施氮对大豆根瘤生长和结瘤固氮的影响

采用框栽试验研究了施氮对大豆根瘤生长和结瘤固氮的影响,结果表明,施氮对大豆根瘤形成、生长和固氮能力有显著影响,随着N用量的增加,根瘤干质量、根瘤数量呈现先逐渐增加而后降低的趋势,而固氮酶活性和豆血红蛋白含量则表现为持续下降的趋势,适量施氮对根瘤生长有显著的促进作用,当氮素供应不足时则会抑制根瘤的生长,但当氮素供应过量时也会抑制根瘤的形成.从根瘤干质量和根瘤数量来看,各处理间表现为N100>N200>N50>N25>NO,以N100处理下根瘤干质量最大,根瘤数量最多,显著高于不施氮(N0)和其他施氮处理,从不同生育时期来看,根瘤干质量表现为从苗期到花期再到鼓粒期,大豆根瘤的数量呈现出先明显增加后逐渐减少的趋势,高峰出现在花期,而根瘤数量表现为花期>苗期.施氮显著抑制了固氮酶活性和豆血红蛋白含量,随施氮水平的增加,固氮酶活性和豆血红蛋白含量显著降低,表现为NO>N25>N50>N100>N200,表明施氮使大豆根瘤的固氮效率显著降低,因此,从大豆固氮效率来讲,施氮对大豆根瘤固氮具有抑制作用.方差分析结果表明,施氮和不施氮处理间均达到了5%的差异显著水平.因此,从大豆固氮和氮肥施用平衡的角度来看,应适量施用氮肥,既可以充分利用大豆的固氮功能,节约氮肥,又可以获得较高的产量.     

缺硼对大豆植株生长和根瘤固氮活性的影响

以普通结瘤大豆Ｂｒａｇｇ ｃｖ．（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｌ．）Ｍｅｒｒ．）及其超结瘤突变体ｍｔｓ３８２为试验材料,用营养液培养方法研究了缺硼对大豆植株生长和根瘤固氮作用的影响,结果表明,在缺硼条件下,植株根系生长受到抑制,变粗变短,颜色加深;地上部生长点坏死,使植株长得矮小,干重降低;根系结瘤能力和根瘤固氮活性明显下降,说明硼不仅对维持植株的正常生长,同时对根瘤的形成及其固氮活性都起着重要作用。     

减量施氮对带状套作大豆土壤通气环境及结瘤固氮的影响

为研究种植模式和施氮量对大豆土壤通气环境及结瘤固氮的影响,本研究采用二因素裂区试验设计,主区为种植模式:大豆单作(SS)、玉米/大豆带状套作(MS),副区为不同施氮量:不施氮(NN:0 kg hm^-2)、减量施氮(RN:45kghm^-2)和常量施氮(CN:60kghm^-2),监测了大豆生育期内土壤的O₂含量和土壤呼吸速率的动态变化规律,分析了各处理的土壤水稳性团聚体、容重和孔隙度差异,探讨了大豆生育期内结瘤量、固氮能力的变化特征。2年数据结果表明,与单作大豆相比,带状套作大豆可提高土壤O₂含量、>2 mm粒径团聚体的百分含量、显著增加土壤孔隙度、显著增强后期土壤呼吸的速率,显著降低<1mm粒径团聚体百分含量与土壤孔隙度;R5期根瘤干重差异不显著,但结瘤数量显著增加39.9%,固氮酶活性与固氮潜力也在此时显著高于单作大豆。各施氮量间,土壤O₂含量、0.25～1.00mm粒径的百分含量、带状套作大豆的土壤呼吸速率以RN处理最高,施氮能降低<0...     

缺磷对已结瘤大豆生长和固氮功能的影响

磷对大豆生长起着非常重要的作用,然而区别磷在大豆生长和根瘤功能中的影响非常困难。为阐明根瘤形成后缺磷对大豆植株生长和固氮功能的影响,采用水培方法,营养液中供给正常磷酸盐浓度(30 µmol L^-1)条件下,待根瘤形成后,将营养液中的磷水平分别转换为0 µmol L^-1 (无磷)和4 µmol L^-1 (缺磷),研究缺磷对大豆生长和结瘤固氮的影响。结果表明,大豆根瘤具有固氮功能后,进行营养液中不同浓度的磷酸盐处理,从处理第9天开始,缺磷对大豆生物量的影响才表现出来,而缺磷对根瘤形成和生长的影响从处理开始就比较明显。处理第9天,无磷、缺磷和正常磷处理根瘤数比处理第3天分别增加11.8%、15.4%和20.0%,单位植株豆血红蛋白含量和单位根瘤豆血红蛋白含量都随磷浓度增加而增加。该结果表明,在保证大豆形成一定数目的根瘤后,缺磷会明显影响根瘤生长和固氮能力。     

氮素营养和根瘤菌接种对大豆结瘤固氮和生长的影响

为研究不同氮素水平下接种大豆根瘤菌对大豆生长和结瘤固氮的影响,以大豆品种Williams 82为试验材料,采用蛭石法种植,设置无氮、低氮和高氮3种浓度的硝酸盐处理,接种USDA110大豆根瘤菌,研究不同氮素水平对大豆结瘤及氮含量的影响。结果表明,不同施氮水平对根瘤数目、根瘤干质量和根干质量都有不同程度的影响,施加高氮营养液会抑制大豆结瘤,而无氮处理则促进了大豆结瘤;根干质量呈现相反的变化趋势,无氮处理的根干质量最小,高氮处理的根干质量最大。不同施氮水平下,大豆不同器官氮含量在接菌和不接菌间表现出不同的变化趋势;高氮处理下的氮素含量显著高于低氮、无氮处理,不同器官氮含量整体表现出叶>根>茎的现象;不同氮水平条件下,不同叶位叶绿素值(SPAD值)在接菌与不接菌间无明显差异。叶形态指标的测定结果显示,高氮处理下叶面积、叶周长、叶长和叶宽均显著高于无氮处理;无氮接菌后叶面积和叶周长显著大于无氮不接菌处理,表明接菌不仅促进了根生长,还刺激了叶片增大。由此可知,不同氮素水平下,接种根瘤菌对大豆幼苗的结瘤固氮和生长发育的变化规律不同,适当增施氮素营养、配合根瘤菌剂的使用可促进大豆生长发育...     

氟磺胺草醚对大豆根瘤固氮酶活性及光合速率的影响

采用田间试验的方法研究了氟磺胺草醚对大豆根瘤固氮酶活性和叶片光合速率的影响。结果表明,在喷药后的38d内,氟磺胺草醚263g/hm2和525g/hm2施药一次对光合速率的抑制率分别为:3.72%～18.164%和8.13%～23.41%,对固氮酶活性的抑制率分别为:33.93%～73.97%和44.44%～79.43%,且第38天对根瘤固氮酶活性的抑制率最高。氟磺胺草醚263+263g/hm2和525+525g/hm2施药两次对光合速率的抑制率分别为:5.07%～42.574%和7.30%～44.50%,对固氮酶活性抑制率分别为:14.66%～65.77%和22.08%～70.96%,第23天对固氮酶活性抑制率最高。     

施氮对不同结瘤特性花生土壤固氮菌多样性和群落组成的影响

施氮对豆科作物土壤固氮菌的影响机理尚不明确。深入研究施氮对花生土壤固氮菌的影响,对花生田高效施氮和农业可持续发展具有重要意义。本研究以结瘤(花育22)和不结瘤(BL)花生为材料,设置N0(不施氮,0kg hm^–2)、N60 (减量施氮, 60 kg hm^–2)、N120 (常量施氮, 120 kg hm^–2)和N180 (过量施氮, 180 kg hm^–2) 4个施氮水平,探讨不同施氮水平对不同结瘤特性花生土壤固氮菌的影响。采用实时荧光定量PCR和高通量测序技术,以nif H基因为标靶,分析土壤固氮菌丰度、多样性和群落组成。结果表明:(1)施氮显著提高土壤氮组分含量, N120结瘤花生土壤中微生物量氮和可溶性有机氮显著高于不结瘤花生。不结瘤花生荚果产量随施氮水平呈线性增加,而结瘤花生产量不受施氮影响。(2)施氮条件下,不结瘤花生土壤nif H拷贝数显著降低,而结瘤花生土壤nif H拷贝数随施氮水平增加先降低后增加。(3)施氮对不结瘤花生土壤固氮菌多样性先抑制后促进,而施氮对结瘤花生土壤固氮菌多样性呈...     

套作荫蔽对苗期大豆叶片结构和光合荧光特性的影响

间套作系统中荫蔽是影响低位作物生长发育的主要因素。本研究采用玉米-大豆套作种植模式,以南豆12大豆品种为研究对象,设置2个行比配置,即1∶1(A1处理;1行玉米间隔1行大豆,间距50 cm)和2∶2(A2处理;2行玉米间隔2行大豆,玉米和大豆各自的行距均为40 cm,玉米和大豆间距为60 cm),净作大豆为对照(CK),研究玉米和大豆不同行比套作配置下荫蔽对大豆叶片光合荧光特性、解剖结构及超微结构的影响。结果表明,套作处理A1、A2的光合有效辐射(PAR)分别比CK显著降低91.2%、66.8%。叶绿素a含量分别降低50.2%和27.9%,净光合速率分别降低63.2%和37.8%。套作大豆功能叶片荧光参数F_v'/F_m'和F_q'/F_m显著高于净作大豆,而F_v/F_m、qP和NPQ低于净作。对于叶片结构,套作大豆叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度均低于CK,且净作大豆叶片厚度分别是A1和A2处理下的2.15倍和1.69倍;套作大豆叶片的叶绿体结构比较完整,无破碎现象,含淀粉粒稀少,随着荫蔽程度的加重,嗜锇颗粒、基粒片层和基质片层增多,叶绿体减小但其数目增多,而净作大豆叶片叶绿体中淀粉粒较多且色泽亮白,基粒片层和基质片层稀少。因此,玉米-大豆套作种植中不同行比配置导致低位作物大豆冠层光环境差异,直接影响大豆叶片结构特征和光合荧光特性。     

氟磺胺草醚对大豆根瘤固氮和蔗糖代谢的影响

采用田间试验方法研究了氟磺胺草醚茎叶处理对大豆根瘤固氮酶和蔗糖代谢的影响。结果表明:不同剂量的氟磺胺草醚茎叶处理对大豆根瘤生长无影响。氟磺胺草醚525g a.i./hm²用量下,根瘤固氮酶活性在施药后的38d内始终受到显著抑制,叶片和根中蔗糖合成酶活性受到长时间的抑制,同时叶片、茎、根系和根瘤中蔗糖含量均显著降低;263g a.i./hm²用量下,根瘤固氮酶活性在施药后的24d内显著降低,对叶片和根中蔗糖合成酶活性抑制作用最高值分别出现施药后的第10天和第18天,酶活性与对照相比分别降低15.22%和11.76%。氟磺胺草醚茎叶处理后,叶片、茎、根系和根瘤中蔗糖含量显著降低,蔗糖向根瘤中的供应不足是造成大豆根瘤固氮酶活性降低的一个重要原因。     

玉/豆套作荫蔽对大豆光合特性与产量的影响

在“玉/豆”套作模式下研究了不同株型玉米遮荫对大豆光合特性与产量效益的影响。结果表明,不同株型玉米下大豆生长的温、湿度和透光率是导致大豆叶片形态和光合特性在四叶期后出现差异的直接原因。田间光照不足导致大豆叶面积指数增加,比叶重减小,光合速率和叶绿素a/b值降低,且荫蔽越严重,光合能力越弱,产量越低。玉米收获后,大豆前期遭受的光合抑制得到缓解,光合生产逐渐恢复,恢复能力最强的为紧凑型玉米下的大豆,其生育后期的光合能力已接近单作大豆。初花期组织切片观察发现,随着荫蔽程度的加重,大豆叶片变薄,表皮细胞体积变大,角质层变薄,栅栏组织和海绵组织分化不明显,细胞间隙增大。总之,与紧凑型玉米套作,可减缓大豆生长过程中的弱光胁迫,保证全年高产、高效。     

惠水县玉米套作大豆对产量及效益的影响

为了探索玉米绿色增产技术模式,对玉米套作大豆与玉米净作进行产量、经济效益对比。在玉米相同种植密度下,玉米行间套种大豆时玉米群体的株高、穗长、穗行数、百粒重等与净作相比差异很小;净作可以增加有效穗数、行粒数和穗实粒数,从而提高玉米产量。净作比套作增加玉米9.1kg/667m2,而套作比净作增收98.8 kg/667m2的大豆,增加净产值491元/667m2,套作的效益更高。     

大豆与烤烟不同套作年限对根际土壤微生物数量的影响

为克服烟田连作障碍、提高烤烟产量和质量,以大豆套作烤烟为种植模式,调查大豆与烤烟不同套作年限下根际土壤三大类群微生物和与氮代谢相关的功能性微生物群落的数量变化及其与烤烟主要土传病害的发生情况之间的相互关系。结果表明,烤烟-大豆带状套作显著增加作物根际土壤的细菌(B)、放线菌(A)数量、B/F和A/F值,减少真菌(F)数量;也提高与土壤氮素代谢相关的氨化细菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌、自生固氮菌等功能性微生物数量;烟豆套作能降低烤烟主要土传病害的发生,其发生程度与烤烟根际土壤细菌及放线菌数量显著负相关,而与真菌数量极显著正相关。随着套作年限的延长,根际土壤的细菌(B)、放线菌(A)、B/F和A/F值以及氨化细菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌、自生固氮菌等有益菌群数量大幅度增加,真菌(F)及反硝化细菌的数量显著减少,对烟草土传病害的相对防治效果明显提高,以上效应表现为烤烟-大豆带状套作3年(A3)烤烟-大豆带状套作2年(A2)烤烟-大豆带状套作1年(A1)。     

带状套作荫蔽及复光对不同大豆品种(系)生长及产量的影响

选取我国南方套作模式下20个不同产量水平的大豆品种(系),于2013—2014年采用净作和遮阴(遮阳网或玉米)对比分析了高产和低产大豆品种在荫蔽期及复光期的生长特点。结果表明,荫蔽期间,茎叶干物重显著低于净作,分配规律表现为"茎多叶少",分别为58.4%和41.6%;与高产类型大豆相比,低产类型茎叶干重下降比例、茎长、茎长/茎粗、茎长/地上部干物质、茎长/叶面积显著增加;荫蔽期地上部干物质与产量呈显著正相关,茎干物质比例与产量呈显著负相关。光照恢复后,地上部干物质迅速增加,分配规律表现为"茎少叶多",复光后30 d分别为47.7%和52.3%;高产类型地上部干物质、叶面积、叶干重比例、茎粗均显著大于低产类型,茎长/茎粗、茎长/地上部干物质、茎长/叶面积均显著小于低产类型;地上部干物质、叶面积、茎粗、叶干物质比例与产量呈显著正相关,茎长/茎粗、茎长/地上部干物质、茎长/叶面积与产量呈极显著负相关。通过复光前后生长性状与产量的回归分析,复光后30 d的叶干物质比例、茎长/地上部干物质、茎粗可作为预测套作大豆产量的主要指标。上述结果表明,选择荫蔽期茎长较短、地上部干物质较大、叶面积更大,光照恢复期茎粗较大、叶干物质比例较大、茎长/地上部干物质较小的大豆品种可以在套作下获得高产。     

不同施氮量对套作大豆根系形态与生理特性的影响

在小麦/玉米/大豆套作模式中,利用挖掘法研究了施氮量在不同生育时期对套作大豆（贡选1号）一些根系形态与生理特性的影响。结果表明,在V3~R5时期,根干重、根瘤数、一级侧根长、伤流量均以低氮（纯氮45、90 kg hm^-2）处理最优;在R7时期,高氮（纯氮180、225 kg hm^-2）处理能够延缓大豆根系衰老,根干重、伤流量与施氮量呈正相关。根冠比与施氮量在V3~R5时期呈二次曲线关系,在生育末期呈直线递增关系。伤流量冠比(y)与三节期后天数(x)呈极显著负指数函数关系y=ae^-bx。伤流液氮素内含物中NO₃^-高于NH₄⁺,并随着施氮量增加而增加。在套作大豆整个生育时期中根系活力呈单峰曲线,低氮处理的套作大豆根系活力明显增强,高氮处理促使根系活力的峰值推迟至R3出现,并在生育末期（R7）保持高水平（＞116.00 μg g^-1 FW h^-1）。     

大豆PIN-Like(PILS)基因家族的鉴定、表达分析及在根瘤共生固氮过程中的功能

植物激素生长素在植物的生长发育过程中发挥了至关重要的作用,它的稳态和浓度梯度建立控制了几乎所有器官的极性建成。生长素在特定细胞中合成、运输、感知以及代谢降解建立了符合器官发育的生长素浓度梯度。在豆科植物中,根与土壤微生物互作形成了根瘤这一特殊的器官,进行生物固氮。然而,生长素稳态控制生物固氮的功能还未知。拟南芥中的研究表明,PIN-Like (PILS)蛋白协助调节的细胞内生长素稳态,并介导下游细胞核内的生长素信号传递。本研究以大豆作为研究模型,在大豆基因组中鉴定获得19个PILS家族基因(GmPILS),不均匀分布于大豆10条染色体上。GmPILS在大豆9种组织部位中表现出多种表达模式,且具有明显的组织表达特异性。GmPILS1e和GmPILS1f在根瘤菌体区域富集表达,使用人工微RNA沉默(artificialmicro RNA interference,amiRNAi)下调GmPILS1e和GmPILS1f在根瘤的表达,导致根瘤的固氮酶活性上升,而过量表达GmPILS1f导致根瘤的固氮酶活性下降,因此GmPILS1e和GmPILS1f可能参与大豆固氮酶活性的调节。这些结果为进一步解析大豆GmPILS家族基因的功能和作用机制奠定了基础,同时也为结瘤固氮在农业育种中的应用提供了有价值的基因资源。     

接种俄罗斯大豆根瘤菌对大豆生长和产量的影响

生物固氮是一种低能耗、无污染的植物生长氮素供应形式。应用这一技术,可减少化肥施用量,提高大豆产量和品质,收到节能增效、绿色环保的效果[1~3]。黑龙江省与俄罗斯远东地区阿穆尔州邻近,生态条件相似。2005年黑河农科所从全俄大豆所引进大豆根瘤菌OM.37和CB.51,进行田间试验,本文就引进的两个大豆根瘤菌对黑河92-1326大豆品种的增产作用进行分析。1试验设计与方法田间试验在黑龙江省农科院黑河农科所试验地进行,试验地为草甸暗棕壤。共设3个处理:①CK;②OM.37;③CB.51。施肥方法为:在播种前取菌剂2g(含菌量约为3亿/g),加水5mL,稀释后拌入250g种子,充分搅拌后,摊开晾干备用……     

减量施氮对玉米-大豆套作系统中作物产量的影响

通过田间试验,研究了种植模式(玉米单作、大豆单作、玉米-大豆套作)和施氮水平(0、180、240 N kg hm^–2)对作物产量和大豆光合特性、干物质积累的影响。结果表明,大豆叶片P_n、G_s、C_i、T_r和植株干物质积累量随生育时期的推移呈先增加后降低的趋势。与单作相比,套作处理大豆的P_n、G_s、T_r在V5期(玉米大豆共生期)显著降低,但在R2、R4、R6期(玉米收获后)无显著差异,地下部、地上部及总干物质积累量在各生育时期呈降低趋势,R4~R6期的作物生长率和经济系数则显著提高。玉米-大豆套作体系下,施氮显著提高了大豆花后叶片P_n、G_s、T_r和植株地下部、地上部及总干物质积累量,增加了大豆单株荚数和产量,与习惯施氮(240 N kg hm^–2)相比,减量施氮处理(180 N kg hm^–2)大豆的P_n在R4、R6期提高了3.57%、11.82%,总干物质积累量在R6、R8期提高了5.06%、10.21%,单株荚数、产量提高了8.30%、10.15%。减量施氮处理下,玉米-大豆套作系统的总产量最高,总经济系数为0.49,LER达2.17。玉米-大豆套作减量一体化施肥有利于提高大豆光合特性和干物质积累,提高大豆产量和玉米-大豆套作系统总产。     

玉米–大豆套作模式下氮肥运筹对玉米产量及干物质积累与转运的影响

玉米-大豆套作是西南地区玉米的主要种植模式之一,研究该模式下玉米适宜的氮肥运筹方式,对该区玉米生产具有重要指导意义。通过2年田间试验,研究了施90、180、270和360 kg N hm–2及底肥∶拔节肥∶穗肥=5∶0∶5、3∶2∶5、5∶2∶3对玉米–大豆套作模式下玉米产量及干物质积累与转运的影响。结果表明,在相同底追比条件下,玉米产量及干物质积累量随施氮量增加呈先增后减的变化趋势。施180 kg N hm–2可以显著促进玉米穗粒数、千粒重及有效穗数的增加,提高花前干物质转运量和花后干物质同化量,植株干物质积累量和最大增长速率亦达到最大;相同施氮量条件下,不同底追比对玉米产量及干物质积累的影响表现为:3∶2∶55∶0∶55∶2∶3。氮肥后移(3∶2∶5)可以促进花后干物质积累和向籽粒中转运,增大干物质最大增长速率,改善玉米穗部性状,与传统施肥方式(5∶0∶5)相比,氮肥后移处理2年平均产量提高了4.11%。施氮量及底追比对产量的交互影响显著,2010年以施270 kg N hm–2并按3∶2∶5底追比处理玉米产量最高,与相同底追比条件下施180 kg N hm–2处理差异不显著;2011年玉米产量以施180 kg N hm–2按3∶2∶5底追比处理显著高于其他处理,达到7803 kg hm–2。在本试验研究范围内,施180 kg N hm–2及底追比为3∶2∶5的处理是获得玉米–大豆套作模式下玉米高产的最佳氮肥运筹方式。     

玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响

空间配置是影响间作套种作物生长和产量构成的关键因素之一。本研究固定玉米–大豆套作带宽200 cm,玉米采用宽窄行种植,设置4个玉米窄行行距为20 cm(A1)、40 cm(A2)、60 cm(A3)和80 cm(A4)套作处理,2个玉米和大豆净作对照处理,研究行距配置对套作系统中玉米和大豆生物量、根系及产量的影响。结果表明,套作大豆冠层光合有效辐射和红光/远红光比值均低于净作,且随着玉米窄行的增加而降低。套作系统中大豆地上地下生物量、总根长、根表面积和根体积从第三节龄期(V3)到盛花期(R2)逐渐增加,但随着玉米窄行的增加而降低。套作玉米地上地下生物量从抽雄期到成熟期逐渐增加,根体积却逐渐降低,但这些参数随玉米窄行的变宽而增加。玉米和大豆在带状套作系统中产量均低于净作,且随玉米窄行的变宽,玉米产量逐渐增加,2012和2013两年最大值平均为6181 kg hm–2,而大豆产量逐渐降低,两年最大值平均为1434 kg hm–2,产量变化与有效株数和粒数变化密切相关。此外,玉米–大豆带状套作群体土地当量比(LER)大于1.3,最大值出现在A2处理,分别为1.59(2012年)和1.61(2013年),且最大经济收益也出现在A2处理(2年每公顷平均收益为1.93万元)。因此,合理的行距配置对玉米–大豆带状套作系统中作物的生长、产量构成和群体效益具有重要的作用。