外源ABA提高甘蓝型油菜抗镉胁迫能力和氮素生理利用效率

  【目的】  植物脱落酸 (ABA) 可调节植物生长、种子休眠和叶片衰老,还可对非生物胁迫作出反应。比较添加外源ABA前后镉 (Cd) 胁迫下甘蓝型油菜的生理反应,可深化对脱落酸提高作物抗性和氮素生理利用效率作用机理的认识。  【方法】  供试甘蓝型油菜品种为814号,试验设3个处理:正常培养 (CK)、10 μmol/L CdCl₂ (Cd) 和5 μmol/L ABA + 10 μmol/L CdCl₂ (A + Cd)。在处理4天后,观察甘蓝型油菜表型,测定脯氨酸及丙二醛 (MDA) 含量、Cd含量、硝酸盐和铵盐含量以及硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性等相关指标。  【结果】  与Cd处理相比,A + Cd处理甘蓝型油菜新叶SPAD值提高了1.1倍,根部脯氨酸含量增加了29.0%,MDA 含量降低了48.3%。外源ABA的添加会抑制甘蓝型油菜对Cd的吸收,降低甘蓝型油菜地上部和地下部Cd含量,减小Cd对甘蓝型油菜的毒害作用,影响甘蓝型油菜对NO₃–的吸收,降低油菜体内的总氮含量。与Cd处理相比,A + Cd处理甘蓝型油菜根部NR活性显著提高82.8%,更多的NH₄+分配到了地上部,地上部GS活性升高了32.1%,增强了甘蓝型油菜体内的氮同化和代谢过程,氮素生理利用效率显著提高了17.2%。  【结论】  外源ABA的添加可降低Cd的吸收量,提高氮代谢相关酶活性,促进脯氨酸的合成和降低丙二醛的生成,进而增强甘蓝型油菜对Cd的抗性,增强甘蓝型油菜体内氮同化和代谢的过程,并提高甘蓝型油菜的氮素生理利用效率。     

ACC对不同氮效率油菜生长后期硝态氮再利用的调控机理

【目的】研究了进一步解析乙烯对油菜生长后期硝态氮 (NO₃–) 再利用的影响,揭示植株生长后期氮素再利用的生理机制。【方法】以氮高效油菜品种湘油15 (27号) 与氮低效油菜品种814 (6号) 为试验材料,在15 mmol/L氮水平下,每7天浇灌一次50 mL 100 μmol/L 1-氨基环丙烷-1-羧酸 (1-am-inocyclopropane-1-carboxylic acid,简称ACC),研究ACC对植物生长后期 (花期、收获期) 氮素再利用的影响及其与氮素利用效率 (NUE) 的关系。并用拟南芥野生型 (col.0) 和突变体 (nrt1.5) 材料作为验证,分别于玻璃顶网室和22℃恒温培养室进行砂培试验。【结果】ACC处理显著抑制了油菜BnNRT1.5的表达,且植株的衰老可以显著诱导BnNRT1.5的表达。相对于对照处理,ACC处理植株韧皮部汁液NO₃– 的再转运能力显著降低,导致下部叶NO₃– 含量显著升高,中部叶NO₃– 含量显著下降,上部叶NO₃– 含量无显著变化,进而导致植株含氮量和籽粒含氮量显著提高,以及以生物量和籽粒产量为基础的氮素利用效率 (NUE) 显著降低。由此推测,油菜生长后期氮素的再利用能力受到NRT1.5基因的显著调控。拟南芥野生型和突变体材料的验证结果表明,相对于拟南芥野生型 (col.0) 材料,拟南芥nrt1.5植株生长后期相对于col.0有更多的NO₃– 累积在植株衰老叶片中,更少的NO₃– 通过韧皮部转运到生长旺盛的新叶,植物生长后期氮素从老叶向新叶转运的再利用能力显著降低。【结论】油菜生长后期氮素的再利用能力受到ACC的显著调控,油菜和拟南芥NRT1.5基因表达量分别受到抑制或者发生基因突变时,会导致植株韧皮部汁液NO₃– 再转运量减少,更多NO₃– 累积在衰老叶片中而不能得以高效的再利用。因此,调控油菜生长后期NRT1.5的表达,提高油菜生长后期氮素的再转运和利用可以作为提高氮素利用效率的有效手段。     

不同形态氮添加对毛竹林土壤N2O排放的影响

  【目的】  氧化亚氮(N₂O)排放是亚热带地区氮损失的主要途径,我们研究了不同形态含氮化合物对土壤N₂O排放的影响。  【方法】  以毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤为研究对象进行了室内培养试验。设置土壤中添加KNO₃、NH₄NO₃、NH₄Cl、KCl处理,以去离子水作为对照(CK),在25oC黑暗条件下培养。在培养0.5 h,1、3、5、7、14、28、60天,测定土壤N₂O排放速率,铵态氮(NH₄+-N)、硝态氮(NO₃?-N)、可溶性有机碳(DOC)和水溶性氮(WSN)含量,采用荧光定量PCR技术测定了土壤氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)、nirS、nirK、nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度。  【结果】  培养第60天,氮添加与KCl添加处理均显著增加了土壤DOC含量,NH₄NO₃、NH₄Cl处理显著增加了WSN含量,但显著降低了土壤pH。氮添加及KCl添加处理均增加了土壤AOA、AOB、nirK基因丰度,降低了nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度。氮添加处理N₂O排放速率均在培养第14天达到峰值,且相较于CK处理均增加了N₂O累积排放量,KNO₃、NH₄NO₃、NH₄Cl和KCl处理累积排放量的增幅分别为524.3%、771.1%、652.7%、98.6%。N₂O排放速率与NO₃?、WSN、nirK基因丰度呈显著正相关,而与pH、nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度呈显著负相关。  【结论】  铵态氮添加能显著促进毛竹林土壤N₂O的排放,其效果高于硝态氮,NH₄NO₃作为混合氮,外源性NH₄+-N、NO₃?-N同时输入对土壤N₂O排放的促进作用比单独添加NH₄+-N、NO₃?-N更显著,但并未出现叠加效应。     

油菜NO3-的吸收、分配及氮利用效率对低氮胁迫的响应

【目的】探究油菜NO3-的吸收、分配和对低氮胁迫的响应及其氮利用效率,为理解油菜在不同低氮胁迫下相关生理变化及其氮素利用效率提供科学依据。【方法】以常规油菜品种814为研究材料,采用砂培试验,在正常供氮水平（10 mmol/L）和低氮胁迫水平（3 mmol/L、1 mmol/L）下,研究油菜的根系特性、蒸腾作用对低氮胁迫的响应及其氮素吸收效率,并研究油菜NO3-的运输分配与同化对低氮胁迫的响应及其氮素利用效率。【结果】与正常供氮处理（10 mmol/L）相比,低氮胁迫处理（3 mmol/L、1 mmol/L）的油菜NO3-含量、全氮含量均显著下降,但（NO3-）叶/根、（全氮（%））叶/根显著升高,植株根系干物质重、根系吸收面积均显著下降,但根冠比显著升高。油菜植株在低氮胁迫下气孔导度和蒸腾速率显著增加,一方面促进植株对NO3-的捕获,另一方面也促使更大比例的NO3-分配在植物的地上部分,但植株的水分散失加剧,水分利用效率显著下降。低氮胁迫处理油菜根和叶中NR、GS活性与正常供氮处理之间的差异不显著或有增加,其叶绿素含量、光合速率均显著下降,但光合氮素利用率显著升高。【结论】在低氮胁迫条件下,油菜植株的氮素和干物质累积均显著下降,但NO3-在植株的地上部分分配比例的增加以及光合氮素利用率的升高促使植株的氮素利用效率显著提高。     

供氮水平和稳定性对苹果矮化砧M9T337幼苗生长及 15N吸收、利用的影响

【目的】 研究氮素供应水平及稳定性对苹果幼苗生长及氮素吸收特性的影响,可以深化理解苹果对氮素供应的响应生理机制,为果树生产科学供氮提供理论依据。 【方法】 以M9T337矮化自根砧苹果幼苗为供试材料进行水培试验。设置营养液中NO₃–-N浓度不足、适宜、过量三个水平 (NO₃–浓度为依次为0.5、5、25 mmol/L)。苹果幼苗先在三个浓度的培养液中培养10 d,在此基础上,增设培养液NO₃–-N浓度从不足变过量处理 (N1)、从过量变不足处理 (N2)、持续适宜供氮处理 (N3)、持续不足处理 (N4) 及持续过量处理 (N5),苹果幼苗继续生长10天,总培养时间为20天。测定了苹果幼苗生物量、根系形态和NO₃– 流量大小,根系和叶片硝酸还原酶活性和硝态氮含量,以及15N吸收利用。 【结果】 供试苹果幼苗处理20 d后,以稳定适量供氮处理N3的生物量最大,持续不足供氮处理N4最小,N1处理地上部干重增幅最高;N3处理根系总长、总表面积最大,根尖数最多,N4处理次之,N5处理最小。N2处理两次取样间隔内增幅最大,其根系总长及总表面积分别增加了31.5%和34.9%;NO₃–-N浓度变换1 d后,N1处理根系NO₃–吸收流量最大,为46.37 pmol/(cm2·s),和N3处理间无显著差异。NO₃–-N浓度变换10 d后,N3处理根系NO₃–吸收流量显著高于其他处理,N5处理变为外排,N1处理较NO₃–-N浓度变换1 d时降低了62.0%;各器官Ndff值、植株总氮量及15N吸收量均以N3处理最高,N4处理最低,N1处理增幅最大;处理第11 d,N5处理根系和叶片硝态氮含量最大,和N3处理间无显著差异。处理第20 d,N3处理叶片硝态氮含量比N5处理低13.42%,差异达显著水平;N5处理叶片硝酸还原酶活性在处理12 d后显著低于N3处理,处理20 d时,叶片硝酸还原酶活性大小为N3 > N1 > N5 > N2 > N4。 【结论】 供氮不足限制幼苗氮素吸收,供氮过量导致氮素同化及根系生长受抑,均不利于苹果幼苗生长。适宜且稳定的供氮可以保持较高的NO₃–吸收速率和Ndff值,逐渐提高叶片NR活性,促进体内硝态氮同化,达到对氮素的高效吸收利用,实现苹果幼苗最适生长。      

大豆磷铁养分胁迫响应的FER基因鉴定及FER1缓解铁毒作用

  【目的】  FERRITIN (FER)是一类保守铁蛋白,对于维持铁的稳态及铁代谢中起重要作用。通过鉴定大豆FERRITIN (GmFER)基因家族的组成及其对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,为今后研究FER功能奠定基础。  【方法】  对GmFER基因进行生物信息学分析,根据其编码的GmFER氨基酸序列,用ProtParam tool网站计算了GmFER家族的相对分子质量、氨基酸组成和等电点(PI);用PSORT网站预测GmFERs蛋白定位;从Phytozome网站下载GmFER家族的氨基酸序列与基因启动子序列,用 MEME 预测GmFER家族序列中的保守基序;用MEGA X对GmFERs进行进化分析,用最大似然法重建进化树;通过定量PCR分析GmFER对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,构建GmFER1基因启动子融合GUS 报告基因的载体与GmFER1超表达载体,进一步分析GmFER1基因启动子活性和对铁毒的响应,以及异源超表达GmFER1对拟南芥耐受铁毒的影响。  【结果】  大豆基因组有12个GmFER基因,对GmFERs进行进化分析,发现GmFERs可以分为4个亚组(亚组Ⅰ～Ⅳ),其中GmFER3、GmFER7、GmFER8、GmFER10和GmFER11属于亚组Ⅰ,GmFER2和GmFER9同属亚组Ⅱ;GmFER5和禾本科植物水稻和玉米的FER同属亚组Ⅲ,GmFER1、GmFER4、GmFER6、GmFER12属于亚组Ⅳ;通过MEME预测,GmFER家族序列中的保守基序有3个;蛋白亚细胞定位预测显示,大豆FER蛋白可定位于细胞质、线粒体和叶绿体。运用定量PCR技术检测GmFER基因在大豆根和叶的表达水平,发现12个GmFER基因在响应磷铁养分胁迫时存在差异,其中GmFER1、GmFER4、GmFER5、GmFER6、GmFER12受低磷诱导,GmFER1、GmFER4、GmFER12表达受铁毒诱导;对GmFER1启动子的活性进行分析,发现铁毒促进GmFER1启动子在根系的活性;在铁毒胁迫下,与野生型Col-0比,超表达GmFER1显著提高了拟南芥的主根长、侧根数目、侧根密度、叶绿素含量和鲜重,增强了耐铁毒的能力。  【结论】  大豆基因组共有12个FER基因,GmFER基因响应低磷或铁毒等养分胁迫。超表达GmFER1可促进主根生长,增加侧根密度,提高叶绿素含量,增加植株鲜重,表明GmFER1在缓解铁毒胁迫方面起重要作用。     

秸秆还田结合减氮调控旱地土壤硝化潜势维持作物产量的机理

  【目的】  氮肥过量使用所导致的氮素利用率低和环境污染等问题严重影响现代农业生产。研究秸秆还田改善旱地农田土壤性质、提升土壤肥力和氮素利用率的潜力和作用机理,为减少氮肥用量、提高作物氮素利用率和土壤肥力提供科学依据。  【方法】  本研究选取河南许昌潮土和云南曲靖红壤两种典型旱作农田,2016～2018年开展了田间玉米－大麦/小麦轮作定位试验,在两地同时设置以下4个处理:不施氮 (CK)、常规施氮 (N)、减氮20% (80%N)、减氮20%配合秸秆还田 (80%NS),研究不同处理对土壤养分、土壤硝化潜势和作物产量及氮肥利用率的影响。  【结果】  与N处理相比,80%NS处理可稳定保持麦季抽穗期和玉米季抽雄期两种旱地土壤可溶性有机碳氮养分含量,促进土壤中NH₄+-N的积累并降低了NO₃–-N含量;80%NS处理使潮土和红壤硝化潜势分别降低了5.5%～33.9%和7.8%～37.5%;3年连续减施20%氮肥配合秸秆还田能够稳定产量并表现出一定的增产效果 (11.2%～20.4%),提高氮肥利用率6.4%～10.3%;而80%N处理会使作物产量下降3.9%～13.4%,氮肥利用率降低1.8%～38.9%。  【结论】  连续3年减少常规氮施用量20%配合秸秆还田,不仅增加了土壤有机碳氮含量,还减缓了土壤的硝化作用,增加了土壤铵态氮积累,实现对作物所需养分的持续供应,因而在维持和提高作物产量的同时,提高了氮肥利用率。单纯降低氮肥用量则有降低作物产量的风险。     

有机肥氮替代20%化肥氮提高豫北冬小麦氮肥利用率和土壤肥力

  【目的】  探究有机肥氮替代不同比例化肥氮对冬小麦产量和土壤肥力的影响,为豫北冬小麦筛选适宜有机肥替代比例、提高氮素利用率以及小麦产量提升提供参考。  【方法】  在2018和2019年以小麦新品种百农207为供试材料进行大田试验,试验设置不施氮肥处理 (T1)、常规施氮肥处理 (T2) 和3种有机肥氮替代化肥氮比例 (20%、30%和40%,依次表示为T3、T4、T5)。分析比较成熟期不同处理下小麦产量、产量构成要素、各器官的氮素积累量与分配比例、氮肥利用率以及土壤肥力指标的变化。  【结果】  2018和2019年的产量结果表明,相比T2处理,有机肥氮替代化肥氮比例为20% (T3) 处理能实现小麦产量的稳产增产。2019年T3处理比T2处理小麦产量显著增加16.59%,随着有机肥氮替代化肥氮比例增加,小麦增产效应降低。2019年在T3处理下,植株氮素总积累量比T2处理显著提高25.71%,T3处理相比T2处理籽粒的氮素积累量两年分别显著提高14.45%和22.20%。2019年T3处理氮素偏生产力、氮素回收率和氮肥农学效率都显著高于T2处理。连续两年施用有机肥处理对土壤中全氮含量影响不大,但相比T1和T2处理,2018和2019年在T3处理下土壤有效磷、铵态氮和硝态氮含量显著提高。通过产量与其他因素的相关分析可知,小麦产量与植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量、小麦穗数呈极显著正相关,而穗数与土壤养分中的NH₄+-N含量和NO₃–-N含量均呈极显著正相关。  【结论】  在氮施用量为300 kg/hm2时,通过连续两年有机肥与化肥配施可改善土壤肥力水平。本试验条件下,有机肥氮替代化肥氮的比例为总施氮量 20%时,能显著增加籽粒氮素积累量,提高小麦氮素利用效率和产量,实现豫北冬小麦稳产和高产。     

氮素敏感时期水稻分蘖芽的转录分析

  【目的】  氮素影响水稻分蘖芽的发育,从而影响水稻株型和产量。探究水稻分蘖芽在氮素敏感时期的基因表达情况,揭示氮素对水稻分蘖芽调控的可能途径。  【方法】  以水稻品种‘日本晴’为试验材料,萌发后用1/2MS培养基培养一周,之后用2.5 mmol/L的氮素溶液培养,待幼苗长至三叶期,进行0和2.5 mmol/L氮素溶液处理,培养至五叶期。对不同氮素浓度下分蘖芽的生长进行分析,确认水稻材料的氮素敏感时期,并于根茎结合处取样,提取RNA,进行氮素敏感时期水稻分蘖芽的转录组分析,包括差异表达基因的挖掘以及GO功能富集分析、KEGG通路分析、蛋白互作网络分析。  【结果】  缺氮条件下,水稻分蘖芽生长受到抑制,转录分析结果显示,不同供氮条件下842个基因存在显著的表达差异,其中586个基因缺氮时上调,256个基因缺氮时下调。GO功能富集分析发现绝大多数差异表达基因属于胞内 (cell)、胞内成分 (cell part) 和细胞器 (organelle) 的类别。在差异表达基因的KEGG通路分析中,植物激素信号传导途径是最显著富集的通路,氮代谢途径次之,说明植物激素通路和氮代谢通路在水稻分蘖芽的生长过程中具有重要作用。差异表达基因主要涉及生长素、细胞分裂素、脱落酸、水杨酸、茉莉酸等相关激素的合成代谢途径以及参与氮代谢的硝酸还原酶。蛋白互作分析推测硝酸还原酶可能会与植物激素相互作用。  【结论】  通过对氮素敏感时期水稻分蘖芽相关基因的转录分析,发现缺氮条件下,激素信号传导途径和氮代谢途径中相关基因的表达量均受到影响。其中,与硝酸还原酶和植物激素脱落酸合成相关的基因表达量上调,而影响分蘖芽生长的细胞分裂素和生长素基因表达均下调。     

中、高产型小麦干物质和氮素累积转运对水氮的响应

  【目的】  研究产量高低差异明显的小麦品种干物质和氮素积累转运对水氮响应的差异,为以产量为目标的小麦优化水氮运筹提供参考。  【方法】  于2016—2018年,以中产型品种‘泰科麦33’和高产型品种‘济麦22’为供试材料进行了两因素三水平完全方案田间试验。两因素为灌水量和氮肥用量,3个灌溉水平为300、450和600 m3/hm2,依次表示为W₁、W₂、W₃;3个施氮量为135、180和225 kg/hm2,依次表示为N₁、N₂、N₃。测定小麦关键生育期氮素和干物质积累量,在成熟期调查了产量和产量构成因素。  【结果】  两个品种小麦水氮互作效应对穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量和氮肥偏生产力影响显著,中产型品种的产量对水氮的响应顺序表现为W₂ > W₃ > W₁、N₂ > N₃ > N₁;高产型品种的产量对水氮的响应顺序表现为W₃ > W₂ > W₁、N₂ > N₃ > N₁。高产和中产品种产量对氮素的反应一致,高产品种比中产品种对水分的要求更高。品种特性及其水氮互作效应显著影响小麦开花期和成熟期干物质积累量。籽粒产量与花前干物质对籽粒的贡献率呈线性负相关,与开花后干物质对籽粒贡献率呈线性正相关,表明开花后干物质是籽粒干物质的主要来源。品种及其水氮互作效应均显著影响小麦开花期和成熟期氮素的积累量。籽粒产量与花前氮素积累量对籽粒的贡献率呈线性正相关,与开花后氮素积累对籽粒贡献率呈线性负相关,表明花前氮素积累是籽粒氮素的主要来源。在显著相关的性状中,生物量、开花后干物质输入籽粒量、开花后干物质对籽粒的贡献率之间呈显著正相关;花前氮素积累量、总氮素积累量、花前氮素转运量、开花后氮素输入籽粒量、花前氮素积累量对籽粒的贡献率以及氮素收获指数之间显著正相关。  【结论】  水、氮及其互作效应显著影响小麦穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量、氮素偏生产力、花前干物质积累量、成熟期干物质积累量、开花后干物质输入籽粒量、花前氮素积累量、成熟期氮素积累量、花前氮素转运量等性状。不适宜的灌水量和氮肥施用量会促进花前干物质向籽粒的过度运转,不利于形成高产。中、高产型小麦籽粒产量对氮素的响应均表现为为N₂ > N₃ > N₁,但对灌溉量的响应不同,中产型品种适宜的灌水量为450 m3/hm2,高产型品种适宜的灌水量以600 m3/hm2较为理想。     

添加NBPT/DMPP/CP的高效稳定性尿素在黑土和褐土中的施用效应

[目的]研究添加脲酶/硝化抑制剂的高效稳定性尿素在黑土和褐土中的作用效果,为科学合理选择抑制剂提供科学依据.[方法]以春玉米为试材,采用东北典型的黑土和褐土进行盆栽试验.供试抑制剂包括N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(CP).试验设不施氮肥(U0)、施...     

氮素形态对强筋和中筋小麦产量和品质的影响

[目的]研究不同氮素形态对强筋和中筋小麦植株生长、籽粒蛋白质含量及产量的影响,为选择适宜氮肥种类、提高氮素利用率提供科学依据.[方法]选用强筋小麦'藁优2018'和中筋小麦'济麦22'在河北邢台进行田间试验.在相同施氮量下,设置5个氮源处理:不施氮肥(CK)、酰胺态氮肥(Urea)、铵态氮肥(NH4+-N)、硝态氮肥(...     

我国苹果园施肥现状、土壤剖面氮磷分布特征及减肥增效技术

  【目的】  全面认知我国苹果园施肥现状,明确苹果园土壤剖面氮磷分布特征,探究减肥增效和地力提升的果园管理技术,为我国苹果产业高质量发展提供理论依据和技术支撑。  【方法】  基于文献资料,制定我国苹果合理化肥施用量;采用实地调查和文献数据相结合的方法,明确和评价我国苹果主产区化肥施用现状;通过田间采样与室内分析,明晰灌区和非灌区苹果园土壤硝态氮和Olsen-P剖面变化特征;基于文献资料,集成苹果园减肥增效、地力提升和优质高产的管理技术。  【结果】  我国苹果园化肥合理施用量为N 150～420 kg/hm2、P₂O₅ 90～330 kg/hm2和K₂O 120～420 kg/hm2。目前我国苹果园化肥平均施用量分别为N 905 kg/hm2、P₂O₅ 570 kg/hm2和K₂O 675 kg/hm2,氮、磷、钾过量施肥现象普遍且较为严重;施肥结构上,重化肥轻有机肥现象明显,有机肥养分占比仅7.0%。旱作体系下,8年生苹果园土壤与农田相比,0—600 cm土壤剖面硝态氮含量差异不显著,25年生苹果园土壤在20—500 cm土层硝态氮含量显著高于农田,且在120 cm土层出现215 mg/kg的硝态氮峰值;灌区25年生苹果园0—800 cm土壤剖面硝态氮含量均高于100 mg/kg,在380 cm土层出现265 mg/kg的硝态氮峰值,且140—600 cm土层硝态氮含量显著高于旱作25年生苹果园土壤。土壤Olsen-P含量整体表现为0—100 cm土层下降、100—400 cm土层增加和400—600 cm土层基本稳定的趋势;旱作体系下,土壤Olsen-P含量在0—60 cm土层表现为25年生苹果园土壤 > 8年生苹果园土壤 ≈ 农田土壤,而在60—600 cm土层Olsen-P含量差异不显著;灌区25年生苹果园在60—120 cm土层土壤Olsen-P含量高于旱作25年生苹果园,且在80—100 cm土层出现一个14.5 mg/kg的峰值,460—560 cm土层也表现为灌溉果园的Olsen-P含量高于雨养果园的趋势。水肥一体化和推荐施肥是现实苹果园减肥增效的关键技术,有机无机肥配施、果园生草、施用生物炭是提高苹果园肥料利用效率及土壤肥力的重要途径。  【结论】  我国苹果园过量施肥和不平衡施肥问题严重;高量施肥背景下长期苹果种植导致土壤深层剖面硝态氮和有效磷累积,无效化风险高,且灌溉加剧了氮、磷的淋溶风险;水肥一体化和苹果养分专家系统等推荐施肥,以及有机无机肥配施、果园生草、施用生物炭等是实现我国苹果园减肥增效和地力提升的关键技术,在今后苹果园管理方面,应加强不同生态区适宜的综合技术研究。     

小麦开花期适量灌溉提高水氮利用效率减少土壤硝态氮淋洗的机理

  【目的】  探究开花期土壤水分含量对小麦植株氮素积累转移、土壤硝态氮含量、小麦产量及氮素利用率的影响,为小麦氮素高效利用及节水高产栽培提供理论依据。  【方法】  于2018—2019和2019—2020年两个小麦生长季,在大田条件下,供试品种为济麦22,在开花期设置3个水分处理:不灌水 (W0)、将0—40 cm土层土壤相对含水量补灌至70% (W1) 和85% (W2)。测定了小麦开花期和成熟期氮素的积累和转运、小麦产量及氮素利用率,并对小麦成熟期0—200 cm土层土壤硝态氮含量进行分析。  【结果】  1) W1处理中,两个小麦生长季开花期营养器官贮存氮素转移量比W0和W2处理平均提高11.63%和7.27%,氮素转移率分别增加9.49%和6.11%;成熟期籽粒氮素分配量平均提高22.5%和12.9%,但叶片和穗轴+颖壳中的氮素分配量显著低于W0和W2处理,因而提高了氮素收获指数。2) 补灌至70% (W1) 处理降低了60—120 cm土层土壤硝态氮含量,小麦氮素吸收量比W0和W2处理平均提高11.4%和6.5%,土壤氮素表观盈余量平均降低51.0%和40.9%,W1处理减少硝态氮向深层土壤淋溶的风险,降低了0—200 cm土层土壤中无机氮的残留量和土壤氮素表观盈余量,有利于小麦根系对土壤氮素的吸收利用。3) W1处理的小麦千粒重比W0和W2处理平均增加11.0%和5.4%,籽粒产量提高25.9%和11.8%,水分利用效率平均提高17.0%和12.7%,氮素吸收效率提高了11.4%和6.5%,氮素利用效率增加了13.0%和4.9%。  【结论】  在小麦开花期,将0—40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%,可以显著提高小麦灌浆中后期营养器官贮存氮素向籽粒的转移量和转移率,提高小麦成熟期籽粒中氮素的积累量和分配率,进而提高了产量、氮素收获指数、氮素利用率和水分利用效率,同时降低了60—120 cm土层土壤硝态氮含量,因而减少了环境风险。灌溉过量导致硝态氮过多向下移动,影响根系吸收,水分不足则降低氮素向籽粒的运转。     

白三叶草和鼠茅草对果园土壤微生物和线虫群落的影响差异

[目的]覆盖作物影响果园土壤的微生物和线虫群落,研究不同覆盖作物对土壤微生物和线虫群落的影响特征可为生态果园管理提供理论依据.[方法]试验于2016年在湖北十堰的猕猴桃园内进行,供试品种为美味猕猴桃(Actinidia deliciosa),2015年定植.覆盖作物处理为白三叶草、鼠茅草,以清耕为对照(CK).连续进行...     

作物茬口对黑土农田土壤反硝化细菌数量及群落结构的影响

【目的】反硝化作用导致农田土壤氮素损失和温室气体N2O的排放。研究不同作物茬口对土壤反硝化细菌群落结构的影响,旨在揭示作物茬口影响N2O排放的相关机制。【方法】定位试验位于黑龙江省海伦市前进乡光荣村(47°23′N,126°51′E),种植方式包括玉米连作(CC)、大豆连作(SS)以及玉米–大豆轮作,每年一季。取样时,轮作体系玉米已倒茬三次、大豆两次。采集CC、SS以及轮作体系中的大豆茬口(SSC)和玉米茬口(CSC)的表层土壤(0—15 cm)样品,利用实时定量PCR (qPCR)和高通量测序技术,分析土壤中的nirS和nirK型反硝化细菌丰度和群落组成。【结果】在4个作物茬口土壤中,CC处理的反硝化速率最高,玉米–大豆轮作体系中SSC和CSC处理的反硝化速率显著高于SS处理。轮作体系两个茬口SSC和CSC处理的nirS和nirK型反硝化细菌基因丰度多显著高于SS处理,而与CC处理多差异不显著。PCoA结果显示,SSC和CSC处理的nirS型反硝化细菌群落间差异显著,而CC和SS处理的nirK型反硝化细菌群落间存在显著差异。RDA分析结果表明,NO₃~–-N和C...     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征,对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年,设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量,施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理,小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加;施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定,处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05),但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加,土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势,且施N量低于300 kg/hm2时,0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平,施氮量超过300 kg/hm2后,土壤硝态氮含量显著增加。另外,随着试验年限的延长,土壤硝态氮累积峰逐渐下移,2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区,冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2,在此氮肥用量下,长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产,又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。