陇东雨养农区3个紫花苜蓿品种叶片氮磷重吸收特性

以3个紫花苜蓿品种(新疆大叶苜蓿、阿尔冈金苜蓿和陇东苜蓿)为材料,研究叶片N、P重吸收特性及其与生物固氮的关系。结果表明:3个紫花苜蓿品种叶片N重吸收效率(NRE)平均为18.0%,且第一茬显著高于第二茬。第一茬,阿尔冈金苜蓿与陇东苜蓿的叶片NRE差异不显著,但均显著高于新疆大叶苜蓿;第二茬,阿尔冈金苜蓿叶片NRE显著高于陇东苜蓿,但二者与新疆大叶苜蓿均无显著差异。3个品种叶片P重吸收效率(PRE)平均为18.3%,品种间和茬次间差异不显著。紫花苜蓿品种间叶片N、P重吸收效率差异较小,而茬次间差异显著。3个品种叶片NRE与叶片氮浓度、生物固氮率有一定的相关性,但茬次间存在差异;PRE与叶片养分浓度、生物固氮率不相关。     

苜蓿叶片氮、磷和钾养分重吸收与化学计量比的偶联关系

苜蓿作为一种优良的豆科牧草,具有较强的环境适应性。叶片养分重吸收是提高养分利用效率及增强环境适应性的重要机制之一,其直接影响了苜蓿的养分浓度,进而影响苜蓿元素的化学计量比。目前已有针对苜蓿养分重吸收及生态化学计量特征的研究,但关于苜蓿元素养分重吸收与生态化学计量比之间的偶联关系的研究还鲜有报道。为解释该偶联关系,以7个苜蓿品种作为研究对象,测定了成熟叶片和衰老叶片C、N、P、K元素浓度,分析了养分重吸收特征(包括养分重吸收率、养分重吸收度)及生态化学计量特征,进而分析了两者之间的偶联关系。结果表明,7个苜蓿品种的平均氮重吸收效率(NRE)、磷重吸收效率(PRE)和钾重吸收效率(KRE)分别为42.7%、42.4%和52.1%,分别低于全球陆生植物的NRE、PRE和KRE(分别为62.1%、64.9%和70.1%)。根据养分重吸收特征及生态化学计量比,判断苜蓿受土壤P含量影响最严重。叶片养分重吸收效率基本与衰老叶化学计量比呈正相关关系,而与成熟叶化学计量比呈负相关关系。由此可见,叶片养分重吸收与叶片生态化学计量比存在偶联关系,但受叶片成熟或衰老显著影响。     

不同功能群草类植物叶片氮磷重吸收对施肥的响应

在盆栽控制条件下,测定了4个施肥处理下3个功能群组(豆科、禾本科和杂类草)9种草类植物成熟和衰老叶氮(N)和磷(P)浓度,以揭示不同功能群草类植物叶片氮、磷重吸收对施肥的响应。9种草类植物成熟叶N和P浓度(Ng和Pg)、衰老叶N和P浓度(Ns和Ps)、N和P重吸收效率(NRE和PRE)不同,对施肥的响应也不同。豆科草类Ng显著高于禾本科和杂类草,禾本科草类Ns显著低于豆科草类和杂类草,而杂类草NRE最低。杂类草Pg和Ps显著高于豆科和禾本科草类,而禾本科草类PRE最高。施肥对草类植物PRE影响不显著,对Ng、Pg、Ns、Ps和NRE影响显著,而在功能群水平,仅对Ng和Pg影响显著。施肥与物种的交互作用对叶片N、P重吸收有显著影响,与功能群的交互作用则无显著影响。     

2种紫花苜蓿氮代谢及其关键酶(NR、GS)活性差异研究

为探究不同紫花苜蓿氮代谢差异及氮代谢差异的生理机制,采用盆栽砂培法,通过对2个具有典型特征的紫花苜蓿品种(LW6010和陇东苜蓿)在2个氮素水平及3个生育时期下其氮代谢产物及氮代谢酶活性差异进行研究,探讨氮代谢产物与氮代谢酶活性的相互关系。结果表明:LW6010和陇东苜蓿在N210水平下其干物质重、氮含量、氮积累量及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性均高于N21。在2个氮水平下,LW6010的干物质重、NR和GS活性均显著大于陇东苜蓿,而LW6010的氮含量显著低于陇东苜蓿。其中,LW6010的NR活性比陇东苜蓿在N210和N21下分别高24%和15%(苗期)、31%和40%(现蕾期)、20%和11%(盛花期);GS活性分别高30%和29%(苗期)、33%和20%(现蕾期)、7%和14%(盛花期)。在苗期和盛花期时,LW6010的氮积累量显著大于陇东苜蓿,而在现蕾期差异不显著。LW6010的氮积累量在N210下各生育期分别比陇东苜蓿高25%,3%和16%,而在N21下LW6010的氮积累量在苗期和盛花期下比陇东苜蓿高45%和12%。同时,紫花苜蓿干物质重、氮积累量、NR活性与GS活性呈极显著正相关关系。综上分析,紫花苜蓿的不同品种在不同氮素水平下其氮代谢能力不同,不同紫花苜蓿品种间氮代谢具有差异;LW6010较陇东苜蓿具有较好的氮代谢能力;NR和GS活性可为不同紫花苜蓿氮代谢差异评价提供参考。     

供氮对2个紫花苜蓿品种光合色素及光合特性的影响

以甘农3号和陇东苜蓿为研究材料,采用营养液砂培法,比较研究了NH4+-N 0、105、210、315、420mg/L 5个水平对紫花苜蓿光合色素及光合特性的影响。结果表明:供氮处理下2个品种紫花苜蓿的光合速率、气孔导度、叶面积和叶绿素含量均显著高于CK(P0.05),并随供氮水平的增大先增加后减小,在210mg/L达到最大。紫花苜蓿胞间CO2浓度随氮素水平的提高而降低,N210对紫花苜蓿叶片光合性能调节作用最大。2个品种对N210氮素水平的敏感度最高,且在N210处理下,甘农3号的光合速率、气孔导度和叶绿素含量对氮素的敏感度高于陇东苜蓿;而陇东苜蓿叶面积和胞间CO2浓度对氮素的敏感度高于甘农3号。     

西北干旱灌区紫花苜蓿高产田施肥效应及推荐施肥量研究

为揭示紫花苜蓿氮、磷、钾肥效应,采用“3414”不完全正交回归设计,对紫花苜蓿氮、磷、钾肥合理配比施肥效应进行研究,同时对紫花苜蓿产量及蛋白总量进行肥效模型拟合。结果表明,氮、磷、钾对建植2年苜蓿产量的贡献为钾>磷>氮,对建植3年苜蓿产量的贡献为磷>钾>氮,建植2与3年苜蓿交互效应均表现为氮磷>氮钾>磷钾。氮、磷、钾对建植2年苜蓿蛋白总量的贡献为氮>钾>磷,对建植3年苜蓿蛋白总量的贡献为氮>磷>钾。建植2年苜蓿氮磷肥互作效应明显优于氮钾、磷钾互作;建植3年苜蓿氮磷、氮钾交互对苜蓿蛋白总量的增产效果明显大于磷钾交互。采用频度分析法,通过模拟寻优,得出建植2年紫花苜蓿目标产量大于平均产量17522kg·hm^-2时,优化施肥量为氮56.27~67.51kg·hm^-2、磷77.69~90.48kg·hm^-2、钾76.43~87.18kg·hm^-2;建植3年紫花苜蓿目标产量大于平均产量19234.1kg·hm^-2时,优化施肥量为氮46.75~57.66kg·hm^-2、磷80.15~92.28kg·hm^-2、钾57.79~69.74kg·hm^-2;建植2年紫花苜蓿目标蛋白总量大于平均2115kg·hm^-2时,优化施肥量为氮66.35~77.48kg·hm^-2、磷79.34~92.87kg·hm^-2、钾73.68~85.38kg·hm^-2;建植3年紫花苜蓿目标蛋白总量大于平均2656kg·hm^-2时,优化施肥量为氮68.44~79.50kg·hm^-2、磷72.74~85.96kg·hm^-2、钾50.68~61.61kg·hm^-2。     

生长调节剂对紫花苜蓿微扦插试管苗生长的影响

以紫花苜蓿品种甘农3号(G3)、和田(HT)、陇东(LD)为材料,研究不同种类和不同浓度的生长调节剂吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、生根粉(ABT)对苜蓿微扦插试管苗生长的影响。结果表明,0.2mg/L NAA处理下的G3紫花苜蓿试管苗生根率达100%,且具有较高的生根数(8),最大根长(17.5cm),株高和叶片数也显著高于对照和其他处理(P0.05);0.1mg/L NAA处理下的和田紫花苜蓿试管苗的根系生长状况明显优于其他处理,生根率为100%,具有较高的生根数(7),最大根长(29.6cm),株高和叶片数也显著高于对照和其他处理(P0.05);0.2mg/L NAA处理下的陇东紫花苜蓿试管苗的根系生长情况明显优于其他处理,生根率100%,并具有较高的生根数(7),最大根长(10.2cm),株高和叶片数也显著高于对照和其他处理(P0.05)。因此,在设置的浓度梯度下,甘农3号和陇东紫花苜蓿微扦插试管苗生长的最适生长调节剂及其浓度是0.2mg/L NAA,适于和田紫花苜蓿的是0.1mg/L NAA。     

种植年限对紫花苜蓿栽培草地草产量及土壤氮、磷、钾含量的影响

采用田间调查取样和室内分析相结合的方法,2007年在内蒙古民族大学农学院试验农场以1年生、2年生、3年生、4年生和6年生紫花苜蓿Medicago sativa地为研究对象,分析了种植年限对紫花苜蓿草产量及土壤氮、磷、钾含量的影响,结果表明：随着种植年限的增加,草产量逐渐降低,以2年生苜蓿最高,且与6年生苜蓿差异达到极显著水平（P＜0.01）;全氮、碱解氮、速效磷含量随种植年限的增加而增加;全磷含量随种植年限呈先增后降的趋势;速效钾、全钾随种植年限增加而降低;各种养分含量在040 cm土层内有随深度的增加而下降的趋势,4050 cm土层土壤养分含量高于3040 cm土层。     

陇东野生紫花苜蓿的生态特征

陇东野生紫花苜蓿Medicago sativa为根茎-平卧型多年生苜蓿,分布于甘肃清水、定西半阴湿山脚地带,经植物学、生物学特征特性观察,结果表明:陇东野生紫花苜蓿与栽培紫花苜蓿相比,其生长速度慢,叶片小且数量少,根系为根茎型,无主根,茎纤细且平卧或半平卧生长,分枝能力强,耐践踏,抗寒、抗旱,有许多栽培苜蓿所没有的植物学和生物学特征特性.     

黄土高原不同撂荒年限草地中紫花苜蓿营养价值波动性研究

为明确紫花苜蓿营养价值随生长年限的变化规律,以黄土高原撂荒第4、5、6、8、12、13、14、15年草地的紫花苜蓿为研究对象,采用近红外光谱技术,测定其基本养分、矿物质和消化特性等,并对其营养价值进行评价。结果表明:不同撂荒年限草地的紫花苜蓿营养价值指标,除Ca、Mg、RFV(相对饲喂价值)变异系数较大外(10%~14%),其他指标的变异系数均较小(<9%),不同撂荒年限草地紫花苜蓿的粗蛋白含量均>19%,撂荒第14年和第15年草地的紫花苜蓿符合特级苜蓿干草制作标准,撂荒第5年和第6年草地的紫花苜蓿符合二级苜蓿干草制作标准,而其他撂荒年限草地的紫花苜蓿均符合一级苜蓿干草制作标准。综上,不同撂荒年限草地的紫花苜蓿营养价值均相对稳定,且为高品质牧草。     

鲁东南地区不同年龄紫花苜蓿N、P生态化学计量特征研究

为了探索鲁东南地区不同年龄紫花苜蓿在不同茬次下化学计量特征存在怎样的差异,本试验通过测定与分析不同年龄(2、3、4、5龄)紫花苜蓿叶和茎的N、P含量及化学计量比,研究了年龄及茬次对紫花苜蓿化学计量特征的影响。结果表明,不同茬次内,苜蓿叶和茎的N、P含量随年龄的变化趋势不同,但总体上3龄苜蓿叶和茎的N、P含量高于其他年龄;每茬时,4龄苜蓿叶和茎N∶P均显著高于其他年龄(P<0.05),3龄苜蓿叶和茎N∶P均低于其他年龄。4个年龄苜蓿叶和茎N、P含量随茬次呈先增加后减少的趋势,并在第3茬达到最大值(除3龄苜蓿茎的N含量);2龄和4龄苜蓿叶N∶P随茬次呈先降低后增加的趋势;苜蓿茎N∶P随茬次呈先降低再增加的变化趋势(除5龄),并均在第4茬时达到最低值;苜蓿年龄和茬次的变化均能显著影响苜蓿叶和茎的N、P含量及N∶P;苜蓿叶和茎的N含量与N∶P基本呈正相关,苜蓿叶和茎的P含量与N∶P基本呈负相关。随着年龄的增加,苜蓿由主要受N限制向主要受P限制转变。     

模拟降水变化对荒漠草原优势植物叶片氮回收特征的影响

未来降水量的变化会改变草地对水资源的利用情况,影响植物内部养分循环。为了理解植物叶片氮回收特征对降水量变化的响应规律,本研究以5种内蒙古荒漠草原优势植物为研究对象,通过模拟降水试验(减水50%、自然降水、增水50%和增水100%),分析了降水量变化对土壤水分含量、土壤有效氮(Nitrogen,N)含量、植物叶片N浓度、N回收效率(Nitrogen resorption efficiency,NRE)的影响。结果表明：与自然降水相比,增水100%显著增加了土壤水分含量、地上生物量和植物的NRE,显著降低了土壤有效N浓度、绿叶和枯叶中N浓度;而减水50%显著降低了土壤水分含量,增加了土壤有效N,降低了地上生物量,对绿叶和枯叶N浓度没有显著影响,降低了短花针茅(Stipa breviflora)的NRE;植物NRE与枯片中的N浓度呈显著负相关关系。综上,增水通过影响土壤水分含量以及叶片N浓度间接降低了荒漠草原优势植物叶片的NRE。     

温度和湿度对紫花苜蓿土壤氮矿化的影响

为确定温度和水分对土壤氮矿化特征的影响,以取自甘肃庆阳黄土高原4年龄(4a)和8年龄(8a)紫花苜蓿草地0~10cm土壤为对象,在不同的温度(5,15和25℃)和水分(30%,50%和70%田间持水量)组合下进行了室内培养。结果表明温度是影响黄土高原紫花苜蓿草地土壤净氮矿化速率的主效因素,培养14d后净硝化率和净矿化率最大值均出现在25℃/70FC下,分别为0.481μg/(g·d)(4a)和0.942μg/(g·d)(8a),0.293μg/(g·d)(4a)和0.632μg/(g·d)(8a);在5℃/30FC下4a土壤的净氮固持率最大,为0.232μg/(g·d),8a土壤则在5℃/70FC下净氮固持率最大,为0.127μg/(g·d);8a苜蓿土壤培养后微生物碳含量显著高于4a苜蓿土壤,在15℃/50FC的组合下8a土壤是4a的1.44倍。土壤有机质含量不同是导致2个年龄苜蓿土壤净硝化率、净矿化率和微生物生物量碳差异的主要原因。     

川西北高寒沙地不同年限高山柳林下优势植物碳、氮、磷生态化学计量特征

通过采集川西北高寒沙地不同年限(6、18、24年)高山柳林下3种优势植被藏沙蒿、裂叶独活和镰荚棘豆,分别测定分析3种植被叶片、根部C、N、P化学计量特征变化特征。结果表明:不同年限高山柳林下植被C、N、P含量及其比值间存在显著差异且呈现出不同变化趋势。林下植被C含量整体下降;叶N含量呈上升趋势,根N含量随年限增长而下降;除藏沙蒿外,林下植被P含量变化不显著;C∶N变化范围为1.92~12.86;C∶P为29.18~196.88;不同年限高山柳林下植被N∶P间虽存在差异,但均表现出主要受到P限制,表明该区域植被生长主要受P限制,应注意P养分的适当补充。     

白花草木樨半同胞家系的生物固氮性状评价

以不同的白花草木樨(Melilotus albus)半同胞家系为试验材料,分别种植于甘肃临泽和榆中,测定其根干重、根瘤数、根瘤重、叶全氮、叶全磷和生物固氮百分率,以此评价其生物固氮能力。结果表明,白花草木樨在两个地区表现出的各项固氮指标变异系数均大于15%,主成分分析后,可将半同胞家系划分为4组,组1白花草木樨家系的根干重、根瘤数、根瘤重、叶全氮、叶全磷和生物固氮百分率分别高出对照当地白花草木樨品种(RX-02)4%、26%、10%、17%、24%、11%,其中生物固氮百分率的最大值和最小值分别为58%和43%。本研究筛选出的优良生物固氮性状的后代家系,可为进一步选育生物固氮能力强的新品种奠定基础。     

内蒙古典型草原8种优势植物养分回收特征

选取内蒙古典型草原优势植物羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)和冷蒿(Artemisia frigida)等8种植物,通过在夏秋季节每隔15天采样,重复测定其地上部分氮(N)和磷(P)浓度变化,确定不同植物的氮和磷养分回收特征。结果显示:每种植物的氮和磷回收过程基本同步,但不同植物的回收时间存在差异;羊草和大针茅的养分回收起始时间最早(7月15日~7月30日),而冷蒿最晚(8月30日),这与不同植物种的物候期相对应。在植物群落水平,氮和磷的回收起始时间均为7月30日。植物氮回收效率范围为41%~70%,磷回收效率范围为52%~84%;羊草养分回收效率最高,大针茅和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)次之,糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷蒿最低。羊草和大针茅的较强的养分回收能力可能是其在典型草原保持优势地位的重要因素之一。根据植物养分回收时间,确定草场年度终牧时间是保持草原植物活力、生态系统健康和可持续利用的基础。     

若尔盖高寒退化湿地土壤碳氮磷比及相关性分析

以若尔盖花湖湿地保护区高寒草甸—高寒草原空间演替为研究对象,结合草地利用现状及微地形分布,遴选出5个高寒退化湿地类型进行鼠类洞穴密度和土壤碳、氮、磷含量的调查取样并进行相关性分析。结果表明,5个样地土壤表层(0～10 cm)碳、氮平均含量分布范围分别为3.7%～4.9%和0.38%～0.56%,样地间差异不显著(P＞0.05),磷元素含量由坡地区(样地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)向平地区(样地Ⅳ、Ⅴ)呈递增趋势,差异性显著(P＜0.05);0~40 cm土壤碳氮比(C/N)为11.01,样地间差异不显著(P＞0.05),碳磷比(C/P)为 62.3、氮磷比(N/P) 为5.69,样地间均差异显著(P＜0.05);土壤碳、氮、磷含量及碳氮比、氮磷比均随土层加深呈降低趋势,其中有机碳含量减少4.36%,0～10 cm表层土壤碳氮比显著高于深层土壤(P＜0.05);鼠类洞穴密度与碳磷比、全磷具有极显著的正相关,而土层深度与所有碳、氮、磷化学计量特征都具有极显著的负相关性。研究结果将为鼠害防控及草地营养循环、碳源/汇转化机制、退化草地植被恢复、土壤养分管理提供理论依据。     

植物叶片氮磷养分重吸收规律及其调控机制研究进展

植物养分重吸收是植物组织或器官在衰老脱落前将部分养分(主要如氮、磷)转移到其他成活组织的过程,能延长养分在植物体内的存留时间,提高养分利用效率,减少植物对土壤养分的依赖,是植物适应环境的重要策略之一。本研究综述了土壤水分和肥力、光照、温度等环境因子和寿命、个体发育等遗传特性对植物叶片氮磷养分重吸收的影响。不同生活型或功能型的叶片养分重吸收不同;施肥会改变土壤速效养分的含量和比例,从而调控叶片养分重吸收;土壤水分通过调节土壤养分有效性而影响叶片养分重吸收;植物在生长过程中,不同时期对养分的需求有所差异,对养分的敏感程度和吸收能力也各不相同,从而表现出不同叶片养分重吸收特征;除了叶片之外,植物的其他组织器官(如,细茎、树木的芯材和能够储存养分的根)也可以进行养分重吸收。因此,植物叶片养分重吸收易受多种因素的影响,不同物种的重吸收能力存在差异,同一物种在不同时、空及相关因素变化下的重吸收特性也不同。深入研究植物养分重吸收规律和调控机制有助于进一步揭示植物的环境适应性,能为提高水肥管理水平,权衡生产力和适应性,实现系统生产和生态可持续发展提供理论依据。     

氮素水平对不同氮效率基因型苎麻根系性状的影响

根系是苎麻(Boehmeria nivea)吸收氮素的主要器官,开展苎麻根系对不同氮素水平的响应研究对其品种改良和农艺调控具有重要意义。针对以往研究的不足,本研究设置了0、6、9、12和15 mmol·L~(-1)氮素水平处理进行盆栽试验,分析了不同氮效率苎麻根系性状对氮素水平的响应特征,及其与氮素利用效率的关系。结果表明,增施氮素可显著提高苎麻根系总吸收面积、活跃吸收面积及比表面积(P0.05),但对根长影响不显著(P0.05)。增施氮肥可显著促进苎麻根系体积与活力的增长,其中氮高效基因型苎麻H2000-03根系体积在12mmol·L~(-1)处理时达到最大,为未施处理的3.06倍,氮低效基因型苎麻册亨家麻根系体积在9mmol·L~(-1)时达到最大,为未施处理的2.38倍;而过量施氮则会导致指标下降,其中旺长期册亨家麻根系活力下降达67.5%。各性状的综合表现导致苎麻氮素回收率在9mmol·L~(-1)时达到最大值。氮高效苎麻H2000-03较氮低效苎麻册亨家麻具有显著较高的根长、根系体积、总吸收面积、活跃吸收面积,且能够随生长发育维持较高水平。但二者根系比表面积和根系活力没有显著差异,是其根系性状改良的重点。影响苎麻氮素回收率、地上部氮素累积量的关键时期为生长中后期,且关键因素为根量及根系表面特性。