褪黑素壳聚糖微粒防止褪黑素降解并有效提高其抗旱功能

  【目的】  褪黑素可提高作物抗旱性,但容易降解。本研究试图开发具有缓释和抵御光降解能力的褪黑素壳聚糖微粒,并对其抗旱性进行评价。  【方法】  利用壳聚糖与三聚磷酸钠和果胶所产生的静电引力,使三者之间产生交联形成包裹褪黑素的杂化微粒,从而实现褪黑素的缓释和保活。确定投入褪黑素质量为5 mg时制备的褪黑素壳聚糖微粒作为试验材料(MP-MT)。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR),对褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT)表面形貌及官能团特性进行表征。采用超高效液相色谱技术,探究MP-MT对褪黑素的缓释性能和抵抗光降解的性能。以两叶一心的小麦幼苗为试材,进行灌根试验。将基质最大持水量的80%设为正常对照(CK1),基质最大持水量的40%设为干旱对照(CK2);在干旱胁迫下,设施用1.0 g/L褪黑素(MT1.0)、壳聚糖微粒(MP)和含褪黑素0.5、1.0、1.5 g/L的褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT0.5、MP-MT1.0、MP-MT1.5),共7个处理。在处理后第8天,取样分析小麦幼苗株高、干重、鲜重、叶片SPAD值、根系生长、抗氧化酶活性及丙二醛含量。  【结果】  当褪黑素投入量为5 mg时MP-MT对褪黑素的包封率最稳定,为52.14%,之后的相关试验均以该比例制备的褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT)作为试验材料。通过SEM照片发现,MP-MT微粒粒径相较于壳聚糖微粒增加且表面变粗糙。MP-MT微粒FTIR结果同时检测出现了壳聚糖、褪黑素等组分的特征峰,表明褪黑素在微粒中存在。模拟释放试验结果表明,MP-MT在pH 5.0和pH 7.0磷酸缓冲溶液下36 h的释放率分别为65.43%、50.13%。模拟光降解试验表明,可见光照射4 h时MP-MT中褪黑素的光降解率较普通MT降低了143.37%。小麦幼苗干旱胁迫试验结果表明,与MT1.0处理相比,3个MP-MT处理的小麦幼苗干重增加4.50%～22.73%,根系长度增加15.92%～32.56%,过氧化酶活性提高19.56%～20.34%,丙二醛含量降低9.77%～12.30% (P<0.05)。  【结论】  壳聚糖/三聚磷酸钠/果胶的褪黑素封装体系可以实现褪黑素的缓释和保活,显著提高干旱胁迫下小麦幼苗SPAD值,促进根系发育,提高抗氧化酶活性,从而提高小麦幼苗抗旱性。     

钾肥用量对大蒜—棉花套作体系产量和土壤钾素有效性的影响

为明确钾肥用量对大蒜—棉花套作体系产量和土壤钾素有效性的影响,确定2季作物最佳钾肥施用量,为黄淮海平原大蒜—棉花套作地区合理施用钾肥提供依据。于2013—2016年在山东省金乡县进行连续4年7季的田间定位试验,试验设CK(0kg/hm~2),K90(90kg/hm~2),K180(180kg/hm~2),K270(270kg/hm~2)4个不同施钾量(K_2O)处理。大蒜和棉花单季施钾量相同(K_2O 0,90,180,270kg/hm~2),各处理氮肥和磷肥施用量一致。分析不同施钾量对大蒜、棉花产量及产量构成的影响,明确不同施钾量对棉花收获后0—100cm土层速效钾含量和0—20cm土壤钾素形态的影响。结果表明:与CK相比,不同施钾处理棉花显著增产18.4%~72.7%,皮棉产量随施钾量的增加而增加,但K270与K180处理皮棉产量和经济效益差异不显著;施钾显著提高了棉花单株成铃数和单铃重,对衣分含量无显著影响。与CK相比,不同施钾处理大蒜蒜薹显著增产10.1%~64.2%,鳞茎显著增产8.7%~93.3%。2016年K270处理蒜薹产量较其他处理显著增产6.6%~64.8%,鳞茎显著增产32.5%~93.3%。大蒜经济效益以K270处理最高。增加钾肥施用量显著提高了棉花收获后0—20cm土壤速效钾含量,但各处理60—100cm土层速效钾含量差异不显著。经过4年7季施肥后,K90,K180,K270处理较CK不同程度提高了0—20cm土壤水溶性钾(13.6,20.1,26.1mg/kg)、非特殊吸附钾(10.4,19.6,53.4mg/kg)、非交换性钾(34.3,53.9,140.1mg/kg)和全钾含量,提高了水溶性钾和非特殊吸附钾的比例。综合土壤环境因素、作物产量和经济效益,建议该大蒜—棉花套作区棉花施钾量为K_2O 180kg/hm~2、大蒜施钾量为K_2O 270kg/hm~2。     

控释氮肥和控释钾肥对棉花产量、品质及土壤肥力的影响

为探究控释氮肥和控释钾肥在棉花上的应用效果,于2014年和2015年在山东省金乡县进行了连续两年的田间定位试验,以当地习惯施肥为对照(CK),研究普通尿素60%基施(CRNK)对棉花产量、品质和0～100 cm土壤养分状况的影响。结果表明,硫加树脂包膜尿素、树脂包膜尿素、树脂包膜氯化钾田间养分释放期分别为65、86、82 d,一次性基施可供应棉花整个生育期养分需求。与CK相比,CRN和CRNK处理提高了棉花单铃质量和成铃数,分别显著提高皮棉产量15.0%～20.1%CRNK处理显著提高了皮棉产量,分别增产9.3%～13.7%产量无显著差异,但CRNK较CRN处理增产2.5%～7.2%。与CK处理相比,CRNK处理棉花收获期0～20 cm土壤硝态氮和速效钾含量显著提高了38.5%壤硝态氮及速效钾含量,显著提高棉花单铃质量和成铃数,从而提高皮棉产量,节时省工增效,经济效益显著。     

控释氮肥和控释钾肥对棉花产量、品质及土壤肥力的影响

为探究控释氮肥和控释钾肥在棉花上的应用效果,于2014年和2015年在山东省金乡县进行了连续两年的田间定位试验,以当地习惯施肥为对照（CK）,研究普通尿素60%基施+40%追施（CU）,控释氮肥一次基施（CRN）和控释氮肥、控释钾肥一次基施（CRNK）对棉花产量、品质和0~100 cm土壤养分状况的影响。结果表明,硫加树脂包膜尿素、树脂包膜尿素、树脂包膜氯化钾田间养分释放期分别为65、86、82 d,一次性基施可供应棉花整个生育期养分需求。与CK相比,CRN和CRNK处理提高了棉花单铃质量和成铃数,分别显著提高皮棉产量15.0%~20.1%和22.1%~23.3%,提高经济效益44.9%~59.4%;与CU处理相比,CRN和CRNK处理显著提高了皮棉产量,分别增产9.3%~13.7%和12.1%~21.9%,提高经济效益36.3%~49.9%;CRNK与CRN处理间皮棉产量无显著差异,但CRNK较CRN处理增产2.5%~7.2%。与CK处理相比,CRNK处理棉花收获期0~20 cm土壤硝态氮和速效钾含量显著提高了38.5%和8.9%,且伸长率显著提升了10.0%~11.6%。研究表明,与常规施肥相比,控释氮肥和控释钾肥通过提高土壤硝态氮及速效钾含量,显著提高棉花单铃质量和成铃数,从而提高皮棉产量,节时省工增效,经济效益显著。     

基于土壤优化光谱参数估测太湖地区土壤全氮含量

为明确太湖地区土壤全氮的高光谱特征，构建定量分析模型，以江苏省无锡市滨湖区为研究区域，选取地理位置跨度大、土壤质地相似的93个样品，进行土壤风干样品全氮含量测定和光谱数据采集，对光谱反射率进行一阶微分，运用相关系数峰谷值法筛选敏感波长，将敏感波长两两结合进行土壤调节光谱指数（MSASI）运算。将两两结合后敏感波段分别采用多元线性回归分析、人工神经网络分析和偏最小二乘法构建土壤全氮含量的定量高光谱分析模型。结果表明，研究区内土壤全氮含量与光谱反射率呈正相关，敏感波段包括420~444 nm和480~537 nm。基于土壤调节光谱指数的多元线性回归分析对敏感波段诊断的效果最佳（R²=0.98、RMSE=0.04），其精度高、可靠性强，是筛选出的最佳土壤全氮含量估测模型。偏最小二乘法模型（R²=0.70、RMSE=0.13）次之，而人工神经网络模型（R²=0.69、RMSE=0.15）精度最低。该研究结果为太湖地区土壤全氮水平的高光谱快速估测提供了方法借鉴，可为土壤养分精准管理提供技术参考。     

多年定位试验条件下不同施磷水平对土壤无机磷分级的影响

通过对小麦/玉米轮作不同施磷水平7年14季定位试验土壤养分状况的分析与评价,探讨石灰性潮土有效磷耗竭和积累状况下土壤全磷、无机磷分级形态的变化规律,并运用通径分析和逐步回归分析,研究Olsen法、Mehlich3法、树脂交换法测定的土壤有效磷与各无机磷形态的关系。结果表明:(1)与初始土壤相比,N0P0K0、N2P0K2处理全磷总量分别降低了15.2%,29.7%,无机磷总量降低了13.5%,11.8%,N2P2K2、N2P3K2处理全磷总量分别增加了8.2%,27.2%,无机磷总量增加了11.1%,27.8%。供试土壤无机磷含量以Ca_(10)-P、Ca_8-P为主,施用磷肥可提高Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P占无机磷总量的相对比例。(2)磷耗竭状态下,植物利用的无机磷来源于缓效磷源(Ca_8-P、Al-P、Fe-P;75%)、无效磷源Ca_(10)-P(11.5%~14.0%)、速效磷源Ca_2-P(7.5%~8.9%);无机磷盈余状态下,积累的无机磷主要转化为Ca_8-P(50%~70%)、Al/Fe-P(10%~23%)、O-P(8%)、Ca_2-P(0.2%~1.8%)。(3)Ca_2-P、AlP对3种方法测得的有效磷均具有正向作用且贡献率较大。Olsen法测定的无机磷主要是Ca_2-P、Ca_8-P,Mehlich3法主要是Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P,阴离子交换树脂法主要是Ca_2-P、Fe-P。(4)Olsen法、Mehlich3法、树脂交换法均适于评价土壤有效磷水平,Olsen法最优。