不同磷水平下小麦蚕豆间作对根际有效磷及磷吸收的影响

【目的】探明不同磷水平下小麦–蚕豆间作对根际有效磷含量及作物磷吸收量的影响,提高磷肥利用率。【方法】2015—2016和2016—2017两季田间试验在云南农业大学试验基地耕作红壤上进行,供试小麦品种为云麦-52,蚕豆品种为玉溪大粒豆。设施P2O5 0 (P0)、45 (P45)和90 kg/hm^2 (P90)三个水平,和单作(M,包括小麦单作MW和蚕豆单作MF)和间作(I)两种种植模式。每季在小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期,蚕豆分枝期、开花期、结荚期、籽粒膨大期、收获期采取根际土样测定有效磷含量。在小麦蚕豆收获期测定单、间作小麦、蚕豆产量,并测定作物地上部磷含量。计算土地当量比(LER)来衡量间作优势,并用磷肥农学利用率来反映磷肥的吸收效率。【结果】与单作相比,在P0、P45、P90水平下,2016年间作种植显著提高了小麦籽粒产量12.5%、21.7%和17.3%,2017年间作蚕豆产量较单作分别降低了16.8%、11.7%和8.2%。三个磷水平下,小麦–蚕豆间作具有产量优势,土地当量比(LER)为0.95~1.18。与常规施磷水平(P90)下的单作相比,小麦–蚕豆间作条件下,磷肥减施1/2 (P45)并未降低小麦和蚕豆产量。间作种植对小麦根际有效磷含量无显著影响(除2016年成熟期外),但2017年,在蚕豆分枝期、开花期、结荚期,间作则分别降低蚕豆根际有效磷含量20.8%、44.5%和18%。与P90单作相比,间作P45处理几乎不会降低小麦、蚕豆根际有效磷含量。小麦、蚕豆磷吸收量主要受磷水平的调控,种植模式对小麦和蚕豆磷的吸收量及磷肥农学利用率均没有影响。【结论】在本试验条件下,小麦–蚕豆间作提高了小麦籽粒产量,降低了蚕豆产量;间作种植主要是改变了蚕豆生育前期根际有效磷含量,但对作物的磷吸收量没有影响。小麦–蚕豆间作具有减施磷肥、维持作物产量和根际土壤有效磷的潜力。     

小麦蚕豆间作改善蚕豆根际微生物区系与减轻蚕豆枯萎病的作用

本文用盆栽试验的方法和应用稀释平板计数法、实时荧光定量PCR法及BIOLOG技术,通过比较单作和单作蚕豆根际土壤可培养的细菌、真菌、放线菌、微生物总量、微生物Shannon多样性指数(H)、Simpson优势度指数(D)、Mc Intosh均匀度指数(U)和尖孢镰刀菌的数量、尖孢镰刀菌数量与真菌数量比、尖孢镰刀菌和拮抗菌的基因拷贝数等指标,研究了小麦蚕豆间作对接种蚕豆枯萎病病原菌(尖孢镰刀菌)、对蚕豆枯萎病发病的影响。结果表明:与单作蚕豆相比,间作蚕豆的发病率和病情指数降低86.9%和23.4%,差异显著;小麦蚕豆间作能够显著提高蚕豆根际土壤细菌、真菌、放线菌的数量及其总量,且微生物总量提升主要来源于细菌,其贡献率为83.72%,促进了蚕豆根际土壤向细菌型土壤转化;小麦蚕豆间作还能够提高蚕豆根际土壤微生物Shannon和Mc Intosh指数,有效降低Simpson指数,提高土壤微生物多样性;与单作蚕豆相比,小麦蚕豆间作蚕豆根际土壤尖孢镰刀菌数量降低了32.46%、基因拷贝数降低了17.52%,短短芽孢杆菌的基因拷贝数增加了86.06%,尖孢镰刀菌数量与真菌数量的比值降低了46.64%...     

不同抗性小麦品种与蚕豆间作对小麦根际速效养分含量的影响

通过田间试验研究了3个对白粉病抗性不同的小麦品种93-124(低抗)、云麦-47(高抗)和云麦-42(中抗)分别与蚕豆间作对小麦不同生育期根际速效氮、磷、钾养分的影响差异。结果表明,在单作条件下,不同抗性小麦品种间根际速效氮含量和根际速效钾含量在各生育期均无显著差异,根际有效磷含量在分蘖、拔节、抽穗期无显著差异,灌浆期93-124根际有效磷含量显著高于云麦-42。小麦蚕豆间作显著提高了分蘖、拔节和抽穗期小麦根际土壤速效氮、磷、钾含量,降低了成熟期根际速效氮、有效磷含量。在分蘖至抽穗期,与单作相比,93-124、云麦-47和云麦-42的根际碱解氮含量分别提高了23.16%~46.90%、23.74%~31.78%和11.23%~22.44%间作93-124的根际有效磷含量提高了35.26%~59.63%;间作云麦-47根际速效钾提高了10.87%~57.59%。间作提高根际速效氮、磷养分的效应以93-124最高,间作提高根际速效钾的效应以云麦-47最高。小麦蚕豆间作具有显著的产量优势,93-124、云麦-47和云麦-42的LER(土地当量比)分别为1.01,1.20和1.14。     

黑垆土和红壤上两种磷效率小麦根际特征差异

以磷高效型小麦洛夫林和磷低效型小麦中国春为试材设计三室根箱试验,通过测定两品种小麦生物量、吸磷量、pH值和酸性磷酸酶活性,对比它们在两种磷水平(P 0 mg/kg、P 100 mg/kg)及两种土壤(石灰性黑垆土、酸性红壤)上的根际特征差异。结果表明,黑垆土上增施磷肥,洛夫林和中国春的总生物量分别增加了30.14%和17.75%,总吸磷量分别增加了139.24%和71.72%;红壤上增施磷肥,两小麦总生物量并没有显著增加。根际pH方面,黑垆土上,不施磷条件下,洛夫林和中国春的根际pH值分别降低0.30和0.12个单位,但在红壤上两小麦根际pH值变化不大。酸性磷酸酶方面,PO条件下,黑垆土上两小麦根际酸性磷酸酶活性差异不显著,但红壤上洛夫林酸性磷酸酶活性显著高于中国春。P100条件下,黑垆土上洛夫林酸性磷酸酶活性显著高于中国春,而红壤上两小麦酸性磷酸酶活性差异不大。试验结果表明,在黑垆土和红壤上,两种磷效率小麦根际特征存在差异。     

根际pH值与烤烟产量和质量的关系研究

主要研究根际ｐＨ值对烤烟生长及其烟叶产质量的影响。结果表明，烤烟在伸根期和旺长后对根际ｐＨ值的生长反应明显不同，微酸性的根际环境促进烟株前期生长，而微碱性则有利于烟株中后期烟叶的发育与成熟。     

不同品种小麦根际磷转化及VA菌根对小麦根际磷转化的影响

采用三室根箱研究了磷高效小麦 81( 85)-5-3-3-3及磷低效NC37两个小麦品种根际磷转化及VA菌根对根际土壤磷转化的影响。结果表明 ,磷胁迫下 ,81( 85)-5-3-3-3的吸磷量略高于NC37,两种小麦品种根际土壤均形成了明显的Olsen-P ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al P等形态磷的耗竭区。两种小麦品种在不施磷肥和施用磷肥下接种VA菌根 ,小麦的生物量、植株磷浓度、小麦根际Olsen-P,Ca2-P ,Ca8-P,Al-P ,Fe-P的消耗量均显著增加 ;根际、非根际土壤各形态磷素的浓度梯度明显降低。     

不同形态无机磷对两种磷效率小麦根际特征的影响

以磷高效型小麦小偃54和磷低效型小麦京411为材料的砂培试验,通过测定植株生物量及吸磷量、根系形态特征、根际pH、磷酸酶活性,研究不同形态无机磷WP(KH2PO4),Al-P(AlPO4)和Fe-P(FePO4)对两种磷效率小麦根际特征的影响.结果表明,在WP处理下,两种磷效率小麦的地上部吸磷量、总吸磷量和磷吸收效率均显著高于其它处理,而其根冠比和磷利用效率却低于其他处理.除了根部吸磷量,小偃54的生物量和吸磷量有高于京411的趋势.除了WP处理,其他处理的小偃54的根冠比和地下吸磷量均高于京411.所有处理的小偃54的根长和根体积均显著高于京411,且不施磷条件(PO)下更为明显,小偃54根系长度是京411的1.6倍;此外,小偃54根系磷酸酶活性均比京411弱.除Al-P外,小偃54的根际酸化能力较京411强.由此可见,磷胁迫条件下,磷高效小麦根系形态特征改变是根际磷活化的主要机理之一,且受磷水平、磷形态及其溶解性的影响.     

不同施氮水平下小麦蚕豆间作对作物产量和蚕豆根际镰刀菌的影响

通过田间试验,研究了小麦蚕豆间作和蚕豆单作两种种植方式下,三种施氮水平(N0为0 kg hm-2,N为225 kg hm-2,N3/2为337.5 kg hm-2)对蚕豆产量和蚕豆枯萎病根际病原菌的影响,并初步探讨了间作蚕豆枯萎病根际病原菌与根际微生物区系间的关系。探讨合理的施肥及间作,使土壤微生物有利于作物的生长发育及病虫害控制。结果表明:小麦蚕豆间作显著提高了蚕豆生物量和籽粒产量,籽粒产量提高依次为:N(23.9%)>N3/(25.53%)>N(05.04%)。蚕豆根际真菌数量为间作显著高于单作,N(常规施氮水平)效果最优。间作显著抑制了镰刀菌数量,常规施氮水平镰刀菌数量最低,分别为43.0%,70.87%,76.80%。土壤中镰刀菌占真菌数量的百分比为单作明显高于间作,而且间作随着生育期变化,镰刀菌与真菌的比值逐渐降低,单作则逐渐增加。     

石灰性土壤小麦根际pH及磷动态变化的研究

本文采用网隔栽培室种植小麦,置于人工气候室内生长,对不同温度条件下土小麦根际及距根不同距离土体中ｐＨ,Ｏｌｓｅｎ-Ｐ及无机磷组分动态变化进行了研究。主要结果有:（１）根际及０～３ｍｍ土体ｐＨ较低,而３～８ｍｍ和８～５０ｍｍ土体ｐＨ较高;（２）Ｏｌｓｅｎ-Ｐ含量为根际＜０～３ｍｍ土体＜３～８ｍｍ和８～５０ｍｍ土体,温度升高,各土层Ｏｌｓｅｎ-Ｐ含量呈降低趋势;（３）距小麦根系越近,Ca2-P、Ａｌ Ｐ、Ｆｅ-Ｐ和Ca8-P含量越低,Ｏ-Ｐ和Ca10-P变化不明显;随时间延长和温度升高,Ca10-P含量有所增加,Ca2-P、Ａｌ-Ｐ、Ｆｅ-Ｐ和Ca8-P含量有所降低,Ｏ-Ｐ含量变化不大     

铝胁迫下不同耐铝性小麦根际pH值变化及其与耐铝性的关系

Al3＋是植物铝毒害的主要形态,而其活性受环境pH值的影响,H＋-ATPase通过调节根的质子分泌改变根际pH值。为探讨铝胁迫下根际pH值变化与小麦耐铝性的关系,以小麦品种ET8（耐铝型）、ES8（铝敏感型）为试验材料,采用溶液培养的方法对铝胁迫下根际pH值及根尖H＋-ATPase活性变化进行了研究。结果表明,铝处理条件下,小麦根际pH值随培养时间的延长而升高;随培养液中铝浓度的增加,根际pH值上升幅度下降,相同铝浓度处理条件下ET8根际pH值显著高于ES8。根际pH值与根尖铝含量呈极显著负相关（R2=0.932 1）,与根相对伸长率呈极显著正相关（R2=0.858 5）,表明小麦通过提高根际pH值降低根尖铝含量,减轻铝毒害。根尖H＋-ATPase活性随铝处理浓度升高而显著降低,100 μmol·L-1Al处理24 h ET8和ES8根尖H＋-ATPase活性分别为各自无铝处理的69.8%和60.0%,根尖H＋-ATPase相对活性与根际pH值呈极显著负相关（R2=0.831 9）。温度显著影响根的伸长,低温处理（9 ℃）根际pH值显著高于常温处理（25 ℃）,而根尖铝含量却显著低于常温处理。表明小麦通过根尖H＋-ATPase提高根际pH值降低铝毒害。综上所述,铝胁迫下小麦可通过提高根际pH值减轻铝毒害,不同耐铝性小麦品种根际pH值的显著差异是耐铝性差异显著的     

PH对红壤微生物生物量碳和生物量磷的影响

The impact of pH changes on microbial biomass carbon (Cmic) and microbial biomass phosphorus (Pmic) were examined for 3 red soils under citrus production with different lengths of cultivation. Soil pH significantly affected Cmic and Pmic. The Cmie and Pmic changes, as a function of soil pH, appeared to follow a normal distribution with the original soil pH value at the apex and as pH increased or decreased compared to the original soil pH, Cmic and Pmic declined. Moreover, there were critical pH values at both extremes (3.0 on the acidic side and 8.0 to 8.5 on the alkaline side), beyond which most of microorganisms could never survive. The effect of pH on Cmic and Pmic was also related to the original soil pH. The higher the original soil pH was, the less Cmic or Pmic were affected by pH change. It is suggested that soil microorganisms that grow in a soil environment with a more neutral soil pH range (i.e. pH 5.5-7.5) may have a greater tolerance to pH changes than those growing in more acidic or more alkaline soil pH conditions.     

两个小麦品种对根际土壤中磷的吸收

Inorganic soil phosphorus extractable with sodium bicarbonate(NaHCO3-Pi),soil pH and root hairs length and density in the rhizosphere of two winter wheat cultivars (Tritium aestivum L.cv.Shichum,Sleipner)grown on a high pH Chinese silt loam(52.7 mg NaHCO3-Pikg^-1) and a Danish sandy loam(43.4mg NaHCO3-Pi kg^-1)wer studied to assess how these wheat cultivars differed in phosphorus uptake.The rhizosphere soil pH of two wheat cultivars grown on the two soils were fairly unchanged with increasing distrance from the roo surface.However the root hairs of Shichun were 2.1 times longer than those of Sleipner,Root surface area(RSA) of Shichun increased by 192% due to root hairs whereas root hairs of Sleipner increased RSA by 68% only.Hence the root system of Shichun was in contact with more soil than that of Sleipner,even though Sleipner had a longer root,Grown at the lower pH and level of NaHCO3-Pi in the Danish soil Shichun absorbed more inorganic phosphorus than Sleipner whereas at the higher pH and level of NaHCO3-Pi in the Chinese soil there was no phosphorus uptake difference between the two wheat culivars.     

磷肥减施对玉米根系生长及根际土壤磷组分的影响

【目的】 我国农业过量和不合理施用磷肥现象普遍存在,导致磷资源的浪费,对环境也造成潜在威胁。研究减少磷肥用量对玉米产量、根系形态及根际中磷转化特征的影响,为集约化农业生产体系中磷肥合理施用提供技术基础。 【方法】 在河北省衡水小麦玉米轮作体系下连续三年进行了田间试验,在冬小麦季设置4个P₂O₅用量处理:0、112.5、150.0、187.5 kg/hm2,收获后在原处理小区免耕播种夏玉米。利用WinRHIZO根系分析系统分析获取根长、直径等数据,测定玉米籽粒产量、生物量和地上部磷含量及根际土壤中磷形态等指标。 【结果】 与农民习惯磷肥用量(P₂O₅187.5 kg/hm2)相比,3年磷肥用量减施20%~40%处理(P₂O₅150和112.5 kg/hm2),玉米籽粒产量、根系长度与直径和土壤有效磷含量尚未发生明显变化。但3年不施磷处理,根际土壤有效形态磷含量和玉米籽粒产量开始出现下降趋势。2009年和2010年玉米收获期,不施磷肥处理根际土壤有机磷含量低于非根际土壤。2008年玉米苗期和收获期土壤有机磷分组中,中等活性有机磷含量最高;磷肥减施20%~40%处理苗期根际中中等活性有机磷含量显著低于非根际土壤。土壤无机磷形态分组研究发现:从玉米苗期到收获期,各磷肥处理根际和非根际土壤中Ca₂-P下降明显;而不同磷肥处理间土壤中Ca₁₀-P、Ca₈-P、O-P (闭蓄态磷)、Al-P和Fe-P含量差异不显著。减施磷肥处理2008年玉米苗期根际土壤微生物量P含量较非根际土壤高;与习惯施肥量相比,磷肥减施未明显降低根际土壤微生物量磷。 【结论】 在华北小麦玉米轮作种植体系下,在土壤肥力水平较高地区,连续3年将小麦季磷肥的习惯用量减少20%~40%,对夏玉米产量、根系形态以及根际土壤无机磷、有机磷、微生物量磷含量影响尚不明显,因此,该地区磷肥施用量可从习惯用量的P₂O₅180 kg/hm2减至112.5 kg/hm2。     

间作作物菌根菌丝对红壤磷形态的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在植物与土壤系统中扮演着重要的角色,能促进寄主植物对养分尤其是磷(P)的吸收。间作在提高土壤P素利用及增产增收等方面具有重要作用。本研究通过三室隔网分室盆栽模拟试验,在玉米/大豆间作种植体系下,对菌丝室进行不同形态P处理[不施P(P0)、施用无机磷(IOP50)、施用有机磷(OP50)],同时在根室进行不同AMF处理[不接种(NM)、接种Funneliformis mosseae(FM)],研究了不同外源形态P添加和AMF处理下,菌根作物对菌丝室红壤中不同形态P吸收利用的影响。结果表明:与单作-FM-IOP50处理相比,间作-FM-IOP50处理下的玉米P吸收量显著增加150.2%,大豆P吸收量增加24.5%;除大豆单作-P0处理外,接种FM均明显降低菌丝室土壤有效磷含量。除大豆单作-FM处理外,施用IOP50使土壤有效磷含量在单作条件下最高,而在间作条件下则最低。对红壤P形态的分级结果表明,接种AMF均一定程度增加了Ca_2-P、Al-P、Org-P、O-Al-P、Ca_(10)-P的含量,而间作则显著提高了作物对土壤Ca_2-P、Fe-P的吸收;相比其他处理,土壤Ca_2-P、Org-P、O-Al-P含量在间作-FM-IOP50组合处理下较高(P0.05)。相关分析显示,Ca_2-P与玉米植株P吸收量呈显著负相关,而O-Al-P与大豆植株P吸收量呈显著负相关。总之,接种FM、磷肥施用与间作均在一定程度上促进了宿主作物对P的吸收累积。其中间作-FM-IOP50组合是促进间作玉米生长、P素吸收及Ca_2-P、Org-P、O-Al-P增加的最佳组合,通过促进无机磷的活化而改善作物对P素的吸收利用,有效削减土壤P素的残留,若将其应用于滇池流域,可望减少P素的流失。     

不同水分状况对红壤和黄褐土速效钾含量的影响

通过120 d的实验室恒温（25±1℃）培养试验,研究了不同水分条件（含水量0、25%和40%及干湿交替）对红壤和黄褐土速效钾（K）变化的影响。结果表明,无论施钾与否,红壤恒湿处理（25%和40%）的速效K高于干燥土壤,并且随着培养时间的延长有增加的趋势;黄褐土与红壤相反,恒湿处理的速效钾低于干燥土壤。同一土壤25%和40%含水量恒湿处理的速效钾含量差异不显著,表明土粒表面水膜的厚薄不是影响土壤钾有效性的控制因素。干湿交替条件下,红壤速效钾变化不明显,黄褐土速效钾逐渐增加,干燥过程可促进黄褐土层间K+的释放。随着干湿交替次数的增加,红壤固钾能力有增加的趋势,黄褐土的固钾能力逐渐下降。     

两个水稻基因型根际磷素组分、pH以及磷酸酶活性的动态变化

A rhizobox experiment with two phosphorus （P） treatments, zero-P （0 mg P kg^-1） and plus-P （100 mg P kg^-1） as Ca（H2PO4）2.H2O, was conducted to study the chemical and biochemical properties in the rhizosphere of two rice genotypes （cv. Zhongbu 51 and Pembe） different in P uptake ability and their relationship with the depletion of soil P fractions. Plant P uptake, pH, phosphatase activity, and soil P fractions in the rhizosphere were measured. Both total dry weight and total P uptake of Pembe were significantly （P 〈 0.05） higher than those of Zhongbu 51 in the zero-P and plus-P treatments. Significant depletions of resin-Pi, NaHCO3-Pi, NaHCO3-Po, and NaOH-Pi, where Pi stands for inorganic P and Po for organic P, were observed in the rhizosphere of both Zhongbu 51 and Pembe under both P treatments. Pembe showed a greater ability than Zhongbu 51 in depleting resin-Pi, NaHCO3-Pi, NaHCO3-Po, NaOH-Pi, and NaOH- Po in the rhizosphere. HCl-Pi and residual-P were not depleted in the rhizosphere of both genotypes, regardless of P treatments despite significant acidification in the rhizosphere of Pembe under zero-P treatment. Higher acid phosphatase （AcPME） activity and alkaline phosphatase （AlPME） activity were observed in the rhizosphere of both Zhongbu 51 and Pembe compared to the corresponding controls without plant. AcPME activity was negatively （P 〈 0.01） correlated to NaHCO3-Po concentration in the rhizosphere of both Zhongbu 51 and Pembe, suggesting that AcPME was associated with the mineralization of soil organic P.     

石灰性潮土长期定位施肥对小麦根际无机磷组分及其有效性的影响

在长期定位施肥的基础上，采用网室盆栽试验，研究了石灰性潮土中不同施肥处理对冬小麦根际土壤与非根际土壤中无机磷组分及其有效性的影响。结果表明，不同施肥处理的供试土壤无机磷组分均以磷酸钙盐为主，平均占无机磷总量的73．9％，其它组分占26．1％。不施磷肥的各处理（CK、N、NK）中，小麦生物量和吸磷量均较低，小麦根际土壤与非根际土壤中无机磷总量变化不大，Ca2-P和Ca8—P在各处理的根际土壤中含量均很低。在施用磷肥的各处理（NP、PK、NPK）中，NP和NPK处理小麦的生物量和吸磷量均显著高于PK处理，而PK处理根际与非根际土壤中无机磷各组分的增幅明显高于NP和NPK处理。磷肥和有机肥处理，均显著提高小麦的吸磷量和生物学产量，各处理根际与非根际土壤中无机磷组分含量和总量增加的幅度以1．5（M＋NPK）处理最高。对不同施肥处理的小麦根际各无机磷形态及其与土壤速效磷间的相关分析表明，Ca2-P与土壤速效磷间的相关性达极显著水平，Ca8-P、Al-P、Fe—P达显著水平，O-P、Ca10—P不显著。