营养元素N、P、K对Pb超富集植物吸收能力的影响

为了探索提高Pb(铅)超富集植物吸收能力的方法，该文通过温室土培方法，研究了单一营养元素N、P、K对Pb超富集植物羽叶鬼针草(Bidens maximowicziana)、绿叶苋菜(L.Amaranthus tricolor)和紫穗槐(Sophora japonica)3种植物Pb吸收的影响。营养元素的设计水平为N 0、0.06、0.12、0.18、0.24、0.30 g/kg，P₂O₅ 0、0.06、0.12、0.18、0.24、0.30 g/kg，K₂O 0.08、0.16、0.24、0.32、0.40 g/kg，其他2种元素恒定为0.12 g/kg，土壤铅浓度为800 mg/kg土。结果表明土壤中施入不同水平的营养元素显著影响植物Pb迁移总量。18个处理中羽叶鬼针草、绿叶苋菜与紫穗槐Pb迁移总量最大值与最小值的比值分别为：11.6、10.6、11.9。该试验表明通过调节土壤营养的方法可以提高植物的重金属的迁移总量，利用Pb超富集植物修复Pb污染土壤。3种营养元素对植物的效应不一致，少量的N和K可促进富集植物干质量的增加，促进植物对Pb的吸收，随着N和K水平的增加，植物对Pb的吸收能力降低，但K的抑制作用不如N的显著；土壤供P会降低植物对Pb的吸收，且下降极显著。     

大豆低植酸突变体籽粒的抗氧化性分析

植酸具有较强的抗氧化能力,对作物籽粒的耐储性和活力均具有重要作用,但其作用机制尚不明确。为揭示大豆低植酸突变体和野生型亲本中抗氧化代谢产物的差异,本研究以低植酸突变体Gm-lpa-ZC-2、Gm-lpa-TW-1、Gm-lpa-TW-1-M,以及野生型亲本浙春3号、台湾75为材料,分析大豆籽粒发育过程中植酸含量对抗氧化能力的影响。结果表明,大豆籽粒发育过程中的总抗氧化能力受过氧化物酶和过氧化氢酶活力的影响较大,而非酶类氧化剂谷胱甘肽对总抗氧化能力影响较小。随着籽粒的成熟,脂质氧化物、丙二醛与蛋白羰基化产物的含量逐渐增加。低植酸突变体Gm-lpa-ZC-2、Gm-lpa-TW-1-M和亲本浙春3号、台湾75的总抗氧化能力较强,且籽粒活力也较高;而低植酸突变体Gm-lpa-TW-1的总抗氧化能力最弱,且籽粒活力也最弱,说明大豆籽粒抗氧化水平与籽粒活力呈正相关,但与植酸含量无相关关系。由此推测植酸并非影响大豆籽粒抗氧化能力和活力的直接因素。本研究结果为进一步探索低植酸作物的籽粒活力下降机制,培育高籽粒活力低植酸大豆品种提供了参考。     

大气CO2浓度和气温升高对大豆叶片光合特性及氮代谢的影响

以大豆品种“中黄35”为材料,利用人工气候室,设置对照CK（CO2浓度和气温与外界测定值相同）、EC（CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温与外界测定值相同）、ET（CO2浓度与外界测定值相同,气温为外界测定值+2℃）、ECT（CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温为外界大气测定值+2℃）共4个处理。大豆整个生育期均种植在人工气候室内,在大豆鼓粒期（8月12日）利用相对叶绿素仪测定大豆叶片相对叶绿素含量,利用便携式气体交换系统测定光合参数,利用便携式光合测量系统测定光响应曲线和CO2响应曲线,并测定叶片氮代谢相关指标,以研究CO2浓度升高200μmol·mol–1和气温升高2℃对鼓粒期大豆叶片的光合特性和氮代谢关键指标的影响。结果表明：（1）ET处理鼓粒期大豆叶片相对叶绿素含量（SPAD）显著增加,EC和ECT处理对其影响不明显。（2）各处理鼓粒期大豆叶片气孔导度（Gs）均显著下降。ET处理中,叶片净光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）显著下降,EC处理对其影响不大,但是可以提高叶片水分利用效率（WUE）,改善气温升高对叶片的负面影响。（3）EC和ET处理鼓粒期大豆叶片最大净光合速率（Pnmax）均显著下降,ECT处理对其影响不显著。（4）EC处理中,鼓粒期大豆叶片CO2补偿点（Γ）、饱和胞间CO2浓度（Cisat）、光呼吸速率（Rp）均显著增加,ET和ECT对其影响不大。各处理均使鼓粒期大豆叶片最大净光合能力（Amax）下降。（5）EC处理鼓粒期大豆叶片硝酸还原酶（NR）活性和可溶性蛋白含量均显著下降,但是ET和ECT处理叶片可溶性蛋白含量显著增加,硝酸还原酶（NR）活性变化不显著,各处理均降低了谷氨酰胺合成酶（GS）的活性。总之,CO2浓度升高200μmol·mol–1可以改善气温升高2℃对鼓粒期大豆叶片光合作用的负面影响,但对氮代谢有抑制作用,而气温升高2℃可以一定程度上缓解CO2浓度升高200μmol·mol–1对鼓粒期大豆叶片氮代谢的抑制作用。     

大豆豆荚光合物质转运与分配对籽粒发育的影响

运用透射电镜放射自显影技术、液体闪烁计数仪和相关生理指标测定研究了大豆生长过程中不同时期豆荚光合产物对籽粒发育的影响。结果如下:在鼓粒初期、鼓粒中期、鼓粒后期豆荚都向籽粒转运光合产物;豆荚和叶片在鼓粒中期14C-同化物的转运量达到最大;叶绿素、可溶性碳水化合物的含量也达到最高。鼓粒中期豆荚的转运量可达叶片转运量的35.6%;鼓粒后期豆荚、叶片的转运量都有所下降,但叶片下降幅度大于豆荚,此时期豆荚对籽粒的转运量达到叶片的59.6%。可见在鼓粒后期,当叶片光合功能开始衰退时,豆荚的光合产物对籽粒的贡献起到不容忽视的作用。     

地表臭氧浓度升高对麦田水热通量的影响

臭氧(O₃)浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O₃对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O₃浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。本研究利用完全开放式O₃浓度升高平台（O₃-FACE）,通过连续观测农田小气候特征,结合能量平衡法分析O₃浓度升高对麦田水热通量、小麦籽粒产量和田间水分利用效率的影响。结果表明：O₃浓度升高显著降低了开花后第32天小麦旗叶的叶绿素含量,降低了乳熟–成熟期的麦田潜热通量平均值和正午峰值,但影响幅度较小。O₃浓度升高对麦田平均水热通量及其分配无显著影响,也未影响籽粒产量、产量组成和田间水分利用效率。不同于10年前江淮地区主推的扬辐麦2号、烟农19和嘉兴002等品种,当前推广的农麦88表现出极强的O₃抗性。在O₃浓度不断升高背景下,种植农麦88有助于减缓O₃浓度升高对田间蒸散和水分利用效率的影响。     

臭氧浓度升高条件下秸秆还田对大豆叶片生态化学计量特征的影响

为探讨臭氧胁迫和秸秆还田对大豆叶片C、P、K化学计量特征的影响,本研究采用开顶式气室法(OTCs),研究了两种还田方式(秸秆全量还田和秸秆不还田)对不同臭氧浓度(CK:O3为环境浓度,T1:O3浓度为(80±10)nmol mol^-1,T2:O3浓度为(110±10)nmol mol^-1)下大豆叶片C、P、K化学计量特征的变化。结果表明:(1)与秸秆不还田相比,秸秆还田使大豆叶片在分枝期CK处理下全P和全K含量显著降低,而C:P和C:K显著升高,T1处理下有机C和全K含量以及C:P显著降低,而P:K显著升高,T2处理下全P和全K含量显著升高;开花期CK处理和T2处理下有机C和全K含量显著上升,而CK处理下C:P显著升高,C:K和P:K显著降低,T2处理下P:K显著降低,T1处理下全K含量显著降低,C:K和P:K显著升高;结荚期臭氧浓度升高处理下有机C和全K以及C:P显著升高,而P:K显著降低;(2)与秸秆不还田相比,在生育前期低臭氧浓度下秸秆还田使土壤有机C含量显著升高,在整个生育过程中全P含量升高,全K含量无显著变化;(3)开花期,叶片有机C与土壤有机C呈显著正相关性,分枝期和开花期叶片全K与土壤全K呈显著负相关性。在臭氧浓度升高条件下,秸秆还田可提高大豆叶片和土壤有机C以及叶片全K含量,有利于生育前期叶片对P素的吸收。     

大气CO2浓度升高对不同穗型冬小麦灌浆动态的影响

利用开放式空气中CO2浓度升高系统（Free Air CO2 Enrichment,FACE),以CO2浓度为主处理,FACE圈内白天（5：30-18：00）CO2浓度550±17μL·L-1,对照浓度400±16μL·L-1,品种为副处理,选取大穗型（陕旱8675）、中穗型（京冬8号）和多穗型（胜利麦）3个小麦品种为研究对象进行实验,研究未来CO2浓度升高条件下,不同穗型冬小麦品种籽粒灌浆特征的动态变化。结果表明：（1）CO2浓度升高明显增加了各品种的初始粒重。中穗型品种京冬8号灌浆前期粒重增加,但最终籽粒重无影响,其灌浆时间和平均灌浆速率影响亦不明显;大穗型品种陕旱8675灌浆时间比对照延长19.3%,其籽粒重显著增加,穗上、中、下部增重分别为11.0%、20.9%、23.3%,全穗增重18.8%;CO2浓度升高后多穗型品种胜利麦灌浆速率的降低抵消了灌浆时间延长对籽粒总重的效应,其灌浆过程粒重增加不明显。（2）CO2浓度升高对多穗型品种京冬8号和大穗型品种陕旱8675灌浆参数（最大灌浆速率、到达最大灌浆速率的时间、平均灌浆速率和灌浆时间）的影响均表现为上部和下部穗大于中部穗,而多穗型品种胜利麦中部穗各灌浆参数变化幅度明显高于上、下部穗。（3）CO2浓度升高条件下,京冬8号和陕旱8675均表现为前期灌浆时间缩短,中、后期灌浆时间延长,而其在3个时期的平均灌浆速率变化正好相反;胜利麦在3个时期的灌浆时间均延长,平均灌浆速率降低。研究表明大穗型冬小麦品种比多穗型品种对大气CO2浓度增加的响应更明显。     

大气CO2浓度升高对绿豆生长发育与产量的影响

研究大气CO2浓度升高对绿豆影响,有助于人们了解未来气候变化后绿豆生产的变化,以提前采取必要的应对措施趋利避害.本研究利用FACE(Free Air CO2 Enrichment)系统在大田条件进行了绿豆生长发育及产量受CO2浓度升高影响的试验.结果表明:大气CO,浓度升高后,绿豆叶面积、株高、节数、茎粗增加;倒数第一...     

大气CO2 浓度升高对绿豆生长及C、N 吸收的影响

研究大气CO₂ 浓度升高对绿豆生长及C、N 吸收的影响, 有助于了解未来气候变化下绿豆养分平衡的变化。利用FACE (Free Air CO₂ Enrichment)系统在大田条件下研究了CO₂ 浓度升高对绿豆生物量及C、N 吸收的影响。结果表明: 大气CO₂ 浓度升高使绿豆叶、茎、荚、根、地上部分生物量、总生物量及根冠比增加。各发育期地上部分含N 量下降10.39%~21.06%, 含C 量增加0.41%~1.13%, C/N 增加12.23%~26.68%; 籽粒中N、C 含量及C/N 无显著变化。植株地上部分吸N 量和吸C 量分别增加1.99%~50.87%和14.43%~92.69%。未来大气CO₂ 浓度升高条件下, 绿豆将通过生物量的增加固定更多的C, 并增加对N 素的吸收, 未来的绿豆生产应考虑增加土壤的施肥水平以保证其养分供应。     

开放式空气CO2浓度升高对水稻土壤可溶性C、N和P的影响

采用 FACE (Free air carbon dioxide enrichment)技术,研究了不同 N 施肥水平下,大气 CO2浓度升高对水稻/小麦轮作中水稻土壤可溶性 C、N、P 的影响。结果表明,CO2浓度升高使土壤表层可溶性 C 含量增加,土壤 5 ~ 15 cm 的可溶性 C 含量倾向于降低,增加 N 肥施用(常规 N 处理)更易于使土壤可溶性 C 含量降低。CO2浓度升高使水稻土壤中的可溶性 N 含量降低,在低 N 处理和土壤表层降低幅度较大,N 肥施用仍有提高的余地。CO2浓度升高使水稻成熟期土壤可溶性 P 含量增加,但是常规N 处理下会降低水稻生长前期和土壤表层的可溶性 P,增加 N 肥施用有利于水稻对 P 的吸收。     

环保型大豆重迎茬专用肥对大豆产量和品质的影响

2001年在内蒙乌兰浩特(试验1)、吉林省公主岭(试验2)、辽宁昌图县(试验3)进行了环保型大豆重迎茬专用肥的田间试验,结果表明该专用肥配方1～6对"火龙秧子"有明显的抑制作用,各配方的产量均明显高于无肥对照和传统施肥二铵,除配方5处理外,差异均达到了显著水平。试验2和3的结果也表明,与无肥对照和传统施肥相比,该专用肥在大豆的生物学性状以及产量方面均表现明显优势,配方1和配方6的增产幅度分别达到了显著水平。但在这三个试验中增产幅度有较大差异,试验1和3(孢囊线虫重度和中度),大豆产量的增产幅度为1.48倍～9.4倍,优于药肥1大龙和药肥2的增产效果(1.11倍到7.0倍),试验2(轻度发病)各配方增产幅度为2.3%～15.9%,其中有几个配方的效果好于药肥1大龙和药肥2。另外环保型大豆重迎茬专用肥提高了大豆籽粒中粗脂肪含量。     

施锌对玉米氮磷钾肥料利用率、产量及籽粒品质的影响

施用ZnO 4.2kg/hm~2对玉米N、K元素的吸收利用存在极显著协和作用,可分别提高N、K肥料利用率35.84％和141.07％,增产7.63％,籽粒蛋白质、脂肪、淀粉和全糖含量分别增加5.63％、5.37％、2.69％和2.29％。Zn对P的吸收利用是拮抗作用,施Zn肥显著降低P肥利用率。     

环保型大豆重迎茬专用肥对大豆产量和品质的影响

2001年在内蒙古兰浩特（试验1）、吉林省公主岭（试验2）、辽宁昌图县（试验3）进行了环保型大豆重迎茬专用肥的田间试验，结果表明该专用肥配方1－6对“火龙秧子”有明显的抑制作用，各配方的产量均明显高于无肥对照和传统施肥二铵，除配方5处理外，差异均达到了显著水平。试验2和3的结果也表明，与无肥对照和传统施肥相比，该专用肥在大豆的生物学性状以及产量方面均表现明显优势，配方1和配方6的增产幅度分别达到了显著水平。但在这三个试验中增产幅度有较大差异，试验1和3（孢囊线虫重度和中度），大豆产量的增产幅度为1.48倍－9.4倍，优于药肥1大龙和药肥2的增产效果（1.11倍到7.0倍），试验2（轻度发病）各配方增产幅度为2.3%-15.9%，其中有几个配方的效果好于药肥1大龙和药肥2。另外环保型大豆重迎茬专用肥提高了大豆籽粒中粗脂肪含量。     

大气CO2浓度升高对谷子生长发育与光合生理的影响

研究大气CO2浓度升高对谷子的影响,有助于人们了解未来气候变化后,谷子生产的变化,以提前采取必要的应对措施趋利避害。本研究利用FACE(FreeAirCO2Enrichment)系统首次在大田条件进行了谷子生长发育受CO2浓度升高影响的试验。结果表明,大气CO2浓度升高后,谷子的株高、茎粗、叶面积增加,叶片叶绿素含量下降。在相同CO2浓度下,抽穗期FACE圈内谷子叶片气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度与环境CO2浓度的比值(Ci/Ca)会下降,叶片光合能力有所下降,出现光适应,但水分利用效率(WUE)会提高。     

地表臭氧胁迫对大豆干物质生产和分配的影响

利用结构、性能完全相同的9个开顶式气室（OTC）,开展了大田试验条件下地表臭氧浓度增加对大豆干物质（DM）生产和产量的影响研究。实验设置三个处理：CK为未经处理的空气,T1处理的O3浓度为100nL.L^-1,T2处理的O3浓度为150nL.L-1。结果表明：不同浓度臭氧熏气下,不同生育期大豆干物质重、根瘤数、根瘤干重,鼓粒期根茎的转运率和移动率均显著下降（P〈0.05）。100nL.L^-1臭氧处理对叶片转运率和鼓粒期-成熟期干物质生产速率影响不显著;150nL.L^-1臭氧熏气下,大豆结荚出现时间推迟,叶片转运率和鼓粒期-成熟期干物质生产速率均显著下降。臭氧浓度升高显著降低大豆的单株粒数、粒重及产量,但对百粒重没有显著影响。以上结果表明,100nL.L^-1臭氧熏气下大豆产量显著下降的主要原因是干物质生产速率下降;而150nL.L^-1臭氧熏气下大豆产量显著下降,是由于干物质转移受抑制和干物质生产速率下降共同导致的。     

黄土高原农果复合系统N、P、K营养元素的循环特征

农业生态系统营养物质的循环分析是人们认识系统功能、进行人工凋控与提高系统生产力和保持其持续性的主要依据之一。通过在黄土高原中南部的延安市宝塔区的飞马河村、南沟村和淳化县的西坡村3村的定位观测与调查，分析了植物营养元素和复合系统营养元素的循环特征，结果表明：（1）植物对N、K的吸收量均高于P，而土壤中三者的贮量表现为K〉P〉N。不同植物对N、P、K的吸收量是不同的，总体来说作物对营养元素的吸收量要高于果树。不同植物N、P、K的归还量也不同，总的规律是果树比作物更有利于土壤N素的归还。营养元素N、P、K的周转期．果树均表现为N周转最快．而作物除油菜表现为P周转最快外，小麦、谷子、玉米均表现为K周转最快。（2）农果复合系统内营养元素N、P、K的循环系数表现为飞马河村〉南沟村〉西坡村，周转期表现为南沟村〈飞马河村〈西坡村，这主要是由于各村植物种植结构的不同造成。N和K的循环特点为吸收量、留存量和归还量均较P高。     

土壤微生物对大气对流层臭氧浓度升高的响应

土壤微生物对大气对流层臭氧浓度升高的响应是全面评价臭氧浓度变化对陆地生态系统影响的关键。本文简要回顾了大气臭氧浓度升高对生态系统的影响概况,介绍了土壤微生物对人工控制微域环境臭氧浓度增高的响应研究进展,并提出了农田生态系统土壤微生物生物量与活性(包括硝化反硝化作用)、群落结构与功能(包括秸秆降解过程)、有益微生物(如菌根真菌)及其调控技术是今后大气臭氧污染研究领域的重要方向。     

大气中臭氧浓度增加对根际和非根际土壤微生物的影响

在大田试验下,研究了冬小麦在不同的臭氧浓度下根际和非根际土壤细菌、真菌、放线菌数量的动态变化。结果表明,随着生育时期的推进,微生物数量呈现规律性的变化,其中微生物总量在抽穗期达最大。根际、非根际土壤细菌和真菌数量均随着生育期的推进呈先增大后降低的变化趋势,分别在抽穗期和孕穗期达最大。根际、非根际土壤放线菌数量随生育期呈下降的趋势,整个生育期内臭氧浓度的升高降低了土壤微生物的数量,不同的臭氧浓度处理间细菌数量差异达显著性水平,真菌数量差异只在成熟期达显著,放线菌差异不显著。     

耕作方式和氮肥水平对旱地冬小麦籽粒品质的影响

为研究不同耕作方式和氮肥水平对旱地冬小麦籽粒品质的影响,选择常规耕作(CT)、秸秆还田(CTI)、全膜覆土穴播(PM)、免耕秸秆覆盖(NTS)4种耕作方式和75(N1)、150(N2)、225(N3)、300 kg·hm~(-2)(N4)4个氮肥水平,在典型的西北旱作雨养农业区甘肃省农业科学院小麦研究所清水试验站设计大田试验。结果表明,耕作方式和氮肥水平对小麦蛋白质及其组分含量、湿面筋、面团稳定时间、籽粒产量均有显著或极显著影响。与CT相比,PM显著提高了谷蛋白含量和谷醇比,延长了面团稳定时间,有利于加工品质的改善;而NTS的蛋白质总量、湿面筋、球蛋白、麦谷蛋白、谷醇比均显著低于CT。施氮显著提高了籽粒蛋白质、湿面筋、蛋白质各组分含量,增加了面团延伸性和吸水率。与N1相比,N4冬小麦的醇溶蛋白、麦谷蛋白、球蛋白、清蛋白分别增加了56.38%、27.60%、20.87%、17.03%;在4种蛋白组分中,施氮更有利于醇溶蛋白的累积,因此过量的氮肥应用显著降低了谷醇比、缩短了面团稳定时间和最大拉伸比值。同一氮肥水平下,不同耕作方式处理的小麦籽粒平均产量依次为PMCTICTNTS,PM下的平均产量为6 259.63 kg·hm~(-2),比CTI、CT、NTS分别高6.24%、10.54%和20.95%。同一耕作方式下,不同氮肥水平处理的小麦籽粒平均产量依次为N2N3N4N1,其中N2下小麦籽粒平均产量达到6 184.64 kg·hm~(-2),比N3、N4、N1分别高5.78%、7.31%、19.06%。综上可知,在甘肃半干旱雨养农业区实施全膜覆土穴播栽培模式,并增施150 kg·hm~(-2)氮肥,既能大幅度增加小麦籽粒产量,也有利于加工品质的改善,是该地区小麦生产实现高产和优产的最佳耕作和供氮模式。本研究结果为甘肃旱作雨养农业区冬小麦的高产、优质栽培提供了理论参考。