玉米-大豆带状套作对大豆根瘤性状和固氮能力的影响

【目的】研究玉米-大豆带状套作系统中大豆生物量积累、根瘤特性、固氮酶活性和植株酰脲含量与固氮能力间的关系,明晰套作根系固氮能力的变化规律,为筛选适宜玉米-大豆带状套作的大豆品种提供理论依据。【方法】以强结瘤大豆NTS1007及其亲本BRAGG和本地耐荫大豆南豆12三个结瘤特性不同的大豆品种（系）为试验材料,在大田试验条件下,采用传统挖掘法挖根考察根瘤生长特性,并对玉豆带状套作下的大豆地上部与地下部生物量积累、根瘤固氮酶活性和植株酰脲含量进行测定和分析。【结果】与单作相比,玉豆带状套作下大豆植株生物量显著下降,地下部（33.15%）较地上部（20.84%）下降更为明显,根瘤生物量受地上部和地下部的共同调控（R2=0.613、0.916）;大豆根瘤数目、单株瘤重和酰脲含量均显著下降,根瘤数目与地下部生物量呈显著正相关（R2=0.813）;单位重量和单株固氮酶活性均显著下降,在达到峰值后下降速度均小于单作;单株固氮酶活性增长速率最快的时间滞后于单作。不同结瘤特性大豆对玉豆带状套作的响应不同,玉豆带状套作下NTS1007单株根瘤数目最多,但与单作相比其降幅最大（52.42%）,BRAGG地下部和地上部生物量、根瘤重量下降幅度最大（37.73%、31.28%、43.25%）,南豆12的根瘤数目、地上部和地下部生物量、根冠比的降幅均为最小（40.12%、10.17%、19.83%、10.41%）;玉豆带状套作下NTS1007的单株固氮酶活性和单位重量酰脲含量降幅最大（64.41%、21.72%）,BRAGG的单位重量固氮酶活性降幅最大（24.16%）,南豆12的单位重量和单株固氮酶活性、单株酰脲含量均表现为最高,且降幅最小（10.01%、45.81%、17.88%）。【结论】玉豆带状套作显著降低了大豆地上部、地下部生物量和根冠比,减少了单株根瘤数目,降低了单位重量根瘤和单株固氮酶活性,抑制了大豆固氮能力的发挥。但生殖生长后期固氮能力下降速度低于单作,这有利于套作大豆籽粒蛋白质的积累。不同结瘤特性大豆对套作的响应不同,强结瘤大豆NTS1007的地上部干物质积累和地下根瘤形成对套作环境反应敏感,南豆12则对玉豆带状套作表现出了良好的适应性。     

不同土壤湿度下稗草对大豆根瘤固氮的影响

在全自控人工气候室内系统研究了不同土壤湿度下稗草对大豆根瘤固氮的影响。结果表明,稗草在每盆3株的密度下,使播后53～63天淹水期间及淹水期后一天的大豆单株根瘤固氮量平均分别比无草对照提高了16.6%和30.0%,在每盆10株的密度下分别使其比无草对照提高了34.2%和67.5%。播后30～70天,在不淹水的情况下,稗草在每盆3株和10株的密度下使其所在处理的平均日蒸发蒸腾量分别比无草对照增加了23.8%和50%,从而削弱了水分对大豆植株的供应;而当土壤水分供应水平从其田间持水量的80%降低到35%时,大豆根瘤的氧气传导速率从0.38cm·s~(-)下降到0.20cm·s~(-1),净光合速率从18.81mg·dm~(-2)·h~(-1)降低到4.04mg·dm~(-2)·h~(-1);每盆10株稗草对大豆单株根瘤重量及每克根瘤固氮酶活性的抑制率则分别从8.2%和17.0%升高到18.3%和19.6%,其对大豆单株根瘤固氮量的抑制率也随之从21.5%上升到33.1%。     

不同肥料对大豆叶片叶绿素含量及根瘤的影响

该研究于2016～2020年开展大豆-玉米-玉米-大豆-玉米的轮作方式,采用玉米秸秆深翻还田(25cm以下),玉米秸秆粉碎-打茬-深翻-耙茬,大豆茬采用深松整地的耕作方式。设置8个施肥处理,通过对大豆及玉米不同生育期性状及产量调查探讨黑龙江省大豆在轮作模式下如何减少化肥用量,优化资源配置为大豆增产增效和农业的可持续发展提供科学依据。该研究主要探讨不同处理条件下大豆生育期叶片叶绿素含量变化及大豆根瘤的影响。     

电离辐射对大豆根瘤固氮活力的影响

近年来,对生物固氮的研究受到各国学者的普遍重视。人们试图从不同的角度来探讨生物固氮的机理,以提高固氮活力,寻找及创造固氮活力高的品种。在近两次国际生物固氮会议上均讨论了有关培育具有高固氮活力的突变种的问题。本试验的目的在于探讨电离辐射对大豆根瘤固氮活力的辐射损伤效应和诱变效应,以便探索培育具有高固氮活力的大豆品种的新途径。     

不同施氮量及供氮方式对大豆根瘤生长及固氮的影响

采用框栽试验方法,研究一次供氮(指在总氮量一定的情况下以基肥的形式一次性施入,设3种总供氮量处理:75 kg/hm2、150 kg/hm2、225 kg/hm2)和分次供氮(指在总氮量一定的情况下,分别于播种前、苗期、花期和鼓粒期分4次平均施入,与一次供氮处理相同,设3种总供氮量处理)对大豆根瘤干重和数量、氮积累量、固氮酶活性及豆血红蛋白含量的影响。结果表明:一次性施氮方式下,各处理地上氮积累量随着施氮量的增加而增加,根系氮积累量则随着施氮量的增加呈先增加后下降的趋势。分次施氮方式下,花期和鼓粒期根瘤干重和数量的变化趋势一致;苗期,各组织氮积累均以一次性施氮方式高于分次施氮和对照,且随着施氮量的增加而增加(地上);随着生育时期的推进,分次施氮对大豆植株氮积累促进作用增大,各组织氮积累表现为分次施氮>一次性施氮>对照。施氮量对固氮酶和豆血红蛋白含量的影响与一次性施氮方式下相似,但整体上较之抑制作用更强。     

氮肥对大豆结瘤及叶片氮素积累的影响

以3个大豆品种为材料,研究不同施氮水平对大豆结瘤特性及氮素积累的影响。结果表明,种肥高施氮肥水平对不同品种大豆的根瘤形成均有抑制作用,其持续时间长短因品种而异。不同大豆品种叶片氮素积累动态相同,但长生育期品种(东农42)氮素积累峰值期出现时间晚。施用氮肥可提高叶片氮素积累量、拖后氮素积累峰值期。施用氮肥能促进大豆生长,优化产量构成因子,提高大豆产量。     

大豆根瘤蝇的初步研究

大豆根瘤蝇有三种,均属扁口蝇科(Platystomidae),皱蝇属(Rivellie)。在我国春、夏、秋各大豆产区均有发生。幼虫主要危害大豆根瘤,被害根瘤最后仅残留空壳,失去固氮作用。该虫在我省一年发生一代,以蛹在豆槎地越冬。成虫翌年6月中旬羽化,成虫产卵期为6月中下旬,6月下至9月初旬为幼虫危害期,8月末至9月上旬幼虫陆续化蛹越冬。     

稗草影响大豆根瘤固氮的机制研究之一——水分干扰机制

在全自控人工气候室内系统研究了稗草对大豆根瘤固氮的水分干扰机制。稗草在每盆3株的密度下使播后53-63淹水期间及淹水期后1天的大豆单株根瘤固氮速率平均分别比无草对照提高了16.6%和30.0%,在每盆10株的密度下分别使其比无草对照提高了34.2%和67.5%。在不淹水的情况下播后30-70天,稗草在每盆3株和10株的密度下使其所在处理的平均日蒸发蒸腾量分别比无草对照增加了23.8%和50%,削弱了水分对大豆植株的供应水平;而土壤水分供应水平从其田间持水量的80%降低到35%时,大豆根瘤的氧气传导速率从0.38cm/s下降到0.20cm/s,净光合速率从18.81mg/dm#+2/h降低到4.04mg/dm#+2/h,每盆10株稗草对大豆单株结瘤量及根瘤固氮酶活性的抑制率则分别从8.2%和17.8%升高到18.3%和19.6%,其对大豆单株根瘤固氮速率的抑制率也随之从21.5%上升到33.1%。证明通过干扰土壤水分供应水平,首先影响大豆植株的同化物产量及根瘤内的氧气供应,进而影响大豆植株的根瘤形成和根瘤固 氮酶的固氮活性,是稗草影响大豆根瘤固氮的主要机制之一。     

不同根瘤菌、大豆品种、土壤类型对固氮酶活性的影响

本研究结合黑龙江省生态环境,采用盆栽试验方法分别在黑土和草甸土中对大豆品种V1和V2接种根瘤菌株R1、R2和R3,在盛花期通过乙炔还原法测定离体根瘤的固氮酶活性。单因素效应对固氮酶活性的影响高于因素间的作用,菌株与品种两因素间的交互作用大于其它交互作用。结果表明,处理R1V2S2和R1V1S1的固氮酶活性最高,二者都极显著高于两种阴性处理CK。     

大豆固氮酶活性与酰脲含量的关系

试验采用盆栽方法在不同土壤以及不同品种间接种不同菌株,通过对固氮酶活性及酰脲含量的测定结果进行分析得出酰脲含量与固氮酶活性之间的相关系数为0.64,呈显著正相关。从而说明酰脲含量的测定结果不仅可以作为估测固氮酶活性高低的指标,而且有助于高效固氮根瘤菌株的筛选。     

低氮条件下间作大豆对宿根蔗内生固氮菌固氮酶活性、氮素积累及产量的影响

【目的】探讨低氮条件下间作大豆对宿根蔗内生固氮特性及生长的影响,为生产上合理应用甘蔗/大豆间作提供理论依据。【方法】采用裂区试验,以单、间作不同种植模式为主因素,以ROC22、B8和GT213个甘蔗品种为副因素,比较低氮条件下不同处理间甘蔗的产量、氮素积累及内生固氮菌固氮酶活性的差异。【结果】低氮条件下,与甘蔗单作处理相比,甘蔗/大豆间作处理的宿根蔗茎径、有效茎数和产量分别提高5.1%~8.7%、7.9%~31.0%和9.0%~40.5%,而不同处理间的株高没有明显差异。间作处理可显著提高宿根蔗的茎、叶内生固氮菌固氮酶活性,其中ROC22茎、叶中的固氮酶活性增幅最大,分别提高了59.35和0.98~1.89 nmol C2H4/gFW·h。除分蘖期间作处理B8叶片的全氮含量和GT21的氮素总积累量显著提高18.8%和35.2%外(P<0.05,下同),其他品种叶片的全氮含量和氮素积累量在处理间差异不显著(P>0.05);伸长期时,间作处理下蔗茎的全氮含量和氮素积累量均较单作有不同程度提高,其中ROC22和GT21的氮素总积累量分别显著提高35.0%和81.1%。【结论】低氮条件下,间作大豆可明显提高宿根蔗的内生固氮菌固氮酶活性、氮素积累及产量,其中以GT21间作大豆的增产效果最佳。     

不同时期施用氮肥对大豆根瘤固氮酶活性及产量的影响

采用框栽的培养方法,设置同一氮肥水平,按不同生育时期施用,对大豆植株生长过程中根瘤固氮酶活性动态变化进行研究。结果表明,减少基肥的施用可以降低对根瘤生长的抑制作用,使得固氮酶活性峰期后移,延缓后期大豆根系及根瘤的衰退,促进生长后期养分积累及干物质积累,促进成荚、鼓粒,产量比一次性施肥有所提高。鼓粒初期追施氮肥较一次性施用氮肥产量提高3.33%,在花期和鼓粒期追肥及荚期追肥增产效果不显著。     

不同硫素水平对大豆干物质积累的影响

试验研究了不同硫素水平对大豆干物质积累的影响。结果表明,不同大豆品种地上部干物质积累量对硫肥敏感性不同,黑农35在每千克土施硫磺粉0￣0.04g范围内增加硫肥可促进干物质积累,施0.06g硫磺粉时降低;北9395和东农46均是每千克土施0.04g硫磺粉的处理干物质积累量在某些生育时期表现出降低的效应。根系干物质积累量的变化趋势与地上部一致,二者呈显著或极显著正相关,施硫可以协调大豆植株地上部和根系的平衡生长。苗期至始花期硫肥处理对干物质积累量的影响很小,盛花期后处理间作用效果差异增大。     

硫素营养对大豆氮素积累及品质的影响

研究不同硫肥处理对大豆氮素积累及品质的影响。结果表明,施硫对大豆叶片硝酸还原酶活性有明显的正效应,以S2和S3效果最好;施硫可以提高叶片叶绿素和全氮含量,尤其生育后期作用明显;茎秆全氮含量在苗期、开花结荚期以及成熟期,在S1～S3范围内随着施硫量的增加而增加,并延长叶片全氮含量保持较高水平的时间,而其它时期则随施硫量的增加而降低;开花期,随施硫量的增加,荚皮全氮含量先逐渐升高而后降低并保持平稳。收获时籽粒全氮含量随施硫量的增加而降低。蛋白质含量总体上随施硫水平的增高而递减,而脂肪变化则相反。施硫肥使单株荚数、单株粒数以及百粒重大幅度增加,对大豆有明显的增产作用。     

根瘤菌接种方式对复播大豆干物质积累与产量的影响

探讨不同根瘤菌接种方式的实施效果,以前期分离、鉴定、纯化的3株根瘤菌菌株为供试材料,选用南疆地区复播大豆绥农35为供试品种,比较根瘤菌拌种、做种肥、随水滴施等接种方式的效果,测定大豆结瘤数量、根瘤干重、植株地上部干物质积累分配、产量及其构成因素等指标,探讨接种方式和根瘤菌对复播大豆干物质积累及产量的影响。结果表明,3种接种方式均能促进大豆根系结瘤,其中,以SN7-2拌种、SMH12做种肥,SN7-2做种肥和T6随水滴施大豆根瘤菌结瘤效果最好;SN7-2拌种,SMH12做种肥,SN7-2做种肥,T6随水滴施能显著促进大豆干物质积累,SN7-2拌种或者SN7-2做种肥、T6随水滴施均促进干物质向生殖器官分配;不同接种方式通过增加主茎节数、单株荚数、单株粒数和百粒重提高大豆籽粒产量,SN7-2适合以拌种或做种肥的方式接种,T6适合随水滴施。     

钾肥用量对夏大豆干物质、养分累积和产量的影响

为探讨大豆[Glycine max(L.)Merr.]适宜的钾肥施用量,于2017年和2018年在河南省临颍县开展2年田间试验,设K2O用量分别为0、60、120、180 kg/hm24个钾肥梯度,分析了不同钾肥用量对大豆干物质、养分累积、产量、肥料利用率及经济效益的影响。结果表明,大豆干物质累积量及钾素累积量随着生育期的推进不断增加,开花结荚期至鼓粒期干物质累积速度较快。2017年,成熟期大豆干物质累积量随着施钾量增加呈先增加后降低的趋势,钾素累积量则随施钾量的增加先降低后增加;2018年成熟期干物质累积量和钾素累积量均随着施钾量增加而增加。2017年所有处理间大豆产量差异均不显著,2018年各施钾处理比对照增产34.3%～52.7%,差异均达显著水平,且2018年以K2O用量为120 kg/hm2时产量最高,且该施肥处理的增产效益也最高。因此,豫中地区推荐施钾肥量为K2O 120 kg/hm2。     

大豆镉累积及吸收转运特性研究

重金属污染已严重威胁人们的食品质量与安全,亟需对农作物的镉积累及吸收转运特征进行研究。在4种外源镉(Cd Cl2)添加量(0、1、2、3 mg/kg)条件下,探究3个品种大豆的农艺性状、镉积累量以及转运特征,对3种基因型大豆(HC6、HHN、HX3)在镉胁迫下的重金属抗性进行评价,为实际生产和理论研究提供依据。结果表明,当外源土壤镉含量为0~1.84 mg/kg时,镉对不同基因型大豆的农艺性状无显著影响,3种不同基因型大豆的耐镉性表现为HNHHC6HX3,大豆根、茎、叶、荚的镉含量随土壤镉含量增加而升高;在相同土壤镉含量条件下,大豆各器官的镉含量存在显著差异,表现为根茎叶荚籽粒。     

施氮对大豆籽粒蛋白质积累的影响

试验研究了施氮对大豆籽粒的蛋白质积累影响。结果表明,不同大豆品种籽粒蛋白质积累量均随种子发育而增加,但不同时期蛋白质积累速度有一定差异。籽粒形成前期(开花后30￣50d)蛋白质含量变化幅度不大;开花后50 d,东农42籽粒蛋白质含量呈现持续增长趋势,而绥农14、东农163开花后60￣67d出现下降,后期呈现增长。施氮抑制籽粒形成前期蛋白质的合成,随着籽粒形成,抑制现象逐渐消逝。不同品质类型大豆品种对施肥量反应不同,东农42的需氮量高于东农163和绥农14。