壳聚糖对NaCl胁迫下菜用大豆结瘤固氮的影响

【目的】研究壳聚糖对盐胁迫抑制菜用大豆结瘤固氮的缓解效应,为进一步探讨壳聚糖抗逆机理提供新的线索。【方法】以蛭石为基质,以菜用大豆‘特早王’–根瘤菌共生体系为研究对象,采用人工气候箱培养,研究NaCl胁迫下壳聚糖对菜用大豆根瘤形成、生物固氮的影响。菌种为与‘特早王’共生匹配性较好的快生根瘤菌N18。接种后的植株进行如下4个处理:1)叶面喷施清水,根部浇灌无氮营养液(CK);2)叶面喷施壳聚糖水溶液,根部浇灌无氮营养液(CTS);3)叶面喷施清水,根部浇灌溶有NaCl的无氮营养液(Cl);4)叶面喷施壳聚糖水溶液,根部浇灌溶有NaCl的无氮营养液(CTS+Cl)。上述各处理施用的水或水溶液均为无菌水配制,NaCl处理的浓度为50 mol/L,CTS处理的适宜浓度为200 mg/L。接种30天后,将大豆植株取出,用清水将根部蛭石冲洗干净后,立即测定根瘤固氮酶活性、根瘤数及根瘤鲜重,然后测定根瘤豆血红蛋白含量和根系活力,最后测植株干重和全氮量。【结果】氯化钠胁迫下,植株干重显著下降,与CK相比降幅达49%,喷施壳聚糖后(CTS+Cl),降低幅度显著减小,但依然显著低于CK (P <0.05)。无盐条件下,与CK相比,壳聚糖处理(CTS)增加植株干重的效果不明显。喷施壳聚糖显著增加了菜用大豆的根瘤数、根瘤鲜重、植株含氮量、根系活力、豆血红蛋白含量及固氮酶活性(P <0.05)。NaCl胁迫显著抑制了菜用大豆的结瘤固氮作用,其中根瘤数、根瘤鲜重分别较CK下降了79%、90%,而壳聚糖处理(CTS+Cl)使菜用大豆在盐逆境下的结瘤数、根瘤鲜重、植株全氮含量、根系活力、豆血红蛋白含量及固氮酶活性等均显著回升,增幅分别达对照的29%、20%、17%、48%、19%、21%,但均显著低于CK。【结论】非NaCl胁迫下,喷施壳聚糖可以显著促进菜用大豆结瘤,提高豆血红蛋白含量及固氮酶活性,最终增加植株含氮量。在NaCl胁迫下,外源壳聚糖可以显著缓解氯化钠胁迫导致的对根系活力和结瘤固氮的影响。因此,叶面喷施壳聚糖是促进菜用大豆结瘤固氮和生长的有效措施。     

不同大豆品种根瘤固氮酶活性与固氮量差异研究

大豆根瘤固氮酶活性与固氮量是衡量大豆固氮能力的重要指标,也是合理施用氮肥的依据.试验采用框栽方法,应用15N示踪技术,研究了不同大豆品种根瘤固氮酶活性与固氮量差异.结果表明:4个供试大豆品种根瘤固氮酶活性、根瘤干重及根瘤固氮潜力都呈现先升后降的变化趋势,但品种间有显著差异;生育期短的大豆品种根瘤固氮酶活性高于生育期长的品种,根瘤干重则相反,生育期越长,根瘤干重越大;根瘤固氮潜力随大豆品种生育期的延长而增加.大豆植株氮素构成品种间存在明显的差异性,随着品种生育期的延长,根瘤固氮所占的比例提高;在大豆品种黑河41氮素构成中,土壤氮和根瘤固氮所占比例相同,其他品种均以根瘤固氮为主,其次是土壤氮,肥料氮所占的比例很低.     

我国大豆的生物固氮潜力研究

【目的】根瘤菌与大豆共生结瘤固氮是大豆的重要氮素来源之一,而我国在大豆生产中普遍过量使用化学氮肥,不仅增加了生产成本,而且严重抑制了大豆的生物固氮效率。因此在生产中充分发挥生物固氮作用、 合理施用化学氮肥、 降低大豆生产成本是我国发展大豆产业的重要措施,本文对我国大豆主产区生物固氮潜力及其分布特征进行了研究,旨在了解不施氮肥条件下不同大豆产区生物固氮的最大供氮能力,为大豆的合理施肥和充分发挥生物固氮作用提供理论依据。【方法】采用15N自然丰度法,在2011年和2012年测定了在不施用氮肥条件下我国4个大豆主产区包括黑河、 大庆、 长春、 铁岭、 济宁、 延安、 南宁等7个试验点在内的大豆生物固氮效率、 生物固氮量及其对产量的贡献。15N自然丰度法的原理是利用非固氮参照作物从土壤中吸收的15N丰度高于固氮植物,根据两者的15N自然丰度差异估算出固氮植物的生物固氮率。所选的非固氮参照作物必须同大豆生长季一致,并且各试验点选用同一种非固氮植物以保证各地数据的可比性。通过查阅文献,有研究使用玉米作为参照作物,并且符合上述要求,因此本研究选择玉米作为非固氮参照作物。【结果】在不施氮肥条件下,我国大豆在正常降水年份的生物固氮效率为47%～70%,其中铁岭最高为60%～70%,黑河最低为47%～54%;大豆的生物固氮量在N 92～150 kg/hm2之间变化,其中籽粒中的生物固氮量占总固氮量的65%～81%,生物固氮量最高的试验点为长春,最低的试验点为延安;生物固氮对产量的贡献在1039～1867 kg/hm2之间,其中最高的试验点为长春,最低的试验点为延安;在延安试验点苗期～开花期极度干旱的2011年,大豆缺水严重抑制了根瘤菌的数量和固氮酶的活性,其生物固氮效率、 固氮量及对产量的贡献均达极低水平,分别为15%和N 24 kg/hm2和245 kg/hm2。【结论】我国大豆不同主产区的生物固氮潜力存在较大差异,并且具有明显的分布规律。生物固氮效率以温带的铁岭为最高,向北至寒温带的黑河、 向南到亚热带的南宁均呈现逐渐降低的趋势。受种植密度等因素的影响,大豆生物固氮量及其对产量贡献的分布规律与生物固氮效率不完全一致,其中东北地区最高,其次是济宁和南宁,延安最低。     

施磷对玉米-大豆间作结瘤固氮及氮素吸收的影响

通过盆栽模拟试验,探讨不同供磷水平对玉米-大豆间作作物生物量、根瘤生长与固氮特性以及植株氮素吸收量的影响,并初步分析间作植株氮素吸收与生物固氮之间的关系。结果表明:不同磷水平下,玉米-大豆间作具有显著的氮吸收优势,氮吸收当量比(LERN)介于1.25～1.41之间。与单作相比,在3个磷水平上间作玉米的平均氮素吸收量在小喇叭口期、大喇叭口期和孕穗期分别提高30.95%、30.50%和25.59%;间作大豆的平均氮素吸收量在分枝期、开花期和结荚期分别提高42.18%、32.25%和32.01%。与常规施磷水平下的单作处理相比,玉米-大豆间作条件下,磷肥减少50%并未降低玉米和大豆植株的氮素吸收量。在3个生育期,间作及施磷均显著提高了大豆根瘤数、根瘤重以及根瘤固氮酶活性,且磷肥减少50%供应时并不影响间作大豆根瘤的生长与固氮。本试验条件下,玉米-大豆间作具有氮磷养分协同高效的优势,可以减少磷肥施用。     

春大豆对不同来源氮素吸收利用的研究

应用15N示踪方法,研究了春大豆对不同来源氮素的吸收利用特点。结果表明:大豆氮素营养随生育进程呈现时期性变化,土壤氮和肥料氮所占比例逐渐降低,而根瘤固氮所占比例逐渐上升。在出苗至4片复叶期(VE-V4),大豆完全依靠土壤和肥料氮,是无机氮营养期;在4片复叶期至初花期(V4-R1),氮素营养仍然主要来自土壤氮,根瘤固氮作用快速上升,是根瘤固氮快速上升期;营养生长与生殖生长并行期(R1-R5),氮素营养主要来自土壤氮和根瘤固氮,两者作用接近,肥料氮的作用已很小,是无机氮营养与根瘤固氮并行期;生殖生长期(R5-R8),大豆氮素营养主要来自根瘤固氮和土壤氮,根瘤固氮的作用已超过土壤氮,是根瘤固氮营养期;供试大豆品种的根瘤固氮率为52.8%~67.2%、平均58.7%,土壤氮为31.5%~40.9%、平均39.8%,肥料氮为1.3%~1.8%、平均1.5%。     

氮素营养水平对大豆氮素积累及产量的影响

以“东农47”为试材,采用15N 标记的 (NH4)2SO4作为氮源,利用砂培方式研究了氮素营养水平对大豆氮素积累及产量的影响。结果表明,随外源氮水平增加,大豆植株氮素积累量和产量呈先增加后降低的变化趋势,当营养液氮浓度为50 mg/L时,植株氮素积累量和子粒产量最大。在 R4和 R5 期补充氮肥的供给明显增加植株对氮的积累,并能显著提高大豆产量。大豆生长需要一定量的“启动氮”,“启动氮”的作用维持到V3期对大豆氮的积累和产量形成效果最好。随外源氮水平增加,大豆吸收外源氮的比例增加,根瘤固氮所占比例降低,外源氮和根瘤固氮积累量随外源氮水平增加呈先增加后降低的变化趋势。当氮浓度为100 mg/L时,有利于植株对外源氮的吸收,当氮浓度为50 mg/L时,有利于根瘤固氮的积累,“启动氮”的作用维持到V3期根瘤固氮的积累明显增加; 在R4和R5期补充外源氮的供给可以显著增加对外源氮利用,以R5期效果最好。     

芽孢杆菌与根瘤菌复合包衣对大豆结瘤固氮能力的影响

为了探究不同芽孢杆菌与根瘤菌复合包衣对大豆结瘤固氮的影响,通过盆栽试验,设置不接菌对照(CK)、根瘤菌单独包衣(R)、阿氏芽孢杆菌(RB)和胶质类芽孢杆菌(RP)2种促生菌分别与根瘤菌双包衣以及 3种菌混合包衣(RBP)共5个处理,测定大豆根瘤数量、干重、根瘤固氮酶活性及植株氮、磷、钾含量,筛选根瘤菌剂最佳组合。结果表明,接种菌剂的处理均能够促进大豆结瘤固氮,其中RB处理效果最好,能够获得最高的大豆植株干重、根瘤数量、根瘤干重、固氮酶活性、全氮含量,比CK分别提高51.80%、14.44%、53.33%、44.36%、25.61%,3种菌包衣并没有比双接种促生效果更好。相关性分析表明,根瘤干重与固氮酶活性、根瘤数量及植株干重都呈显著正相关关系,说明根瘤的质量可能比数量更能准确评价共生固氮效率。此结果为根瘤菌剂应用于机械化种植提供可能性,为进一步推广根瘤菌剂的规模化生产应用提供了科学依据。     

锰胁迫对大豆氮素积累的影响

采用15N示踪技术与沙培相结合的方法,以最适锰浓度为对照,设置锰缺乏(分别为对照浓度的1/25和1/5作为重度和轻度锰缺乏处理)和锰过量(分别为对照浓度的5倍和25倍作为轻度和重度锰过量处理)4个锰胁迫处理,研究了锰胁迫对大豆氮素积累的影响。结果表明:与对照相比,锰胁迫并未明显影响生育前期大豆植株氮素积累,但对中后期氮素积累起显著抑制作用(P0.01),并且抑制作用随胁迫程度的加深而加重;锰胁迫对苗期(V4)肥料氮的积累无影响,但对其他生育时期肥料氮的积累均表现出不同程度的抑制作用;在整个生育期间,锰胁迫显著抑制了根瘤固氮的积累,大幅度减少了鼓粒期间根瘤固氮的积累;锰胁迫不仅显著减少了成熟期(R8)大豆营养器官和子粒中肥料氮、根瘤固氮、总氮的积累,还在一定程度上增加了营养器官中肥料氮、根瘤固氮、总氮的积累比例,子粒则相应减小。综合分析表明,锰胁迫对大豆肥料氮、根瘤固氮、以及总氮的积累均有抑制作用,抑制效果在大豆生育中后期表现明显,并且锰胁迫改变了成熟期大豆营养器官和子粒中肥料氮、根瘤固氮和总氮的积累比例。本试验所得结果丰富了锰胁迫与大豆氮素营养的相关研究内容,并为进一步的机理研究奠定了基础。     

氮肥对大豆结瘤固氮、籽粒产量和蛋白质含量的影响

  【目的】  合理施用氮肥不仅可提高大豆结瘤固氮能力,还可减少农业污染,实现大豆生产的高产优质高效。研究施氮时期和施氮量对大豆结瘤固氮、产量及蛋白质含量的影响,为大豆高产优质提供理论基础及科学依据。  【方法】  采用盆栽试验,供试大豆品种为‘东生35’,试验设2个氮肥施用时期(V2期和R1期)和3个氮肥施用量[N 0、5、100 mg/(kg, 土)],表示为N0、N5和N100。在大豆R2期(盛花期)和R5期(鼓粒期)取样分析了地上部干物质积累量、根瘤数量、根瘤干重和固氮酶活性。在R8期(成熟期)调查了大豆籽粒产量和蛋白质含量。  【结果】  施氮时期和施氮量对大豆地上干物质积累、结瘤和固氮能力均有显著影响。不论是V2期还是R1期施氮,大豆地上部干物质积累量均随着施氮量的增加而增加,而根瘤干重、数量则呈降低的趋势。R1期施氮条件下,N100处理的大豆盛花期根瘤数量和根瘤干重比N0分别下降了42.3%和32.8%,而固氮酶活性则均以N5处理最高;V2期施氮条件下,N5处理的大豆固氮酶活性在R2期和R5期较N0处理分别增加15.3%和27.1%。大豆籽粒产量和蛋白质含量均以N5处理最高,籽粒蛋白质含量较N0处理增加了6.3%～9.4%。结构方程结果表明,施氮量正向调控固氮酶活性,间接影响大豆产量;负向调控根瘤数量,间接影响大豆籽粒蛋白质含量。施氮时期直接负向调控大豆籽粒产量,正向调控籽粒蛋白质含量。  【结论】  合理施氮有利于大豆高产优质,早期(V2期)施用氮肥有利于大豆产量提升,而推迟到始花期(R1期)施用氮肥更有利于大豆固氮和籽粒蛋白质含量的增加。盆栽条件下,施氮量对大豆产量和蛋白质含量的影响大于施肥时期,施氮量均以控制在N 5 mg/(kg, 土)为宜。     

种植大豆对土壤氮素盈亏影响的估算

应用15N示踪方法,研究了种植大豆对土壤氮素盈亏的影响,并对土壤氮素盈亏进行了估算。结果表明:大豆成熟期70.4%~88.6%的氮素转移到籽粒中,大豆氮素收获率很高,导致土壤氮素亏损;秸秆还田时土壤氮素亏损量平均为39.2kg/hm2,秸秆不还田时土壤氮素亏损量平均为49.2kg/hm2;大豆根瘤固氮率与土壤氮素盈亏量呈直线相关,根瘤固氮率越高,土壤氮素亏损量越少;秸秆还田条件下,根瘤固氮率71.5%是土壤氮素盈亏平衡点,秸秆不还田时根瘤固氮率要达到80.9%才能保障土壤氮素盈亏平衡。     

短期高温胁迫对海岛棉不同部位果枝产量形成的影响

高温是影响棉花产量的重要环境因子,研究盛花期短期高温胁迫对海岛棉不同部位果枝产量及产量构成因素的影响,有助于为海岛棉选育耐热稳产性品种、制定丰产抗逆栽培技术提供理论方法。以‘新海43号’和‘新海49号’为材料,于盛花期在田间搭设增温棚,设置不同增温持续时间[0 d （CK）、3 d （H3）、6 d （H6）、9 d （H9）]模拟短期高温胁迫对海岛棉干物质积累、叶片净光合速率、蕾铃脱落率、产量及产量构成因素的影响。结果表明：盛花期短期高温胁迫,导致‘新海43号’和‘新海49号’中部果枝蕾铃脱落率显著增加,棉株总干物质积累量下降。在花后30~50 d,各增温处理棉铃的干物质量与对照相比显著降低;而花后40~50 d,两品种H6、H9处理茎、叶干物质量与对照相比显著升高。随生育进程的推进,‘新海43号’和‘新海49号’在H3、H6、H9处理下棉铃最大干物质量比对照分别降低8.9%、29.3%、36.3%和11.8%、28.1%、42.6%;棉铃日均积累量分别下降10.9%、32.8%、42.2%和12.8%、30.3%、45.9%;而达到快速积累期终止时期所需的时间分别增加5 d、8 d、14 d和1 d、5 d、10 d。在增温处理期间,两品种主茎叶P_n随增温持续时间的延长呈大幅下降趋势;增温结束后,各处理叶片P_n的衰减速度不同,在生殖生长后期（花后40 d） H3、H6、H9处理下叶片P_n均高于对照,表现为H9 > H6 > H3 > CK。短期高温胁迫导致两品种单株结铃数、单铃重和衣分显著降低,其中单株结铃数变异系数（15.4%~18.5%）最大,衣分变异系数（4.1%~4.7%）最小。‘新海43号’和‘新海49号’H3、H6、H9处理下单株结铃数分别减少21.6%、22.5%、28.9%和16.6%、26.4%、34.7%;而增温显著增加了上部果枝铃数,进而提高了上部果枝产量及产量贡献率。品种间,‘新海49号’净光合速率、单株结铃数和单铃重下降幅度以及蕾铃脱落率的增加幅度均大于‘新海43号’,说明‘新海43号’具有更好的耐热性。     

不同生育期大豆品种氮素积累特性研究

为研究不同生育期大豆品种的氮素积累特性,以10 个在黑龙江省哈尔滨地区生育期不同的大豆品种为试验材料,利用15N 示踪技术,在框栽条件下分析大豆植株全氮累积规律,以及不同氮素来源,即土壤氮、肥料氮和根瘤氮的积累和分配规律。结果表明:不同生育期大豆品种全株和各器官的全氮积累量,除了根部,均表现为晚熟品种＞中熟品种＞早熟品种,不同生育期品种间差异显著;不同生育期大豆品种土壤氮和肥料氮占全氮比例与生育期负相关,即早熟品种＞中熟品种＞晚熟品种,不同生育期品种营养器官中土壤氮和肥料氮比例高于荚皮和籽粒;不同生育期大豆品种根瘤固氮量和占全氮比例与生育期正相关,即晚熟品种＞中熟品种＞早熟品种,根瘤氮主要积累在大豆荚皮和籽粒中,分配到籽粒中的根瘤氮占全株根瘤氮积累量的76.38% ～ 92.25%。本研究为丰富不同生育期大豆品种氮素积累特性及氮肥调控提供数据支持。     

不同基因型大豆生长和结瘤对羟基磷灰石的吸收利用

以来源于东北、西北和南方的15个不同基因型大豆品种作为供试材料,利用砂培培养方法,研究不同基因型大豆利用钙磷的差异。结果表明,钙磷对西北大豆生物量的促进作用最大,其次是南方品种,最后是东北品种。与东北品种比较,西北品种和南方品种生物量分别较东北品种增加32.9%和26.9%。垦农18、垦98-602和黑豆分别与相同来源的其它4个基因型大豆生物量达到5%的差异显著水平。通过比较和方差分析认为,钙磷对促进大豆根生物量增加比对地上部生物量增加的作用大。钙磷对南方和西北大豆根瘤形成的影响比东北的大。钙磷对南方大豆根瘤干重的促进作用最大,其次是东北大豆,最后是西北大豆。然而,方差分析表明,垦农18根瘤干重与东北的其它4个品种差异达到5%显著水平;西北的5个品种根瘤干重未达到差异显著水平;安选普定皂角豆的根瘤干重与其它4个南方品种差异达到5%的显著水平。相同来源的大豆地上部含磷量的平均值进行比较,东北品种地上部含磷量最高,达到2.23gkg-1,西北品种为2.14gkg-1,南方品种仅含有1.69gkg-1;根系含磷量是南方品种最高,达到2.03g kg-1,西北品种为1.66g kg-1,东北品种仅含有1.57g kg-1;根瘤含磷是西北品种最高,达到4.62g kg-1,东北品种为3.80g kg-1,南方品种为3.89g kg-1。不同来源大豆基因型根际pH差异较大,5个品种根际pH的平均值相比较,东北大豆根际pH最高,为6.17,其次是南方大豆为6.01,最低的是西北大豆,pH为5.81。方差分析表明,无论哪种来源的大豆,各品种根际pH都未达到差异显著水平。钙磷利用效率由高到低的顺序是南方、西北和东北品种,分析认为磷素利用效率并不能完全代表作物对钙磷的利用差异,综合作物对磷的吸收累积量将更有代表性。     

丛枝菌根真菌与根瘤菌接种对大豆根瘤分布及磷素吸收的影响

在温室条件下,采用石英砂盆栽试验研究了大豆(冀豆6号)接种丛枝菌根真菌（Glomous mosseae）与根瘤菌 （Bradyrhizobium japonicum）对根瘤的形成、分布以及磷素吸收效率的影响。结果表明,大豆生长至开花期（接种后56 d）,与单接种根瘤菌处理相比,双接种AM真菌和根瘤菌显著增加大豆生物量、氮、磷含量、根系上的总根瘤数。单接种根瘤菌条件下,总根瘤数的48.4%分布在主根上,51.6%分布在侧根上;根瘤菌与AM真菌双接种时,总根瘤数的32.5%分布在主根上,67.5%分布在侧根上。双接种处理的侧根根瘤的固氮酶活性显著高于单接种处理的。双接种条件下大豆侧根中AMF侵染增强,尤其是结根瘤侧根上的AM真菌的侵染率高于未结瘤的侧根的菌根侵染率。接种后28 d单接种菌根真菌处理显著高于双接种处理的植株磷的吸收效率;而56 d 时趋势相反。以上结果表明,AM真菌侵染改变根瘤在大豆根系上的分布,根瘤数量、分布与结根瘤侧根上AM真菌的侵染强度存在正相关关系。     

铁营养对花生根瘤生长发育和功能的影响

通过营养液培养试验研究了铁对花生根瘤生长发育和功能的影响。结果表明,铁营养能够明显地提高花生地上部含氮量和总吸氮量。与对照相比,介质中供铁浓度为80mol/L时地上部含氮量和总吸氮量分别提高了2.0%和11.7%,表明铁直接参与了固氮过程;当铁浓度在0～80mol/L范围时,铁对根瘤起始点数量没有影响,而对可见根瘤数、根瘤重量和固氮酶活性影响较大。与对照相比,铁浓度为80mol/L时可见根瘤数和根瘤重量分别提高了194%和87%,都达到极显著水平。单株花生固氮酶活性和单位根瘤固氮酶活性分别提高了126%和10%。这表明铁营养主要是影响花生根瘤的生长发育,进而影响其根瘤的固氮功能。     

抽穗期高温对水稻叶片光合特性和干物质积累的影响

以不同温度胁迫下(35℃/3d、35℃/5d、38℃/3d和38℃/5d)的水稻田间试验为基础,研究抽穗期高温胁迫对两个水稻品种扬稻6号和南粳43的干物质积累和分配、叶片绿色度值(Soil and plant analyzer development,SPAD)和净光合速率的影响.结果表明,与常温对照(CK)相比,高温胁迫下,两个水稻品种干物质积累量、SPAD值和净光合速率显著下降(P＜0.05),茎鞘物质输出率和转运率显著增加(P＜0.05).随着胁迫温度的升高和胁迫时间的延长,两个水稻品种各指标的变化幅度逐渐增加.不同水稻品种对高温胁迫的反应不同,扬稻6号受高温影响要小于南粳43.     

花生主要碳代谢指标与根瘤固氮能力的关系

  【目的】  比较花生叶片碳代谢指标与根瘤固氮的关系,以寻找与根瘤固氮能力关系最为密切的叶片碳代谢指标,为花生育种提供可靠的判定方法。  【方法】  盆栽试验在山东省花生研究所莱西试验站进行,试验以19个花生品种 (系) 为材料,包括山东、河南、河北、四川等省份近年来审定或育成的品种 (系),辅助利用15N示踪技术,测定了花生叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性及根瘤固氮量,分析了碳代谢各指标品种间的差异性及其与根瘤固氮能力的关系。  【结果】  1) 不同品种叶绿素含量、净光合速率、可溶性糖含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性及根瘤固氮量均存在显著差异,其中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量变异系数均达12.0%以上,叶绿素a变异系数最大;净光合速率变幅为14.5～29.7 μmol/(m2·s),变异系数为21.5%,净光合速率最大值较平均值高36.9%;可溶性糖含量以日本千叶半蔓最高,较平均值高34.4%,约是可溶性糖含量最低品种日花1号的1.9倍;蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性变异系数分别为18.4%和24.3%,日本千叶半蔓蔗糖合成酶活性最高,豫花9326蔗糖磷酸合成酶活性最高;根瘤固氮量变异系数达20.0%以上,最大根瘤固氮量是最小根瘤固氮量的2.6倍。2) 根瘤固氮量与碳代谢各指标均呈极显著正相关关系,相关系数达0.793～0.950,相关性大小依次为蔗糖合成酶活性 > 可溶性糖含量 ≈ 类胡萝卜素含量 > 蔗糖磷酸合成酶活性 > 总叶绿素含量 ≈ 叶绿素b含量 > 净光合速率 > 叶绿素a含量。  【结论】  花生叶片碳代谢特性和根瘤固氮能力不仅具有显著的遗传变异性,而且碳代谢与根瘤固氮呈密切正相关,碳代谢为根瘤固氮提供能量,而根瘤固氮为花生叶片提供氮素营养,二者共同调节花生碳氮代谢及营养平衡。叶片可溶性糖含量及蔗糖合成酶活性不仅遗传变异性较大,而且与根瘤固氮量呈正相关,相关系数均达0.9以上,因此,可以选择叶片可溶性糖水平和蔗糖合成酶活性作为培育高根瘤固氮能力花生品种的依据。     

花期低温对晚稻干物质积累及分配的影响

以“广两优香66”为试材, 于2014年8-10月在南京信息工程大学农业气象站进行人工控制实验, 研究花期低温对晚稻光合作用和后期灌浆过程的影响, 并分析低温胁迫下晚稻后期干物质积累和分配的变化。低温胁迫温度设定为22℃/17℃（昼/夜）, 处理时间分别为2、4、6和8d, 分别依次记为T2d、T4d、T6d和T8d, 以外界环境条件32℃/25℃(昼/夜)为对照（CK）。结果表明：（1）低温处理后, T2d处理最大光合速率（Pmax）变化较小, T4d和T6d分别比CK下降11.66%和21.47%, T8d的Pmax仅为17.25μmol·m^-2·s^-1, 比CK减少28.54%。低温处理后叶片光饱和点（LSP）降低, 而光补偿点（LCP）明显升高, 与CK相比, T2d、T4d、T6d、T8d的LSP分别降低6.68%、8.08%、8.63%、10.87%, LCP升高2、3、4、6倍。说明低温处理降低晚稻叶片的光合能力;（2）对不同处理的灌浆过程的拟合表明, 低温处理时间越长, 达到最大灌浆速率所需时间（T-GRmax）越长, 晚稻最大千粒重（A）越小, 灌浆活跃期的时间（T90）也越短, 导致整体平均灌浆速率（GR）呈不同程度下降, 说明低温会减缓晚稻的灌浆过程;（3）低温处理时间越长, 晚稻结实率越低, 不超过2d低温对结实率无显著影响, 但4d及以上低温处理能显著降低晚稻结实率, T8d处理的结实率比CK降低34.39%;（4）晚稻总干物质与花期低温处理时间呈负相关, 且低温处理6d后总干物质显著减少, T8d处理总干物质比CK减少28.05%, 其中叶片和穗部减少较明显, 低温处理4d后两者干物质均明显下降, 处理8d后比CK分别减少42.57%和38.70%。研究表明花期低温处理抑制晚稻光合作用, 4d及以上低温处理显著降低结实率, 减缓籽粒灌浆过程, 对产量形成不利。     

磷素水平对大豆氮素积累及产量的影响

利用砂培方法和15N示踪技术研究了磷素水平对大豆氮素积累、根瘤固氮和产量的影响。结果表明:大豆植株氮素积累、根瘤固氮和产量均随磷素营养水平的提高而呈单峰曲线变化,营养液磷素浓度31mg/L左右时达到峰值,当营养液磷素浓度达11mg/L时,再提高磷素浓度对大豆根瘤固氮率无明显促进作用;而对于大豆植株氮素积累、根瘤固氮量和产量,只有当营养液磷素浓度达到21mg/L时,再提高磷素浓度才无明显促进所用,表明满足根瘤固氮的磷素营养水平较产量形成的水平要求低。     

燕麦花生间作系统作物氮素累积与转移规律

【目的】 研究燕麦‖花生间作系统中燕麦和花生的地上部干物质和氮素积累、花生根瘤固氮酶活性、固氮量及花生向燕麦的氮素转移量,明确间作花生固氮特性及花生向燕麦的氮素转移规律,进一步探索间作体系下氮素的循环机理。 【方法】 本研究在大田不施用氮肥的试验条件下,通过采用随机区组试验设计的方法,设置不同种植模式 (燕麦单作、花生单作、燕麦‖花生间作),采用传统挖根法和15N同位素标记法探索燕麦与花生的干物质积累量和氮素积累量,花生根瘤的生物固氮效率以及花生体内氮素向燕麦的转移规律。 【结果】 与单作燕麦相比,燕麦‖花生间作体系下,燕麦的地上部干物质量和氮素积累量均显著增加 (P < 0.05)。随着生育时期的推移,燕麦的地上部干物质量和氮素积累量在单作和间作模式下均呈现逐渐增加的趋势,成熟期达到最大值。成熟期,间作燕麦地上部干物质积累量比单作两年平均增加了40.6%,地上部氮素积累量平均增加了49.0%。间作花生的地上部干物质积累量与单作相比呈下降趋势,生育前期差异不显著,到成熟期,间作花生的干物质积累量两年平均比单作下降了20.6% ( P < 0.05)。开花结荚期间作花生的根瘤数和根瘤重比单作两年分别降低了21.3%和16.8%,单位质量的固氮酶活性平均降低了26.2% ( P < 0.05)。2011年和2012年,虽然在生理成熟期间作花生的固氮效率与单作相比分别提高了10.3%和37.1%,但花生生物固氮量分别降低了52.3%和26.3% ( P < 0.05)。2012年间作花生向燕麦的氮素转移率达到21.4%,转移氮量为15.3 mg/株。 【结论】 燕麦‖花生间作显著降低了开花结荚期花生单位质量的根瘤固氮酶活性,但提高了成熟期花生的固氮效率,促进了花生固氮能力的发挥,且在燕麦和花生共生期内,花生体内氮素可以转移到燕麦,从而增加了燕麦对氮素的吸收利用,实现地上与地下的相互调节和促进作用,因而,燕麦‖花生间作是东北农区农田生态系统优化氮素管理的重要途径之一。