Direct and Residual Contributions of Symbiotic Nitrogen Fixation by Legumes to the Yield and Nitrogen Uptake of Maize (Zea mays L.) in the Nigerian Savannah

Field experiments were conducted to determine the direct and residual contributions of legumes to the yield and nitrogen (N) uptake of maize during the wet seasons of 1994 and 1995 at the University Farm, Abubakar Tafawa Balewa University, Bauchi, Nigeria, located in the Northern Guinea savannah of Nigeria. Nodulating soybean, lablab, green gram and black gram contributed to the yield and N uptake of maize either intercropped with the legumes or grown after legumes as a sole crop. Direct transfer of N from the nodulating soybean, lablab, green gram and black gram to the intercropped maize was 24.9–28.1, 23.8–29.2, 19.7–22.1 and 18.4–18.6 kg N ha^–1, respectively. However, the transfer of residual N from these legumes to the succeeding maize crop was 18.4–20.0, 19.5–29.9, 12.0–13.7 and 9.3–10.3 kg N ha^–1, respectively. Four years of continuous lablab cropping resulted in yields and N uptake of the succeeding maize crop grown without fertilizer N that were comparable to the yields and N uptake of the succeeding maize crop supplied with 40–45 kg N ha^–1 and grown after 4 years of continuous sorghum cropping. It may therefore be concluded that nodulating soybean, lablab, green gram and black gram may be either intercropped or grown in rotation with cereals in order to economize the use of fertilizer N for maize production in the Nigerian savannah.     

小叶锦鸡儿根瘤固氮活性的动态变化

对多年生小叶锦鸡儿不同生育期根瘤固氮能力、不同树龄小叶锦鸡儿根瘤固氮能力进行调查,结果表明:开花期固氮酶活性最高,此时土壤含氮量和植株含氮量最高;新瘤多发生于果后营养期,植株生物量的峰值出现在结实期;二年生和五年生植株的根瘤固氮能力强于三年、四年生植株,随生长年限的延长,植株生物量逐渐增大,含氮量呈小幅度下降趋势。     

大豆GmNRT1.2a和GmNRT1.2b基因的克隆及功能探究

拟南芥中硝酸盐的吸收、转运和分配是通过硝酸盐转运蛋白(nitrate transporter, NRT)实现的。尽管之前的生物信息学分析推测大豆GmNRT1.2s可能参与共生固氮过程,但尚未开展相应的功能研究。本研究通过对其表达模式分析収现,GmNRT1.2a和GmNRT1.2b分别在根和叶中高表达,且受硝酸盐诱导,在接种根瘤菌与结瘤因子(nodfactors,NFs)后表达量明显升高。功能研究结果显示,过表达GmNRT1.2a或GmNRT1.2b后大豆根瘤数目显著增加。本研究为深入探究GmNRT1.2a和GmNRT1.2b调控大豆共生固氮过程的分子机制提供了一定的数据支持。     

豆-禾混播草地中紫花苜蓿比例对其固氮效率的影响及潜在生理机制

【目的】通过研究豆草比例对紫花苜蓿-羊草混播草地豆科植物生物固氮的影响及其生理生态机制,深化对混播群落结构和生物固氮功能关系的理解,辅助豆-禾混播草地的科学建植和管理,提高混播草地生物固氮和土壤肥力,提升草地资源生产和生态保障能力。【方法】2017年5月,利用紫花苜蓿和羊草为试验材料,采取随机区组设计,于中国科学院长岭草地农牧生态研究站内建植不同豆草比例(紫花苜蓿占比为25%、50%、75%、100%)的紫花苜蓿-羊草混播草地,4次重复。建植一年后,通过样方取样法调查混播草地群落结构变化,测定紫花苜蓿叶片、枝条和根系生长发育、光合和水分等生理代谢特征,在测定根系结瘤特征基础上,采取15N同位素自然丰度法评估紫花苜蓿固氮效率,结合土壤水分动态监测,分析豆草比例对紫花苜蓿生物固氮的影响及其生理生态机制。【结果】(1)混播草地建植一年后,对应25%、50%、75%和100%设计的豆草混播比例,混播草地实际紫花苜蓿占比分别为11%、27%、53%和100%。(2)对比25%、75%和100%的初始豆草种植比例,50%的初始豆草比例下,生长季平均土壤水分含量分别增加了21.4%、36.4%和51...     

根际分隔对玉米/豌豆间作种间竞争及豌豆结瘤固氮的影响

通过盆栽试验研究了玉米/豌豆间作条件下,两种施氮水平(0、0.15 g·kg~(-1))及三种分隔方式(不分隔、塑料膜分隔、尼龙网分隔)对玉米、豌豆生长及豌豆结瘤固氮的影响。结果表明:与单作相比,玉米/豌豆间作后对玉米的生长和养分的吸收有显著的促进作用,在整个生育期,玉米生物量的增加量随着豌豆生育期的推进而增加,豌豆苗期、豌豆结荚初期、豌豆收获期玉米的生物量在不施氮肥条件下分别增加:28.5%、32.8%、48.7%;在施氮0.15 g·kg~(-1)时分别增加-8.6%、8.1%、63.2%。在玉米豌豆间作体系中三种分隔方式玉米生物量的大小顺序为:间作不分隔间作尼龙网隔间作塑料膜分隔单作;在不施氮肥时,间作后豌豆苗期生物量与单作相比增加显著,增加幅度达35.8%;随着玉米生育期的推进,间作豌豆的生物量增加幅度随着降低,到豌豆收获期与单作豌豆相比差异不显著。收获时三种分隔方式豌豆生物量的大小顺序为:间作塑料膜分隔间作不分隔间作尼龙网隔单作;在施氮肥时,随着玉米的生长间作豌豆与单作豌豆相比显著减产,收获时三种分隔方式对豌豆生物量的大小顺序为:间作尼龙网隔间作塑料膜分隔单作间作不分隔。与单作相比,间作提高了豌豆的结瘤数;间作不分隔、间作尼龙网隔、间作塑料膜分隔条件下,碗豆的结瘤数分别增加120%、82.5%、22.5%。     

草地早熟禾根际固氮菌的生物效能

利用乙炔还原法、比色法等对草地早熟禾(Poa pratensis)根际分离得到的21个固氮菌株进行固氮酶活性、溶磷能力和分泌植物生长素性能的研究测定,在固氮酶活性测定中,21个菌株还原C2H2产生的C2H4在39.9～227.5 nmol·mL-1·h-1,大于100 nmol·mL-1·h-1的有14株,占所分离固氮菌株的67%;菌株的溶磷强度在13.38～58.21 μg·mL-1,其中菌株N4 、N16及N20溶磷能力较强;菌株N2、N4、N5、N10、N14、N16、N17及N20具有较强的分泌植物生长激素的能力。     

草地早熟禾根际固氮菌的分离与鉴定

选用无氮培养基(NFM)对草地早熟禾(Poa pratensis)根际土壤样品中的固氮菌株进行了分离和纯化,共获得21个固氮菌株的纯培养,对其形态学和生理生化特性进行了研究。结果表明,草地早熟禾根际的固氮菌以Azoobacter为主,其次为Pseudomonas、Bacillus及Enterobacter,菌株细胞基本形状为杆状或类球状,有少量的菌株(N1、N5、N8、N16)存在芽孢;过氧化氢酶、溶菌酶试验均为阳性反应,不能水解果胶,不产生吲哚,在pH为5.7的营养肉汤培养液中都生长不良,在厌氧性测定反应中除了菌株N13和N14能厌氧生长外,其他菌株均为好氧生长。     

放牧干扰下荒漠草原植物功能群数量特征与输沙量的关系

[目的]分析放牧干扰下草地群落及功能群数量特征变化与草地土壤风蚀间的关系,阐明草地不同功能群对草地侵蚀过程的影响,为荒漠草原合理放牧利用及保护提供理论依据。[方法]以内蒙古短花针茅荒漠草原为研究对象,采取完全随机试验设计设置对照、中度和重度3个不同的放牧处理,对不同处理下的草地输沙量和功能群特征进行研究。[结果](1)随放牧强度增加,各功能群内物种高度、盖度和地上生物量基本呈下降态势。适当放牧能显著提高Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数。(2)各放牧处理间的草地输沙量差异显著,不同输沙高度处的草地输沙量变化规律均为HG>MG>CK,同一放牧处理下,随输沙高度上升输沙率显著降低。(3)各功能群高度、盖度与输沙量均存在指数负相关关系,其中多年生禾草和多年生杂类草的高度变化对输沙量的影响更显著。各功能群的地上生物量与输沙量存在负相关指数关系,其中多年生禾草的生物量与输沙量的拟合程度最高。[结论]过度放牧会显著影响功能群特征并降低草地的防风固沙能力,建议放牧强度控制在中度及以下。     

生物复合菌肥“地霸”的菌群分离鉴定及生物学特性的初步研究

对生物复合菌肥进行菌群的分离鉴定、含菌量的测定和比较以及菌株生物学特性的初步研究.该生物复合菌肥中含有活性较高的固氮菌(维氏固氮菌)、钾细菌和无机磷细菌,每克菌肥中细菌总数达到2.0亿～2.5亿.固氮菌在修改的Dobereiner无氮培养基上生长良好,固氮活性较强,该菌生长最适温度在20～32℃之间,生长的pH值范围是5.5～8.5,最适pH值是7.5.