不同土壤水分供应下锌对玉米叶片超微结构的影响

选择 土为供试土壤, 进行盆栽玉米试验, 设定0和5.0 mg·kg^-1两个锌处理, 按土壤饱和持水量的40%~45%和70%~75%在玉米的4叶1心期实施干旱和正常水分处理。生长50 d后, 测定不同土壤水分与锌供应状况下植株生物量和锌含量, 利用透射电子显微镜观察完全伸展新叶的超微结构变化, 以期揭示不同土壤水分供应下, 植物对施锌的响应机理。结果表明: 土壤水分供应充足条件下, 与不施锌相比, 施锌玉米地上部生物量和总干重分别增加78%和52%, 根系和地上部锌含量和锌吸收量增加较多; 而干旱条件下, 施锌对玉米生物量无显著影响。干旱条件下缺锌玉米叶片维管束鞘细胞中叶绿体结构基本保持完好, 淀粉粒和基质片层清晰可见, 但叶肉细胞中叶绿体膜受损, 基质片层结构出现皱缩, 基粒片层减少; 施锌玉米叶片维管束鞘细胞中叶绿体结构保持完好, 叶绿体周围的线粒体数目较多, 叶肉细胞中叶绿体中脂肪颗粒增多, 叶片维管束鞘细胞与叶肉细胞之间可见清晰的胞间连丝。土壤水分充足处理下, 缺锌叶片细胞膜出现皱缩, 维管束鞘细胞叶绿体淀粉粒增多, 片层结构受损, 严重时维管束鞘细胞中内溶物消失, 残存的叶绿体中仅有淀粉粒和少许片层; 叶肉细胞中叶绿体可见淀粉粒, 但片层结构少, 有些出现断裂、收缩。土壤水分充足条件下, 施锌玉米维管束鞘核叶肉细胞结构清晰, 叶绿体结构完整。结论认为: 锌对干旱胁迫下玉米叶片细胞结构的破坏有一定的缓解作用; 但土壤水分正常供应下, 缺锌导致细胞结构受损程度比干旱情况下更严重。     

不同水分状况下施锌对玉米生长和锌吸收的影响

选择潮土(砂壤)和土(粘壤)两种质地不同的土壤,进行盆栽试验,研究不同土壤水分条件下施锌对玉米生长和锌吸收的影响。结果表明,施锌显著增加了玉米植株根、茎、叶以及整株干物质重;缺锌条件下玉米植株根冠比、根叶比和根茎比趋向增大。施锌显著提高了玉米植株各器官中锌的浓度和吸收量,并明显促进锌向地上部运移。干旱胁迫抑制了玉米植株生长,根冠比、根茎比、根叶比增大;随着土壤水分供应增加,植株生长加快,各器官生物量以茎和叶增加大于根。水分胁迫下,在潮土上玉米叶片中锌浓度上升;在土上叶片中锌浓度下降。但增施锌后,根和茎锌浓度增加幅度较大,叶片增加幅度较小;施锌和水分胁迫对根和茎锌浓度的交互作用极显著。水分胁迫下,玉米植株对锌的吸收总量减少。水分胁迫和锌肥施用对玉米叶片、茎锌吸收量的交互作用十分显著,但对根锌吸收量的交互影响不显著。     

分层供水和表层施锌对玉米植株生长和锌吸收的影响

进行分层水分隔离盆栽试验,模拟田间不同层次土壤中水分含量分布不均条件,研究表层土壤施锌情况下,玉米植株生长和锌吸收以及根系在表层和底层土壤中的分配。结果表明,施锌明显促进了玉米地上部生长。在土壤表层水分充足时,施锌对植株增长效果较明显,有利于玉米利用土壤水分。缺锌条件下,改善土壤水分并未显著提高玉米生物量。表层土壤干旱时,上下层土壤中根系干物重之比减小,底层土壤中根系分布相对增加,当表层土壤水分增加时,根系在表层土壤中干物重显著增加,分布相对增多。施锌并没有影响根系在不同层次土壤中的分配。表层土壤水分对苗期玉米植株锌吸收总量有显著影响,干旱条件下,玉米植株锌吸收总量下降;底层土壤水分供应状况对玉米锌浓度影响不大,但植株中锌向地上部运转增加。尽管施锌没有提高生长早期玉米根系生长和对底层土壤水分的利用,但本研究表明缺锌旱地土壤上如通过灌溉等措施增加了耕层土壤水分,应该注意施用锌肥,否则严重影响玉米生物量和玉米对土壤水分的利用效率。     

不同水分状况下施氮对夏玉米水分利用效率的影响

通过盆栽试验采用五因素五水平通用旋转组合设计(1/2实施)方案,研究了不同水分状况下氮肥的用量和施用时期对夏玉米水分利用效率的影响。结果表明,施氮对夏玉米水分利用效率的影响大于土壤含水量,但子粒产量和生物产量水分利用率(WUE子粒和WUE生物)对施氮时期的要求不尽相同,苗期和灌浆期施氮对WUE子粒的影响较显著,而苗期和拔节期施氮对WUE生物的影响则更显著。从单因素效应看,并非施氮量和土壤含水量越高越好。水氮高效配合的关键期是拔节期,且存在阈值反应,其阈值是N0.2g/kg,土壤含水量为21%。低于阈值水平,水氮交互作用不明显,高于阈值水平,水氮互作效应显著。     

水分胁迫下氮、钾对不同基因型夏玉米氮代谢的影响

采用盆栽试验研究了水分胁迫和适量供水条件下,氮、钾对2种基因型夏玉米陕单9号(抗旱品种)和陕单911(不抗旱品种)各生育期体内硝酸还原酶活性、脯氨酸、甜菜碱和可溶性蛋白质积累的影响,旨在从氮代谢方面揭示这些因子的抗旱机理。试验结果表明,水分胁迫下,硝酸还原酶活性显著降低,不抗旱品种降低更甚;脯氨酸、甜菜碱和可溶性蛋白质有不同程度累积,抗旱品种含量和变幅大于不抗旱品种。2品种苗期对水分胁迫响应较弱,脯氨酸、甜菜碱和可溶性蛋白质含量低;拔节和抽雄期响应强烈,这些化合物含量增高,其中甜菜碱含量达到高峰时间比脯氨酸晚。水分胁迫下,施用氮肥能显著提高硝酸还原酶活性及脯氨酸、甜菜碱和可溶性蛋白质含量,改善氮代谢。不抗旱品种2种氮肥用量的效果有显著差异;抗旱品种在低氮用量时效果显著,低、高氮肥用量间无显著区别。适量供水下,氮肥作用明显下降,表明氮肥不仅在于供应养分,而且还能通过改善氮代谢而增强作物的抗旱性能。钾肥对受水分胁迫的夏玉米表现出比氮肥更突出的效果,而在适量供水时效果消失,表明在作物受旱条件下,显著改善作物氮代谢是钾增强作物抗旱性的主要机理之一。     

施用磷和锌对植株体中锌营养及代谢的影响

A solution culture experiment was conducted to investigate the growth,the accumulation and translocation of Zn,and the metabolic changes of 24 days old plants of corn and wheat with the varied suply of phosphorus(0,0.12,0.6 and 3.0mmol L^-1)and zinc (0.1 and 2.0umol L^-1) under controlled environmental conditions.The results showed the highest dry matter production of both corn and wheat under the moder ate combination of phosphorus(0.6mmol L^-1) and zinc(2.0 umolL^-1) as compared with other imbalance applications of phosphorus and zinc.Excessive P supply significantly inhibited the translocation of Zn from roots of corn to the aboveground part,thus decreasing the content of Zn in the shoots.Application of 3.0 mmolL^-1 P could also reduce the water-soluble Zn in plant tissues,leading to an increase in the cell plasma membrane permeability,a decrease in the dehydrogenase activity in roots and the activity of nitrate reductase in leaves,and a decline in the uptake of nitrate by plants.A similar decrease occurred in superoxide dismutase(SOD) and plasma membrane adenosine triphosphatase(ATPase)activity in Zn-deficient plants.But,with increasing P supply the activity of ATP ase in both corn and wheat increased and reached the maximum at the P-supplying level of 3.0 mmolL^-1.Similar to the effect of high P supply.no or low P(0.12mmolL^-1) supply could be detrimental to dry matter production and physiological functioning of the plants.Corn plants showed a more significant response to the imbalance supply of P and Zn than wheat plants.The possible physiological and biochemical mechanism of phosphorus-zinc antagonistic interaction in corn and wheat might be attributed to decrease in physiological availability and activation of Zn.     

干旱条件下土壤中锌的有效性及与植物水分利用的关系

我国北方地区石灰性土壤上缺锌与干旱限制因子同时存在,影响作物生长和产量提高。本文综述了干旱胁迫影响土壤锌的有效性和植物对锌吸收利用的可能机制:土壤中锌不同形态间的转化与化学行为、根际土壤中锌的移动性、植物根系形态和生理反应、植物体内锌的运输以及植株对锌的需求等在水分胁迫下都可能发生变化。植物锌营养状况可能与植物气孔开闭、活性氧代谢和基因转录因子-锌指蛋白的形成等关系密切,从而影响植物对水分的吸收利用和对干旱胁迫的适应。     

不同耕作措施对土壤水分和青贮夏玉米水分生产率的影响

适宜的耕作与覆盖措施可在不同程度节约农业用水。本文选用了翻耕处理、燃茬免耕处理和覆盖免耕处理为主要耕作措施,开展了为期2a的田间试验,研究不同措施对农田土壤含水量、土面蒸发、夏玉米生长指标、产量和水分生产率的影响。研究结果表明在降雨较少年份(2010年),覆盖免耕处理0～20cm土壤含水量均高于其他2处理,2a试验期间覆盖免耕处理0～120cm土壤贮水量一直高于其他2处理,且其土面蒸发量最小。2a试验期间,覆盖免耕青贮夏玉米产量较翻耕和燃茬免耕分别提高了11%和9%,青贮夏玉米水分生产率分别提高了11.7%和14.8%。覆盖免耕能减少土面蒸发和提高水分生产率,因此建议在北京地区夏玉米种植采用覆盖免耕措施。     

盐渍条件下不同施锌量对玉米幼苗生长和锌形态转化的影响

为揭示外源锌在绿洲盐化潮土中的转化特征,通过盆栽模拟试验,探究了盐渍条件下不同施锌量对玉米幼苗生长和锌形态转化的影响。结果表明,无论非盐渍条件还是盐渍条件下,随着施锌量的增加玉米的株高和干重均呈先增加后减小的趋势,施锌量为5～10 mg/kg时达到最大。玉米含锌量随施锌量的增加而增大,吸锌量随施锌量的增加先增大后减小,施锌量为10 mg/kg时达到最大。施锌0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/kg处理的株高与不施锌比较,在非盐渍条件下分别增加13.60%、13.89%、15.58%、20.84%、21.57%、19.58%,在盐渍条件下分别增加3.31%、8.00%、9.74%、11.51%、8.41%、6.87%。由此认为,绿洲盐化潮土的适宜施锌量为5～10 mg/kg,有害或过量施锌量为≥20 mg/kg。随施锌量的升高,盐渍条件下的土壤有效锌(DTPA-Zn)、碳酸盐结合态锌(CAB-Zn)、松结有机结合态锌(WBO-Zn)、氧化锰结合态锌(OxMn-Zn)、无定形氧化铁结合态锌(AOFe-Zn)、晶形氧化铁结合态锌(COFe-Zn)和残留矿物态锌(RES-Zn)均呈上升趋势,分别增加了15.63%～767.19%、7.69%～296.92%、5.68%～270.45%、0.72%～19.42%、1.82%～65.25%、1.01%～37.61%、0.18%～6.92%。与非盐渍条件下相比,盐渍条件下的玉米株高、干重、含锌量、吸锌量、土壤有效锌(DTPA-Zn)、植物可利用态锌(碳酸盐结合态锌、松结有机结合态锌、氧化锰结合态锌)均降低,其他态锌(无定形氧化铁结合态锌、晶形氧化铁结合态锌和残留矿物态锌)均升高。综合分析认为,施用适量锌肥能显著提高玉米的耐盐性,缓解长期盐分胁迫带来的毒害,在短期内能有效改善土壤-作物系统的锌营养水平。     

绿洲盐化潮土施镁对玉米幼苗生长、活性氧自由基代谢和锌营养的影响

【目的】甘肃河西走廊绿洲盐化潮土地玉米缺锌现象非常普遍,土壤镁含量高通常被认为是造成土壤和作物缺锌的重要因素之一,本文探讨了绿洲盐化潮土锌、镁之间的关系。【方法】采用盆栽模拟试验方法,以硫酸镁为原料,设加入Mg2+0、74、147、221、515 mg/kg,形成交换性Mg含量分别为287.3、349.2、411.6、487.9、755.2 mg/kg的混合土壤,来模拟绿洲盐化潮土含镁量低、较低、中等、较高、极高5种类型。在玉米生长期间浇灌去离子水,用重量法控制水分的供应。玉米生长45 d收获,测定株高后,采集心叶下第二个叶片鲜样用于测定叶绿素含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量。植株分地上部和根系,烘干粉碎后用于测定锌的含量。【结果】1)较高和极高的土壤交换性镁抑制玉米幼苗的生长。镁加入量为22l mg/kg,土壤交换性镁含量达到487.9 mg/kg时,玉米植株矮小,生长已受到胁迫,加入量为515 mg/kg,土壤交换性镁含量达到755.2 mg/kg时,玉米株高显著降低了14.5%,植株叶缘焦枯,个别植株叶片出现白色条纹,表现出明显的镁中毒症状和典型缺锌症状。2)随施镁量的增加或土壤含镁量水平的提高,玉米地上部和地下部的干重分别降低了11.9%~38.3%和4.6%~23.0%,茎叶干重的降低幅度明显高于根系。3)随施镁量的增加或土壤含镁量水平的提高,玉米叶片叶绿素含量降低了9.4%~45.9%,用量达到515 mg/kg时几乎降低了一半,导致地上部叶片出现枯黄。叶片SOD、POD、CAT活性都是先升高再迅速降低,峰值分别出现在147 mg/kg、74 mg/kg和147 mg/kg,用量达到515 mg/kg时分别降低了49.75%、48.06%和32.21%;MDA含量始终呈增加趋势,增幅在20.39%~183.58%。4)施镁显著降低了玉米幼苗的锌含量和吸收量,但对茎叶和根系的抑制程度不同。与不施镁处理相比,茎叶锌含量降低了4.05%~57.09%,吸收量降低了15.41%~73.55%;根系锌含量降低了7.55%~18.99%,吸收量降低了11.62%~37.40%,不管是锌含量还是吸收量,根系的降低幅度都明显低于茎叶。这也导致锌从根系向地上部的转运显著降低,施镁147 mg/kg时锌的转运率还有46.60%,施镁515 mg/kg时只有34.55%,仅达到不施镁水平的62%。5)随着施镁量的增加或土壤含镁量水平的提高,土壤有效锌含量也显著降低,降幅在11.4%~46.6%,特别是施镁515 mg/kg,土壤交换性镁含量达到755.2 mg/kg时,土壤有效锌含量已降至0.47 mg/kg,超过了土壤缺锌临界值(DTPA-Zn0.5 mg/kg)。【结论】绿洲盐化潮土上的玉米缺锌问题与土壤含镁量水平密切相关,随着施镁量的增加,玉米幼苗的生长受到抑制,株高、干重、叶片中的叶绿素含量和SOD、POD、CAT活性都显著降低,MDA含量显著增加。施镁抑制了玉米幼苗对锌的吸收,对茎叶的抑制程度明显高于根系,导致锌从根系向地上部的转运率显著降低。施镁降低了土壤有效锌含量,用量达到515 mg/kg时,土壤有效锌含量已低于缺锌临界值。     

燕山丘陵区锌肥不同施用方式对春玉米穗部性状及产量的影响

通过两年田间试验,以京单128玉米品种为材料,通过3种锌肥施用方式[底施锌肥(DS)、冲施锌肥(CS)、喷施锌肥(PS)]研究了不同锌肥施用方式对燕山丘陵区春玉米穗部性状、产量及籽粒含锌量的影响。试验结果表明,增施锌肥能够显著提高春玉米产量,不同锌肥施用方式增产效果表现为PSCSDSCK,平均增产率分别为15.2%、12.0%和5.4%。增施锌肥后穗长、穗粗、行粒数、百粒重呈增加趋势,禿尖长呈明显降低趋势,其中禿尖长和行粒数变异明显,变异系数分别为55.2%和6.8%,说明增施锌肥主要是通过降低果穗禿尖、增加行粒数来增加穗粒数,从而增加产量。同时增施锌肥能够显著增加玉米籽粒锌含量,施用效果也表现为PSCSDSCK,平均增幅分别为50.4%、36.9%和30.8%。由此认为,在典型缺锌地区的燕山丘陵区种植玉米时增施锌肥是增加玉米产量,改善产品品质的重要途径,在施用方式上以喷施最佳,冲施次之。     

垄作免耕技术对土壤水分和玉米产量的影响

摘要：该文以2006年建立的垄作少免耕定位试验田为研究对象,分析了传统垄作和碎秆全量覆盖垄作少免耕和高留茬垄作少免耕3种耕作方式对土壤水分以及作物产量等的影响,以建立适合玉米垄作体系的垄作播种技术。5 a长期定位试验结果表明,垄作少免耕种植模式能够改善土壤结构,增加土壤蓄水保墒能力,提高土壤水分利用效率;与传统垄作模式相比,碎秆全量覆盖和高留茬覆盖2种垄作少免耕模式的作物产量分别增加了4.1%～10.7%和1.9%～6.4%,土壤水分利用效率分别提高了5.4%～10.2%和4.1%～7.9%,其中碎秆全量覆盖垄作少免耕模式效果最为明显。研究结果可为辽宁省垄作播种模式的开展提供参考。     

沃特和PAM施用方式对土壤水分及玉米生长的影响

为了鉴别沃特保水剂和PAM不同施用方式的施用效果,在陕北黄土丘陵沟壑区开展了撒施、沟施、穴施对土壤水含量和玉米生长影响的田间试验。结果表明不同施用方式提高了0～10cm土层土壤水含量,而30～40cm土层土壤水含量则随降水量的多少呈现出不同的规律性。随着玉米的生长,不同施用方式影响的土层深度逐渐加深,从三叶期0～50cm土层增加到成熟期的0～200cm土层,土壤水含量表现为沟施、穴施高于撒施,撒施高于对照。3种施用方式对玉米出苗无显著影响,但均提高了玉米生物量、籽粒产量、水分利用效率,降低了玉米的耗水量,其中沟施、穴施的效果强于撒施。沃特、PAM相同施用方式对土壤水含量和玉米生长无显著影响,且沟施和穴施之间无显著性差异,但沃特单位施用量单位面积的增产量高于PAM。玉米生产中,沃特、PAM应以沟施或穴施为主。     

Zinc bioavailability in maize grains in response of phosphorous–zinc interaction

Phosphorous (P) and zinc (Zn) are plant nutrients that interact with each other in soil–plant systems. Such interactions may cause deficiency of one of the nutrients interacting with each other if interactions are antagonistic. In the present trial, a field experiment was conducted to investigate the interactive effect of Zn (0 and 16 kg ha^?1) and P (0 and 60 kg ha^?1) on growth, yield and grain Zn concentration of two maize (Zea mays L.) genotypes, i.e., Neelam (local) and DK‐6142 (hybrid). Growth and yield of both maize genotypes were increased by the application of Zn and P treatments compared with control, but Zn+P was more effective than their sole application. When compared to control, combined application of Zn+P increased grain Zn and P concentrations by 52% and 32%, respectively, averaged for the two genotypes. Single application of P decreased grain Zn concentration by 10% over control. Application of P and Zn particularly in combination decreased the grain [phytate] : [Zn] ratio and increased the estimated human Zn bioavailability in grains based on a trivariate model of Zn absorption in both maize genotypes. Conclusively, combined Zn+P application appeared more suitable for enhancing grain yield and agronomic Zn biofortification in maize grains. However, Zn fertilization aiming at increasing grain yield and grain Zn concentration should consider the genotypic variations and P rate.     

施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响

在田间小区遮雨条件下,采用有交互作用的双因素试验方法,设置了连续干旱0～32 d等7个水分处理及N 0、140、280 kg/hm2 等3个氮肥处理,研究施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响。结果表明,轻度干旱条件下,随着施氮量的增加,夏玉米的株高、叶长、叶宽、茎粗等形态指标,生物量和产量都增加;中度干旱时,适量施用氮肥,夏玉米的形态指标、生物量及产量均高于不施氮肥和大量施用氮肥;严重干旱时,随着施氮量的增加,夏玉米的形态指标、生物量和产量都呈逐渐下降趋势。本试验结果说明,施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长有不同影响,应根据干旱程度选择合理的施氮量,以减小干旱带来的损失。     

土壤干旱条件下锰肥对夏玉米光合特性的影响

在盆栽条件下进行了土壤干旱时夏玉米施用微量元素锰的试验。通过测定拔节期玉米叶片气孔导度(Cs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、光合速率(Pn)和水分利用效率(WUR)等指标,探讨了干旱胁迫下外源锰对夏玉米光合特性的影响。结果表明,施用锰肥能降低光合作用的气孔限制和非气孔限制,显著提高夏玉米光合能力。锰肥对夏玉米光合作用的影响在土壤干旱时尤为显著。土壤干旱情况下,锰肥可使玉米叶片Cs增加58.11%,Pn和WUR分别增加42.07%和50.00%,从而减轻了土壤干旱对玉米光合作用的抑制。     

分室法研究不同磷况下两种接种丛枝菌根玉米

A modified glass bead compartment cultivation system was used to compare some chemical and biolog-ical properties of the two arbuscular mycorrhizal (AM) fungi Glomus mosseae and Glomus versiforme usingmaize (Zea mays) as the host plant with four added levels of available phosphorus (P). The proportion of host plant root length infected was determined at harvest. Shoot and root yields and nutrient concentra-tions were determined, together with the nutrient concentrations in the AM fungal external mycelium. Themorphology of various mycorrhizal structures of the two AM fungi was also compared by microscopic obser-vation. Inoculation with G. mosseae gave higher plant yields than that with G. versghrme, and the two fungiresponded differently in infection rate to areilable phosphorus level. Root infection rate of mycorrhizal maizecolonized by G. mosseae decreased markedly with increasing P level, and there was very poor development of the extraradical mpcelium at the highest rate of P addition. In contrast, G. versiforme showed greater tolerance to increasing P level. Elemental analysis showed that phosphorus, copper and zinc concentrations in the external mycelium differed between the two fungi and were much higher than those in the host plant. Differences in the morphology of the two fungi were also observed.