园地主要经济作物氮磷钾与PH相关性研究

为了解古田县果园作物土壤氮、磷、钾养分状况,探讨了果园土壤氮、磷、钾含量与土壤pH值之间的关系。结果表明,古田县园地土壤pH的平均值为5.07,处于酸性水平;全氮的含量均值为1.20g/kg,总体处于中等水平;供试园地土壤碱解氮均值为143.4mg/kg,处于中等水平;供试土壤有效磷均值为29.90mg/kg,处于丰富水平;速效钾含量均值为59.2mg/kg,处于严重缺乏水平。土壤中的氮、磷、钾养分状况与土壤中的pH值呈显著或极显著正相关。因此,改良土壤酸度是供试果园土壤改善氮、磷、钾养分供应的主要措施。     

农田黑土氮素转化特征对冻融作用的响应

为了深入了解非生长季农田黑土氮素转化过程,采用室内冻融模拟培养试验研究了不同冻融因子[冻融温度(冻结温度:-3、-6、-9、-12、-15℃;融化温度:2、5℃)、冻融循环次数(1、3、6、10、15;其中在-3℃冻结6 d、2℃融化1 d为1个冻融循环次数)、水分含量(10%、20%、30%)]对农田黑土无机氮组分含量及氮素转化速率的影响。结果表明,较大的冻融温差(-15℃/2～5℃)、适宜的冻融循环次数(1～3)和水分含量(20%～30%)是影响农田黑土氮素转化的主要驱动因子。冻融土壤铵态氮含量、硝态氮含量、净氮矿化速率和硝化速率均随着冻结温度降低显著增加,均随着融化温度升高无显著性变化。随着冻融循环次数增加,冻融土壤铵态氮含量、硝态氮含量、净氮矿化速率和硝化速率均显著降低。随着水分含量增加,冻融土壤铵态氮含量显著增加,这与硝态氮的变化趋势相反,而净氮矿化速率和硝化速率均无显著性变化。可见,冻融作用显著促进非生长季农田黑土氮素转化,有利于土壤有效氮的累积。     

不同品种辣木全氮的动态变化特征研究

为了解不同品种辣木氮的动态变化规律,对西双版纳不同树龄的多油辣木、狭瓣辣木和‘PKM1’辣木叶、茎、枝中全氮含量及氮的生物累积量年动态变化特征进行比较研究。结果表明,辣木氮含量及氮生物累积量随品种、树龄、时间而变化。辣木全氮含量呈现:叶茎枝,14年树龄3年树龄,随时间变化逐渐降低。叶中全氮含量呈现:多油辣木‘PKM1’辣木狭瓣辣木;茎中全氮含量呈现:‘PKM1’辣木和狭瓣辣木高于多油辣木;枝中辣木氮含量受品种、树龄的影响而呈现不同差异。辣木全氮累积量呈现:枝叶茎,狭瓣辣木和多油辣木最高,‘PKM1’辣木最低。     

基于可见-近红外光谱预处理建模的土壤速效氮含量预测

以皖南地区采集的188份黄红壤样本为研究对象,利用地物非成像光谱仪获取原始光谱数据。首先,分析样本在350~1 657 nm波段经过预处理变换的平均光谱反射率曲线特征,再基于原始光谱,以及经29种预处理变换后的光谱,分别结合偏最小二乘回归(PLSR)和径向基核函数(RBF)-PLSR算法,建立60个针对土壤速效氮含量的预测模型,并进行模型优化;然后,以模型的决定系数(R²)和相对分析误差(RPD)来评价模型性能。结果显示,基于Savitaky-Golay卷积平滑和对数变换预处理的光谱,用PLSR建立的模型最适用于土壤速效氮含量的校正预测,其在建模集中R²=0.94、RPD=3.88,预测集中R²=0.91、RPD=3.38。该模型达到A类预测精度,可实现对土壤速效氮含量的定量估测。     

滴灌条件下施氮量对冬小麦根系生长及产量的影响

为明确豫北地区滴灌冬小麦高产栽培的氮肥施用量,选用矮抗58为试验材料,分析了滴灌条件下不同施氮量[0(N_0)、120(N_1)、180(N_2)、240(N_3)、300(N_4)kg/hm~2]对0～40 cm土层冬小麦根系生长及产量的影响。结果表明,各处理0～40 cm土层冬小麦根长密度和根质量密度均表现为抽穗期灌浆期拔节期;抽穗期和灌浆期,随着施氮量(0～240 kg/hm~2)增加,0～40 cm土层根长密度和根质量密度均随之增加,当施氮量达到300 kg/hm~2时,根长密度和根质量密度均有所下降。根长和根质量主要分布在0～10 cm土层,随着土层深度增加,各处理不同生育时期冬小麦的根长密度和根质量密度总体上逐渐降低,少数处理在30～40 cm土层有小幅回升;拔节期至灌浆期,0～40 cm 4个不同土层根系的根长密度和根质量密度均在抽穗期达到最大值;抽穗期,在一定范围内(0～240 kg/hm~2)增施氮肥既有利于增加表层又有利于增加深层土壤根系的根长密度,然而根系生物量却主要集中在表层。冬小麦产量随着施氮量的增加也呈逐渐增加趋势,N_3和N_4处理产量显著高于其他处理,但两处理之间无显著差异。综合来看,合理增施氮肥可以通过促进冬小麦根系的生长,进而提高产量,在本试验条件下,最适宜的施氮量为240～300 kg/hm~2,在此条件下产量为9 286.62～9 306.04 kg/hm~2。     

泡桐根瘤内生细菌的分离及初步鉴定

【目的】为了探究非豆科植物泡桐与微生物共生固氮体系,对泡桐根瘤内生细菌的分离培养条件 及其系统发育地位进行初步研究。【方法】对从广西钦州市采集的泡桐根瘤上分离纯化得到的根瘤内生细菌, 进行传统生理生化研究和 16S rDNA 系统发育分析。【结果】经分离纯化得到 9 株根瘤内生细菌,大部分菌株 能较好地利用 8 种碳源;78% 的菌株能利用铵盐,89% 的菌株能利用硝酸盐;所有的供试菌株在 3- 酮基乳糖 和淀粉水解试验中呈阴性;89% 的菌株能利用柠檬酸盐;B.T.B 反应除菌株 PG-7 产碱外,其余都产酸;33% 的菌株能使硝酸盐还原;有 56% 的菌株能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长良好,多数菌株具备豆科植物根瘤菌的 一般生理生化特征。通过 16S rDNA 全序列分析,确定 9 株供试菌株可分为 4 个菌属,其中菌株 PG-1 和 PG-2 共属于土壤杆菌属（Agrobacterium）,PG-3、PG-5、PG-6、PG-8 和 PG-9 等 5 株菌株共属于根瘤菌属（Rhizobium）, PG-4 隶属于草螺菌属（Herbaspirillum）,PG-7 隶属于伯克氏菌属（Burkholderia）。【结论】分离自同一寄主 的根瘤内生细菌其生理生化特性方面存在较大的差异性,同时表现出了遗传的多样性。     

基于稳定同位素和贝叶斯模型的引黄灌区地下水硝酸盐污染源解析

地下水硝酸盐（NO₃^-）污染已经成为全球严重的水环境问题之一,由于饮用水中高含量NO₃^-会转化成亚硝酸盐而增加各种疾病和癌症风险,其来源的确定对于NO₃^-污染的预防和控制非常重要。本文以黄河下游第二大灌区——潘庄灌区为例,首次采用NO₃^-的氮氧稳定同位素结合贝叶斯模型追溯地下水NO₃^-的来源并量化各种来源的贡献比例。结果表明,地下水NO₃^-含量分布在0.1~197.0 mg·L^-1,平均值为34.2 mg·L^-1。与《生活饮用水卫生标准》中规定的地下水NO₃^-最大含量[20 mg（N）·L^-1,相当于NO₃^-含量90 mg·L^-1]相比,有10%的样品NO₃^-含量超标。井深<30 m、30~60 m和>60 m的地下水NO₃^-平均含量分别为25.9 mg·L^-1、39.7 mg·L^-1和20.1 mg·L^-1。空间上,宁津县、武城县、平原县和禹城市有大片区域地下水NO₃^-含量较高。地下水NO₃^-的δ¹⁵N组成范围为0.72‰~23.93‰,平均值为11.62‰;δ¹⁸O组成范围为0.49‰~22.50‰,平均值为8.46‰。同位素结果表明粪便和污水、农业化肥是地下水中NO₃^-的主要污染来源。这反映了人类活动是引起地下水NO₃^-污染的主要原因。贝叶斯模型结果显示,粪便和污水对潘庄灌区地下水中NO₃^-平均贡献率高达56.2%,化肥的平均贡献率为19.3%,大气降水和土壤的平均贡献率分别为6.2%和12.3%。由于污水、粪便和化肥是地下水中NO₃^-的主要来源,为保护和改善研究区地下水水质,建议加强污水管道建设,强化畜禽粪便的管理以及提高化肥利用效率。     

不同氮效率花生品种氮素累积与利用特征

氮是花生(Arachishypogaea)生长发育必需的大量元素之一,明确不同品种氮素利用特点,可为花生氮高效品种筛选、培育及节氮栽培提供依据。桶栽条件下,利用15N示踪技术,测定了19个花生品种产量、植株氮含量、氮素积累量及3种氮源供氮量等指标,并以供试品种的产量及氮效率平均值为基准,将品种划分为高产氮高效、高产氮低效、低产氮高效和低产氮低效4种类型,分析了4种类型品种氮素累积与利用特征。结果表明:1)不同类型花生品种氮效率存在较大差异,氮高效型品种荚果氮效率平均为25.0 kg·kg?1,比氮低效型品种平均值高13.6%。2)营养体氮含量中等的品种有利于产量和氮效率同时提高,生殖体和整株氮含量不同类型品种间差异不大;在植株有足够氮积累的前提下,提高氮向生殖体的分配比例是高产氮高效品种的基本特征。3)不同类型花生品种土壤氮和肥料氮供氮水平与氮效率一致,根瘤供氮水平与氮效率因品种产量水平而异;当氮效率相近时,根瘤供氮水平高,有利于产量形成;氮高效型土壤供氮比例略高于低效型,根瘤供氮比例与土壤供氮比例相反,土壤氮与根瘤氮有较好的补偿效应;不同类型品种肥料供氮比例相差不大。4)不同类型品种产量和氮效率与氮肥利用率和氮肥偏生产力高度一致,而不同类型品种间氮素生物效率差异较小。综上,不同类型花生品种产量和氮效率存在显著差异,选育产量和氮效率双高的品种不仅必要,而且可行,是未来花生节氮栽培的有效途径之一。     

模拟氮沉降对一年生香椿幼苗生长和光合特性的影响

为研究氮沉降对一年生香椿(Toonasinensis)幼苗夏季生长以及光合特性的影响,通过在夏季模拟氮沉降控制试验,以尿素为氮源供体,设置0kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)(CK)、20kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、40kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、80kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、120 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、180 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)不同氮添加水平以模拟氮沉降,对香椿幼苗地径、苗高、生物量及其分配和光合作用等进行研究。结果表明:1)不同氮添加量均促进了香椿幼苗地径、苗高和生物量的增加,地径、苗高和生物量均以氮添加水平180kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高,分别较CK高42.5%、64.4%和304.9%,且生物量向根、叶分配较多; 2)香椿幼苗叶片相对叶绿素含量(SPAD)随氮添加水平的增加而增加,在180 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高,较CK增加73.9%;3)香椿幼苗表观量子效率(AQY)、最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)以及暗呼吸速率(Rd)随氮添加水平的增加均呈现先升高后降低的趋势,其中LCP以80 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高, AQY、Pnmax、LSP和Rd均以120kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高。结果表明,适量氮沉降能够促进香椿幼苗生长和光合能力的提高,但更高水平的氮沉降可能对香椿幼苗产生一定抑制作用。     

氮肥施加条件下增温对硝化菌活性和丰度的影响

温度在多种生物地球化学过程中起到关键的调节作用,是影响土壤硝化作用和微生物分布的重要因素之一。硝化过程的第1个步骤由氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)催化,然而,不同施氮量下,增温对硝化菌活性和丰度的影响尚不清楚。本研究基于2008年10月起设立于太行山山前平原的长期增温试验平台(高于地表2m的红外加热器使土壤温度升高1.5℃),于2018年5月对不施氮(N0)和施氮[N1,240kg(N)·hm-2·a-1]下增温分别对0～10 cm和10～20 cm土壤硝化潜势(PNR)、AOA和AOB丰度的影响进行了研究。硝态氮(NO3--N和铵态氮(NH4+-N)含量用分光光度法测量,应用缓冲液培养法测定土壤PNR,提取土壤DNA后用实时荧光定量PCR技术测定功能基因AOA和AOB的丰度。结果表明:温度升高显著增加N1条件下PNR和NO3--N含量(P0.05),降低了N0条件下PNR和NO3--N含量,但差异不显著。N1条件下,增温土壤AOB丰度显著提高(P0.05); N0条件下,增温土壤AOA丰度显著降低(P0.05)。与N0相比, N1条件下的AOA/AOB比值明显降低,表明增温加氮肥处理对AOB的生长刺激更强烈。在增温加施氮条件下,细菌(AOB)表现显著的正反应,在增温不施氮条件下,古菌(AOA)和AOB表现显著的负反应。本研究结果可为全球增温背景下进一步了解硝化活性和氨氧化微生物对增温和氮有效性的响应提供科学依据。