玉米—花生混作对改善花生铁营养及固氮的影响

盆栽试验模拟研究结果表明,当花生单作时,花生新叶出现严重的缺铁黄化症状,而与玉米混作时,铁营养明显地改善。与单作相比,花生新叶叶绿素含量明显提高,总吸铁量增加１９．４％,根瘤吸铁量提高３２．７２％,根瘤干重增加２５．８９％,单株固氮酶活性和单位根瘤固氮酶活性分别增加４４７．０６％和４０８．６９％,这说明,在石灰性土壤上,玉米—花生混作对花生铁营养的改善及对花生根瘤固氮起了重要的作用。     

玉米-花生混作对系统内氮营养的影响研究

试验研究玉米-花生混作对系统内N营养的影响结果表明,种植密度花生∶玉米=5∶3混作对玉米、花生单株生物量、植株全N及单株吸N量均无明显影响,但显著降低混作花生根际土壤NO3--N浓度,同时显著增加混作花生根瘤数,提高单株根瘤固N酶活性。     

灭菌土壤玉米一花生混作对花生铁营养的影响研究

盆栽试验研究灭菌土壤玉米 花生混作对花生植株Fe营养与根际土壤有效铁的影响结果表明 ,玉米 花生混作可显著提高花生新叶叶绿素及活性铁含量 ,下针初期可增加花生地上部全Fe含量和根际土壤活性铁含量 ,混作在改善花生Fe营养过程中始终起主导作用 ;而灭菌土壤处理则仅在花生生长早期有利于改善其Fe营养状况     

铁营养对花生根瘤生长发育和功能的影响

通过营养液培养试验研究了铁对花生根瘤生长发育和功能的影响。结果表明,铁营养能够明显地提高花生地上部含氮量和总吸氮量。与对照相比,介质中供铁浓度为80mol/L时地上部含氮量和总吸氮量分别提高了2.0%和11.7%,表明铁直接参与了固氮过程;当铁浓度在0～80mol/L范围时,铁对根瘤起始点数量没有影响,而对可见根瘤数、根瘤重量和固氮酶活性影响较大。与对照相比,铁浓度为80mol/L时可见根瘤数和根瘤重量分别提高了194%和87%,都达到极显著水平。单株花生固氮酶活性和单位根瘤固氮酶活性分别提高了126%和10%。这表明铁营养主要是影响花生根瘤的生长发育,进而影响其根瘤的固氮功能。     

辽西半干旱区不同施氮水平下玉米 ‖花生系统对花生结瘤特性的影响

以农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站为研究平台,采用微区试验,设置不同种植模式(玉米单作、花生单作和玉米‖花生间作)及不同施氮量(0、100和200 kg/hm2),研究不同供氮水平下玉米‖花生系统对花生根瘤特性的影响,结果表明,辽西风沙半干旱区玉米‖花生系统可显著增加各个生育时期的花生根瘤数,与单作花生相比,间作花生在不施氮条件下的根瘤增幅为1.79倍,施氮条件下平均增幅为4.81倍,即间作可明显促进花生根瘤形成,且在施氮条件下促进作用更加显著;研究还发现,玉米‖花生体系对花生根瘤形成的影响存在边行效应,靠近玉米的花生行根瘤增幅大于远离玉米的花生行。此外,单作及间作花生都存在"氮阻遏"现象,即随着施氮量的增加,花生根瘤形成受到抑制,玉米‖花生系统作物相互作用可对花生"氮阻遏"起到减缓作用。     

玉米花生混作对花生根系还原力和花生铁营养的影响

采用自行设计的立培一营养液联合体系培养装置．研究了混作对花生根系还原力和铁营养状况的影响。向营养液中供给难溶性的氢氧化铁后,在不同的时间内测定花生根系的还原力及新叶中铁的含量。结果表明,在3～9天中单作花生还原力明显高于混作花生,12～15天期间单作花生还原力迅速下降并低于相应的混作花生;而混作花生在6～15无中缓慢上升,并在较长时间内维持了较高的还原力。花生新叶活性铁含量测定结果表明,在加入难溶性氢氧化铁后第3天,单作、混作花生新叶活性铁含量无明显的差异,而至第9天、第15天时,单作花生活性铁含量低于混作花生。玉米与花生混作对改善花生营养状况具有重要的作用。     

施钾对花生积累氮素来源和产量的影响

利用盆栽试验和15N示踪技术,研究了不同施钾量对花生吸收土壤氮、肥料氮、根瘤固氮量及比例和产量的影响.结果表明,不同施钾处理花生氮素均主要积累在籽仁中,但随着施钾量的增大,花生各器官中茎的含氮量增加幅度最大,果壳的含氮量增加幅度最小.适当增施钾肥可以提高各器官含氮量和15N丰度、氮素和15N积累量,促进花生植株对3种氮源的吸收利用,尤其对籽仁生物量(经济产量)的影响最大.吸收土壤氮的比例在38.29％ ～ 45.10％之间,吸收肥料氮的比例在12.37％～13.40％之间,吸收大气氮的比例在42.53％ ～48.31％之间.适量增施钾肥提高了吸收肥料氮和根瘤固氮的比例,降低了吸收土壤氮的比例,提高了肥料氮的利用率,但过量施钾效果降低.     

施磷对花生积累氮素来源和产量的影响

利用盆栽试验和15N示踪技术,研究了不同施磷量对花生吸收土壤氮、肥料氮、大气固氮量及比例和产量的影响,并探讨其原因,可为花生生产中科学施肥提供理论依据和技术指导。结果表明,花生根系干物重和根系活力随着施磷量的增加而增大,根瘤数和根瘤鲜重均随着施磷量的增加而增多,植株各器官含氮量和15N丰度均随着施磷量的增加而增加,成熟期各器官氮素积累量和15N积累量均表现为随着施磷量的增加而增加。花生吸收肥料氮的比例在11.34%~12.69%之间,吸收土壤氮的比例在33.95%~47.75%之间,吸收大气氮的比例在40.90%~53.36%之间,增施磷肥减小了吸收土壤氮的比例,增加了吸收肥料氮和大气氮的比例。花生氮肥利用率在34.65%~47.53%之间,氮肥土壤残留率在31.42%~36.00%之间,氮肥损失率在21.05%~29.35%之间。氮肥利用率随着施磷量的增加而增大,而氮肥土壤残留率和损失率均随着施磷量的增加而减少。综上所述,增施磷肥由于显著提高了花生根系干物重、根系活力和根瘤数及根瘤鲜重,促进了花生植株对肥料氮的吸收和对大气氮的固定,进而提高了植株体氮素含量,促进植株生长发育,最终增加产量。     

玉米/大豆、玉米/花生间作对作物氮素吸收及结瘤固氮的影响

禾本科与豆科作物间作具有显著的增氮作用。为探明玉米/大豆、玉米/花生间作模式的氮素吸收、氮营养竞争能力及豆科结瘤特性的变化,解释玉米与豆科间作体系的增氮效应,通过田间试验,设置玉米单作（MM）、大豆单作（SS）、玉米/大豆间作（MS）、花生单作（PP）、玉米/花生间作（MP）等5种种植模式,研究不同种植模式对作物氮素积累、氮营养竞争强弱及豆科结瘤固氮特性的调控作用。结果表明,与单作相比,间作显著降低玉米和大豆的氮素积累量,对花生的氮素积累量影响不显著。5种模式系统氮素积累总量表现为MS > SS > MP,PP和MM处理最低且差异不显著,MS处理比MP处理显著高21.8%。与MM处理相比,MS和MP处理的玉米氮素积累量分别降低20.5%和11.7%,其中MP处理籽粒、叶片和茎秆氮素积累量比MS处理高8.9%、21.2%和14.3%。与SS处理相比,MS处理的大豆氮素积累量降低28.5%,其中,中行、边行分别降低10.1%、15.4%。玉米相对大豆氮营养竞争比率表现为强（CR_ms>1）,相对花生则表现为弱（CR_mp<1）。与SS处理相比,五叶期MS处理的大豆根瘤数量显著增加,根瘤鲜重无显著差异,盛花期后根瘤数量和鲜重均显著降低;MS处理的大豆根瘤固氮酶活性均降低,且中行降低幅度更大。与PP处理相比,开花期MP处理的花生根瘤数量和鲜重均显著增加,下针期后均显著降低;MP处理的花生根瘤固氮酶活性均降低,且边行降低幅度更大。各间作模式作物的氮素积累量虽然降低,但间作模式的系统氮素积累量却显著高于各单作模式,两种间作模式中MS处理的氮素积累总量最高。     

玉米花生间作对花生铁营养的影响

采用根箱隔网盆栽方法模拟研究了玉米／花生间作对花生吸收利用铁营养的影响。用30m尼龙网将聚氯乙烯制作的根箱分为根室和外室，模拟了玉米单作、花生单作、玉米／花生间作三种情况。结果表明，间作对花生的铁营养状况有很大的影响。当花生与玉米间作时，花生地上部不表现缺铁现象；而花生单作则表现出严重的新叶缺铁黄化现象。间作花生新叶的全铁含量是单作的1．8倍，单作新叶活性铁含量仅是间作的47．2％，叶绿素含量是间作的25．3％。间作显著促进了花生对铁的吸收，使花生不同的部位的含铁量高于单作，从而提高了花生的光合速率；同时间作花生对铁的利用效率明显增加，花生子粒中铁的吸收量是单作的两倍多。     

Role of Phosphatases,Iron Reducing,and Solubilizing Activity on the Nutrient Acquisition in Mixed Cropped Peanut and Barley

The effect of interspecific complementary and competitive root interactions and rhizosphere effects on primarily phosphorus (P) and iron (Fe) but also nitrogen (N), potassium (K), calcium (Ca), zinc (Zn), and manganese (Mn) nutrition between mixed cropped peanut (Arachis hypogaea L.) and barley (Hordeum vulgare L.). In order to provide more physiological evidence on the mechanisms of interspecific facilitation, phosphatase activities in plant and rhizosphere, root ferric reducing capacity (FR), Fe-solubilizing activity (Fe-SA), and rhizosphere pH were determined. The results of the experiment revealed that biomass yield of peanut and barley was decreased by associated plant species as compared to their monoculture. Rhizosphere chemistry was strongly and differentially modified by the roots of peanut and barley and their mixed culture. In the mixed cropping of peanut/barley, intracellular alkaline and acid phosphatases (AlPase and APase), root secreted acid phosphatases (S-APase), acid phosphatases activity in rhizosphere (RS-APase), and bulk soil (BS-APase) were higher than that of monocultured barley. Regardless of plant species and cropping system, the rhizosphere pH was acidified and concomitantly to this available P and Fe concentrations in the rhizosphere were also increased. The secretion Fe-solubilizing activity (Fe-SA) and ferric reducing (FR) capacity of the roots were generally higher in mixed culture relative to that in monoculture treatments which may improve Fe and Zn nutrition of peanut. Furthermore, mixed cropping improved N and K nutrition of peanut plants, while Ca nutrition was negatively affected by mixed cropping.     

壳聚糖对NaCl胁迫下菜用大豆结瘤固氮的影响

【目的】研究壳聚糖对盐胁迫抑制菜用大豆结瘤固氮的缓解效应,为进一步探讨壳聚糖抗逆机理提供新的线索。【方法】以蛭石为基质,以菜用大豆‘特早王’–根瘤菌共生体系为研究对象,采用人工气候箱培养,研究NaCl胁迫下壳聚糖对菜用大豆根瘤形成、生物固氮的影响。菌种为与‘特早王’共生匹配性较好的快生根瘤菌N18。接种后的植株进行如下4个处理:1)叶面喷施清水,根部浇灌无氮营养液(CK);2)叶面喷施壳聚糖水溶液,根部浇灌无氮营养液(CTS);3)叶面喷施清水,根部浇灌溶有NaCl的无氮营养液(Cl);4)叶面喷施壳聚糖水溶液,根部浇灌溶有NaCl的无氮营养液(CTS+Cl)。上述各处理施用的水或水溶液均为无菌水配制,NaCl处理的浓度为50 mol/L,CTS处理的适宜浓度为200 mg/L。接种30天后,将大豆植株取出,用清水将根部蛭石冲洗干净后,立即测定根瘤固氮酶活性、根瘤数及根瘤鲜重,然后测定根瘤豆血红蛋白含量和根系活力,最后测植株干重和全氮量。【结果】氯化钠胁迫下,植株干重显著下降,与CK相比降幅达49%,喷施壳聚糖后(CTS+Cl),降低幅度显著减小,但依然显著低于CK (P <0.05)。无盐条件下,与CK相比,壳聚糖处理(CTS)增加植株干重的效果不明显。喷施壳聚糖显著增加了菜用大豆的根瘤数、根瘤鲜重、植株含氮量、根系活力、豆血红蛋白含量及固氮酶活性(P <0.05)。NaCl胁迫显著抑制了菜用大豆的结瘤固氮作用,其中根瘤数、根瘤鲜重分别较CK下降了79%、90%,而壳聚糖处理(CTS+Cl)使菜用大豆在盐逆境下的结瘤数、根瘤鲜重、植株全氮含量、根系活力、豆血红蛋白含量及固氮酶活性等均显著回升,增幅分别达对照的29%、20%、17%、48%、19%、21%,但均显著低于CK。【结论】非NaCl胁迫下,喷施壳聚糖可以显著促进菜用大豆结瘤,提高豆血红蛋白含量及固氮酶活性,最终增加植株含氮量。在NaCl胁迫下,外源壳聚糖可以显著缓解氯化钠胁迫导致的对根系活力和结瘤固氮的影响。因此,叶面喷施壳聚糖是促进菜用大豆结瘤固氮和生长的有效措施。     

燕麦花生间作系统作物氮素累积与转移规律

【目的】 研究燕麦‖花生间作系统中燕麦和花生的地上部干物质和氮素积累、花生根瘤固氮酶活性、固氮量及花生向燕麦的氮素转移量,明确间作花生固氮特性及花生向燕麦的氮素转移规律,进一步探索间作体系下氮素的循环机理。 【方法】 本研究在大田不施用氮肥的试验条件下,通过采用随机区组试验设计的方法,设置不同种植模式 (燕麦单作、花生单作、燕麦‖花生间作),采用传统挖根法和15N同位素标记法探索燕麦与花生的干物质积累量和氮素积累量,花生根瘤的生物固氮效率以及花生体内氮素向燕麦的转移规律。 【结果】 与单作燕麦相比,燕麦‖花生间作体系下,燕麦的地上部干物质量和氮素积累量均显著增加 (P < 0.05)。随着生育时期的推移,燕麦的地上部干物质量和氮素积累量在单作和间作模式下均呈现逐渐增加的趋势,成熟期达到最大值。成熟期,间作燕麦地上部干物质积累量比单作两年平均增加了40.6%,地上部氮素积累量平均增加了49.0%。间作花生的地上部干物质积累量与单作相比呈下降趋势,生育前期差异不显著,到成熟期,间作花生的干物质积累量两年平均比单作下降了20.6% ( P < 0.05)。开花结荚期间作花生的根瘤数和根瘤重比单作两年分别降低了21.3%和16.8%,单位质量的固氮酶活性平均降低了26.2% ( P < 0.05)。2011年和2012年,虽然在生理成熟期间作花生的固氮效率与单作相比分别提高了10.3%和37.1%,但花生生物固氮量分别降低了52.3%和26.3% ( P < 0.05)。2012年间作花生向燕麦的氮素转移率达到21.4%,转移氮量为15.3 mg/株。 【结论】 燕麦‖花生间作显著降低了开花结荚期花生单位质量的根瘤固氮酶活性,但提高了成熟期花生的固氮效率,促进了花生固氮能力的发挥,且在燕麦和花生共生期内,花生体内氮素可以转移到燕麦,从而增加了燕麦对氮素的吸收利用,实现地上与地下的相互调节和促进作用,因而,燕麦‖花生间作是东北农区农田生态系统优化氮素管理的重要途径之一。      

Effects of changes in applied nitrogen concentrations on nodulation,nitrogen fixation and nitrogen accumulation during the soybean growth period

ABSTRACT

The specific mechanism by which nitrogen application affects nodulation and nitrogen fixation in legume crops remains uncertain. To further study the effects of nitrogen application on soybean nodulation and nitrogen accumulation, three consecutive tests were performed during the VC-V4, V4-R1 (10 days), and R1-R2 (10 days) growth periods of soybean. In a dual-root soybean system, seedlings on one side were watered with a nutrient solution containing NH₄⁺ or NO₃^? as the N source (N+ side), and those on the other side were watered with a nitrogen-free nutrient solution (N- side). During the VC-R2 period, on the N+ side, high nitrogen treatment inhibited nodule growth and nitrogenase activity (EC 1.18.6.1), and the inhibition was significantly increased with increasing high nitrogen supply time (10 days, 20 days). When the high nitrogen treatment time reached 20 days, the specific nitrogenase activity (C₂H₄ μmol^?1 g^?1 nodule dry mass h^?1) was similar to that in the low nitrogen treatment, indicating that the nitrogen fixation capacity per gram of dry mass nodules was almost the same. Therefore, it is assumed that long-term high nitrogen treatment mainly reduces nitrogen fixation by reducing the nodule number. The effect of nitrogen concentration on the roots on the N+ side was greater than that on the N- side. Taken together, these results indicate that nitrogen application affects a contact-dependent local inhibition of root nodule growth, nitrogenase activity, and nitrogen accumulation. The whole plant systematically regulates specific nitrogenase activity, and high nitrogen inhibition is recoverable.     

氮锌复合作用对白三叶草根瘤生长发育和营养元素吸收的影响

采用砂培试验、中子活化和电子显微技术,研究了不同水平氮锌配施对白三叶草根瘤生长发育、营养元素吸收的影响。结果表明,随施氮水平增加,根瘤的数量、固氮酶活性、单瘤重量、细胞内类菌体数量、营养元素吸收量显著下降。与低锌条件(0.1μmol Zn/L)相比,足量锌(2.0μmol Zn/L)显著增加了根瘤的数量、单瘤重量、固氮酶活性、营养元素吸收量和细胞内类菌体数量。与其他处理相比较,低氮和足量锌处理(5mmol N/L、2.0μmol Zn/L)显著增加了根瘤的数量、单瘤重量、固氮酶活性、营养元素吸收量和细胞内类菌体数量。     

利用15N标记研究氮素水平对大豆根瘤生长的影响

为了明确氮肥对大豆根瘤生长的影响,以东农47为试验材料,采用15N 标记和砂培的方法,进行了氮素营养水平对大豆根瘤生长及与根瘤固氮相关性的研究。结果表明,随外源氮水平增加,根瘤干重呈先增加后降低的变化趋势,当营养液氮浓度为50 mg/L时,有利于根瘤的生长;根瘤生长需要一定量启动氮,启动氮的作用维持到第3片复叶完全展开时（V3）对大豆根瘤的生长最有利;在盛荚期 （R4）和鼓粒始期 （R5）补充外源氮的供给抑制根瘤的生长。根瘤干重与植株中根瘤氮积累量、根瘤氮比例呈极显著正相关,根瘤干重与植株中氮积累量呈显著正相关。     

不同氮效率夏玉米临界氮浓度稀释模型与氮营养诊断

【目的】建立豫中地区玉米临界氮稀释曲线,比较不同氮素利用率玉米品种模型差异,探讨基于此的氮营养指数用于诊断、评价玉米氮素营养的可靠性,为实现玉米合理施用氮肥提供理论依据。【方法】以伟科702和中单909两个不同氮利用效率的品种为试验材料进行连续三年的田间定位试验,共设5个氮肥水平(0、120、180、240和360 kg/hm^2),分析不同施氮量对两个玉米品种拔节期、大喇叭口期、吐丝期、收获期干物质的影响,基于不同时期干物质和植株氮浓度建立两个品种临界氮稀释曲线,分析不同氮利用率品种玉米临界氮稀释曲线模型的差异和氮营养指数及其与相对地上部生物量和相对产量的关系。【结果】中单909的氮利用率显著高于伟科702。在各生育时期,两个玉米品种地上部生物量随施氮量变化表现为N0 –0.341,中单909 Nc=30.801DM^–0.370)具有很好的稳定性。相比中单909的模型参数,伟科702的参数a提高了15.70%,参数b降低了7.84%,且参数a变化值大于参数b。同一时期两个品种基于此模型的氮营养指数均随施氮量的增加而上升;施氮量低于180 kg/hm^2时,随着玉米生育时期的推进,氮营养指数随施氮量的增加呈先升高再降低的趋势,当施氮量超过240 kg/hm^2时,氮营养指数一直升高。氮营养指数与相对地上部生物量、相对产量相关性均达到显著水平。【结论】本文建立的豫中地区的两个品种玉米临界氮稀释曲线模型及氮营养指数,可以很好地诊断和评价玉米植株氮素营养状况。不同氮利用率品种间临界氮浓度稀释曲线模型参数存在差异,氮高效的品种具有较低的单位生物量氮浓度和较高的曲线斜率,其各时期临界氮浓度低于氮利用率低的品种。     

氮肥对大豆结瘤固氮、籽粒产量和蛋白质含量的影响

  【目的】  合理施用氮肥不仅可提高大豆结瘤固氮能力,还可减少农业污染,实现大豆生产的高产优质高效。研究施氮时期和施氮量对大豆结瘤固氮、产量及蛋白质含量的影响,为大豆高产优质提供理论基础及科学依据。  【方法】  采用盆栽试验,供试大豆品种为‘东生35’,试验设2个氮肥施用时期(V2期和R1期)和3个氮肥施用量[N 0、5、100 mg/(kg, 土)],表示为N0、N5和N100。在大豆R2期(盛花期)和R5期(鼓粒期)取样分析了地上部干物质积累量、根瘤数量、根瘤干重和固氮酶活性。在R8期(成熟期)调查了大豆籽粒产量和蛋白质含量。  【结果】  施氮时期和施氮量对大豆地上干物质积累、结瘤和固氮能力均有显著影响。不论是V2期还是R1期施氮,大豆地上部干物质积累量均随着施氮量的增加而增加,而根瘤干重、数量则呈降低的趋势。R1期施氮条件下,N100处理的大豆盛花期根瘤数量和根瘤干重比N0分别下降了42.3%和32.8%,而固氮酶活性则均以N5处理最高;V2期施氮条件下,N5处理的大豆固氮酶活性在R2期和R5期较N0处理分别增加15.3%和27.1%。大豆籽粒产量和蛋白质含量均以N5处理最高,籽粒蛋白质含量较N0处理增加了6.3%～9.4%。结构方程结果表明,施氮量正向调控固氮酶活性,间接影响大豆产量;负向调控根瘤数量,间接影响大豆籽粒蛋白质含量。施氮时期直接负向调控大豆籽粒产量,正向调控籽粒蛋白质含量。  【结论】  合理施氮有利于大豆高产优质,早期(V2期)施用氮肥有利于大豆产量提升,而推迟到始花期(R1期)施用氮肥更有利于大豆固氮和籽粒蛋白质含量的增加。盆栽条件下,施氮量对大豆产量和蛋白质含量的影响大于施肥时期,施氮量均以控制在N 5 mg/(kg, 土)为宜。