外源氮对紫花苜蓿固氮酶活性和酰脲含量的影响及其相关关系研究

以‘甘农3号’为研究材料,采用室外(防雨网室)盆栽营养液砂培法,模拟土壤中2种氮素形态(NO₃^--N和NH₄⁺-N)的存在形式,研究混合态氮(NO₃^--N:NH₄⁺-N为1:1)的5个供氮水平(0,105,210,315,420 mg·L^-1)对紫花苜蓿固氮酶活性和酰脲含量的影响并筛选出最佳氮浓度;在筛选出的最佳氮浓度下研究2种形态(NO₃^--N和NH₄⁺-N)氮的7种不同的配比NO₃^--N:NH₄⁺-N(1/7,1/3,3/5,5/5,5/3、3/1,7/1)对紫花苜蓿固氮酶活性和酰脲含量的影响;并对根瘤固氮酶活性和酰脲含量之间的相关关系进行了分析。研究表明:最能促进紫花苜蓿酰脲累积和根瘤固氮能力的外源氮浓度为210 mg·L^-1;最佳混合型态氮配比为NO₃^--N:NH₄⁺-N=1/3。2种试验处理下紫花苜蓿地上部分酰脲含量(y)与固氮酶活性(x)之间分别存在显著正相关关系(P < 0.01),可分别用y=0.0321x+0.4759(R=0.911)和y=0.0313x+0.5545(R=0.960)表示,且2模型高度相似,这为寻求生产中评估紫花苜蓿固氮能力的简便方法提供理论依据。     

氮营养调控对紫花苜蓿根系形态及其解剖结构的影响

为探究外源氮调控对紫花苜蓿（Medicago sativa L.）生长早期根系外部形态及内部结构的影响,本研究模拟自然条件下土壤中可供植物吸收利用的不同浓度水平（0,105,210,315,420 mg·L^-1）的2种氮素形态（NO₃^--N,NH₄⁺-N）,以‘甘农3号’紫花苜蓿为材料,经营养液砂培,采用石蜡切片技术和根系扫描系统,展开试验研究。结果表明：2种氮形态各水平处理下根系生物量、总长度、表面积、体积、平均直径显著高于对照（P<0.05）,根系各指标均随氮素水平的增加呈先上升后下降的趋势,并在210 mg·L^-1处理下达到最大值,NH₄⁺-N处理好于NO₃^--N。根系输导组织解剖结构也表现为相同的变化趋势,在NH₄⁺-N 210 mg·L^-1时根系维管束面积、木质部面积、韧皮部面积、导管数达到最大值。由此可见,210 mg·L^-1水平NH₄⁺-N可有效促进其根系外部形态建成及改善其内部输导组织结构。     

NO3——N/NH4+-N配比对紫花苜蓿营养品质及饲用价值的影响研究

以“甘农3号”紫花苜蓿为试验材料,在室外防雨网室内,采用盆栽营养液砂培,在最佳氮素供应水平210 mg/L基础上,研究NO₃^--N和NH₄⁺-N混合的7种配比(1/7、1/3、3/5、5/5、5/3、3/1、7/1)对紫花苜蓿营养品质及饲用价值的影响。结果表明, NO₃^--N/NH₄⁺-N=5/3处理的粗蛋白(CP)、蛋白总量(TP)、可消化干物质(DDM)及干物质采食量(DMI)总体上都显著高于其他配比处理(P<0.05),中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)均显著低于其他配比处理(P<0.05),5/3处理有利于紫花苜蓿营养积累;N/NH₄⁺-N=1/3、1/7和3/5,而以NO₃^--N为主的混合态氮则有利于锌(Zn)的积累,且最适配比为NO₃^--N/NH₄⁺-N=3/1;用相对饲用价值(RFV)法评定,5/3处理RFV值显著高于其他配比处理(P<0.05),且各处理RFV均大于100,对照美国紫花苜蓿草产品的分级标准,其品质均达到2级以上水平,其中5/3和7/1处理紫花苜蓿的品质达1级水平。说明紫花苜蓿生长环境中速效氮以NO₃^--N为主,且比例接近NO₃^--N/NH₄⁺-N=5/3时,最有利于紫花苜蓿优良营养品质的形成。     

氮素形态及配比对甘蓝养分吸收、产量以及品质的影响

采用田间试验,研究了氮素形态及配比对春茬甘蓝生长、光合作用、养分吸收利用、品质和产量的影响。结果表明,NH₄⁺-N和NO₃^--N∶NH₄⁺-N为3∶7处理明显促进甘蓝茎粗的增加;叶片发生数则以NH₄⁺-N处理下相对较多。铵态氮有利于促进甘蓝不同器官中氮含量的提高,硝态氮有利于钾含量的提高,但磷含量受氮源的影响变化不一致。NO₃^--N∶NH₄⁺-N处于3∶7～7∶3范围内有利于提高甘蓝外叶、叶球和根系的氮、磷和钾含量,同时提高甘蓝叶片的光合作用。NO₃^--N与NH₄⁺-N配施处理的增产率显著大于单一氮肥形态的处理,其中NO₃^--N∶NH₄⁺-N处于3∶7～5∶5范围内时促进增产的效果较好,比率为5∶5时最佳。单施NO₃^--N易增加甘蓝叶球硝酸盐含量,减少Vc含量;NO₃^--N∶NH₄⁺-N处于3∶7～7∶3范围内可降低硝酸盐含量,获得较高的可溶性糖含量,其中以NO₃^--N∶NH₄⁺-N为5∶5时效果最好;铵态氮肥(包括酰胺态氮肥)有利于甘蓝叶片中Vc含量的提高。总之,与单一氮肥形态相比,当NO₃^--N∶NH₄⁺-N处于3∶7～7∶3范围内时甘蓝易获得高产和较好的品质,其中NO₃^--N∶NH₄⁺-N为5∶5是最佳比例。     

紫花苜蓿/玉米间作对紫花苜蓿结瘤固氮特性的影响

试验采用根系分隔法将根系按不同方式进行分隔,并在不同氮素水平和生育时期下采用营养液沙培法对紫花苜蓿结瘤固氮、紫花苜蓿和玉米地上生物量以及氮积累量进行测定,以研究紫花苜蓿/玉米间作下根系互作对结瘤固氮特性的影响。结果表明紫花苜蓿结瘤固氮各指标、玉米及单位面积地上干物质重和氮积累量在各生育期和氮素水平下均表现为不分隔>尼龙网分隔>塑料分隔。其中,总根瘤数、单株根瘤重及单株固氮潜力在各生育期以及有效根瘤数、有效/总根瘤数及固氮酶活性在现蕾期和盛花期均表现为不分隔显著高于尼龙网分隔显著高于塑料分隔和紫花苜蓿单作(P<0.05)。总根瘤数在各生育期均表现为N₂₁>N₂₁₀,且在不同根系互作间的差距于盛花期最大;其他结瘤固氮指标在分枝期时表现为N₂₁210,现蕾期和盛花期为N₂₁>N₂₁₀,并且N₂₁₀下单株根瘤重及单株固氮潜力在不同根系互作间的差距于盛花期最大,而N₂₁时各指标均在盛花期前最大。同时,结瘤固氮及氮代谢产物相关指标均呈极显著正相关关系,其中单株根瘤重与单株固氮潜力相关系数最大(0.993)。由此可见,紫花苜蓿与玉米的根系互作越紧密越有利于紫花苜蓿结瘤固氮;紫花苜蓿根瘤的形成随氮素浓度的降低而增大,而根瘤生长发育在分枝期时适当的氮素对其有促进作用;促进根瘤形成的氮素阈值也较根瘤生长发育的低;根系互作是结瘤固氮的主要影响因素。     

不同NO_3~--N/NH_4~+-N配比对紫花苜蓿盛花期生长及结瘤固氮的影响

在完全营养液条件下,采用砂培法,研究了NO3--N与NH4+-N两种氮素形态的7种配比(氮素水平210mg/L)对紫花苜蓿盛花期生长及结瘤固氮的影响。结果表明:各形态配比下紫花苜蓿的株高、生物量、根瘤数、根瘤重及固氮酶活性均随NO3--N/NH4+-N增大呈先增大后减小的趋势;且NO3--N/NH4+-N比例为5/3时,紫花苜蓿的株高、生物量、根瘤数、根瘤重及固氮酶活性均取得最大值,而地上部和地下部全氮含量则在5/5时最高。综合分析,当氮素水平在210mg/L时,5/3处理下紫花苜蓿生长较好,自身固氮能力较强。     

氮素形态对紫花苜蓿盛花期生长及结瘤固氮的影响

在完全营养液条件下,采用砂培法,研究了3种氮素形态配比NO3--N,NH4+-N和NO3--N∶NH4+-N为1∶1和0、105、210mg/L 3个氮素水平对紫花苜蓿盛花期生长及结瘤固氮的影响。结果表明:不同形态氮素处理下紫花苜蓿的株高、生物量、根瘤数、根瘤重、固氮酶活性和全氮含量均显著高于CK。同一氮素水平下,株高表现为NO3--N和NH4+-N混合培养下效果最好,NO3--N培养下次之,NH4+-N培养下最低;生物量、根瘤数、根瘤重、固氮酶活性和全氮含量NO3--N和NH4+-N混合培养下效果最好,NH4+-N培养下次之,NO3--N培养下最低;茎叶比则是NO3--N培养下最大,NH4+-N培养下次之,NO3--N和NH4+-N混合培养下的最低,各氮素形态处理间差异显著(P0.05)。随着氮素水平的增加,各形态配比下紫花苜蓿的株高、生物量、根瘤数、根瘤重、固氮酶活性和全氮含量呈现增加的变化趋势,茎叶比呈现减小的变化趋势。NO3--N+NH4+-N的浓度为210mg/L时,紫花苜蓿的株高、生物量、根瘤数、固氮酶活性和全氮含量取得最大值,茎叶比取得最小值,根瘤重则在NO3--N+NH4+-N的浓度为105mg/L时取得最大值,紫花苜蓿在混合态氮培养下生长最好。     

胶州湾河口湿地土壤有机碳及氮含量空间分布特征研究

为了了解胶州湾河口湿地土壤碳氮的空间分布特征,2011年11月对该区域土壤有机碳(TOC)、总氮(TN)、硝态氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)、总磷(TP)以及pH、盐度、含水量进行了测定与分析。结果表明,1)胶州湾河口湿地TOC、TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N以及TP含量分布总体随深度增加而下降,除TOC(P=0.022)外,TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TP含量的剖面差异极显著(P<0.01)。碱蓬湿地和芦苇湿地中,NH₄⁺-N的垂直变异系数均大于NO₃^--N;2)胶州湾河口湿地土壤中氮的主要存在形式为有机氮。芦苇湿地表层土壤中TOC含量高于碱蓬湿地,而碱蓬湿地TN、TP含量高于芦苇湿地;3)胶州湾河口湿地土壤中TN、TP与TOC极显著相关(P<0.01),淹水对NO₃^--N、NH₄⁺-N的产生和迁移均产生一定程度的影响;4)与其他滨海湿地生态系统对比,胶州湾湿地土壤中营养元素含量较为丰富,TOC、TN、NO₃^--N以及NH₄⁺-N均处于较高水平。陆源是胶州湾河口湿地有机质的主要来源,且湿地中有机碳腐殖化程度较高。     

磷水平和接根瘤菌对紫花苜蓿根系形态特征和根瘤固氮特性的影响

以‘甘农3号’紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Gannong No.3’)为材料,采用营养液沙培法,研究了磷及根瘤菌对紫花苜蓿根系形态和根瘤固氮酶活性的影响,结果表明:接种根瘤菌或在一定范围内(0~2000 μmol·L^-1)提高磷水平,均可显著增加紫花苜蓿的根长、根表面积、根平均直径、根体积和根系活力,并使其根瘤数增多,根瘤重增大,固氮酶活性显著增强,植株全氮含量增加;与不接菌相比,接菌提高了紫花苜蓿对磷的需求;本试验条件下紫花苜蓿所需磷素最佳范围为1000~1500 μmol·L^-1。     

施氮对不同水分条件下紫花苜蓿氮素吸收及根系固氮酶活性的影响

氮肥施用可以调控不同水分条件下紫花苜蓿的生长,而其内在机制尚不明确。采用盆栽试验,通过设置3个水分梯度(田间最大持水量的30%、50%以及70%,分别用W₁、W₂、W₃表示)及4个氮素水平(0、0.02、0.04、0.06 g·kg^-1,分别用N₁、N₂、N₃、N₄表示),研究了不同水分条件下紫花苜蓿对氮素的需求规律及其与氮素吸收及根系固氮酶活性的关系。研究结果表明:1)W₁水分条件下,氮肥施用可以显著提高紫花苜蓿生物量,而在W₂及W₃水分条件下,均以N₃处理紫花苜蓿生物量最大;2)W₁及W₂水分条件下,N₄处理植株氮素积累量最高,而在W₃水分条件下,以N₃处理氮素吸收量最高,植株氮素积累量与生物量间存在显著正相关关系;3)根系固氮酶活性随土壤水分有效性的增加而增加,随氮素供应量的增加而降低,在N₄条件下,W₄处理固氮酶活性与W₃处理无显著性差异。因此,在低土壤水分条件下,氮素供应可以保证植株对氮素的需求并提高其生物量;在高土壤水分条件下,适宜供氮量可以促进紫花苜蓿的生长,但过高氮肥供应会显著抑制根系固氮酶活性并最终导致氮素吸收及生物量不再进一步增加。本研究结果可为紫花苜蓿生产系统中的水氮管理提供理论依据。     

氮素对紫花苜蓿根茎叶氮含量及硝酸还原酶活性的影响

采用营养液砂培方法进行室内盆栽试验,以紫花苜蓿品种甘农3号(Medicago sativa cv.Gannong No.3)和陇东苜蓿(Medicago sativa cv.Longdong)为材料,比较研究了2种氮素形态(铵态氮、硝态氮)和5个氮素水平(0、105、210、315、420 mg/L)对现蕾期紫花苜蓿各部位氮含量及硝酸还原酶活性(NR)的影响。结果表明:2种氮素形态均能显著提高紫花苜蓿根茎叶中硝态氮含量,铵态氮含量、全氮含量及硝酸还原酶活性,且随着氮水平的提高呈先增大后减小的趋势,在210 mg/L处理达峰值。从氮素形态分析,铵态氮肥有利于铵态氮含量的增加,且根茎叶中铵态氮含量、全氮含量在铵态氮210 mg/L处理达到最大值,且显著高于其他处理;硝态氮肥有利于硝态氮含量的增加,且根茎叶中硝态氮含量、硝酸还原酶活性(NR)在硝态氮210 mg/L处理达到最大值,且显著高于其他处理。各部位中,相同氮素形态下,根茎叶中铵态氮含量、硝态氮含量、全氮含量及NR活性均表现为叶片根部茎部,且甘农3号表现优于陇东苜蓿。基于经济效益和生态效益考虑,铵态氮210 mg/L是培养紫花苜蓿较好的形态和水平。     

2个紫花苜蓿品种叶片对氮的光合响应

采用砂培法,设2种氮素形态(NH_4~+-N、NO_3~--N),5个浓度水平(0、105、210、315、420mg/L),对在灌区与旱作区适宜种植的2个紫花苜蓿品种甘农3号和陇东苜蓿的幼苗进行处理,通过测定叶面积、叶绿素及光合生理指标,探究氮素对2个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种叶片光合特性的影响。结果表明:2个紫花苜蓿品种的光合性能对氮的响应程度不同,施加低浓度氮(210mg/L)较对照显著(P0.05)增加紫花苜蓿叶面积、叶绿素的含量及净光合速率、蒸腾速率、气孔导度,并呈现先增大后减小的趋势,且均在210mg/L水平时达到峰值;胞间CO2浓度随氮素水平的增加而降低。相同氮水平下,NH_4~+-N较NO_3~--N更有利于其光合性能的增强;2个紫花苜蓿品种相比,甘农3号对外源氮素较为敏感,对氮素的转化及利用率高,光合能力较陇东苜蓿强。     

无机氮处理对矿山生态型水蓼氮积累及根系形态的影响

氮肥的过量施用,导致土壤中过量的氮易随渗漏、径流等方式进入水体,造成水体的富营养化加剧。矿山生态型水蓼为前期试验筛选的氮磷修复植物,明确根系形态变化对无机氮处理的响应特征可以为矿山生态型水蓼对氮素的吸收积累机理提供一定理论基础。采用砂培试验,以氮磷富集植物矿山生态型水蓼为研究对象,设置不同铵态氮浓度(25、50、75 mg·L^-1)和硝态氮浓度(25、50、75 mg·L^-1),研究了矿山生态型水蓼植株氮积累以及根系形态各参数的变化。结果表明,矿山生态型水蓼生物量和氮积累量均在供氮50 mg·L^-1时达到最大值。供氮浓度为50和75 mg·L^-1时,矿山生态型水蓼生物量表现为硝态氮处理显著高于铵态氮处理。矿山生态型水蓼氮含量和氮积累量均表现为铵态氮处理高于硝态氮处理。随着铵态氮浓度的增加,矿山生态型水蓼的根长、根表面积和根体积均显著减小;随着硝态氮浓度的增加,矿山生态型水蓼根长、根表面积、根体积均在供氮50 mg·L^-1时最大。在供氮为25 mg·L^-1时,矿山生态型水蓼根系形态各参数表现为铵态氮处理大于硝态氮处理,在供氮50和75 mg·L^-1时则表现为硝态氮处理显著大于铵态氮处理。适宜浓度硝态氮能促进矿山生态型水蓼的生长和侧根发育,从而促进对氮素的吸收。而铵态氮浓度过高会抑制矿山生态型水蓼的根系生长,但并不抑制其对氮素的吸收积累能力,这可能与矿山生态型水蓼根系的抗逆性有关。     

外源氮素形态及水平对紫花苜蓿幼苗各部位氮含量的影响

在完全营养液条件下,采用砂培法,研究了2种氮素形态(NO-3-N,NH+4-N)和5个氮素水平(0、105、210、315、420mg/L)对紫花苜蓿品种"甘农3号"和"陇东苜蓿"幼苗各部位氮含量的影响。结果表明:施氮处理下各部位NO-3-N含量、NH+4-N含量和全氮含量均显著高于CK(P0.05)。"甘农3号"和"陇东苜蓿"2个品种的各部位氮含量变化一致,均随施氮水平的升高呈先增加后降低的趋势,但峰值表现不一。同一氮素形态及水平下,不同部位NO-3-N、NH+4-N及全氮含量表现为:叶根茎。"甘农3号"在NO-3-210处理下叶、茎、根中NO-3-N含量最优,分别为490,385和463μg/g;"陇东苜蓿"分别为473,355和447μg/g。"甘农3号"在NH+4-210处理下叶、茎、根中NH+4-N含量最优,分别为212,182和194μg/g;"陇东苜蓿"茎和根中含量分别为177μg/g、178μg/g,叶却在NH+4-315处理最大,为189μg/g。"甘农3号"在NH+4-315处理下叶、茎、根中全氮含量最优,分别为4.25%,1.7%和3.47%;"陇东苜蓿"叶和根中含量分别为4.01%、3.08%,茎却在NH+4-210处理最大,为2.33%。对于同一部位除"陇东苜蓿"茎全氮含量高于"甘农3号"外,其他部位的NO-3-N、NH+4-N和全氮含量均表现为"甘农3号"优于"陇东苜蓿"。     

氮素形态及其配比对老芒麦生长及生理特性的影响

以采自高寒草甸野生老芒麦(Elymus.sibiricus)种子为材料,单一氮素添加为对照,采用营养液沙培方式研究硝态和铵态氮及其不同配比(NO3^--N∶NH4^+-N分别为0∶10、3∶7、5∶5、7∶3和10∶0)对老芒麦苗期生长特性的影响,旨在探索不同氮素形态对老芒麦的促生效应,以期找到最佳的氮素形态配比。结果表明:混合态氮素较单一氮素施入能够更好促进老芒麦的生长,硝态和铵态氮配比为7∶3时,老芒麦株高、叶片硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量较其他处理高,硝酸还原酶活性较单一NO3^--N和NH4^+-N处理分别提高了48.54%和74.71%,可溶性蛋白含量分别提高了10.16%和7.30%。硝态和铵态氮配比为5∶5时根系活力最高,该处理下老芒麦根系活力较单一NH4^+-N和NO3^--N处理分别提高了31.05%和8.08%,且与对照间差异达到显著水平(P<0.05)。NO3^--N∶NH4^+-N为3∶7时根长和全氮含量达到最大,全氮含量分别比NO3^--N和NH4^+-N为唯一氮源时提高了43.90%和29.76%,且差异达到显著水平(P<0.05)。经隶属函数度进一步综合分析得出,NO3^--N∶NH4^+-N为7∶3时氮素能更好地提高老芒麦生理活性,且促进其生长。     

pH和氮素形态对紫花苜蓿根瘤特性的影响

采用砂培方法,在营养液条件下研究了pH和不同氮素形态对接种中华根瘤菌的甘农3号紫花苜蓿根瘤特性的影响。结果表明,苜蓿对碱性条件的耐受性强于酸性条件。过低或过高的pH对苜蓿与根瘤菌的共生固氮效果具有抑制作用;同时,铵态氮下培养的紫花苜蓿根瘤数、根瘤重、固氮酶活性、根系全氮含量和生物量均高于硝态氮下培养。表明pH接近于中性和铵态氮条件更有利于紫花苜蓿的结瘤固氮和植株的正常生长。     

施氮对不同品种紫花苜蓿根系特性和生产性能的影响

为探究紫花苜蓿生长初期根系特性与其生产性能的关系,以紫花苜蓿品种'甘农7号'甘农3号'、'LW6010'和'陇东'苜蓿为试验材料,设不施氮和施氮(103.5 kg·hm-2)2个处理,进行田间小区试验,对种植当年第1茬刈割的紫花苜蓿生产性能和根系特性及其相关性进行研究.结果表明:无论施氮与否,'LW6010'的株高、...