• ISSN 1008-505X
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2017年  23卷  第3期

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含氯氮肥对太湖稻麦轮作体系氨挥发及作物产量的影响
张博文, 赵淼, 敖玉琴, 张维, 田玉华, 李晓, 葛仁山, 尹斌, 朱兆良
2017, 23(3): 557-566. doi: 10.11674/zwyf.16450
摘要:
【目的】通过研究尿素、氯化铵以及二者混合高塔造粒而成的含氯脲铵氮肥对太湖地区稻麦轮作体系作物产量、氮肥利用率、氨挥发损失、土壤氯残留和耕层土壤 pH 的影响,为新型含氯氮肥的推广,降低环境风险提供理论依据。【方法】通过两年稻麦轮作季的田间小区试验,在当地适宜施氮量条件下,以 CK (不施氮) 和施用普通尿素为对照,研究了两种含氯氮肥的施用对稻麦轮作体系作物产量和氮肥利用率的影响。采集作物收获后 0—20 cm、20—40 cm 土壤样品,采用硫氰酸汞比色法测定土壤氯残留;施肥后采用密闭室间歇通气-稀硫酸吸收法测定氨挥发通量。【结果】尿素、氯化铵和含氯脲铵处理对稻麦产量无显著影响,但与尿素相比含氯脲铵对稻麦有增产的趋势,而氯化铵对小麦有减产趋势。与尿素相比施用含氯脲铵显著提高氮肥利用率 7.0% (P < 0.05)。氨挥发主要发生在稻季,与施用尿素相比单施氯化铵使麦季氨挥发降低 26.3% (1.39 kg/hm2),而使稻季氨挥发增加 10.4% (2.67 kg/hm2);含氯脲铵使麦季和稻季的氨挥发分别降低 5.2% (0.55 kg/hm2) 和 12.9% (6.16 kg/hm2)。施用含氯氮肥土壤氯残留表现为稻季显著增加,而麦季则显著降低的趋势,收获期耕层土壤 (0—20 cm) 氯离子含量最高不超过 160 mg/kg,低于水稻和小麦的耐氯临界值。经过两个稻麦轮作循环后,施用氯化铵土壤 pH 比尿素下降 0.88 个单位,而施含氯脲铵土壤 pH 与尿素没有显著差异。【结论】在太湖地区稻麦轮作体系中,综合考虑产量和环境效益,含氯脲铵氮肥与两种单质肥料相比有一定优势,为氨挥发减排和氯化铵施用难题的解决提供了依据。
长期有机无机肥配施对冬小麦籽粒产量及氨挥发损失的影响
郑凤霞, 董树亭, 刘鹏, 张吉旺, 赵斌
2017, 23(3): 567-577. doi: 10.11674/zwyf.16426
摘要:
【目的】黄淮海地区作为华北平原重要的农业生产区,氮肥投入量大、利用率低的现象较为普遍,氮肥损失和农业面源污染严重。本研究在长期肥料定位试验基础上,连续多年监测不同施肥处理下冬小麦田氮素挥发损失量及其规律,探讨减少黄淮海地区麦田氨挥发的有效施肥方式,为提高冬小麦产量及肥料利用效率提供科学依据。 【方法】2011~2015 年利用水肥渗漏研究池进行试验,以石麦 15 (SM15) 为材料,以不施氮肥 (CK) 为对照处理,在同等施氮量下设置单施尿素 (U)、单施牛粪 (M) 和尿素牛粪 1∶1 配施 (U + M) 3 种氮肥配比处理,随机区组设计。采用通气法连续 4 年原位监测不同施肥处理下小麦氨挥发损失量、小麦籽粒产量及氮肥利用率。 【结果】2011~2015 年氨挥发损失量年际间变化较大,最大变幅可达 19.69 kg/hm2,年际间施肥后氨挥发速率变化规律趋势相似。不同施肥处理对土壤氨挥发有显著影响,冬小麦季氨挥发主要发生在施肥后 15 d 内,拔节期追肥的氨挥发速率显著高于播种期施用基肥。四年间氨挥发损失量平均达 7.26~42.40 kg/hm2,与不施氮肥相比,施氮处理的氨挥发损失量升高 1.40~4.84 倍,表明施用氮肥显著促进土壤氨挥发;施氮处理的氮肥损失率以 U 处理最高,达到 19.5%,M 处理最低,为 5.7%,U + M 处理为 12.3%,介于两处理之间,U + M 处理和 M 处理的氮肥损失率较 U 处理四年平均分别降低了 37.0% 和 71.1%,表明单施有机肥或有机无机肥配施可显著抑制氨挥发损失。2011~2015 年各施肥处理冬小麦产量均以 U + M 处理最高,达 9461.5 kg/hm2,较 U 和 M 处理分别增产 6.8% 和 9.1%。各处理的冬小麦籽粒吸氮量、地上部吸氮量同样以 U + M 处理最大,较 U 和 M 处理分别提高 7.1%、12.6% 和 5.4%、12.9%。U + M 处理的氮肥利用率在四年均最高,达 41.96%,较 U 和 M 处理分别提高 16.5%~19.6% 和 38.6%~58.7%。 【结论】综合籽粒产量及氮素利用效率,有机无机肥配施比单施化肥能显著降低氨挥发损失,提高籽粒产量和氮肥利用率,有利于实现冬小麦高产与肥料高效的协同,可作为黄淮海区域小麦生产中的增产增效的优化施肥方式。
不同灌溉模式和施氮处理下稻田 CH4 和 N2O 排放
董艳芳, 黄景, 李伏生, 王楷, 方泽涛, 刘靖雯, 黄忠华, 罗维钢
2017, 23(3): 578-588. doi: 10.11674/zwyf.16437
摘要:
【目的】研究不同灌溉模式和施氮处理稻田 CH4 和 N2O 的排放规律、综合增温潜势和综合排放强度,以期获得降低稻田 CH4 和 N2O 排放的灌溉模式和施氮管理。【方法】2015~2016 年在广西南宁市灌溉试验站进行晚稻和早稻大田试验,两次试验均设 3 种灌溉模式:常规灌溉 (CIR)、“薄浅湿晒 ”灌溉 (TIR) 和干湿交替灌溉 (DIR)。 2 种尿素-N 和猪粪-N 比例:100% 尿素-N (FM1),50% 尿素-N + 50% 猪粪-N (FM2)。共设 CIR-FM1、TIR-FM1、DIR-FM1、CIR-FM2、TIR-FM2 和 DIR-FM2 6 个处理,用静态箱–气相色谱法测定了水稻生育期内稻田 CH4 和 N2O 排放通量,分析了早晚稻生育期内 CH4 和 N2O 累积排放量和综合增温潜势,并结合产量分析了 CH4 和 N2O 综合排放强度。【结果】DIR 下 FM2 处理早稻产量和两季总产量比 FM1 处理分别提高 18.8% 和 17.7%,FM2 下 TIR 和 DIR 模式早稻产量分别比 CIR 模式提高 20.9% 和 37.4% 以及 DIR 模式两季总产量比 CIR 模式提高 21.5%。不同处理早晚稻生育前期 CH4 排放通量较高,生育中后期 CH4 排放通量较低。水稻生育期内 TIR 和 DIR 模式 CH4 累积排放量低于 CIR 模式,FM1 处理 CH4 累积排放量低于 FM2 处理。不同处理早晚稻生育前期 N2O 的排放通量为负值或者较低,N2O 排放主要集中在晒田完成复水之后及成熟期稻田水分落干时,DIR 模式 N2O 累积排放量显著高于 CIR 模式,FM2 处理 N2O 累积排放量高于 FM1 处理。不同处理稻田 CH4 和 N2O 的排放彼此间存在消长关系。CH4 对综合增温潜势的贡献率达 99% 以上,而 N2O 的贡献率不足 1%。3 种灌溉模式下 FM1 处理 CH4 或 N2O 增温潜势、CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度均低于 FM2 处理,2 种施氮处理下 TIR 和 DIR 模式 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度低于 CIR 模式。【结论】与常规灌溉相比,“薄浅湿晒”灌溉水稻产量和 N2O 排放有所提高,但是降低 CH4 排放量及 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度;干湿交替灌溉增加水稻产量和 N2O 排放,但是降低 CH4 的排放量及 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度,因此,“薄浅湿晒”和干湿交替灌溉模式是有效降低稻田 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度的两种灌溉模式。在这两种灌溉方式下,与猪粪尿素配施相比,单施尿素显著降低 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度。
秸秆还田的小麦–玉米农田 N2O 周年排放的量化分析
叶桂香, 史永晖, 王良, 陈玉洁, 辛延斌, 刘文茹, 陈国庆
2017, 23(3): 589-596. doi: 10.11674/zwyf.16324
摘要:
【目的】N2O 是重要的温室气体之一,主要来源于农田土壤。华北平原是我国的粮食主产区,秸秆还田是该地区主要的农田管理措施,明确不同秸秆还田量对小麦玉米农田周年土壤温度和含水量的影响以及与 N2O 排放之间的量化关系,对发挥秸秆还田的生态效应,明确硝化和反硝化作用机制具有重要意义。【方法】以冬小麦、夏玉米为研究对象,设置 5 种不同秸秆还田量处理:小麦、玉米秸秆均不还田 (T0);小麦秸秆 1875 kg/hm2 + 玉米秸秆 2000 kg/hm2 还田 (T1);小麦秸秆 3750 kg/hm2 + 玉米秸秆 4000 kg/hm2 还田 (T2);小麦秸秆 5625 kg/hm2 + 玉米秸秆 6000 kg/hm2 还田 (T3);小麦秸秆 7500 kg/hm2 + 玉米秸秆 8000 kg/hm2 还田 (T4)。于 2014 年 10 月~2015 年 10 月,采用静态箱–气相色谱法对农田 N2O 排放进行测定,探究不同秸秆还田量下小麦玉米农田 N2O 排放的周年变化,并量化分析土壤温度、含水量与 N2O 排放的关系。【结果】秸秆还田量显著影响 N2O 的排放,随着秸秆还田量的增加,周年内 N2O 排放总量呈增加的趋势,增加量为 1.33~3.50 kg/hm2,增加率为 32.3%~85.0%;通量增加量为 15.52~40.87 μg/(m2·h),增加率为 32.3%~85.1%。玉米季 N2O 排放通量和总量分别是小麦季的 2.42~2.62 和 1.05~1.14 倍。秸秆还田可提高 0—10 cm 土壤温度和 0—20 cm 土壤含水量,增加范围分别为 0.63~2.14℃ 和 0.6%~1.8%。相关性分析表明,各处理土壤温度和 N2O 排放通量无相关关系(P > 0.05)。T0、T1、T2 处理土壤含水量与 N2O 排放通量呈显著正相关(P < 0.05),而 T3、T4 处理与 N2O 排放通量之间不相关(P > 0.05)。【结论】随着秸秆还田量的增加,N2O 排放通量和总量均呈现增加趋势,且玉米季高于小麦季。秸秆还田显著促进 N2O 排放并可提高 0—20 cm 土壤含水量和 0—10 cm 土壤温度,周年秸秆还田量在 7750 kg/hm2 及以下时,N2O 排放通量与土壤含水量之间呈显著正相关,而与土壤温度之间不相关。
生育期水分调控对甘肃河西地区滴灌春小麦氮素吸收和利用的影响
张雨新, 张富仓, 邹海洋, 陈东峰, 范军亮
2017, 23(3): 597-605. doi: 10.11674/zwyf.16453
摘要:
【目的】针对河西地区水资源短缺、作物水肥利用效率低等问题,研究滴灌施肥条件下生育期土壤水分调控对河西地区春小麦氮素吸收和利用的影响,以期探索提高氮肥利用效率的土壤水分调控模式。【方法】以春小麦‘永良 4 号’为试验材料进行田间小区试验,根据前期的滴灌施肥试验,施氮量为 N 180 kg/hm2,在春小麦生育期设置 5 个土壤水分下限 (W1、W2、W3、W4 和 CK) 控制水平,研究生育期土壤水分调控对河西地区滴灌春小麦氮素吸收、分配和转运及根区土壤硝态氮含量的影响。【结果】1) 一定的施肥水平下,土壤水分下限的增长会增加各处理小麦的生育期总灌水量,以充分灌溉 (CK) 处理最大,分别比 W1、W2、W3、W4 处理高 26.6%、15.0%、9.3% 和 4.8%。2) 灌水量的增加会促进小麦植株对土壤养分的吸收同化,与 W4 处理相比,W1、W2、W3 处理的氮素吸收量分别显著减少 29.3%、23.0% 和 15.5%,CK 与 W4 处理差异不显著 (P>0.05)。3) 成熟期各处理小麦营养器官中氮素吸收量以 CK 处理最大,分别比 W1、W2、W3、W4 处理高 28.2%、28.6%、19.2% 和 12.7%,但其子粒中的氮素吸收量比 W4 处理显著低 10.4%。开花期后营养器官中的氮素向子粒的转移量和转移率均以 W4 处理最大,分别比 W1、W2、W3、CK 处理显著增加 40.4%、28.0%、10.6%、10.0% 和 6.8%、3.5%、1.3%、6.9%,但 W4 处理小麦氮素转移量对子粒的贡献率最小 (76.2%)。随着土壤水分下限的增加,各处理氮素吸收效率、氮素生产效率及氮素收获指数呈先增加后减小的变化趋势,均在W4处理下获得最大值。4) 在一定施肥水平下,灌水量的增加会加大硝态氮向土壤深处运移,不利于小麦植株对土壤硝态氮的吸收利用。5) 生育期土壤水分调控对小麦根区土壤硝态氮含量有显著性影响,成熟期 0—100 cm 土层内土壤硝态氮累积量以 W4 处理最小,分别比 W1、W2、W3 和对照 (CK) 处理减少 9.6%、7.2%、6.6% 和 1.4%。【结论】适宜的土壤水分调控更有利于小麦植株对土壤养分的吸收,综合考虑氮素吸收、分配及土壤硝态氮等因素,W4 是基于本试验条件下河西地区滴灌春小麦最佳土壤水分下限处理。
免耕覆盖有效提高夏玉米产量及水氮利用效率
田肖肖, 吕慎强, 张亮, 李娜, 孙晓, 景建元, 王林权, 李厚华
2017, 23(3): 606-614. doi: 10.11674/zwyf.16290
摘要:
【目的】在旱区农业生产中,保护性耕作因具有保持水土、增产增收的优点而受到广泛关注,但其效应因地域环境、气候条件和栽培体系而异。本研究比较了半湿润易旱区旋耕垄作、免耕和免耕覆盖 3 种保护性耕作方式对夏玉米产量及水、氮利用效率的影响,为本地区筛选优化保护性耕作方式提供技术支撑。 【方法】试验于 2014 年和 2015 年 6~10 月份在陕西关中地区进行。采用裂区试验设计,主区为旋耕垄作 (RT)、免耕 (NT) 和免耕覆盖 (NTM) 3 种保护性耕作方式;副区为施氮 (N230) 和不施氮 (N0) 2 个施氮处理。 【结果】1) 与免耕和旋耕垄作相比,免耕覆盖处理可提高夏玉米耕层土壤生育期内含水量,降低高温季节耕层土壤温度,具有显著的增产效应,两年籽粒产量平均值的增幅分别为 13.2% 和 41.8%;2) 与旋耕垄作相比,免耕和免耕覆盖处理可显著降低夏玉米耗水量、增加地上部吸氮量,提高夏玉米的水、氮利用效率。其中,免耕和免耕覆盖的水分利用效率较旋耕垄作分别显著增加 7.1 和 10.3 kg/(hm2· mm),氮肥利用率分别增加 3.8 百分点和 10.1 百分点;3) 与不施氮相比,施氮能够促进夏玉米生长,提高地上部吸氮量、产量及水分利用效率,施氮各处理籽粒产量和水分利用效率的平均值较不施氮处理显著提高 49.5% 和 50.5%。 【结论】免耕和免耕覆盖尤其是免耕覆盖可有效调节土壤水热变化,解决本地区夏玉米生产中苗期干旱少雨导致的土壤水分匮乏问题,提高夏玉米籽粒产量及水氮利用效率。
根系高效铵吸收系统是玉米获取氮素的重要补充机制
黄亚楠, 杨顺瑛, 赵广欣, 张晓龙, 苏彦华
2017, 23(3): 615-621. doi: 10.11674/zwyf.16396
摘要:
【目的】本研究旨在通过对植株根系铵吸收特征研究,揭示旱地玉米的氮素营养特征,研究结果为玉米补充氮素营养提供了一定的理论依据。 【方法】以玉米高产品种“郑单 958”为供试材料,采用水培试验模拟了玉米植株生长中的氮素营养环境,研究了玉米幼苗生长对不同氮素形态的反应;采用非损伤微测技术 (NMT),重点研究了不同供氮状况下玉米根系对 NH4+ 的吸收特征,并与其吸收硝态氮的规律进行了比较;利用实时定量 PCR 技术,初步揭示了玉米根系中的铵吸收蛋白 (AMT) 基因对铵的响应特征。 【结果】单一供应铵态氮条件下,玉米地上部鲜重、全株干重及根系含氮量与纯硝态氮条件下相近,表明铵态氮也可作为玉米的有效氮源。非损伤微测研究结果表明,玉米幼苗根系铵吸收过程呈典型的高亲和吸收特征 (表观 Km 值约为 60 μmol/L),推测这一过程是由高亲和的转运体蛋白介导。氮饥饿预处理使根系的铵吸收速率 Vmax 和 Km 值分别降低了约 3 倍和 1 倍。这一现象与水稻等作物不同,暗示玉米的铵吸收过程可能不存在反馈抑制现象。另外,介质中硝态氮的存在对根系的铵吸收具有显著抑制作用 (抑制效果 > 20%);在供试微摩尔浓度范围内,根系对 NO3 (100 μmol/L) 的吸收速率显著低于对相同浓度 NH4+ 的吸收。进一步对主要在玉米根系中表达的铵吸收蛋白基因 ZmAMT1;1aZmAMT1;3 的定量 PCR 分析表明,上述基因在维持供铵状态下的表达量较缺氮处理均有显著提高,与铵吸收测定结果相符。 【结论】玉米根系中保留着高效铵吸收系统,在低硝态氮浓度下,该系统对铵态氮的高效吸收可作为其获取足够氮源的一个重要的机制。高硝态氮则抑制玉米根系对铵态氮的吸收,以避免氮素吸收利用系统在功能上的冗余。
控释尿素与常规尿素配施比例对甜玉米产量和氮肥利用的影响
黄巧义, 唐拴虎, 张发宝, 张木, 黄旭, 逄玉万, 李苹, 付弘婷
2017, 23(3): 622-631. doi: 10.11674/zwyf.16298
摘要:
【目的】研究在不同施氮水平下,控释尿素与普通尿素不同组配比例施用对甜玉米生长、产量及氮肥利用率的影响,为控释尿素在甜玉米生产上的推广应用提供参考。 【方法】2015 年在广东省博罗县和惠阳县以当地主栽品种华珍和粤甜 9 号开展田间试验。试验共设 7 个处理:不施氮 (CK);施尿素 N 360 kg /hm2 (U1);减施尿素 30% (252 kg/hm2,U2);40% 控释尿素,减氮 30% (252 kg/hm2,40% CRU1);40% 控释尿素,减氮 50% (180 kg/hm2,40% CRU2);60% 控释尿素,减氮 30% (252 kg/hm2,60% CRU1);60% 控释尿素,减氮 50% (N 180 kg /hm2,60% CRU2)。乳熟期采集甜玉米植株样品进行养分分析,每小区单独采收后记录产量和产量构成要素。 【结果】施氮显著提高甜玉米鲜苞产量 (P < 0.05)。且随着施氮量的增加,甜玉米鲜苞产量逐渐提高。U1 处理的鲜苞产量最高,其次是 60% CRU1 处理,40% CRU2 处理的鲜苞产量显著降低。60% CRU1 处理的甜玉米鲜苞产量与 U1 基本持平。在等氮条件下,甜玉米鲜苞产量表现为 60%CRU > 40% CRU > U,两地结果一致。施氮主要提高甜玉米穗长、穗粗和行粒数,显著提高甜玉米物质累积量和氮素吸收累积量 (P < 0.05),秸秆和籽粒的平均增幅分别为 55.1% 和 24.2%,95.0% 和 43.4%,秸秆增幅更大。甜玉米物质累积量和氮素吸收累积量随着施氮量的增加而提高;在等氮条件下,甜玉米物质累积量和氮素吸收累积量均表现为 60%CRU > 40% CRU > U,以 60%CRU 处理的氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥吸收利用率最高,其次是 40%CRU 处理,U 处理最低。不同施肥处理对氮肥生理利用率和氮收获指数没有影响。不同施肥处理对甜玉米维生素C和可溶糖含量没有影响。 【结论】控释尿素与普通尿素配施处理的甜玉米产量、物质累积量和氮素吸收累积量均优于常规施肥处理,且随着控释尿素配施比例的增加而增加。在甜玉米生产中,控释尿素与普通尿素配施可显著提高氮肥利用效率,是甜玉米化肥减施增效的有效途径。
水肥一体化配合硝化/脲酶抑制剂实现油菜减氮增效研究
宋燕燕, 赵秀娟, 张淑香, 白中科, 龙怀玉, 岳继生, 赵来明
2017, 23(3): 632-640. doi: 10.11674/zwyf.16162
摘要:
【目的】研究水肥一体化方式下减氮施肥并添加硝化和脲酶抑制剂对油菜生长及土壤硝态氮和铵态氮含量的影响,旨在筛选出配合硝化/脲酶抑制剂施用的最适减氮量,为减少氮素损失、提高蔬菜生产中氮素利用率和降低蔬菜硝酸盐含量提供理论依据。 【方法】采用盆栽试验,利用负压灌溉水肥一体化系统 [(–5 ± 1) kPa],设不施氮肥 (T1)、尿素 150 kg/hm2 (T2)、尿素 150 kg/hm2 + 10%DCD (双氰胺) + 1%HQ (氢醌)(T3)、尿素 127.5 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ (T4)、尿素 105 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ (T5) 共 5 个处理。监测了油菜生长期间供水量、土壤含水量、油菜生长指标及土壤硝态氮与铵态氮含量的变化,分析调查了收获后油菜的产量、品质指标和养分含量。 【结果】在油菜生长期间,负压灌溉各处理的总出水量非常接近 (12174~13869 mL)。当施肥量相同时,与不添加抑制剂处理 (T2) 相比,施用硝化和脲酶抑制剂 (T3) 能够有效抑制土壤中铵态氮向硝态氮的转化,提高叶长、叶宽和叶绿素含量,显著提高油菜产量 25.2%,提高氮肥利用率 85.2%,硝酸盐含量显著降低 51.9%。与不添加抑制剂处理 (T2) 相比,减氮 15%~30% 同时添加硝化和脲酶抑制剂对油菜产量、品质、养分吸收也均有不同程度的促进效果,并能够抑制硝化作用,减少土壤中硝态氮累积,减氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制剂的处理 (T5) 能将油菜产量提高 15.9%,氮、磷、钾含量分别提高 8.4%、21.5% 和 27.8%,氮肥利用率提高 1.26 倍,油菜体内硝酸盐含量降低 66.6%。 【结论】适当减氮并添加硝化和脲酶抑制剂对油菜产量和养分吸收均有明显的促进效果,而且能减少油菜硝酸盐含量和土壤中硝态氮累积。在本试验负压水肥一体化条件下,减氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制剂,即尿素 105 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ 不仅效果最佳,还降低了因氮肥投入高而造成硝酸盐累积的风险。
磷肥中腐植酸添加比例对玉米产量、磷素吸收及土壤速效磷含量的影响
李军, 袁亮, 赵秉强, 李燕婷, 温延臣, 李伟, 林治安
2017, 23(3): 641-648. doi:  10.11674/zwyf.16319
摘要:
【目的】腐植酸可提高磷肥的肥效,对于其在磷肥中适宜添加量的研究可为我国磷肥的“增效减量”提供依据。【方法】将腐植酸增效剂按 1%、5%、10% 和 20% 的比例添加到磷酸一铵中,制成四种腐植酸磷肥试验产品 (HP1、HP2、HP3 和 HP4),利用土柱栽培试验研究在等磷量 (施 P2O5 量 0.1 g/kg 干土) 投入及等肥料重量 (施磷肥实物量 0.16 g/kg 干土,即施 P2O5 量分别减少 1%、5%、10%、20%) 投入情况下,腐植酸磷肥对玉米产量、磷素吸收利用及土壤速效磷含量的影响。【结果】1) 在等磷量施用情况下,与普通磷肥 (P) 相比,四种腐植酸磷肥处理玉米籽粒产量增加 4.5%~13.6%,且腐植酸添加量越大产量越高,均显著高于普通磷肥处理;在等肥料重量施用下,随着腐植酸磷肥施入 P2O5 量的减少,玉米籽粒产量逐渐降低,当 P2O5 施用量减少 20% 时籽粒产量与普通磷肥处理相比仍未显著降低。2) 腐植酸磷肥处理在等磷量施用下较普通磷肥处理可显著提高玉米籽粒磷吸收量和地上部吸磷总量,分别增加 6.0%~15.4% 和 6.3%~14.0%,但秸秆磷吸收量无显著变化;当腐植酸磷肥施入 P2O5 量减少 20% 时籽粒磷吸收量和地上部磷吸收总量会显著低于普通磷肥处理。3) 与普通磷肥处理相比,在等磷量施用下,腐植酸磷肥的表观利用率提高 5.9~13.1 个百分点,农学利用率、偏生产力分别提高 26.5%~79.1%、4.5%~13.5%,且均达到显著水平。4) 施入腐植酸后主要影响 0—50 cm 土层的土壤速效磷含量,其中 15—30 cm 土层速效磷含量增加最为显著,与普通磷肥处理相比增加 18.1%~36.6%。【结论】腐植酸增效剂在 1%~20% 的添加比例范围内对磷肥均具有较好的增效作用,可提高玉米产量、磷素吸收量及磷肥利用效率,并可提高土壤中的速效磷含量,且腐植酸添加量越大效果越好;利用腐植酸的增效作用来减少磷肥施用量是可行的,在当前磷肥施用量的基础上可减少磷肥用量 20% 左右而保证玉米不减产。
不同施磷水平下 AM 真菌发育及其对玉米氮磷吸收的影响
张淑彬, 王幼珊, 殷晓芳, 刘建斌, 武凤霞
2017, 23(3): 649-657. doi: 10.11674/zwyf.16406
摘要:
【目的】不同丛枝菌根 (abuscular mycorrhizal,AM) 真菌菌种 (株) 因其分离地点及宿主的不同,其生理发育与生态功能差异显著,尤其是土壤养分状况对其影响更明显。研究不同土壤磷水平对 AM 真菌侵染宿主及生长发育繁殖的影响,以及不同 AM 真菌对玉米生长及氮磷吸收的影响,可以深化了解 AM 真菌与土壤磷的关系。 【方法】采用盆栽试验,以玉米为宿主植物,土壤灭菌后分别添加 0、50、200、500 mg/kg 4 个水平的磷营养 (P0、P50、P200、P500),并分别接种 6 种 AM 真菌,以不接种为对照。测定了 AM 真菌侵染率、丛枝丰度、孢子数、菌丝密度、玉米植株氮磷比 (N/P) 生态化学计量特征,讨论了不同土壤磷水平与 AM 真菌生长发育间的关系,以及 AM 真菌对玉米吸收利用氮、磷的影响。 【结果】在 P50 条件下,AM 真菌的侵染率、根内丛枝结构、根外生物量 (孢子数、菌丝密度) 显著高于不加磷 P0 和 P200 和 P500 处理,而且 AM 真菌侵染及生长发育指标在高磷水平时,显著下降。不同磷水平处理下,不同 AM 真菌对玉米的侵染能力及生物量存在明显差异。在 P0 和 P50 条件下,接种 G.m 处理侵染率达到 75%,菌丝密度达 240 m/g,显著高于其他五个 AM 真菌。AM 真菌 C.c、R.a、C.et 的菌根侵染状况及生物量次之,D.s、D.eb 最差。在高磷 P200 和 P500 条件下,仅有 F.m 真菌处理的侵染状况及生物量最高。在 P0、P50 水平下,接种 F.m、R.a、D.eb 显著降低了植株氮含量;在不加磷 (P0) 水平下,接种处理均显著促进了玉米植株中磷含量的提高,在 P50 水平下,F.m 植株磷含量显著高于不接种对照;在 P0、P50、P200 水平下,接种 AM 真菌处理降低了玉米植株中 N/P 比,且不同菌种间存在差异,接种真菌 F.m 处理的 N/P 比明显最低。 【结论】土壤添加低量磷 (50 mg/kg) 更适合 AM 真菌的侵染及生长发育,也利于菌根效应的发挥。侵染能力及效应以耐高磷菌种 F.m 最好,然后依次为 C.c、R.a、C.et。在适量磷条件下,接种 AM 真菌能够调节植株体 N/P 比达到平衡,改善植物营养状况,促进玉米生长。
等养分条件下稻草还田替代双季早稻氮钾肥比例的研究
曾研华, 范呈根, 吴建富, 曾勇军, 周春火, 谭雪明, 潘晓华, 石庆华
2017, 23(3): 658-668. doi: 10.11674/zwyf.16297
摘要:
【目的】研究等量氮磷钾养分投入条件下,长期稻草原位全量还田配施化肥对双季早稻氮 (N)、磷 (P)、钾 (K) 养分吸收累积、转运及养分利用的影响,为南方稻区稻草资源有效利用,维持并提高土壤肥力及水稻合理施肥提供理论依据。【方法】以江西温圳国家级耕地质量监测点长期定位试验为研究对象,陆两优 996 为供试材料,在不施化肥和施用化肥基础上设稻草还田、稻草烧灰还田和稻草不还田共 6 个处理,除空白对照外,所有处理养分投入量相等。于 2015 年在早稻移栽期、分蘖期、幼穗分化期、抽穗期和成熟期取地上部植株样,分析水稻植株不同部位的 N、P、K 含量和累积量以及转运比例,并计算 N、P、K 养分利用效率。【结果】稻草还田提高了水稻产量,施肥条件下稻草还田处理比稻草烧灰还田和稻草不还田处理平均增产 2.9%~ 6.4%,比不施肥区产量增幅高达 23.8%~ 26.0%,且差异达显著水平。无论是施肥区处理,还是无肥区处理,与稻草烧灰还田和稻草不还田处理相比,稻草还田植株中 K 含量及 N、P、K 积累量在整个生育期均较高,而 N、P 含量在生育后期较高,N、P、K 积累量以施肥区处理大于相应的无肥区处理;稻草还田提高水稻 N、P、K 养分农学效率、回收率和养分偏生产力,且 N、K 差异达显著水平,同时显著增加 K 的收获指数;稻草还田还提高了抽穗至成熟期茎鞘中 N、P、K 的转运量、转运率及转移养分对籽粒的贡献率,而叶片各处理间差异不显著。【结论】稻草还田配施化肥能提高水稻产量,同时还可以调节 N、P、K 养分的积累和转运,提高养分的吸收利用效率。本试验条件下,稻草还田可替代化肥氮肥 (N) 29.5%、磷肥 (P2O5) 4.0% 和钾肥 (K2O) 50.0%。综合考虑,稻草还田相比稻草烧灰还田而言是南方稻区土壤养分管理实现高效利用的有效途径之一。
不同施肥措施提高南方黄泥田供钾能力及钾素平衡的作用
王飞, 林诚, 李清华, 何春梅, 刘玉洁
2017, 23(3): 669-677. doi: 10.11674/zwyf.16342
摘要:
【目的】基于连续 30 年南方低产黄泥田培肥定位试验,研究土壤全钾、速效钾、缓效钾含量与钾素盈亏特性,明确钾肥投入量与产量的关系,以期为黄泥田钾素肥力定向培育及水稻钾肥施用提供科学依据。 【方法】定位监测不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥 + 牛粪 (NPKM)、化肥 + 全部稻草还田 (NPKS) 四种施肥处理代表性年份耕层土壤钾素含量动态变化,分析各形态钾素间及与有机碳含量的关系,并于相邻集中年份 2010、2011、2013、2014 年采集植株样品以评价土壤钾素水平、土壤钾素盈亏、植株养分对钾肥投入量的响应。 【结果】30 年施肥处理下,土壤全钾含量平均较 CK 增加 2.2%~5.0%,且双季稻年份不同处理差异较单季稻年份大,速效钾含量历年平均较 CK 增加 43.9%~102.4%,以 NPKS 增加最为明显,而不同处理的土壤缓效钾含量无明显差异。土壤速效钾含量与全钾呈显著正相关,土壤全钾、速效钾含量与有机碳均呈极显著正相关。各施肥处理提高了收获期植株钾含量与累积量。NPKS 处理每年盈余钾素 (K2O) 101.1 kg/hm2,其余处理每年亏缺幅度为 –89.4~–18.6 kg/hm2。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量相互间呈极显著正相关,可推算出外源钾肥 (K2O) 每年投入量达到 161.8 kg/hm2 时,土壤钾素处于持平状态,其对应的土壤速效钾含量为 95.3 mg/kg。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量及籽粒钾含量均与植株产量呈显著正相关。 【结论】水稻增产效果与土壤钾肥投入量、速效钾含量及钾素盈亏量有关。黄泥田土壤速效钾较缓效钾、全钾更直接反映生产力水平。长期施肥提高了黄泥田土壤全钾与速效钾含量,NPK 化肥加秸秆还田对增加土壤钾素盈余与提升速效钾效果要明显优于单施 NPK 化肥或 NPK 肥配合粪肥。
长期施肥对棕壤氨氧化细菌和古菌丰度的影响
罗培宇, 樊耀, 杨劲峰, 葛银凤, 蔡芳芳, 韩晓日
2017, 23(3): 678-685. doi: 10.11674/zwyf.16332
摘要:
【目的】氨氧化是氮转化过程的限速步骤,其由氨氧化微生物所驱动。本研究旨在探明 37 年玉米–大豆轮作施肥条件下影响棕壤氨氧化微生物丰度的主要影响因子及变化规律。【方法】以沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,选取其中 9 个施肥处理进行取样分析:不施肥 (CK)、低量氮肥 (N1)、高量氮肥 (N2)、氮磷肥 (N1P)、氮磷钾肥 (N1PK)、高量有机肥 (M2)、高量有机肥 + 低量氮肥 (M2N1)、高量有机肥 + 氮磷肥 (M2N1P)、高量有机肥 + 氮磷钾肥 (M2N1PK)。采用实时荧光定量 PCR 技术测定其氨氧化微生物丰度,通过对土壤基本化学性质和氨氧化微生物丰度的冗余分析找出影响氨氧化微生物丰度的主要因素。【结果】施用有机肥处理的土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷、铵态氮、硝态氮含量明显高于不施肥和单施化肥处理。各施肥处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷的含量总体呈现有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与不施肥处理 (CK) 相比,单施化肥处理显著降低了土壤 pH 值,施用有机肥处理显著提高了土壤 pH 值,其中 N2 处理的土壤 pH 最低,M2 处理的土壤 pH 最高。不同施肥处理氨氧化细菌 (AOB) 的丰度为 0.94 × 106~5.77 × 106 copies/g 干土,氨氧化古菌 (AOA) 的丰度为 3.56 × 106~1.22 × 107 copies/g 干土;施用有机肥处理 AOB 和 AOA 丰度显著高于不施肥和单施化肥处理,其中 M2 处理的 AOB 和 AOA 丰度最高,单施氮肥处理的 AOB 和 AOA 丰度最低。冗余分析 (RDA) 表明,影响棕壤 AOB 和 AOA 丰度的主要环境因子有土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾,且与 AOB 和 AOA 丰度呈正相关关系。【结论】长期轮作施肥显著改变了棕壤的化学性质,从而对氨氧化微生物的丰度产生了显著影响。长期施用有机肥显著提高了土壤养分含量及 AOB 和 AOA 的丰度,对维持土壤氨氧化微生物的数量起到十分重要的作用;同时试验结果也为今后通过改变土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等性质对 AOB 和 AOA 进行调节提供了依据。
药用植物宁夏枸杞 (Lycium barbarum L.) 土壤细菌群落演替特征
张俊华, 张翼, 李明
2017, 23(3): 686-695. doi: 10.11674/zwyf.16338
摘要:
【目的】研究土层、季节和树龄对宁夏枸杞土壤细菌群落结构的影响,对揭示枸杞种植区域土壤质量变化规律具有重要意义。【方法】以宁夏枸杞之乡—宁夏回族自治区中宁县为研究区,采用高通量测序分析了不同土层、季节和树龄条件下枸杞土壤细菌生物量及细菌群落结构和丰度的变化趋势。【结果】随着枸杞树龄增加,与幼龄 (种植当年,< 1 年) 枸杞土壤相比,春季和夏季 0—20 cm 中龄 (6 年) 和老龄 (12 年) 土壤总有机碳 (total organic carbon,TOC) 及 0—40 cm 土壤总有机氮 (total organic nitrogen,TON) 含量先增加后减少;春季不同树龄 0—20 cm 土壤微生物生物量碳 (microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(microbial biomass nitrogen,MBN)一直增加,但春季和秋季 20—40 cm 则呈相反趋势。夏季中龄植株表层土壤 MBC 最高,但 MBN 却最低。随着树龄增加,枸杞表层土壤细菌多样性普遍呈先增加后减小的趋势。枸杞土壤变形菌门 Proteobacteria、放线菌门 Actinobacteria、拟杆菌门 Bacteroidete 在细菌群落中占绝对优势。相同季节老龄土壤 Proteobacteria 相对丰度普遍高于幼龄和中龄,幼龄土壤 Planctomycetes 和绿弯菌门 Chloroflexi 丰度高于中龄和老龄。变形杆菌中黄色单胞菌 Xanthomonadales、红杆菌 Rhodobacterales 和根瘤菌 Rhizobiales 占主导地位,尤其是在秋季中龄和 3 个季节的老龄枸杞土壤。土层、季节和树龄对土壤微生物数量影响不同。【结论】随着树龄增加,宁夏枸杞表层土壤微生物生物量和细菌多样性呈先增加后降低的趋势。老龄植株土壤 Xanthomonadales 数量相对最多。土层对枸杞土壤碳分布有极显著影响,树龄主要显著影响土壤氮源和细菌群落多样性,季节对枸杞土壤碳源、微生物量碳氮均有极显著影响。
不同种植年限黄瓜温室土壤线虫群落结构及多样性的比较
张雪艳, 张亚萍, 许帆, 田兴武, 刘馨, 祁娟霞, 李建设
2017, 23(3): 696-703. doi: 10.11674/zwyf.16246
摘要:
【目的】针对土壤连作障碍问题,以土壤线虫群落结构和多样性为研究重点,分析不同种植年限土壤生态系统间的差异,进而探讨不同种植年限温室土壤的健康状况。 【方法】采集 8 年、10 年、13 年和 16 年温室黄瓜土壤,以1年露地土壤为对照,采用线虫形态学鉴定方法,分析不同种植年限土壤线虫群落结构及多样性的变化规律。 【结果】不同种植年限共观测到土壤线虫属 21 个,全部为优势属和常见属;线虫总数和植物寄生线虫数量在不同种植年限的分布依次为 10 年 > 16 年 > 13 年 > 8 年 > 1 年,线虫总数种植年限之间差异显著,范围为每 100 g 干土 61~437 条;线虫群落生态指数对种植年限有不同的响应,土壤线虫群落多样性指数 H′ 在不同种植年限土壤中的分布为 16 年 > 13 年 > 1 年 > 8 年 > 10 年,均匀度指数 J 为 13 年 > 16 年 > 1 年 > 8 年 > 10 年,而优势度指数 λ 的分布则为 10 年 > 16 年 > 13 年 > 8 年 > 1 年,5 种不同种植年限土壤的 NCR 指数在 0.6~9.8 之间,WI 分布为 1 年 > 8 年 > 13 年 > 16 年 > 10 年;线虫成熟指数 MI 在种植 16 年的温室土壤中最小,相反 PPI/MI 值则在种植 16 年的土壤中最大;丰富度指数 SR 随种植年限呈先升高后降低,10 年的最低;线虫区系分布结果显示,除种植 10 年黄瓜土壤的样点落在第 Ⅳ 象限外,其余种植年限黄瓜土壤的样点均落在第 Ⅰ 象限。 【结论】综合分析得出,连续种植会使土壤变得贫瘠,健康状况变差,受干扰程度变大,种植 10 年土壤线虫多样性、稳定性最差,土壤环境已受胁迫。
不同改良剂对滨海盐渍土土壤理化性质和小麦生长的影响
张济世, 于波涛, 张金凤, 刘玉明, 蒋曦龙, 崔振岭
2017, 23(3): 704-711. doi: 10.11674/zwyf.16415
摘要:
【目的】盐分胁迫是滨海盐渍土上粮食产量提高的主要障碍因子之一。研究不同功能性改良物料对消除和减轻这一障碍因子的作用,为改良盐渍化土壤和提高作物产量提供理论依据。【方法】以小麦品种‘青麦 6 号’为供试材料,在滨海盐渍土上进行田间试验,设置 7 个处理为空白对照(CK)、含钙物料的磷石膏(PG)和脱硫石膏(FGD)、调酸物料的硫酸亚铁(FS)、含碳材料的牛粪(M)以及含碳和调酸物料的腐植酸(HA)和糠醛渣(FRs),分析比较不同改良剂对滨海盐渍化土壤理化性质以及对小麦生长发育的影响。【结果】施加改良剂降低了土壤表层 (0—20 cm) 的 pH 值,作为酸性材料的腐植酸、糠醛渣和硫酸亚铁效果明显,土壤的 pH 值较对照分别降低了 0.10、0.11 和 0.11;施改良剂降低了土壤的交换性钠离子含量和钠的吸附比 (sodium adsorption ratio, 简称 SAR),磷石膏和脱硫石膏提供充足的钙离子用于置换土壤中交换性钠离子,明显降低了不同土层中的交换性钠离子含量和 SAR 值,0—20 cm、20—40 cm 和 40—60 cm 土层中,磷石膏和脱硫石膏对土壤交换性钠离子含量和 SAR 值的降低效果明显,其中施加磷石膏分别较对照降低了 15.5% 和 18.3% (0—20 cm)、28.2% 和 28.6% (20—40 cm)、36.5% 和 36.5% (40—60 cm),施加脱硫石膏分别较对照降低了 24.9% 和 27.9% (0—20 cm)、27.6% 和 26.3% (20—40 cm)、24.5% 和 25.0% (40—60 cm);施加改良剂增加了小麦成熟期的穗数,其中磷石膏、脱硫石膏和糠醛渣改良效果显著,分别较对照增加 27.6%、24.5% 和 18.6%,并分别提高小麦的产量 26.7%、17.8% 和 17.8%。【结论】 酸性物料的糠醛渣、腐植酸和硫酸亚铁,可以明显降低土壤 pH 值和增加小麦苗期的茎蘖数量,综合考虑改良剂对土壤 pH、Na+ 含量、SAR 值和小麦群体数量的影响,含碳的调酸物料的糠醛渣效果较好;含钙物料的磷石膏和脱硫石膏,可以显著降低土壤 Na+ 含量以及 SAR 值,增加小麦成熟期穗数,提高小麦产量均具有显著的效果,磷石膏效果最佳。
耐盐和非耐盐大麦幼苗叶片抗氧化及抗坏血酸–谷胱甘肽循环系统对 NaCl 胁迫的反应差异
李琲琲, 刘志萍, 张凤英, 包海柱, 孟繁昊, 王聪, 杨恒山, 徐寿军
2017, 23(3): 712-720. doi: 10.11674/zwyf.16315
摘要:
【目的】研究 NaCl 胁迫下,耐盐和非耐盐品系大麦幼苗叶片抗氧化系统及抗坏血酸–谷胱甘肽循环的反应差异。【方法】以耐盐品系 12pj-118 和非耐盐品系 12pj-045 为材料进行了水培试验。营养液中设定了 6 个 NaCl 浓度:0、100、200、300、400、500 mmol/L。在大麦苗生长至 3 叶 1 心时,取样分析测定叶片中活性氧代谢、抗氧化酶活性以及抗坏血酸–谷胱甘肽循环变化。【结果】随着 NaCl 胁迫的增加,2 个品系的 \begin{document}$\rm{O}_{\small 2}^{\overline {\,\cdot\,}} $\end{document} 产生速率、H2O2 含量和 MDA 含量均逐渐增加,耐盐品系 12pj-118 的增幅均小于非耐盐品系 12pj-045;SOD、POD、CAT、APX、GR 活性、AsA 含量、GSH 含量和 AsA/DHA 比值均呈先上升后下降的趋势。12pj-118 的 SOD、POD、CAT 活性在各 NaCl 浓度胁迫下的增幅大于 12pj-045,降幅小于 12pj-045;12pj-118 的 APX、GR 活性在同一盐浓度胁迫下的增幅均大于非耐盐品系 12pj-045,降幅小于 12pj-045;在各 NaCl 浓度下,12pj-118 的 AsA 含量和 AsA/DHA 比值较对照增幅均大于 12pj-045;GSH/GSSG 比值呈波状变化,12pj-118 在较高 NaCl 浓度下,仍能够维持较高的 GSH 含量和 GSH/GSSG 比值。显示 12pj-118 较 12pj-045 有较强的耐盐性。【结论】耐盐和非耐盐品系大麦叶片抗氧化及抗坏血酸–谷胱甘肽循环系统在 NaCl 胁迫下的反应不同。在一定范围内,随着盐胁迫增强,耐盐品系 12pj-118 叶片 SOD、POD、CAT、APX 和 GR 活性、AsA 和 GSH 含量增幅均大于非耐盐品系 12pj-045,降幅小于 12pj-045,表明叶片抗氧化及抗坏血酸–谷胱甘肽循环系统与大麦幼苗抗盐性密切相关。
不同铵硝配比对低温胁迫棉花幼苗生长及抗氧化酶活性的影响
张淑英, 褚贵新, 梁永超
2017, 23(3): 721-729. doi: 10.11674/zwyf.16397
摘要:
【目的】新疆春季的“倒春寒”是严重阻碍棉花前期的生长发育,影响产量及品质的主要非生物限制因子之一,而氮素供应及氮素形态对棉花 (Gossypium hirsutum) 的生长发育具有显著影响。研究低温胁迫下不同铵硝配比对棉花幼苗抗氧化酶活性及质膜脂质过氧化伤害的影响,为通过调节氮素供应提高棉花抗寒性提供理论依据。 【方法】以‘新陆早 13 号’为供试棉花品种,在人工气候室内采用营养液水培法调节铵硝营养配比,研究了常温和低温条件下,不同铵硝配比对低温胁迫下棉花幼苗电解质渗出率、丙二醛 (MDA)、游离脯氨酸 (Pro)、可溶性蛋白质 (SP) 含量及抗氧化酶活性的影响。 【结果】常温条件 (25℃) 下,铵硝混合营养较单纯铵态氮或硝态氮营养对棉苗各器官生物量均有显著的提高 (P < 0.05),地上部分和根系干物质重量在 NH4+/NO3 比为 50/50 处理时最大,纯铵营养处理时最小;对棉苗生物量的影响效果表现出铵硝混合营养处理优于纯铵或纯硝营养处理。低温胁迫 (15℃) 后棉苗各器官生物量明显减小 (P < 0.05)。低温胁迫下棉花幼苗电解质渗出率、MDA、Pro 含量显著增加 (P < 0.01),SP 含量差异不大 (P > 0.05),超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT) 活性显著降低 (P < 0.01),抑制了棉花幼苗的生长发育。相同温度条件下,棉花幼苗电解质渗出率和 MDA 含量均随营养液中铵营养比例的增加而呈现出先减小后增大的变化趋势,在营养液中 NH4+-N/ NO3-N 比例为 50/50 处理时达到最小,纯硝营养处理次之,纯铵营养处理最大;而同温下 SP、Pro 含量先增加后减少,NH4+-N/NO3-N 为 25/75 最大。增铵营养明显增强了 SOD、CAT 活性 (P < 0.01),POD 活性则随着 NH4+-N/NO3-N 比例增加表现出先降低后升高的趋势。 【结论】低温胁迫下,铵硝混合营养降低了棉花幼苗电解质渗出率和 MDA 含量,增加了渗透调节物质积累,提高了抗氧化酶活性,降低了脂质过氧化伤害,增强棉花幼苗对低温的抗性,尤其 NH4+-N/NO3-N 比例为 50/50 的营养液效果更明显。
三类土壤不同酰硝比供应下的辣椒产量、品质和氮素损失
管西林, 王孝忠, 刘彬, 范珊珊, 陈新平
2017, 23(3): 730-739. doi: 10.11674/zwyf.16411
摘要:
【目的】酰胺态氮、铵态氮和硝态氮是蔬菜施肥的主要氮源,不同氮素形态配比既影响蔬菜的产量品质,又影响氮素损失,而氮素在不同土壤中转化进程不同。为确定辣椒主产区主要土壤类型上合适的氮素形态配比,本试验选用广东赤红壤 (pH 5.97)、安徽菜园土 (pH 7.09) 和山东潮土 (pH 8.33) 为供试土壤,研究辣椒产量和品质在三种不同类型土壤上对不同氮素形态配比的响应,确定适宜各土壤类型上辣椒生长的酰硝比,以期为辣椒主产区氮肥调控提供理论依据。 【方法】采用土壤培养试验和盆栽试验,土壤培养试验每种土壤类型设两个处理:单施尿素 (对照)、尿素添加硝化抑制剂处理。盆栽试验设:不施氮肥 (CK)、NO3-N 100% (T1);CO(NH2)2-N 25% + NO3-N 75% (T2)、CO(NH2)2-N 50% + NO3-N 50% (T3)、CO(NH2)2-N 75% + NO3-N 25% (T4)、CO(NH2)2-N 100% (T5) 6 个处理。培养试验测定不同培养时期土壤铵态氮和硝态氮含量;盆栽试验在辣椒收获期测定辣椒的产量与品质、植株氮浓度,在施肥后不同时期测定土壤无机氮的含量。 【结果】土壤培养试验结果表明三类土壤的硝化能力强弱顺序是潮土 > 菜园土 > 赤红壤,添加硝化抑制剂 2-氯-6-(三氯甲基) 吡啶 (N-Serve) 后能调控三类土壤的氮素转化速率,在培养第 4 天表观硝化率分别降低了 30.3%、38.0% 和 8.3%。盆栽试验结果表明与不施氮肥处理相比,施氮处理能显著提高辣椒产量和品质,产量的提高源于单果重和果实数的增加,品质提升主要包括维生素 C 和可溶性固形物含量的提高;在添加 N-Serve (酰胺态氮纯氮量的 1%) 的基础上,三类土壤上辣椒产量和品质对酰硝比的响应不同,赤红壤、菜园土和潮土最高产量对应的硝态氮占氮肥供应总量的 75%,25% 和 50%,品质较优对应的硝态氮占比分别是 75%,50% 和 25%;辣椒氮素吸收量也表现为菜园土 > 潮土 > 赤红壤,且与单施硝态氮相比,硝态氮与酰胺态氮配施在赤红壤、菜园土和潮土上氮肥利用率分别提高 25.3%、9.0% 和 22.4%,淋洗液氮素损失量分别降低 58.4%,53.6% 和 51.7%。 【结论】统筹考虑辣椒优质高产以及环境代价等因素,在赤红壤、菜园土和潮土上适宜的硝态氮占比分别是 50%~75%,25%~50% 和 25%~50%。
提高营养液镁浓度可缓解黄瓜幼苗亚低温胁迫
黄红荣, 李建明, 胡晓辉, 张军, 张中典, 崔万军
2017, 23(3): 740-747. doi: 10.11674/zwyf.15521
摘要:
【目的】我国北方地区冬春季栽培黄瓜经常遭受亚低温 (15℃/8℃) 胁迫,用标准营养液育苗常会造成黄瓜植株矮小、叶片发黄等问题。研究调整营养液中镁和钾离子浓度,以便达到缓解亚低温对黄瓜幼苗伤害作用的目的。【方法】选用‘博耐 3000'黄瓜幼苗为试材,利用人工气候箱,以常温 (25℃/18℃) 下黄瓜山崎标准营养液配方 (K+ 6 mmol/L、Mg2+ 2 mmol/L) 为对照,在标准营养液其他元素保持不变的基础上,设置两个钾离子水平 (K+ 6、12 mmol/L),4 个镁离子水平 (Mg2+ 2、4、6、8 mmol/L),在亚低温 (15℃/8℃) 下栽培黄瓜幼苗,于处理后幼苗生长的 0、7、14、21 d 调查了不同镁钾水平营养液栽培的黄瓜幼苗的根系形态、干物质积累和分配以及对钾和镁元素吸收。【结果】1) 亚低温下适当增加营养液中的 Mg2+ 浓度,能显著提高黄瓜幼苗的壮苗指数,当营养液中 Mg2+ 和 K+ 均为 6 mmol/L 时,壮苗指数达到最大值 0.17;2) 镁和钾对根系形态影响不同,K+ 浓度与根长和根系总表面积成正相关,且主要影响直径范围为 0~0.5 mm 的根系,Mg2+ 与根系平均直径正相关且主要影响 > 1.0 mm 的根系;较高的 K/Mg 比例有利于黄瓜 0~0.5 mm 根系的生长,根系总长和总体积的增加,但显著抑制了 0.5~1.0 mm 和 > 1.0 mm 根系的生长。3) 亚低温下,茎叶中干物质量降低而根中升高,在 K1 (6 mmol/L) 水平时,随 Mg2+ 浓度升高,根和茎中干物质量升高,叶中干物质表现为先升高后下降,且营养液中高浓度的 Mg2+ 有利于干物质向叶中分配。4) 营养液中镁离子浓度小于 6 mmol/L 时,一定程度地提高 Mg2+ 浓度能促进对 K 的吸收,营养液中的 Mg2+ 和 K+ 在镁钾吸收上表现为协同作用,当 Mg2+ 大于 6 mmol/L 时,镁和钾表现为显著的拮抗作用;亚低温下,根茎叶的镁吸收量相比 CK 分别下降 25%、72% 和 58%,而营养液中 K+ 和 Mg2+ 均为 6 mmol/L 时,有利于缓解这一阻碍效果。【结论】冬春季黄瓜育苗时,山崎黄瓜配方营养液中的 Mg2+ 和 K+ 均为 6 mmol/L 而其他元素浓度保持不变时,黄瓜幼苗的壮苗指数、根系形态、干物质积累和钾镁元素综合效应表现较好,能有效地抵御亚低温对黄瓜幼苗的伤害。
多功能植物根际促生菌 DD3 的功能特性及对大蒜幼苗的促生效果
张梦琦, 陈云云, 张熙, 邓辉, 孙建光, 高淼, 卜宁
2017, 23(3): 748-756. doi: 10.11674/zwyf.16153
摘要:
【目的】植物根际促生菌 (plant growth promoting rhizobacteria, PGPR) 能够促进植物生长、防治病害、增加作物产量,具有较好的环境兼容性、不易引起抗性、效果持久稳定等优势。筛选高效多功能菌,探索抗病促生机理,对开发防控大蒜土传病害的微生物技术,发展“高产、优质、高效、生态、安全”的大蒜产业具有十分重要的理论和现实意义。 【方法】以实验室前期从山东省金乡县连作大蒜根部分离的 70 株细菌为供试菌株,筛选对大蒜根腐病病原真菌拟枝孢镰刀菌 (Fusarium sporotrichioides) ACCC37402 和大蒜叶枯病病原真菌链格孢属菌株 (Alternaria sp.) D14011-1 具有较好拮抗效果的菌株;采用 16S rDNA 基因序列同源性分析,对其进行初步鉴定;通过测定菌株对抗生素的敏感性、水解蛋白能力、产铁载体能力、产 HCN 能力等,研究菌株的拮抗特性;通过测定菌株的固氮能力、溶磷能力、产 IAA 能力,产 ACC 脱氨酶能力等,研究菌株的促生特性;通过温室盆栽试验,进行多功能菌菌悬液及其无菌发酵液对大蒜幼苗生长的影响以及抗病效果研究。 【结果】菌株 DD3 对大蒜根腐病病原真菌 ACCC37402 和大蒜叶枯病病原真菌 D14011-1 具有较好拮抗效果,抑菌率均为 45%;经 16S rDNA 基因序列同源性分析,初步确定为芽孢杆菌属 (Bacillus) 菌株。其它功能特性研究结果显示:菌株 Bacillus sp. DD3 具有水解蛋白能力、产 HCN 能力、产铁载体能力、固氮能力、溶解有机磷和无机磷的能力;对氨苄青霉素钠、硫酸卡那霉素等 11 种抗生素无耐受性,不具有分泌吲哚乙酸 IAA 能力和产 ACC 脱氨酶能力。盆栽试验显示,接种 Bacillus sp. DD3 菌悬液对大蒜根腐病的防治效果较好,防控率达 80%。接种 Bacillus sp. DD3 及其无菌发酵液后能够促进大蒜幼苗的生长,其中接种菌悬液效果更佳。 【结论】菌株 Bacillus sp. DD3 兼具多种功能特性,对大蒜根腐病具有较好的拮抗效果,同时可以显著促进大蒜幼苗生长,有望进一步研究开发成为微生物肥料生产菌种。
西南烟区氮素供应与烤烟氮素吸收的关系
刘青丽, 张云贵, 焦永鸽, 谷海红, 夏昊, 李志宏
2017, 23(3): 757-764. doi: 10.11674/zwyf.16312
摘要:
【目的】氮是影响烤烟产量和品质的最重要元素,本研究旨在探索氮素供应与烤烟氮素吸收的关系,为提升西南烟区烤烟氮素营养管理水平奠定理论基础。 【方法】在云南、贵州设置多点施肥试验,采用田间原位培养试验、15N 同位素示踪方法,研究烤烟对土壤及肥料氮的吸收。 【结果】烤烟氮素累积量与土壤基础供氮量呈线性正相关,土壤基础供氮量分别解释了烤烟氮素累积量和烤烟土壤氮素累积量 82.6% 和 84.8% 的变异,是烤烟氮素累积量的决定性因素;土壤基础供氮量与土壤有机质含量密切相关,在土壤有机质含量 0~35 g/kg 范围内,土壤基础供氮能力随着有机质含量的增加而增加;鉴于烤烟对氮素的需求,土壤基础供氮量在 60 kg/hm2、土壤有机质含量 20 g/kg 左右较为适宜烟叶品质的形成。烤烟氮素来源主要包括土壤矿化氮、土壤起始无机氮及肥料氮,西南烟区在烤烟大田期土壤氮矿化量为 19.9~38.9 mg/kg,大田期土壤矿化氮量与烤烟氮素累积量呈非线性相关,当土壤矿化氮量增加至 30 mg/kg 以上时,烤烟氮素累积量不再增加;单位土壤有机质大田期矿化氮量与有机质含量的关系可以用对数方程来表达,通过此方程可初步预测土壤矿化氮供应量。西南烟区土壤起始无机氮 (0—30 cm) 和肥料氮输入量为 14.1~237.7 kg/hm2,两者输入量与烤烟氮素累积量呈显著正相关,当土壤起始无机氮和肥料氮输入量超过 150 kg/hm2 时,烤烟氮素的累积量趋于稳定;烤烟氮素累积量随无机氮素供应的增加而增加,烤烟生长季氮供应量超过 300 kg/hm2 时烤烟氮素累积量增加趋势变缓,此时烤烟氮素累积量达到了 100 kg/hm2。西南烟区氮肥利用率为 25.4%~37.1%,土壤有机质与肥料氮利用率的相关系数达到了 0.783 (P < 0.01),肥料利用率随土壤有机质含量以对数函数方式增长。 【结论】在西南烟区烤烟农田生态系统中,烤烟种植宜选择土壤基础供氮量在 60 kg/hm2、有机质含量 20 g/kg 左右的土壤,肥料氮和土壤起始无机氮供应量之和应在 150 kg/hm2 以内,烤烟生长季总无机氮供应量应控制在 300 kg/hm2 以内。西南烟区氮肥利用率平均为 32.6%,通过培育土壤,提高土壤肥力可提高氮肥利用率。
遵义市部分烟区烤烟中、微量元素含量及其空间分布
石翔, 夏志林, 管世栓, 宁扬, 尹锐, 陶怡, 刘祥, 王允白
2017, 23(3): 765-773. doi: 10.11674/zwyf.16327
摘要:
【目的】作为烟草生长发育所必需的营养元素,中、微量元素对于协调烟株生理机能、烤烟产量、品质的形成和增强抗病能力有着大量元素不可替代的作用。本研究基于野外取样与室内检测所获得的烟叶养分信息,旨在探求遵义市部分烟区烤烟烟叶中微量元素特征与空间分布情况,为该地烤烟生产养分分区管理、配方施肥技术和化肥减量提效提供科学参考。 【方法】运用经典统计学方法,初步对研究区烤烟烟叶中微量元素的丰缺状况进行分析评价,并结合 GPS 定位,以地统计学的半变异函数为工具,定量分析了研究区烟叶中微量元素的空间变异特征,采用 Kriging 插值法,得到烟叶中微量元素含量的空间分布格局。 【结果】1) 研究区 C3F 等级烟叶 7 种中微量元素含量平均值分别为 Ca 20.3 g/kg、Mg 3.7 g/kg、Cu 4.42 mg/kg、Zn 34.85 mg/kg、Fe 229.81 mg/kg、Mn 205.43 mg/kg、Mo 0.25 mg/kg,含量范围分别为 Ca 14.7~27.3 g/kg、Mg 1.3~8.0 g/kg、Cu 1.69~8.83 mg/kg、Zn 12.31~56.11 mg/kg、Fe 141.62~339.00 mg/kg、Mn 66.21~426.11 mg/kg、Mo 0.06~0.60 mg/kg,各元素变异系数在 12.8%~48.7% 之间,均表现为中等强度变异;参照烟叶中微量营养元素分级标准,研究区烟叶适宜范围内钙占 95.2%,高水平锰含量占 65.1%,低水平镁、铜、锌、铁含量分别占 26.5%、55.4%、32.5%、20.5%,适宜水平镁、铜、锌、铁分别占 48.2%、25.3%、63.9%、79.5%,烟叶钼含量总体较缺乏。2) 研究区烟叶中 Ca、Mg、Zn 和 Fe 符合正态分布,Cu、Mn、Mo 经对数转化后均符合正态分布,分别选择指数模型作为 Ca、Cu、Fe、Mo 的最优拟合理论模型,Mg、Zn、Mn 为高斯模型,得出烟叶中 Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn、Mo 7 种元素各项异性比均大于 1,块金系数分别为 43.8%、26.9%、31.0%、58.4%、69.0%、32.6%、42.7%,变程分别为 148.099、137.407、15.554、18.723、25.624、88.770、74.749 km。 【结论】研究区烟叶 Ca 含量基本在适宜范围内,Mn 含量总体较高,Mg、Cu、Zn、Fe 含量基本在低–适宜水平,Mo 较缺乏。地统计分析表明:7 种元素均具有空间各向异性;空间变异指标块金系数大小顺序为 Fe > Zn > Ca > Mo > Mn > Cu > Mg,均为中等空间相关性;空间自相关范围由大到小依次为 Ca、Mg、Mn、Mo、Fe、Zn、Cu。采用地统计插值绘制的空间分布图,直观地反映了研究区烟叶中微量营养元素的含量分布状况。
冬小麦小花发育及结实特性对叶面喷 6-BA 的响应
郑春风, 任伟, 朱云集, 张玉亭, 孙克刚, 杜君, 张运红, 和爱玲
2017, 23(3): 774-780. doi: 10.11674/zwyf.16292
摘要:
【目的】通过小花发育后期叶面喷细胞分裂素 6-苄氨基腺嘌呤 (6-BA),探讨外源 6-BA 对小麦小花发育及结实成粒的调控效应,以期为增加小麦穗粒数、提高产量调控技术的研究提供参考。【方法】试验于 2012~2014 年在河南农业大学科教示范园区 (34°86′N, 113°59′E) 进行,以当前主推的半冬性品种豫麦 49-198 为供试材料,在拔节后 25 d 叶面喷清水 (对照 CK)、6-苄氨基腺嘌呤 (6-BA),观察记载不同小穗位小花发育的动态变化及形态特征,按常规考种法记载不同小穗位 (基部、中部和顶部) 结实粒数、每小穗结实粒数和每小穗不同花位结实粒数。【结果】喷 6-BA 处理麦穗基部、中部、顶部小穗位的可孕小花数显著高于对照,其可孕小花的结实率分别提高 8.4%、15.1% 和 10.6%。进一步分析可知,喷 6-BA 处理抑制了基部和中部小穗小花的退化速率及可孕小花的败育速率,其中基部小穗位的小花退化速率降低 24.4%,可孕小花败育速率降低 73.0%;中部小穗位小花的退化速率降低 14.7%,可孕小花败育速率降低 76.0%;而且顶部小穗可孕小花的败育速率较对照降低 61.3%,最终使顶部小穗的结实率亦显著提高。喷 6-BA 处理还可显著促进不同小穗位的不同花位小花结实,尤其对促进第 3、4 花位弱势小花成粒效果显著。【结论】在冬小麦小花退化高峰之前 (拔节后 25 d),采取叶面喷外源激素 6-BA,可明显降低基部小穗和中部小穗小花的退化速率与可孕小花的败育速率。另外,喷 6-BA 处理还可抑制顶部小穗可孕小花的败育速率,从而提高单穗的可孕花结实率,获得较高的最终结实粒数。
膜下滴灌水稻基因型耐缺铁性评价
李言言, 白如霄, 张新疆, 杨玉珍, 黄致华, 侯建伟, 危常州
2017, 23(3): 781-788. doi: 10.11674/zwyf.16299
摘要:
【目的】新疆生产建设兵团采用膜下滴灌技术后,水稻缺铁黄化现象较为严重,研究该条件下水稻对缺铁反应的基因型差异,可为耐缺铁性水稻基因型的筛选和分类提供可靠的理论依据。 【方法】以六个水稻基因型为研究材料,采用膜下滴灌技术管理。在水稻幼苗期、分蘖期和成熟期随机采样,测定不同基因型水稻的分蘖数、生物量、产量以及铁含量,利用隶属函数分析和聚类分析研究了水稻在全生育期对缺铁胁迫反应的基因型差异。 【结果】水稻在幼苗期、分蘖期和成熟期对缺铁的反应存在基因型差异。在幼苗期水稻基因型 T-04 和 T-05 的叶片活性铁含量显著低于其他基因型;T-201 在幼苗期叶片活性铁、地上部铁的分配,分蘖期叶片铁含量和地上部干物质均较高;在分蘖期 T-04 铁的转移能力最小,但是 T-04 的分蘖数较高;在成熟期 T-04 的有效分蘖与其他基因型差异不显著,T-04 的产量处于中等水平,但是其籽粒铁的收获指数低于其他基因型水稻。聚类分析显示耐缺铁水稻基因型 T-43 的各指标高于其他基因型。 【结论】在水稻的幼苗期和分蘖期叶片铁的有效利用和自身铁的转移保证了水稻的生长和较高有效穗数,根据全生育期水稻铁营养效率和产量的基因型差异初步确定 T-43 耐缺铁能力较强,T-04 为对缺铁敏感的水稻基因型。
生物质炭对植物表型及其相关基因表达影响的研究进展
刘铭龙, 刘晓雨, 潘根兴
2017, 23(3): 789-798. doi: 10.11674/zwyf.16309
摘要:
【目的】生物质炭研究是近十年农业可持续发展研究的重要前沿领域。作为一种良好的土壤改良剂,生物质炭不仅能改善土壤肥力,而且能够通过改变土壤与植物的相互作用关系影响植物生长发育,最终影响作物的生产力。因此,以植物表型及其相关基因表达为视角的生物质炭研究有助于深入了解生物质炭对土壤和植物效应的作用机理,进一步充实生物质炭的农业应用的理论基础。 主要进展本文回顾了近年来国内外关于生物质炭对植物生长影响的研究,从作物生产力、作物根系生长、作物病虫害和作物基因表达四个方面论述了生物质炭对植物表型和相关基因表达的影响;分析了生物质炭对植物表型及其相关基因表达的可能机理,探讨了生物质炭对植物表型及其相关基因表达研究的不足,提出了未来研究的发展方向。 问题与展望未来生物质炭对植物表型和相关基因表达的研究应注重其系统性和全面性,例如建立规范化的生物质炭试验技术,特别是生物质炭相关标准和数据库的建立,同时应加强生物质炭对转基因作物的影响等方面的研究。
植物磷转运子 PHT1 家族研究进展
董旭, 王雪, 石磊, 蔡红梅, 徐芳森, 丁广大
2017, 23(3): 799-810. doi: 10.11674/zwyf.16224
摘要:
【目的】磷是植物生长发育所必需的大量营养元素。植物 PHT1 磷转运蛋白家族在植物磷吸收、运转及再利用等过程中发挥了重要作用。迄今已在多种高等植物中相继分离出大量 PHT1 家族基因。本文综述了国内外关于植物 PHT1 家族的主要研究进展,详细阐述了植物 PHT1 家族的表达模式、功能及可能的调控途径。 主要进展植物 PHT1 家族属于 MFS (major facilitator superfamily) 超家族,不同物种 PHT1 家族蛋白的结构非常保守,通常具有 12 个亲脂跨膜结构域,形成“6 螺旋–亲水大环–6 螺旋”式的结构镶嵌于质膜当中。同时,该家族具有 H2PO4/nH+ 共运子、糖转运子和 MFS 通用转运子等特征结构域和一段保守的氨基酸特征序列 GGDYPLSATIMSE。一般情况,植物 PHT1 家族基因吸收转运 1 个无机磷需要 2~4 个质子协同进入质膜,并伴随膜电位的变化。植物 PHT1 家族的磷转运特性差异较大,其动力学参数 Km 值差别较大。高等植物 PHT1 家族成员众多。在拟南芥、水稻、大豆、茄科植物及其他物种中的研究发现,PHT1 家族各成员间的时空表达模式存在差异,多数成员受低磷信号调控且主要在根部表达,少部分成员在除根以外的其他器官中表达,并行使相应的磷转运功能。已有研究表明,植物 PHT1 家族基因的转录水平受到多因素的调控,例如外界环境中的无机磷浓度,转录因子如 MYB 家族、WRKY 家族以及 ZAT6 等基因能与 PHT1 家族基因启动子区的特殊调控元件如 MYCS 元件、P1BS 元件及 W-box 元件等结合,调控基因的转录。此外,部分 PHT1 家族基因的转录水平受丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 的调控。除了转录水平的调控,关于植物 PHT1 家族转录后水平的调控途径同样取得了较大进展。PHF1 基因、含 SPX 结构域的蛋白家族、MicroRNA、蛋白磷酸化与去磷酸化、染色质修饰及其他等一系列调控途径均参与到 PHT1 家族基因的转录后调控及信号转导。植物激素如生长素、乙烯和细胞分裂素等也参与这一调控过程。 建议与展望植物对磷吸收利用的分子调控机理及信号转导途径十分复杂,因此,培育磷高效利用基因型作物任重而道远。关于植物 PHT1 家族基因的研究已从模式植物向作物及其他高等植物中扩展,然而对该家族蛋白的生化及结构生物学等研究还待进一步深入。同时,对于一些基因组较复杂的多倍体物种如甘蓝型油菜、小麦、大麦及棉花等,仍有待开展进一步研究。
不同水氮条件下水稻根系超微结构及根系活力差异
徐国伟, 孙会忠, 陆大克, 王贺正, 李友军
2017, 23(3): 811-820. doi: 10.11674/zwyf.16291
摘要:
【目的】探讨不同水氮耦合对水稻根系超微结构及根系代谢特性的影响,从根尖细胞超微结构及根系活力方面阐明不同水氮组合处理在根际环境间的差异。 【方法】以新稻 20 号为材料,进行盆栽试验,设置浅水层灌溉、轻度水分胁迫 (灌 1~2 cm 水层,至土壤水势降到 –20 kPa 再灌浅水层,如此反复) 和重度水分胁迫 (灌 1~2 cm 水层,至土壤水势降到 –40 kPa 再灌浅水层,如此反复) 3 种灌溉方式及不施氮肥,适量氮 (N 240 kg/hm2) 和高量氮 (N 360 kg/hm2) 3 种氮肥水平,测定了不同处理水稻根系氧化力、根系伤流量及根系分泌有机酸总量,并观测了根系细胞超微结构。 【结果】随着生育进程,根系氧化力表现为先增加后降低的趋势,在幼穗分化期达到峰值,根系伤流液及根系分泌物中有机酸总量先增加后降低,在抽穗期达到峰值。在同一氮肥水平下,轻度水分胁迫后根系细胞完整,核膜界限清晰,结构特征典型;与保持水层相比,根系氧化力及根系伤流量在分蘖盛期分别增加 25.6%~32.0% 及 9.1%~18.8%,根系分泌有机酸总量在抽穗期前平均增加 16.4%。重度水分胁迫后嗜锇体和淀粉体较多,后期细胞完全扭曲变形,细胞间隙明显增多增大、细胞器出现断裂降解,细胞基质中仅存细胞器碎片,细胞壁较完整,未出现断裂情况;与保持水层相比较,根系氧化力及根系伤流量在幼穗分化始期平均降低 8.8% 及 25.6%,根系分泌有机酸总量平均降低 22.8%。在同一灌溉方式下,适量氮处理根系细胞结构较完整,核膜较清楚,有利于根系活力的提高及根系有机酸的分泌;重施氮处理根系细胞壁和核膜降解加速。与适量氮相比,高氮处理下根系氧化力及根系伤流量在分蘖盛期至幼穗分化始期分别降低了 6.6%~9.8% 及 7.7%~15.4%,根系分泌物中有机酸总量在抽穗前平均降低 11.6%,整体上根系活力降低、有机酸的分泌量显著减少。 【结论】轻度水分胁迫耦合适量氮处理的水稻根系超微结构最优,细胞结构特征典型,核膜最为清晰,细胞完整,根系代谢能力最强。表明通过适宜的水氮耦合调控,能够提高根尖细胞的生理功能,增强根系活力、促进根系有机酸的分泌,能为水稻的生长创造良好的根际环境。
外源硫酸铝调节八仙花花青苷组成和含量变化的分子生物学机制
龚仲幸, 何勇, 杨静, 宋亚, 叶真逍, 朱祝军
2017, 23(3): 821-826. doi: 10.11674/zwyf.16407
摘要:
【目的】八仙花是我国重要的观赏植物之一,本研究旨在探讨 Al2(SO4)3 对八仙花花色的影响及其机制。 【方法】以‘蓝色妈妈’品种为对象进行盆栽试验,设置了 0 (pH 为 6 的柠檬酸缓冲液)、2‰ 和 4‰ 3 个 Al2(SO4)3 水平,在植株出现花蕾约 1 cm 时进行处理。在开花盛期进行花色分析,采用高效液相色谱法和质谱分析花青苷成分和含量,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法分析金属离子含量,采用荧光定量 PCR 分析 Al3+ 运输相关基因表达水平。 【结果】2‰ 和 4‰ 的 Al2(SO4)3 处理 21 d 后,花瓣颜色从粉色变为紫色和蓝紫色。‘蓝色妈妈’花瓣中检测到了飞燕草素-3-葡萄糖苷等 12 种花青苷;2‰ 和 4‰ 的 Al2(SO4)3 处理显著 (P < 0.05) 增加了飞燕草素苷、矢车菊素苷和芍药花素苷含量,其中增加幅度最大的是飞燕草素苷含量,从对照 (CK) 组的 5159.9 μg/g FW 分别增加到 24681.2 μg/g FW 和 30485.7 μg/g FW;飞燕草素苷含量增加主要是由于飞燕草素-3-葡萄糖苷和飞燕草素-3-戊糖-5-葡萄糖苷含量增加,飞燕草素-3-葡萄糖苷含量从对照的 4679.2 μg/g FW 分别增加到 23610.0 μg/g FW 和 29129.7 μg/g FW,飞燕草素-3-戊糖-5-葡萄糖苷从对照的 142.3 μg/g FW 分别增加到 805.6 μg/g FW 和 1114.9 μg/g FW。2‰ 和 4‰ 的 Al2(SO4)3 处理后,花瓣中 Al3+ 含量从对照的 2.24 μg/g FW 分别增加到 5.12 μg/g FW 和 11.83 μg/g FW;2‰ 和 4‰ 的 Al2(SO4)3 处理后,花瓣中质膜铝转运基因 (plasma membrane Al transporter, PALT) 和液泡膜铝转运基因 (vacuolar Al transporter, VALT) 表达水平显著提高 (P < 0.05),PALT 表达水平分别比对照提高了 88.5% 和 148.2%,VALT 表达水平分别比对照提高了 74.8% 和 135.7%。 【结论】Al2(SO4)3 处理诱导了 Al3+ 运输相关基因的表达,增加了花瓣中 Al3+ 积累,提高了飞燕草素苷含量,进而改变了花的颜色。
土壤盐分对油菜氮素积累、运转及利用效率的影响
左青松, 蒯婕, 刘浩, 冯倩南, 刘婧怡, 丁立, 杨晨, 杨光, 周广生, 冷锁虎
2017, 23(3): 827-833. doi: 10.11674/zwyf.16279
摘要:
【目的】比较不同盐分含量条件下油菜产量、品质等性状差异,初步探讨盐分含量对油菜氮素积累、运转及利用效率的影响机制。 【方法】以杂交油菜宁杂 1818 和盐油杂 3 号为材料,在盐分含量为 2.7 g/kg (低盐) 和 4.4 g/kg (高盐) 的土壤上连续两年进行了田间试验。在初花期和成熟期取样,定期收集田间落叶,测定植株干物质积累量、氮素含量及籽粒品质,计算了不同盐分含量土壤条件下油菜氮素积累、运转及氮素籽粒生产效率。 【结果】高盐土壤上油菜的初花期和成熟期时间较低盐土壤的推迟 3~4 天,产量、总生物量和氮素积累总量显著降低,宁杂 1818 和盐油杂 3 号两年产量平均下降幅度分别为 23.6% 和 26.1%。与低盐土壤相比,高盐土壤上油菜籽粒含油量显著降低,蛋白质含量显著增加,宁杂 1818 和盐油杂 3 号两年油分含量平均下降幅度均为 4.6%,蛋白质含量平均增加幅度分别为 6.4% 和 9.4%。盐分含量对根系和叶片的氮素运转率影响较小。高盐土壤上油菜茎枝中的氮素运转率和氮素籽粒生产效率较低盐土壤的低,宁杂 1818 和盐油杂 3 号茎枝氮素运转率两年平均下降幅度均约为 14.2%,氮素籽粒生产效率平均下降幅度分别为 6.8% 和 9.3%。 【结论】高盐土壤上油菜的产量、总生物量、氮素积累总量以及籽粒含油量较低盐土壤显著降低,籽粒蛋白质含量显著增加。高盐土壤上油菜茎枝中氮素运转率的显著降低是导致油菜氮素籽粒生产效率降低的重要因素之一。
苎麻根际土壤水浸提液化感潜力评价
刘楠楠, 白玉超, 李雪玲, 杨瑞芳, 郭婷, 崔国贤
2017, 23(3): 834-842. doi: 10.11674/zwyf.16169
摘要:
【目的】通过苎麻根际土壤水浸提液有机化合物的分离鉴定及生物学实验,探讨了苎麻败蔸与化感作用的关系。【方法】运用气相色谱-质谱联用技术 (GC-MS),对苎麻根际土壤的不同极性有机溶剂萃取液进行了物质成分分析;采用室内生物测定方法,研究了不同浓度苎麻根际土壤水浸提液对萝卜、油菜、拟南芥 3 种植物的化感效应;并应用实时定量 PCR 技术 (QPCR),测定了不同浓度根际土壤水浸液处理后拟南芥其抗逆基因 RD29A (AT5G52310) 和 RD29B (AT5G52300) 及生长素合成相关基因 YUC1 (AT4G32540) 的相对表达水平。【结果】四种不同极性有机溶剂萃取液经 GC-MS 检测共鉴定出 51 种有机化学物质,包括烃类及其衍生物、甾类化合物、苯甲酸及其衍生物、酚类、萜类、含氮类等已被报道具有化感活性的化合物。不同浓度苎麻根际土壤水浸液对 3 种不同植物的下胚轴长及根长的化感效应具有差异性,随着浸提液浓度增加,对油菜及拟南芥抑制作用越显著,但对萝卜的影响不显著。QPCR 检测结果表明,拟南芥的 RD29ARD29BYUC1 这 3 种基因的表达量随水浸提液浓度增加均降低。【结论】苎麻根际土壤中含有抑制自身生长的潜在化感物质豆甾-4-烯-3,6-二酮,2,5-二叔丁基苯酚,邻苯二甲酸二乙酯,6,6-二甲基-1,3-庚二烯-5-醇,羊毛甾-8,24-二烯-3,22-二醇。高浓度苎麻根际土壤水浸提液对供试三种植物下胚轴长及根长具有抑制效果,因此,连作导致的化感物质累积可能是连作导致苎麻败蔸的原因之一。
研究论文
磷肥中腐植酸添加比例对玉米产量、磷素吸收及土壤速效磷含量的影响
李军, 袁亮, 赵秉强, 李燕婷, 温延臣, 李伟, 林治安*
2017, 23(3): 641-648. doi: 10.11674/zwyf.16319
摘要:
【目的】 腐植酸可提高磷肥的肥效,对于其在磷肥中适宜添加量的研究可为我国磷肥的增效减量提供依据。【方法】 将腐植酸增效剂按1%、5%、10%和20%的比例添加到磷酸一铵中,制成四种腐植酸磷肥试验产品(HP1、HP2、HP3和HP4),利用土柱栽培试验研究在等磷量(施P2O5量0.1g/kg干土)投入及等肥料重量(施磷肥实物量0.16g/kg干土,即施P2O5量分别减少1%、5%、10%、20%)投入情况下,腐植酸磷肥对玉米产量、磷素吸收利用及土壤速效磷含量的影响。【结果】 1)在等磷量施用情况下,与普通磷肥(P)相比,四种腐植酸磷肥处理玉米籽粒产量增加4.5%~13.6%,且腐植酸添加量越大产量越高,均显著高于普通磷肥处理;在等肥料重量施用下,随着腐植酸磷肥施入P2O5量的减少,玉米籽粒产量逐渐降低,当P2O5施用量减少20%时籽粒产量与普通磷肥处理相比仍未显著降低。2)腐植酸磷肥处理在等磷量施用下较普通磷肥处理可显著提高玉米籽粒磷吸收量和地上部吸磷总量,分别增加6.0%~15.4%和6.3%~14.0%,但秸秆磷吸收量无显著变化;当腐植酸磷肥施入P2O5量减少20%时籽粒磷吸收量和地上部磷吸收总量会显著低于普通磷肥处理。3)与普通磷肥处理相比,在等磷量施用下,腐植酸磷肥的表观利用率提高5.9~13.1个百分点,农学利用率、偏生产力分别提高26.5%~79.1%、4.5%~13.5%,且均达到显著水平。4)施入腐植酸后主要影响050cm土层的土壤速效磷含量,其中1530cm土层速效磷含量增加最为显著,与普通磷肥处理相比增加18.1%~36.6%。【结论】 腐植酸增效剂在1%~20%的添加比例范围内对磷肥均具有较好的增效作用,可提高玉米产量、磷素吸收量及磷肥利用效率,并可提高土壤中的速效磷含量,且腐植酸添加量越大效果越好;利用腐植酸的增效作用来减少磷肥施用量是可行的,在当前磷肥施用量的基础上可减少磷肥用量20%左右而保证玉米不减产。