生物黑炭对黑土根际土壤氮素转化强度及无机氮的影响

采用盆栽试验,研究了生物黑炭对大豆根际土壤氮素转化强度及无机氮的影响。结果表明:固氮作用强度在结荚期达到最大值,此后逐渐呈现出降低的趋势。氨化作用强度在开花期、结荚期和鼓粒期有显著差异,5%生物黑炭处理的氨化作用强度均显著高于CK处理。硝化作用强度在苗期、开花期和结荚期,N_2Y_5和N_1Y_5处理下的根际土壤硝化作用强度与CK处理均存在显著性差异;在鼓粒期和成熟期,只有N_2Y_5处理与CK处理存在显著性差异,分别比CK处理提高了58.87%,84.49%。生物黑炭的适量施用提高了根际土壤铵态氮的含量。苗期、花期、结荚期和鼓粒期不同处理之间铵态氮含量存在显著差异,成熟期差异不显著。合理的生物黑炭施用量对硝态氮利用起着关键性的作用,在苗期、花期、结荚期、鼓粒期,5%生物黑炭的处理均显著高于CK处理,在成熟期,N_1Y_5,N_1Y_(10)和N_2Y_(10)处理下的根际土壤硝态氮含量比CK处理显著降低了20.73%,21.04%,22.85%。     

耐盐碱转基因大豆对盐碱土壤磷有效性的影响

以转入BADH基因的耐盐碱转基因大豆株系(SRTS)和其受体黑农35(HN-35),以及野生大豆(Y-21)、当地主栽品种抗线王(K)和盐碱敏感性品种合丰50(HF-50)为材料,在大田盐碱土壤条件下封闭种植,比较分析了耐盐碱转BADH基因大豆对根际土壤磷有效性的影响。研究结果表明,相比受体野生型大豆HN-35,SRTS、K和Y-21在苗期、花期和结荚期均表现出较高的有效磷、无机磷、微生物量磷含量以及较低的有机磷含量,以苗期和花期差异最为明显;SRTS植株根际土壤p H值在生长发育前期显著(P0.05)低于HN-35,与Y-21和K差异不明显,而生育后期SRTS与HN-35差异不显著。根际土壤有机磷细菌数量在苗期、花期、结荚期和鼓粒期SRTS均显著高于其他品种大豆,无机磷细菌数量SRTS在花期、结荚期和鼓粒期占优势。且分别与微生物量磷呈极显著的正相关关系(R=0.607**;R=0.715**)。同时,SRTS根际土壤酸性和中性磷酸酶活性在各时期均显著(P0.05)高于HN-35,以花期差异最为明显;而两者碱性磷酸酶活性差异仅在鼓粒期达显著水平。从上述结果可以看出,在大豆生长的一些时期,耐盐碱转基因大豆可能通过根系释放大量H+,使磷素转化的相关微生物群落结构和功能发生改变,从而增强盐碱土壤无机磷的水解和有机磷的矿化能力,促进磷素的循环和有效磷含量的提升,但其影响程度具时期性,且后期基本可得到恢复。     

免耕和稻草还田对稻田土壤氮素转化强度的影响

为了明确土壤氮素转化对免耕和稻草还田的响应,研究了不同耕作对土壤(0～5 cm、5～12 cm和12～20 cm土层)氮素转化强度和铵态氮含量的影响。结果表明,免耕显著提高0～5 cm土层土壤氨化强度和铵态氮含量,但对于5～12 cm和12～20 cm土层趋势则相反;各土层土壤硝化势、反硝化强度免耕明显低于常耕,表明免耕促进0～5 cm土层有机氮的氨化作用和降低5～20 cm土层有机氮的氨化及0～20 cm土层土壤硝化-反硝化损失。稻草还田对土壤氮素转化强度的影响因耕作而异,免耕下,稻草还田促进5～20 cm土层土壤氨化强度及各土层反硝化强度和铵态氮含量,对0～5 cm土层土壤氨化强度和各土层土壤硝化势影响不大;常耕下,稻草还田降低5～20 cm土层铵态氮含量和硝化势,提高各土层氨化强度和反硝化强度。因而,免耕结合稻草还田更有利于土壤氮素的释放、供应,但需注意防止反硝化损失。     

氮素形态对中后期小麦根际土壤氮转化微生物及酶活性的影响

采用盆栽方法研究了硝态氮、铵态氮和酰胺态氮对豫麦34不同生育期根际土壤氮素转化相关微生物及酶活性的影响。结果表明,土壤氮素转化不同微生物生理类群活性及酶活性差异显著,其活性大小顺序为:反硝化细菌硝化细菌脲酶蛋白酶亚硝化细菌氨化细菌。反硝化细菌、硝化细菌、蛋白酶、亚硝化细菌及氨化细菌活性从拔节期开始逐渐升高,于花后14天达到最大值,之后开始下降;脲酶活性在拔节期最高,逐渐降低,至花后14天最低,之后又略有回升。氮素形态对小麦根际土壤氮素转化微生物及酶活性的影响因生育期、微生物生理类群而异。综合比较分析表明,铵态氮促进土壤有机氮的分解利用,促进氨转化为NO3-,抑制反硝化作用引起的氮素损失,酰胺态氮次之,硝态氮最差。     

影响砂姜黑土麦田土壤氮素转化的生物学因素 及其对供氮量的响应

砂姜黑土是我国典型的中低产田土壤类型,研究其在土壤微生物驱动下的氮素转化过程及其机制,可为定向调控土壤氮素转化过程,提高氮素利用效率并减少其负面效应提供科学依据。试验设置0 kg·hm~(-2)、120 kg·hm~(-2)、225 kg·hm~(-2)和330 kg·hm~(-2) 4个供氮量,分别于冬小麦越冬期、拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期测定小麦根际土壤氮转化相关微生物作用(氨化作用、硝化作用和反硝化作用)强度和土壤氮素转化相关酶(脲酶、蛋白酶)活性,土壤净氮素矿化速率、土壤硝态氮和铵态氮含量的变化,研究影响砂姜黑土麦田土壤氮素转化的生物学因素及其对不同供氮量的响应。结果表明,土壤氮素转化微生物及酶活跃时期为拔节到灌浆期,灌浆期之后土壤氨化作用强度、硝化作用强度、脲酶及蛋白酶活性降低;土壤净氮素矿化速率与土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性的活跃期较为一致,在开花前后达到最高。除脲酶活性随供氮量增加持续上升外,土壤氮素转化微生物作用强度及蛋白酶活性均随供氮量的增加,在225 kg·hm~(-2)处理下达到最高,进一步增加供氮量至330 kg·hm~(-2),微生物作用强度及酶活性均表现出不同程度的下降。可见,砂姜黑土土壤氮素转化的活跃期与小麦需氮高峰期基本一致,有利于冬小麦的生长。但由于砂姜黑土中土壤硝化作用强度较低,土壤硝化能力有限,从而降低了氮素可利用性,且增加了土壤氨挥发损失的潜在风险。在一定范围内增加供氮量,有利于土壤氮素的转化,但供氮过多(330 kg·hm~(-2))则不利于砂姜黑土供氮能力的提高。     

玉米?水稻轮作和水稻连作土壤根际和非根际氮含量及酶活性

【目的】以水稻连作为对照,研究玉米?水稻水旱轮作模式对稻田作物根际和非根际土壤氮素含量及酶活性的影响,为稻田系统玉米?水稻轮作对土壤氮素转化与稻田土壤质量的影响提供科学依据。【方法】利用根际袋盆栽试验进行水稻连作与玉米?水稻轮作,在玉米喇叭口期、抽穗期及成熟期,水稻分蘖期、孕穗期及成熟期分别采取根际与非根际土样,测定土壤铵态氮、硝态氮、全氮含量与脲酶、硝酸还原酶活性变化。【结果】两种种植模式及作物生育期对土壤氮素含量和酶活性均有显著影响。不同种植模式下土壤酶活性变化趋势基本相同。与水稻连作相比,玉米?水稻轮作土壤铵态氮减少了24.7%;土壤硝态氮含量增加了153.4%,主要表现在第一季。与水稻连作相比,玉米?水稻轮作条件下两季作物成熟期土壤全氮含量降低,土壤脲酶活性整体提高24.3%,土壤硝酸还原酶活性整体降低34.6%。水旱轮作对各个指标的影响可持续到第二季。根际土壤铵态氮含量及脲酶活性整体低于非根际土壤,玉米根际土壤硝态氮含量低于非根际,水稻根际土壤硝态氮含量高于非根际土壤,根际土壤硝酸还原酶活性高于非根际土壤。【结论】在本试验中,轮作在第一季对土壤氮素及酶活性的影响可持续至第二季。与水稻连作相比,玉米?水稻轮作可以提高作物根际与非根际土壤的脲酶活性及硝态氮含量,有利于氮素有效性的提高。     

农肥和化肥对东北黑土土壤氮素转化作用的研究

通过3年定位试验对不同培肥方式下黑土生态系统中的氮素转化作用进行了研究.结果表明,2005年和2007年培肥处理土壤的自生固氮作用强度均显著低于对照,2007年抑制强度由大到小依次为化肥高量农肥高量农肥低量农化等量化肥低量对照.2005年和2007年土壤氨化作用强度在生长前3个时期农肥处理一直高于化肥处理和农肥化肥配比处理,至鼓粒期各处理土壤氮化作用强度达到最高值,并且2007年大豆田的土壤氨化作用强度显著高于2005年大豆田的土壤氨化作用强度.农肥施用处理的硝化作用强度始终显著高于化肥处理和其它处理,2005年和2007年大豆田土壤的硝化作用强度均在鼓粒期(T4)达到最高.2005年和2007年各施肥处理土壤反硝化作用强度均高于对照,农肥低量处理和农肥高量处理分别比元肥处理提高了4.64%和7.14%,化肥低量处理和化肥农肥等量处理高于农肥处理,分别比无肥处理增加13.04%和10.01%,化肥高量处理最高,比无肥处理提高了16.37%,2007年大豆田反硝化作用强度显著高于2005年大豆田的反硝化作用强度,长期施用化肥增加了土壤反硝化作用强度,因此长期合理地施用有机肥对减少黑土氮素的损失有良好的作用.     

生物黑炭对玉米苗期根际土壤氮素形态及相关微生物的影响

生物黑炭被作为土壤改良剂应用逐渐被认可,但其应用机制特别是生物黑炭对氮素形态和根际微生物的影响机理尚不明确,影响其推广。本文采用盆栽试验,研究了玉米和水稻秸秆烧制的生物黑炭按不同量施入土壤后,对玉米苗期株高、生物量和根际土壤氮素形态及相关微生物的影响。结果表明,施入60 g·kg-1玉米黑炭和40~60 g·kg-1水稻黑炭均对玉米苗期株高有显著(P0.05)降低作用,其中水稻黑炭的降低效果更为明显;分别施入60 g·kg-1玉米黑炭和20~60 g·kg-1水稻黑炭后,玉米植株地上部生物量均显著降低。施入60 g·kg-1玉米黑炭后根际土壤含水量和微生物量氮显著提高。随两种生物黑炭施入量的不断增加,玉米苗期根际土壤全氮、硝态氮含量以及固氮作用强度也显著增加,且均在60 g·kg-1施用量下达最大值。施用40 g·kg-1玉米黑炭可显著提高玉米苗期根际土壤氨态氮含量。同时,施用两种生物黑炭后,均不同程度地抑制了玉米根际土壤中细菌总体数量,促进了固氮菌和纤维素降解菌的生长,其中施入60 g·kg-1玉米黑炭的效果最为明显。综上,玉米和水稻秸秆生物黑炭的适量施用,可以促进玉米根际土壤氮素的循环转化,影响相关微生物的群落结构,且与水稻秸秆相比,玉米秸秆生物黑炭的施用效果更加明显。本文针对作物生长、土壤氮素形态及相关微生物数量3个方面研究生物黑炭施入土壤对氮有效性的影响,能够更全面、更准确地将生物黑炭如何影响土壤氮素转化展现出来,促进生物黑炭的深入开发利用,对黑土肥力保护具有一定意义。     

南方稀土矿区水土保持植物根际土壤碳氮及pH特征

选取南方稀土矿区芒萁、宽叶雀稗、枫香和木荷四种典型水土保持植物,研究其根际与非根际土壤各种形态氮素和有机碳含量特征以及pH的变化。研究表明,根际较非根际土壤全氮、铵态氮和硝态氮平均分别高出79.7%、34.2%和30.7%,土壤有机碳平均高出164.9%,pH平均高出0.13个单位。除pH外,根际土壤与非根际土壤全氮、铵态氮、硝态氮和有机碳之间均差异显著(p0.05)。四种植物根际土壤全氮、硝态氮、铵态氮和有机碳的含量均较非根际土壤含量高。宽叶雀稗的根际土壤pH大于非根际土壤,而木荷、芒萁和枫香的根际土壤p H与非根际土壤无显著差异。在根际与非根际土壤中,土壤全氮与土壤有机碳之间呈显著正相关,而土壤全氮与土壤铵态氮、土壤全氮与土壤硝态氮之间均无相关性。即稀土矿区四种植物对碳氮主要养分均具有较强的截存效应,可作为稀土矿区生态恢复的主要植物。     

春大豆生长中对不同氮源的吸收利用

利用15N示踪技术和框栽方法,对大豆不同生育期(苗期V4,初花期R1,盛花期R2,结荚初期R4,鼓粒期R5,成熟期R6,收获期R8)各部位及全株氮素来源进行系统的研究。结果表明,在大豆生育前期土壤氮和肥料氮是根、茎、叶片氮素的主要来源,在生育后期根瘤固氮开始增加;随生长大豆荚果氮素中土壤氮所占比例逐渐减小,根瘤固氮所占比例逐渐增加,并在收获期(R8)达到总量的70.6%,肥料氮所占比例一直很低。苗期至初花期(V4~R1)是无机氮营养期,大豆主要依靠土壤氮和肥料氮;初花期至鼓粒期(R1~R5)是无机氮营养与根瘤固氮并行期,既依靠土壤氮和肥料氮,又有根瘤固氮的供应;鼓粒期至收获期(R5~R8)是根瘤固氮营养期,主要依靠根瘤固氮。     

不同形态氮素对种植大豆土壤中微生物数量及酶活性的影响

采用框栽试验方法,研究6种不同形态氮素[生物固氮(N0)、硝态氮(N1)、铵态氮(N2)、氨基酸态氮(N3)、蛋白态氮(N4)和酰胺态氮(N5)]对种植大豆土壤中微生物数量及土壤酶活性动态变化的影响。结果表明:各大豆生育期内真菌、细菌、放线菌数量和土壤脲酶、蔗糖酶活性对不同形态氮素的反应不同;三大菌群在组成上以细菌数量占绝对优势,数量上均在花期时达到峰值,即均随着大豆生育期的推进呈单峰曲线变化;花期不同形态氮处理下的土壤微生物总数量有差异,具体表现为N5N3N2N1N4N0。土壤多样性指数的变化趋势随着生育期的推进呈缓慢下降趋势,与土壤微生物数量的变化趋势不一致,因此,评价土壤生物多样性指数应将两者结合起来。土壤脲酶和蔗糖酶活性随着生育期的推进亦为单峰曲线变化趋势,但脲酶与蔗糖酶活性的变化趋势不同,其高峰期出现在鼓粒期。     

Rhizosphere microbial communities and organic acids secreted by aluminum-tolerant and aluminum-sensitive soybean in acid soil

This study aimed to investigate the correlation between organic acids secreted by two soybeans genotypes, BX10 [aluminum (Al) tolerant] and BD2 (Al sensitive) and rhizosphere microbial communities in acid soil. The organic acids secreted by BX10 and BD2 were significantly different at each growth stage. Both fungi/bacteria and gram-negative bacteria/gram-positive bacteria ratio values were affected by the two soybean genotypes at different growth periods. Compared with BD2, phospholipid fatty acid of BX10 showed higher Shannon diversity at the seedling and flowering stages, but had lower Shannon diversity at the pod-setting stage. Redundancy analysis and canonical correspondence analysis revealed that the organic acids including tartaric acid, lactic acid, and citric acid significantly affected rhizosphere bacterial communities. Sequence analysis indicated that uncultured Acidobacterium, Chloroflexi, and actinomycete enriched in BD2, whereas some uncultured bacteria enriched in BX10. The two soybean genotypes exhibit distinct rhizosphere microbial communities; root organic acid exudates may affect composition of microbial communities of rhizosphere soil: tartaric acid may negatively affect rhizosphere bacteria at the seedling stage, lactic acid may positively affect rhizosphere actinomycetes at the flowering stage, and succinic acid may stimulate fungi at the pod-setting stage.     

Manganese and molybdenum contents of the cotton plant at different stages of growth

Abstract

Manganese and molybdenum levels in cotton plants belonging to 4 cultivated species and an interspecific hybrid were determined from seedling stage to crop maturity. Irrespective of the species 10 day old seedlings had maximum Mn and Mo. The diploids had higher seedling Mn than tetraploids. There was a sharp fell in leaf and stem Mn with flower bud formation and a similar fall in root Mn from peak flowering. At crop maturity Mn content of leaves, stem and root was the same for different cultivars. Mn content of lint of tetraploids was nearly three times than in diploids.

After seedling stage maximum Mo was in leaves from flower bud initiation to peak flowering and declined rapidly at boll bursting. From square stage Mo in stem fell gradually until harvest whereas in root it remained at more or less the same level with slight differences and fell appreciably at early boll bursting and harvest. Like Mn, at maturity Mo content on unit weight basis was the same. The burs of tetraploids and the hybrid had little more Mo. The seeds of the Gossypium arboreum cultivar and the hybrid contained less Mo than other cultivars.

The levels of Mn at early stages of growth were higher than the toxicity limits reported previously. Similarly at no stage the upper limits of Mo concentration reported earlier could be recorded. The higher levels of Mn recorded in field grown plants caused no toxicity symptoms.     

转Bt基因棉种植对根际土壤生物学特性和养分含量的影响

通过盆栽试验,比较了转Bt基因棉Bt新彩1和Bt基因的受体棉新彩1根际土壤可培养微生物种群数量、酶活性及养分含量的变化。结果表明,Bt新彩1根际土壤可检测到Bt蛋白,且花期达到峰值56.14 ng/g;与对照新彩1相比,Bt#61472;新彩1根际土壤更有利于细菌和真菌的生长和繁殖,放线菌数量没有显著变化。Bt新彩1的根际土壤碱性磷酸酶活性受到抑制,在生长旺盛期脱氢酶活性受到激活,而根际土壤蛋白酶、脲酶和蔗糖酶活性无显著变化;苗期、花期Bt新彩1根际土壤有机质、全氮、速效氮和钾含量没有显著变化,且苗期速效磷含量也没有显著改变,花期其含量显著降低。     

Foliar application of iron,zinc, and manganese nano-chelates improves physiological indicators and soybean yield under water deficit stress

Abstract

To investigate the effect of foliar application of nano-chelates of iron, zinc, and manganese subjected to different irrigation conditions on physiological traits, and yield of soybean (cultivar M9), a split plot experiment was conducted in a completely randomized block design with three replications in two crop years (2016–2017). The main plot included four levels of irrigation (I): full irrigation (I ₁), irrigation withhold at flowering stage (I ₂), irrigation withhold at podding stage (I ₃), and irrigation withhold during the grain filling period (I ₄). Also, the subplot included eight levels of foliar application with Fe, Zn, Mn, Fe?+?Zn, Fe?+?Mn, Zn?+?Mn, Fe?+?Zn?+?Mn nano-chelates, and distilled water (control). The results of combined analysis of variance suggested that the effect of irrigation and foliar application of nano-chelate was significant on all traits. Water deficit stress significantly reduced the grain yield. The minimum numbers of pods per plant, number of grains per plant, 100-seed weight per plant, leaf area index, leaf chlorophyll concentration, total dry weight of plant, and the grain yield were obtained by irrigation withhold at podding stage. Foliar application of combined nano-chelates increased the soybean resistance against water shortage more considerably than the separate consumption of these elements. Under drought stress in podding stage, the application of Fe?+?Zn led to the highest yield with a mean of 2613.84?kg ha^?1 where this increase was 61.1% higher than control.     

不同氮水平下小麦植株的碳氮代谢及碳代谢与赤霉病的关系

为明确不同施氮量下小麦植株的碳氮代谢特性及碳代谢与小麦赤霉病的关系,本文采用田间小区试验,以小麦多穗型品种‘豫麦49-198’和大穗型品种‘周麦16’为供试材料,在0 kg(N)·hm-2 、120 kg(N)·hm-2 、180 kg(N)·hm-2 、240 kg(N)·hm-2 、360 kg(N)·hm-2 5个氮肥水平下,探讨了不同施氮水平对小麦植株可溶性糖含量、C/N以及小麦赤霉病发病率和病情指数的影响。结果表明:两个品种小麦植株内的可溶性糖含量和C/N由越冬到开花期呈"V"形变化,拔节期最低,分别为80~200 mg·g-1和3~10。开花期各处理间差异达到最大,且施氮处理植株的可溶性糖含量和C/N比不施氮处理分别低15.4%~47.7%和24.5%~63.1%。植株全氮含量随施氮量的增加而增加,各处理在小麦拔节期和开花期差异最大。两个品种小麦植株的可溶性糖和氮素的累积吸收量在小麦生育期内均呈增加趋势。相关分析表明,植株全氮含量与小麦的可溶性糖含量在小麦拔节期和开花期显著负相关;小麦拔节期和开花期的可溶性糖含量、C/N与小麦赤霉病的发病率和病情指数呈线性关系。说明小麦拔节期到开花期的碳氮代谢对赤霉病的发生影响较大。     

氮肥对稻田土壤反硝化细菌群落结构和丰度的影响

以氮肥田间定位试验为研究对象,利用PCR-DGGE(聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳)和荧光定量PCR(real-time PCR)技术,通过对反硝化细菌nirS基因的检测,分析了定位试验第2年稻田反硝化细菌群落结构和丰度的变化。DGGE图谱及依据其条带位置和亮度数字化数值进行的主成分分析(PCA)结果均显示:在氮肥定位试验第2年,与不施肥对照(CK)比较,在水稻各个生育期(分蘖期、齐穗期和成熟期)内,施用氮肥[150kg(N)·hm-2]的稻田根层土或表土中的反硝化细菌群落结构均无明显变化;且稻田根层土或表土中的反硝化细菌群落结构在水稻各个生育期间也均无明显差异。荧光定量PCR结果显示,在水稻生长发育过程中,施用氮肥的稻田根层土或表土中的反硝化细菌nirS基因拷贝数始终显著(P<0.05)高于其对应的不施肥对照。此外,无论施用氮肥与否,根层土中的反硝化细菌nirS基因拷贝数在水稻成熟期时都会显著(P<0.05)降低;但表土中的nirS基因拷贝数在水稻各生育期间无明显变化;且水稻成熟期时施用氮肥和不施肥的稻田表土中nirS基因拷贝数都显著(P<0.05)高于根层土。同时,与对照比较施用氮肥可促进水稻增产44%。研究表明,短期定位试验中施用氮肥能够显著提高稻田土壤反硝化细菌的丰度,但对其群落结构没有明显影响。     

抗病性不同大豆品种根面及根际微生物区系的变化 Ⅰ.非连作大豆(正茬)根面及根际微生物区系的变化

采用平板计数法测定了3个抗病性不同的大豆品种在生育期内根面和根际微生物区系的变化情况,并应用荧光计数法直接测定了根际细菌和真菌的生物量。结果表明,土体的微生物种类最丰富、根际的次之、根面的较单一。播种后从三叶期到鼓粒初期,根面和根际的可培养细菌总数随生育期逐渐增加,鼓粒初期达最大值,而成熟期则有明显的下降;大豆根际细菌生物量也存在相同的变化规律。抗病性不同的大豆品种其根面、根际可培养细菌总数存在差异;抗病品种大豆的根瘤重明显高于感病品种。种植一季后感病品种根际积累的病原生物(镰孢霉Fusarium.sp.和大豆胞囊线虫Heterodera.glycines的胞囊数)明显高于抗病品种。说明大豆根系分泌物对微生物具有选择性的促进或抑制作用,不同大豆品种以及同一大豆品种在不同生育时期根系分泌物的组成和数量不同,从而使大豆根面及根际形成了特定的微生物区系组成。