• ISSN 1008-505X
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2015年  21卷  第3期

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研究论文
基因型×环境互作下小麦氮代谢相关性状的遗传和相关性分析
王琳琳, 王平, 王振林, 孙爱清, 杨敏, 王春微, 尹燕枰
2015, 21(3): 549-560. doi: 10.11674/zwyf.2015.0301
摘要:
【目的】 选育氮高效的小麦品种,可有效提高氮素利用效率和生产效率,对环境安全至关重要。本文分析了小麦氮代谢相关性状的遗传效应,为小麦氮高效品种选育提供理论依据。【方法】 选用7个小麦品种及其组配的12个杂交组合,进行田间盆栽试验。设置3个氮水平,利用基因型与环境互作的加性-显性遗传模型,对氮代谢相关的10个性状进行遗传与相关性分析。【结果】 株高、开花期和成熟期单茎干物重、开花期氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素吸收总量主要受加性效应控制,花后氮素同化量受显性环境互作效应影响较大,氮素利用效率、氮素生理效率以加性环境互作效应为主。10个性状狭义遗传力总体不高(平均值为0.56),广义遗传力总体较高(平均值为0.881)。互作广义遗传力均达到1%显著水平,表明不同的氮水平对遗传表达有较大影响。氮素利用效率、氮素生理效率和开花期氮素积累量的互作狭义遗传力较大,表明不同氮水平对这些性状的选择效果不同。通过加性效应预测值得出,亲本DK138和JN10的氮素利用效率和氮素生理效率的加性效应为显著正效应。大多数组合的显性主效应与不同氮水平下的显性环境互作效应在方向上不尽一致,表明小麦氮高效杂交后代的选择宜考虑特定的氮水平条件。显性效应预测值表明,组合JN10W9903的氮素生理效率显性效应值最大且达到显著水平,是氮素生理效率较高的组合。相关分析表明,两两性状间以加性遗传相关为主。氮素生理效率与株高呈加性正相关关系,达到10%显著水平。除株高和谷氨酰胺合成酶活性外,氮素利用效率与其他性状间以显性环境互作相关为主。氮素利用效率与氮素生理效率之间的显性环境互作相关系数达到10%显著水平。氮素利用率与氮素生理效率的表现型和基因型相关系数为正值且达1%显著水平。【结论】 通过性状分析表明,株高在一定程度上可以作为氮素生理效率的间接选择性状,氮素利用效率与氮素生理效率这两个性状进行协同改良。品种DK138和JN10可作为亲本以提高后代的氮素利用效率和氮素生理效率。杂交组合LM14W9903表现出良好的后代选育利用潜力。
玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响
李玮, 乔玉强, 陈欢, 曹承富, 杜世州, 赵竹
2015, 21(3): 561-570. doi: 10.11674/zwyf.2015.0302
摘要:
【目的】 以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】 试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、2020.5、243.0、 283.5、324.0kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0-20、20-40和40-60cm 硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】 玉米秸秆还田后小麦增产365~844kg/hm2,增产率为4.2%~9.3%,尤其以配施243.0kg/hm2的增幅最高,产量达9858kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0-60cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%~28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0-60cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4kghm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】 秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤060cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5~243.0kg/hm2。
传统和优化施氮对春玉米产量、氨挥发及氮平衡的影响
李欠欠, 李雨繁, 高强, 李世清, 陈新平, 张福锁, 刘学军
2015, 21(3): 571-579. doi: 10.11674/zwyf.2015.0303
摘要:
【目的】 本文通过在陕西省长武县(CW)和吉林省梨树县(LS)的春玉米田间试验,研究了传统和优化施氮对春玉米产量、土壤氨挥发及氮平衡的影响,以探讨春玉米氮肥优化的潜力及其对农田氨减排的效果。【方法】 试验设对照、传统施氮(长武N 250 kg/hm2, 梨树N 300 kg/hm2)及优化施氮(N 200 kg/hm2)3个处理,分别以N0、Ncon、Nopt表示。氨挥发采用德尔格氨管法(简称DTM法)进行原位测定,通过田间气象因素的校正计算氨挥发累积量。【结果】 长武和梨树点不同施氮处理下春玉米的产量结果表明,除对照(长武7.9 t/hm2、 梨树3.8 t/hm2)外,传统和优化施氮处理间均无显著差异(长武10.6~10.8 t/hm2, 梨树9.5~9.6 t/hm2)。玉米氮肥利用率表现为优化施氮(44.3%~44.5%)显著高于传统施氮(33.6%~36.4%),其中长武点氮肥利用率提高了8.1个百分点,梨树点氮肥利用率增加了10.7个百分点。氨挥发田间监测结果显示,基肥翻耕入土后,伴随降雨的产生,长武和梨树点均未产生氨挥发。喇叭口追肥期表施氮肥后,长武和梨树点均产生大量氨挥发(占追施尿素氮量的16%~22%),减少追肥用量N 30 kg/hm2(长武点)和N 100 kg/hm2(梨树点)能显著减少氨挥发损失N 8和15 kg/hm2。土壤-春玉米系统氮平衡估算的结果显示,与长武点氮素表观矿化N 97 kg/hm2相比,梨树点仅为N 16 kg/hm2。优化施氮比传统施氮处理显著降低表观氮素盈余N 48~88 kg/hm2。长武点各施氮处理的表观氮素盈余中,约46%的氮素残留在01 m的土壤中,54%损失到环境中,氨挥发占总损失的15%~30%;梨树点表观氮素盈余中,35%损失到环境中,其中氨挥发占总损失的54%~75%,约有65%残留在01m的土壤中。梨树点传统施氮处理01 m土层的氮素残留达N 140 kg/hm2,部分残留在土壤中的氮素也将面临淋洗、硝化和反硝化等损失的风险。与优化施氮相比传统施氮氮素表观损失增加了约N 30~40 kg/hm2,除氨挥发损失外,淋洗和硝化/反硝化等也是土壤-春玉米系统中不可忽视的氮素损失途径。【结论】 我国春玉米主产区农民传统的氮肥用量偏高,增产效应不明显,氮肥损失风险加剧,尤其是氨挥发损失较大,氮肥的优化潜力高达20%~33%,相当于可减少施氮N 50~100 kg/hm2。
我国北方40个高产春玉米品种的磷素利用特性
王晓慧, 曹玉军, 魏雯雯, 刘双利, 吕艳杰, 刘春光, 王永军, 王立春
2015, 21(3): 580-589. doi: 10.11674/zwyf.2015.0304
摘要:
【目的】 探明我国北方目前主推高产春玉米品种的磷素利用特性,揭示不同玉米品种磷素积累和转运差异,为磷高效品种的选育提供理论依据。【方法】 选用东北区40个不同熟期的高产春玉米品种,在同一环境条件下采用盆栽试验,按照大田60000 plants/hm2种植密度进行摆放。在开花期和生理成熟期,每个品种取样3株,分成根、茎秆、叶片和子粒4部分,测定干物质重;采用钼锑抗比色法测定植株各器官磷含量;依据磷素子粒生产效率(PEPG)划分不同玉米品种的磷效率类型,计算磷素利用特性的相关参数;分析磷素利用特性相关参数与磷素子粒生产效率的关系。【结果】 依据磷素子粒生产效率将供试玉米品种划分为4个类型,即磷高效型(I)、磷中效型(II)、磷低效型(III)及磷超低效型(IV)。其中,III型品种最多(45%),IV型品种最少(5%),II型和I型品种分别为27.5%和22.5%。在开花前4个类型品种的磷含量及磷素分配比例差异不显著,开花后是产生差异的关键时期。开花期,IV型品种茎秆的磷素积累量最高(P0.05),I、II和III型品种根、茎秆和叶片的磷素积累量差异不显著(P0.05)。成熟期,各器官的磷含量以IV型品种最高(P0.05);II和III型品种的子粒磷含量高于I型品种(P0.05),但II和III型品种的子粒磷含量差异不显著(P0.05)。IV型品种根、茎秆和叶片的磷素积累量和分配比例较高(P0.05),而I、II和III型品种子粒的磷素积累量和分配比例较高(P0.05),I、II和III型品种根、茎秆、叶片和子粒的磷素积累量和分配比例无明显差异(P0.05)。4个类型品种中,IV型品种的磷干物质生产效率(PDMPE)、磷收获指数(PHI)、磷偏生产力(PFP)、磷转移量(PTA)、磷转移效率(PTE)及磷贡献率(PCR)最低(P0.05),I和II型品种的PFP、PHI、PTA及PTE显著高于III型品种(P0.05),但I和II型品种的差异不显著(P0.05);4个类型品种的磷素吸收效率(PUpE)和磷素农艺效率(PAE)无显著差异(P0.05)。相关和通径分析表明,磷素干物质生产效率和粒重与磷素子粒生产效率呈显著正相关。【结论】 我国北方目前主推的大部分高产春玉米为磷低效型品种;磷高效型品种在生育后期向子粒分配的磷素比例较多,而磷超低效型品种向根、茎秆和叶片分配的磷素比例较多;较高粒重和磷素干物质生产效率是磷高效型品种的基本特征。
应用15N研究氮肥运筹对棉花氮素吸收利用及产量的影响
李鹏程, 董合林, 刘爱忠, 刘敬然, 李如义, 孙淼, 李亚兵, 毛树春
2015, 21(3): 590-599. doi: 10.11674/zwyf.2015.0305
摘要:
【目的】 有关棉花适宜的施氮时期存在争议,国外有学者推荐最佳施氮时期为出苗后和现蕾期,也有研究认为播前和初花期各施一半较好。氮同位素示踪技术能区分作物吸收利用的肥料氮及土壤氮,并能深入细致研究施入氮肥的去向及在作物体内的分配。本文采用氮同位素示踪技术研究氮肥底追比例,施氮时期对棉花氮素吸收和产量的影响,以期为华北平原棉区氮肥管理提供理论依据。【方法】 采用盆栽试验,以转Bt+CpTI基因抗虫棉品种中棉所79(CCRI 79)、中棉所60(CCRI 60)为材料,设氮肥底施与初花期追施比例1:1(N1)、1:2(N2)、0:1(N3)、氮肥底施与蕾期追施比例0:1(N4)4个处理,研究氮肥运筹对棉花初花期、收获期15N吸收、15N回收率、生物量积累和籽棉产量的影响。【结果】 初花期棉株不同器官的氮素吸收来自氮肥(Ndff)的比例随底肥氮施用量的增加而显著增加,增幅为25.88%~42.45%。收获期不同处理棉花单株Ndff%随追施氮量的增加而显著增加,增幅为26.92%~54.14%,N3、N4处理的棉花单株Ndff%显著高于N1和N2。N2处理的棉花单株籽棉产量高于其他处理,但与N1处理的差异不显著,N2处理单株生物量与N1、N3差异不显著。2个品种N3、N4处理的棉花收获期单株15N积累量均显著高于N1和N2处理,棉株收获期15N回收率均显著高于N1。N2处理的棉花收获期15N回收率高于N1处理,但差异未达到显著水平。棉花收获后N2处理土壤15N回收率低于N1,但差异不显著。【结论】 本试验条件下,2个棉花品种氮素底追比为1;2时的籽棉产量与15N回收率优于底追比为1:1处理,底追比为0:1的处理15N回收率在4个处理中最高,但未显示出产量优势,这些结果有待在大田试验中进一步验证。
不同温度制备的棉花秸秆生物碳对棉花生长及氮肥利用率(15N)的影响
李琦, 马莉, 赵跃, 王得平, 侯振安
2015, 21(3): 600-607. doi: 10.11674/zwyf.2015.0306
摘要:
【目的】 生物碳可提高土壤肥力,增强土壤对养分的保持能力,减少养分损失,提高肥料利用率。研究不同温度热解制备的生物碳对棉花生长和肥料利用率的差异,可以为提高生物碳的有效利用提供依据。【方法】 供试生物碳由棉花秸秆分别在450℃、600℃和750℃高温限氧条件下热解制备而成。本试验为两因素(生物碳、氮)温室盆栽试验, 生物碳处理包括3种不同热解温度生物碳处理(分别以450BC、600BC、750BC表示)和1个空白对照(CK); 每个生物碳土壤设置3个施氮水平0、 2.1和4.2 g/pot(分别以N0、N1、N2表示),用15N同位素示踪方法分析不同施氮水平下3种热解温度生物碳对棉花生长、15N回收和淋洗损失的影响。【结果】 1)施用3种生物碳处理棉花干物质重总体表现为750BC600BC、450BCCK,450BC、600BC和750BC处理分别较对照平均增加了9.2%、12.6%和17.3%;并且棉花总干物质重随施氮量的增加而增加,但生物碳作用随之降低; 2)3种生物碳处理棉花氮素吸收总量总体也表现为750BC 600BC、450BC CK。不施氮肥条件下(N0),600BC和750BC处理棉花氮素吸收总量显著高于CK,但450BC处理与与CK无显著差异;施氮肥条件下(N1、N2),3种生物碳处理均显著高于CK,450BC、600BC和750BC处理棉花氮素吸收总量平均较CK分别增加29.5%、37.1%和48.8%; 3)15N标记试验结果表明, 450BC、600BC和750BC处理植株15N回收率显著高于对照,分别较CK平均提高27.46%、36.44%和42.87%。而N1和N2水平下3种生物碳处理之间植株15N回收率均没有显著差异; 4)450BC、600BC和750BC处理土壤15N残留率分别较对照平均增加101.4%、147.3%和200.7%。土壤15N残留率在N1水平下随着生物碳热解温度的升高而增加,而在N2水平下750BC处理显著高于450BC和600BC处理,但是后二者之间没有显著差异。土壤15N残留率随着施氮量的增加而降低; 5)施用生物碳可以显著降低土壤15N的淋洗,并且不同施氮水平下(N1、N2)淋洗率都随着生物碳热解温度的升高而降低。【结论】 施用生物碳可促进棉花生长,增加棉花氮素吸收,提高氮肥利用率,降低氮素损失,并且生物碳的热解温度越高效果越明显;但是随着氮肥施用量的增加生物碳作用减弱。
外源铵态氮对典型耕作土壤冻结过程中N2O排放的影响
陈思, 张克强, 沈仕洲, 王风, 徐宁彤
2015, 21(3): 608-614. doi: 10.11674/zwyf.2015.0307
摘要:
【目的】 农业土壤是N2O的主要排放源,国内以往研究多集中在外源养分对作物生长季N2O排放的影响,而对冬季N2O排放特征和影响因素缺少系统研究。为明确添加外源铵态氮对典型耕作土壤冻结过程中N2O排放特征的影响,本文应用冰柜模拟冬季土壤冻结过程,研究室温冻结过程不同铵态氮浓度对3种典型地带性耕作土壤N2O排放的影响,以期为调控农田氮肥管理控制土壤N2O排放提供理论依据。【方法】 试验设12个处理,包括3种土壤类型(黑土、潮土、黄土),4个外源NH+4-N浓度梯度(0、80、200、500 mg/kg土,分别以N0、N80、N200、N500表示)。具体方法是将3种土壤的风干土样150 g分别装入广口瓶中,加入NH+4-N溶液,使土壤湿度达到田间持水量,置于25℃恒温环境中培养, 24 h后分别于0、10、20、30 min时采集气体,再放到-10℃的冰柜中,分别在冷冻0.5 h、2.5 h、6.5 h、13.5 h、23.5 h、43.5 h时采集气体,用气相色谱检测样品的N2O气体浓度。【结果】 室温条件下在一定范围内增加外源铵态氮施用量能够促进黑土和潮土N2O的排放,添加80 mg/kg铵态氮的黑土和潮土的N2O排放通量分别比各自对照增加2854.7%和192.1%,均达5%显著水平,但铵态氮浓度过高会抑制黑土和潮土的N2O排放;黄土在室温培养条件下N2O排放通量接近零。随冻结时间的延长,黑土和潮土的N2O排放通量逐渐降低,其降低速度均呈现N80N200、N500N0的趋势,且两种土壤的N80处理分别与各自其他处理的差异达5%显著性水平;冻结0.5 h的黑土添加外源NH+4-N处理的N2O排放通量比对应初始值(冻结0 h)降低了64.95%72.46%,冻结2.5 h后比初始值降低79.1%89.29%,在冻结6.5 h时接近零排放,黑土的N0处理在冻结过程中N2O排放通量基本无变化,数值始终较小;潮土各处理在冻结06.5 h内N2O排放通量逐渐降低,且处理间差异减少,冻结0.5 h时潮土4个处理的N2O排放通量比对应初始值(0 h)降低了47.25%58.34%,冻结2.5 h降低了84.35%94.99%,其中N0处理的N2O排放通量在冻结2.5 h后达到稳定的零排放状态,而3个添加外源NH+4-N的处理在冻结6.5 h后达到稳定的零排放状态;黄土各处理在室温和冻结过程中N2O排放通量始终处于较低的水平,且变化范围较小,处理间无显著差异。室温冻结全过程黑土和潮土的N2O累计排放量均呈N80 N200、N500N0,且黑土的N80处理与N0处理间均达到5%显著水平;潮土不同铵态氮浓度处理间无显著性差异;黄土N2O累计排放量处于较低水平或呈负排放状态,其中N500处理N2O的累计负排放量最大。方差分析结果表明,外源铵态氮对3种土壤N2O累计排放量均有显著影响。【结论】 室温条件下,适量的外源铵态氮可促进黑土和潮土的N2O排放,但外源铵态氮浓度过高则可抑制N2O的排放;冻结过程中添加外源铵态氮黑土和潮土的N2O排放通量逐渐降低,且降低速度逐渐变缓最终接近零排放;室温冻结过程添加外源铵态氮黄土的N2O排放通量始终处于极低水平,甚至出现负排放现象;添加外源铵态氮对室温冻结过程不同土壤类型N2O累计排放量有显著影响。建议在潮土和黑土上降低冻前土壤的铵态氮含量从而减少N2O的排放。
不同类型高氮复混(合)肥氨挥发特性及其对氮素平衡的影响
李雨繁, 贾可, 王金艳, 冯国忠, 焉莉, 邓超, 李辉, 高强
2015, 21(3): 615-623. doi: 10.11674/zwyf.2015.0308
摘要:
【目的】 随着一次性施肥逐渐发展为东北地区玉米种植的主要施肥方式,控释肥料、 脲甲醛肥料和稳定性肥料等新型高氮复混(合)肥料在一次性施肥中的比例不断增加。本文在吉林省中部黑钙土上设置玉米田间试验,以明确相同养分条件下,不同类型高氮复混(合)肥料在玉米上一次性施用的增产效果及氨挥发状况。【方法】 试验于2013年5月至10月在吉林省梨树县榆树台镇新兴黄家窝保村进行,试验地土壤为黑钙土,试验共设7个处理,分别为不施氮(N0)、常规施肥(Con)、高塔肥料(HT)、掺混肥(BB)、控释肥(CRF)、脲甲醛肥(UF)和稳定性肥料(SF),每个处理3次重复,小区面积40 m2。除常规施肥处理的氮肥分为基肥和追肥(基追肥比例为1:2)外,其他处理均采用一次性基施。各处理氮、磷、钾施用量分别为224、88、88 kg/hm2。在施肥后采用通气法对土壤氨挥发状况进行原位连续测定,于播种前和收获后分别用土钻采集0100 cm土壤样品,采用1 mol/L的KCl溶液浸提,然后用连续流动注射分析仪[AA3(AUTOANALYSIS3),德国产]测定土壤NH+4-N和NO-3-N含量。玉米成熟期对各处理进行测产,并在每个小区选取3株有代表性的植株,分为秸秆和籽粒,烘干后称重,全部粉碎后测定植株中的氮含量,计算植株吸氮量。【结果】 从收获后产量及氮素养分吸收利用的分析可以看出,与不施氮处理相比,施氮肥具有明显的增产效果,增产率达到18.9%~24.1%,而在施氮量相同的条件下,一次性施用不同类型的高氮复混(合)肥间的产量无明显差异,介于12197~12899 kg/hm2之间;控释肥、脲甲醛肥料和稳定性肥料3个处理的氮肥当季利用率分别为27.9%、37.7%和28.8%;植株吸氮量分别为277.5、299.3和279.3 kg/hm2,均高于其他处理;肥料施入土壤后,不同时期的氨挥发速率整体上表现为先增加后降低的趋势,各肥料的氨挥发速率的差异主要集中在施肥后的3~13天,氨挥发速率峰值的大小为常规施肥>高塔肥料>掺混肥>控释肥>稳定性肥料>脲甲醛肥;控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料的氨挥发量分别为10.6、8.1和10.3 kg/hm2,相当于施氮量的4.7%、3.6%和4.6%,明显低于掺混肥(14.8 kg/hm2)和高塔肥料(23.0 kg/hm2);从土壤-作物体系中的氮素平衡可以看出,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料的表观损失量分别为103、79和73 kg/hm2,明显低于掺混肥(136 kg/hm2)和高塔肥料(123 kg/hm2);且与掺混肥相比,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料可以提高氮肥利用率7.7~17.5个百分点,有效降低氮素损失。【结论】 在黑钙土区一次性施肥模式下,不同类型高氮复混(合)肥间的玉米产量无明显差异;与掺混肥相比,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料3种新型肥料可以促进植株对氮素的吸收利用,氮肥当季利用率提高38.1%~86.6%,氨挥发速率降低40%~96.5%,氨挥发损失量减少39.2%~81.3%,且在环境可接受范围内有效维持玉米生育期间的土壤无机氮含量,保证了土壤氮素供应。
PPC/PBS包膜尿素膜材料降解特征
张坤, 徐静, 张民
2015, 21(3): 624-631. doi: 10.11674/zwyf.2015.0309
摘要:
【目的】 生物可降解树脂包膜材料用于生产控释肥,以防止传统聚烯烃类树脂包膜材料对土壤造成的潜在危害。研究不同膜材、在不同类型土壤中的降解速度,可以为提高包膜肥料的施用效果和土壤生态环境效应提供技术支持。【方法】 本文以聚碳酸亚丙酯(PPC)与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)两种可生物降解树脂(质量比7:5)作为尿素包膜材料进行田间土埋试验。用红外光谱、热失重和扫描电镜测定方法测定PPC/PBS包膜尿素膜材料试样在降解过程中质量损失百分率,对样品降解前后的结构和表面形貌变化进行表征,分析膜材料在土壤中的降解特征。【结果】 1)红外光谱分析表明,随着土埋时间的延长,在3480 cm-1处的-OH单峰吸收强度先增加后消失,1849~1543 cm-1处羰基吸收峰强度明显增加,在2363 cm-1和2331 cm-1处出现-C=C=C和-C=C=O等累积双键的不对称伸缩振动吸收峰,说明膜材料链结构经历了先断链、后氧化的过程,且膜材料在降解过程中形成了新物质,降解方式是以树脂结构中任意酯键部位切断的方式为主; 2)热失重分析表明,膜材料中PPC树脂在土壤中先行降解,膜材料中随着PPC结构含量的减少,PBS越来越多的发挥其抑制PPC分解的热稳定作用,表现为膜材料的热分解温度移向高温; 3)扫描电镜观察发现,初始状态下的包膜尿素的表面致密均一,没有孔洞,随着埋土时间延长,膜材料表面先行降解,膜的表面为由光滑变粗糙,出现孔洞,随时间延长降解程度增加,表面和内部都变得疏松,孔洞逐渐长大并且同时向周围延伸并与其它孔洞贯穿,孔洞增大到20 m左右,膜的厚度变薄,仅为40~50 m,但包膜仍然保持原有的轮廓,说明膜材料在土壤中可以降解,但会延续一定的时间; 4)膜材料的土埋降解试验表明,初期降解速度较慢,随着时间的延长, 试样生物降解度逐渐增加,在第五个月达到5%失重,之后失重速率明显增快,显示出良好的降解性,到10月份已达到78%的失重率。土壤中的膜材料在12个月内可以被完全降解, 对环境友好。【结论】 PPC/PBS包膜尿素膜材料降解特征为:包膜表面先行降解;膜材料中PPC树脂在土壤中先行降解;降解方式以树脂结构中任意酯键部位切断的方式为主;膜材料降解速度以1~5月份较慢,6~10月份迅速增快,10月份后减慢,一年之内能够完全降解。
长期无机有机肥配施对红壤性水稻土微生物群落多样性及酶活性的影响
陆海飞, 郑金伟, 余喜初, 周惠民, 郑聚锋, 张旭辉, 刘晓雨, 程琨, 李恋卿, 潘根兴
2015, 21(3): 632-643. doi: 10.11674/zwyf.2015.0310
摘要:
【目的】长期有机与无机肥配合施用是促进农田生产力和土壤有机碳固定的重要技术途径。本文以江西省红壤研究所长期不同施肥试验田的表土(015 cm)为对象,探讨不同施肥措施对土壤微生物群落多样性和酶活性的影响。 【方法】在水稻收获后,采集表土壤样品,提取土壤总DNA。采用聚合酶链反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)的方法研究土壤微生物的群落结构多样性,并结合克隆测序研究土壤微生物的群落组成;用实时荧光定量PCR (qPCR)的方法研究土壤微生物的丰度。土壤细菌定量和群落结构分析的分子标靶基因分别为16S rRNA基因V3区和V6区片段,土壤真菌定量和群落结构分析的标靶基因均为18S rRNA基因。DGGE分析采用8%的聚丙烯酰胺凝胶分离细菌和真菌,所用变性梯度分别为35%~65%和20%~40%。同时采用荧光微孔板检测技术测定土壤几丁质酶、-葡萄糖苷酶、-葡萄糖苷酶、纤维素酶、酸性磷酸单脂酶和木聚糖酶活性;用紫外分光光度计法测定土壤过氧化物酶活性。【结果】PCR-DGGE分析表明,与不施肥对照(CK)相比,有机无机肥配施(NPKM),土壤细菌的香农指数和丰富度指数显著增大,而土壤真菌的香农指数和丰富度指数在不同施肥处理间无显著差异。DGGE图谱聚类分析显示,NPKM处理的土壤细菌和真菌的群落结构显著区别于其他3个处理。后续的切胶测序得出,土壤细菌分属于Chloroflexi(绿弯菌门),Proteobacteria(变形菌门)和Firmicutes(厚壁菌门);NPKM处理下隶属于Clostridum(梭菌属)和Anaerolineaceae(厌氧绳菌科)的两类细菌显著增加。土壤真菌主要分属于Basidiomycota(担子菌门)和Ascomycota(子囊菌门),这些真菌条带在DGGE图谱上的分布不同处理间均无明显的规律性,因而不同处理间真菌的群落分布未出现较清晰的变化。qPCR的结果显示,土壤细菌和真菌拷贝数在不同处理间无显著差异。土壤酶的检测结果表明,与CK相比, 单施氮肥(N)处理的土壤几丁质酶活性显著提高,常规氮磷钾处理(NPK)处理的几丁质酶和-葡萄糖苷酶活性显著增强,NPKM处理提高了土壤几丁质酶、纤维素酶和过氧化物酶活性;酸性磷酸单酯酶和木聚糖酶活性在各处理间无显著差异。归一化酶活性值,NPKM处理显著高于CK和其他施肥处理。【结论】 长期有机无机肥配施可显著提高土壤细菌多样性,并改变土壤细菌和真菌的群落结构,提高土壤酶活性,因而提高了农田生态系统的生产力并对生态系统健康有改善作用。
根瘤菌与促生菌双接种对大豆生长和土壤酶活的影响
刘丽, 马鸣超, 姜昕, 关大伟, 杜秉海, 曹凤明, 李俊
2015, 21(3): 644-654. doi: 10.11674/zwyf.2015.0311
摘要:
【目的】 慢生大豆根瘤菌和胶质类芽孢杆菌单一菌株固氮或促生效果及机理已有较多研究,但两者双接种对作物的作用和增产机理尚未有所报道。本研究以慢生大豆根瘤菌5136与胶质类芽孢杆菌3016为研究对象,通过田间小区试验研究根瘤菌与促生菌不同施用模式对大豆生长和土壤酶活的影响,以期为开发新型高效复合菌剂提供理论依据。【方法】 试验设对照(T1)、接种胶质类芽孢杆菌3016菌剂(T2)、接种慢生大豆根瘤菌5136菌剂(T3),胶质类芽孢杆菌3016和慢生大豆根瘤菌5136双接种(T4)和常规施肥(T5)5个处理,分别于大豆不同生育期调查大豆的农艺性状和结瘤状况,测定土壤酶活性,用BOX-PCR技术监测慢生大豆根瘤菌5136的占瘤率。【结果】 1)在大豆成熟期,双接种(T4)处理的大豆单株分枝数、单株粒数、收获指数和产量均为最高,分别比T1高11.3%、9.7%、41.0%和9.3%,且单株空荚数最低,比T1降低了44.0%。2)在花荚期,双接种(T4)处理的占瘤率为25.4%,比T3处理高8.0%,且单株根瘤数和单株根瘤干重均为最高,分别比T1高41.6%和47.1%;说明双接种处理下,胶质类芽孢杆菌 3016能够促进慢生大豆根瘤菌5136结瘤固氮。 3)接种微生物菌剂均可不同程度地提高土壤酶活性,以双接种(T4)处理的效果最为显著,在大豆成熟期,土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性均为最高,分别比对照高12.9%、8.9%和9.4%。 4)相关性分析表明,土壤酶活性与大豆收获指数显著正相关或极显著正相关(P0.01或P 0.05),其中过氧化氢酶与产量显著正相关;单株根瘤数和单株根瘤干重均与收获指数和蔗糖酶活性呈极显著正相关,与产量呈显著正相关。【结论】 慢生大豆根瘤菌和胶质类芽孢杆菌双接种可以促进大豆生长,显著增加大豆的单株分枝数、单株粒数、收获指数和占瘤率,降低单株空荚数,增加大豆产量,同时可显著提高相关土壤酶活性,是一种节本增效的农艺措施。
长期不同土地利用方式下土土壤微生物特性的变化
孙瑞, 孙本华, 高明霞, 杨学云, 张树兰
2015, 21(3): 655-663. doi: 10.11674/zwyf.2015.0312
摘要:
【目的】 土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,研究长期不同土地利用方式对其产生的影响可为该地区选择适宜的土地利用方式,实现培肥土壤和高产高效农业生产提供理论支撑。【方法】 以位于陕西杨凌的国家黄土肥力与肥料效益监测基地的长期定位试验为基础,利用Biolog分析结合常规分析,研究了4种长期不同土地利用方式[不施肥农田(CK), 长期施氮、磷、钾化肥农田(NPK),长期绝对休闲(FL)和撂荒(AL)]对娄土土壤微生物量、呼吸强度和微生物功能多样性的影响。【结果】 AL和NPK处理的土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均显著高于CK和FL处理,其中AL和NPK处理之间差异不显著,CK和FL处理之间差异不显著。NPK处理的SMBC/SMBN值最高,而CK和FL处理最低,两组间差异显著,而AL处理居中但与两组之间均差异不显著。不同土地利用方式下土壤基础呼吸强度的变化趋势是ALFLNPKCK,累积呼吸量的变化趋势为ALNPKFLCK,表明AL处理的土壤微生物活性最高,其次是NPK处理,再者是FL处理,而CK处理的土壤微生物活性最低。Biolog分析的结果显示,AL、NPK和CK处理的平均颜色变化率(AWCD)在开始的24 h变化不大,此后随培养时间的延长而快速升高;而FL处理在72 h之后才快速升高。培养结束时,NPK和AL处理的AWCD最大,其次是CK处理,FL处理最低。NPK和AL处理的Shannon-Wiener物种丰富度指数H、碳源利用丰富度指数S和Simpson指数D均最高,CK其次,FL最低。各处理的Shannon-Wiener均匀度指数E没有明显差异。相比CK、 NPK和AL处理能提高娄土土壤微生物群落的功能多样性,FL处理则会降低娄土土壤微生物群落的功能多样性。主成分分析共提取了5个主成分,累计贡献率达87.7%,其中第1主成分(PC1)的方差贡献率为52.0%,第2主成分(PC2)为11.6%。NPK处理和AL处理的碳源利用特征相类似,与CK和FL处理存在显著差异,表明不同土地利用方式下土壤微生物群落的结构和功能出现了显著分异。糖类、羧酸类和氨基酸类等三类碳源是区分各处理的主要碳源。【结论】 撂荒和合理施肥的农田均可以提高土壤微生物量、土壤呼吸作用和土壤微生物群落结构和功能的多样性,长期的绝对休闲则不利于土壤微生物功能多样性的维持。合理施肥的农田并不会造成土壤微生物量的下降以及土壤微生物结构和功能多样性的退化,相反,合理施肥对于维持农田土壤微生物量以及微生物结构和功能多样性具有显著的积极作用。
氮磷提高华北落叶松人工林地土壤养分和酶活性的作用
马亚娟, 徐福利, 王渭玲, 陈钦程, 赵海燕, 赵亚芳
2015, 21(3): 664-674. doi: 10.11674/zwyf.2015.0313
摘要:
【目的】 采用田间试验,研究外源施用氮、磷肥对处于中龄林的20年华北落叶松(Larix principis-rupprechtii )人工林地土壤养分和酶活性特征的影响,并对土壤肥力水平进行评价,以筛选出最佳施肥方案。【方法】 2012年4月中旬对处于中龄林的20年华北落叶松人工纯林进行外源施用氮、磷肥,在5月到10月中旬采集020 cm土壤样品,测定土壤养分和土壤酶含量,分析其在整个生长期内的动态变化,运用主成分分析法筛选出最佳施肥方案。【结果】 1)施用氮、磷肥显著增加土壤速效氮和速效磷含量(P 0.05),降低土壤速效钾含量和pH值。与对照相比,不同施肥处理速效氮增加幅度为N2PN2N1PN1P,速效磷为N1PPN2PN2N1,而速效钾降低幅度为N2PN1PN2PN1,pH降低幅度为N2PN2PN1PN1。2)施肥后,土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性显著增加(P0.05),过氧化氢酶活性降低。与对照相比,不同施肥处理蔗糖酶增加幅度是N1PN2PN1PN2,磷酸酶是N2PN1N1PN2P,脲酶是N2PN1PN1N2P,而过氧化氢酶降低幅度是N2P N2 N1P P N1。3)土壤中养分含量对季节变化的响应非常敏感,速效氮、速效磷和速效钾整体呈先降低后增加的趋势,最小值出现在植物生长旺盛的7、8月份。土壤酶活性变化比较复杂,多数最大值出现在7、8月份。4)施氮肥、磷肥和氮磷配施处理均提高了土壤速效氮和速效磷含量,速效氮由21.56 mg/kg上升到35.77 mg/kg,速效磷由1.86 mg/kg上升到3.73 mg/kg,尤以N1P和N2P配施效果最明显。5)氮肥、磷肥和氮磷配施处理,土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性均增加,虽然过氧化氢酶活性小幅下降,但总的来说土壤酶活性增强,以N1P和N2P配施效果最为明显。6)主成分分析表明,施肥提高了土壤肥力水平,提高效果表现为N1PN2PPN1N2CK。N1P处理土壤肥力水平增加了1.505,N2P增加了1.405。【结论】 施氮、磷肥可显著增加林地土壤养分,增强土壤酶活性,有效改善华北落叶松人工林地土壤肥力状况,缓解氮、磷亏缺导致的林地地力衰退。供试条件下华北落叶松的最佳施肥方案是N 75 kg/hm2和P2O575 kg/hm2(N1P),而N 150 kg/hm2和P2O575 kg/hm2(N2P)次之。
不同施肥制度下我国东部典型土壤易分解与耐分解碳的组分特征
于维水, 李桂花, 王碧胜, 武红亮, 赵雅雯, 孟繁华, 卢昌艾
2015, 21(3): 675-683. doi: 10.11674/zwyf.2015.0314
摘要:
【目的】 土壤易分解碳库(labile organic carbon,Lab-C)和耐分解碳库(recalcitrant organic carbon,Rec-C)是土壤有机质的重要组分,其组分大小与比例可反映土壤有机碳的周转与固存特性。因此,研究长期不同施肥制度下土壤易分解碳库与耐分解碳库的大小与比例,对土壤养分管理及肥力培育具有重要的意义。【方法】 利用我国东部23年长期不同施肥制度下的黑土、潮土、红壤和32年水稻土共四类土壤的典型土样为代表,以不施肥(CK)、施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)和化肥配施有机肥(NPKM) 4个处理土壤,采用颗粒密度相结合的方法,将土壤有机碳分为易分解碳和耐分解碳2个组分,分析了其不同组分碳含量及比例的变化特征。【结果】 土壤经该方法分组后,四种土壤的平均质量回收率和碳回收率均超过95%,是一种测定土壤易分解碳和耐分解碳的可行方法。旱作土壤(黑土、潮土和红壤)易分解碳的平均含量为1.91 g/kg低于水田的2.42 g/kg,而易分解碳占总有机碳的平均比例为15.4%,高于水田的9.9%。NPKM处理下,黑土、潮土和红壤易分解碳含量显著高于NPKS、NPK及CK处理(P0.05),较NPK处理增加的比例分别为98.4%、43.7%和71.2%,同时提高了易分解碳占总有机碳的比例,但无显著差异性;NPK和NPKS处理下黑土与潮土易分解碳的含量较不施肥无显著变化,而红壤易分解碳含量较不施肥显著降低(P0.05),降低的比例分别为33.1%和29.6%;水稻土4个处理间易分解碳的含量及其占全碳的比例无显著差异性。四类土壤耐分解碳的含量与总有机碳含量的变化一致,均表现为NPKMNPKSNPKCK。NPKM处理下,四种土壤耐分解碳含量显著增加(P0.05),黑土、 潮土、 红壤和水稻土较NPK处理增加的比例分别为68.8%、42.7%、17.6%和17.2%,同时耐分解碳占全碳的比例降低;NPKS处理下黑土、潮土和水稻土耐分解碳的含量较NPK处理也增加,对应增加的比例分别为10.9%、15.1%和18.0%。同时,易分解碳和耐分解碳的含量与土壤总有机碳含量之间有极显著的正相关关系。【结论】 旱作土壤易分解碳含量比水田土壤更易受不同施肥处理的影响,有机无机配施(NPKM与NPKS)可提高旱作与水田土壤易分解碳与耐分解碳的含量,同时相对提高了易分解碳占全碳的比例,且NPKM处理的效果优于NPKS处理,更优于化肥处理。
工程排水和农业措施改良鄱阳湖区潜育化稻田的效果
李大明, 余喜初, 柳开楼, 叶会财, 徐小林, 周利军, 胡惠文, 黄庆海
2015, 21(3): 684-693. doi: 10.11674/zwyf.2015.0315
摘要:
【目的】 潜育化水稻土存在渍、冷、烂、闭(气)、毒及缺素等障碍因素。开沟排水是改良潜育化稻田最有效的方法,而垄作、湿润灌溉及冬季晒阀等栽培管理措施也具有调控水分、改善土壤结构和氧化还原状况的作用。本文研究开沟排水与农业措施相结合改良鄱阳湖区潜育化稻田的效果,旨在为湖区潜育化水稻土改良提供技术参考。【方法】 2012~2013年在鄱阳湖区潜育化双季稻田以工程排水(Ditching Drainage, D-D)为主处理,持续淹水(对照,Continuously Flooded, CF)、垄作(Ridge Culture, RC)、湿润灌溉(Wet Irrigation, WI)、冬季晒阀(Winter Plough, WP)4个农业措施为副处理,通过2年4季的田间试验研究了工程排水与农业措施相结合对鄱阳湖区潜育化稻田水稻产量、土壤还原物质总量及土壤物理化学性质的影响,分析了工程排水及农业措施相结合改良鄱阳湖区潜育化稻田的潜力。【结果】 工程排水及优化农业措施可以明显提高水稻产量。工程排水条件下持续淹水、垄作、湿润灌溉和冬季晒阀处理的早晚稻产量分别比对应的无工程排水处理增加12.8%、10.1%、13.3%和13.3%,农业措施中垄作处理的产量最高;其中工程排水与垄作相结合增产效果最明显,每季增产1.11-1.89 t/hm2。受排水造成田内养分流失等因素影响工程排水和农业措施对水稻收获期秸秆和籽粒中的养分含量影响没有明显规律。工程排水显著降低了潜育化稻田015 cm土壤还原物质总量,冬季晒阀和垄作处理也显著降低了土壤还原物质总量,工程排水与优化栽培模式相结合降低土壤还原物质总量的作用更明显,其中也以工程排水与垄作相结合作用最好,可减少1.11~1.87 cmol/kg。潜育化稻田耕层土壤还原物质总量随着土壤深度增加而增高。工程排水显著提高了潜育化稻田的土壤阳离子交换量、速效磷、全氮含量,农业措施中垄作对提高土壤养分含量及改善养分供应状况的作用最明显。工程排水还提高了垄作、湿润灌溉和冬季晒阀等农业措施土壤腐殖质碳和富里酸碳含量。【结论】 工程排水可以显著降低土壤还原物质总量,提高土壤阳离子交换量、速效磷、土壤全氮含量,垄作、湿润灌溉和冬季晒阀等农业措施也可降低土壤还原物质总量, 提高土壤养分含量及改善养分供应状况,其中垄作的作用最明显。因此,在采用工程排水措施改良鄱阳湖区潜育化稻田时,还应采取适当的栽培措施。
渭北果园土壤物理退化特征及其机理研究
魏彬萌, 王益权
2015, 21(3): 694-701. doi: 10.11674/zwyf.2015.0316
摘要:
【目的】 针对我国渭北苹果主产区出现的随植果年限增加,果园土壤质量严重退化,树势衰弱、树体过早衰老、抗性降低、腐烂病及早期落叶病频繁发生,果品产量与品质下降等问题, 开展了渭北苹果园土壤物理质量退化特征、退化机理及危害程度等问题的研究,以期查明制约果业可持续发展的因素,为果园土壤科学管理提供依据。【方法】 在渭北黄土塬区选取了10 a、10~20 a、20 a 3个园龄段果园各4个,并以土壤条件相同的农田作对照,在果树冠层投影范围内距树干2/3处采取土样,测定土壤剖面不同层次容重、紧实度、孔隙度、饱和导水率、粘粒含量等物理性指标。【结果】 渭北果园土壤容重和紧实度随园龄和土层深度的增加而增大,尤其在表层(20 cm)以下,土壤容重已经达到了1.45~1.61 g/cm3,紧实度达到933~2433 kPa,严重超出果树健康生长的阈值。土壤孔隙度仅在020 cm土层能够保持在50%以上,属于良好状态,而2060 cm土层维持在40%~46%,已处于紧实和严重紧实状态。土壤饱和导水率在果园表层和紧实层均表现出随植果园龄的增大而减小的趋势,尤其是10~20 a和>20 a的果园亚表层土壤饱和导水率低至46.88 cm/d 和20.89 cm/d,制约着降水入渗和土壤蓄墒。3个园龄段果园土壤剖面上粘粒含量随土层深度呈递增趋势,且在030 cm土层随园龄的增加而明显减少,而在30 cm以下则随园龄的增加而呈递增趋势。进一步分析发现,粘粒含量与土壤容重、紧实度以及孔隙度之间呈极显著的相关关系。以压实密度(PD)为指标,对渭北果园土壤压实程度进行评估,发现渭北果园20 cm土层以下的土壤压实密度都在1.40 g/cm3以上,均达到了中度压实的程度,严重影响果树根系的健康生长及对养分的吸收。【结论】 渭北果园20 cm以下的亚表层土壤孔隙密实、容重和紧实度增大, 土壤饱和导水率递减是其土壤物理性质退化的主要特征,表层土壤粘粒的深层移动与淀积是土壤物理退化的主要过程和机理,果园土壤翻耕扰动少、对物理退化干预少是其土壤物理退化程度逐渐加剧的外在原因,土壤团聚体稳定性差是土壤物理状态退化的根本原因。
不同负载量对苹果13C和15N分配、利用的影响
门永阁, 安欣, 许海港, 姜翰, 魏绍冲, 姜远茂
2015, 21(3): 702-708. doi: 10.11674/zwyf.2015.0317
摘要:
【目的】 利用稳定性同位素13C和15N示踪技术,研究了不同负载量对苹果13C和15N分配、利用的影响,从营养吸收的角度阐明负载量对苹果生长发育影响的机理,为疏果及提高氮肥利用率提供依据。【方法】 以5年生垄栽王林/SH38/八棱海棠苹果为试材,于3月27日挖环状沟施肥,每株施入15N-尿素10 g,同时施N 110.33 g、 P2O5 143.15 g、 K2O 151.26 g。在坐果后,立即进行疏果处理,试验设3个处理为对照(不疏果)、 2/3负载量(疏掉其中1/3的果实)和1/3负载量(疏掉其中2/3的果实);于果实成熟期(9月6日)对已处理的植株进行整株13C标记处理。标记72 h后破坏性采样,测定13C和15N丰度。13C丰度用DELTA V Advantage同位素比率质谱仪测定,15N丰度用ZHT-03质谱计测定。【结果】 与对照(不疏果)相比,2/3负载量和1/3负载量处理,果实平均单果重分别增加了17.68%和48.57%,根冠比分别增加了7.69%和15.38%,而其平均单株产量却显著降低,分别为对照的50.18%和78.60%;3处理单位干截面积平均产量分别为0.83 kg/cm2、0.54 kg/cm2和0.33 kg/cm2,三者之间差异显著;负载量增加促进叶片制造的13C同化物向果实中转移,减少了向根系的运输,对照、2/3负载量和1/3负载量处理的果实13C分配率分别为39.81%、 29.25%和16.46%,根系13C分配率则分别为16.79%、19.98%和24.64%;负载量增加显著降低了植株15N的利用率,对照、 2/3负载量和1/3负载量3个处理的植株15N利用率分别为8.51%、 10.11%和13.23%。3个处理各器官的氮原子百分超(Ndff)值均表现为果实当年生枝根系叶片多年生枝中心干,不同处理间Ndff值的差异主要表现在果实和根系,果实的Ndff值随着负载量的增加而增大,对照的Ndff值达到2.76%,分别为2/3负载量和1/3负载量处理的1.17倍和1.31倍,而根系则表现出相反的趋势;15N分配率与13C分配率表现出相同的趋势,15N分配率较高的器官,13C分配率也处于较高水平。【结论】 负载量增加可促进叶片制造的13C同化物向果实中转移,减少向根系的运输,对15N的吸收利用降低。当单位干截面积产量为0.54 kg/cm2时,能有效协调树体的碳、氮营养分配,对王林苹果的生产效果最佳。
番茄穴盘苗组织NO-3-N阈值的初步研究
梁欢, 尚庆茂
2015, 21(3): 709-718. doi: 10.11674/zwyf.2015.0318
摘要:
【目的】 NO-3-N阈值是氮营养状况的评价标准,是蔬菜苗期养分精准管理的重要依据,受品种、施肥、温度、光照等因素的影响。因此,研究不同品种、施肥和外界环境条件下番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)幼苗的组织NO-3-N含量的变化程度,以明确番茄幼苗组织NO-3-N阈值,为快速准确诊断幼苗养分状况提供依据。【方法】 首先采用穴盘育苗试验,以番茄17个主栽品种为试材,采用水杨酸-硫酸比色法测定了不同组织NO-3-N含量。在该试验基础上,选其中两个品种(佳红4号和中杂105号)继续进行穴盘育苗试验。设施N(26、210、840mg/L), P(4、31、248 mg/L), K(29、234、1875 mg/L), 温度(32℃/22℃、28℃/18℃、20℃/10℃), 光照(不遮荫、50%遮荫), 灌水时间(灌水后2 h取样、灌水后10 h取样、灌水后24 h取样)6因素多水平试验,测定处理后番茄幼苗不同组织中的NO-3-N含量。【结果】 番茄幼苗同一品种不同组织NO-3-N含量变化范围为0.794.42 g/L,同一组织不同品种间NO-3-N含量变化范围为2.844.42 g/L,均达到差异极显著水平;与正常对照相比,氮盈余供应可使组织NO-3-N含量提高1.86倍,而亏缺供应使组织NO-3-N含量降低了97.3%; 磷、钾亏缺供应、低温、弱光条件下番茄幼苗组织NO-3-N含量呈降低趋势,最大降低幅度达49.6%,磷、钾盈余供应、高温、灌水时间则因组织NO-3-N含量表现出不同的变化趋势。【结论】 番茄幼苗组织NO-3-N含量在多元因素的影响下波动变化。以番茄17个品种不同组织NO-3-N含量为基础值,以环境条件作用最大增幅和最大减幅进行校正,获得番茄幼苗组织NO-3-N含量阈值,即下胚轴1.75~2.72 g/L、 茎2.07~4.04 g/L、 第1叶位叶柄2.18~4.83 g/L、 第1叶位叶片0.62~1.52 g/L、 第2叶位叶柄2.31~5.10 g/L、 第2叶位叶片0.73~1.50 g/L、 第3叶位叶柄2.79~4.09 g/L、 第3叶位叶片0.40~1.53 g/L、 第4叶位叶柄2.44~4.20 g/L、 第4叶位叶片0.40~2.13 g/L。
石灰性土壤施用氯化钙对冬小麦生长及钙锌吸收的影响
高雅洁, 王朝辉, 王森, 靳静静, 曹寒冰, 戴健, 于荣
2015, 21(3): 719-726. doi: 10.11674/zwyf.2015.0319
摘要:
【目的】 北方石灰性土壤碳酸钙含量、pH高等因素制约了小麦对锌的吸收,但由于交换性钙含量高,这一地区作物钙锌营养及其相互作用的研究一直缺乏。本研究通过冬小麦盆栽试验,研究石灰性土壤上不同氯化钙用量对冬小麦生长及钙锌吸收利用的影响,初步探索冬小麦钙锌的相互作用。【方法】 选取西北农林科技大学农作一站麦田耕层020 cm的土壤进行冬小麦盆栽试验。设5个处理,在施N 0.3 g/kg、P2O5 0.2 g/kg、K2O 0.3 g/kg土基础上,以氯化钙为钙肥,设施Ca 0、0.3、0.6、0.9和1.2 g/kg土5个水平,每个处理4次重复,完全随机区组设计。供试品种为小偃22, 2010年10月15日播种。在收获期采集小麦地上部,分别测定茎叶、颖壳和籽粒烘干重及其钙、锌的含量,收获后土壤pH、交换性钙及有效锌的含量,并计算冬小麦钙、锌累积量及钙、锌收获指数。试验数据采用Excel软件进行计算处理,DPS软件进行方差分析。【结果】 小麦籽粒产量和地上部生物量随氯化钙用量升高而增加,施Ca 0.6、0.9和1.2 g/kg 时小麦地上部生物量显著提高9.8%~17.5%,籽粒产量在施Ca 0.9和1.2 g/kg时分别显著增加10.7%和22.7%。施用氯化钙显著提高了小麦茎叶和颖壳中的钙含量, 茎叶钙含量在施Ca 0.9和1.2 g/kg 时分别较对照显著提高53%和68%,颖壳钙含量在施Ca 0.6、0.9和1.2 g/kg时分别显著增加34%、36%和51%,籽粒钙含量无显著变化。整株钙累积量随施钙量的提高显著增加38.6%~91.4%。施Ca 0.9和1.2 g/kg,籽粒锌含量显著增加,分别由对照的33.7 mg/kg提高到42.0和41.6 mg/kg。整株锌累积量随施钙量提高而显著增加,施Ca 1.2 g/kg时最高,比对照提高47.0%。收获后土壤交换性钙、有效锌含量无显著差异,但施Ca 0.9和1.2 g/kg时土壤pH分别由对照的8.16降低至7.93和7.97。【结论】 发现盆栽试验条件下,石灰性土壤适量施用氯化钙可促进小麦干物质形成,增加籽粒产量;整株吸钙量随施钙量的提高显著增加,但不影响籽粒钙含量;施用氯化钙显著降低了土壤pH,同时促进了小麦对锌的吸收以及向籽粒的转移。该结果可为理解石灰性土壤中锌的活化机制,促进作物对锌的吸收利用提供参考。
钼对苹果砧木平邑甜茶幼苗硝态氮吸收、转化及分配的影响
刘利, 欧志锋, 姜远茂, 魏绍冲
2015, 21(3): 727-733. doi: 10.11674/zwyf.2015.0320
摘要:
【目的】 氮肥利用率低是制约果树产业可持续发展的重要因素之一。过量施用氮肥以及不当的农业措施造成当前多数苹果果园发生不同程度的土壤酸化,而钼在酸性土壤中有效含量的降低会影响氮素吸收利用效率。本试验旨在探索能提高氮肥吸收利用效率的适宜钼用量,了解钼对苹果砧木平邑甜茶( Malus hupehensis Rehd.) 幼苗硝态氮吸收、转化和分配利用特性的影响,为苹果生产中钼肥与氮肥的合理施用提供科学数据。【方法】 以平邑甜茶幼苗为试验材料,采用全硝态氮霍格兰营养液进行培养。试验设置5个供钼水平:营养液不含钼(CK);营养液含0.25 mol/L钼酸(M1);营养液含0.5 mol/L钼酸(M2);营养液含1.5 mol/L钼酸(M3);叶片喷0.04%钼酸,营养液不含钼(M4)。运用15N同位素示踪技术,研究不同供钼水平对幼苗15N吸收量、全氮量、分配率和利用率的影响,同时测定钼对不同时期幼苗叶片和根系硝酸还原酶活性的影响。【结果】 供钼处理幼苗的根系活力不同程度地高于不施钼处理(对照),其中营养液含0.5 mol/L钼酸的处理(M2)效果最佳。培养8 d内M2处理的平邑甜茶幼苗的根系硝酸还原酶活性一直高于其他处理,且与对照差异显著;培养4 d时各种处理的叶片硝酸还原酶活性上升至最高值,随后下降,8 d后又出现上升和下降的趋势,但上升幅度明显小于培养4 d。 M1、M2、M3和M4处理的植株总干重分别比CK提高3.88%、21.12%、12.38% 和19.90%。与对照相比,0.5 mol/L钼酸处理幼苗的15N吸收量增加的比例最大,全氮量表现出相同的趋势。供钼处理的氮肥利用率均明显高于对照,其中以0.5 mol/L钼酸处理的效果最显著,利用率为13.97%,比对照高48.92%。施钼处理对幼苗的15N分配率有一定的影响,0.5 mol/L钼酸处理(M2)和叶片喷施0.04%钼酸处理(M4)的茎和叶片的15N分配率明显高于对照,对照根系中15N分配率最高。0.5 mol/L钼酸处理叶片、茎和根的Ndff均达到最高,分别为对照同一部位的1.59倍、1.56倍和1.33倍。以上结果表明适量供钼可促进幼苗对肥料15N 的吸收征调利用。【结论】 供钼可以提高苹果砧木平邑甜茶幼苗的生物量、根系活力、15N吸收量、全氮量和15N利用率,其中经过0.5 mol/L钼酸处理(M2),其对平邑甜茶幼苗生长及硝态氮吸收、转化和分配利用的影响最显著。
分蘖洋葱伴生对番茄矿质养分吸收及灰霉病发生的影响
吴瑕, 吴凤芝, 周新刚
2015, 21(3): 734-742. doi: 10.11674/zwyf.2015.0321
摘要:
【目的】 连作栽培已严重影响国内保护地番茄的产量和品质。番茄-分蘖洋葱伴生栽培能缓解番茄连作障碍,保持土壤健康,有效减少番茄生理性卷叶,显著控制土传病害的发生,提高产量 5%~10%。探索伴生对分蘖洋葱和番茄生长、矿质养分吸收及番茄灰霉病发生的影响有重要意义。【方法】 本研究于2012年在温室内采用盆栽的方法,以分蘖洋葱与番茄伴生的栽培模式为研究对象,试验设番茄单作、分蘖洋葱单作、分蘖洋葱与番茄伴生等3个处理,在伴生30 d后测定生长指标(株高,地上干重和地下干重)和根系活力,同时对所有番茄植株进行发病率和病情指数调查。植株称干重并测定N、P、K和Mn含量。用抖根法取番茄和分蘖洋葱根际土,测定其理化性质和土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶和多酚氧化酶活性。【结果】 1)与单作相比,伴生条件下番茄株高、地上部干重、地下部干重、根系活力显著升高(P0.05),而伴生条件下分蘖洋葱地上部干重、地下部干重、根系活力显著降低(P0.05);番茄根际土壤脱氢酶与多酚氧化酶活性显著升高(P0.05),而分蘖洋葱根际土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性显著降低(P0.05),伴生番茄和分蘖洋葱根际土壤间脲酶和酸性磷酸酶活性差异不显著。2)与单作相比,伴生条件下番茄根际土壤中碱解氮、有效磷、速效钾、有效锰和分蘖洋葱根际的有效磷、有效锰含量显著降低(P0.05),番茄根际土壤中pH、有机质以及分蘖洋葱根际碱解氮、速效钾、pH、有机质无显著变化。3)与单作相比,伴生条件下番茄植株全磷、全锰和分蘖洋葱植株内全氮、全锰均显著升高(P0.05),但番茄植株全氮、全钾含量和分蘖洋葱植株内全磷和全钾含量均无显著变化。4)伴生番茄灰霉病病情指数显著低于单作(P0.05)。番茄灰霉病病情指数与番茄植株全锰含量显著负相关(P0.05),与植株内氮/钾比和氮/锰比极显著正相关(P0.01)。【结论】 分蘖洋葱-番茄伴生栽培促进番茄生长但抑制分蘖洋葱生长。与单作相比,伴生的番茄植株内的全磷和全锰含量显著增加(P0.05),且伴生番茄植株内氮/钾和氮/锰比显著降低(P0.01)。分蘖洋葱伴生后显著降低番茄灰霉病的病情指数(P0.05)。综上,分蘖洋葱伴生促进了番茄对磷和锰矿质养分的吸收,提高了番茄抗灰霉病水平并促进了番茄植株的生长。
黄土高原纬度梯度下草本植物生物量的变化及其氮、磷化学计量学特征
李婷, 邓强, 袁志友, 焦峰
2015, 21(3): 743-751. doi: 10.11674/zwyf.2015.0322
摘要:
【目的】 植物生物量可以表征植物的生长状况和自然环境的变化动向,化学计量学特征能够反映植物养分含量及养分利用策略,本研究以草本植物生物量和草本植物叶片化学计量学特征为研究对象,探讨黄土高原地区草本植物生物量及其叶片氮、磷化学计量学特征沿纬度梯度的变化规律,为预测黄土高原植物的生长发育前景、生态系统的土壤养分状况、植物营养元素的限制情况提供参考依据。【方法】 以陕西省延安市的富县、甘泉县、安塞县和榆林市的靖边县、横山县和榆阳区为研究区域,测定黄土高原地区草本植物生物量和草本植物叶片氮(N)、磷(P)含量,比较不同纬度梯度下不同植被带的草本植物生物量的大小;利用方差分析将本研究中黄土高原地区草本植物叶片氮、磷含量以及N/P与全球、中国尺度等其他研究结果进行比较,分析黄土高原植物生长中的主要限制元素;利用回归分析阐明不同纬度梯度下草本植物生物量的变化规律及其叶片氮、磷的化学计量学特征。【结果】 1)在35.95~38.36N的纬度范围内,黄土高原不同植被带草本植物生物量的变化范围为9.10~27.59 g/m2,算术平均值为19.45 g/m2,变异系数为30.3% 。4个不同植被带草本植物生物量的大小顺序为草原带>森林-草原带>森林带>草原-荒漠带。且随着纬度的升高,草本植物生物量呈先增加后减少的趋势。2)黄土高原草本植物叶片氮、磷含量和N/P的变化范围分别为18.09~33.17 mg/g、 1.07~1.7 mg/g和15.4~21.6;平均值分别为 25.79 mg/g、1.37 mg/g和18.71, 变异系数分别为17.1%、13.9%和9.94%, 其中草本植物叶片氮的变异系数最高,N/P最低。草本植物叶片氮、磷之间存在显著的相关关系,且随着纬度的升高,草本植物叶片氮、磷含量也随之升高,而N/P随纬度的升高变化不明显。3)黄土高原草本植物叶片氮含量(25.79 mg/g)高于全球尺度的平均氮含量(20.09 mg/g),而草本植物叶片磷含量(1.37 mg/g)低于全球尺度的平均磷含量(1.77 mg/g),因此该地区草本植物具有较高的N/P。【结论】 黄土高原草本植物生物量与纬度存在一定的相关性,且并不是简单的线性相关,其生物量的变化也与植被带的物种组成有关;黄土高原草本植物叶片氮、磷含量与纬度之间存在显著的正相关关系,而N/P与纬度之间没有显著的相关性。与全球尺度相比,黄土高原地区草本植物生长更易受磷限制。
专题综述
植物体对硝态氮的吸收转运机制研究进展
张鹏, 张然然, 都韶婷
2015, 21(3): 752-762. doi: 10.11674/zwyf.2015.0323
摘要:
硝态氮是高等植物重要的氮素营养,直接影响植物的生长。植物根系吸收硝态氮并向地上部转运的机制一直是研究者十分关注的问题。近几年的深入研究使得新的现象与结论被揭示,推动了我们对植物体吸收转运硝态氮生理与分子机制的认识。本文综述了近年来国内外关于植物硝态氮吸收转运的生理及分子机制的相关研究结果。通过整理归类植物硝酸盐吸收相关的生理学数据,介绍了影响植物吸收硝态氮的各种因素。基于膜转运体在植物硝态氮吸收转运过程中发挥的重要作用,本文还重点介绍参与该过程的四大基因家族的成员及功能,即硝酸盐转运体1(NRT1)、硝酸盐转运体2(NRT2)、氯离子通道(CLC)和s型阴离子通道(SLAC),以期为后续研究者提供一个较为全面的理论依据。
研究简报
氮肥用量和密度对双季稻产量及氮肥利用率的影响
徐新朋, 周卫, 梁国庆, 孙静文, 王秀斌, 何萍, 徐芳森, 余喜初
2015, 21(3): 763-772. doi: 10.11674/zwyf.2015.0324
摘要:
【目的】 高量化肥投入不仅不能使作物产量进一步增加,相反还会造成肥料资源的浪费并威胁到生态环境安全,同时导致肥料吸收利用率、农学效率等不断降低。为了明确氮肥用量和移栽密度的相互作用,在田间试验条件下研究了不同氮肥用量和移栽密度组合对江西双季稻产量、产量构成要素及氮肥利用率的影响,以期为双季稻的高产高效栽培技术提供理论基础。【方法】 采用裂区试验设计,以氮肥施用量为主区,密度为副区,设4个施氮水平(N 0、135、180和225 kg/hm2,以N0、N135、N180和N225表示)和4种移栽密度(21104、27104、33104、39104 hole/hm2,以D21、D27、D33和D39表示)组合,在水稻成熟期对产量以及产量构成要素进行测定,并分析其吸氮量和氮肥利用率、氮收获指数等指标。【结果】 施氮水平和移栽密度对水稻产量具有显著影响;增加移栽密度有助于提高单位面积水稻的有效穗数、稻谷产量和地上部吸氮量;在高施氮量下,水稻氮素积累总量增加,而氮素吸收利用率(REN)、氮素偏生产力(PFPN)、氮素生理利用率(PEN)、氮素内在养分效率(IEN)和氮素收获指数(NHI)降低;氮素农学效率(AEN)则是先升高后降低,而产量并未增加。与其它处理组合相比,施氮量为180 kg/hm2 和39104 hole/hm2密度的组合产量最高,早稻和晚稻分别为9823.0和11354.7 kg/hm2,此时早稻和晚稻的氮素吸收率分别为42.4%和47.5%。当施氮量超过180 kg/hm2时产量则不再增加,但产量随着移栽密度的增加而显著增加。【结论】 合理氮肥用量和移栽密度可以显著增加水稻单位面积的有效穗数和氮累积量,进而增加水稻产量和氮肥利用率,建议在江西双季稻栽培中采用施氮量为N 180 kg/hm2,栽培密度39104 hole/hm2的组合。
不同肥料/改良剂对冷泥田水稻生长、养分吸收及土壤性质的影响
陈琨, 秦鱼生, 喻华, 康思文, 樊红柱, 曾祥忠, 涂仕华
2015, 21(3): 773-781. doi: 10.11674/zwyf.2015.0325
摘要:
【目的】 西南地区冷泥田的水稻生长不良可归因于多种障碍因子,包括土壤物理、化学和生物因子。本文针对冷泥田影响水稻生长的土壤化学障碍因子,研究了不同肥料或改良剂对冷泥田水稻生长、养分吸收和土壤性质的影响,旨在为这类土壤的培肥、改良利用和水稻高产提供科学依据和实用技术。【方法】 试验地点选在四川省东南地区冷泥田集中的泸县,试验历时2年。试验设无肥对照(CK)、全量化肥(NPK)、NPK+泥炭(NPK+Pe)、NPK+商品有机肥(NPK+COF)、NPK+鸡粪(NPK+CM)、NPK+硅肥(NPK+Si)、NPK+石灰(NPK+L)、NPK+硅钙肥(NPK+SiCa),NPK+锌肥(NPK+Zn)9个处理。在水稻收获前采集代表性植株样,调查水稻农艺性状,分析水稻对氮、磷和钾的吸收量;水稻收获后采集土壤样品,测定不同处理的土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机质、还原性物质总量、活性还原物质以及亚铁和亚锰含量。【结果】 结果表明,在所有处理中,NPK+L和NPK+SiCa处理可改善水稻的产量构成因子,稻谷产量比NPK处理显著提高15.40%和10.64%;而其他处理的增产效果则均不显著。NPK+L和NPK+SiCa处理的土壤pH明显高于其他处理,土壤还原性物质总量和活性还原物质(含Fe2+和Mn2+)含量显著降低;NPK+L和NPK+SiCa处理可增加土壤养分的有效性,促进水稻对氮、磷、钾养分的吸收,改善土壤的化学性质。同时,土壤分析结果表明,该试验土壤的有效钙和有效硅均缺乏,而NPK+L和NPK+SiCa处理增加了土壤的有效钙和有效硅,对提高水稻产量有重要贡献。有机肥对土壤相关性质的影响与石灰和硅钙肥相反,特别是鸡粪。施用锌肥对水稻有一定的增产效果,但差异不显著。水稻收获后土壤中氮、磷、钾养分残留量与施肥量和水稻吸收携出量密切相关。【结论】 对长期淹水地势低洼的酸性冷泥田来说,石灰和硅钙肥是比较理想的土壤改良剂,能同时起到改善土壤性质和提高作物产量的效果;而有机肥,特别是未腐熟的有机肥或有机物料,则不宜在冷泥田中施用或大量施用
不同施氮水平下生物碳提高棉花产量及氮肥利用率的作用
廖娜, 侯振安, 李琦, 茹思博, 薄慧娟
2015, 21(3): 782-791. doi: 10.11674/zwyf.2015.0326
摘要:
【目的】 生物碳有很强的固碳能力,同时还可以改善土壤肥力,促进作物生长,提高养分利用效率。因此,本研究探究在不同施氮水平下棉花秸秆和棉花秸秆制备的生物碳还田对棉花产量及氮肥利用率的影响。【方法】 采用2因素3水平完全设计田间试验方法。不同碳源处理为:棉花秸秆(ST,12 t/hm2)、棉花秸秆制备的生物碳(BC,4.5 t/hm2)和不施碳对照(CK),棉花秸秆和生物碳为等碳量(C 1.2 t/hm2)施用;3个氮肥用量水平为N:0、300、450 kg/hm2(N0、N300、N450)。在棉花盛蕾期、初花期、盛花期、盛铃期、吐絮期采集植株样品,测定植株干物质重、氮素吸收量,在棉花吐絮期测定棉花产量。【结果】 1)施用秸秆和生物碳均能显著增加棉花干物质重,促进棉花植株氮素吸收。在低氮肥水平下(N0),秸秆和生物碳处理间棉花干物质重、氮素吸收量差异不显著;在中氮肥水平下(N300),秸秆和生物碳处理棉花干物质差异不大,但生物碳处理氮素吸收量显著高于秸秆处理;在高氮肥水平下(N450),生物碳处理的棉花干物质重、氮素吸收均要显著高于秸秆处理。2)施用秸秆和生物碳均能显著增加棉花产量。在低氮肥水平下(N0),秸秆和生物碳处理的棉花产量差异不显著;而在中氮肥和高氮肥水平下(N300、N450),生物碳处理的棉花产量均显著高于秸秆处理。3)施用秸秆和生物碳处理的氮肥利用率在中氮肥水平下(N300)分别较对照增加12.2%和26.8%;在高氮肥水平下(N450),施用生物碳处理的棉花氮肥利用率较对照增加18.8%,而秸秆处理与对照差异不显著。【结论】 生物碳和氮肥合理配施可以促进棉花生长,提高棉花产量,明显增加氮肥利用率。
施磷量对不同品种红小豆形态和生理特性的影响
连慧达, 裴红宾, 张永清, 秦成, 吴晓薇
2015, 21(3): 792-799. doi: 10.11674/zwyf.2015.0327
摘要:
【目的】 研究不同施磷量下作物根系形态、生理适应性及对磷的积累量,不仅可以挖掘作物自身利用磷的潜力,还可筛选出耐磷能力强的品种,提高磷肥的利用率。【方法】 以晋红小豆1号、保红小豆8824/17和东北大红袍3个红小豆品种为试材,采用盆栽试验进行试验。设施用P2O5 0(P1)、50(P2)、100(P3)和200 mg/kg(P4)4个水平,2013年5月18日播种,每盆播种15粒种子,第一片真叶露出后每盆定苗8株,红小豆生长至30 d时,对其植株进行有关指标测定。【结果】 对3个红小豆品种进行方差分析和Duncan多重比较,结果为:1)随着供磷量的增加,晋红小豆1号的叶面积升高,株高先升高后降低,而其他两个品种的叶面积和株高都呈现先增高后降低的趋势;红小豆根冠比改变,总根长增加及根面积增大,影响了地上部和总根干物质量。2)随着供磷量的增加,3个品种的红小豆根系活力呈现先增加后降低的趋势,根系磷酸酶呈现下降的趋势,而磷积累量都表现出增加的趋势。3)随着供磷量的增加,SOD、POD活性呈现出先升后降的趋势、MDA含量在低磷和高磷水平下较高,晋红小豆1号的SOD、POD活性低于其他两个品种,MDA含量高于其他两个品种。4)在低磷和高磷水平下叶绿素相对含量较其他水平为低,但差异不显著,最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)上升,初始荧光(Fo)下降。【结论】 红小豆可以通过生理反应和改变根系构型来适应不同的磷素养分水平。本研究中红小豆通过伸长根长、增大根面积导致根冠比明显增加,显著改变了干物质在地上部和根系之间的分配来适应不同的磷营养水平。3个品种红小豆从植株形态和生理等指标上均有差异,其中,晋红小豆1号的耐低磷、高磷胁迫能力高于另外两个品种。
不同施氮水平苹果矮化中间砧幼树光合产物的周年分配利用
李晶, 姜远茂, 魏绍冲, 葛顺峰, 李洪娜, 门永阁, 周乐
2015, 21(3): 800-806. doi: 10.11674/zwyf.2015.0328
摘要:
【目的】 光合产物在树体内的利用、分配状况直接影响着果树的产量形成,是果树优质、丰产、稳产的重要因素。氮肥的不合理施用易导致树体C/N失衡,造成树体旺长或早衰,直接影响果树的产量、品质形成。因此,研究矮化中间砧苹果在不同氮水平下的光合产物利用、分配特性,为合理协调光合产物在树体内的利用、分配以保证果树稳健生长又及时成花结果打下理论基础。【方法】 以生产上最常用的2年生烟富3/M26/平邑甜茶幼树为试材进行盆栽试验。设置不施氮肥(N0)、适宜施氮肥(N100)和过量施氮肥(N200) 3个氮素水平,分别于春梢生长期、春梢停长期、秋梢生长期进行13C标记,标记72 h后取样,整株解析为叶、一年生枝条、主干、中间砧、根系,测定了其13C丰度,玉米素核苷(ZR),脱落酸(ABA),可溶性淀粉含量,并测定了叶面积和叶绿素含量。【结果】 与N0相比,不同物候期适宜施氮肥(N100)和过量施氮肥(N200)处理均显著促进树体生物量的增加,提高叶片面积和叶绿素含量,N100处理对树体生长的促进作用随着氮肥施入时间的延长逐渐显现。春梢生长期和春梢停长期,N100处理细根生长量最高,其次是N200处理,N0处理最低;至秋梢生长期,N0处理细根生物量迅速升高至最高且显著高于N200处理。N0处理在不同生长期叶片淀粉含量均显著高于N100和N200处理。氮肥施入初期,叶片ZR含量为N200>N100>N0,施肥30天后,N100处理叶片仍保持较高的ZR含量,但N200处理ZR含量显著下降。氮肥施入初期各处理ABA含量无显著差异,随着生育期延长差异性逐渐显著,施肥后30天,N0处理的叶片ABA含量达到最高并保持较高水平至生长后期。不同施氮处理树体根冠比和光合产物分配规律在不同生长期差异显著。氮肥施入至春梢生长期,N100和N200处理根系13C分配率分别是N0处理的285.35%和217.98%,而N0处理树体会将更多的光合产物用于地上部生长;至春梢停长期N100和N200处理仍保持较高根冠比和根系13C分配率;至秋梢生长期,N0处理根系光合产物分配率升高,而N100和N200处理根系13C分配率分别降低至N0处理根系13C分配率的71.98% 和41.26%,表明生长后期N0处理生长中心逐渐向根系转移。【结论】 施氮水平对苹果矮化中间砧幼树生长及光合产物利用方式和分配规律的显著影响与玉米素核苷和脱落酸的合成变化密切相关。施氮通过促进ZR大量合成显著促使光合产物向根系大量分配,周年尺度上表现为树体根冠比和根系生物量显著升高,树体地上部快速生长。整个生长期内低氮条件下树体光合产物转化为淀粉在叶片中大量贮存是由ABA的合成差异所造成。
施氮量对檀香幼苗生长及养分积累的影响
李双喜, 杨曾奖, 徐大平, 张宁南, 刘小金
2015, 21(3): 807-814. doi: 10.11674/zwyf.2015.0329
摘要:
【目的】 在檀香造林推广过程中,一个重要的限制因子是缺乏优质壮苗。本文利用指数施肥方法探究氮肥供应水平对檀香幼苗生长性状、 光合性能、 养分积累和氮肥利用率的影响,旨在为大批量优质檀香苗木的温室培育提供施氮技术参考。【方法】 采用温室盆栽方法,按指数倍数设置施氮量,共设7个水平:0,50,100,150,200,300和400 mg/seedling,共施氮12次,施氮间隔为10天。栽培基质的水分含量用称重法控制,保持在最大持水量的70%左右。处理结束后,测定其株高、 地径、 生物量、 根冠比、 叶片叶绿素含量、 叶绿素荧光参数、 养分含量及氮肥利用率的差异。【结果】 1)檀香幼苗苗高、 地径、 生物量随施氮量的增加而增加,在施氮量为400 mg/seedling时达到最大,分别为24.37 cm、 2.87 mm、 1.17 g;根冠比则在施氮量为400 mg/seedling时递减到最低值0.36。2)在施氮量增加到400 mg/seedling时,叶绿素含量(Chl a+b)递增到最大值1.40 mg/g, FW,PSⅡ的最大量子产额(Fv/Fm)和表观光合量子传递速率(ETR)递增到最大值0.727、 27;而叶片的最大荧光(Fm)、 PSⅡ的实际最大量子产额(yield)在施氮量递增到300 mg/seedling时即达到最大值,分别为0.568、 0.614。3)根、 茎、 叶总氮含量随施氮量的增加而增加,氮肥农艺利用率(NAE)在施氮量为200 mg/seedling时达到最高值之后即开始下降。【结论】 施氮对檀香幼苗的生长有显著影响。从生长性状、 光合性能、 养分积累及氮肥利用率等方面综合考虑,施氮量为300 mg/seedling左右,不仅能获得较好的檀香树苗生物学性状,而且能提高氮肥的农学利用率,是檀香幼苗温室培育的适宜施氮量。
十种湿生植物根际真菌群落参数和土壤肥力的比较
曾欣, 刘树元, 李朝辉, 赵守龙, 林梦露, 李晓珊, 刘文莉
2015, 21(3): 815-822. doi: 10.11674/zwyf.2015.0330
摘要:
【目的】 利用人工湿地是目前我国进行点源污水处理的一项重要技术,人工湿地的湿生植物及其根际微生物对污水处理有重要影响。目前人们普遍关注的是湿生植物根际细菌的群落结构和功能,而对根际真菌群落结构的信息较少。本文主要研究10种湿生植物根际的土壤肥力、真菌数量、生物量和真菌的碳代谢,目的在于筛选出根际土壤真菌生物量和活性均较大的植物种类,为今后人工湿地的建设提供参考依据。【方法】 采用向后抛石法随机选取采样点,收集10种湿生植物根际土壤。采用常规方法测定土壤有机碳、全氮和全磷含量;真菌数量采用稀释平板法,真菌生物量(麦角固醇含量)采用高效液相色谱法(HPLC)测定;真菌碳代谢指纹采用 FF板进行分析。【结果】 银边石菖蒲、花叶香蒲和黄菖蒲根际土壤分别有较高的有机碳、全氮和全磷含量(P0.05)。黄菖蒲根际土壤真菌数量和生物量最大(P0.05)。相关分析表明,土壤全磷与真菌数量和生物量有极显著的正相关关系 (P0.05),是制约土壤真菌分布的重要因素。碳代谢指纹分析表明,水生美人蕉土壤真菌对95种碳源的平均利用活性以及对6种碳源群的利用强度均大于其它植物,土壤全氮显著地影响了真菌群落对碳水化合物的利用(P0.05)。【结论】 10种湿生植物根际土壤肥力和真菌群落有显著性差异,因而土壤肥力和真菌群落可以作为筛选人工湿地植物的重要依据,但这一结论还有待从分子生物学的角度进一步验证