保水剂在不同铵盐溶液体系中的吸水和吸附铵离子特征

为探明保水剂与NH4+的相互作用,选用聚丙烯酸盐型保水剂(PAA)和聚丙烯酰胺型保水剂(P(AA-AM)),研究了保水剂在系列NH4Cl、NH4Cl-KCl、NH4Cl-CaCl2溶液体系中的吸水行为和对铵离子的吸附特征。结果表明:铵离子能显著降低保水剂的吸水倍率,并随铵离子浓度的增加,吸水倍率显著降低,相对吸水倍率与NH4+浓度之间具有显著的幂函数的减函数关系;NH4+、K+、Ca2+单一体系,NH4+-K+、NH4+-Ca2+共存体系对保水剂吸水倍率的影响按NH4+-K+相似文献   

不同价态离子对保水剂吸水倍率的影响

以植物营养需要常见阳离子Fe3+、Al3+、ca2+、Mg2+、K+、Na+,阴离子Cl-、SO42-、CO32-、H2PO4-为试验对象,研究不同阴、阳离子对保水剂吸水性能的影响.结果表明:随着各种离子浓度的增加,保水剂的吸水倍率下降,二者呈显著负相关.各种阳离子对保水剂DM吸水倍率影响的顺序为:Al3+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+;对保水剂PRKM吸水倍率影响的顺序为:Al3+、Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+.对这两种保水剂吸水倍率的影响得出的共同结论为:三价阳离子＞二价阳离子＞一价阳离子.各种阴离子对DM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO32-＞H2PO4-、SO42-;对PRKM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO3＞2-＞SO42-＞H2PO4-.试验结果并没出现高价阴离子比低价阴离子对保水剂吸水倍率影响大的情况.     

不同磷、钾肥对保水剂吸水、保肥性能的影响

通过对保水剂在磷肥、钾肥溶液中的吸水倍率和对肥料养分吸持量的测定,研究了不同磷、钾肥对保水剂吸水、保肥性能的影响。结果表明,保水剂在各种肥料溶液中吸水倍率显著下降,并随肥料浓度的增加下降幅度增加;磷、钾肥对聚丙烯酸钠盐型保水剂的影响大于聚丙烯酰胺-丙烯酸盐型保水剂;不同磷、钾肥对保水剂吸水倍率的影响按磷酸一铵、氯化钾、硫酸钾、过磷酸钙顺序递增。保水剂在大量吸水的同时,也对溶液中的肥料分子或者离子有吸持作用,吸持量均随肥料浓度的增加而增加;保水剂和肥料品种不同,吸持量也不同;保水剂对肥料的吸持率随肥料浓度的增加而降低,最高浓度下,吸持率按过磷酸钙、硫酸钾、氯化钾、磷酸一铵次序依次增大。     

利用小麦秸秆制备的保水剂性能研究

[目的]以小麦秸秆纤维素接枝丙烯酸制备保水剂,并检测各因素对保水剂吸水性能的影响,探索制备保水剂的最佳反应条件,以期制备出成本低,降解性好,保水性高的新型保水剂。[方法]采用水溶液聚合法制备保水剂,并通过单因素试验和正交试验来确定最佳反应条件,对合成产物的吸液倍率、保水性能和表观形态进行测定与表征。[结果]温度为70℃,去离子水用量为160ml,2.0%N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)用量为9ml,引发剂(过硫酸钾:硫代硫酸钠=3∶1)与丙烯酸单体比为2.0%,丙烯酸中和度为70%,反应时间为1h,合成的保水剂具有较高的吸水或盐水倍率,1g保水剂吸0.9%NaCl溶液41.2g/g,吸去离子水430.9g/g。红外光谱分析和电镜扫描结果表明,保水剂胶体接枝聚合成功,胶体具有良好的表面形态。[结论]制备的保水剂吸液速率快、重复吸水效果较好。保水剂在氯化铁溶液中吸水倍率最高,达到113g/g。复合离子溶液中,在离子浓度为1g/L时吸水倍率最高达57g/g。     

保水剂与磷肥的相互影响及节水保肥效果

采用茶袋法测定保水剂在磷酸一铵、过磷酸钙溶液中的吸水倍率,并以差减法计算保水剂对磷素养分的吸持量,研究不同磷肥对保水剂吸水性能以及保水剂对不同磷肥的吸持作用的影响;盆栽条件下以玉米为供试作物,研究保水剂和不同磷肥配合施用下的节水保肥效果。结果表明:保水剂在不同磷肥溶液中的吸水倍率随肥料浓度的增加而下降,过磷酸钙对保水剂吸水倍率的影响大于磷酸一铵;保水剂在大量吸水的同时,也对溶于水中的磷素养分有吸持作用,吸持量随肥料浓度的增加出现先增大后减小的规律;保水剂和磷肥配合施用能增加叶片净光合速率和气孔导度,提高玉米生物量和水肥利用效率,保水剂与磷酸一铵配合施用水肥调控效果较好。     

不同类型保水剂性能及其对玉米生长效应的比较

为了比较各类保水剂在同等条件下的性能和应用效果差异,促进保水剂在抗旱节水中的合理应用。本文对国内聚丙烯酸钠、淀粉接枝丙烯酸钠、凹凸棒（无机）/聚丙烯酸钠（有机）、腐殖酸/聚丙烯酸钾4种主要类型农用保水剂进行性能测定,比较其吸水倍率、吸水速率、抗离子特性、pH值、反复吸水性等性能的差异。结果表明,不同类型保水剂的性能差异较大,单一性保水剂聚丙烯酸盐在吸水倍率、吸水速率和保水性等方面表现最好,但反复吸水时吸水率降低较快;淀粉接枝丙烯酸钠第7次吸水时已丧失吸水性;复合型保水剂凹凸棒/聚丙烯酸钠、腐殖酸/聚丙烯酸钾抗二价（Ca^2＋,Mg^2＋）和三价（Fe^3＋）离子特性明显,反复吸水性能好;盆栽玉米实验证明,复合型保水剂及其与菌根配比使用能显著促进玉米生长。     

长期秸秆还田下土壤铵态氮的吸附解吸特征

【目的】研究长期秸秆还田对不同轮作区域耕层和亚耕层的土壤铵态氮 (NH₄+) 的吸附、解吸特征差异,通过 Langmuir 等温吸附方程拟合得到 NH₄+ 最大吸附量 (q_max) 和吸附系数 (b),分析长期秸秆还田对不同土壤 NH₄+ 的吸附、解吸特征差异及影响因素。 【方法】2015 年 10 月水稻收获后,在湖南望城 (稻–稻轮作)、江西进贤 (稻–稻轮作)、重庆北碚 (稻–麦轮作) 三个长期定位试验点 (25 年) 采集不施肥 (CK)、长期施用化肥 (NPK) 和长期秸秆还田配施化肥 (NPKS) 三个处理、0—20 cm 和 20—40 cm 两个土层的土样,进行土壤 NH₄+ 的吸附–解吸室内试验,吸附试验为添加不同浓度的 NH₄Cl 溶液振荡、离心后,测定滤液 NH₄+ 浓度;解吸试验采用吸附试验后的土壤样品,经无水乙醇淋洗至无 NH₄+ 后,再加入 0.01 mol/L 的 KCl 溶液振荡、离心后测定滤液 NH₄+ 浓度。 【结果】长期秸秆还田对不同试验点土壤 NH₄+ 吸附–解吸特征的影响差异较大。处理间的差异主要表现在耕层土壤。当平衡溶液 NH₄+ 浓度 < 400 mg/L 时,不同试验点耕层和亚耕层处理间差异均不明显;当平衡溶液浓度 > 400 mg/L 时,处理间耕层土壤对 NH₄+ 吸附表现出差异,其中望城试验点土壤对 NH₄+ 的吸附表现为 CK > NPK > NPKS,北碚试验点则表现为 CK > NPKS > NPK,且北碚试验点的紫色土对 NH₄+ 的吸附显著高于望城和进贤试验点的红壤性水稻土。进贤试验点不同处理间差异不明显,且土壤对 NH₄+ 的吸附量最低。 通过相关性分析发现,q_max和土壤 pH、阳离子交换量 CEC 呈显著正相关,而与土壤有机质和全氮含量呈显著负相关;b 与土壤性质的相关性与q_max 则相反。从土壤对 NH₄+ 的解吸曲线来看,耕层和亚耕层土壤对 NH₄+ 的解吸在各试验点不同处理间均表现为差异不显著,其中望城和进贤试验点的红壤性水稻土 NH₄+ 的最大解吸量高于其吸附量,而北碚试验点的紫色土 NH₄+ 的最大解吸量 (541.89～742.38 mg/kg) 则远低于其吸附量 (1003.83～2014.79 mg/kg)。 【结论】长期秸秆还田对不同土壤 NH₄+ 的吸附–解吸作用影响不同,对于土壤吸附位点较多且钾离子含量丰富的紫色土而言,长期秸秆还田有利于土壤对氮的吸附;而对于土壤偏酸性的红壤性水稻土而言,长期秸秆还田则可能因为增加了土壤有机质含量而减少了土壤对铵态氮的吸附位点,从而降低了土壤对氮的吸附保持能力。     

4种剂型保水剂吸水和保水特性研究

对旱宝贝保水剂（B）、植物体保水剂（D）、营养型保水剂（N）、生态功能型保水剂（L）等4种剂型保水剂的吸水与保水特性,粒径与吸水倍率关系以及冷冻对吸水和保水性的影响进行了研究。结果表明,不同剂型保水剂均具有较好的吸水性,但剂型不同,吸水特性不同。吸水过程中,L型保水剂具有明显的吸水高峰;B3和N型保水剂吸水曲线平缓,达到吸水饱和所需时间较长;吸水初期,D型保水剂的吸水速率大于B3和N型保水剂,之后则变小。同种溶液中,保水剂的吸水倍率表现为L型保水剂最大,B3和N型保水剂次之,D型保水剂最小;不同溶液中,保水剂吸水倍率表现为：蒸馏水〉井水〉土壤提取液。剂型不同,保水性不同;充分吸水情况下,保水剂吸水倍率越大,完全失水所需时间越长;相同吸水量下,4种保水剂间保水性差异可分为差异显著期和差异不明显期。成份相同的保水剂,小颗粒吸水较快,大颗粒吸水较慢。水溶液中的离子对保水剂影响较大,能显著降低其吸水倍率。经冷冻处理后,保水剂的吸水倍率和保水性变化不大。     

γ射线引发合成P(AA-co-AM)/FA新型农林保水剂的性能研究

为了合成绿色环保农林保水剂,解决农林保水剂功能单一的问题,以丙烯酸和丙烯酰胺为原料,富里酸为添加剂,通过~(60)Co-γ射线引发合成聚丙烯酸/丙烯酰胺/富里酸[P(AA-co-AM)/FA]高吸水性材料,探讨了辐照剂量、FA添加量对保水剂吸水倍率、吸盐倍率的影响,保水剂的反复吸水性能以及其对土壤水分的影响。结果表明,当保水剂中富里酸(FA)含量为15 wt%,辐照剂量为6 kGy时,吸水倍率和吸0.9%NaCl溶液倍率分别为437倍和61倍;30 min达到溶胀平衡,重复吸水10次后,保水剂溶胀倍率为199倍,下降54%;自制保水剂的施用明显增加了土壤含水量,促进了玉米生长。该方法提高了保水剂的吸水保水性能,克服了传统合成方法污染大、能耗高等问题,同时具有多功能性,合成的高吸水性材料适合制作农林保水剂,为植酸类保水剂合成工艺提供了参考。     

麦麸纤维素与腐植酸复合保水剂的制备及性能

[目的]研究利用麦麸提取的纤维素与腐植酸共聚制备复合保水剂的方法及其性能,以解决现有保水剂生物难降解,成本高,污染大,再生性能差等问题。[方法]采用碱法从麦麸中提取纤维素,首次与腐植酸、丙烯酸水溶液聚合制备了复合保水剂。用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)分别对树脂的表面形貌、热稳定性进行了表征,考查了NaOH、引发剂、交联剂、麦麸、腐植酸用量对复合保水剂吸水率的影响,并对温度、不同交联剂、再生性能进行了探讨。[结果]麦麸质量0.15g,丙烯酸20ml,交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)的质量是丙烯酸质量的0.03%,引发剂的质量是丙烯酸质量的0.8%,腐植酸0.1g,NaOH浓度80%,温度80℃时,吸水倍率最高,蒸馏水达到了989g/g,对地下水的吸水倍率达到了120.34g/g。对盐水的吸水倍率达到了62.76g/g。[结论]实验方法制备的保水剂再生性能、热稳定性良好,较文献报道的保水剂吸水效果优异,可以在实际生产和生活中推广应用。     

不同原料生物炭对氮、磷、钾的吸附和解吸特性

【目的】通过三种不同原料生物炭 (玉米秆炭、稻壳炭、稻秆炭) 对氮、磷、钾的吸附解吸试验,了解不同材料来源的生物炭对无机养分的吸附和解吸特征,为将其作为添加物来调节有机肥的性质提供参考。【方法】在pH 6.75 ± 0.25、25℃下,采用Langmuir和Freundlich方程对三种不同原料生物炭 (玉米秆炭、稻壳炭、稻秆炭) 氮、磷、钾的等温吸附进行拟合。对吸附养分后的生物炭进行连续5次解吸,前4次采用水浸提,第5次浸提采用1 mol/L KCl浸提氮,0.5 mol/L的NaHCO₃浸提磷,1 mol/L的CH₃COONH₄浸提钾。【结果】1) Langmuir和Freundlich方程均可用来拟合生物炭对氮、磷、钾的等温吸附,Langmuir方程对氮、磷的吸附拟合较好,Freundlich方程对钾的吸附拟合较好。对不同原材料而言,稻秆炭对氮、磷、钾的吸附性能均较好,其最大吸附量q_m分别为 (2.44 ± 0.15) mg/g、(2.91 ± 0.12) mg/g和 (4.97 ± 0.22) mg/g。2) 不同原材料生物炭对氮、磷、钾的单次解吸率和总解吸率具有一定的差异。生物炭对阳离子 (铵根离子和钾离子) 的最大吸附量受阳离子交换量和酸性官能团的数量以及pH_pzc影响,对磷酸根的最大吸附量主要与阳离子交换量和碱性官能团的数量有关。【结论】所试三种生物炭对氮、磷、钾的吸附存在单分子层吸附和多分子层吸附,在单次解吸率和总解吸率上不同原料生物炭存在一定的差异性。在生物炭对氮和钾吸附的总量上,物理性吸附的贡献高于化学吸附;对磷的吸附总量上,化学吸附的贡献高于物理吸附。三种生物炭对氮、磷、钾的固储和缓释能力具有一定的差异,稻秆炭的保肥供肥能力优于玉米秆炭和稻壳炭。     

有机无机肥配合生化抑制剂抑制土壤有机碳的转化

【目的】有机肥部分替代化肥是确保土壤地力提升、兼顾农田养分高效利用的有效途径。脲酶和硝化抑制剂可有效抑制尿素水解和土壤硝化过程。研究硝化抑制剂[2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin,CP)]和脲酶抑制剂[正丁基硫代磷酸酰胺(N-butyl thiophosphamide,NB)]对土壤有机碳素转化的影响,为有机无机肥配合施用提供科学依据。【方法】在25℃和35℃条件下进行土壤培养试验。试验共设不施肥对照(CK)、单施尿素(U)、尿素+牛粪(UM)、尿素+牛粪+NB(UMNB)、尿素+牛粪+CP(UMCP)、尿素+牛粪+NB+CP(UMNB+CP)6个处理。除CK外,所有处理氮素用量一致,均为N 0.35 g/kg,除单施尿素处理,其余处理中牛粪氮的比例均为40%。在培养第7、32、81天取样,测定土壤有机碳组分含量,分析土壤蔗糖酶、纤维素酶、β-D-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶4种酶活性。【结果】在25℃和35℃条件下,培养后第7、32、81天UMNB、UMCP和UMNB+CP处理的土壤有机碳量(SOC)与UM间无显著差异,但均显著高于单施尿素处理;与UM相比,UMNB、UMCP、UMNB+CP处理的土壤易氧化碳(EOOC)平均分别降低了7.6%、5.4%和15.4%;UMNB、UMCP、UMNB+CP处理的微生物生物量碳(MBC)平均值为190 mg/kg(25℃)和286 mg/kg(35℃),与UM相比分别降低了47%(25℃)和13.9%(35℃)。在25℃条件下,培养第7和81天时,UMNB、UMCP、UMNB+CP处理的EOOC值与UM差异不显著,而在第32天时,均显著低于UM,3个抑制剂处理间差异不显著;在35℃下3个抑制剂处理与UM处理差异未达显著水平,只在32天时UMNB+CP处理显著低于其他两个抑制剂处理(P<0.05)。微生物生物量碳下降的幅度在3个培养期和两个温度下,均表现为UMNB相似文献   

控释尿素减少双季稻田氨挥发的主要机理和适宜用量

【目的】研究施用控释尿素减少稻田氨挥发的主要机理,及有效减少氨挥发的施用量,为充分发挥控释尿素的环保效应提供参考。【方法】盆栽试验于2017年在湖南农业大学试验基地大棚内进行,供试土壤为潮砂泥田水稻土,供试早稻、晚稻品种为中早39和泰优390,供试控释氮肥为树脂包膜控释尿素。设置不施氮肥 (CK)、普通尿素 (U) 以及控释尿素等氮量 (CRU1)、减氮10%(CRU2)、减氮20%(CRU3) 和减氮 30% (CRU4) 6个处理。采用密闭室间歇通气法监测双季稻田氨挥发特征,监测同期田面水铵态氮 (NH₄+-N) 和硝态氮 (NO₃–-N) 浓度、pH值及土壤温度动态变化。【结果】施用控释尿素 (CRU) 显著降低了稻田氨挥发损失,各施氮处理稻季氨挥发累积损失量表现为U > CRU1 > CRU2 > CRU4≈CRU3。与U处理相比,CRU处理明显降低了氨挥发速率峰值,且不同程度减少了稻田氨挥发累积损失量,减排程度可达50.3%～70.1%。CRU处理氨挥发损失率为5.6%～8.13%,且早、晚稻均以CRU3和CRU4处理较低。与U处理相比,早、晚稻CRU处理施基肥后田面水中的铵态氮浓度峰值分别降低74.5%～80.4%、53.4%～76.0%,施分蘖肥后分别降低69.5%～89.1%、67.3%～80.3%。U、CRU1、CRU2、CRU3和 CRU4 处理早稻田面水平均 pH 值分别为7.26、7.22、7.25、7.32和7.14,各处理差异不显著;晚稻田面水平均pH值分别为7.85、7.71、7.72、7.72和7.66,CRU处理均显著低于U处理。U处理氨挥发速率和田面水铵态氮浓度呈极显著正相关 (r = 0.8813),与硝态氮浓度呈显著负相关 (r = –0.5319);CRU处理与U处理变化规律类似,CRU3和CRU4处理氨挥发速率与田面水铵态氮浓度达到显著正相关 (r = 0.5388和0.4245),各处理氨挥发速率与田面水pH值和10 cm土层温度相关不明显。【结论】施用控释尿素可显著降低稻田水面中的铵态氮含量,减少由于施肥导致的pH值增加,因而显著降低了稻田的氨挥发损失量,减少了氨挥发损失率。早稻和晚稻均以控释尿素施用量减少20%～30%的氨挥发减排效果最为明显。     

不同氮素形态对干旱胁迫杉木幼苗养分吸收及分配的影响

【目的】干旱胁迫是限制植物生长的重要非生物因素之一,而适宜的氮素营养可以提高植物的抗旱性。本文探讨了供应不同形态氮源对干旱条件下杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook]幼苗养分吸收及分配的影响。【方法】采用水培试验,供试杉木材料为2个无性系幼苗(7–14号和8–8号),在营养液中添加10%(w/v)PEG-6000进行干旱胁迫。营养液中的氮源处理包括硝态氮、铵态氮、硝铵混合氮,氮素浓度均为4.571mmol/L,每个品种均设6个处理。培养20天后,测定了杉木幼苗根、茎、叶的养分含量及生物量。【结果】与正常水分供应相比较,干旱胁迫条件下供应铵态氮可促进叶片N、K以及茎叶P、K的吸收,供应混合氮可促进根部K的吸收;供应铵态氮可促进根、茎对Ca的吸收,对叶片Ca无明显作用。干旱胁迫对根部Fe、Mn、Cu、Zn吸收量影响显著,氮素供应不同程度地降低了干旱胁迫下各器官Mg、Fe、Mn和Cu吸收量,表现为抑制吸收,但添加铵态氮比硝态氮的降低幅度小。3个氮源处理均降低了干旱条件下根部Zn吸收量,但没有降低甚至增加了茎、叶中Zn的吸收量,说明氮营养可调节Zn在各器官间的分配,缓解干旱导致的缺锌现象。不同器官之间各养分吸收量差异显著,3个氮源处理中,N和P吸收量表现为叶>根>茎,K和Ca为叶>茎>根,Fe、Cu为根>叶>茎,Mg、Mn和Zn在各器官之间的分配规律不一。铵态氮吸收量均表现为叶>根>茎,且各器官铵态氮吸收量显著高于硝态氮,说明杉木具有明显的喜铵特性。【结论】在干旱胁迫下,氮素供应形态显著影响杉木幼苗对养分的吸收及在各器官中的分配,作用效果因家系品种和元素种类而异。总体来讲,铵态氮提高干旱胁迫下杉木幼苗养分吸收的效果好于硝态氮,杉木可以认为是喜铵植物。     

小麦旗叶叶脉特征对水氮供应的响应及其与叶水力生理功能的关系

  【目的】   环境条件直接影响叶脉特征及其与叶生理功能的关系，研究不同氮、水有效性下小麦叶脉系统的可塑性变化及其与叶生理功能的关系，对于揭示其对不同生境的适应性有重要价值。   【方法】   采用三因素完全随机试验设计的盆栽试验，设置2个品种:水地品种郑麦101和旱地品种长旱58；2个氮肥处理水平:不施氮和底施N 0.15 g/kg干土；3个水分处理水平:拔节期土壤含水量分别降至田间持水量的70%～75%、50%～55%、30%～35%，并维持3周。主要测定了小麦旗叶叶脉特征[主脉密度 (VLA_major)、细脉密度 (VLA_minor)、叶脉密度 (VLA) 和细脉所占比例 (Pro_minor)]和叶水力生理功能参数[叶水力导度 (K_leaf)、净光合速率 (P_n)、气孔导度 (g_s)、蒸腾速率 (E) 及瞬时水分利用效率 (IWUE)]。   【结果】   长旱58旗叶的VLA_major、VLA_minor、VLA和Pro_minor高于郑麦101。随着氮肥或水分供应增加，两个品种的VLA_major均出现降低趋势，郑麦101的VLA_minor和VLA变化不大，而长旱58的VLA_minor和VLA均降低，两个小麦品种的VLA_minor和VLA对氮肥和水分表现出不同的反应。在4个叶脉特征与5个叶生理功能的相关关系中，郑麦101 有5组达到显著 (P < 0.05) 或接近显著 (0.05 < P < 0.1)，即VLA_major与K_leaf、g_s呈负相关，Pro_minor与K_leaf、g_s及E呈正相关；长旱58有14组达到显著或接近显著，即VLA_major、VLA_minor和VLA均与K_leaf、P_n和g_s呈负相关，VLA_major与IWUE呈负相关，VLA_minor和VLA与E呈负相关，Pro_minor与P_n、E呈负相关。   【结论】   旱地品种长旱58叶脉特征对水氮供应表现出更高的可塑性，且叶脉特征和叶生理功能的联系更为紧密；水地品种郑麦101叶水力生理功能随细脉所占比例增加而增加，而旱地品种长旱58叶水力生理功能受叶脉密度和细脉所占比例的直接制约，这表明不同级别叶脉长度所占比例的优化是水地品种叶水力功能提升的一个重要原因，而木质部导管直径和木质部以外水力导度对旱地品种叶水力生理功能的影响更大。     

硅促进盐胁迫下黄瓜NHX1基因表达及Na+在液泡中的区隔化效应

  【目的】   硅可提高植物的耐盐性，但不同植物中硅提高耐盐性的机理并不相同。探究硅对盐胁迫下黄瓜幼苗的氧化损伤、Na+积累和激素水平的影响，以阐明硅提高黄瓜耐盐性的机制。   【方法】   以基因型为Mch-4的黄瓜幼苗为试材，进行水培试验。营养液中NaCl的胁迫浓度为65 mmol/L，施硅水平为Na₂SiO₃·9H₂O 0.3 mmol/L。在处理10天后，测定黄瓜幼苗生物量、Na+含量与分配、Na+转运相关基因表达水平及激素含量。   【结果】   施硅可改善盐胁迫下黄瓜幼苗的生长，减轻植株的氧化损伤。硅对盐胁迫下黄瓜根系和叶片Na+含量无明显影响，可显著降低根和叶中质膜Na+/H+反向转运蛋白基因SOS1的表达量，对高亲和力钾转运蛋白基因HKT1的表达均影响不大，但促进了液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因NHX1的表达。对盐胁迫下黄瓜叶片Na+的亚细胞定位发现，硅处理使叶绿体中Na+含量下降，而液泡中Na+含量升高。硅处理提高了盐胁迫植株根和叶片中赤霉素、生长素和细胞分裂素的水平。   【结论】   施硅可提高液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因NHX1的表达，将Na+区隔化于液泡中，进而降低叶绿体中的Na+含量，缓解盐胁迫下黄瓜幼苗的氧化损伤；硅还诱导产生了较多的赤霉素、生长素和细胞分裂素，其调控Na+积累和黄瓜幼苗的氧化损伤的机理还需进一步研究。     

长期施用含氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物的影响

【目的】氨氧化微生物是氨氧化过程的主要驱动者,氨氧化过程作为硝化作用的限速步骤对氮循环具有重要作用。本研究以沈阳农业大学棕壤含氯化肥长期定位试验的土壤为研究对象,探讨了连续34年施用高氯和低氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物的影响。【方法】该长期试验在等量氮、磷、钾条件下,设置高氯和低氯处理,共8个处理:T1(不施肥);T2(单施尿素);T3(尿素+氯化钾);T4(尿素+过磷酸钙);T5(尿素+过磷酸钙+氯化钾);T6(尿素+磷酸一铵+氯化钾);T7(尿素+氯磷铵+氯化钾);T8(硝酸磷肥+过磷酸钙+氯化钾),T7为高氯处理。采集0—20cm土壤样品,利用荧光定量PCR技术测定氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)丰度,并结合土壤硝化潜势和基本化学性质,分析长期施用含氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物丰度的影响及影响氨氧化微生物丰度的主要环境因素。【结果】长期施肥降低了土壤pH值,高氯处理降低得最多,显著低于其他处理;高氯处理的土壤硝化潜势也显著低于其他处理,且除高氯处理外,配施磷肥的处理土壤硝化潜势显著高于不施磷处理。各处理土壤中AOA丰度均显著高于AOB,高氯处理土壤中AOA、AOB丰度均显著低于其他处理,土壤硝化潜势与AOA和AOB均呈显著正相关关系。【结论】连续施用高氯化肥34年显著降低了棕壤AOA和AOB丰度,抑制了硝化潜势。该结果可为通过含氯化肥的合理施用来调节土壤AOA和AOB,进而调控土壤氮素循环提供参考。     

硝化抑制剂对稻田土壤N2O排放和硝化、反硝化菌数量的影响

【目的】本研究旨在明确硝化抑制剂对稻田土壤氮素周转的影响,探讨抑制剂提高氮肥利用率及微生物响应机理。【方法】以草甸黑土发育的水稻土为研究对象,进行了两组培养试验 (25℃),培养周期均为150天。共设4个处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施尿素 (Urea);3) 尿素 + 双氰胺 (Urea + DCD);4) 尿素 + 3, 4-二甲基吡唑磷酸盐 (Urea + DMPP)。一组试验从培养第1天起,抽取气体样品,用气相色谱法测定N₂O排放量。另一组试验从培养第1天直到结束,取土样测定氨氧化细菌和氨氧化古菌数量,采用荧光定量PCR等技术测定nirK基因和nirS基因拷贝数,用常规方法测定土壤无机氮含量。【结果】施用尿素显著增加了N₂O排放量,其中85%的N₂O排放发生在培养开始后的前两周内。Urea + DMPP处理土壤NH₄+浓度在前23天稳定在较高水平,与Urea处理相比,N₂O减排率为78.3%,Urea + DCD处理为21.6%。Urea + DMPP处理排放系数为0.05%,Urea + DCD为0.18%,Urea + DMPP处理显著低于Urea + DCD处理。施用尿素培养,土壤氨氧化细菌 (AOB) 数量显著增加而氨氧化古菌 (AOA) 数量则显著减少。添加DCD和DMPP能显著抑制AOB的数量,但对AOA没有影响。培养第3、30和90天,Urea + DMPP处理土壤中的AOB数量显著低于Urea + DCD处理的30%、56%和60%。对于反硝化细菌来说,所有处理中的nirK基因拷贝数均显著高于nirS基因拷贝数。添加DMPP在培养第3和30天显著减少了含nirK和nirS基因的反硝化细菌数量,而添加DCD对两类反硝化细菌数量无明显作用。【结论】东北黑土水稻生产中,硝化抑制剂DMPP降低N₂O排放量和排放系数的效果显著好于DCD,因为DMPP在培养后的30天内,可以显著抑制氨氧化细菌繁衍,降低反硝化细菌数量,从而起到减少N₂O排放、提高肥料利用率的作用。     

设施土壤有机氮组分及番茄产量对水氮调控的响应

【目的】酸解铵态氮和酸解氨基酸氮是土壤有机氮的主要组分,可表征土壤的供氮能力,并在氮素矿化、固定、迁移以及为植物生长供氮过程中起到至关重要的作用。研究水、氮调控下设施土壤有机氮组分和番茄产量的相互关系,为评价设施土壤肥力变化和制定科学合理的水、氮管理措施提供科学依据。【方法】田间定位试验在沈阳农业大学的温室内进行了5年,供试作物为番茄,栽培垄上覆盖薄膜,打孔移栽番茄幼苗,膜下滴灌。定位试验三个氮肥处理为施N75、300、525kg/hm^2,记为N1、N2和N3;三个灌水量为25、35和45kPa灌水下限(灌水始点土壤水吸力),记为W1、W2和W3,共9个肥水处理组合。在试验第五年番茄生长期(2016年4—8月)调查了番茄产量及其构成,在休闲期(2016年9月)测定0—10、10—20和20—30cm土层土壤有机氮组分、有机碳和全氮含量。【结果】9个处理中,土壤全氮、有机碳和除酸解氨基糖氮外的有机氮组分含量均随土层深度的增加而降低,且0—10、10—20和20—30cm土层间含量差异显著(P<0.05)。三个土层中酸解总氮占土壤全氮的66.0%、64.6%和55.2%,是土壤有机氮的主要存在形态。土壤酸解总氮中各组分含量及其所占比例的大小顺序为酸解氨基酸氮、酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖氮。灌水下限和施氮量对番茄产量及单果重的影响均达极显著水平(P<0.01),水氮交互效应也达显著水平(P<0.05)。休闲期土壤酸解铵态氮与番茄产量间显著负相关(P<0.05)。番茄产量W1N2(25kPa+N300kg/hm^2)、W2N1(35kPa+N75kg/hm^2)和W1N1(25kPa+75kg/hm^2)处理间差异不显著。【结论】灌水和施氮量及其交互效应对各土层土壤全氮、酸解总氮、酸解铵态氮和酸解氨基酸氮的影响均达到极显著水平(P<0.01),而对土壤有机碳的影响不显著(P>0.05)。相同施氮量下,0—30cm土层酸解铵态氮和0—20cm土层酸解氨基酸氮含量均在土壤水吸力维持在35~6kPa范围内达最高值,此土壤水分含量下的0—20cm土层酸解氨基酸氮含量在施N75kg/hm^2时达到最大值。从节水减氮和番茄产量的角度考虑,控制土壤水吸力不低于35kPa、每季随水施N75kg/hm^2为供试番茄生产条件下最佳的水、氮组合量。     

基于15N示踪的库尔勒香梨园氮素去向研究

【目的】研究库尔勒香梨对15N肥料的利用、转移规律,探讨肥料在土壤和树体之间的氮素循环过程。【方法】采用15N同位素示踪技术,以6年生库尔勒香梨为供试材料,在新疆维吾尔自治区库尔勒市恰尔巴格乡下和什巴格村5队进行田间微区试验,每株均匀施入普通尿素N 667 g与 15N-尿素N 10 g,其中60%在果树萌芽前施用,剩余40%在膨果前期追施。分析库尔勒香梨从萌芽前期至果实成熟期氮素利用、土壤氮素残留及氮素气态损失特征。【结果】1) 随着生育时期推移,库尔勒香梨树体的生长中心不断变换,盛花期至新梢旺长期,树体的生长由根转换为叶和根两个中心;在果实膨大期和果实成熟期,则转化为根、果实和叶三个中心。库尔勒香梨氮肥利用率随生育期的推进而不断提高,在果实成熟期达到最大为18.5%。2) 0—120 cm土壤剖面中NO₃?-N和NH₄+-N残留量随着土层深度的增加逐渐减少,0—60 cm土层残留量显著高于60—120 cm土层。随着生育期推移,土壤剖面中NO₃?-N和NH₄+-N残留率不断减小,在果实成熟期残留率最低,分别为13.9%和8.41%,无机氮残留率为22.31%。3) 土壤氮素损失中,氨挥发和N₂O排放量仅为总损失量的4.19%,其中主要以氨挥发为主。【结论】氮肥回收率随生育期的推进 (除果实膨大期) 不断减小,于果实成熟期达到最小为41.0%;损失率与回收率趋势相反,在果实成熟期损失率高达59.0%。萌芽前期至果实成熟期氮肥去向表现为氮肥损失 > 土壤残留 > 树体吸收。