不同降水年型和施磷水平对小麦产量的效应

【目的】水肥是黄土旱塬小麦产量提高的两大限制因子。探讨长期定位施肥下不同降水年型和施磷水平对黄土高原旱作小麦产量效应,可为不同降水年型下合理施用磷肥和提高旱塬小麦产量提供理论依据。【方法】以黄土高原30年长期磷肥定位试验为基础,并将冬小麦生育年降水划分为干旱年型、平水年型和丰水年型,深入分析不同降水年型和施磷水平对小麦产量、产量构成因素及磷肥贡献率的影响。【结果】干旱年型下各处理的小麦产量、千粒重、穗粒数、公顷有效穗数与平水年型相比呈降低趋势,丰水年型下则呈增加趋势;与平水年型相比,干旱年型的肥料贡献率呈增加趋势,丰水年型的肥料贡献率呈降低趋势;干旱年型、平水年型、丰水年型以及30年均值中,随施磷水平的提高,小麦产量、千粒重、穗粒数呈现出先增后降的趋势;公顷有效穗数在干旱年型呈现先增后降的趋势,平水年型、丰水年型和30年均值中呈直线上升变化;磷肥贡献率在干旱年型呈现先增后降的趋势,平水年型呈现直线上升变化,丰水年型呈现直线下降变化。进一步对各处理的产量与产量构成因素相关分析可知,不同降水年型和施磷水平处理主要通过调控公顷有效穗数进而影响小麦产量,公顷有效穗数与干旱年型、平水年型、丰水年型和连续种植30年产量的偏回归系数分别为0.713、0.294、0.692和0.643。【结论】不同降水年型和施磷水平对小麦产量具有显著调控效应,不同降水年型下施磷水平在125—137 kg·hm~(-2)时小麦增产效果较好,且以连续种植30年施磷131 kg·hm~(-2)处理的增产效果最佳;降水年型和施磷水平主要通过调控小麦产量构成三因素中的公顷有效穗数而影响小麦产量。     

磷素对小麦(Triticum aestivum L.)淀粉粒微观特性的影响及其形成机理

【目的】磷是小麦生长发育必需的三大营养元素之一。小麦淀粉粒表面存在微孔和微通道结构,对淀粉的生物合成和理化特性有重要影响。探索磷素对淀粉粒微观特性的影响及其形成机理,可为研究不同磷素条件下小麦淀粉的生物合成及品质变化机理提供新途径。【方法】采用新疆冬小麦主栽品种新冬23号为参试材料,设置3种施磷水平,不施磷(CK:P_2O_5 0 kg·hm~(-2))、常规施磷(CP:P_2O_5 105 kg·hm~(-2))和高量施磷(HP:P_2O_5 210 kg·hm~(-2)),所用肥料为重过磷酸钙,于小麦播种后160 d(大约5%的植株已返青)开沟条施,并于花后7、14、21、28和35 d取样。通过扫描电镜观察不同磷素水平成熟期淀粉粒微观结构以及淀粉粒在内源(种子萌发)和外源淀粉酶(淀粉葡萄糖苷酶)酶解条件下的形态变化,同时测定淀粉粒经淀粉葡萄糖苷酶水解后产生的还原糖浓度;通过激光共焦显微镜观察淀粉粒微通道结构的变化;通过实时荧光定量PCR研究籽粒发育过程中淀粉合成酶与降解酶基因表达量,并通过原位杂交技术对淀粉降解酶关键基因进行定位。【结果】不同磷素条件下小麦胚乳淀粉粒形态未发生明显改变,但CP处理条件下更容易观察到淀粉粒的微孔结构,且其内部显示出较多荧光;另外,籽粒发芽6 d时,CP处理条件下淀粉粒表面的孔洞最多。经外源淀粉葡萄糖苷酶处理后,HP和CP处理条件下更容易观察到被水解成两半的A型淀粉粒,同时其产生的还原糖浓度也显著提高,这说明不同磷素条件下淀粉粒表面和高部微观结构发生了变化。常规施磷条件下,小麦胚乳淀粉合成与降解相关酶基因的表达量显著高于不施磷和高量施磷。施磷条件下胚乳外缘amy4、bam1和bam5转录水平提高,且常规施磷条件下转录水平更高。【结论】常规施磷条件下胚乳边缘淀粉酶基因转录水平的提高可能影响了淀粉合成酶和降解酶之间的平衡,进而影响淀粉粒的合成和微观特性变化。     

Net mineral requirements for growth of Saanen goat kids in early life are similar among genders

The current mineral requirements for growing goat kids are based on sheep and cattle studies without differentiating between the stages of development or gender. The aims of this study were to determine the net requirements for growth of Ca, P, Mg, Na and K of Saanen goat kids during the initial stages of growth and to analyse the effect of gender on the net requirements for growth of these macrominerals. Eighteen female, 19 intact male and 10 castrated male Saanen goat kids were studied. The kids were selected applying a completely randomized design and slaughtered when their body weight (BW) reached approximately 5, 10 and 15 kg to determine the mineral requirements for growth at these stages. The net mineral requirements for growth were similar among genders. The goat kids had slightly increased net requirements of Ca, P and Mg for growth with increasing BW from 5 to 15 kg. The net requirements for growth of Ca, P, Mg, Na and K ranged from 9.61 to 9.67 g/kg of BW gain, 7.14 to 7.56 g/kg of BW gain, 0.34 to 0.37 g/kg of BW gain, 1.26 to 1.13 g/kg of BW gain, 1.88 to 1.82 g/kg of BW gain as the animals grew from 5 to 15 kg respectively. In conclusion, when formulating diets for Saanen goat kids in early growth stage mineral levels do not need to adjusted based on gender.     

Effect of dietary calcium level and source on mineral utilisation by piglets fed diets containing exogenous phytase

Calcium and phosphorus are essential minerals, closely linked in digestive processes and metabolism. With widespread use of low P diets containing exogenous phytase, the optimal dietary Ca level was verified. The 40‐day study evaluated the effects of Ca level (4, 7 and 10 g/kg diet) and Ca source (Ca from CaCO₃ and from Lithothamnium calcareum) on mineral utilisation in 72 piglets (7.9 ± 1.0 kg BW) fed an exogenous phytase containing diet with 2.9 g digestible P/kg. Measured parameters were growth performance, stomach mineral solubility, bone breaking strength and urinary, serum and bone mineral concentration. The apparent total tract digestibility of minerals was also assessed in the two diets with 7 g Ca/kg, using 12 additional pigs. Regardless of Ca source, increasing dietary Ca impaired feed conversion ratio, increased urinary pH, increased serum and urinary Ca, decreased serum and urinary P, decreased serum Mg and increased urinary Mg, increased serum AP activity, decreased bone Mg increased bone Zn. Bone breaking strength was improved with 7 compared to 4 g Ca/kg. Compared to CaCO₃, Ca from Lithothamnium calcareum increased serum Mg and with, 10 g Ca/kg, it limited body weight gain. The dose response of Ca in a diet with 2.9 g digestible P/kg and including exogenous phytase indicated that: (i) a low dietary Ca was beneficial for piglet growth, but was limiting the metabolic use of P; (ii) a high dietary Ca level impaired P utilisation; (iii) the optimal P utilisation and bone breaking strength was obtained with a dietary Ca‐to‐digestible P ratio of 2.1 to 2.4:1; (iv). Increasing dietary Ca reduced Mg utilisation, but not Zn status, when fed at adequate level. Finally, Ca from Lithothamnium calcareum had similar effects on Ca and P metabolism as CaCO₃, but impaired growth when fed at the highest inclusion level.     

武功山草甸不同海拔对土壤和植物凋落物磷含量的影响

以江西省武功山海拔1 600~1 900m的山地草甸为对象,对不同海拔下,凋落物全磷、土壤全磷、土壤有效磷的空间分布特征以及相互之间的相关性进行分析。结果表明,不同海拔梯度下凋落物全磷、土壤全磷、土壤有效磷分别是0.50~3.53、0.28~1.29、0.19~17.47mg·kg~(-1)。土壤全磷的含量随着海拔的逐渐增加,呈现出"U"型的分布规律,在海拔1 700~1 800m处含量较低。不同物种之间的全磷含量具有明显差异,芒(Miscanthus sinensis)、中华苔草(Carex chinensis)、毛秆野古草(Arundinella hirta)和武功山飘拂草(Fimbristylis wukungshanensis)含量分别是4.21、1.34、1.03、1.28g·kg~(-1),芒的全磷含量显著高于中华苔草、毛秆野古草和武功山飘拂草(P0.05)。相关性分析表明,海拔梯度与土壤全磷之间存在极显著相关性(P0.01),凋落物全磷与土壤有效磷显著正相关,凋落物全磷随着土壤有效磷的增加而增加;凋落物全磷与土壤全磷相关性不显著(P0.05)。说明土壤供磷能力的指标通过土壤有效磷反映,其含量高低主要由凋落物全磷之间的转化方向及分布状况决定,一般认为,凋落物全磷与土壤有效磷的相关性越显著,凋落物全磷的相对有效性就越高。本研究结果有助于进一步了解武功山山地草甸不同海拔梯度对土壤与凋落物磷含量的影响,同时也为山地草甸的植被恢复及可持续经营提供理论依据。     

低磷胁迫下马尾松无性系磷效率性状对氮沉降的响应

【目的】剖析不同类型低磷胁迫下马尾松应对大气氮沉降的生长表现和适应机制,为在大气氮沉降背景下选育营养高效利用的马尾松速生优质新品种提供理论依据。 【方法】以来自马尾松 (Pinus massoniana) 全同胞子代的 5 个优良无性系 1 年生扦插幼苗为材料,分别在同质低磷 (介质表层与深层均缺磷) 和异质低磷 (介质表层磷丰富、深层缺磷) 两种土壤磷素环境下设置两种浓度梯度的模拟氮沉降试验,以研究低磷胁迫下马尾松无性系苗木生长、根系发育及氮、磷效率对模拟氮沉降的响应差异和规律。 【结果】1) 不同类型低磷胁迫下马尾松苗高和干物质积累量均表现出显著的无性系变异,且在同质低磷下存在明显的无性系 × 氮交互效应 (P < 0.05)。2) 马尾松无性系在不同类型低磷胁迫下应对氮沉降的适应机制有所差异。同质低磷、高氮环境下,33-4 和 19-5 等生长势较强的无性系,其根系长度、根表面积以及根分泌的酸性磷酸酶活性显著高于生长势较弱的无性系,干物质积累量与酸性磷酸酶活性之间的相关性增强,表明根系可通过增加在土壤中的分布面积和提高酸性磷酸酶活性来应对高氮、低磷的外界环境;异质低磷下,生长势较强的无性系,其根系长度和表面积在高氮沉降下显著增加,但比根长反而显著下降,意味着根系在高氮下增加吸收面积的同时,降低自身内部消耗可能是马尾松高磷效率的重要生物学基础之一。3) 马尾松无性系的磷吸收效率受氮沉降影响较大,在不同氮、磷水平下,其磷吸收效率与氮吸收效率均呈极显著正相关 (P < 0.01),表明模拟氮沉降有利于马尾松无性系对土壤中磷素的活化吸收,但磷利用效率无显著差异。4) 马尾松无性系的干物质积累量、根系长度、根表面积以及根分泌的酸性磷酸酶活性等指标的变幅较大,且无性系重复力均达到 0.75 (P < 0.05) 以上,这为高氮、低磷环境下马尾松耐受型植株的选择提供了可能。 【结论】以马尾松根系形态和根分泌的酸性磷酸酶活性变异为突破口,选育氮沉降下具有高磷效率的马尾松无性系将有利于遗传效益的提高。     

土壤磷形态组分分级及31P-NMR 技术应用研究进展

农田生态系统中土壤磷形态转化,影响土壤磷对作物的有效供应。土壤磷分为无机磷和有机磷两大部分。化学连续提取法 (chemical sequential fractionation,CSF) 研究土壤磷形态分级,采用不同的化学提取剂,分级提取土壤中组成或分解能力接近的有机无机含磷化合物,是目前表征土壤磷素形态的重要方法。但该方法虽历经改进,仍难以确切反映土壤磷的实际组成,提取的不同磷形态间存在重叠,有机磷和无机磷组分分级存在一定的误差;不同分级磷组分对作物的有效性,需谨慎评估。核磁共振波谱技术 (nuclear magnetic resonance,NMR) 根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构来研究土壤中含磷化合物的分子结构。液相31P-NMR 可以同吋检测出土壤中多种磷组分,如正磷酸盐、磷酸单酯、磷酸二酯、膦酸脂、焦磷酸盐和多聚磷酸盐,识别土壤提取物磷形态,可将有机磷与无机磷分开。本文综述了应用31P-NMR 技术研究土壤磷形态组分的一些进展,总结了样品制备过程、NMR 测试参数及在土壤磷形态转化研究中的应用。二维31P-NMR 技术发展为鉴定分析土壤中更多种类的含磷化合物提供了契机。     

春季解冻期棕壤坡面磷素迁移过程研究

春季解冻期土壤季节性冻融发生最为强烈,极易发生土壤侵蚀,也是磷素流失的关键时期。采用人工模拟降雨的方法,探究春季解冻期不同磷素背景值坡面产流产沙及磷素流失动态过程。结果表明:产流后14 min内径流量和泥沙量均呈现较好的线性分布,径流相关系数为0.969,泥沙相关系数为0.936;14~18 min内径流量缓慢增加,从18 min开始一直到产流结束径流量基本保持在3 100 ml/min,而泥沙则总体呈现先增大再减小的趋势;土壤背景值（APb）越高,径流、泥沙中磷浓度越高;径流中磷素流失比率均值APb₂₀坡面最大,且随着背景值的增大呈减小趋势;而泥沙中磷素流失比率均值变化则与径流不同,APb₄₀的坡面其流失比率最小,其他坡面差异较小;径流中磷素流失量与泥沙中磷素流失量呈线性关系,y=6.751x-0.628（R²=0.958）。