紫云英与化肥配施对水稻生长和土壤养分含量的影响

2009年在河南省信阳市农业科学研究所进行了紫云英(Astragaius sinicus L.)与化肥配施对水稻生长(Oryza sativa L.)和土壤养分含量影响试验。结果表明:紫云英和化肥配施可促进水稻生长,增加水稻产量,增加土壤有机质含量,提高土壤速效氮、磷、钾含量。其中,80%化肥的4个处理水稻的总产量为37205.63kg·hm-2,60%化肥的4个处理水稻的总产量为37395.01kg·hm-2。从紫云英翻压量来看,15000kg·hm-2的2个处理水稻总产量为19297.901kg·hm-2,22500kg·hm-2的2个处理水稻总产量为18956.25kg·hm-2,30000kg·hm-2的2个处理水稻总产量为17718.76kg·hm-2,37500kg·hm-2的2个处理水稻总产量为18628.13kg·hm-2。总的来看,化肥量60%和紫云英翻压量15000kg·hm-2、22500kg·hm-2配施比较适宜。     

不同改良措施对保护地土壤盐分积累及离子组成的影响

以哈尔滨市道里区薛家镇建国村20a棚龄的典型保护地土壤为研究对象,种植作物为番茄,研究不同施肥及改良剂措施对保护地土壤pH、电导率、盐分含量及离子组成的影响,并分析了各因素之间的关系。结果表明:与农民习惯施肥相比,测土施肥、优化施肥、施入腐植酸钾和沸石均能提高土壤pH、降低电导率及盐分含量,以优化施肥+腐殖酸钾+沸石效果最佳,其pH、电导率及全盐量与不施化肥处理相差不多,比种植前及农民习惯施肥pH分别提高0.50和0.48个单位;电导率分别降低0.07和0.21mS/cm;全盐量分别降低10.94%和29.84%。该试验设施土壤中阳离子以Ca2+为主,其次为Na+,阴离子以SO24-为主,其次为HCO3-。腐植酸钾降低Ca2+、Na+效果优于沸石;沸石降低K+、HCO3-、Cl-效果优于腐植酸钾,降低SO24-、Mg2+效果与腐植酸钾相当。相关分析表明,设施土壤电导率与全盐量之间呈极显著线性正相关,pH与全盐量之间呈显著线性负相关。科学减少肥料用量和合理施用改良剂对于保护地土壤改良及防治盐基离子过量积累十分必要。     

西红柿铜毒害的土壤主控因子和预测模型研究

通过有代表性的16种中国土壤的外源铜的西红柿毒害试验,发现淋洗(使用模拟的人工雨水滤洗定量的土壤样品)可以显著提高有机碳和盐分含量较高的土壤的毒性阈值。土壤pH是影响西红柿铜毒性阈值最重要的因子。基于土壤pH和有机碳含量的两因子回归方程能够很好地预测淋洗和非淋洗土壤上铜对西红柿生物量50%抑制的毒性阈值(EC50),且相关性均达到了80%以上。当考虑到黏粒含量或阳离子交换量对EC50的影响时,对于非淋洗和淋洗土壤来说,回归方程的决定系数R2分别提高到了0.862和0.891。本试验结果证明了利用土壤性状(土壤pH,有机碳含量以及黏粒含量或阳离子交换量)可以较好地预测土壤中外源铜对西红柿生长的毒性阈值。     

不同老化方法对生物炭表面特征及镉吸附能力的影响

为明确不同自然环境过程（氧化还原、降雨、光照）对生物炭的老化作用及其对重金属吸附能力的影响,该研究以不同温度（200、500 °C）和气氛（O₂、N₂）热解的小麦秸秆生物炭为研究对象,采用化学氧化、干湿交替、紫外光照氧化3种人工老化方法模拟生物炭在自然环境中的老化过程,并分析老化作用对生物炭理化性质及镉（Cd）吸附能力的影响。结果表明：与初始生物炭相比,老化作用使生物炭表面破碎,孔隙结构增多,提高了生物炭比表面积。干湿交替老化使低温生物炭的比表面积增大0.85倍,而经过化学氧化后的低温生物炭、高温生物炭比表面积分别增大8.81、0.37倍。老化过程使生物炭的官能团种类减少,且含氧官能团数量发生不同程度的变化,其中化学氧化使羧基、内酯基等含氧官能团增多,而干湿交替及紫外光照老化主要引起含氧官能团数量的减少。此外,热重分析结果表明化学氧化使低温生物炭热稳定性降低,而所有老化后的高温生物炭热稳定性均增强。化学氧化、紫外光照、干湿交替3种老化处理均可提高两种生物炭的吸附能力,Cd²⁺吸附量分别提高498.95%~799.36%、436.10%~768.43%、35.53%~128.10%。因此,生物炭实际应用时需综合考虑其环境过程、特性变化以及目标污染物种类,以促进生物炭环境应用的长远发展。     

毛叶苕子磷饥饿响应基因VvPHR1的克隆及功能研究

【目的】磷饥饿响应因子PHR (phosphate starvation response)在植物根系发育和磷养分吸收中起重要作用,本研究主要阐明毛叶苕子VvPHR1基因生物学功能,为培育磷高效型绿肥作物提供理论依据。【方法】通过转录组测序获得毛叶苕子VvPHR1基因序列。采用酵母单杂交方法验证VvPHR1基因的转录激活功能,构建其过表达载体,利用花粉管通道法分别遗传转化野生型和突变体(Atphr1)拟南芥,获得超量表达VvPHR1基因和突变体功能回补转基因材料。对正常磷(1 mmol/L Pi)和低磷(1μmol/L Pi)的培养基中生长30天的拟南芥取样,采用实时荧光定量PCR对野生型和转基因拟南芥中VvPHR1及下游磷转运基因的表达进行分析,并对转基因材料进行表型分析,测定其主根长、鲜重、总磷及无机磷(phosphate,Pi)含量。【结果】毛叶苕子转录组中有13个PHR基因,转录本129590、96227、120424与拟南芥的PHR1相似度最高,其中转录本120424在低磷诱导下表达量最高,将该转录本命名为VvPHR1基因。该基因cDNA全长1008 bp,编码335个氨基酸...     

我国新型肥料产业发展战略研究

肥料产业服务于农业生产,尿素、磷铵、氯化钾和复合肥等传统化肥产品的大量投入对保障粮食安全发挥了至关重要的作用。随着我国农业发展方式从资源消耗型向绿色可持续型转变,发展新型高效肥料产业,提升肥料产品对粮食安全与生态环境安全的协同保障作用,是现阶段国家农业绿色发展的一个关键举措。新型肥料类型主要有缓/控释肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有机肥、微生物肥料等,相比于常规施肥,施用新型肥料普遍能够提高作物产量和养分利用效率,增产率范围为4.6%～17.5%,氮肥利用率提高16.8%～52.3%,农田土壤氨挥发损失量可降低7.2%～50.7%,N₂O排放降低8.1%～40.8%,氮淋溶损失降低16.5%～43.8%,氮径流损失降低22.1%～45.4%。经过几十年的跟踪和创新,我国新型肥料形成了产业化,新型肥料总产量已位居世界前列。但由于新型肥料产业起步晚,几乎所有类型的新型肥料生产均存在原创核心技术缺乏,产品特性与农业需求匹配性不高,施肥技术和装备发展滞后,以及监管体系薄弱等问题。为推动新阶段新型肥料产业结构绿色高效转型升级,未来我国的新型肥料产业发展战略核心包括以下4个方面:1) 以农业需求为导向,提升肥料产品与生产需求的匹配度;2) 肥料增效技术由注重养分供给向土壤环境、作物吸收和有效供给综合调控发展,肥料增效材料向高效、环保和价廉方向发展,肥料产品向营养、土壤改良和抗逆等多功能发展;3) 注重最大限度地利用资源,降低能耗,通过大型肥料生产设备的优化和改造,力争实现新型肥料由二次加工到一次生产的突破,实现新型肥料生产的绿色低碳转型;4) 建立健全肥料生产、销售和使用全链条监管体系,保障新型肥料产业的高质量健康发展。     

有机肥在基质栽培中的应用效果研究

有机基质栽培技术是利用各地易得的有机肥和无机肥为肥源,代替营养液使用,不但具有传统无土栽培的优点,而且使无土栽培系统的一次性投资大幅降低、并且操作简单。在基质栽培条件下,研究了不同用量有机肥对油菜一苋菜生长及养分吸收的影响。供试有机肥系发酵猪粪。肥料以底肥形式一次施入。研究结果表明,高量有机肥处理（有机肥70,90kg／m^3）显著抑制了头茬作物油菜的生长。而进入苋菜生长阶段低有机肥用量处理（10kg／m^3）生长相对较弱。随着施肥量的增加,氮、磷、钾养分平衡指数升高、利用率下降,不同有机肥用量条件下氮、磷、钾的利用率分别为9．5％-34．5％,2．5％-7．1％,24．4％-46．6％。作物生长122d后,所有有机肥处理基质中速效氮含量均已处于极低的水平,速效磷的累积明显,同时还对高量有机肥一次底施方式用于果菜长季节栽培的可能性进行了分析。     

Adaptation of Chinese and German maize-based food-feed-energy systems to limited phosphate resources—a new Sino-German international research training group

Phosphate is supplied to agriculture by mining and fertilizer production, followed by different steps of phosphate utilization, including primary production, feed and food consumption, and conversion of biomass, with accumulation in soils, but little recycling and severe environmental losses. Phosphate is a limited essential nutrient, however, with very uneven distribution worldwide. Closing the cycle and reducing primary phosphate consumption are fundamental future challenges. Maize has a relatively high phosphate requirement. China and Germany together cover the whole range of maize production systems. The new Sino-German international research training group “Adaptation of Chinese and German maize-based food-feed-energy systems to limited phosphate resources” (AMAIZE-P) was initiated in 2018 as a joint venture of the China Agricultural University (Beijing, China) and the University of Hohenheim (Stuttgart, Germany). The interdisciplinary and complementary research is driven by the hypothesis that under phosphate limited conditions, high productivity and high phosphate use efficiency can be achieved simultaneously by adapting phosphate cycling and availability (sources) to the multipurpose phosphate demands (sinks) in maize-based food-feed-energy systems. The educational program for doctoral researchers in China and Germany includes joint block seminars, thematic field trips, case studies, methodological courses, doctoral researchers’ conferences, intercultural training sessions and personal training.     

不同增氧水平对夏玉米生长及氮素利用的影响

为探究有利于夏玉米生长和氮素利用的适宜灌溉水溶解氧浓度,本试验以夏玉米为供试作物,采用地下滴灌供水方式,以地下水灌溉为对照,设置10(OA10)、20(OA20)和40(OA40) mg·L^-1灌溉水溶解氧浓度3个增氧水平,研究不同增氧水平对盆栽夏玉米生长、产量和氮素利用的影响。结果表明,增氧地下滴灌显著提高了土壤溶解氧浓度,与对照相比,OA40、OA20和OA10处理土壤溶解氧浓度平均提高14.83%、9.71%和8.00%,表现为作物生长增强,作物产量和氮素利用效率均显著提高(P<0.05)。与对照相比,OA10处理的株高、叶鲜质量和叶干质量分别增加7.39%、16.30%和12.02%;OA40处理叶干质量和茎鲜质量分别增加15.82%和12.43%;OA10、OA20和OA40根系鲜质量分别增加60.00%、17.66%和52.98%,根系体积分别增加34.03%、14.56%和51.32%;OA10和OA20处理根系活力分别增加272.77%和64.44%;OA10和OA40处理产量分别增加24.46%和21.83%,水分利用效率分别提高19.10%和21.61%,百粒重分别增加17.53%和15.14%。OA10和OA40处理籽粒氮素吸收量较对照分别增加63.90%和35.27%,OA10处理籽粒氮素分配比例和氮素吸收效率分别增加21.57%和33.33%。上述差异均具有统计学意义(P<0.05)。综上,增氧地下滴灌可显著提高作物根区溶解氧浓度,促进作物生长,提高产量及氮素吸收利用,以OA10处理效果最为显著。本研究结果为增氧灌溉技术在实际生产中的合理利用提供了理论依据。     

UPLC-MS/MS同时测定土壤中19种植物激素方法的建立和验证

[目的]本文旨在建立土壤中多种植物激素的提取及超高效液相色谱串联质谱法,并用此方法同时测定土壤中茉莉酸、吲哚-3-乙酸、反式玉米素,玉米素核苷、异戊烯基腺嘌呤、吲哚-3-丁酸、N6-异戊烯基腺嘌呤、独脚金内酯、玉米素、二氢玉米素核苷、吲哚-3-丙酸、吲哚-3-乙酸甲酯、二氢玉米素、吲哚-3-羧酸、茉莉酸甲酯、油菜素内酯、脱落酸、赤霉素、水杨酸共19种植物激素含量。[方法]以根标土壤为试验材料,采用异丙醇水甲酸(80∶19∶1,V/V/V)作为提取剂,经过超声、离心后得到植物激素提取液,提取液于常温条件下真空浓缩至干,采用甲醇进行复溶,得到植物激素待测液。采用Waters ACQUITYUPLC■HSST3色谱柱对19种植物激素进行分离,以0.30 mmol/L甲酸铵水溶液(含0.01%甲酸)作为流动相A和0.30 mmol/L甲酸铵乙腈(含0.01%甲酸)作为流动相B进行梯度洗脱,流速为0.3 mL/min,柱温为30℃;采用超高效液相色谱串联质谱,多反应监测离子模式进行定性定量分析,其中,茉莉酸、吲哚-3-乙酸、反式玉米素、玉米素核苷、异戊烯基腺嘌呤、吲哚-3-丁酸、N6-异戊烯基腺嘌呤、独脚金内酯、玉米素、二氢玉米素核苷、吲哚-3-丙酸、吲哚-3-乙酸甲酯、二氢玉米素、吲哚-3-羧酸、茉莉酸甲酯、油菜素内酯采用正离子模式扫描,脱落酸、赤霉素、水杨酸采用负离子模式扫描;采用外标法测定植物激素回收率。[结果]在本试验浓度范围内,上述19种植物激素浓度与对应峰面积的相关系数(r)均大于0.99,检出限介于0.02~1.06 ng/g之间,19种植物激素的加标回收率为70.2%~117%,相对标准偏差介于0.20%~7.3%之间。采用优化后的实验方法测定土壤中的植物激素,结果检测出吲哚-3-乙酸、吲哚-3-羧酸、吲哚-3-乙酸甲酯、水杨酸和独角金内酯5种植物激素,含量为0.55~5.79ng/g。[结论]本方法前处理不需要过夜浸提,加入二氯甲烷后,超声离心浓缩复溶后可直接进样检测,大大缩短了样品的前处理时间,超高效液相色谱串联质谱法操作简单,选择性好,灵敏度高,可实现土壤样品中多种植物激素的同时检测,为土壤中植物激素的深入研究提供了一种有效的研究方法。