A nitrogen dynamic hydroponic culture on performance and quality of water spinach (Ipomoea aquatica)

Abstract

In view of the unreasonable application of chemical fertilizers in agriculture and the groundwater pollution caused by nitrogen (N) leaching, a nitrogen dynamic hydroponic culture was used to simulate the dynamics variation of ammonium nitrogen (NH₄-N) and nitrate nitrogen (NO₃-N) in the leaching loss soil. Solutions with different ratio of NO₃-N and NH₄-N (100:0, 70:30, 50:50, 30:70 and 0:100) were prepared as well as the same solutions that not containing NO₃-N .Water spinach was chosen to culture in the two solutions that differ from NO₃-N every two (E2) or five days (E5) to observe the growth, quality and nutrient solution uptake. In terms of the growth, uptake of N source, N use efficiency and the chemical indicators, plants grown in the balanced solution all showed the best results. The nitrogen dynamic hydroponic culture showed some differences between E2 and E5 in some aspects. Under the same N source level, plants in E2 showed a better growth and higher NO₃-N uptake than E5. On the other hand, the uptake of NH₄-N seemed to be affected significantly by the interchanged frequency, which showed the same variations of glutamine synthetase activity. The activity of nitrate reductase and glutamine synthetase showed the coexist of NO₃-N and NH₄-N could play synergistic effect. It is not recommended to supplement NO₃-N frequently in the case of N leaching loss, which has little impact on the growth and may lead to the hard taste and groundwater pollution.     

应用叶绿素计诊断烤烟氮素营养状况

为探讨叶绿素计在估测烤烟叶绿素和氮浓度上的应用价值,进行了3个田间试验。即:郑州点2003年设施N.51.0.kg/hm2与4个品种NC89、RG17、85048、541;2004年设5个氮肥用量:N.30.04、0.5、51.0、61.5、75.0.kg/hm2与2个品种中烟101、云烟85;玉溪点于2005年设5个氮肥用量:N.02、7.0、54.5、81.8、109.0.kg/hm2与K326品种的试验。测定了不同试验条件下烤烟叶片的叶绿素计(SPAD-502和CCM-200)值和实际叶绿素浓度、全氮浓度,并进行了三者关系分析。结果表明,应用叶绿素计监测烤烟叶片最佳测定部位为完全展开叶的中部。叶绿素计测定值因年份、地点、氮肥水平、叶位、同一叶片不同的部位而异。叶绿素计值与叶绿素浓度、叶片全氮浓度之间有稳定的极显著相关性。叶绿素计SPAD-502的SPAD值和CCM-200的CCI值与叶绿素浓度之间的决定系数分别为0.8755(P0.001)和0.9499(P0.001)。SPAD计值(SPAD)与全氮浓度(N)之间回归方程为N=0.0265SPAD+0.9601(R2=0.7649,P0.001),经检验该模型具有较好的精确性和普适性,利用叶绿素计进行烤烟氮素营养监测是可行的。     

氮素对小麦幼苗叶片气体交换和能量转化特性的调控

利用LI-6400光合仪和Mini-PAM型便携式荧光仪检测不同氮素水平对旱地(定西35号,耐旱)和水地(宁青4号,不耐旱)小麦幼苗光合与荧光及瞬时水分利用效率(IWUE)的影响。结果表明,耐旱品种对氮素处理比较敏感。耐旱和不耐旱小麦幼苗叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、电子传递速率(ETR)、胞间CO2浓度(Ci)和光化学猝灭系数(qP)、气孔限制值(Ls)对3个氮素水平的响应基本一致:2个品种N15(15mmol.L-1)处理的Pn、Gs、ETR显著高于N5(5mmol.L-1)和N30(30mmol.L-1)处理;N5处理的Ci和qP高于N15和N30处理,且3个氮素处理间差异极显著;N30处理的Ls高于N5和N15处理,各处理间差异极显著。2个品种的PSⅡ总光化学量子产量(Yield)和IWUE对3个氮素的响应不同:水地品种N15处理的Yield和N30处理的IWUE最高,而旱地品种N5处理的Yield和N15处理的IWUE最高。     

硫包衣尿素对水稻的增产效应及氮素利用率的影响研究

采用盆栽试验比较研究了等施用量及等氮量的硫包衣尿素(SCU)和普通尿素对水稻的增产效应以及氮肥利用效率的影响.结果表明:(1)在水稻生育前期,施用等氮量的SCU处理水稻生物量低于普通尿素处理;成熟期等氮量和等施肥量下,施SCU处理的水稻籽粒产量比普通尿素处理分别高出35.7%,19.3%,等氮量SCU处理水稻的千粒重较大而有效穗数较小;(2)SCU处理较普通尿素处理较大幅度地提高了水稻的氮肥利用率和水稻氮肥偏生产力,相同肥料施用量下,SCU氮肥利用率为47.35%～57.48%,平均比普通尿素氮肥利用率高出12.5%;氮肥偏生产力也比常规尿素处理平均提高了10%;相同施氮量下,SCU处理比普通尿素处理下的水稻氮肥利用率提高了17.12%,达到51.11%.     

灌施连续与间歇入渗硝态氮运移与土壤含水量的关系

通过室内土壤灌施间歇入渗试验，研究了灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮的运移与分布特性，分析了硝态氮分布与土壤含水量的关系，并与灌施条件下土壤连续入渗进行了对比，为进一步研究施肥条件下波涌灌溉土壤间歇入渗溶质运移规律奠定了基础。     

Frankia共生固氮基因的分离与克隆

利用ＤＮＡ－ＤＮＡ杂交方法，分离细枝木麻黄的Ｆｒａｎｋｉａ菌株Ｃｏ０１的ｎｉｆ克隆ｐＣｃ１ＧＸ，赤杨内生菌株Ａｔ４的ｎｉｆ克隆ｐＡｔ１ＧＸ及沙棘的ＦｒａｎｋｉａＨｒ１８的ｎｉｆ克隆ｐＨｒ１８ＧＸ、ｐＨｒ１１－③ＧＸ。用基因功能互补法，从Ｆｒａｎｋｉａ菌株Ａｔ４的基因文库中分离到二个可能可互补豌豆根瘤菌ｎｏｄ基因功能的克隆ｐＡｔ２ＧＸ、ｐＡｔ３ＧＸ，并制作了ｐＡｔ２ＧＸ、ｐＡｔ３ＧＸ的亚克隆，予进一步实验，获得充分的证据证明ｐＡｔ２ＧＸ、ｐＡｔ３ＧＸ是否带有Ｆｒａｎｋｉａ菌株Ａｔ４的ｎｏｄ基因．     

氮、磷和钾营养对新海16长绒棉产量和品质的影响

氮肥、磷肥、钾肥N∶P2O5∶K2O=1∶0.71∶0.30并配合Zn、Mn、B微肥施用,经济施肥量为N 189.3 kg/hm2、P2O5134.4 kg/hm2、K2O 57.2 kg/hm2,能显著促进棉花的生长发育和提高产量,比对照增产40%,对新海16纤维品质中的马克隆值影响显著,但对纤维综合品质影响不显著。     

川中紫色土区旱坡地非点源氮输出特征与污染负荷

通过在中国科学院盐亭农业生态站进行定位监测研究,探讨了川中紫色土区旱坡地氮素的农业非点源输出规律。研究表明:紫色土早坡地非点源氮输出以无机氮和颗粒态为主,全氮输出量不高。川中丘陵农田生态系统的旱地径流中,颗粒态氮占比例最大,达到35%,硝态氮和氨态氮的输出水平相反,各径流场的NH4 -N浓度略高于NO3--N的浓度。旱地径流全年总氮污染输出为0.95 kg/(hm2.a),全年通过径流输出的氮素占化肥施用量的0.56%。旱地地表径流中总氮平均浓度顺坡种植>平板种植>聚土垄作。小流域非点源氮污染负荷的季节变化与流域降水的季节变化基本一致,非点源氮污染约从6月开始上升,一直持续到10月,集中在降雨丰富的时段。夏季2个月(7~8月)是非点源污染的高发季节,非点源氮污染负荷的绝大部分发生于该时期,这与年雨量的60%集中于该季节而降水多以暴雨形式出现有关。通过土地利用类型的优化配置,合理采用水土保持耕作法,控制施肥量和适宜的农田耕作方式,可减少地表径流和地下淋洗中氮的含量,减轻农业非点源物质对环境的压力,保护农业生态环境。     

太湖地区黄泥土氮肥对水稻产量、叶片碳氮同化及不同土层氮的影响

在长期定位试验的基础上研究了太湖地区黄泥土不同施氮水平对水稻产量、碳氮同化及不同土层氮的影响。结果表明，长期施氮量（N）在161．0kg hm^-2处理和高于该施氮量处理的产量之间没有显著差异。拔节期、孕穗期和灌浆期施氮量在161．0kg hm^-2处理和高于该施氮量处理的碳氮同化水平之间几乎没有差异，但都高于施氮量在57．5kg hm^-2处理的。不同土层氮分布结果表明，长期施氮量在161．0kg hm^-2和高于该施氮量各处理中，长期施入有机肥配施NPK肥处理残留最深，其次是长期施入化肥N的处理，长期秸秆还田配施N肥处理较浅。     

不同氮效率小麦品种的光合碳同化特性

不同氮效率小麦品种的子粒产量和氮效率在缺氮条件(-N)下均以氮高效品种(H)最高,中效品种(M)次之,低效品种(L)最低。在-N下,不同氮效率品种相比,旗叶各测定期的光合速率(Pn)、叶肉导度(Gm)、碳酸酐酶(CA)活性、可溶性蛋白含量(SP)和RuBPcase活性均以H最高,M次之,L最低;叶绿素含量(Chl)、气孔导度(Gs)、Ca2+-ATPase活性和Mg2+-ATPase活性在不同氮效率品种之间的表现规律较差。结果还表明,光合作用底物CO2在液相中较强的传导能力和较强的暗反应活性,是氮胁迫条件下氮高效小麦品种具有较强光合碳同化能力和物质生产能力的重要生理基础。-N下的旗叶叶源量(LSC)、光合速率高值持续期(PAD)、叶绿素含量缓降期(RSP)、叶面积(LA)和平均光合速率值以H最大,M次之,L最低;丰氮条件(+N)下,子粒产量、氮效率和旗叶光合生理参数大体以M较好,H次之,L较差,与-N下不同氮效率品种上述性状或参数的表现规律有所不同。