Symbiotic compatibility of different rhizobia strains with important Chinese milk vetch (Astragalus sinicus) cultivars北大核心CSCD

研究不同根瘤菌与我国紫云英主栽品种的共生匹配性,筛选广谱且固氮能力强的菌株用于接种,对提高紫云英固氮能力具有重要的实践意义。本研究以8株分离自不同主产区的根瘤菌和8个紫云英主栽品种为研究对象,水培试管验证8株根瘤菌中有6株可以与8个主栽品种建立良好的共生关系,选取共生效果较好的4株进行蛭石盆栽复筛试验,测定紫云英的有效瘤数、根瘤鲜重、固氮酶活性、干重、氮素积累量。结果显示,与不接种的阴性对照相比,接种根瘤菌能显著增加紫云英的干重和氮素积累量。不同紫云英品种与4株复筛菌株共生固氮体系中地上部及地下部干重、地上部及地下部氮素积累量分别是不接种对照的3。23~7。12倍、1。64~4。12倍、12。72~37。84倍和5。42~13。63倍。不同紫云英品种与4株复筛菌株共生固氮体系的固氮能力有差异,弋江籽、宁波大桥与4株复筛菌株共生固氮体系中的地上部及地下部干重、地上部及地下部氮素积累量显著高于信紫1号,分别是信紫1号的1。78~1。87倍、1。68~1。99倍、1。14~2。08倍、1。74~2。40倍。菌株7653R与8个主栽品种的共生固氮体系中平均有效瘤数、根瘤鲜重、固氮酶活性显著大于其他3株菌株,是其他3株菌株的1。17~1。19倍、1。15~1。22倍、1。38~1。45倍。双因素交互分析显示根瘤菌菌株对紫云英的有效瘤数、根瘤鲜重、干重、氮素积累量的贡献率为50。79%~87。64%,大于紫云英品种(7。17%~32。83%)。本研究初步建立了不同根瘤菌菌株与紫云英主栽品种的匹配关系,为在田间试验中进一步筛选和应用这些菌株提供了理论支撑。     

豫南紫云英水稻轮作区减施不同比例氮肥对水稻养分吸收和转运的影响

  【目的】  研究水稻–紫云英轮作体系中,翻压紫云英并减施氮肥对不同生育期水稻养分吸收、转运特征,以及对土壤养分状况的影响,为豫南稻区紫云英–水稻轮作模式氮肥的科学管理提供理论依据。  【方法】  长期定位试验位于河南信阳,始于2008年。试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(N100),以及种植并翻压紫云英条件下,氮肥为常规处理用量的100% (GN100)、80% (GN80)、60% (GN60)、40% (GN40),共6个处理。测定了水稻产量、关键生育期生物量、氮磷钾养分吸收量、土壤基础养分含量,分析了水稻养分吸收及土壤养分供应对水稻产量的影响。  【结果】  与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100处理水稻产量无显著差异,GN40和GN60处理氮肥农学效率分别增加213.41%和113.70%,GN40、GN60和GN80处理氮肥偏生产力分别增加162.17%、75.69%、34.39%。与N100处理相比,GN100和GN80处理抽穗期秸秆生物量分别增加17.22%和41.06%,成熟期秸秆生物量分别增加28.22%和20.92%。与N100处理相比,GN60、GN80和GN100处理成熟期稻谷氮吸收量分别增加31.34%、31.79%和20.13%,GN60、GN80成熟期稻谷磷吸收量分别增加14.23%和14.61%,GN80处理成熟期稻谷钾吸收量增加10.64%。与N100处理相比,GN60处理氮转运量增加12.54 kg/hm2;GN40、GN60和GN80处理磷转运量分别显著增加11.32、23.02和18.09 kg/hm2,磷转运率分别增加35.92、41.22和39.91个百分点,磷对稻谷转运贡献率分别增加39.36、74.60和57.93个百分点。与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100能充分满足水稻生长过程中对土壤无机氮需求;GN60、GN80处理分蘖期、拔节期和抽穗期土壤有效磷含量显著降低;GN40、GN60、GN80和GN100处理分蘖期、抽穗期和成熟期土壤速效钾含量显著降低。随机森林分析结果表明各生育期土壤有效磷含量和水稻分蘖期氮、磷、钾吸收量对水稻产量形成有较大的贡献。线性回归分析表明,分蘖期和抽穗期土壤养分含量以及各生育期地上部氮、磷、钾吸收量与稻谷产量呈显著正相关。  【结论】  在我国豫南紫云英–水稻轮作区,翻压紫云英配合氮肥减施40%,能够培育土壤碳、氮库,满足土壤氮素供应,促进水稻对磷、钾养分的吸收和积累,增加籽粒氮、磷、钾养分转运量,提高氮肥农学效率和偏生产力,实现水稻增产稳产。     

紫云英季土壤固氮微生物对外源碳氮投入的响应

【目的】分析不同外源有机物料（稻草、葡萄糖）及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK（对照,不添加有机物料和氮）、稻草等量添加并配施不同量氮素（分别表示为Rs、RsN₁和RsN₂,对应C/N比分别为66、25和13）;等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素（即Glc、GlcN₁、GlcN₂）、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN₂处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN₁处理土壤NO₃ ^--N含量与CK类似,但RsN₂处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO₃ ^--N含量整体较高（增幅为35%—79%）;稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×10 ⁶—140.5×10 ⁶ g ^-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应（RsN₁和RsN₂）处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异：慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度（12.3%—19.7%）小于葡萄糖添加处理（31.6%—40.5%）;第二优势菌属（地杆菌,Geobacter）对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度（170%—270%）明显大于秸秆添加处理（25.0%—54.6%）。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO₃ ^--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类（或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异）影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。     

多年冬种紫云英对两种典型双季稻田土壤肥力及硝化特征的影响

以湖南紫潮泥和江西黄泥田两种典型稻田下的绿肥定位试验为依托,分析了晚稻收获后两种土壤的养分性状、硝化强度、硝化势及氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的amoA基因丰度,探讨多年冬种紫云英对两类稻田土壤肥力、硝化作用及氨氧化微生物的影响。两地试验处理一致,包括:1)不施肥不种紫云英(CK);2)冬种紫云英不施化肥(GM);3)不种紫云英单施化肥(CF);4)冬种紫云英配施化肥(GM+CF)。结果表明,冬种紫云英可以改善两种典型稻田土壤pH,即提高江西酸性土壤pH、降低湖南碱性土壤pH;提高土壤全氮、有机质、无机氮和有效磷含量。两种典型水稻土的硝化能力不同,江西黄泥田的硝化强度及硝化势均明显低于湖南紫潮泥。在湖南紫潮泥中,各处理硝化强度在0.269~0.325 μg/(g·h)之间,处理间差异不显著;硝化势在培养第5周达到10.25%,紫云英配施化肥在一定程度上抑制了紫潮泥的硝化作用。江西黄泥田中,各处理硝化强度在0.010~0.021 μg/(g·h)之间,硝化势从培养第3周开始上升,在培养第5周达到5.41%;单独种植翻压紫云英相对于不施肥对照提高了土壤硝化强度及硝化势,与施用化肥处理效果相当,绿肥配施化肥对硝化作用的促进最强。AOA在紫潮泥和黄泥田中均占优势地位,紫潮泥中AOA-amoA基因丰度显著高于黄泥田,冬种紫云英对紫潮泥中AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度均无明显影响,而显著提高了黄泥田中AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度,与冬种紫云英对硝化强度和硝化势的影响一致。     

稻草高茬-紫云英联合还田改善土壤肥力提高作物产量

研究旨在探讨稻草留高茬套种绿肥、稻草-绿肥联合还田下的生产及土壤肥力特征,为南方稻区综合利用稻草和绿肥提供理论及技术支撑。2012—2016年设置定位试验,研究高茬稻草-绿肥联合还田下的绿肥和水稻产量、土壤碳氮库活性及其他养分特征。试验包括5个处理:冬闲+稻草不还田(CK),冬闲+稻草全量还田(RS),冬种紫云英+稻草不还田(MV),冬种紫云英+稻草低茬全量还田(MV+LRS),冬种紫云英+稻草高茬全量还田(MV+HRS),各处理施用等量化肥。结果表明:稻草-绿肥联合还田提高绿肥产草量及其含氮量,与MV相比,分别增加了13.1%和6.8%(MV+LRS)、32.2%和5.2%(MV+HRS);增加水稻产量,以MV+HRS处理最高,4 a平均产量较RS、MV增加556.8和412.8 kg/hm2。2013和2015年,MV+HRS处理水稻产量高于MV+LRS。稻草-绿肥联合还田培肥地力效果明显,土壤有机质、全氮含量均比CK、RS和MV增加;且联合还田下有效养分提升更为全面。与稻草和绿肥单独应用相比,稻草-绿肥联合还田还能提升土壤微生物量氮及可溶性有机碳氮含量。可见,稻草-绿肥联合还田能够改善绿肥生长、提高水稻产量、提升土壤肥力;其中,高茬稻草与绿肥联合还田下的紫云英和水稻产量最高,土壤肥力也优于低茬处理,是综合利用稻草和绿肥资源的较好方式。     

毛叶苕子磷获取特征及根际特性的基因型差异

毛叶苕子是我国重要的肥饲兼用绿肥作物,研究毛叶苕子磷获取特征及根际特性的基因型差异,为毛叶苕子磷高效利用提供理论支撑。在青海西宁开展盆栽试验,设置毛叶苕子品种和磷肥种类双因素,毛叶苕子品种为大田试验筛选的磷高效及磷低效品种（系）各2个,磷肥种类为过磷酸钙和磷矿粉,设置不施磷肥对照,共12个处理。盛花期测定分析毛叶苕子磷素积累量、土壤磷组分、土壤有机酸、根系酸性磷酸酶（RACP）、土壤酸性及碱性磷酸酶活性（ACP、ALP）、土壤酸性及碱性磷酸酶（phoC、phoD）基因丰度。结果显示,不同磷效率毛叶苕子品种（系）总磷吸收量和磷肥利用率分别为7.45～46.07 mg·盆-1和7.12%～22.49%;磷高效品种（系）总磷吸收量和磷肥利用率均显著高于磷低效品种（系）,增幅分别为0.91%～61.20%和12.52%～60.25%。相比磷低效品种（系）,磷高效品种（系）提高了活性磷（labile P）和中等活性磷（moderately labile P）的比例,降低了稳定性磷（stable P）的比例,后者的活性磷和中等活性磷的比例分别是前者的6.14～26.14倍和1.04～1.54倍,前...     

多年紫云英-双季稻下不同施肥水平对两类水稻土有机质及可溶性有机质的影响

【目的】综合评价中国南方不同水稻土多年冬种紫云英配施化肥的培肥效应。【方法】在湖南紫潮泥、江西黄泥田双季稻区设置了连续7年的田间定位试验,比较冬闲(CK)、紫云英(MV)、紫云英+40%化肥(MV+40F)、紫云英+60%化肥(MV+60F)、紫云英+80%化肥(MV+80F)、紫云英+全量100%化肥(MV+100F)、单施全量100%化肥(100F)共7个处理的稻田土壤有机质(OM)、可溶性有机质(DOM)含量及其光谱学特性。【结果】湖南紫潮泥土壤OM和可溶性有机碳(DOC)含量、DOM的荧光吸光强度明显高于江西黄泥田,可溶性有机氮(DON)含量、DOM的紫外-可见吸收峰值则相反。土壤OM在两地均表现为MV处理显著高于其他多数处理(黄泥田MV+100F处理除外);同100F相比,MV+100F处理降低了湖南紫潮泥、但增加了江西黄泥田的土壤有机质;而绿肥种植体系下随着配施化肥量的增加,绿肥对两类土壤OM的贡献降低。种植绿肥配施80%—100%化肥,土壤DOC含量较100F高(黄泥田MV+100F除外),但单种绿肥(MV)以及绿肥配施40%—60%化肥对两地土壤DOC影响不尽一致。单种植绿肥能够降低两类土壤DOC/SOC,其中,在江西黄泥田上显著低于100F处理;两类土壤上种植翻压绿肥,随着配施化肥量的增加,土壤DOC/SOC随之增加(黄泥田MV+100F除外),表明配施化肥量越高其活化土壤碳库的作用越强。种植绿肥较100F能够有效降低土壤DON含量(黄泥田MV+100F处理除外),且在湖南紫潮泥上更为显著。紫外-可见光谱分析发现,绿肥及绿肥配施40%—60%化肥下,两类土壤DOM的紫外-可见吸收峰值较100F低,且E250/E365值随配施化肥量的增加而降低,表明随着配施化肥量的增加,土壤DOM分子量增大,分子结构越稳定。荧光光谱分析发现,两类土壤可溶性有机质均以类富里酸为主;与100F相比,单种绿肥(MV)以及绿肥配施化肥(黄泥田配施40%—60%化肥)能够增加土壤DOM的荧光强度,降低DOM的腐殖化指数(HIX)。【结论】种植紫云英能有效促进稻田土壤有机质积累,配施化肥降低紫云英对土壤有机质积累的贡献。绿肥配施化肥能够提高土壤碳库活性,并且增加可溶性有机质的分子量及腐殖化程度,进一步解释了配施化肥降低紫云英对土壤碳库贡献。     

河西绿洲灌区间作绿肥及其不同利用方式对玉米产量及土壤肥力的提升效应

[目的]研究玉米间作不同绿肥及绿肥不同利用方式在河西绿洲灌区的生产效益.[方法]田间定位试验始于2009年,该试验为河西绿洲灌区的典型种植模式,至取样时试验已进行12年.与玉米间作的绿肥作物包括针叶豌豆、甜豌豆、草木樨,每种绿肥均采用压青与根茬还田两种方式,以玉米单作为对照(CK).测定了玉米和绿肥生物量、产量构成因素...     

冬种绿肥对水稻土硝化作用的影响

冬闲田种植绿肥是传统的水稻土培肥增产措施,但绿肥-水稻种植系统中,不同绿肥种类对硝化作用的影响规律及调控机制尚不明确.采用盆栽试验,研究了冬种紫云英、油菜、黑麦草对土壤性状及硝化作用的影响,并通过特异性细菌抑制剂(卡那霉素和大观霉素)研究了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)对硝化作用的相对贡献.结果表明,冬种三...     

青海箭筈豌豆根瘤菌的筛选及其共生体耐盐性研究

箭筈豌豆是我国传统肥饲兼用的豆科绿肥作物,有关箭筈豌豆根瘤菌的研究尚属空白。为获得抗逆性强的根瘤菌菌株,在青海主产区采集样本,经分离、鉴定得到61株箭筈豌豆根瘤菌。采用水培回接法,通过主成分分析筛选出5株对宿主结瘤生长促进作用较强的根瘤菌(J1-3-2、J2-6-2、J3-12-1、J4-3-3和J5-5-3)。对该5株根瘤菌进行了离体耐盐性评价,发现菌株J5-5-3最大耐盐极限值在0.9%左右,其他4菌株最大耐盐极限值均在1.2%左右,并且5菌株的耐盐特征呈3个明显不同类型:J3-12-1和J2-6-2耐盐性最强,菌株J1-3-2和J4-3-3居中,菌株J5-5-3最差。进一步采用盆栽方法评价了其中3株(每类型1株)根瘤菌-箭筈豌豆共生体的耐盐性,结果表明,在0.15%NaCl胁迫下接种根瘤菌J5-5-3植株结瘤数最多,在0.30%NaCl胁迫下3种接种处理无显著差异;在0.15%和0.30%NaCl胁迫下,接种J3-12-1共生体株高显著大于对照(P<0.05);在0.15%和0.30%NaCl胁迫下根瘤菌J3-12-1和J5-5-3可显著提高植株干重(P<0.05);J5-5-3在0.15%和0.30%NaCl胁迫下可显著提高植株含氮量并显著提高0.15%NaCl胁迫下的植株吸氮量(P<0.05);J3-12-1显著提高了0.15%NaCl胁迫下的植株吸氮量(P<0.05)。综合来看,J3-12-1和J5-5-3可以作为在盐胁迫下提高箭筈豌豆生物量和含氮量的预选菌株。