添加碳酸钙对土壤中镉形态转化与玉米叶片镉组分的影响

采用土壤培养、盆栽试验及连续提取测定等方法研究添加碳酸钙对外源镉在棕壤中的转化与玉米叶片镉组分的影响。与不加碳酸钙处理比较，添加碳酸钙处理土壤交换态镉含量显著下降，专性吸附态镉、铁锰氧化物结合态镉和残余态镉含量显著增加；添加碳酸钙处理可显著增加土壤ｐＨ、土壤饱和浸提液［Ｃａ２十］及［Ｃａ２十］／［Ｃｄ２十］，并显著降低饱和浸提液［Ｃｄ２＋］碳酸钙处理玉米根、茎、叶干重和全钙量显著增加，全镉含量及叶片Ｈ２Ｏ提取镉、２ｍｏｌ　Ｌ－１　ＮａＮＯ３提取镉、１０％ＨＯＡｃ提取镉、２ｍｏｌ　Ｌ－１　ＨＣＩ提取镉和残余镉含量均明显减少。上述结果显示，添加碳酸钙可降低土壤─植物体系的镉毒害。     

花生荚果钙素吸收机制研究

采用45Ca微观放射自显影、电子探针及特异性抑制剂研究花生荚果钙素吸收机制,结果表明,Ca2+是通过主动吸收由外界进入细胞质中,并以共质体途径在组织和细胞间运输,外果皮的周皮层和中果皮的纤维细胞层对Ca2+质外体运输有一定阻碍作用。钙通道抑制剂与ATP酶特异性抑制剂处理,中果皮和内果皮的薄壁细胞内未见45Ca显影,大量45Ca出现在周皮层,仅微量的45Ca到达中果皮细胞间隙和纤维细胞层质外体空间。电子探针的结果也可看出高钙峰出现在周皮层,而对照处理荚果整个组织的共质体和质外体均有45a的显影,且由外果皮向内,组织中的钙呈逆浓度梯度分布。2,4二硝基酸可抑制荚果钙素吸收速率,其抑制率达7092％。荚果钙素吸收动力学的结果表明,当Ca2+浓度为0-0.5mmol/L时,其吸收速率符合Michaelis-Menten酶动力学模型,Km值为0.0135mmol/L,Fmax为13210-4.mol/(cm2h);而当Ca2+浓度为1-5mmol/L范围时,其表现出复杂的吸收特征,此时Km和Fmax均无法得出明确的数值;供钙浓度为0.5-2.0mmol/L时,荚果干重及果仁干重与吸钙量均可达到最大并趋于稳定。     

Ca2+和CaM对苹果果实Ca2+-ATPase,SOD和PEA活性的影响

采用45Ca2+ 示踪等方法研究苹果果肉质膜微囊Ca2+ ATPase与Ca2+ 运输之间的关系 ,在Ca2+ 和CaM激活剂和抑制剂存在条件下培养果实圆片 ,探索Ca2+-ATPase ,SOD和PEA活性受Ca2+和 (或 )CaM调控的可能性。结果表明 ,存在于质膜上的Ca2+-ATPase并受载体A23187刺激而活性增加 ,Ca2+-ATPase活性与Ca2+运输依抑制剂EB浓度增加而下降 ,二者变化趋势十分一致 ,从而证实了Ca2+-ATPase推动苹果果肉质膜微囊Ca2+的主动运输。果肉质膜微囊Ca2+-ATPase同时受到Ca2+和CaM调节 ,而SOD和PEA活性仅受Ca2+ 的调节 ,而与CaM无关。     

钙对镉胁迫下玉米生长及生理特性的影响

采用溶液培养试验 ,研究不同的钙和镉处理对玉米植株生长、叶绿素含量、硝酸还原酶和ATPase酶活性以及叶片中丙二醛含量、活性氧清除酶系统活性的影响。结果表明 ,根部未供钙或叶面喷施CaCl2时 ,加镉处理玉米根、地上部生物量降低 ,根冠比加大 ;而根部供钙 ,植株生长较好 ,生物量较高 ,根冠比相对较小。营养液中加镉 ,玉米植株中镉浓度显著增加 ,根部镉浓度明显比地上部高 ,根中镉约占 65%～ 78% ,地上部镉占到 22%～35%左右。根部供钙比未供钙处理 ,根中镉含量虽没有显著性差别 ,但地上部镉浓度明显较低。叶片喷施CaCl2 4次比喷施 2次处理 ,地上部镉浓度增加。供钙明显增加了玉米植株中钙浓度。未供钙的玉米叶片叶绿素含量下降 ,但叶绿素a/叶绿素b比基本不变 ;加镉处理 ,玉米叶片叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量下降更甚 ,叶绿素a/叶绿素b比升高 ;叶面喷施CaCl2 ,叶绿素含量也较低。前期和后期根部供钙处理 ,叶绿素下降程度有所缓解。而根部一直供钙 ,玉米叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量明显提高。镉抑制了玉米植株叶片硝酸还原酶活性、ATPase活性 ;根中ATPase活性以及活性氧清除酶系统超氧化物歧化酶 (SOD)、愈创木酚过氧化物酶 (Gua POD)、抗坏血酸过氧化物酶 (AsA POD)、过氧化氢酶 (CAT)受镉的诱导而增加，叶片中丙二醛(MDA)含量升高。与未供应钙加镉处理相比，根部供钙加镉处理的玉米叶片硝酸还原酶活性、ATPase活性显著增加，也明显减轻了镉对根中ATPase活性、叶片中丙二醛含量、活性氧清除酶系统SOD，POD，CAT 活性的诱导效应。间隔供钙，在一定程度上缓解了镉的毒害，但是叶片喷施CaCl2，对减轻镉毒害无明显效果。因此在本试验条件下，根部供钙对缓解玉米镉毒害有重要作用。关键词:钙；镉；玉米；生理特性     

优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米轮作体系的土壤氨挥发

采用密闭室间歇通气法研究优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米体系的土壤氨挥发损失。结果表明,肥料氮素氨挥发损失主要发生在施肥后的14 d 内, 冬小麦和夏玉米两个生长季氨挥发损失总量及其损失率均表现出随施氮量的降低而降低,玉米季氨挥发损失高于小麦季。习惯施肥小麦季和玉米季氨挥发总量是氮肥减量后移的2.28和2.03倍,而氮肥减量后移处理的小麦和玉米产量显著高于习惯施肥。氮肥后移可节省氮肥30%,是降低氨挥发损失的理想施肥方式。     

东北三省典型春玉米土壤剖面氮库变化及平衡特征

【目的】研究了东北三省典型春玉米种植区在0-90 cm土壤剖面土壤氮素的变化及平衡特征,试图了解东北三省典型春玉米种植区传统农民习惯施肥措施下土壤氮素的固持潜力。【方法】于2012年春玉米全生育期定点跟踪了黑龙江、吉林和辽宁省各17户,总计51户农民习惯处理,测定了0-30、30-60、60-90 cm土层中全氮（TN）、矿质氮（NO₃-N、NH₄-N）、颗粒有机氮（PON）、微生物生物量氮（SMBN）和可溶性有机氮（DON）以及春玉米产量,并计算了春玉米播种前和收获后的氮素平衡。【结果】黑龙江、吉林、辽宁典型春玉米种植区0-90 cm整个土壤剖面TN储量分别为357.9、286.9、218.1 kg·hm^-2,且各省土壤TN储量平均值均达显著性水平（P＜0.05）。黑龙江、吉林、辽宁0-30 cm表层土壤TN含量平均值分别为1.4、1.0、0.7 g·kg^-1,且各省TN含量均达显著性水平（P＜0.05）;在30-60 cm、60-90 cm土层TN含量平均值分别为0.9、0.6、0.4 g·kg^-1和0.6、0.4、0.3 g·kg^-1,黑龙江各土层土壤剖面TN含量平均值显著高于辽宁（P＜0.05）。0-30 cm土层中,随着纬度的降低,黑龙江、吉林、辽宁三省PON、PON/TN、SMBN/TN呈增加趋势,而SMBN含量则呈降低趋势,PON、PON/TN和SMBN含量平均值三省间均达显著水平（P＜0.05）,黑龙江与辽宁SMBN/TN平均值达显著水平（P＜0.05）;在30-60 cm土层,黑龙江、吉林和辽宁PON/TN随着纬度的降低而升高,且三省间PON/TN平均值达显著水平（P＜0.05）,黑龙江PON显著低于吉林、辽宁两省（P＜0.05）,黑龙江DON显著高于吉林和辽宁,吉林DON/TN平均值显著低于辽宁（P＜0.05）;在60-90 cm土层,吉林SMBN、SMBN/TN的平均值显著高于黑龙江、辽宁（P＜0.05）,黑龙江DON/TN平均值显著低于吉林、辽宁（P＜0.05）。各省土壤全氮及各活性氮库随着土层深度的增加总体呈下降趋势。0-30 cm土层,辽宁NO3-N含量平均值显著低于黑龙江、吉林（P＜0.05）;在30-60 cm、60-90 cm土层吉林NO₃-N含量平均值显著高于黑龙江、辽宁（P＜0.05）。吉林施肥量最高,因此吉林氮素平衡显著高于黑龙江、辽宁（P＜0.05）,且吉林表现为氮素盈余,黑龙江和辽宁基本上处于氮素平衡状态。2012年黑龙江、吉林、辽宁玉米产量平均值分别为11.9、11.3和10.8 t·hm^-2,黑龙江玉米产量显著高于吉林、辽宁（P＜0.05）。【结论】东北三省间土壤活性氮库消长规律与土壤全氮并不完全一致,东北三省产量维持在11 t·hm^-2左右,吉林省典型春玉米种植区氮素危害环境的风险较大。     

长期施用有机肥对稻麦轮作体系土壤有机碳氮组分的影响

【目的】 以湖北武汉地区长期稻麦轮作制度下施肥试验地作为研究对象,研究了长期不同施肥处理对耕层土壤有机碳、全氮及活性碳氮组分的影响,为优化稻麦轮作体系下施肥措施,实现土壤固碳减排,培肥土壤提供理论依据。 【方法】 长期施肥试验开始于1981年,试验处理包括不施肥 (CK)、施化学氮肥 (N)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 及有机无机肥配施处理 (NPKM)。收集2017年小麦收获后耕层 (0—20 cm) 土壤,测定各小区土壤中的有机碳 (SOC)、全氮 (TN)、微生物量碳氮 (MBC、MBN)、水溶性碳 (DOC)、热水溶性有机碳 (HWSC)、颗粒有机碳氮 (POC和PON)、轻组有机碳氮 (LFOC和LFON) 及氯化钾浸提氮 (KEN,即水溶性无机氮) 的含量并分析各指标间的关系。 【结果】 1) 除KEN外,长期施用有机肥显著增加耕层土壤的各碳氮组分含量,特别是有机无机肥配施处理。2) 各活性有机碳组分占SOC的百分比由高到低排序为POC > LFOC > HWSC > MBC > DOC,各氮组分占TN的百分比由高到低排序为PON > LFON > MBN > KEN,其中POC占SOC的24.04%～37.64%,PON占TN的12.09%～20.24%,且有机肥处理下POC/SOC、PON/TN显著高于其余处理。3) 通过对土壤有机碳及各活性有机碳的对施肥的敏感性分析可得,各活性碳敏感性指数均显著高于SOC,且DOC的敏感性最高。4) 通过各组分间相关性分析可知,除KEN外,各碳、氮组分间显著正相关,其中DOC与SOC、PON与TN关系更为紧密,表明DOC及PON可较好地反应出SOC、TN的变化情况。 【结论】 在湖北稻麦轮作地区,长期有机无机肥配施处理显著增加了土壤碳库及氮库,促进了土壤碳、氮的积累,尤其是颗粒有机碳和有机氮 (POC和PON)。水溶性碳 (DOC) 对施肥反应最为敏感,可作为指示该地区有机物早期变化的指示物。      

添加有机酸对土壤镉形态转化及苋菜镉积累的影响

植物根系分泌的低分子量有机酸能够与土壤中的镉形成镉–有机酸复合体,从而影响根际镉的移动性。本文通过添加有机酸对土壤镉形态转化的研究,阐明有机酸与镉生物积累的关系。采用盆栽试验及土壤培养等方法,研究了添加苹果酸、柠檬酸对赤红壤和黄棕壤中镉的形态转化以及超积累型苋菜天星米镉生物积累的影响。结果表明,与Cd 25 mg/kg处理比较,Cd 25 mg/kg＋苹果酸、Cd 25mg/kg＋柠檬酸处理对苋菜生物量未产生影响,但显著增加苋菜根系及地上部镉含量;添加苹果酸、柠檬酸处理显著降低土壤专性吸附态Cd含量,却显著增加了交换态Cd、碳酸盐结合态Cd和有机结合态Cd含量。说明添加苹果酸、柠檬酸还能够通过影响土壤镉形态转化而促进苋菜对镉的积累。     

18-1目录

【目的】 弄清中国秸秆资源数量及其养分资源量,旨在为充分利用秸秆资源、提高肥料利用率、实现化肥施用零增长和保障国家粮食安全提供科学依据。 【方法】 本研究以中国主要农作物水稻、小麦、玉米、大豆、马铃薯、花生和油菜为研究对象,通过查阅中国统计数据和公开发表的文献资料对2015年中国主要农作物秸秆数量及其养分资源量进行估算,同时对各地区不同作物最佳施肥量进行统计,分析秸秆不同比例还田下氮、磷、钾输入量分别占化肥用量百分比。 【结果】 2015年中国主要农作物秸秆资源量为71878.53万t,所含的氮 (N)、磷 (P₂O₅)、钾 (K₂O) 养分资源总量分别达到625.6、197.9、1159.5万t。秸秆养分资源量以水稻、小麦和玉米三大粮食作物最大,分别占养分资源总量的33.1%、14.5%和34.2%,其他作物以油菜秸秆养分数量最高,占7.6%。作物秸秆养分数量中以玉米氮和磷养分数量最高,分别占单质养分总量的37.4%(N) 和41.5% (P₂O₅);钾养分数量以水稻最高,占36.9% (K₂O)。秸秆总量华北和长江中下游地区较多,分别占全国总量的26.4%和26.2%。秸秆养分资源总量最高的为黑龙江省,其次为河南和山东,分别占全国秸秆养分资源总量的10.3%、9.5%和6.8%。中国2015年主要农作物播种面积为1.2亿hm2,产量为6.3亿t,作物理论N、P₂O₅和K₂O需求量分别为1445.9、546.4、1652.3万t。如果将秸秆全量还田,带入农田的平均养分量可高达N 54.4 kg/hm2、P₂O₅15.5 kg/hm2和K₂O 88.1 kg /hm2,相当于化肥用量的38.4% (N)、18.9% (P₂O₅) 和85.5% (K₂O)。 【结论】 中国农作物秸秆数量及其养分资源量巨大,依据地域秸秆特点,充分合理利用秸秆养分资源,是实现化肥减施增效的重要途径。      

水稻钵苗专用秧盘“一盘三用”高效利用研究

[目的]为提高机插钵苗专用秧盘利用率,降低育秧成本。[方法]用同一批秧盘在同一育秧季节先后育再生稻秧苗、一季中稻和麦茬稻秧苗,研究并比较其秧苗素质、产量及产量构成。[结果]同一批秧盘先后育出的3批秧的秧苗素质好、分蘖正常、产量高。且"一盘三用"将秧盘投入成本从787.5元/hm2降到262.5元/hm2,比正常机插毯苗育秧成本还低。[结论]机插钵苗"一盘三用"在信阳地区是可行的,能达到节本增效的目的,并且播期提早能够提高产量。