减氮条件下生物炭对甜菜盐碱胁迫的缓解效应

  【目的】  通过模拟盐碱胁迫环境，在施用生物炭、减施氮肥的条件下，研究甜菜根际土壤微生物数量、甜菜氮代谢相关酶活性、块根产量和含糖率的变化，明确生物炭对盐碱胁迫的缓解作用，以及盐碱胁迫下施加生物炭后是否可减少氮肥的施用， 为今后盐碱地改良以及甜菜合理施肥提供理论依据和技术支撑。  【方法】  试验于2018年在黑龙江哈尔滨东北农业大学试验站进行。以甜菜品种KWS0143为试验材料，在土壤中添加盐碱处理以中性盐 (Na₂SO₄、NaCl) 和碱性盐 (Na₂CO₃、NaHCO₃) 模拟盐碱胁迫土壤 (Na+含量为3 g/kg)。采用桶栽试验，每桶装土10 kg，共设6个处理，以在盐碱胁迫土壤施N 180 kg/hm2为对照 (CK)，其余5个处理土壤中均加入生物炭30 g/kg, 施氮量依次为N180、162、144、126和108 kg/hm2。子叶完全展开后测定甜菜出苗率，3对真叶后每隔20天左右测定土壤微生物数量及叶片硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS)、谷氨酸合成酶 (GOGAT) 活性，收获后测定块根产量和含糖率并计算产糖量。  【结果】  盐碱胁迫下，施加生物炭显著提高了土壤真菌和细菌数量；BC+N180处理显著提升放线菌数量，在施BC基础上随着施氮量的降低，各时期土壤放线菌含量呈降低趋势。施加生物炭能够显著提高盐碱胁迫下甜菜出苗率，施氮量对出苗率的影响不大；施加生物炭后氮代谢相关酶活性显著提高，其中BC+N162和BC+N144各时期NR活性均高于CK，BC+N144除播种后第117天、第138天外，叶片GS活性均显著高于CK，BC+N144叶片GOGAT活性始终显著高于CK，BC+N126除播种后第53天和第138天外，GOGAT活性显著高于CK；施加生物炭后除BC+N108处理外, 各施加生物炭处理甜菜的块根产量、含糖率、产糖量均显著高于对照，减施氮肥10%～20%的甜菜产量与BC+N180相当，BC+N162的产糖量与BC+N180差异不显著，但显著高于其他处理；而BC+N126和BC+N108的产量与产糖量均显著低于BC+N180。  【结论】  施加生物炭可有效缓解盐碱胁迫对土壤微生物数量及甜菜氮代谢相关酶活性的影响，提高甜菜产量、含糖率、产糖量。在本试验条件下，施加土壤风干质量3%的生物炭，可节约氮肥施用量的10%～20%，提高甜菜的产糖量。     

播期对甜菜氮素同化及块根产量的影响

为确定播期对甜菜氮同化及产量的影响，于2019年在东北农业大学阿城实验实习基地以甜菜品种KWS0143为材料进行田间试验，设置4个播种时期：4月7日（S1）、4月14日（S2）、4月21日（S3）和4月28日（S4），比较分析播期对甜菜氮代谢关键酶、氮肥表观利用率、氮肥农学利用率及块根产量的影响。结果表明，随生育进程推进，各播期叶片及根系硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）变化趋势相似，但不同播期间存在差异。叶丛快速生长期，S1与S2处理的叶片及根系NR、GS和GOGAT活性均显著高于S3处理；糖分积累期，S4处理叶片各关键酶活性较S3处理显著升高，S1与S2处理块根各关键酶活性较S3处理显著升高；S1处理氮素积累量和氮肥表观利用率最高，S2处理下块根产量、地下部干重与氮肥农学利用率最高。综上，在此试验条件下4月14日播种可有效促进黑龙江省中部地区甜菜氮素同化进程，提升氮素利用效率，增加块根产量。