干旱胁迫下喷施14-羟基芸苔素甾醇对冬小麦穗花发育及碳氮代谢的调控

[目的]明确外源芸苔素甾醇类化合物(brassinosteroids,BRs)中14-羟基芸苔素甾醇(14-hydroxylated brassinosteroid,14-HBR)对干旱胁迫下冬小麦穗花发育成粒的调控效果,为小麦大田生产减轻干旱胁迫危害提供技术支撑.[方法]以大穗型品种周麦16(ZM16)和多穗型品种豫...     

土壤氮素的变化特征研究

本文系统地研究了不同种植利用方式的氮素平衡、不同施肥结构土壤氮素的循环和不同种植利用方式下土壤硝态的累积特征，结果表明利用方式和肥料施用结构产土壤氮素平衡与硝态氮的累积变化的重要原因，有机肥的施用对土壤中氮磷钾养分平衡具有积极作用，同时可以有效地控制土壤硝态氮的淋洗深度。     

减氮对半冬性中筋小麦产量、NUE及氮代谢关键酶活性的影响

为了研究半冬性中筋小麦在减氮条件下籽粒产量、氮效率(NUE)及氮代谢关键酶活性的差异与调控效应,于2012年-2013年以半冬性中筋小麦徐麦30、保麦1号为供试品种进行池栽试验。研究表明,施用氮肥增加了穗数和粒数,扩大了小麦库容(公顷粒数),而粒重却有所下降,但穗数和粒数的增加幅度大于粒重的降低幅度,从而提高了单位面积籽粒产量。施氮量从270 kg·hm-2降至225kg·hm-2,籽粒谷丙转氨酶(GPT)活性略有提升,而单株氮素积累量、花后剑叶硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)、籽粒GS活性均呈下降趋势,籽粒产量有所降低,但差异未达显著水平。减氮影响了植株对氮素的吸收,对氮肥表观利用率(RE)有降低效应,但增强了氮肥偏生产力(PFP)和氮素生理效率(PE),对NHI影响较小。在兼顾生产成本、生态和效益的条件下,将氮肥用量从270 kg·hm-2减少至225 kg·hm-2,更有利于半冬性中筋小麦的可持续高效生产。本研究为小麦合理施氮及提高氮肥利用效率提供科学依据。     

基于近红外光谱分析的土壤全氮含量估测研究

应用近红外光谱分析技术对比研究基于土壤风干样本和鲜样来预测全氮含量的可行性。选取水稻土为研究对象,首先分析了不同水分土壤的光谱特征,显示随水分含量增加,吸光度升高,且鲜样的吸光度高于干样。通过比较不同预处理方法,对土壤干鲜样分别采用逐步多元回归(SMLR)和偏最小二乘法(PLSR)建立了相应的近红外模型。结果表明,利用近红外光谱均可预测干鲜土壤样本的全氮含量,特别是利用偏最小二乘法建立的标定模型,预测精度高,反演性较好,鲜样和干样外部验证决定系数分别达到0.89和0.91,相对误差仅为6.92%和5.92%,研究结果可以为田间土壤全氮含量的估测提供技术依据和参考。     

铵态氮与硝态氮不同配比对苣荬菜产量与品质的影响

为明确NH₄⁺-N与NO₃^--N不同配比对苣荬菜产量与品质的影响,采用盆栽试验的方法,以蛭石为栽培基质,在供氮总浓度为15 mmol/L的条件下,设置5个NH₄⁺-N与NO₃^--N配比(100/0、75/25、50/50、2575、0/100),出苗40 d后收获,测定产量及品质相关指标。结果表明,苣荬菜喜硝,其产量随NO₃^--N含量增加而增加,全NH₄⁺-N处理产量最低;同时,50/50处理与25/75处理间产量差异不显著,但前者的叶面积、地上部全氮含量、地上部全磷含量分别是后者的1.21、1.15、1.47倍。此外,50/50处理硝酸盐含量、维生素C含量分别是25/75处理的2.23、1.12倍,适当配合NH₄⁺-N可使硝酸盐含量显著降低至生食水平,并使叶绿素含量提高。研究认为,...     

高粱RKD基因家族鉴定及氮胁迫下的表达模式分析

RKD(RWP-RK domain protein)是植物中特有的氮响应相关蛋白,在植物生长发育,尤其是生殖过程中起到重要作用。高粱(Sorghum bicolor)是一种耐瘠薄、抗旱的粮食作物,挖掘其养分响应与利用相关基因,对于解析高粱养分响应的分子遗传机制,培育养分高效作物具有重要意义。本研究通过生物信息学的方法,鉴定到分布在5条染色体上的7个高粱RKD基因。对SbRKD蛋白的理化性质和保守结构域进行分析,发现氨基酸残基数目对于蛋白性质影响较大。对高粱、水稻和拟南芥的RKD基因进行进化分析发现其主要聚成三类,且SbRKDs都受到纯化选择压力,同时有部分SbRKD基因在物种分化过程中发生缺失和复制。SbRKD基因组织表达结果说明多数RKD基因在高粱中表达水平低,只有SbRKD1和SbRKD4在种子和胚中的表达水平较高。氮饥饿和高氮诱导结果表明,SbRKD1和SbRKD4能够响应外源氮元素供应。本研究为后续探索RKD基因对高粱生长发育的影响提供了理论依据。     

两种浮萍根系分泌物对荧光假单胞菌脱氮影响的差异及其剂量效应研究

本研究对太湖地区高效除氮紫背浮萍Spirodela polyrrhiza(HZ1)和低效除氮青萍Lemna minor(WX3)的根系分泌物进行了连续收集和分离,并考察了根系分泌物剂量与成分对反硝化细菌荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens脱氮效率的影响。结果发现,两种浮萍根系分泌物总组分均能显著促进P.fluorescens的脱氮效率,但对P.fluorescens的生长无影响。HZ1根系分泌物总组分(HO)促进作用显著高于WX3根系分泌物总组分(WO),这与HZ1对水体的除氮效率高于WX3的结果一致。两种浮萍根系分泌物各组分也有不同的效果,其中仅WX3根系分泌物酸性组分(WA)显著抑制了P.fluorescens的脱氮效率,HZ1根系分泌物不同组分是促进或无作用。总体上,P.fluorescens的脱氮效率随浮萍根系分泌物及其各组分添加剂量的增加呈先上升后下降的趋势,而WA组分先下降后基本不变,各组分在剂量为1.0%(v/v)时起最大效果。总之,根系分泌物与浮萍–微生物耦合系统的除氮效率密切相关,酸性组分是两种浮萍根系分泌物促进P.fluorescens脱氮效果差异的主要原因。     

施氮和灌溉管理下作物产量和土壤生化性质

氮和水对作物生长非常重要,研究施氮和灌溉管理下作物产量、土壤性质以及它们的关系对我国农业科学有重要意义。本文以中国科学院封丘农业生态试验站为平台,研究了施氮(每季施氮150 kg·hm?2、190 kg·hm?2、230 kg·hm?2、270 kg·hm?2,以不施氮为对照)和灌溉(灌溉量达到0~20 cm、0~40 cm、0~60 cm土壤的田间持水量,以雨养为对照)管理下小麦-玉米轮作系统作物产量和土壤生化性质,以及它们之间的关系。研究结果表明,150~270 kg·hm?2施氮量对2008年、2009年玉米产量和2009年、2010年小麦产量无显著影响;灌溉对2010年玉米产量无显著影响,而2008年、2009年玉米产量随灌溉量增大而增加。尽管2008—2011年小麦产量随灌溉量变化趋势不一致,但与雨养相比灌溉提升了小麦产量。施氮在不同程度上提升了土壤全氮和速效氮含量、脱氢酶和脲酶活性、微生物生物量碳、基本呼吸和硝化势,稍微降低了土壤pH并大幅降低了速效磷含量(降幅48.7%~51.6%);灌溉提升了土壤全氮含量和脱氢酶活性,降低了全钾含量、脲酶活性、基本呼吸、硝化势。多元回归分析显示,某些土壤生化性质(全氮、溶解性有机碳、速效磷含量及微生物生物量碳氮、呼吸熵、硝化势)与2009年、2010年玉米产量很好地线性拟合。综上,土壤生化性质因施氮和灌溉发生不同程度的分异,因施氮和灌溉而分异的土壤生化性质能部分地鉴定作物产量。本研究方法可为产量主导因子的筛选及产量估算模型的建立提供一定参考依据。     

玉米杂交种苗期耐低氮指标的筛选与综合评价

为探明耐低氮玉米杂交种的苗期筛选鉴定方法,筛选出耐低氮能力强、可推广应用到生产上的玉米杂交种,本研究采用蛭石和珍珠岩盆栽、Hoagland营养液培养方式,以西南地区生产中应用的51个玉米杂交种为材料,对供试品种进行了2年的低氮胁迫苗期筛选试验。结果表明:低氮胁迫对各玉米品种苗期主要形态、生理指标均有显著影响,但影响的程度在指标间和品种间均有较大差异。根据相对值变异系数大小,筛选出叶面积、氮积累量、根冠比、地上部干重、根体积、根干重和单株干重7个指标作为耐低氮能力的评价指标。以7个指标归一化的变异系数为权重进行耐低氮能力模糊隶属函数综合评价,并与用全部指标(第1年为13个指标,第2年为25个指标)模糊隶属函数评价和主成分分析法评价的结果进行比较,7个指标评价结果与全部指标综合评价结果基本一致,得出的耐低氮能力强和弱的前10个品种的重合率分别达90%和80%,说明筛选指标的代表性和评价方法的可行性。本研究表明上述7个指标可以作为玉米苗期耐低氮能力评价指标,并筛选出‘正红311’、‘成单30’、‘黔北2号’等适宜于中国西南丘陵山区种植的耐低氮品种。     

4种熏蒸剂处理对土壤可溶性有机氮和微生物量碳氮的影响

采用室内恒温通气培养法,以北京大棚蔬菜地土壤为研究对象,以未使用熏蒸剂土壤为对照,研究4种熏蒸剂[氯化苦(Pic)、1,3-二氯丙烯(1,3-D)、二甲基二硫(DMDS)和威百亩(MS)]对土壤可溶性氮素和微生物量碳、氮的影响。结果表明,4种熏蒸剂处理均能增加土壤中可溶性有机氮的含量,熏蒸处理后敞气0 d时,Pic、MS、DMDS和1,3-D处理的土壤可溶性有机氮累积量分别为47.55 mg·kg-1、42.15 mg·kg-1、40.34 mg·kg-1和32.02 mg·kg-1,较对照(29.97 mg·kg-1)分别增加58.67%、40.65%、34.61%和6.87%。敞气后14~84 d,Pic、DMDS和MS处理DON含量仍持续上升,1,3-D和对照变化不大,各处理之间DON含量差异显著。4种熏蒸剂处理后短时间内,土壤中可溶性氨基酸(DAA)与对照相比大幅上升,在熏蒸后7 d达到最大值,其中Pic处理的上升幅度最大,为12.87 mg·kg-1,对照DAA含量最低,为5.74 mg·kg-1。4种熏蒸剂处理之后,土壤中微生物量碳和氮均呈现急剧下降的趋势,其中Pic处理对微生物的杀灭作用最强,敞气后0 d,Pic处理的微生物量碳和微生物量氮含量分别比对照下降69.39%和70.95%,MS和DMDS次之,1,3-D的杀灭作用最弱。