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。     

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。     

根系分泌物不同组分对西南亚高山云杉人工林土壤微生物和胞外酶活性的影响

  目的  揭示根系分泌物不同组分对土壤微生物及其胞外酶活性的影响差异。  方法  在受控良好的根际生态模拟装置中,通过模拟根系每天向采自西南亚高山云杉人工林（约70年）的土壤中分别添加葡萄糖、草酸和甘氨酸溶液,并培养25天（共添加了70.65 mg 碳）。  结果  葡萄糖添加显著增加了几乎所有微生物类群（除了革兰氏阴性细菌）的活性,草酸添加也显著增加了绝大多数微生物群落的活性（如革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和总微生物群落）,但葡萄糖添加对微生物群落活性的增加效应较草酸明显,而甘氨酸添加则呈现出抑制微生物活性的趋势。同时,葡萄糖添加和草酸添加分别显著增加了β-1,4-葡萄糖苷酶和过氧化物酶的活性,并且也有增加酸性磷酸酶和多酚氧化酶酶活性的趋势,而甘氨酸添加对多数胞外酶活性的影响不显著。  结论  根系分泌物不同组分（葡萄糖、草酸和甘氨酸）对土壤微生物活性、群落组成和胞外酶产生了差异化的影响,造成这些差异的原因可能与根系分泌物不同组分所含的化学官能团（甲基和羧基）以及能量属性有关。因此,在未来构建根际生物地球化学循环模型时,应当充分考虑根系分泌物组分之间的差异效应。     

高磷小麦秸秆提高砂姜黑土磷有效性并促进土壤磷素的转化

  【目的】  研究不同含磷量的小麦秸秆还田对土壤磷素有效性的影响及其机理,为秸秆还田促进砂姜黑土磷素高效利用提供理论支撑。  【方法】  采用室内模拟培养试验方法,供试土壤为砂姜黑土。高磷和低磷小麦秸秆取自长期定位试验的施磷和空白对照小区,小麦秸秆含磷量分别为2.17、0.51 mg/kg。培养试验设不添加秸秆对照(CK)、添加低磷小麦秸秆(LS)、添加高磷小麦秸秆(HS) 3个处理,保持70%田间持水量,25℃下恒温培养90 天。在培养0、3、7、15、30、60、90 天时,测定土壤Olsen-P、无机磷组分、有机磷组分、磷酸酶活性、解磷菌数量、土壤微生物量磷(MBP),计算土壤MBP的周转量和周转率。  【结果】  土壤Olsen-P含量随培养时间增加,在培养第15 天达到稳定。培养90 天时,HS处理Olsen-P含量比CK提高了59.4%,而LS处理土壤Olsen-P含量比CK降低了23.9% (P<0.05)。培养90天时,HS和LS处理土壤Ca₁₀-P和Fe-P含量均显著低于CK处理,而Ca₈-P含量显著高于CK处理,HS处理的Ca₂-P含量显著高于LS和CK处理,而LS和CK处理Ca₂-P含量无显著差异。与CK处理相比较,LS和HS处理土壤活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量显著提高,而中等稳定性有机磷(MSOP)含量显著降低,3个处理间高稳定性有机磷(HSOP)含量无显著差异。HS处理的LOP含量比LS和CK处理分别提高了37%和158%。HS和LS处理均促进了MSOP向LOP和MLOP形态转化。秸秆还田增加了土壤中解有机和无机磷细菌数量以及土壤磷酸酶活性。添加秸秆后增加了土壤MBP的累积同化量、累积矿化量、周转量和周转强度,HS处理的提升效果高于LS处理。HS处理下MBP的周转期较LS处理短。  【结论】  高磷小麦秸秆施用更有利于土壤中Ca₁₀-P和Fe-P向Ca₂-P和Ca₈-P的有效转化,更有效提升了微生物量磷的矿化和周转,提高砂姜黑土潜在的供磷能力。因此,高磷小麦秸秆还田可增加砂姜黑土磷的有效性,而低磷小麦秸秆还田可能会降低砂姜黑土磷的有效性。     

施磷影响番茄磷吸收的根系及微生物动态过程

探究不同供磷条件下蔬菜作物根系形态、根际生理属性和解磷微生物丰度的变化,有助于揭示蔬菜作物 高效利用磷的机制,为高投入蔬菜种植体系实现减磷增效提供理论基础。以番茄为供试作物进行田间试验,设 置 T0(不施化学磷肥)、T0.5P(施磷量 100 kg/hm²;减施化学磷肥 50%)、T0.8P(施磷量 160 kg/hm²;减施化学磷肥 20%)、TP(施磷量 200 kg/hm²;常规施磷)4 个处理,测定移栽后第 15、30 及 45 d 番茄地上部生物量和磷吸收 以及根系形态(根长密度、比根长)、根际生理属性(有机酸含量)和土壤解磷微生物(phoD、phoC 和 pqqC)基 因丰度,阐明降低磷肥施用量影响作物根系、微生物以及驱动番茄磷吸收的动态过程。与常规施肥相比,减施磷 肥 50%(施磷 100 kg/hm²)促进了移栽后 45 d 番茄根系比根长的增加,提高了移栽后 45 d 番茄根际有机酸的分泌, 同时刺激了移栽后 30 和 45 d 土壤编码 phoC 和 pqqC 基因解磷微生物的增生。解磷微生物 phoC 和 pqqC 基因丰度 与番茄根系比根长和根际有机酸的分泌呈显著正相关。减施磷肥 20%(施磷 160 kg/hm²)与常规施肥相比,对番 茄根系根长密度、比根长以及根际有机酸的分泌无显著影响,但显著促进了成熟期番茄地上部磷吸收。集约化蔬 菜种植体系具有较大的减施磷肥的空间,最大化发挥植物根系形态、生理可塑性以及协同解磷微生物活化磷的能 力是实现减磷增效的关键。     

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。     

小麦根际解钾微生物与土壤钾含量、钾素利用率及根系活力的关系

  【目的】  探讨肥料施用方式和施钾量对土壤不同形态钾含量及小麦根系活力的影响,以期为提高土壤钾素利用效率提供技术支持。  【方法】  2018—2020年连续两年,采用裂裂区设计,主区为肥料 (A):设20%有机肥 (鸡粪)+80%氮肥 (A1),100%氮肥 (A2) 2个水平;副区为施钾量 (B):设不施钾 (B1)、减量施钾80 kg/hm2 (B2)、常规施钾120 kg/hm2 (B3)、增施钾肥160 kg/hm2 (B4) 4个水平;副副区为小麦品种 (C):西农979 (C1)、豫农202 (C2)。分别在冬前、返青、拔节、开花、灌浆、成熟时,调查分析根际解钾微生物数量、土壤不同形态钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率。  【结果】  联合方差分析结果表明,有机肥、施钾量、品种及年份对根际解钾微生物数量、土壤速效钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率和产量的影响均达5%或1%显著水平。在小麦全生育期内,与单施化肥相比,有机肥和化肥配施条件下根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力显著提高,缓效钾和矿物钾含量降低;随施钾量提高,根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力、钾素利用效率提高,而施钾量过大时则有所降低;有机肥和常规施钾量配施处理的根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力较其他处理显著提高,而缓效钾和矿物钾含量降低幅度最大。有机肥和钾肥配施较单施化肥处理的钾素利用效率提高2.24%,与不施钾相比,在两年中常规施钾植株钾素利用效率提高幅度最高可达75.15%,且有机肥和常规施钾配施处理下钾素利用效率提高幅度最大达4.66%。相关分析结果表明,不同生育时期根际解钾微生物数量与小麦根系活力、土壤速效钾、缓效钾或矿物钾含量呈显著或极显著正相关。  【结论】  有机肥和化肥配施可增加土壤根际解钾微生物数量,提高土壤速效钾含量而降低缓效钾和矿物钾含量。钾肥减施条件下,采用有机无机肥配施模式有利于提高土壤钾素利用率,增强小麦根系活力,本研究条件下,黄淮平原典型麦田的施钾策略是有机无机肥配施,K₂O施用量以120 kg/hm2为宜。     

根系分隔方式对玉米/大豆根际土壤碳含量及磷有效性的影响

【目的】豆科与禾本科间作体系中对磷有效性的影响主要集中在根系分泌物的活化作用,由根际沉淀引起的土壤碳含量与磷酸酶活性变化及其对红壤磷有效性的影响机制尚不清楚。【方法】本研究以间作玉米大豆为研究对象,设置根系完全分隔、尼龙网分隔、不分隔3种方式,在0、21.83、43.67、65.50和87.34 P mg kg-1（分别记为P0、P1、P2、P3和P4）磷肥施用水平下进行盆栽试验,研究根系分隔方式对间作玉米大豆根际土壤微生物量碳（MBC）、溶解性有机碳（DOC）、根际土壤有机碳（ROC）、酸性磷酸酶活性（ACP）、碱性磷酸酶活性（ALP）、速效磷和Hedley磷组分的影响。【结果】相比完全分隔,根系不分隔可提高玉米和大豆根际土壤MBC含量,显著降低玉米根际土壤DOC含量,低磷水平（P0、P1）时显著提高大豆DOC含量,显著提高玉米（仅在低磷时）和大豆根际土壤ACP活性,低磷时显著提高大豆根际土壤ALP活性。除玉米活性磷组分外,根系分隔方式对间作玉米大豆根际土壤速效磷、磷组分有显著或极显著影响。根系不分隔较完全分隔可通过降低大豆根际活性无机磷（Pi）(P0除外)和中活性Pi从而提高玉米根...     

豆科绿肥替代化学氮肥促进柑橘幼苗生长和氮素吸收

  【目的】  果园豆科绿肥还田是实现有机肥替代化肥的重要途径。研究不同绿肥替代化学氮肥比例对柑橘幼苗生长、氮素吸收、根系形态及土壤微生物量的影响,以期为柑橘减施氮肥和实现绿色有机生产提供理论依据。  【方法】  以1年生柑橘(Citrus reticulate L.)幼苗为材料进行盆栽试验,供试绿肥为拉巴豆(Dolichos lablab L.)和印度豇豆(Vigna sinensis Hayata)。在相同氮磷钾养分施用量下,设置5个绿肥氮替代比例:0 (100%F)、25% (25%G+75%F)、50% (50%G+50%F)、75% (75%G+25%F)和100% (100%G),磷钾量不足时由化肥补齐。在柑橘抽春梢期测定其各部位干物质量和氮素累积量,分析柑橘根系形态和根系活力,并测定土壤微生物量碳氮含量。  【结果】  相比100%F处理,两种豆科绿肥替代化学氮肥均显著提高了柑橘干物质量和氮素累积量,以75%G+25%F和100%G处理的效果最好,其干物质量和氮素吸收量分别提高42.71%～82.95%和38.88%～53.31%;土壤微生物量碳含量提高了5.12%～48.42%,土壤微生物量氮含量提高了6.35%～133.67%,并且微生物量碳氮含量随着绿肥替代化学氮肥比例的增加而增加。绿肥替代化学氮肥处理明显提高了柑橘幼苗总根长和根表面积,其中以< 1.5 mm径级根提高最多。相比100%F处理,绿肥替代化学氮肥处理的柑橘幼苗总根长和根表面积分别提高88.34%～324.87%和78.82%～372.91%;柑橘根径级<1.5 mm 根长和根表面积随着拉巴豆替代化学氮肥比例增加而增加,而印度豇豆处理则以替代50%和100%化学氮肥处理最高。同时,相比单施化肥处理,拉巴豆和印度豇豆替代化学氮肥处理柑橘根系活力分别提高43.95%～47.48%和40.61%～66.14%。相关性和结构方程分析表明,两种豆科绿肥替代化学氮肥可直接影响柑橘干物质量,也可通过改善柑橘根系形态和活力,增加土壤微生物量碳氮含量,直接或间接地影响柑橘氮累积量和干物质量;绿肥C/N值和柑橘氮素累积量存在显著正相关性,其通过直接影响柑橘氮素累积量,或间接改变柑橘根系形态、根系活力和微生物量,进而直接或间接影响柑橘干物质量。  【结论】  在等氮磷钾养分条件下,拉巴豆和印度豇豆替代化学氮肥均明显促进了土壤微生物增殖,提高柑橘根系活力、根系长度和根表面积,促进柑橘氮素吸收和干物质积累。在不改变柑橘常规氮磷钾施用量的前提下,豆科绿肥替代75%～100%的化学氮肥为较适宜的替代比例,其能够促进柑橘幼苗氮素吸收和干物质积累。     

土壤紧实胁迫下根系–土壤的相互作用

  【目的】  土壤紧实胁迫破坏土体理化性质,阻碍作物根系生长,降低作物产量,是限制农业生产力提高的世界性难题。根系形态结构决定了植物对土壤资源的探索能力及其对胁迫环境的适应性。讨论紧实胁迫下植物根系–土壤的相互作用,综述国内外关于根系通过形态和生理改变等根系生物学潜力的发挥提高对紧实胁迫适应性的研究进展。  主要进展  土壤紧实胁迫增加根系穿透阻力,限制根系对土壤水分和养分的获取。植物根系会从形态和解剖结构方面对土壤紧实胁迫做出一系列适应性改变,充分利用土壤中的孔隙拓展生长空间。此外,根系也会对紧实胁迫做出生理响应,通过大量释放分泌物,影响根际土壤微结构,改变根土界面微域环境,降低根系生长的机械阻力。  展望  土壤紧实胁迫作为产量限制因素被长期忽视。通过发挥根系自身的生物学潜力,提高根系在紧实土壤中的适应性,对于最大限度地保证其在紧实胁迫下的正常生长非常关键,作为应对土壤紧实胁迫的有效策略具有重要的现实意义。未来的研究方向与重点包括:揭示紧实胁迫下根系分泌物与微生物的“对话机制”,探明紧实胁迫下根系–土壤–微生物的互作关系和作用机制,为发挥根系生物学潜力,强化关键根系/根际性状,塑造健康土壤结构,提高土壤紧实胁迫下的农业生产力提供科学依据。     

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。     

云南中、低供磷能力土壤玉米最佳施磷量研究

  【目的】  探明不同供磷能力土壤条件下玉米对磷肥用量的反应及最佳磷肥用量,为磷肥高效利用提供依据。  【方法】  玉米田间试验于2017―2019年在云南寻甸和小哨进行,土壤Olsen-P含量分别为15和4.5 mg/kg,属于中、低供磷能力土壤。试验设施磷量P₂O₅ 0 kg/hm2 (P0)、45 kg/hm2 (P45)、90 kg/hm2 (P90)、135 kg/hm2 (P135)和270 kg/hm2 (P270) 5个水平处理(寻甸)和P₂O₅ 0 kg/hm2 (P0)、60 kg/hm2 (P60)、90 kg/hm2 (P90)和120 kg/hm2 (P120) 4个水平处理(小哨),其中90 kg/hm2是当地推荐磷肥用量。分析了玉米主要生育期植株生物量、产量、磷素吸收与分配,计算了磷肥利用率。利用线性加平台模型,模拟了不同磷水平下玉米的籽粒产量与磷肥用量的关系。  【结果】  在两个试验点,施磷均显著提高了玉米产量,但是当施P₂O₅>90 kg/hm2时,不能进一步提高玉米籽粒产量,甚至两个最高磷处理P270 (寻甸)和P120 (小哨)的玉米产量显著低于P90处理。在供磷能力中等土壤上,P45和P90处理最有利于玉米磷素的吸收和累积,同时促进磷素向籽粒中转移,P45的磷肥利用率最高。在低供磷能力土壤上,玉米磷素吸收量随施磷量呈现抛物线趋势,即磷素吸收累积整体表现为 P90>P120>P60>P0,P90的磷肥利用率最高。利用线性加平台模型对玉米产量与施磷量的模拟达到极显著置信水平,计算的最佳施磷量在供磷能力中等和较低的土壤上,分别为65.6和93.7 kg/hm2。  【结论】  相比于当地的磷肥推荐量P₂O₅ 90 kg/hm2,供磷能力中等的土壤条件下应减少磷肥用量至65.6 kg/hm2,在供磷能力低的土壤上磷肥用量应适当增加至93.7 kg/hm2。     

适量施磷有效提高苋菜对镉污染土壤的修复能力

  【目的】  土壤性质和化肥施用均影响作物对重金属污染土壤的修复效果。探究不同磷肥施用量对苋菜镉 (Cd) 吸收和累积的影响，为通过养分管理减少作物对重金属的积累提供依据。  【方法】  以苋菜 (Amaranshus mangostanus L.) 为供试作物，以黄棕壤和赤红壤为供试土壤进行盆栽试验。在两个供试土壤中，加入分析纯CdCl₂?2.5H₂O (Cd 15 mg/kg土), 平衡一个月后，用于苋菜栽培。设置5个磷肥（P）施用水平:0 (CK)、50、100、200、400 mg/kg土，以磷酸二氢铵 (分析纯) 加入。苋菜生长45天后收获，调查地上部和根部生物量，分析其磷、镉含量，并测定土壤中DTPA提取的有效态Cd含量。  【结果】  施用磷肥能提高苋菜的生物量，随着施磷量的增加，苋菜生物量也随之增加，且各处理均与CK处理差异显著。在黄棕壤上，苋菜地上部生物量增幅为9.2%～39.0%，根部为4.0%～15.0%；在赤红壤上，苋菜地上部增幅为7.7%～46.0%，根部为10.0%～100.0%。苋菜Cd含量与CK处理相比均显著降低，在黄棕壤上，苋菜地上部和根部Cd含量的降幅分别为7.4%～50.2%和7.9%～58.8%；在赤红壤上，降幅分别为9.9%～55.8%和21.7%～66.0%。苋菜Cd累积量与CK处理相比均呈上升趋势，黄棕壤上苋菜地上部和根部Cd累积量的增幅分别为36.2%～54.3%和7.4%～38.9%；在赤红壤上，增幅分别为34.3%～62.8%和5.4%～55.4%。当施磷量为P 50 mg/kg土时，苋菜地上部、根部在黄棕壤和赤红壤上的Cd累积量均最大。施磷降低了土壤中镉的生物有效性。随着施磷量的增加，土壤有效态Cd含量显著降低，黄棕壤上的降幅为0.9%～7.2%，赤红壤上的降幅为1.2%～7.9%。植株体内Cd含量与磷含量之间存在一定的负相关性。  【结论】  施用磷肥显著提高苋菜的生物量，同时降低土壤中有效态镉的含量。虽然施磷肥显著降低了苋菜地上部和根部的Cd含量，但显著提高的生物量有效增加了苋菜对土壤Cd的总吸收和累积量，提高了其对镉污染土壤的植物修复效率。盆栽结果表明，在镉浓度为15 mg/kg 土的黄棕壤和赤红壤上，磷肥施用量为50 mg/kg土时修复效果最佳。     

耕作方式对农田土壤理化性质、微生物学特性及小麦营养品质的影响

  【目的】  耕作措施对土壤健康和作物营养品质提升具有关键作用,明确不同耕作方式对土壤理化性质、微生物学特性及小麦营养品质的影响,为集约化农田可持续管理提供理论依据。  【方法】  田间试验自2012年起在山东德州进行,供试土壤为潮土,种植制度为小麦–玉米轮作。设置4种耕作模式处理:传统耕作、旋耕、休耕和免耕。2020年,采集0—20 cm土层土样分析土壤物理、化学性质和细菌群落结构,采集小麦籽粒样品分析其营养品质。  【结果】  与传统耕作相比,免耕、休耕和旋耕处理显著提高了土壤含水量、铵态氮、硝态氮、有机质、全氮及有效磷含量,休耕还显著提高了土壤容重,降低了土壤孔隙度。免耕、休耕和旋耕处理显著提高土壤微生物量碳、氮含量以及土壤细菌群落多样性指数,休耕及免耕处理提高土壤厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度,降低放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度。从营养品质变化来看,休耕显著提高小麦籽粒蛋白质、淀粉、微量元素的含量,旋耕和免耕显著增加小麦籽粒蛋白质含量,除天冬氨酸外,其他16种氨基酸组分变化趋势与氨基酸总量变化基本一致。Pearson相关性分析及冗余分析(RDA)结果表明,小麦籽粒淀粉、铁、锌、硒含量与土壤含水量、铵态氮、硝态氮、有效磷、微生物量碳、微生物量氮均呈显著正相关关系,其中铵态氮(F=25.7,P=0.002)、微生物量碳(F=4.9,P=0.008)、全氮(F=3.3,P=0.028)、土壤pH (F=3.1,P=0.036)是影响小麦营养品质的主要环境因子。  【结论】  减少对土壤扰动的耕作方式可不同程度地改变土壤环境因子及细菌群落结构,与旋耕、免耕相比,休耕更有利于小麦籽粒蛋白质、淀粉、微量元素、氨基酸组分含量的积累,是改善土壤健康状况和提升小麦营养品质的有效耕作措施。     

低氮胁迫下玉米幼苗氮素和蔗糖分配特性

  【目的】  明确玉米自交系幼苗氮素吸收、转运与利用特性，探究低氮胁迫下其不同表型和生理性状的变化规律。  【方法】  以玉米自交系XY4和PH4CV为供试材料，进行了水培试验。设置正常氮 (N 2 mmol/L，NN) 和低氮 (N 0.04 mmol/L，LN) 两个氮水平，从培养3 h起，每3天测定一次幼苗生物量、光合特性、根系性状及氮素和蔗糖含量，直至第12天。  【结果】  玉米幼苗根系对低氮胁迫的反应早于地上部，与NN处理相比，LN处理PH4CV和XY4的根干重分别在培养第3和第6天时增加了65.15%和84.63%，而从培养第9天开始，LN处理下两自交系幼苗地上部干重显著低于NN处理，由此导致根冠比增加；与NN处理相比，LN处理下除了胞间CO₂浓度 (Ci) 和水分利用效率 (WUE) 外，两自交系幼苗叶片的SPAD值、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr) 和气孔导度 (Gs) 等光合特性均显著降低，且XY4下降幅度均大于PH4CV；LN处理下两自交系幼苗根干重的变异来源并不一致，XY4根干重的增加与总根长、根表面积、根体积、侧根数和初生根长增加有关，而PH4CV主要与侧根数目增加有关；与NN处理相比，LN处理两自交系幼苗地上部的氮素积累量和蔗糖含量显著降低，且XY4老叶的氮素含量下降速率明显快于PH4CV，而根系的氮素积累量、单株氮素生理利用效率和根中蔗糖含量均显著增加，且XY4增加的幅度均大于PH4CV。  【结论】  低氮胁迫促使玉米幼苗分配给地上部的氮素和蔗糖相对较少，因此限制地上部生物量积累及叶片光合能力的发挥，而分配给根系的氮素和蔗糖相对较多，从而促进根系形态建成，以利于吸收更多的氮素。     

高磷处理下矿山生态型水蓼根系耐受特征

  【目的】  磷富集植物对高磷具有良好的耐性是其应用于植物修复的前提。本研究探讨磷富集植物矿山生态型水蓼根系对高磷的耐受能力,为后期利用其修复环境中的过量磷提供一定的理论依据。  【方法】  采用矿山生态型和非矿山生态型水蓼(ME和NME)进行了水培试验,营养液中设置无机磷2、4、8、16 mmol/L 4个高浓度处理,以正常磷0.5 mmol/L浓度为对照,分析对比了两种生态型水蓼根系对高磷的耐受特征。  【结果】  随着磷浓度的增加,ME地上部和根系生物量和磷积累量均先显著增加后降低,在磷浓度4 mmol/L时出现峰值,而NME则大体呈降低趋势。高磷处理ME地上部和根系生物量分别为NME的1.35～2.56和1.18～1.86倍,除磷浓度16 mmol/L处理外,ME地上部和根系磷积累量分别为NME的1.35～2.58和1.36～1.96倍,磷积累能力更强。ME根系质膜开始受到明显损伤的营养液磷浓度是8 mmol/L,而NME是磷浓度4 mmol/L。随着磷浓度的增加,ME根系中H₂O₂、MDA和NME根系中的MDA含量均表现为先稳定后显著增加,而NME根系中的H₂O₂含量则持续增加;两种生态型水蓼根系SOD、POD和CAT活性均先显著增高后降低,分别在磷浓度4和2 mmol/L时显著高于对照。与NME相比,ME根系抗氧化酶活性更高,对H₂O₂和MDA的清除能力更强。两种生态型水蓼根系亚细胞组分磷含量均表现为可溶部分(含液泡)＞细胞壁＞细胞器。随着磷浓度的增加,两种生态型水蓼各亚细胞组分磷含量均显著增加,且在磷浓度2和4 mmol/L处理下,根系可溶部分(含液泡)磷分配比例明显高于对照,液泡是其磷素储存的重要场所。  【结论】  矿山生态型水蓼对高磷的耐受能力和磷积累能力均强于非矿山生态型水蓼。高磷处理下矿山生态型水蓼存在根系自由基和保护酶动态平衡、细胞壁固持和可溶部分的液泡区隔化现象,这是其根系的重要耐受特征。     

PEG胁迫下旱地油菜绿肥苗期抗旱性筛选和评价

[目的]研究苗期抗旱能力突出的油菜绿肥种子萌发特性和生理特征,为筛选适宜于黄土高原旱作区种植的油菜绿肥品种提供可靠的方法及建议.[方法]采集了30份油菜绿肥品种进行室内发芽试验,设正常水分对照和以10％聚乙二醇(polyethylene?glycol?6000,PEG-6000)高渗溶液人工模拟的干旱胁迫处理.分析苗期...