紫花苜蓿氮效率及其类型特征研究

为挖掘和利用紫花苜蓿自身潜力，实现优质高效生产，本研究拟建立紫花苜蓿苗期氮效率评价体系，筛选氮高效种质。以28个来源广泛的紫花苜蓿品种为材料，通过室内营养液砂培法，设低氮（2.1 mg·L^-1，表示为：N_2.1）和适宜氮（210 mg·L^-1，表示为：N₂₁₀）2个水平，对苗期各品种紫花苜蓿的形态指标和氮相关指标进行综合分析，通过变异系数、相关分析和隶属函数筛选出苗期氮效率评价指标，并进行氮效率类型分类。氮效率为作物对氮素的综合响应。结果表明，LW6010在N_2.1和N₂₁₀水平下，其株高、地上干物质重、地下干物质重、全株干物质重、地上氮积累量、地下氮积累量和全株氮积累量均表现为显著高于其他品种。公农3号在N_2.1和N₂₁₀下均表现为地上干物质重显著小于其他品种。巨能601在N_2.1和N₂₁₀下，其地上和全株氮含量均显著大于其他品种（除LW6010）。N_2.1下，甘农9号的根长最长，陇东苜蓿根长最短；N₂₁₀下，皇冠根长最长，公农3号最短。N_2.1下，新疆大叶根体积最大，陇东苜蓿根体积最小；N₂₁₀下，甘农7号根体积最大。地上干物质重、全株干物质重、根长、根体积、地上氮积累量和全株氮积累量的变异系数和相关系数均较大。同时，LW6010等品种在N_2.1和N₂₁₀下综合值均大于0.5；甘农3号在N_2.1下综合值小于0.5，在N₂₁₀下大于0.5；甘农7号在N_2.1下综合值大于0.5，在N₂₁₀下小于0.5；陇东苜蓿在N_2.1和N₂₁₀下综合值均小于0.5。综上，地上干物质重、全株干物质重、根长、根体积、地上氮积累量和全株氮积累量可作为紫花苜蓿苗期氮效率筛选的评价参数；通过对综合值的量化，可将紫花苜蓿分为氮高效型、氮常效型、氮反效型和氮低效型4个类型。     

不同氮效率紫花苜蓿各生育期氮利用特征研究

为探讨不同氮效率紫花苜蓿各生育期氮利用特征,本研究采用室外营养液砂培试验,选取4种不同氮效率类型的紫花苜蓿品种（"LW6010""甘农3号""甘农7号"和"陇东苜蓿"）,设2个氮水平（210 mg·L^-1和21 mg·L^-1）,以研究其在各生育期的生长特性、根系特性、结瘤特性、氮代谢酶活性及氮积累量。结果表明：随着生育期的推进,生长特性、根系特性和氮积累量在成熟期达到最大,结瘤特性在结荚期达到最大,氮代谢酶活性在盛花期达到最大;低氮处理,"LW6010"和"甘农7号"的生长特性、根系特性、结瘤特性、酶活性及氮积累量高于"甘农3号"和"陇东苜蓿";高氮处理,"LW6010"和"甘农3号"的生长特性、根系特性、结瘤特性、酶活性及氮积累量高于"甘农7号"和"陇东苜蓿"。综上,氮高效型紫花苜蓿品种"LW6010"对氮素的固定、吸收及转化能力高于氮低效型"陇东苜蓿"。     

外源香豆素和咖啡酸对紫花苜蓿根系形态建成与解剖结构的影响

香豆素、咖啡酸为紫花苜蓿（Medicago sativa L.）主要自毒物质。本研究采用营养液沙培法,对甘农9号紫花苜蓿进行浓度梯度为0,0.5,5,50,500 mg·L^-1的外源香豆素、咖啡酸分别单种物质添加和混合物质添加试验,运用石蜡切片技术和根系扫描系统,比较研究外源添加物对苜蓿总根长、总根表面积、根体积、根尖数等根系形态指标与根粗、皮层厚度、中柱直径及发育、导管数量及面积等解剖结构指标的影响,为进一步研究香豆素和咖啡酸对紫花苜蓿生长和发育影响机理提供依据。结果表明：苜蓿总根长、总根表面积、根体积、根尖数等根系形态指标在低浓度（0.5 mg·L^-1）香豆素、咖啡酸及混合物作用下均呈促进作用,当添加物浓度增至50 mg·L^-1及以上时,呈自毒抑制作用。苜蓿根粗、皮层厚度、中柱直径及发育、导管数量及面积等内部解剖结构在浓度低于5 mg·L^-1的香豆素和混合物作用下呈促进作用,在高于50 mg·L^-1的咖啡酸和混合物处理下呈自毒抑制作用。根系外部形态和内部解剖结构在低浓度（0.5 mg·L^-1）处理时,混合物的促进作用显著强于单体香豆素和咖啡酸（P<0.05）,促进作用由强至弱的顺序为：混合物 > 香豆素 > 咖啡酸,在高浓度（500 mg·L^-1）处理时,香豆素和混合物的自毒抑制作用显著强于单体咖啡酸处理（P<0.05）,抑制综合效应由强到弱依次为：香豆素 > 混合物 > 咖啡酸。     

模拟干旱和氮沉降对唐古特白刺根系生长特征的影响

为深入了解氮沉降和干旱胁迫对植物生长特征的影响,本试验选择荒漠植物唐古特白刺（Nitraria tangutorum）,设置对照（田间最大持水量）与干旱（田间最大持水量的20%~40%）两个水分梯度以及0,6,36,60 mmol·L^-1 4个氮素浓度处理,研究模拟干旱和氮沉降对其根系生长特征的影响。结果表明：正常水分条件下唐古特白刺根系生长状况均优于干旱条件（P<0.05）;根直径和根尖数随着氮素浓度的增加而增加（P<0.05）;当氮素浓度为36 mmol·L^-1时,唐古特白刺的各项生长指标均表现为最佳状态。白刺各根系生长指标间相关分析表明,白刺总根长、根系平均直径、总表面积和总体积之间在水分和氮素交互作用下互相呈极显著正相关关系（P<0.01）。因此,本试验得出干旱胁迫抑制了氮素对根系生长的促进作用,而氮素的增加在一定程度上可缓减干旱对唐古特白刺的影响;在乌兰布和沙漠,干旱条件下氮沉降可能对唐古特白刺存在一定的补偿作用。     

施氮对不同品种紫花苜蓿根系特性和生产性能的影响

为探究紫花苜蓿生长初期根系特性与其生产性能的关系，以紫花苜蓿品种‘甘农7号’ ‘甘农3号’、‘LW6010’和‘陇东’苜蓿为试验材料，设不施氮和施氮(103.5 kg·hm^-2)2个处理，进行田间小区试验，对种植当年第1茬刈割的紫花苜蓿生产性能和根系特性及其相关性进行研究。结果表明：无论施氮与否，‘LW6010’的株高、产量、主根长、根体积、根表面积、单株根瘤数、单株根瘤重、粗蛋白含量、相对饲用价值最高，其中株高、产量、主根长、根表面积、粗蛋白含量、相对饲用价值显著高于‘陇东’苜蓿(P<0.05)，且和不施氮处理相比均有不同程度的提高，各品种农艺性状和品质均表现为施氮优于不施氮。通过相关性分析可知紫花苜蓿产量与其早期根系特性呈正相关，与主根长、根体积、根表面积及根瘤重呈显著正相关，与根瘤数呈极显著正相关，因此，改善紫花苜蓿生长早期主根长、根表面积、根体积及根瘤特性有助于提高其产量。     

汞胁迫对4个草坪草、牧草品种幼苗生长和生理的影响

本研究以紫花苜蓿‘金皇后’（Medicago sativa‘Golden empress’）,多花黑麦草‘盛宴’（Lolium multiflorum‘Feast’）和紫羊茅‘传奇’（Festuca rubra‘Legend’）和‘派尼’（Festuca rubra‘Pernille’）为材料,以含0,30,60,90,120 mg·L^-1 HgCl₂的Hoagland营养液进行沙培盆栽试验,探究不同浓度汞胁迫对4个草种生长和生理的影响。结果表明：随着汞胁迫浓度的升高,4个品种的出苗率、株高、干重、叶面积、叶绿素含量、PS II原初光能转化效率（Fv/Fm）、根系活力和可溶性糖（soluble sugar,SS）含量均呈下降趋势,而丙二醛（malonaldehyde,MDA）含量却呈上升趋势;4个草种的耐汞性及对汞敏感的指标类型存在明显差异;中低浓度汞胁迫（30~60 mg·L^-1）下,各草种的出苗率、叶面积、株高、干重、根系活力较对照降幅较小;汞胁迫浓度大于90 mg·L^-1时,各草种的测定指标均开始急剧变化,出苗率、株高、干重、叶面积、根系活力、叶绿素含量、叶片SS含量均显著降低（P<0.05）,而MDA含量显著升高（P<0.05）。4个草种幼苗期耐汞性强弱依次为：‘派尼’>‘金皇后’>‘盛宴’>‘传奇’。本研究可为汞污染土壤植物修复时在植物材料选择方面提供科学参考。     

叶面喷施GA3对紫花苜蓿花荚内源激素及种子产量构成的影响

本试验以‘新牧4号’紫花苜蓿（Medicago sativa L.‘XinMu No.4’）为试验材料,在不同生育时期喷施植物生长调节剂赤霉素（gibberellin,GA₃）,探讨紫花苜蓿花荚内源激素含量变化及其对种子产量构成和结荚率的影响。结果显示：在现蕾期苜蓿叶面喷施100 mg·L^-1 GA₃后,可显著降低花荚内源激素GA₃和玉米素核苷（zeatin riboside,ZR）含量（P<0.05）,对脱落酸（abscisic acid,ABA）和生长素（auxin,IAA）含量影响较小;初花期喷施可使花荚内源激素GA₃和IAA含量显著增加（P<0.05）,对ABA与ZR含量影响较小;盛花期喷施可导致花荚内源激素IAA含量显著降低（P<0.05）,但对GA₃,ABA和ZR含量影响较小;结荚期喷施则引起花荚内源激素IAA和ZR含量显著性下降（P<0.05）,而对GA₃和ABA含量影响较小。产量构成因子与种子产量灰色关联度综合分析表明,盛花期处理综合得分最高,种子千粒重和结荚率是影响苜蓿种子产量的主要因素;喷施100 mg·L^-1 GA₃处理对紫花苜蓿产量构成因子影响不大,但现蕾期喷施对种子产量影响较大,较对照组降低48.24%。综上所述,喷施GA₃的适宜时期为盛花期,在苜蓿制种生产中建议使用低浓度喷施。     

硅对镉胁迫下不同狼尾草属牧草生理代谢的影响

采用盆栽试验法,研究外源硅添加（1.0,2.0,4.0 mmol·L^-1）对镉（20,40,80 mg·L^-1）胁迫下2种狼尾草生理代谢的影响。结果表明：外源添加4.0 mmol·L^-1的硅能显著降低高镉（80 mg·L^-1）胁迫下美洲狼尾草（Pennisetum americanum）和杂交狼尾草（Pennisetum americanum×P.purpureum）叶片中的丙二醛（MDA）和脯氨酸含量（P<0.05）,显著降低美洲狼尾草在所有镉处理下叶片的相对电导率（P<0.05）,能显著降低杂交狼尾草在镉浓度40、80 mg·L^-1下叶片的相对电导率（P<0.05）;加外源硅2.0 mmol·L^-1处理组显著降低高镉（80 mg·L^-1）胁迫下美洲狼尾草丙二醛（MDA）含量以及2种狼尾草脯氨酸含量;2种狼尾草随着镉浓度的增加,其SOD、POD活性呈现先增后减趋势,外源硅4.0 mmol·L^-1处理组提高了美洲狼尾草和杂家狼尾草在镉浓度80 mg·L^-1下超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性（P<0.05）,显著提高了杂交狼尾草在镉浓度40 mg·L^-1下POD活性（P<0.05）。表明硅可以增强2种狼尾草属牧草适应镉胁迫的能力,对2种狼尾草的生理代谢有缓解作用。     

6个紫花苜蓿品种根系形态结构对低磷胁迫的响应

为明确低磷胁迫下紫花苜蓿（Medicago sativa L.）根系形态结构的响应差异对磷效率的影响,以6个紫花苜蓿品种为材料,采用营养液砂培法,测定两种磷水平（对照：0.5 mmol·L^-1;低磷：0.05 mmol·L^-1）下苜蓿根系形态、解剖结构和磷效率。结果表明：低磷胁迫下,各苜蓿品种的根系长度、表面积、导管直径、中柱直径及其占根直径比例均降低,其余根系性状则呈现不同的变化趋势。低磷胁迫抑制了各苜蓿品种的生长和磷吸收;除‘赛迪’的磷利用效率显著增加外,其余5个苜蓿品种的磷利用效率均显著降低。‘赛迪’主要通过增加根冠比和磷利用效率,表现出较强的耐低磷能力。总体表明,根系长度、表面积、体积、导管直径、中柱直径及其占根直径比例是苜蓿根系响应低磷胁迫的主要指标,其中根系长度和中柱直径占根直径比例分别是影响6个苜蓿品种磷吸收和利用效率最关键的根系性状。     

无机氮处理对矿山生态型水蓼氮积累及根系形态的影响

氮肥的过量施用,导致土壤中过量的氮易随渗漏、径流等方式进入水体,造成水体的富营养化加剧。矿山生态型水蓼为前期试验筛选的氮磷修复植物,明确根系形态变化对无机氮处理的响应特征可以为矿山生态型水蓼对氮素的吸收积累机理提供一定理论基础。采用砂培试验,以氮磷富集植物矿山生态型水蓼为研究对象,设置不同铵态氮浓度(25、50、75 mg·L^-1)和硝态氮浓度(25、50、75 mg·L^-1),研究了矿山生态型水蓼植株氮积累以及根系形态各参数的变化。结果表明,矿山生态型水蓼生物量和氮积累量均在供氮50 mg·L^-1时达到最大值。供氮浓度为50和75 mg·L^-1时,矿山生态型水蓼生物量表现为硝态氮处理显著高于铵态氮处理。矿山生态型水蓼氮含量和氮积累量均表现为铵态氮处理高于硝态氮处理。随着铵态氮浓度的增加,矿山生态型水蓼的根长、根表面积和根体积均显著减小;随着硝态氮浓度的增加,矿山生态型水蓼根长、根表面积、根体积均在供氮50 mg·L^-1时最大。在供氮为25 mg·L^-1时,矿山生态型水蓼根系形态各参数表现为铵态氮处理大于硝态氮处理,在供氮50和75 mg·L^-1时则表现为硝态氮处理显著大于铵态氮处理。适宜浓度硝态氮能促进矿山生态型水蓼的生长和侧根发育,从而促进对氮素的吸收。而铵态氮浓度过高会抑制矿山生态型水蓼的根系生长,但并不抑制其对氮素的吸收积累能力,这可能与矿山生态型水蓼根系的抗逆性有关。     

紫花苜蓿胚性愈伤组织诱导与增殖的研究

为在不同栽培苜蓿(Medicago sativa)品种上，建立稳定、快速且高效的组织培养体系，本试验以品种'游客’、'Paola’和'Sardi7’为研究材料，探究了苜蓿外植体、激素配比及金属离子(Cu²⁺、Ag⁺)，对其胚性愈伤组织的诱导效果。结果表明：下胚轴为诱导愈伤组织的最佳外植体；MS+1 mg·L^-12,4-D+0.2 mg·L^-1 KT为培养基时'游客’和'Paola’胚性愈伤诱导率分别为24.7%，16.7%；MS+2 mg·L^-12,4-D+0.2 mg·L^-1 KT为培养基时'Sardi7’胚性愈伤诱导效果最佳为27.3%；1 μmol·L^-1 和5 μmol·L^-1 Cu²⁺均能显著促进'Sardi7’'游客’和'Paola’愈伤组织的诱导；5 μmol·L^-1 Ag⁺显著诱导'游客’和'Paola’形成胚性愈伤组织，诱导率分别提高25.3%,46.7%(P<0.05)。本研究探索了诱导苜蓿愈伤组织的最佳外植体及其培养条件、金属离子促进不同苜蓿品种再生的作用，为突破同源四倍体栽培苜蓿品种基因型上的限制、提高胚性愈伤组织出愈率提供了思路。     

不同紫花苜蓿品种的氮效率比较及差异机制研究

为探讨紫花苜蓿氮效率差异及其差异机制,以8个紫花苜蓿品种('LW6010'、'甘农5号'、'甘农3号'、'新牧1号'、'甘农7号'和'龙牧801'、'陇东'苜蓿和'金皇后')为试验材料,采用营养液砂培法,设3个氮水平(21 mg·L-1,210 mg·L-1,420 mg·L-1),测定其生长特性和氮素固定、吸收及转化...     

施氮量和播种量对燕麦光合特性、激素含量及种子产量的影响

为探究不同施氮量和播种量对燕麦（Avena sativa L.）光合特性、激素含量及种子产量的影响，本研究以‘青燕1号’燕麦为材料，采用随机区组设计，设置60，180和300 kg·hm^-2共3个播种量，每个播种量设0，45，90，135和180 kg·hm^-2共5个施氮量，研究施氮量和播种量对燕麦旗叶光合特性、衰老相关激素含量和种子产量的影响。结果表明，施氮量、播种量及其交互作用对燕麦旗叶光合特性、衰老相关激素含量和种子产量有显著影响（P<0.001）。种子产量随施氮量和播种量的增加先增加后降低，90 kg·hm^-2施氮量、180 kg·hm^-2播种量时种子产量最高（P<0.05），达3 654 kg·hm^-2。旗叶的光合效率随施氮量和播种量的增加呈先升高后降低的趋势，燕麦种子产量与旗叶光合特性极显著相关（P<0.01）。综上所述，90 kg·hm^-2施氮量和180 kg·hm^-2播种量是湟中及周边地区种植燕麦的适宜栽培措施。     

施氮对晋北燕麦饲草主要农艺性状及干物质产量的影响

为探究晋北农牧交错带燕麦（Avena sativa）生产的最佳施氮量,以饲用燕麦‘牧王’为研究材料,采用完全随机区组设计,测定不同施氮量（0,30,60,90,120,150,180 kg·hm^-2）对燕麦农艺性状和干物质产量的影响,同时对施氮量与干物质产量进行回归分析,对干物质产量与农艺性状进行相关性分析和通径分析。结果表明,施氮对燕麦株高、茎粗、旗叶叶面积有显著影响（P<0.05）,施氮量与干物质产量成极显著的二次曲线关系,干物质产量的理论最大值为9.89 t·hm^-2,施氮量为93.75 kg·hm^-2。相关性和通径分析表明,干物质产量（y）与各农艺性状的相关关系大小顺序依次为：株高（x₁） > 叶面积（x₄） > 鲜干比（x₆） > 穗长（x₃） > 茎粗（x₂） > 叶茎比（x₅）,其中除了与鲜干比呈极显著负相关以外,与其他性状均成极显著的正相关关系。干物质产量与株高和茎粗的最优回归方程为y=-9.583+0.123x₁+0.803x₂（R²=0.611,F=14.149^**）。综合结果分析,该地区燕麦的适宜施氮量为90~120 kg·hm^-2。     

耐盐促生菌筛选鉴定及对盐胁迫燕麦生长的影响

为获得耐盐促生菌资源,探究对盐胁迫燕麦（Avena sativa L.）的促生作用。用选择性功能培养基复筛黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）根系的促生菌,16S rDNA分子生物学技术确定分类学地位。测定接种促生菌对燕麦根系形态、株高及地上生物量的影响。获得目标菌株2株,LrM1固氮酶活性117.0 nmol C₂H₄·h^-1·mL^-1,溶无机磷量40.0 mg·L^-1,分泌indole-3-acetic acid （IAA） 30.0 μg·mL^-1,无产1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid（ACC）脱氨酶特性,耐盐性为9%,经鉴定为Paenibacillus peoriae;LrM2固氮酶活性280.0 nmol C₂H₄·h^-1·mL^-1,溶无机磷量5.6 mg·L^-1,具有产ACC脱氨酶的特性,耐盐性达11%,经鉴定为Bacillus属。不同盐浓度下各促生菌对燕麦的促生效果差异显著（P<0.05）,LrM2在0.6% NaCl胁迫时显著促进总根长、根表面积、根体积和根尖数增加,株高和鲜重分别增加21.9%和24.7%（P<0.05）。LrM2有多种促生特性和高耐盐性,能够促进盐胁迫下燕麦的生长,具有开发成盐碱地微生物肥料的潜力。     

多梯度氮磷添加对高寒草甸植物群落生物量与氮磷含量的影响

为研究不同梯度氮、磷单独及混合添加对高寒草甸植物群落生物量、植物养分含量及化学计量比的影响,本实验分析了青海省门源县典型高寒草甸植物群落地上总生物量,功能群水平地上生物量,植物全氮、全磷含量及氮磷比对多梯度氮、磷添加的响应情况。结果表明：氮、磷添加均对群落地上生物量影响极显著(P<0.001);氮添加对禾草类和豆科生物量影响极显著(P<0.001);磷添加对禾草类和莎草类生物量影响极显著(P<0.001);氮磷交互作用对豆科和莎草类生物量影响显著(P<0.05)。群落水平上,氮添加显著提高了植物全氮含量,对植物氮磷比(N∶P)有正效应,磷添加显著提高了植物全磷含量,对植物N∶P有负效应,植物全磷对N∶P的负效应大于全氮对N∶P的正效应。本研究表明氮、磷添加可能会使高寒草甸植物群落组成和植物养分含量发生改变,植物群落逐渐向禾草类发展;此外,高寒草甸植物生长趋向于受氮磷共同限制。