Can additional N fertiliser ameliorate the elevated CO2‐induced depression in grain and tissue N concentrations of wheat on a high soil N background?

Elevated CO₂ stimulates crop yields but leads to lower tissue and grain nitrogen concentrations [N], raising concerns about grain quality in cereals. To test whether N fertiliser application above optimum growth requirements can alleviate the decline in tissue [N], wheat was grown in a Free Air CO₂ Enrichment facility in a low‐rainfall cropping system on high soil N. Crops were grown with and without addition of 50–60 kg N/ha in 12 growing environments created by supplemental irrigation and two sowing dates over 3 years. Elevated CO₂ increased yield and biomass (on average by 25%) and decreased biomass [N] (3%–9%) and grain [N] (5%). Nitrogen uptake was greater (20%) in crops grown under elevated CO₂. Additional N supply had no effect on yield and biomass, confirming high soil N. Small increases in [N] with N addition were insufficient to offset declines in grain [N] under elevated CO₂. Instead, N application increased the [N] in straw and decreased N harvest index. The results suggest that conventional addition of N does not mitigate grain [N] depression under elevated CO₂, and lend support to hypotheses that link decreases in crop [N] with biochemical limitations rather than N supply.     

四种柱花草种子萌发中参与氮代谢的酶活性变化

研究了4种柱花草种子萌发过程中参与氮代谢的蛋白酶、肽酶和硝酸还原酶活性的动态变化。结果表明,蛋白酶的活性随着柱花草种子萌发的深入而不断上升,在种子即将露白胚根突破种皮的时候蛋白酶活性达到最大值。此后,随着胚芽的生长蛋白酶活性逐渐降低,其中热研2号柱花草的蛋白酶活性高于其他3种;肽酶活性的变化总体呈上升趋势;硝酸还原酶呈S型变化。了解柱花草种子萌发期各种酶活性的变化规律,为深入研究柱花草种子萌发时贮藏物质的动员和代谢机理提供数据。     

氮气气调储油实罐试验

油脂劣变的主要过程是油脂氧化酸败,引起酸败的主要途径是油脂的自然氧化,因此控制储藏期间油罐中的含氧量是有效阻止油脂氧化酸败的重要方法。基于上述原理,通过向油脂储罐内注入高纯度氮气,从而达到防止油脂自然氧化的目的。为了试验过程中油罐的安全,采用外置气囊的方式维持油罐内外压力的平衡,以便及时消除因昼夜温差导致的胀罐或压罐。通过试验验证了气调储油试验方案的可行性和易操作性,达到了抑制油品酸败的目的。     

基于纳米碳添加的减量施肥模式对寒地水稻产量及氮肥效率的影响

为解决减量施肥造成北方寒地水稻肥料供给不足和产量低的问题,以纳米碳增效剂为材料,采用仪器快速检测和植株常规测定分析方法,研究纳米碳添加的常规施肥和减量施肥模式对水稻产量性状和肥料利用效率的影响。结果表明：与常规施肥(CK)相比,纳米碳添加的常规施肥模式(SM-A)、减施氮肥10%(SM-B)和减施氮肥20%(SM-C)对水稻植株形态特征、光合生理特性、产量性状和肥料利用效率产生显著的影响,其中以SM-B增幅最大,SM-A次之,SM-C最小;SM-A、SM-B和SM-C增加经济效益分别为563.56、1374.20和-1391.08元/hm ²,以SM-B增效值最高。本研究表明,SM-B能改善生育期光合生理特性,提高植株产量和肥料利用效率,是寒地水稻较为理想的减量施肥安全利用模式。     

北方森林细根对氮沉降和二氧化碳浓度升高的响应

北方森林是全球第二大生物群区,约占全球森林面积的30%,尽管其细根生物量仅占森林生态系统很小的一部分,但其周转率更快,更易分解,因此,其对土壤碳循环和大气CO_2通量贡献很大。笔者综述了氮沉降和CO_2浓度升高的背景数据,总结了细根对二者变化的响应,主要从细根的形态特征、解剖结构和生理功能方面入手,探讨了其对氮沉降和CO_2浓度升高的响应。结论如下:(1)大气氮沉降量一直处于上升状态,与人类活动密切相关的有机氮量所占比例逐渐加大,而无机氮中NH_4~-N和NO_3~-N的变化趋势表现不同;(2)大气CO_2浓度一直呈上升趋势,细根形态特征、解剖结构和生理功能对其表现出明显的响应;(3)树种、年龄、土壤类型等都会改变细根形态、解剖结构和生理功能对氮沉降和CO_2浓度升高的响应结果,但改变的程度不同。研究结果可为北方森林乃至温带森林生态系统功能对氮沉降和CO_2浓度升高的响应提供参考依据和数据支持。     

堆肥过程中氮素转化及保氮措施研究进展

堆肥过程中氮素损失既降低堆肥质量,又污染环境。为了深入研究堆肥过程中的氮素转化及合理的堆肥保氮措施,笔者归纳总结了堆肥中氮素的氨化作用、氨同化作用、硝化作用、反硝化作用以及形成鸟粪石沉淀等过程,分析了与氮素损失密切相关的堆体的C/N比、pH值、温度、通风与氧气供应等因素,指出可通过调节C/N比、接种微生物菌剂、添加吸附剂和化学物质、控制通风等措施控制氮素损失。今后有必要从基于堆料碳氮组成形态的C/N比、氮素转化的微生物学机理以及适合规模化堆肥生产的保氮技术等方面进一步开展研究。     

施氮时期对葡萄叶片光合生理及内源激素水平的影响

以10 a生酿酒葡萄‘蛇龙珠’为试验材料，运用水肥一体化滴灌的方式分别在萌芽期（S1）、新梢旺长期（S2）、开花期（S3）、果实第一次膨大期（S4）和副梢生长旺期（S5）一次性施入300 kg·hm^-2尿素，对照为整个生育期均不施氮肥（CK），分别于花后50 d（DAF50）、花后85 d（DAF85）和花后120 d（DAF120）进行光合特性指标的测定，并采样分析氮肥施用时期对葡萄叶片光合生理及内源激素水平的影响。结果表明：各生育期施氮均能增加叶片净光合速率（Pn）及PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm），在花前施氮肥叶片Pn和Fv/Fm增加最为显著，最高分别达到18.22 μmol·m^-2·s^-1和0.854。S1、S2和S3处理显著增大了不同生育期叶片气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），且S2处理在DAF85时最显著，Gs和Tr分别比CK高18.5%和10.8%；S3、S4和S5处理显著降低了叶片的胞间CO₂浓度（Ci）和非光化学淬灭系数（NPQ），S1处理叶片Ci与CK之间无显著差异。果实第一次膨大期之前施入氮肥能够显著增大各生育期叶片的PSⅡ电子传递量子效率（ФPSⅡ）和光化学淬灭系数（qP），最高分别达到0.889和0.959。可见，不同时期施氮肥，通过改变光合荧光相关参数影响叶片光能的吸收、传递、耗散和分配，从而改善叶片光能利用效率。氮肥的施用时期影响各生育期叶片内源激素的含量，施氮肥均显著提高了DAF85后叶片玉米素（ZT）含量，与CK相比至少提高21.9%；花后施入氮肥叶片中IAA含量在果实采收时保持在34.9 μg·g^-1以上，S4和S2处理GA₃含量最高，分别为7.11 μg·g^-1和6.49 μg·g^-1。因此，氮肥施用时期影响葡萄各生育期不同内源激素的积累。     

淹水条件下改良剂对苏打盐化草甸土的洗盐效应

为明确改良剂在苏打盐化草甸土不同深度土层的改良效果,采用室内淋溶土柱的试验方法,设置S0、S1、S2、S3、S4和S5(每个土柱横截面积0.0113 m~2)分别施用改良剂0.00、0.01、0.05、0.10、0.50 g和1.00 g,折合成公顷用量分别为0.0、8.9、44.3、88.5、442.5 kg·hm~(-2)和885.1 kg·hm~(-2))6个处理,分析淹水条件下不同改良剂用量对苏打盐化草甸土的洗盐效应。结果表明,与未施改良剂处理(S0)相比,S3、S4和S5处理显著降低不同土层(0～30cm)土壤容重(降幅3.88%～8.87%)、增加土壤孔隙度(增幅3.82%～9.38%)、降低土壤pH值(降幅2.36%～8.05%);S2、S3、S4和S5处理显著提高20～40 cm土壤水分入渗量,增幅55.9%～294.6%(P0.05);施用改良剂处理交换性Na~+含量在0～10 cm和10～20 cm土层显著降低,降幅4.84%～56.5%(P0.05),20～30 cm和30～40 cm土层中增幅1.09%～17.1%;S3、S4和S5处理0～10 cm土层电导率显著降低,降幅49.0%～60.4%(P0.05),20～40 cm土层显著增加,增幅3.68%～19.8%(P0.05);S2、S3、S4、S5处理10～20 cm土层碳酸根含量显著降低,降幅5.98%～23.4%(P0.05),S3、S4、S5处理0～30 cm土层碳酸氢根含量降幅1.49%～18.0%;S2、S3、S4和S5处理显著提高0～30 cm≥0.25 mm水稳性团聚体,增幅达16.4%～161.7%(P0.05);S3、S4和S5处理0～30 cm土层MWD显著增加,增幅达5.78%～161.7%(P0.05)。针对本次供试土壤盐渍化程度,综合改良效果及改良剂施用量,改良剂适宜用量为每个土柱0.10 g(88.5 kg·hm~(-2))(S3处理),可达到最优淋洗效果。     

不同叶龄蘖、穗氮肥组合对粳稻产量及氮素利用的影响

以主茎叶片数不同的粳稻品种吉粳88 (14片)、沈农265 (15片)和沈农1401 (16片)为试材,采用大田筒栽方式,在总施氮量225kghm–2及轻简施肥(基肥、蘖肥、穗肥)模式基础上,设置基蘖肥∶穗肥6∶4和8∶2两种施肥比例,并分设不同源、库叶龄期施氮组合即不同叶龄蘖、穗肥精确施氮组合。分析了不同源库期氮肥运筹模式对水稻农艺性状、产量及氮素利用特性的影响。结果表明:(1)在有效穗数、分化颖花数、产量和氮素利用率方面,吉粳88、沈农265、沈农1401不同氮肥运筹下最佳蘖、穗肥叶龄组合均为6∶4显著高于8∶2。(2)不同氮肥运筹下,吉粳88在8叶(叶龄指数57.1%)、沈农265在9叶(叶龄指数60.0%)、沈农1401在10叶(叶龄指数62.5%)时,即叶龄指数在60%左右时,施用蘖肥效果最佳,最终穗数最多,对保蘖起主要作用;吉粳88在11叶(叶龄指数78.6%)、沈农265在12叶(叶龄指数80.0%)、沈农1401在13叶(叶龄指数81.3%)时,即叶龄指数在80%左右时,施用穗肥效果最佳,最终穗粒数最多,对促花起主要作用。(3)吉粳88-6∶4 (8, 11),沈农265-6∶4 (9, 12),沈农1401-6∶4 (10, 13) 3组处理,在产量、氮素积累量、氮素吸收利用率、农学利用率及偏生产力等方面,显著高于同品种不同叶龄蘖、穗氮肥组合中的其他处理。因此,适当延迟蘖肥施用叶龄期(叶龄指数60%左右)、提前穗肥施用叶龄期(叶龄指数80%左右)同时增加穗肥施用比例,既可以显著提高氮素积累量、氮素吸收利用率、农学利用率及偏生产力,又能显著促进成穗率的提高和颖花数的分化,达到保蘖促花的双重作用,实现优源、扩库、充实的目标,从而获得高产。     

岩石-土壤-四川牡丹元素迁移体系中的微生物效应

[目的]研究四川牡丹岩土环境背景以及微生物在元素迁移过程中的作用,为了解营养元素的表生地球化学行为规律及微生物在元素迁移体系中的作用提供理论依据。[方法]利用ICP-OES测定四川牡丹生境母岩、土壤以及种子的大量(P,S,K,Ca,Na,Mg,Al)、微量(Fe,Mn,Cu)营养元素含量,同时利用Illumina高通量测序技术测定根际土壤中细菌、真菌的组成和结构。[结果](1)四川牡丹生长土壤以弱碱富钙为主要特征,元素组成基本保留了母岩特征;(2)元素从母岩到土壤中的迁移富集系数排序为:CaNaSPMgKAlFeMnCu,植物吸收系数排序为:PSKCuMgCaNaMnFeAl;(3)碱土金属淋溶率和铝铁率对土壤细菌的多样性(Alpha)影响显著,但对真菌的影响不显著;(4)P,Mn的迁移主要受母岩控制,而Ca,Mg,Fe,S等元素的迁移富集受到了微生物的影响。[结论]细菌和真菌在元素迁移体系中的作用相似,主要参与Fe,S,Mg,Ca的相关反应过程。