供磷水平对苗期小麦地上和地下部性状关联性的影响

  【目的】  磷素是植物生长发育过程中必需的大量元素之一,土壤磷水平的高低对植物地上部和地下部性状有着显著的影响。探究高、低磷水平对小麦地上和地下部性状变化以及地上和地下部性状相关性变化的影响,为研究不同磷环境对小麦生长的影响,选育适应不同磷环境的优良小麦品种提供参考。  【方法】  小麦品种和磷水平双因素盆栽试验在河北农业大学温室内进行,供试土壤有效磷含量为5.50 mg/kg。试验设置0和200 mg/kg两个施磷水平;选用10个小麦品种。小麦分别在两个磷水平下生长35天后收获,测定小麦幼苗地上部性状（干重、相对生长速率、地上部磷吸收量、地上部磷含量和叶绿素含量）和根部性状（根干重、根长、根冠比、比根长、根直径、细根比例、根组织密度、根际土壤pH和酸性磷酸酶活性）。  【结果】  与高磷处理相比,低磷处理小麦地上部干重、地上部磷吸收量以及地上部磷含量分别显著降低了57.9%～72.2%、85.7%～89.8%、61.3%～71.7%,小麦根长、细根比例、根组织密度、根冠比以及比根长分别增加了50.9%～249.5%、32.5%～442.5%、–34.5%～400.0%、27.4%～198.9%、74.4%～395.3%,酸性磷酸酶活性提升了–8.1%～120.9%。在低磷条件下,小麦有32组地上和地下部性状间显著相关,在高磷条件下只有20组性状显著相关;低磷处理小麦地上和地下部协同相关性较高磷处理提升了60%。  【结论】  低磷条件下,小麦地上和地下部性状关联性较高,高磷供给弱化了小麦地上和地下部性状的关联性。     

碳对微生物–根系介导的蔬菜作物磷吸收的影响

  【目的】  碳是微生物代谢活动的能量来源,解析碳驱动的微生物磷周转对根系/根际属性以及作物磷吸收的影响,对探索提高磷利用效率的根际调控措施具有重要的指导意义。  【方法】  以绿叶蔬菜上海青(Brassica chinensis L., Xiaqing 3)为供试作物进行盆栽试验,供试碳源为葡萄糖。设置添加葡萄糖(+G)和不添加葡萄糖(?G,对照)两个处理,在添加葡萄糖后第7天和第21天,测定土壤微生物量磷与Olsen-P含量、根际酸性磷酸酶活性以及柠檬酸和苹果酸含量、根系形态(生物量、根冠比、根长、根系直径、比根长和根系组织密度)与根际生理(酸性磷酸酶、柠檬酸和苹果酸)指标和作物磷吸收量。  【结果】  添加葡萄糖后第7天,土壤微生物量磷增加,Olsen-P含量降低;上海青根系生物量和根冠比显著高于对照,另外,与不加葡萄糖处理相比,添加葡萄糖导致上海青总根长降低33%,根系平均直径增加27%,比根长降低46%,根际柠檬酸含量增加106%。从第7天到第21天,添加葡萄糖处理土壤微生物量磷降低,Olsen-P含量增加,上海青根系生长速率显著提高。葡萄糖添加后第21天,添加葡萄糖处理土壤Olsen-P含量高于对照土壤;与不加葡萄糖的处理相比,根际酸性磷酸酶和柠檬酸的分泌降低,上海青根系总根长增加,其相对增加量为31%。添加葡萄糖对第7天和第21天上海青地上部磷吸收没有显著影响。  【结论】  添加葡萄糖提高了前期(添加葡萄糖后第7天)根际微生物量磷,降低了Olsen-P含量,促进根际柠檬酸的分泌满足作物生长对磷的需求。后期(添加葡萄糖后第21天),微生物量磷的降低促进土壤有效磷含量的增加,刺激根系快速伸长。微生物介导磷周转诱导作物调节根系形态和根际分泌物响应土壤磷环境的变化,维持地上部磷营养。     

秸秆添加对土壤微生物–根系形态介导的番茄磷吸收的影响

  【目的】  研究了添加秸秆后土壤微生物(包括解磷微生物)丰度、磷有效性的动态变化,以及作物根系的生长发育特征对作物磷吸收的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum)为供试作物进行田间试验,设置添加秸秆和不添加秸秆对照两个处理,在番茄移栽后第15、30及45 天,测定了番茄地上部生物量、磷含量和根系形态,同时测定了土壤微生物数量(细菌、真菌、解磷微生物)、微生物生物量磷和速效磷含量,分析了微生物?根系–作物磷吸收的关系。  【结果】  添加秸秆提高了成熟期番茄的地上部生物量,显著提高了叶片和地上部的磷吸收量,地上部(叶+茎+果实)总磷吸收量较不加秸秆番茄增加21.8%。与无秸秆对照处理相比,添加秸秆处理提高了土壤细菌以及具phoD,phoC和pqqC功能基因的解磷微生物丰度,增加了微生物量磷。添加秸秆处理降低了移栽后15 天番茄根系生物量和组织密度,增加了根系比根长,降低了移栽后15到30 天的番茄根系生长。番茄移栽后第30 天到45 天,土壤细菌、真菌丰度下降,微生物量磷降低,丰富的解磷微生物以及微生物量磷降低介导的磷活化,驱动番茄根系生长加快,比根长增加,根系直径降低。根系生长与土壤有效磷(Olsen-P)相关性显著。  【结论】  添加秸秆初期微生物增生导致番茄根系生长缓慢,后期微生物量磷的降低和解磷微生物对磷的活化促进细根的快速伸长。秸秆还田激发微生物量磷活化协同根系高效磷吸收特征,促进成熟期番茄地上部磷吸收的增加。     

不同磷水平外源独脚金内酯和独脚金内酯抑制剂对油菜根系形态和产量的影响

为明确外源独脚金内酯及其抑制剂对不同磷水平油菜根系形态和地上部生长的影响,本研究采用营养液培养和根箱土培试验,研究正常磷(250μmol/L)和低磷(5μmol/L)水平下外源独脚金内酯(GR24)和独脚金内酯合成抑制剂(TIS108)对甘蓝型油菜中双11号根系发育、地上部生长、磷和生长素含量、分枝数和产量等的影响。结果表明,在0～5μmol/L范围内,随着营养液GR24浓度的增大,油菜根系和地上部生长受到的抑制越来越严重。在0～1μmol/L范围内,随着营养液TIS108浓度的增大,油菜根和地上部生物量逐渐增加,在0.1μmol/L时达到最大;在1～5μmol/L范围内,随着营养液TIS108浓度的增大,油菜根和地上部生长受到的抑制程度加剧,在5μmol/L时抑制作用达到最大。低磷和正常磷处理外源添加GR24(5μmol/L)油菜根系生长均受到抑制,添加TIS108(0.1μmol/L)油菜根系生长均受到促进。GR24对油菜根系生长的抑制主要表现为主根长和总根长变短,根系总表面积和总体积变小,根尖数减少,根干重降低,根系磷含量降低,根系生长素含量降低,但地上部生长素含量增加。TIS108对油菜根系生长的促进作用主要表现为主根长和总根长增加,根系总表面积和总体积增大,根尖数显著增加,根干重增加,根系磷含量增加,根系生长素含量增加,地上部生长素含量降低。土培盆栽试验结果表明低磷处理喷施GR24油菜株高增加,分枝数减少,地上部干重减小,产量降低;低磷处理喷施TIS108株高降低,分枝数增加,地上部干重增大,产量增加。综上可知,利用外源独脚金内酯合成抑制剂能够调控油菜根系形态,地上部分枝数和产量,在作物减磷增效中具有较好的应用前景。     

黄腐酸添加量对低氮胁迫下小麦生长和根系形态的影响

【目的】黄腐酸(FA)是腐植酸中分子量较小、活性最大的组分,作为一种生物刺激素,FA可以促进植物生长,提高植株的抗逆性。研究黄腐酸不同添加量对低氮胁迫下小麦生长及根系形态的影响,为小麦减氮增效提供实践和理论参考。【方法】以小麦品种‘鑫华麦818’为材料进行了水培试验。将营养液氮浓度调节为硝态氮0.1 mmol/L模拟低氮胁迫(LN),并分别设置FA添加量0、30、60、90、120 mg/L,即LN-FA0、LN-FA30、LN-FA60、LN-FA90、LN-FA120,共5个处理;以正常供氮营养液(硝态氮4 mmol/L)为对照(NN)。分析了小麦根系形态、植株生物量、植株氮浓度、氮累积量、叶片氮代谢关键酶活性等指标。【结果】与LN-FA0相比,LN-FA30、LN-FA60、LN-FA90和LN-FA120处理的地上部生物量分别提高了16.31%、23.18%、26.75%和35.16%,LN-FA120的地上部生物量与正常氮处理已无显著差异;LN-FA30、LN-FA60和LNFA90总根长增加了35.00%～44.67%,根表面积增加了39.93%～95.42%,根体积增加了...     

不同磷供应水平下小麦根系形态及根际过程的变化特征

以石麦15和衡观35两个品种小麦为试验材料,应用根袋栽培方式,研究了不同施磷量对小麦根系形态和根际特征的影响。结果表明,与施磷量P2O5 0.1 g/kg相比,高量供磷（P2O5 0.3 g/kg）条件下石麦15地上部生物量和磷累积量增加幅度大于衡观35;但不施磷处理衡观35地上部生物量降低幅度小于石麦15,磷含量和累积量高于石麦15,衡观35耐低磷能力较强。土壤供磷不足时,衡观35总根长中直径0.16 mm细根所占比例高于石麦15,根系平均直径较小;而高磷供应下,石麦15根系中直径0.16 mm细根长度较长,在总根长中所占比例较高。总根长和直径0.16 mm的细根长度与植株地上部磷累积量之间呈显著正相关关系。总根长越长尤其是细根越多,有利于促进植株对磷的吸收。与非根际土壤相比,高磷供应下根际土壤有机磷含量增加,微生物量磷含量降低;而供磷不足时根际土壤碱性磷酸酶活性较高,有机磷含量较低。与施磷量P2O5 0.1 g/kg相比,高量供磷下根际土壤pH值升高、碱性磷酸酶活性下降,不施磷处理根际土壤pH值降低。本研究表明,供磷不足时,小麦根系形态和根际过程均发生适应性变化,而高量供磷条件下,小麦植株根系形态的改变因品种而异。     

两种磷效率小麦在不同土壤上根际特征的差异

以磷高效型小麦小偃54和磷低效型小麦京411为研究对象设计三室根箱试验,通过测定生物量、吸磷量、pH和酸性磷酸酶,对比两种小麦在不同磷水平(P0 mg/kg土、100 mg/kg土)及两种不同土壤上(石灰性黑垆土、酸性红壤)根际特征的差异。试验结果表明,黑垆土上,增施磷肥使小偃54的总生物量增加了14.99%,京411增加了26.53%,总吸磷量二者分别增加了99.29%和83.70%;红壤的速效磷含量高,施肥仅提高了磷低效型小麦京411的生物量。黑垆土上磷胁迫并未造成小偃54与京411各部分生物量和吸磷量的显著性差异,但小偃54的根际pH降低值和酸性磷酸酶的活性却已显著高于京411;P0处理时,红壤上小偃54的地上部和总生物量显著高于京411,虽然红壤的速效磷含量高于黑垆土,但在P0处理时两种小麦在两种土壤上的生物量和吸磷量并无显著性差异。就根际分泌物而言,石灰性黑垆土上,小偃54的根系在低磷胁迫下通过降低pH和分泌酸性磷酸酶来活化土壤中难溶态的磷,而在红壤上小偃54的pH和酸性磷酸酶的活性保持稳定。酸性红壤中两种小麦酸性磷酸酶活性显著高于石灰性黑垆土。由此可见,两种磷效率小麦在两种不同性质土壤上活化机理存在差异。     

不同磷水平对红壤溶液中锰、铝、镁和钙浓度变化以及小麦生长的影响

为了探明不同磷水平对红壤中土壤溶液主要金属离子变化的影响以及小麦对磷的响应,确定红壤中小麦适宜的施磷水平,采用原位提取土壤溶液和比较生物量的方法,监测了短期内红壤溶液中主要金属离子浓度变化及小麦生物量的变化。结果表明:碳酸钙的加入可以显著升高酸性红壤的p H,土壤溶液中铝、锰和镁浓度显著低于未加碳酸钙处理;800 mg/kg磷处理后铝、锰、镁和钙的浓度要比未加磷处理分别至少降低47%、44%、37%和33%。随着施磷量的增加,小麦在200 mg/kg磷处理时积累的生物量最大,随后磷增加,小麦生物量反而降低。而加碳酸钙处理小麦地下部生物量随着施磷量增加则降低。结果表明碳酸钙不仅可以有效升高土壤p H,降低土壤溶液铝浓度,还降低土壤溶液中锰的浓度。磷的加入同样可以降低锰和铝的浓度,缓解铝和锰毒害。红壤中生长小麦的适宜施磷量为200 mg/kg。     

苗床添加胶质芽孢杆菌菌肥对2种烟草幼苗生长和养分吸收的影响

采用胶质芽胞杆菌(Bacillus mucilaginosus)菌肥均匀拌入苗床育苗基质的方式,研究了不同添加比例对红花大金元(Honghuadajinyuan)和云烟85(Yunyan85)幼苗生长的影响。结果表明:育苗基质添加胶质芽孢杆菌菌肥能够有效促进红花大金元幼苗根系的发育,增加其根系总长、根表面积和根体积,同时促进了侧根的生长,其中5%添加量烟株幼苗根系活力较对照增加90.2%,总生物量较对照增加81.1%,且N、P、K的累积量也显著增加;添加胶质芽孢杆菌菌肥能显著提高云烟85的根系活力,其中5%添加量较对照增加54.8%,随着添加量的增加总生物量较对照呈显著增加趋势,但处理间差异不显著,5%添加量时较对照增加26.2%,N、P、K的累积量也显著增加。可见,苗床添加胶质芽孢杆菌菌肥对烟草幼苗的生长发育及营养物质的吸收累积具有促进作用,其中以苗床5%添加量时效果最优。     

分室磷添加下菌根对滇池流域红壤间作玉米生长及磷素利用的影响

随着全球范围内磷矿资源短缺问题的日益严重,间作或菌根技术强化作物对土壤磷(P)的利用及增产增收的效应受到越来越多的关注。通过三室隔网盆栽模拟试验研究了分室磷处理[不添加磷(P0)、添加有机磷(OP50)、添加无机磷(IOP50)]和根室不接种(NM)、根室接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae(GM)对与大豆间作的玉米的生长及磷素利用的影响。研究结果表明:所有复合处理中,以间作?GM?IOP50组合处理下的玉米根系最短和地上部生物量最高;OP50处理下,间作玉米的菌根侵染率显著高于单作处理。间作条件下,无论分室磷添加与否,接种GM处理的玉米地上部生物量明显高于NM处理;接种GM处理的玉米根系生物量和株高均显著高于NM处理,且根系生物量以间作?GM?OP50组合处理下最高。接种GM条件下,P0、IOP50、OP50处理下的间作植株生物量较单作处理分别提高45.98%、111.33%、33.56%。单作条件下,无论分室磷添加与否,接种GM处理的玉米地上部磷含量均显著高于NM处理;无论何种种植模式及分室磷添加与否,接种GM处理的植物根系磷含量均显著高于NM处理。无论磷添加与否,间作?GM组合条件下的玉米地上部磷吸收量均显著较高,其中IOP50处理下的地上部磷吸收量显著高于OP50处理。间作?GM组合条件下,IOP50处理玉米根系的磷吸收效率均显著高于OP50处理。可见,接种GM、分室磷添加和间作各自在一定程度上促进了玉米的生长。综合菌根侵染、生物量及磷含量与吸收量、磷吸收效率等指标,所有复合处理中以间作?GM?IOP50组合对玉米地上部的促生作用最好,玉米磷素吸收最多,可望有效强化滇池流域红壤坡耕地磷素的利用。     

CO2浓度升高对美洲商陆富积铯及其根际微生物特征的影响

在开顶式气室(OTC)中采用盆栽试验研究了不同Cs污染浓度(0、100、300、500、1000mg/kg)下,CO2浓度(860μl/L)对美洲商陆(Phytolacca americana Linn.)生物量、Cs富集量及根际土壤微生物的影响。结果表明,与正常CO2浓度相比,CO2浓度升高显著增加美洲商陆地上、地下部分的生物量,其增幅分别为3%~30%和6%~56%;也显著提高了美洲商陆地上、地下部分Cs的含量,最大增幅分别为41%和60%。同时,CO2浓度升高还显著增加美洲商陆根际土壤中细菌、放线菌、真菌的数量,其增幅分别为19%~32%、41%~21%、25%~58%。同一CO2浓度条件下,根际土壤微生物总量与美洲商陆总生物量之间存在显著的相关性。植物生物量、Cs吸收量以及根际土壤微生物量增加,意味着CO2浓度升高有利于利用美洲商陆修复Cs污染土壤。     

丛枝菌根真菌对镉胁迫下芦竹生长、光合特性和矿质营养的影响

为揭示丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）对芦竹耐镉（Cd）胁迫的作用及其机理，采用大棚盆栽试验，利用丛枝菌根真菌（AMF）摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae，FM）、根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices，RI）、地表球囊霉（Glomus versiforme，GV）进行接种试验，研究了在Cd胁迫下接种AMF对芦竹生长、光合、矿质营养的影响。结果表明：AMF能够显著改善Cd胁迫下芦竹的生长状况，与对照相比，接种处理芦竹的株高增加19.09%~27.98%，叶长增加12.18%~31.06%，叶绿素相对含量SPAD值增加8.55%~9.36%，地上和根系生物量分别增加20.08%~31.41%、12.24%~24.12%，最大净光合速率增加7.08%~32.12%，芦竹根系全P含量增加30.26%~46.05%。接种处理后芦竹地上Cd含量介于68~105.97 mg/kg之间，显著高于对照处理（42.20 mg/kg），根系Cd含量介于113.07~221.47 mg/kg之间，显著高于对照处理（46.47 mg/kg），且根系Cd含量显著高于地上部。Cd胁迫下不同AMF菌种对芦竹产生的效应有差异，其中，RI处理对芦竹株高、叶长促进效应最好，经GV处理的芦竹全N、全P、全K含量以及Cd含量最高。Cd胁迫下接种AMF能促进芦竹的生长，增强其光合作用，提高全N、全P、全K吸收量，同时增强了芦竹对Cd的吸收。该研究表明芦竹丛枝菌根共生体对重金属Cd具有较强的固持作用，在Cd污染土壤修复中具有潜在应用价值。     

灌溉和施氮对河西走廊紫花苜蓿生物量分配与 水分利用效率的影响

确定河西地区紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,对优化当地紫花苜蓿栽培草地生物量分配和提高水分利用效率具有重要意义。本研究利用田间试验研究了不同灌溉量(W1:当地灌溉量的60%;W2:当地灌溉量的80%;W3:当地灌溉量1 920 m3·hm-2)和施氮量[N1:0 kg(N)·hm-2;N2:40 kg(N)·hm-2;N3:80 kg(N)·hm-2;N4:120 kg(N)·hm-2]对2年生紫花苜蓿生物量分配特征及水分利用效率的影响。结果表明:灌溉量为W2和W3时均显著增加了紫花苜蓿株高、单株分枝数、地上生物量,及20~40 cm、40~60 cm和0~60 cm土层的根系体积、根系生物量和水分利用效率,且W2和W3的紫花苜蓿株高、单株分枝数和地上生物量差异不明显,说明采用当地灌溉量的80%水量时,紫花苜蓿水分利用效率最高。随着施氮量增加,紫花苜蓿单株分枝数、叶茎比、根系体积、根系生物量、地上和地下生物量比和水分利用效率均呈现先增加后降低的趋势,且在施氮量为80 kg(N)·hm-2时最大,说明紫花苜蓿根系发育和水分利用效率对氮的响应均存在剂量效应。在水氮互作条件下,处理W2N2或W2N3中紫花苜蓿株高、单株分枝数、根系体积和0~20 cm、20~40 cm、0~60 cm根系生物量及地上生物量与地下生物量比值和水分利用效率达到最优。结合上述分析得出在灌溉量W2和施氮N3时,紫花苜蓿地上地下生物量比值和水分利用效率达最大值,表明河西走廊紫花苜蓿栽培草地的适宜灌溉量为当地灌溉的80%,施氮量为80 kg·hm-2,此时紫花苜蓿水分利用效率和地上地下生物量比值配置最优。     

施磷量对不同磷效率小麦氮、磷、钾积累与分配的影响

在土培盆栽条件下,以磷高效小麦(CD1158-7、省A3宜03-4)和磷低效小麦(渝02321)为材料,研究了不施磷、施磷(P)10、20和30mg/kg对小麦不同生育时期生物量、籽粒产量及氮、磷、钾的积累与分配的影响。结果表明:(1)随施磷量的减少,不同磷效率品种小麦籽粒产量和生物量均减少;同一施磷处理,磷高效品种籽粒产量和生物产量高于磷低效基因型。不施磷、施磷10mg/kg,高效品种CD1158-7、省A3宜03-4的籽粒产量为低效品种渝02321 的1.84 倍和1.74倍、1.64倍和1.27倍。(2)低磷处理,磷高效品种小麦植株能够积累较多的氮素;扬花期之前,磷高效品种氮素积累量占小麦全生育期积累量的比例高于低效品种。拔节期、孕穗期氮素分配比例为叶>茎>根,扬花期为叶>茎>穗>根,而成熟期为籽粒、颖壳>茎>叶>根。拔节期和孕穗期磷高效品种根的氮素分配比例高于低效品种,而扬花期和成熟期磷高效品种穗(籽粒)氮素分配比例较高。(3)小麦植株磷素积累量主要集中在拔节期以后的生育时期,占全生育期的82.32%~94.23%。低磷处理,高效品种在拔节期和孕穗期磷素积累量高于低效品种,孕穗期尤为突出。扬花期之前,不施磷处理下,磷高效品种根的磷素分配比例较高。(4)不同施磷处理下,拔节期、孕穗期及扬花期,磷高效品种小麦的钾积累量高于低效品种。不同器官钾素分配比例拔节期和孕穗期均为叶>茎>根,扬花期为茎>叶>穗>根,成熟期为茎>叶>籽粒、颖壳>根。磷高效品种在颖壳和籽粒的钾素分配比例高于低效品种。     

磷肥和钾肥对老龄多叶老芒麦牧草生物量和品质的影响

对8龄多叶老芒麦人工草地进行施磷、钾试验。结果显示,施磷肥对抽穗期、开花期和乳熟期老芒麦的地上生物量分别增重16.25%~50.32%、5.86%~35.74%和10.72~44.37%,施钾肥增重16.96%~51.56%、9.63%~58.32%和12.70%~46.91%。在氮钾或氮磷施量适中时,配施磷肥112.5 kg/hm2或配施钾肥75 kg/hm2时,老芒麦的地上生物量最大。配施磷和钾能显著增加老芒麦025 cm根重（P＜0.05）。配施磷或钾75 kg/hm2时,老芒麦05和025 cm根重最大,分别为8.97 g/m2、9.06 g/m2和21.39 g/m2、23.84 g/m2。配施磷和配施钾时,老芒麦茎秆中粗蛋白（CP）和粗脂肪（CF）含量呈先增后降变化,施磷75 kg/hm2或施钾112.5 kg/hm2时,老芒麦茎杆中CP和CF的含量最大。配施等量磷、钾肥,施磷茎秆中CP和CF含量高于施钾,二者最大值差分别是0.53%和0.38%。三个生育期内,老芒麦地上部分与地下根系增重不总是与施肥量呈正相关,相同施肥量下钾肥的增重略高于磷肥。     

Responses of wheat to arbuscular mycorrhizal fungi: A meta-analysis of field studies from 1975 to 2013

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) can benefit growth and yield of agriculturally significant crops by increasing mineral nutrient uptake, disease resistance and drought tolerance of plants. We conducted a meta-analysis of 38 published field trials with 333 observations to determine the effects of inoculation and root colonization by inoculated and non-inoculated (resident) AMF on P, N and Zn uptake, growth and grain yield of wheat. Field AMF inoculation increased aboveground biomass, grain yield, harvest index, aboveground biomass P concentration and content, straw P content, aboveground biomass N concentration and content, grain N content and grain Zn concentration. Grain yield was positively correlated with root AMF colonization rate, whereas straw biomass was negatively correlated. The most important drivers of wheat growth response to AMF were organic matter concentration, pH, total N and available P concentration, and texture of soil, as well as climate and the AMF species inoculated. Analysis showed that AMF inoculation of wheat in field conditions can be an effective agronomic practice, although its economic profitability should still be addressed for large-scale applications in sustainable cropping systems.     

低磷环境下接种丛枝菌根真菌促进紫花苜蓿生长和磷素吸收的机理

  【目的】  磷极易被土壤吸附和固定,导致土壤中磷有效性较低。研究接种丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 和低磷处理两者交互对紫花苜蓿生长和磷吸收的影响,为提高碱性土壤中磷肥利用率提供理论依据。  【方法】  以黄绵土和紫花苜蓿 (Medicago sativa) 为试验材料进行盆栽试验。在施磷0、5、20 mg/kg (P0、P5、P20) 3个水平下,分别设接种和不接种丛枝菌根 Glomus mosseae BGC YN02 (+AMF、–AMF) 处理。植物生长120天后测定植株生物量、磷吸收量、AMF侵染率以及根际和非根际土壤的pH、土壤碱性磷酸酶活性、土壤有效磷含量、土壤微生物生物量磷,分析根际有机酸的组成与含量。  【结果】  +AMF处理中植物根系被AMF侵染,且施磷水平对侵染率没有显著影响;施磷和+AMF处理显著提高了植株地上部、地下部生物量以及磷含量,其中P20+AMF处理生物量和磷含量最高;根际有机酸总量随施磷水平上升而显著降低,但+AMF处理有机酸总量高于–AMF处理,其中柠檬酸和乙酸含量的变化较为明显;施磷和+AMF显著降低土壤碱性磷酸酶活性,增加土壤有效磷含量和微生物生物量磷,且低磷环境 (P0、P5) 下根际土壤碱性磷酸酶活性和微生物生物量磷均显著高于非根际土;P20处理显著降低磷利用效率和磷肥利用率,+AMF处理显著提高磷肥利用率。  【结论】  碱性土壤 (黄绵土) 中,AMF和紫花苜蓿根系能建立较好的共生关系,低施磷水平 (施磷量 ≤ 20 mg/kg) 对AMF侵染率没有显著影响。施磷和接种AMF均可以显著促进紫花苜蓿生长和磷吸收。低磷环境下,接种AMF可以扩大植物根系吸收范围,同时增强根际土壤碱性磷酸酶活性,促进根系分泌有机酸,特别是乙酸和柠檬酸,从而提高磷肥利用率。     

关中平原冬小麦临界磷浓度稀释曲线的构建与磷营养诊断

  【目的】  基于关中平原冬小麦施磷量与小麦磷营养的关系,建立临界磷浓度稀释曲线,为当地冬小麦科学施磷提供理论依据。  【方法】  长期定位施磷田间试验始于2009年,供试小麦品种为‘西农979’。设置4个施磷水平(P₂O₅) 0、60、120、180 kg/hm2,分别记为P0、P60、P120和P180处理。于2018—2021年冬小麦拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期和成熟期取样,分析冬小麦地上部生物量、植株磷浓度,记录小麦产量。利用2018—2020年冬小麦地上部生物量和植株磷含量建立临界磷浓度稀释模型,计算磷营养指数 (PNI)。依据2020—2021年冬小麦数据验证磷营养指数诊断的可靠性。  【结果】  1) 施用磷肥可显著增加冬小麦穗数和穗粒数,显著降低千粒重,2018—2021年3季冬小麦依次提高穗数50.7%～53.0%、23.1%～29.7%和17.5%～19.0%,穗粒数依次提高28.6%～34.2%、22.7%～24.1%和18.7%～19.6%,千粒重依次降低1.1%～2.9%、3.5%～7.0%和1.3%～4.9%,P60、P120和P180处理间穗数、穗粒数(2018—2019年除外)差异不显著。随着施磷量增加,冬小麦籽粒产量先持续增高而后降低,施磷处理下2018—2021年3季冬小麦依次增产104.3%～108.2%、39.8%～47.4%和27.6%～32.5%,在P120处理下产量达到最大值,2018—2021年3季依次为7100、6369和6714 kg/hm2。2) 冬小麦地上部生物量随生育进程的推进逐渐增加,地上部磷浓度随生育进程推进逐渐降低。同一取样时期,施磷量增加,地上部生物量和磷浓度也随之增加。据此,本研究2019—2020年建立的临界磷浓度稀释曲线模型为P_c=6.00DM–0.43,模型RMSE值为0.09,n-RMSE值为3.45%,表明模型模拟值的可靠性和稳定性达到要求。3) 随着施磷量增加,磷营养指数 (PNI) 增大,磷营养指数 (PNI) 在P120处理下最接近1。各施磷量处理下,冬小麦磷营养指数 (PNI) 随生育期的变化较小。  【结论】  依据不同施磷量下冬小麦地上部生物量和磷浓度,建立的临界磷浓度稀释曲线模型与磷营养指数 (PNI) 模型能够准确诊断关中平原冬小麦不同生育阶段的磷素盈亏状况,可用来指导关中平原冬小麦植株各生育期磷素含量评估和磷肥施用。     

深松耕对玉米根茎叶氮磷比及地上生物量的影响

植物器官氮磷比可以揭示植物生长发育过程的营养平衡。深松耕作为黄土高原半干旱区一种较好的农田耕作方法被广泛应用,尽管已被证实深松耕可以提高作物产量和地上生物量,但深松耕是否影响作物器官N/P及从作物器官N/P角度能否解释地上生物量增加的机制尚有待进一步研究。该研究于2016－2018年在黄土高原区设置了不同耕作方法（深松耕、旋耕、翻耕和免耕）和施氮量（基肥200 kg/hm2、基肥200 kg/hm2+拔节期肥100 kg/hm2）的田间裂区试验,研究了不同处理对玉米地上生物量、不同器官（根、茎和叶）中N/P的影响以及其N/P与地上生物量的关系。结果表明：1）相比翻耕、免耕,深松耕能显著提高地上生物量（P<0.05）,2016和2018年地上生物量深松耕比翻耕、免耕分别提高了9.56%、9.29%和4.67%、5.94%;2）相比翻耕、免耕,深松耕和旋耕均能显著降低根、叶的N/P（P<0.05）,深松耕根、叶N/P分别为19.90、17.74,降幅最大;施肥措施及耕作方法与施肥措施的交互作用对根、茎和叶的N/P无显著影响;3）通过结构方程模型分析发现,耕作方法通过影响根和叶N/P,间接影响地上生物量,效应值分别为0.10和0.14,耕作方法对地上生物量无直接显著影响,说明了根和叶的N/P是影响地上生物量的两种重要的间接因素;通过线性混合效应模型分析得出,地上生物量与根、叶N/P呈显著负相关关系,与茎N/P无相关性。研究表明深松耕通过降低玉米根和叶N/P,促进植物氮磷营养平衡的生态策略来提高地上生物量。研究结果对进一步揭示耕作与施肥对玉米生产与农田生态系统氮磷平衡的影响机制具有一定的借鉴意义。     

平水年和欠水年渭北旱地冬小麦临界氮浓度稀释曲线构建

降雨波动大和过量施氮是限制渭北旱地冬小麦生产中氮肥高效利用和高产稳产的主要因子。该研究旨在构建2种降雨年型下冬小麦临界氮浓度稀释曲线,分析氮营养指数诊断冬小麦氮素营养状况的可行性,为考虑降雨条件下旱地冬小麦精准施氮提供理论依据。于2017—2021年在陕西合阳县开展4 a定位施氮试验,以晋麦47为试验材料,设置0、60、120、180、240 kg/hm² 5个施氮水平,其中2017—2018年和2020—2021年为平水年,2018—2019和2019—2020年为欠水年。研究2种降雨年型下施氮量对冬小麦氮素利用、产量及产量构成因素的影响,基于2种降雨年型下地上部生物量与植株氮浓度之间的关系,构建临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)优化施肥方案。结果表明:1)施氮量、降雨年型及其二者互作效应对穗数、千粒质量、产量影响显著或极显著。2)2种降雨年型下冬小麦临界植株氮浓度和地上部生物量均符合幂函数关系,但模型参数之间存在差异(模型参数a在平水年和欠水年分别为3.33、2.79 g/kg,参数b在平水年和欠水年...