The Role of Nitrogen Fixation in Crop Production

Summary

Biological nitrogen fixation is an important process for agricultural productivity in many cropping systems because of direct inputs of atmospheric nitrogen, and rotational effects such as disease control. Advances in molecular biology techniques provide new opportunities to understand the ecology of root nodule bacteria and may improve the selection of elite strains for inoculation. An understanding of the genetic basis of nodulation in grain and pasture legumes may improve inoculation technologies. Temperate and tropical pastures may be improved through effective inoculation, removal of nutritional constraints, and use of alternate legume species. Increases in nitrogen fixation in crop legumes may result from addressing problems in the legume host, the microsymbiont and the environment.     

Nodulation Status and Nitrogenase Activity of Some Legume Tree Species in Bangladesh

Summary

A study was conducted to observe the nodulation status and measure nitrogenase activity of some important legume tree species in nursery. Of the thirteen species surveyed eight belong to Mimoceae, two Papilionaceae and three Caesalpiniaceae. All the species in Mimo-ceae and Papilionaceae were found nodulated whereas all the members of Caesalpiniaceae were non-nodulated. Among nodulated seedlings, highest number of nodules per seedling was recorded in Leucaena leucocephala (82) followed by Acacia auriculiformis (55), Acacia mangium (52), Albizia lebbeck (46), A. procera (41), Dalbergia sissoo (32) and Acacia catechu (29). Nitrogenase activity was highest in L. leucocephla (4913.59 nmole C₂H₄ h^?1) followed by Albizia procera (2080 nmole C₂H₄ h^?1). Seedling height, nodule fresh weight, root fresh weight and nitrogenase activity (per nodule per h, per gram nodule fresh weight per h, per gram root fresh weight per h and per gram root dry weight per h) were also highest in L. leucocephala.     

氮用量对花生结瘤和氮素吸收利用的影响

以3个花生品种为供试材料,利用盆栽试验研究了氮用量对花生结瘤、氮素积累、根瘤固氮及氮肥利用率的影响,并比较了3个品种间的差异。结果表明,花生根瘤数随生育期推进而增多,施氮量越低根瘤形成越早,且数量增加较快。同一生育时期,不同施氮水平间单株根瘤数和根瘤干重达差异显著水平,随着施氮量增加根瘤数和根瘤干重逐渐减少。增施氮肥有利于花生氮素的吸收积累,花生的氮素吸收总量和氮肥利用率在一定范围内均随氮用量增加而增加,但氮用量达到一定水平时反而下降。花生根瘤固氮量及其占植株总吸氮量比例随着氮用量提高而逐渐降低。相同施氮水平和生育时期,远杂9102结瘤数和根瘤干重高于白沙1016和鲁花12,且随生育期延长差异越来越大,生育后期差异达显著水平;氮素吸收总量和根瘤固氮量以远杂9102最高,白沙1016次之,鲁花12最低。     

肥料种类对花生生长发育的影响

采用配方施肥与常规施肥方法结合大区试验对花生植株生长状况、产量、经济效益及土壤养分含量进行研究。结果表明,多营养元素配方施肥对促进植株生长效果明显,能明显提高花生产量,增加花生经济效益。目前条件下,以每hm2施肥量N127．2kg、P2O5 60．2kg、K2O90．0kg为宜。     

红小豆、大豆、菜豆的粒重和初期生育的相关性

红小豆在3叶期的叶面积和个体重中为最小，菜豆最大。3种豆类的两种性状与粒重之间都呈现了很高的正相关关系。但是，3叶期的叶面积和干物重的增加速度与粒重之间只有大豆呈有意正相关关系，红小豆和菜豆没有有意相关关系。本研究显示了出苗后的红小豆初期生育状况不如大豆和菜豆。从以上的结果可以判断粒重对叶面积以及干物重的影响到3叶期为止。     

施氮水平对7S亚基缺失大豆根系形态和结瘤固氮的影响

为有效推广功能型大豆7S亚基缺失品种,以7S亚基缺失大豆品系东富2号为研究对象,设置4种施氮水平(纯N),N0(0 mg·kg~(-1))、N1(25 mg·kg~(-1))、N2(50 mg·kg~(-1))、N3(75 mg·kg~(-1)),采用桶栽法研究大豆根系形态和结瘤固氮对不同施氮水平的响应。结果表明:N1(25 mg·kg~(-1))水平下根系干重加大,根冠比增大,根瘤固氮潜力高,单株产量较高。N2(50 mg·kg~(-1))水平下根长、根表面积、根体积在生育后期增长较快,根系干重较大,根冠比低,固氮酶活性最高,单株籽粒产量最高。N3(75 mg·kg~(-1))水平下植株干重较大,无效生长较多,根瘤数少,固氮潜力和根冠比低,单株产量不高。综合籽粒产量和根系特性指标,功能型大豆7S亚基缺失品系东富2号的适宜施肥量为25~50 mg·kg~(-1)。     

氮肥用量对花生生育及产量的影响

在磷钾钙等营养充分补足的条件下,随着N素用量的增加,花生荚果产量逐步提高,但当N素用量增加到171.0kg/hm^2后,花生产量又开始回落,表明本地区花生高产栽培条件下,N素用量须适当增加,但不宜过量,以促进花生高产稳产。     

不同施氮量对核桃林间作花生生长发育及产量的影响

在核桃林间作条件下,对不同氮肥施用量处理花生植株生长、干物质积累、产量构成及经济效益进行研究.2017年和2018年两年试验结果表明:施氮可促进花生生长和干物质积累,增加花生单株饱果数和百果质量,从而提高产量.在施氮量≤210kg/hm^2时,花生产量随氮肥施用量的增加而逐渐增加,氮肥施用量为300kg/hm2时,花生干物质向荚果分配被抑制,进而产量降低.氮肥施用量为210kg/hm^2时,两年间作花生的产量和利润均达最大值,分别为4938.56 kg/hm^2、4512.71 kg/hm^2和21648元/hm^2、19701元/hm^2.     

施氮量对不同花生品种生长及干物质积累的影响

研究了施氮量对不同花生品种生长和干物质积累的影响.结果表明,施用氮肥可促进花生的生长和干物质积累,不同品种对氮肥的响应存在明显差异,当施氮量为N112.5 kg/hm2时,白沙1016和鲁花12号的总分枝数和结果枝数达到最大值,而远杂9102达到最大值时需要的施氮量仅为N 75 kg/hm2.花生干物质总量的积累动态符...     

钾肥施用对菜用大豆和普通大豆开花后氮素积累的影响

钾素营养充足,可以提高作物抗逆能力和产量。随着氮、磷肥在生产中施用的增加,钾肥已逐渐成为作物产量的最大限制因子。大豆开花后籽粒形成期是大豆氮素积累、产量提高的重要时期,文章对钾肥施用后菜用大豆和普通大豆两者开花后氮素的积累进行了比较研究。在正常氮磷种肥用量基础上,设置3种施钾处理:不施钾(K0)、种肥施钾120 kg·hm~(-2)(K1)、种肥施钾120 kg·hm~(-2)且在花、荚期喷施30 kg·hm~(-2)叶面钾肥(K2),探究菜用大豆、普通大豆开花后28~56 d内籽粒、叶片、茎中氮素积累动态。结果表明:施用钾肥增进两种类型大豆植株各部位中氮素积累。同时期内,两种类型大豆在各施肥处理下各部位的氮素积累量均为K2K1K0,大豆植株各部位中相对氮素累积量均为籽粒叶片茎。钾肥施用对提高菜用大豆籽粒氮素含量的效应高于普通大豆,与K0相比,K2处理下菜用大豆、普通大豆籽粒平均氮素含量分别增加了0.19%和0.1%。施用钾肥提高了菜用大豆叶片氮素转移效率,相比K0处理,K1、K2处理分别增加了6.1%、8.2%,而对普通大豆影响不大。钾肥施用显著增加普通大豆茎中氮素积累,但菜用大豆品种间差异较大。     

根瘤促生剂对大豆促生结瘤的影响

研究了不同浓度根瘤促生剂对大豆植株干重、根瘤菌数量、根系活力、固氮酶活性和豆血红蛋白含量的影响.结果表明:适量浓度根瘤促生剂对大豆各项生理指标均有促进作用,浓度较高时显著抑制大豆正常生长发育,结瘤及营养吸收等功能.均表现为处理组T3(根瘤促生剂终浓度为0.143%,v/v)高于其它4组,其中T1和T4对固氮酶活性和豆血...     

不同形态氮对大豆根瘤生长及固氮的影响

采用框栽的培养方法,通过施用不同形态氮肥,探讨不同形态氮对大豆根瘤生长、含氮量、氮积累量以及固氮酶活性的影响.结果表明:不同形态的氮源,对根瘤干重、数量有促进作用,同时增加了根瘤中的含氮量和氮积累量.根瘤干重及数量的变化均为铵态氮(N2)＞蛋白氮(N4)＞硝态氮(N1)＞氨基酸态氮(N3)＞酰胺态氮(N5)＞生物固氮(N0),其中N0处理的根瘤干重、数量最少,而N2处理的根瘤干重和数量最多.根瘤含氮量的变化为N1＞N4＞N5＞N2＞N3＞N0,其中N1处理下的根瘤中的根瘤含氮量最高,N1、N4和N5各处理与N0处理间差异显著(P＜5%).而氮积累的变化为N2＞N4＞N1＞N5＞N3＞N0,各处理与N0处理相比,差异极显著(P＜1%),与含氮量的变化趋势略有不同.添加不同形态的氮源对根瘤固氮酶活性有抑制作用,其变化趋势为N0＞N5＞N3＞N2＞N4＞N1,N0处理的固氮酶活性最高.     

小麦籽粒发育时期Puroindolines蛋白与硬度的关系

为探讨Puroindolines蛋白的表达特点与籽粒硬度的关系,采用改进的SDS-PAGE凝胶分析了不同硬度小麦品种的籽粒在各个发育时期Puroindolines蛋白的表达.结果表明,不同硬度的小麦籽粒中总Puroindolines(PinA和PinB)蛋白的表达量差异不大,但与胚乳淀粉颗粒结合的Puroindolines蛋白量差异非常明显:在籽粒发育的不同时期,软质小麦籽粒淀粉粒表面结合的Puroindolines蛋白量显著高于硬质小麦;基因型同为野生型但硬度有差异的品种,籽粒较软的材料其淀粉粒表面结合的Puroindolines蛋白量也明显高于较硬的材料,说明该蛋白的结合特性是决定籽粒硬度的直接原因.结果还表明,胚乳中水溶性戊聚糖与籽粒硬度关系密切.     

灌浆期不同阶段高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响

灌浆期短暂高温胁迫严重影响小麦产量。为了明确灌浆期不同阶段短暂高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响,以强筋春小麦品种龙麦26和龙麦30为试材,在人工气候室(25℃/15℃)精确控温和人工温室形成绝对高温胁迫的条件下,分析了灌浆期不同阶段5d短暂高温胁迫对粒重的影响。结果表明,在灌浆期不同阶段短暂高温胁迫处理中,两个小麦品种均表现为:前期高温胁迫对粒重影响最大,达极显著水平(P0.01);随着高温胁迫处理时期的后移,粒重降低幅度逐渐减小;后期(花后25d)高温胁迫对粒重影响不显著。灌浆期缩短是导致粒重降低的主要原因。     

不同施肥时期对春玉米土壤硝态氮含量变化的影响

以＂郑单958＂为材料,探究不同施氮处理下0～60 cm春玉米生育期间土壤硝态氮含量的变化,结果表明：0～40 cm土层,施氮增加了土壤硝态氮含量,且受施氮影响较大;20～40cm土层,与不施氮相比,施氮影响了玉米生育后期该层的土壤硝态氮含量;40～60 cm土层,土壤硝态氮含量变化不明显,趋于平稳,在吐丝期以后有所不同,施氮影响了灌浆阶段硝态氮的含量。其中以N 240 kg/hm2,1/5作口肥,2/5拔节中期追施,2/5大口期追施模式最佳,追施氮肥增加了玉米生育后期土壤的供氮能力,增产显著。该研究初步探明了不同施肥处理土壤硝态氮含量影响的变化规律,为玉米合理施肥,提高氮肥利用率提供依据。     

培杂山青始穗期氮钾营养对剑叶光合速率及稻谷产量效应

两系杂交稻培杂山青始穗期供给氮、钾营养,可提高结实期剑叶光合速率、叶绿素（ａ＋ｂ）含量和稻谷产量,但对叶绿素ａ／ｂ值影响小。始穗期供给氮及氮钾营养对培杂山青的效应比对三系杂交稻汕优６３的效应更明显。     

6-苄氨基嘌呤对水稻灌浆成熟期籽粒氮代谢及蒸煮食味品质的影响

选用两个品质不同的粳稻品种,研究在抽穗期喷洒6 苄氨基嘌呤（6 BA）对灌浆成熟期籽粒氮代谢及蒸煮食味品质的影响。 抽穗后随灌浆进程籽粒谷氨酰胺合成酶活性逐渐增加,达到峰值后又逐渐下降,呈单峰曲线变化,且抽穗后20 d 的酶活性最高;蛋白质含量高的品种灌浆前期籽粒谷氨酰胺合成酶活性高于蛋白质含量低的品种;与未喷6 BA对照相比,抽穗期喷洒6 BA供试品种的味度值、最高黏度、崩解值、可溶性蛋白含量等均有不同程度的提高,籽粒谷氨酰胺合成酶活性和消减值降低,但蛋白质和直链淀粉含量变化很小。     

深松及氮肥深施对超高产春玉米根系生长、产量及氮肥利用效率的影响

以内单314为材料,研究深松及氮肥深施对超高产春玉米生育后期根系生长、产量及氮肥利用效率的影响.结果表明,随着散粉后生育进程的推进,玉米单株根重、根系体积逐渐下降,且在同一生育期表现出随土层深度加深呈递减的趋势.0～ 60 cm土层单株根系表面积自散粉期开始呈先升后降的变化趋势,峰值出现在灌浆期.各处理根系活力随土层深度的增加总体上表现为先升高后下降的变化趋势,随着散粉后生育进程的推进,根系活力的峰值出现下移.深松30 cm根重、根系体积及根表面积明显增加,根系活力显著提高;深松30 cm及氮肥深施15 cm可促使根系下移,明显提高深层根系特别是20 ～ 40 cm根系活力及比重.     

不同氮效率玉米品种灌浆期氮素转运特性和产量对氮素形态的响应

研究不同氮效率玉米品种登海605(DH605)和鲁单981(LD981)的产量、氮素吸收和氮素利用效率对氮素形态的响应及其生理机制。结果表明,在2015年和2016年,与LD981相比,DH605的平均产量分别提高17.2%和20.3%,成熟期植株氮素积累量提高8.5%和10.3%,氮素利用效率提高6.7%和8.5%,而且不受年份(除植株氮素积累量)、氮素形态及其交互作用的影响。结果表明,正常施氮条件下,LD981为低产氮低效品种,DH605为高产氮高效品种,主要表现为花后具有较高的抗氧化能力,延缓叶片衰老,维持花后较高的氮代谢酶活性,保证花后较强的氮素吸收和同化能力,获得高产同时引起子粒氮浓度下降。     

氮肥运筹对膜下滴灌水稻生长和产量的影响

以T-04为材料,设置不同施氮量(0、200、270、340kg/hm2)和3种施肥策略(即m基肥∶m分蘖肥∶m促花肥∶m保花肥=15∶30∶40∶15、25∶40∶30∶5、40∶15∶35∶10),研究施氮量和施肥策略对膜下滴灌水稻干物质积累动态和产量形成的影响,以探明不同施氮量和氮肥运筹方式对水稻生长和产量形成的影响,并提出最佳的施氮量和施肥策略。结果表明,施氮显著提高膜下滴灌水稻的干物质积累量和籽粒产量,270kg/hm2施氮水平具有最高生物学产量和经济学产量,籽粒产量达到9657.7kg/hm2。施氮量显著影响水稻茎蘖数、有效穗数、成穗率、每穗粒数、实粒数和千粒重。施肥策略对膜下滴灌水稻的有效穗数和成穗率影响显著,以施肥策略S1(基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥=15∶30∶40∶15)处理的水稻产量最高。氮肥后移有助于提高膜下滴灌水稻的有效穗数、成穗率,形成高产。对水稻膜下滴灌高产栽培模式而言,270kg/hm2的施氮水平和基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥=15∶30∶40∶15的氮肥运筹模式较为合理。