基于ISSR分子标记的紫云英种质资源遗传多样性及结构分析

紫云英(Astragalus sinicus L.)是我国重要的稻田绿肥作物,为揭示不同地区种质资源遗传特征,本研究利用ISSR分子标记对77份紫云英种质资源进行了遗传多样性及结构分析。研究发现,77份供试紫云英种质资源遗传相似性系数为0.567 7～0.868 6,可划分为6个聚类。不同地区群体间分化系数为0.136 3,达到极显著水平(P<0.001),其中种群间变异占比13.9%,种群内变异占比86.1%。不同ISSR引物扩增信息鉴别紫云英资源的能力存在差异,构建了以P809第3,8,9,10,12,15扩增位点以及P886第1,3,5,9,10,11扩增位点为特征的指纹图谱,能有效区分77份供试紫云英资源。以资源所在省份为单元进行群体分析,供试紫云英资源遗传结构呈现分化特征,河南-安徽-江苏-上海资源遗传结构相似,构成北方亚群;四川-广西-湖南-江西资源相似,构成西南方亚群;福建种质资源则呈现混合型特征。本研究结果可为我国紫云英种质资源的科学利用及新品种选育提供依据。     

麦秸与毛叶苕子共同调控青海高原土壤温室气体排放的作用机制

  【目的】  研究青海高原麦秸和豆科绿肥混合添加下土壤温室气体排放规律及其碳氮转化机制,为该地区农田系统秸秆和绿肥科学利用提供依据。  【方法】  采用室内模拟试验,设无添加对照(CK)、单独添加毛叶苕子(VS)、单独添加麦秸(WS)、麦秸与毛叶苕子混合添加(VWS),共4个处理。测定了温室气体排放速率、土壤活性碳氮组分、土壤酶活性、细菌、古菌、真菌、amoA、nirK和narG基因丰度。  【结果】  VWS处理与VS处理相比,CO₂和N₂O的累积排放量分别减少24.8%和74.6%,CH₄累积吸收量增加9.1%,综合增温潜势(global warming potential, GWP)显著降低76.1% (P<0.05);与WS处理相比,CO₂累积排放量增加33.7%,CH₄累积吸收量与N₂O累积排放量分别降低12.0%和43.1%,GWP降低49.4%。有机物料添加可调节土壤pH,增加土壤碳氮含量。VWS处理的土壤pH显著高于CK和VS处理;土壤水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(SMBC)含量较VS处理分别增加了21.6%和4.9%,无机氮(Nmin)、土壤水溶性有机氮(DON)和微生物量氮(SMBN)含量分别降低了77.3%、59.5%和6.3%;土壤Nmin、DOC、DON、SMBC和SMBN含量较WS处理分别增加64.0%、22.5%、56.5%、23.2%和27.8%。VWS处理较其他处理,α-葡萄糖苷酶(AG)和β-葡萄糖苷酶(BG)活性显著提高,亚硝酸还原酶(NIR)活性显著降低。VWS处理的真菌和古菌群落丰度较WS处理分别提高83.8%和69.8%,较VS处理分别降低62.6%和20.3%;VWS处理细菌群落丰度较VS处理降低33.4%。VWS处理下,AOB amoA、nirK和narG基因丰度较VS处理分别降低56.6%、41.4%和16.3%,较WS处理分别降低30.3%、25.9%和12.0%。相关分析结果表明,CO₂和CH₄排放与土壤有机碳、全氮、DOC、SMBC和SMBN含量,AG、NAG和NR活性,真菌、细菌、nirK和narG基因丰度呈显著正相关;N₂O排放与土壤全氮、DON、SMBC和SMBN含量、真菌、AOB amoA和nirK基因丰度呈显著正相关,与土壤pH和BG活性呈显著负相关。偏最小二乘路径模型分析(PLS-PM)表明,AOB amoA是调控土壤N₂O排放的主要功能菌群。  【结论】  麦秸、毛叶苕子单独添加以及二者混合添加均可促进土壤CO₂排放,减少CH₄吸收。相较于二者单独添加,混合添加可通过降低土壤AOB群落丰度等途径,实现N₂O减排和综合增温潜势下降,可作为青海高原旱地土壤温室气体减排的一项有效措施。     

温室夏闲季种植翻压绿肥对土壤可溶性有机碳氮及无机氮的影响

为明确温室土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)和无机氮(Nmin)对夏闲绿肥措施的响应特征,选取豆科(绿豆、田菁、印度豇豆)、禾本科(甜玉米、高丹草)和苋科(籽粒苋)6种绿肥,研究了不同夏季填闲绿肥种植、翻压对温室土壤DOC,DON和Nmin含量及其剖面分布的影响。结果表明,种植不同绿肥品种均增加了土壤DOC含量,0~40 cm土层增加显著;减少了土壤DON及无机氮含量。绿肥全量还田后,土壤剖面DOC含量均有所增加,苋科处理低于豆科和禾本科处理;土壤DON及Nmin含量较绿肥翻压前均有不同程度增加,不同处理间表现有所差异,总体表现为豆科处理对照处理禾本科、苋科处理。绿肥根茬还田时,土壤DOC、DON及Nmin含量均低于不种绿肥处理。本研究为温室夏闲绿肥的应用提供了参考:低肥力土壤建议采用生物量适中的豆科作物并尽可能全量还田,以发挥其固氮效果及对土壤的养分供应能力;而高肥力温室土壤中要着重考虑环境风险,应当选择籽粒苋、高丹草等根系较深、生物量大的夏季绿肥作物作为填闲作物,同时结合后茬蔬菜的施肥措施来决定绿肥还田量。     

西北小麦与豆科绿肥间作体系箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性

  【目的】  箭筈豌豆、毛叶苕子与春小麦间作是西北地区推广的新型种植制度。利用15N自然丰度法，研究小麦间作对该系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量，以期为该系统养分管理提供科学依据。  【方法】  在青海西宁和甘肃武威两地分别进行盆栽试验，供试绿肥包括箭筈豌豆和毛叶苕子，设置小麦单作、绿肥单作、小麦||绿肥间作等共5个处理，所有处理不施用氮肥，利用15N自然丰度技术，分析箭筈豌豆、毛叶苕子的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量，调查了不同种植模式下小麦和绿肥作物的生物量，分析了影响绿肥生物固氮的因素。  【结果】  与单作相比，间作处理明显降低两地小麦和豆科绿肥的地上部干物质量，但间作系统中地上部干物质量土地当量比均大于1。间作后，小麦和箭筈豌豆、毛叶苕子的氮素积累量显著下降 (西宁小麦除外)，但绿肥单作、小麦||绿肥间作模式下总氮素积累量均明显高于小麦单作。与单作相比，间作豆科绿肥的生物固氮效率无明显改变，但固氮量显著降低 (武威毛叶苕子除外)，其中，西宁、武威两地间作箭筈豌豆的生物固氮量 (0.24、0.48 g/pot) 较单作 (0.88、0.78 g/pot) 分别显著降低了82.1%和38.5%，西宁间作毛叶苕子的生物固氮量 (0.38 g/pot) 较单作 (0.81 g/pot) 显著降低了51.2%。西宁毛叶苕子的生物固氮效率和生物固氮量均显著高于武威；两地箭筈豌豆的生物固氮效率差异不大，间作下的生物固氮量在武威较高。间作条件下，两种豆科绿肥生物固定的氮素均可向小麦转移，西宁、武威两地箭筈豌豆氮素转移量分别为0.13、0.19 g/pot，分别占间作小麦吸氮量的31.6%和24.7%；毛叶苕子的氮素转移量分别为0.09、0.06 g/pot，分别占间作小麦吸氮量的23.8%和11.4%。路径分析结果表明，地上部干物质量是影响生物固氮量和氮素转移量的最主要因素。  【结论】  在不施氮肥条件下，间作小麦对豆科绿肥生物固氮效率无明显影响，但显著降低豆科绿肥的地上部生物量，进而降低总的生物固氮量。间作春小麦吸氮量的11.4%～31.6%来自于豆科绿肥，箭筈豌豆向小麦的氮素转移能力强于毛叶苕子。品种和生长环境都会影响豆科绿肥的总生物固氮量，因此，还需进一步研究与小麦间作的豆科绿肥的种类和品种，以提高间作绿肥对小麦的氮素转移效率。     

稻草及氮调控对紫云英 (Astragalus sinicus L.) 生长和土壤性状的影响

  【目的】   研究不同用量稻草与氮肥配施对紫云英生长及土壤养分的影响，为优化紫云英高产栽培措施和解决秸秆资源化利用难题提供理论依据，进而实现紫云英–水稻轮作体系中的稻田氮肥减施和作物增产。   【方法】   设置稻草和氮肥双因素盆栽试验，3个稻草添加量 (RS) 分别为0 (RS0)、3000 kg/hm2 (RS1)、6000 kg/hm2 (RS2)，4个施氮量 (N) 分别为0 (N0)、45 kg/hm2 (N45)、90 kg/hm2 (N90)、135 kg/hm2 (N135)，共12个处理。测定紫云英鲜草产量及地上部氮、磷、钾累积量，分析土壤基础理化性状、微生物量碳、可溶性有机碳含量及6种与碳、氮、磷循环相关的土壤酶 (β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、磷酸酶) 活性，探讨紫云英生长与土壤性状的关系。   【结果】   添加稻草和施用氮肥均显著提高紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量，与N0RS0处理相比，两者配施显著提高紫云英鲜草产量57.5%~323.8%；在N45、N90、N135水平下紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量均以RS2处理最高。紫云英地上部当季氮素回收率以N45RS1处理最高，与N90和N135施氮水平下各处理无显著差异。偏最小二乘法路径模型结果表明，相对稻草处理，氮肥处理对紫云英鲜草产量和养分累积量有更强的正效应。添加稻草和施用氮肥显著提高土壤酶活性，其中土壤亮氨酸氨基肽酶活性在4个施氮水平下均随稻草量的增加先上升后下降，另外5种土壤酶活性在N0、N45、N135水平下均以RS2处理最高，在N90水平下以RS1处理最高。聚合增强树分析表明，土壤速效钾含量和乙酰氨基葡萄糖苷酶活性对紫云英鲜草产量的贡献程度最大，贡献率分别为52.6%和30.0%。   【结论】   适量的稻草添加并配施氮肥可以显著提高紫云英鲜草产量、养分累积量和土壤酶活性，促进紫云英养分吸收，为紫云英高产创造条件。添加稻草可显著提高紫云英养分累积量和土壤速效养分含量，施氮对紫云英地上部氮磷钾养分累积量亦有显著影响。在本研究条件下，根据紫云英产量和养分吸收特征，并结合稻草资源化利用的目的，稻草6000 kg/hm2、氮肥45～90 kg/hm2为较适宜的施肥配比，具体施氮量可根据当地土壤肥力调整。     

天津农田三种典型冬绿肥的施磷效应

绿肥是促进土壤培肥、增加作物产量和保障粮食安全的重要途径,对绿肥生长季施磷效应的研究有助于 为华北旱地绿肥应用模式中磷肥的管理与调控提供理论依据。采用盆栽试验,对天津农田 3 种典型冬绿肥生育期 施用不同用量磷肥(100%P、80%P、60%P、0P),研究其对绿肥作物生长、土壤性状、土壤健康和施磷效应的影 响。结果表明,毛叶苕子和黑麦草在生育季施用 60%P(P2O5 54 kg/hm²)、二月兰施用 80%P(P2O5 72 kg/hm²)有 利于绿肥生物量的形成和养分积累。二月兰在 80%P 处理的磷肥偏生产力较 60%P 和 100%P 处理分别显著提高 了 25.2% 和 43.1%,表观损失率显著降低了 19.3% 和 17.4%。相较于 80%P 和 100%P 处理,毛叶苕子和黑麦草在 60%P 的磷肥偏生产力均有大幅提高,同时表观损失率显著降低。在 60% 施磷量下,毛叶苕子和黑麦草的土壤有 机碳含量显著提高了 12.9% 和 22.2%,全氮含量提高了 20.2% 和 27.4%。毛叶苕子和黑麦草在 60%P 处理下的绿 肥生长功能指数和土壤功能综合指数均高于其他处理,提高了土壤健康水平。综上,在天津农田常见的冬绿肥种 植模式下,毛叶苕子和黑麦草在生长季施用 60% 磷肥,二月兰施用 80% 磷肥有利于提高绿肥产量和养分积累量, 提高磷肥利用率和土壤健康水平。     

湘北双季稻区种植翻压紫云英的氮肥减施效应

[目的]评价双季稻区冬闲田种植翻压紫云英模式下减施不同量氮肥对水稻产量和土壤理化性状的影响,为湘北稻区双季稻减肥增效提供理论依据.[方法]定位试验始于2009年,设置不施肥(CK),常规施肥(N100),种植翻压紫云英配合早稻及晚稻均减施常规量氮肥的0％、20％、40％、60％?(MvN100、MvN80、MvN60、...     

50份毛叶苕子品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价

  【目的】  毛叶苕子是重要的肥饲兼用绿肥作物。分析不同品种毛叶苕子产草量及氮(N)、磷 (P) 、钾 (K) 吸收能力,以期筛选出适宜青海地区绿肥栽培的品种 (系)。  【方法】  在田间条件下,分析了50份毛叶苕子品种 (系) 分枝期和初花期地上部生物量和N、P、K累积量,及土壤速效养分含量变化。运用主成分分析和聚类分析评价不同毛叶苕子N、P、K吸收能力。  【结果】  供试毛叶苕子初花期鲜草产量及N、P、K累积量分别为18.35～46.94 t/hm2、101.51～278.98 kg/hm2、10.39～29.80 kg/hm2和59.33～157.54 kg/hm2。毛荚野苕子初花期鲜草产量最高,比当地主栽品种青苕1号提高了61.47%。78-14品系N、P、K累积量均最高,比青苕1号分别提高了92.81%、67.51%和86.50%。分枝期和初花期鲜重、干重和N、P、K累积量以及鲜重增长量和干重增长量的主成分分析显示排名前5的资源分别为78-14、苕藤选、毛荚野苕子、山东早熟苕和78-171苕子,78-14得分最高 (4.85),苏联苕子得分最低 (?5.06)。聚类分析结果显示,N、P、K吸收能力可聚为强、较强、中等、一般4类。N素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有1、12、15、22份资源。P素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有4、24、6、16份资源。K素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有4、12、19、15份资源。N、P、K吸收能力最强的资源平均吸收量分别达到278.98、27.94和145.91 kg/hm2。与播前比,种植毛叶苕子降低分枝期和初花期土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,能够充分利用休闲期土壤养分。  【结论】  在青海农田中,不同品种(系)毛叶苕子在生物量和养分吸收能力方面表现出较大差异,综合来看,品系 78-14 在生物量及N、P、K吸收能力均表现突出,苕藤选、毛荚野苕子表现出较好的P、K吸收能力,可作为青海农区有潜力的绿肥备选资源在生产中验证。     

磷钾对紫云英(Astragalus sinicas L.)生长和土壤性状的影响

为研究不同区域磷钾养分对紫云英(Astragalus sinicas L.)生长和土壤性状的影响,为紫云英的高产栽培措施提供参考,在安徽合肥和广西南宁分别设置了不同磷钾养分添加的盆栽试验,测定了紫云英产量及养分累积量,并分析了土壤理化性状、胞外酶[α-葡萄糖苷酶(AG)、β-葡萄糖苷酶(BG)、磷酸酶(PHO)、乙酰氨...     

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。