氮肥对两种沙性栽培基质中有机碳类物质含量的影响

为研究粗砂土与河沙2种栽培基质中连续施用氮肥对总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)、微生物量碳(SMBC)和水溶性有机碳(WSOC)含量的影响,本研究采用PVC管栽培柳枝稷开展相关的试验研究。结果表明,连续施用不同浓度的氮肥(CK:0.0 mg/kg、N₁:30.0 mg/kg、N₂:90.0 mg/kg、N₃:150.0 mg/kg,N₄:180.0 mg/kg)对不同土层中的柳枝稷根系生物量、TOC、POC、SMBC和WSOC均有显著性影响(P<0.05)。对于2种沙性栽培基质,不同土层中,TOC、POC、SMBC的最大值均出现在N₄梯度下,WSOC含量则随着氮肥浓度的升高而降低,各施氮水平下,2种基质中根系生物量和有机碳的垂直分布趋势一致,各指标最大值均出现在0~60 cm土层。     

柳枝稷根系垂直分布及植株生长对土壤盐分类型的响应

采用土柱法研究了土壤NaCl(0.40%)、Na₂SO₄(0.80%)和NaHCO₃(0.80%)胁迫对建植当年柳枝稷(Pani-cum virgatum L.)根系垂直分布和植株生长的影响,以期明确不同盐分胁迫下柳枝稷的响应机制,为其在盐渍土地上的栽培管理提供理论依据。结果表明:盐土条件下,柳枝稷的倒三叶尺寸、叶绿素a含量、地上和地下生物量、总生物量、籽粒产量和根冠比均显著低于对照(无盐处理),叶绿素b和总叶绿素含量增加,对总根长、根表面积和根体积的抑制作用显著。土壤盐分类型为NaCl时,柳枝稷的株高与CK差异不显著,根系生物量重心上移至23 cm(CK为50 cm),根系集中分布在0～40 cm土层;土壤盐分类型为Na₂SO₄时,根系生物量重心上移至38 cm,根系分布在0～120 cm土层范围内,且随着土层深度的增加而逐渐减少;土壤盐分类型为NaHCO₃时,根系生物量重心上移至18 cm,根系集中分布在0～80 cm土层。NaCl和NaHCO₃对柳枝稷根系向下延伸的影响较大,而Na₂SO₄对根系向下延伸的影响较小。     

黄土丘陵区不同种植行距下柳枝稷根系分布特征研究

明确旱区作物根系生长与行距的关系可为合理选择种植密度提供依据。以梯田种植第7年的柳枝稷(Pancium virgatum L.)草地为研究对象,采用根钻法于2016年4月和10月对0~150cm土层进行根系取样,比较研究了3种种植行距下(20cm,40cm和60cm)柳枝稷根系生物量和根长密度分布特征。结果表明:柳枝稷根系主要分布在0~40cm土层,20cm和40cm行距下0~20cm土层根系生物量显著高于60cm行距(P0.05);在40~150cm土层,根系生物量和根长密度在20cm行距下最低。行上与行间根系生物量均随种植行距增大而增大,均以40cm行距下根长密度较高。细根(d≤0.5mm)根长密度为40cm行距下显著最高,20cm行距下最低(P0.05)。总体表明,40cm行距下柳枝稷根系生物量较高,平均根长密度与细根根长密度最高。     

不同施氮水平对柳枝稷光合特性及抗旱性的影响

为了探究宁夏银北盐碱地区柳枝稷高产优质高效栽培过程中最佳的施氮量及其对柳枝稷叶片光合特性及抗旱性的影响,本研究采用大田试验,以Cave-in-Rock品种柳枝稷为供试材料,设无氮添加(0 kg·hm-2,N0)、施低氮(60 kg·hm-2,N60)、中氮(120 kg·hm-2,N120)和高氮(240 kg·hm-...     

施氮水平和收获时间对柳枝稷生物质产量和能源品质的影响

为提高能源植物柳枝稷(Panicum virgatum)的能源品质,通过田间试验探讨黄河三角洲盐碱地施氮水平和收获时间对柳枝稷生物质产量和氮含量、灰分含量、木质纤维素含量的影响。结果表明,收获时间对柳枝稷生物质产量、氮含量、灰分、木质纤维素含量有显著(P0.05)或极显著(P0.01)影响。生物质产量随着施氮量的增加而增加,且在施氮量为200 kg·hm~(-2)时达到最高值;木质纤维素含量随着收获时间的推迟而增加,冬季收获含量最高,施氮水平为100 kg·hm~(-2)时含量最高;灰分含量、氮含量随收获时间推移而降低。黄河三角洲地区柳枝稷生产时施氮肥100~150kg·hm~(-2),且在冬季收获,能获得较高的能源品质。     

柳枝稷种子活力及幼苗生长对人工老化处理的响应

为研究柳枝稷(Panicum virgatum L.)种子活力及幼苗生长对人工老化处理的响应,分别对供试柳枝稷种子进行高温高湿老化(AA)、饱和盐溶液老化(SSAA)以及催腐劣变(CD)处理,测定不同老化处理后柳枝稷种子萌发、种子浸出液电导率、吸水率及幼苗生长等种子活力相关的部分指标,并对部分指标做了,Pearson相关性分析,以探究各指标间的关联,从而探讨柳枝稷种子的老化特性。结果表明:随着老化时间的延长,不同老化方式种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数以及活力等指标均呈现下降趋势,而浸出液电导率和幼苗生物量呈增大趋势。由此可知,老化处理降低了柳枝稷种子活力,并破坏了种子细胞膜结构的完整性,且随着处理时间延长,膜透性逐渐加剧,3种人工老化方法对柳枝稷种子的老化作用由强到弱依次是:催腐劣变老化法(CD)高温高湿老化法(AA)饱和盐溶液老化法(SSAA)。     

栽培柳枝稷不同生长时期对伴生杂草生物量及密度的影响

以陕西定边县引种的8个柳枝稷(Panicum virgatum L.)品种(Blackwell,Cave-in-Rock,Dakota,Forest-berg,Illinois USA,Nebraska 28,Pathfinder和Sunburst)及行间杂草作为研究对象,通过计算柳枝稷对杂草的抑制率(RI),分析其生长指标与杂草生长指标的相关关系,判定不同柳枝稷品种在不同生育期对杂草生长的抑制效应,为其引种及田间杂草管理提供依据。结果表明:在生长初期(6月30日),Illinois USA杂草抑制率仅为3.4%,Cave-in-Rock和Forestberg对杂草生长抑制率分别为86.0%和74.9%;经过2次人工除草后(8月30日),Cave-in-Rock和Forestberg的杂草抑制率分别为85.7%和95.7%;生长后期(10月13日),仅Cave-in-Rock对杂草生长有88.5%的抑制率。回归分析显示,生长中后期(8月30日),柳枝稷地上部及根系生物量显著影响对杂草的抑制率(R2=0.31,0.54;P<0.05)。Pearson相关分析发现,Cave-in-Rock的株高、地上及根系生物量均显著降低杂草单株生物量(r=-0.97,-0.99,-0.99;P<0.05);Forestberg的植高与杂草密度显著负相关(r=-0.97,P<0.05)。     

边际土地类型及移栽方式对柳枝稷苗期生长的影响

为评价能源型植物柳枝稷Panicum virgatum在贫瘠沙化的边际土地生境上的适应性,采用盆栽试验研究了壤土(对照)、3种边际土(面砂土、粗砂土、砾石土)和3种移栽方式(营养钵、裸苗、裸苗+营养土)对柳枝稷苗期生长的影响。结果表明:在3种沙化贫瘠的边际土壤中柳枝稷幼苗均能正常生长,随着土壤养分含量升高,柳枝稷的株高、分蘖数、主茎叶片数和干物质积累量均显著增加;裸苗移栽方式较营养钵移栽方式不利于柳枝稷苗期生长,其成活率、株高、分蘖数和干物质积累量均显著降低;裸苗+营养土移栽较裸苗移栽显著提高了柳枝稷裸苗的成活率,建议作为柳枝稷边际土地种植方式。     

施氮量对柳枝稷叶片叶绿素荧光特性及干物质积累的影响

研究施氮量对柳枝稷叶绿素荧光特性及干物质积累的影响,对提高盐碱地柳枝稷光能利用效率及生物质产量具有重要意义。在宁夏银北地区采用大田试验,以Cave-in-Rock品种柳枝稷为供试材料,在无氮添加(0 kg·hm^-2,N₀)、施低氮(60 kg·hm^-2,N₆₀)、中氮(120 kg·hm^-2,N₁₂₀)和高氮(240 kg·hm^-2,N₂₄₀)共4个施肥水平下,比较了开花期和成熟期柳枝稷叶片叶绿素荧光参数和干物质积累动态变化,采用灰色关联度分析法对柳枝稷叶片叶绿素荧光参数与干物质积累量进行研究。结果表明:与N₀相比,在N₆₀、N₁₂₀和N₂₄₀处理下柳枝稷开花期和成熟期叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)、潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)和干物质积累量均显著性提高,在N₂₄₀处理下达到峰值,而热耗散量子比率(F_o/F_m)显著性降低。在柳枝稷开花期,随着施氮量的增加,柳枝稷叶片PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)显现出先上升后逐渐下降的总趋势。在N₁₂₀处理下柳枝稷叶片PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)最大,为3.13,较N₀处理显著提高了16.26%。柳枝稷干物质积累量随着生育时期的推进和施氮量的增加,均有不同程度的提高,其中在开花期至成熟期,干物质积累缓慢,在灌浆期达到最大,成熟后期略有降低。柳枝稷成熟期干物质积累量在N₂₄₀处理下最高,每穴干物质积累达378.13 g,较N₀、N₆₀和N₁₂₀处理显著提高了24.33%、20.09%和7.24%。灰色关联度分析结果表明,在本试验条件范围内,N₂₄₀处理下加权关联度与理想施肥水平的关联度最大,有利于促进PSⅡ的光化学活性,从而提高柳枝稷干物质积累量。     

生物炭添加对滨海盐土柳枝稷生长的影响

为探究生物炭在滨海盐土改良中的作用以及对植物生长的影响,通过田间试验,采用穴施方式添加450℃热解玉米秸秆炭(1%、2%),分析了滨海盐土理化性质和柳枝稷生长特性的响应。结果表明:生物炭添加后第一个生长季,土壤容重降低3.9%以上,田间持水量、毛管孔隙度、有机碳含量分别提高7.4%、4.0%、68.3%以上,柳枝稷成活率提高18.4%以上,地上和地下干重分别增加198.4%、91.4%以上,地上部和地下部的生长明显改善,柳枝稷可以选择性地吸收K+。因此,采用穴施方式添加生物炭,可以改善滨海盐土的部分理化性质,进而促进柳枝稷的生长,提升其耐盐能力。     

中性盐胁迫对柳枝稷苗期生长和生理特性的影响

为研究柳枝稷(Panicum virgatum)耐盐程度及其在盐胁迫处理下的生理和生长反应,选用2个柳枝稷品种‘Alamo’和‘Pathfinder’,采用3种中性盐(单盐NaCl, Na₂SO₄以及混合中性盐NaCl+Na₂SO₄),设0(CK), 50, 100, 200和300 mmol·L^-15个盐浓度,分别对柳枝稷进行胁迫处理,测定胁迫7 d的叶绿素含量、质膜透性、可溶性糖和可溶性蛋白,以及胁迫30 d的株高、分蘖、总根长、总根表面积、地上部和地下部干重.结果显示:低浓度(100 mmol·L^-1)盐胁迫条件下,2品种柳枝稷均能从生理和生长等方面表现出积极适应胁迫生境的趋势;随着盐浓度的增加,2品种柳枝稷的生长和生理受到显著抑制,但2品种的柳枝稷对不同的盐分表现出的耐盐能力不尽相同.3种中性盐中,Na₂SO₄对柳枝稷的胁迫程度大于NaCl和混合中性盐.     

土壤水分垂直分布对建植当年柳枝稷的影响

为了明确柳枝稷(Panicum virgatum L.cv.Alamo)对土壤水分垂直分布条件的适应性、根系分布规律及生长特点,以便更好地确立根区水分最优调控措施,采用土柱法研究了不同土壤水分垂直分布特征对建植当年柳枝稷地上植株和根系指标的影响。结果表明:与对照相比,0~60 cm和0~120 cm土层土壤体积含水量低于10%时,除地上生物量和籽粒产量差异不显著外,其他指标均有显著差异(P<0.05),其中倒三叶长度分别降低12.5%和22.1%、宽度分别降低5.7%和18.4%、总叶绿素含量分别降低7.5%和10.6%、地下生物量分别降低56.5%和58.6%、根长分别降低41.0%和40.7%、根表面积分别降低45.6%和49.4%、根体积分别降低51.1%和56.0%,但地上生物量的水分利用效率分别提高17.5%和88.5%。表层0~60 cm灌水条件下,柳枝稷的根长、根表面积、地上生物量、籽粒产量和各土层根系生物量与对照差异不显著,但地上生物量的水分利用效率提高了111.0%。随着灌水层深度的增加,根系的生物量重心由62.9 cm(CK)下降至71.2 cm,不同直径的根系表现出了不同的适应情况。     

盐胁迫对柳枝稷种子萌发和幼苗生长的影响

选用NaCl混合盐和Na₂SO₄混合盐2类盐溶液处理柳枝稷(Panicumvirgatum)种子,研究盐胁迫对柳枝稷种子萌发和幼苗生长的影响,以期为柳枝稷耐盐性研究提供科学依据。NaCl混合盐和Na₂SO₄混合盐浓度均分别设0(CK),0.4%,0.8%,1.2%,1.6%,2.0%。结果表明:种子发芽率随着盐浓度的增加逐渐降低,在萌发初期,各浓度的盐溶液都具有抑制作用,随着发芽天数延长,低浓度盐溶液(Na₂SO₄混合盐0.4%,0.8%和1.2%,NaCl混合盐0.4%)抑制作用缓解,处理11 d后,柳枝稷种子的发芽率与对照相比没有显著性差异,表明柳枝稷具有一定的耐盐性。0.4%的Na₂SO₄混合盐和NaCl混合盐处理的柳枝稷种子的发芽率和发芽指数均显著高于对照,有促进柳枝稷发芽的作用。同时,相同盐浓度处理下,NaCl混合盐溶液处理的发芽率和幼苗活力指数、相对幼苗活力指数低于Na₂SO₄混合盐,NaCl混合盐溶液对柳枝稷种子萌发的胁迫高于Na₂SO₄混合液。     

丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长作用机制的研究

柳枝稷(Panicum virgatum L.)存在苗期生长缓慢的现象,而菌根真菌与植物共生可以促进植物生长。为了探究菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响,我们以来自于柳枝稷低地型品种Alamo的2个品系Ma和Mg为材料,诱导丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与柳枝稷共生,研究丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响及其分子机制。结果表明:丛枝菌根真菌可以侵入苗期柳枝稷根的内部形成共生菌根,并显著增加柳枝稷苗期的叶绿素含量、株高、叶片数和生物量。寄生植物瓜列当(Orobanche aegyptiaca)种子萌发和独脚金内酯(Strigolactones,SLs)合成标记基因检测实验表明,丛枝菌根真菌与柳枝稷共生可以抑制柳枝稷根系合成独脚金内酯,进而解除独脚金内酯对柳枝稷分蘖的抑制作用,促进柳枝稷苗期的生长。     

盐碱胁迫对柳枝稷抗氧化及渗透调节的影响

柳枝稷(Panicum virgatum)可广泛应用于盐渍化地区的土壤改良。本试验以柳枝稷品种Alamo(低地型)和Blackwell-1(高地型)为材料,采用浓度为60 mmol/L的Na₂CO₃溶液(盐胁迫)和3种不同碱度NaOH溶液即pH值分别为7.0(CK,无胁迫)、8.0、9.0组合处理,探究盐碱不同胁迫时间对柳枝稷抗氧化及渗透调节的影响。结果表明：(1)盐碱胁迫下柳枝稷的光合色素含量均随胁迫时间的增加而下降,并在最后一次取样时显著下降(P<0.05),柳枝稷光合色素的合成受到了影响。(2)盐碱胁迫下柳枝稷的相对水分含量、电导率和丙二醛(MDA)含量随胁迫时间的增加呈先上升后下降的趋势。(3)盐碱胁迫下柳枝稷的抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)含量均有显著上升(P<0.05),对柳枝稷维持正常生长起重要作用。(4)盐碱胁迫下柳枝稷可溶性蛋白含量上升但未见明显差异(P>0.05),可溶性糖含量出现显著差异(P<0.05)。Alamo的可溶性蛋白含量低于Blackwell-1...     

超干处理对柳枝稷种子活力及幼苗生长特性的影响

研究超干处理对柳枝稷(Panicum virgatum L.)种子活力及幼苗生长特性的影响,为柳枝稷种子耐干性及贮藏提供理论基础。采用硅胶干燥法将柳枝稷种子含水量由9%分别降至7%,5%,3%,2%,1%,测定不同含水量条件下种子的活力以及种子萌发后第14 d幼苗的叶面积、根长、苗长、根冠比、鲜重、干重及相对电导率等指标的影响。柳枝稷种子含水量由对照9%降到2%的过程中,种子仍保持较高活力。含水量降至1%种子活力显著下降,但种子的相对电导率与种子活力没有显著相关性。超干处理后幼苗生长正常。柳枝稷种子属于正常型种子,其贮藏的安全水分下限为2%。超干处理并没有破坏柳枝稷种子细胞膜的完整性,也未对幼苗的生长造成损伤。     

柳枝稷苗期对氮素胁迫耐受性的综合评价

为明确柳枝稷在缺氮处理下的耐受能力从而筛选出优质的种质资源,以13份柳枝稷种质为供试材料,在人工气候室中进行水培试验,通过相关农艺性状和生理指标等评价指标的测定,采用标准差系数赋予权重法对柳枝稷在胁迫下的表现做综合评价.结果表明:氮素胁迫对13个不同柳枝稷种质的总生物量、根长、净光合速率、叶绿素含量、叶表面积等指标具有显著抑制作用.标准差系数赋予权重法得出的各材料耐氮胁迫性依次为:BJ-4＞BJ-3＞ Forestbu rg＞ Pathfinder＞ BJ—5＞Blackwell＞ BJ—2＞Kanlow＞ Alamo＞ Cave—In-Rock＞ BJ—1＞Trailblazer＞BJ-6,评价结果与实际观测结果基本一致.     

NaCl胁迫对不同柳枝稷材料种子萌发与幼苗生长的影响

采用不同浓度NaCl溶液对10份柳枝稷(Panicum virgatum)材料(其中5份为育成品种,5份为不同地理来源的野生种质)种子和幼苗进行胁迫处理,通过分析种子发芽率和幼苗株高、鲜重、脯氨酸含量、叶绿素含量、细胞膜透性的变化,研究其种子和幼苗对盐胁迫的反馈机制,分析不同材料的耐盐性水平,为柳枝稷的引种、育种工作提供参考。结果表明:随着NaCl浓度增加,柳枝稷发芽率、株高、鲜重、叶绿素含量下降,而脯氨酸含量、细胞膜透性增加。品种中,Cave-in-rock,Sunburst和Pathfinder耐盐性相对较强;地方野生种质播种期耐盐性较差,苗期耐盐性良好,具有较好的研发潜力。