成熟期累积吸氮量+空白区土壤残留无机氮量-空白区土壤起始无机氮含量。

(2) 根据氮素平衡模型计算肥料氮表观损失[11], 即:

肥料氮表观损失= 氮素输入量-作物吸氮量-土壤无机氮残留量。

而氮输入部分包括土壤起始无机氮、肥料氮、土壤矿化氮+ 环境来源氮3 项, 氮输出部分包括作物吸收氮、土壤残留无机氮及表观损失氮3 项。

(3) 氮肥表观损失率 (%) [11]= 氮肥表观损失量/ 施氮量×100。

氮肥表观损失率计算值不同于利用15N实测值, 实质上包含了所有未知去向的肥料氮 (包括土壤的生物固定、淋洗、反硝化等) 。

(4) 氮肥吸收利用率 (NUE, %) [11]= (施氮区水稻成熟期累积吸氮量-收获时空白区水稻成熟期累积吸氮量) / 施氮量×100。

(5) 氮肥土壤残留率 (%) [11]=100-氮肥吸收利用率-氮肥表观损失率。

(6) 氮肥农学利用率[12]= (施氮区产量- 不施氮区产量) /施氮量。

(7) 土壤无机氮累积量 (kg/hm2) [12]= 土层厚度 (cm, 20) ×土壤容重 (g/cm3, 1.1) ×无机氮浓度 (mg/kg) /10。

1.6 统计分析

利用SPSS16.0 软件对所有试验数据进行统计分析:应用单变量双因素方差分析 (Univariate analyses) 确定施氮量和肥料添加剂两因子及其交互作用对水稻产量、累积吸氮量、氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、土壤残留无机氮及表观损失氮的影响程度;对单施尿素和肥料添加剂处理下不同施氮水平间结果分别进行单因素方差分析, 并用Duncan法进行多重比较, 统计差异显著性定义为P≤0.05 水平。利用Microsoft Excel 2003 软件作图。

2 结果与分析

2.1 施用肥料添加剂对水稻产量的影响

从图1 可以看出, 不论施用肥料添加剂与否, 水稻产量均随施氮量的增加而增加, 施氮处理产量显著高于空白处理。与CK相比, 处理U50、U150、U250、G50、G150、G250的增产率分别达9.1%、17.8%、20.3%、12.8%、19.3%、27.2%。施氮模式不同, 水稻产量随施氮量增加的提升程度并不一致:单施尿素条件下, 当施氮量达到250 kg/hm2时, 水稻产量并未较施氮150kg/hm2有显著增加;而尿素配施肥料添加剂处理在施氮150kg/hm2基础上增施氮肥仍有显著的增产效应 (P<0.05) 。单变量双因素方差分析结果表明, 施用肥料添加剂对水稻产量有显著影响 (P<0.05) , 且其与施氮量之间具有显著的交互作用 (P<0.05) 。

注:图中水稻产量结果用算术平均数和标准差 ( (X±SD) ) 表示。

2.2 施用肥料添加剂对水稻氮素吸收及利用的影响

各生育时期水稻累积吸氮量结果见表2。施氮和肥料添加剂对水稻累积吸氮量无显著交互作用 (P>0.05) 。施氮对水稻氮素吸收具有显著影响 (P<0.05) :表现为各生育期施氮处理水稻累积吸氮量均显著高于完全对照处理, 且在施氮条件下, 不论施用肥料添加剂与否, 植株累积吸氮量均随施氮量增加而显著增加 ( P<0.05 ) 。

在施氮基础上增施肥料添加剂可进一步增加水稻累积吸氮量, 为进一步明确该效应, 分析了肥料添加剂处理较单施尿素处理对各生育时期不同施氮水平下水稻累积吸氮量的增加效应 (表2) 。结果显示:该增加效应在各生育期均随施氮量增加表现愈趋明显:在拔节期, 低、中、高三个施氮水平下, 肥料添加剂处理水稻累积吸氮量较单施尿素处理分别增加7.1 kg/hm2、10.9 kg/hm2、19.4 kg/hm2, 而在抽穗期和成熟期, 相应数值分别为9.0 kg/hm2、10.9 kg/hm2、24.4 kg/hm2和3.5kg/hm2、8.1 kg/hm2、13.7 kg/hm2。

增施肥料添加剂对水稻拔节期和抽穗期累积吸氮量的增加效应显著。计算得知, 与单施尿素处理相比, 肥料添加剂处理对拔节期、抽穗期和成熟期三个施氮水平水稻累积吸氮量增加值之均值分别为12.5 kg/hm2、14.8 kg/hm2、8.4 kg/hm2, 由此可看出施用肥料添加剂对水稻营养生长期氮累积的增加效应要明显优于生殖生长期。

单位: (kg/hm2)

注:表中不同生育时期水稻累积吸氮量结果用算术平均数和标准误 (X±SE) 表示;N:施氮水平;G:肥料添加剂;N×G:施氮水平和肥料添加剂的交互效应, 下同。

由表3 可知, 施氮和肥料添加剂均对氮肥吸收利用率和农学利用率产生显著影响, 但二者仅对氮肥农学利用率产生显著交互作用 (P<0.05) 。氮肥吸收利用率和农学利用率均随施氮量增加而降低, 不论施用添加剂与否, 氮肥吸收利用率在中氮和高氮条件下无显著差异, 但单施尿素处理的氮肥农学利用率在中氮和高氮条件下差异显著。与单施尿素处理相比, 增施肥料添加剂提高了各供氮水平下的氮肥吸收利用率和农学利用率, 二者在低、中、高三个施氮水平下的增幅分别达16.6%、19.1%、20.0%和40.8%、8.5%、33.9%。

2.3 施用肥料添加剂对土壤- 水稻系统氮平衡及肥料氮表观去向的影响

分析农田氮素平衡, 可了解氮素的盈余状况, 为指导农业生产提供依据。本研究中土壤氮素平衡计算时, 将土壤无机氮 (Nmin) 的累积量定义为0 cm-20 cm深度范围, 这是该试验区水稻根系的主要分布范围, 同时也是土壤无机氮主要积累层次[13]。由不同处理下试验期内土壤- 水稻系统氮素平衡计算结果可知 (表4) , 在施氮条件下氮素的总输入项中, 氮肥起着重要作用。在氮的输出项中, 植株吸氮是氮输出的主体, 其数值随施氮量增加而显著增加, 但其所占氮输出比例却逐渐降低。施氮和肥料添加剂对土壤- 水稻系统氮平衡方程中各输出项均无显著交互作用, 但施氮对氮输出项中的土壤残留无机氮和表观损失氮均有显著影响 (P<0.05) :不论施用肥料添加剂与否, 土壤残留无机氮和表观损失氮均随施氮量增加而增加, 但土壤残留氮量的增幅微弱, 其占氮输出量的比例亦逐渐降低, 从无肥时的21.6%降低到高氮条件下的13.5%, 与此同时, 表观损失氮增幅明显, 其在低、中、高三个施氮水平下所占氮输出总量的比例分别达到10.3%、29.0%、39.2%。

施用肥料添加剂对氮平衡方程中各输出项部分有着不同的影响:施用肥料添加剂处理虽可在一定程度上增加土壤残留无机氮量 (表4) , 但统计结果显示该增加效应并不显著 (P>0.05) ;相反, 其对表观损失氮的降低效应达到显著水平, 且该降低效应随施氮量增加而趋于明显, 计算得知, 在低、中、高三种供氮条件下, 其降低值分别为9.7 kg/hm2、12.4kg/hm2、18.7 kg/hm2。

进一步对肥料氮土壤残留和表观损失量在其所有不同去向中所占比率进行分析结果表明 (表5) , 相对于氮肥吸收利用率 (表3) 和表观损失率而言, 肥料氮的土壤残留率始终为最低, 且随施氮量增加, 其数值总体呈下降趋势, 而表观损失率却呈明显增加趋势。不论施氮水平高低, 单施尿素条件下表观损失成为肥料氮的主要去向, 三个施氮水平下损失率均值达到了57.4%, 而尿素配施肥料添加剂后肥料氮表观损失率均值为45.7%, 较单施尿素处理有着明显下降。

(单位:%)

3 结论与讨论

3.1 结论

施氮和肥料添加剂对水稻产量、氮素吸收利用及表观损失氮均具有显著影响 (P<0.05) , 但二者仅仅在水稻产量和氮肥农学利用率两个指标上呈现显著交互作用 (P<0.05) 。随施氮量增加, 水稻产量、累积吸氮量、土壤残留无机氮增加, 但表观损失氮的增加效应更为明显, 增施氮肥会增大环境风险。与单施尿素相比, 增施肥料添加剂有增产增效作用, 其对水稻产量、氮素积累、氮肥利用的提升效应和对表观损失氮的降低作用总体而言随施氮量增加而愈趋明显, 其对水稻营养生长期氮累积的影响要明显强于生殖生长期。综合分析水稻产量、氮肥利用及氮平衡指标, 本研究中, 单施尿素条件下施氮150 kg/hm2是适宜的施氮量。

3.2 讨论

3.2.1 施用肥料添加剂对水稻产量、氮素吸收及利用的影响水稻对施氮反应明显, 但也并非施氮越多越好, 综合考虑氮肥的农学效益和环境效应确定适宜的施氮量才是保产增效的关键。先前在太湖地区水稻作物上开展的研究表明, 兼顾生产、生态和经济三效益确定的适宜施氮量范围为171kg/hm2-255 kg/hm[14,15]。本研究中, U150与U250处理间水稻产量未有显著差异, 但后者的农学利用率降低明显, 表观损失氮亦有显著增加。因此, 单施尿素条件下, 施氮150 kg/hm2可保证高产高效, 是适宜的施氮量。该结果相对前人研究结果偏低, 这种差异应与试验设置、土壤类型、试验时间及分析方法等因素有关。

施用肥料添加剂是常用的农田氮肥管理措施, 一些研究表明肥料添加剂的施用效果与供氮水平有着密切关系:陈苇和卢婉芳[6]的研究显示:施用肥料添加剂对水稻的生长影响极大。低氮 (50 mg·N/kg) 条件下, 施用氮肥添加剂 (PPD和NBPT) 降低了水稻的吸氮速率, 影响氮肥的吸收, 最终造成减产, 随着施氮量的增加, 施用肥料添加剂的增效作用逐渐体现出来, 表现出提高水稻累积吸氮量和地上部生物量, 促进水稻对肥料氮素的吸收, 并增加谷粒产量, 尤其是在高氮条件下, 施用肥料添加剂的效果更佳。吴海勇等[16]研究认为与常规施氮比较, 减氮5%-15%配施肥料添加剂可实现晚稻减氮不减产, 但减氮10%配施肥料添加剂可获得最高的产量。本研究中, 虽然除水稻产量和氮肥农学利用率外, 施氮和肥料添加剂之间的交互作用不显著, 但总体而言, 随施氮量提高, 增施肥料添加剂的增产增效作用逐渐趋于明显, 进一步证实了施氮量对肥料添加剂的应用效果有明显影响, 未来需进一步增设供氮水平以更好地研究该肥料添加剂的应用效果。本试验中, 同一供氮水平下, 肥料添加剂处理成熟期水稻累积吸氮量在花前阶段的分配比例均要高于单施尿素处理, 由此造成了肥料添加剂对拔节期和抽穗期水稻累积吸氮量有显著影响。考虑到水稻在生殖生长期吸收的氮素有限, 该阶段主要进行的是营养器官中氮素向籽粒的转运过程[17], 试验肥料添加剂该效应对于提升水稻籽粒氮素营养具有重要意义。

本研究中施用肥料添加剂的增产增效作用应与供试肥料添加剂含有一定量的腐植酸和棕榈酸有关。腐植酸在活化土壤养分、促进作物生长发育及提高氮肥利用率等方面效果显著[18], 而棕榈酸在增加土壤氮转化细菌数量和土壤微生物生物量养分方面亦有明显作用[19]。

3.2.2 施用肥料添加剂对土壤—水稻系统氮平衡的影响研究土壤- 作物系统氮素平衡状况不仅可以认识作物对施氮的反应动态, 而且还可以了解土壤氮素盈余状况及肥料氮去向。施氮对稻田土壤氮平衡有着重要影响, 在本研究中, 不论施氮与否及施氮量高低, 氮输入量均高于水稻吸收量, 表现出氮素盈余状态且盈余量随施氮量增加而显著增加。在中氮和高氮条件下氮盈余量中, 不管是从绝对值还是在氮盈余中所占的比例来看, 表观损失氮都占主导地位, 这与周伟等[13]先前在太湖地区稻季开展的研究所获结论一致, 但与旱地土壤氮平衡特征截然相反[20]。考虑到土壤残留无机氮同样会存在进一步损失的风险, 因此植稻条件下如何控制肥料氮的表观损失是提高氮肥利用效率的关键。

当前对施用肥料添加剂条件下稻田系统氮平衡的报道并不多见。陈苇和卢婉芳[6]利用15N示踪技术研究了施用肥料添加剂对不同供氮水平下肥料氮去向的影响, 结果表明, 在不同的施氮量下, 肥料添加剂对肥料氮去向的影响有所不同:低氮条件下各处理的氮素去向几无差异, 随施氮量增加, 添加肥料添加剂能提高肥料15N吸收利用率和降低15N损失率, 15N利用率从对照的平均43.2%提高至46.3%-54.6%, 15N损失率从38.6%下降至35.2%-24.3%, 而15N土壤残留仅仅从18.3%提高至18.5%-21.1%。Freney等[21]研究表明, 施用肥料添加剂明显降低了氮肥表观损失率, 从而提高了水稻对肥料氮的吸收利用程度。本研究亦表明施用肥料添加剂可有效提高氮肥吸收利用率和降低氮肥表观损失率, 提升和降低幅度分别为16.6%-20.0%和11.7%-40.2%, 但其对土壤残留氮量和肥料氮土壤残留率的提升效应是比较微弱的, 由此表明在稻田系统中不论施用添加剂与否, 均不利于肥料氮在土壤中的大量残留积累, 鉴于残留肥料氮的利用率只有 (2.5±2) %[22], 加之试验土壤良好的水分条件, 较低的土壤无机氮残留量可降低肥料氮的后期损失。表观损失氮在稻田氮输出中占有较大比例[9], 本试验中, 表观损失是稻田系统中肥料氮的主要去向, 施用肥料添加剂可有效降低氮肥表观损失量, 该效应随施氮量的增加逐渐趋于明显, 结合肥料添加剂对水稻产量、吸氮及其利用的影响分析, 初步研究认为肥料添加剂在以高氮输入为主要稻作生产特征的苏南太湖地区有一定的应用研究价值。