烟叶氨气补偿点的品种间差异及其与氮素代谢的关系研究

为了研究不同成熟特性的烤烟品种叶片氨气补偿点及其差异,利用质外体提取方法对3个烤烟品种NC89、K326和中烟90的叶片质外体铵浓度和pH值进行了测定,并计算不同品种叶片的氨气补偿点(25℃);同时探讨了氨气补偿点与氮素代谢的关系。结果表明,叶片氨气补偿点随着成熟衰老而上升;烟草叶片成熟衰老期氨气补偿点与谷氨酰胺合成酶活性关系密切。衰老速度快、叶片氮素状况（总氮和可溶性蛋白）低的品种谷氨酰胺合成酶活性下降幅度大,氨气补偿点升幅大,绝对值也高。因此,衰老速度快、叶片氮素状况低的品种在叶片衰老期具有更大的氨挥发潜力。品种间氨气补偿点的差异与它们的氮素代谢特性有关。     

蘖穗氮肥追施比例对水稻灌浆成熟期 Rubisco 和 GS 同工型基因表达量的影响

【目的】 氮素营养影响着水稻灌浆过程中核酮糖-1, 5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (Rubisco) 和谷氨酰胺合成酶 (GS) 基因转录表达量,研究其变化动态及其与不同形态氮含量的关系,旨在为阐明氮素营养对光合效率和籽粒蛋白质积累的影响分子调控机理提供理论依据。 【方法】 选用寒地粳稻穗数型高产品种和穗重型超级稻品种进行盆栽试验。施肥比例为 N∶P₂O₅∶K₂O = 1∶0.5∶1,氮肥 50% 作为基肥,其余作分蘖肥和穗肥追施,分蘖肥和穗肥比例为 10%∶40%、20%∶30%、30%∶20%、40%∶10%。分析了水稻灌浆过程中 Rubisco 和 GS 基因转录表达量及不同形态氮的积累动态。 【结果】 增加穗肥氮素施用量可显著提高水稻灌浆过程中叶片和籽粒的全氮、铵态氮、硝态氮含量;增加穗肥比例不同程度的上调了 Rubisco 大亚基和小亚基基因的 mRNA 表达量,其中OsRBCSL、OsRBCS2 和OsRBCS4 表达上调显著,OsRBCS3 和OsRBCS5 表达上调较小;穗肥比例增加延长了 Rubisco 各亚基基因高表达持续时间,增加了水稻灌浆中期和后期叶片中OsGS1;1 和OsGS2 基因的转录表达量以及籽粒OsGS1;1 基因的转录表达量和整个灌浆过程中OsGS1;3 基因的转录表达量。Rubisco 五个亚基基因的转录表达量与叶片 NO₃–-N 和全氮含量间以及叶片和籽粒中 GS 基因的转录表达量与 NH₄+-N 和全氮含量间均呈显著或极显著的正相关。 【结论】 在灌浆过程中OsRBCL 基因和 GS 基因的转录表达量变化动态不因品种或氮素营养不同而发生质的变化,不同基因对氮素营养的响应程度并不相同,增加叶片 NO₃–-N 和全氮含量,可以显著提高 Rubisco 基因的转录表达量,增加灌浆成熟期叶片和籽粒的 NH₄+-N 和全氮含量,可以显著提高叶片和籽粒的 GS 基因转录表达量。      

不同生态型拟南芥耐铵毒害差异的生理机制

【目的】 利用拟南芥生态型群体研究拟南芥耐铵毒害的生理机制,为挖掘耐铵基因提供生理基础及理论指导。 【方法】 共收集了95份生态型拟南芥材料,采用水培实验方法,将拟南芥幼苗移栽后在正常培养液(2 mmol/L NO₃–-N处理)中培养8天,然后转移至含有1 mmol/L (NH₄)₂SO₄的营养液(2 mmol/L NH₄+-N处理)中培养8天,收获后,测定植株全氮量、地上部游离铵含量,以及谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性;培养3天后取样,采用RT-PCR技术分析根部主要的铵态氮转运蛋白基因AMT1;1和AMT1;2的表达水平;拟南芥幼苗移栽后在正常培养液中培养8天,转移至丰度为5%的1 mmol/L (15NH₄)₂SO₄中培养,分别处理3 h、6 h和24 h取样,用于同位素分析。 【结果】 2 mmol/L铵态氮处理下拟南芥群体地上部的生长被显著抑制,并且大量游离铵离子累积于地上部,铵态氮下拟南芥群体体内铵含量是对照硝态氮下的1.5倍以上,其中Si-0生态型在铵态氮下铵含量为19.17 μmol/g, FW,是对照的20倍。在硝态氮培养条件下,内源铵的含量与拟南芥地上部生长呈显著负相关,铵态氮培养条件下,地上部生长与铵含量同样呈较高的负相关性,因此内源铵含量少的生态型拟南芥在铵态氮下亦耐铵,所以本研究以拟南芥群体组织内铵含量为主因子,筛选出耐铵拟南芥生态型Or-1、Ta-0,HSM和铵敏感拟南芥生态型Rak-2、Lpv-18、Hi-0,结果表明铵敏感生态型在硝态氮下铵含量是耐铵生态型的1.7倍至10倍。耐铵拟南芥生态型铵转运蛋白基因AMT1;1和AMT1;2的表达水平较铵敏感拟南芥高,植株全氮和地上部15N标记试验结果表明,耐铵拟南芥铵态氮吸收速率高于敏感型。并且耐铵拟南芥生态型在两种氮形态下其谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性均显著高于铵敏感生态型,在硝态氮培养条件下GS活性是铵敏感生态型的1.1～1.8倍,在铵态氮培养条件下是1.2～1.6倍,说明耐铵拟南芥生态型的铵同化能力强于敏感型。 【结论】 耐铵生态型拟南芥是通过更高的谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性将大量的游离铵同化以减少植株体内游离铵含量,从而减轻植株铵毒害;而不是通过减少铵态氮的吸收。      

氮硫互作提高大蒜氮、硫含量及其关键同化酶活性

【目的】 从生理学角度研究氮、硫两种营养元素配施对大蒜氮硫关键同化酶的影响,揭示氮硫关键同化酶与植株氮、硫同化能力的关系,以期为大蒜合理施肥与提质增效提供理论参考。 【方法】 采用蛭石–珍珠岩盆栽方式,研究了不同浓度氮 (5、10、20 mmol/L)、硫 (2、4、8 mmol/L) 配施条件下,大蒜在幼苗期、花茎伸长期、鳞茎膨大初期和中期大蒜植株氮、硫含量,以及氮、硫关键同化酶活性的动态变化。 【结果】 大蒜植株氮含量总体呈上升趋势,在鳞茎膨大期达到最高水平,而硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS) 活性变化呈先上升后下降趋势,在花茎伸长期至鳞茎膨大初期活性较高。硫含量总体呈先上升后平稳趋势,ATP-硫酸化酶 (ATPS) 活性在花茎伸长期达到最大值,而半胱氨酸合成酶 (OAS-TL) 活性则呈先下降后上升趋势,在花茎伸长期酶活性总体最低。鳞茎膨大期前,氮硫交互作用对氮、硫同化量有影响显著,而单因素影响不明显;鳞茎膨大期,单因素影响明显。硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性整体呈先升高后降低趋势。氮素对于 NR 活性影响显著,而对 GS 影响不显著;硫素仅在花茎伸长期和鳞茎膨大初期对NR活性有显著影响,而氮硫交互作用对 NR、GS 均有显著或极显著影响。氮素、硫素对 ATP-硫酸化酶、半胱氨酸合成酶活性无显著影响,而氮硫交互作用对其影响极显著。NR 活性在花茎伸长期、鳞茎膨大初期与植株氮呈显著正相关关系,ATPS 活性在花茎伸长期、鳞茎膨大初期与植株硫含量呈显著正相关关系,Pearson 系数分别为 0.690、0.847 和 0.662、0.816。鳞茎膨大初期和中期,GS 活性与氮含量呈显著负相关,相关系数分别为 –0.857、–0.693。OAS-TL 活性与硫含量整体呈负相关,而在鳞茎膨大初期为 0.646,呈显著正相关。 【结论】 大蒜生长过程中,氮、硫两元素间存在互作关系。NR、ATPS 等酶活性的提高增加了植株氮、硫同化能力,而 GS 则通过降低酶活性而促进氮的同化。在大蒜鳞茎膨大期前,氮、硫配施能够通过调控关键同化酶活性而影响氮、硫同化,进而影响植株生长;鳞茎膨大阶段,可以通过单一施肥达到调控大蒜植株氮或硫含量的目的。      

两个玉米品种灌浆期叶片氮转移效率差异的分子机制

【目的】 提高玉米氮效率是实现农业高产高效的重要措施,而花后叶片的衰老和玉米的氮效率密切相关。为此,在田间条件下研究了叶片衰老过程与氮转移效率的关系,尤其是不同玉米品种氮转移效率差异的分子机制。 【方法】 田间试验选择中度绿熟玉米品种先玉335 (XY335) 和持绿玉米品种NE9为供试作物,设施N 45,120和240 kg/hm2三个水平。测定了玉米吐丝期以及吐丝后7 d、14 d、21 d、28 d、35 d、42 d和成熟期茎、叶、籽粒氮含量和花后绿叶面积,吐丝期及吐丝后14 d、28 d、42 d和成熟期叶片氮浓度,以及吐丝期和灌浆期叶片中SPAD、可溶性蛋白浓度、游离氨基酸浓度和ZmSee2β (玉米叶片中协同衰老的蛋白酶–豆荚蛋白的基因) 基因表达的变化,计算了叶片氮转移效率。 【结果】 品种XY335具有比品种NE9更高的产量,随施氮量的增加品种XY335的籽粒产量较品种NE9增加更加显著。虽然两个品种的收获指数没有差异,但是品种XY335的氮素收获指数高于品种NE9,并且品种XY335营养器官的氮转移效率高于品种NE9,整体高8.28个百分点 (P < 0.05)。品种XY335叶片氮转移效率比品种NE9高出12.89个百分点,而二者茎的氮转移效率没有差异。品种XY335花后叶片中氮浓度开始降低的时间早于品种NE9,在低氮条件下尤为明显。成熟期时,三个氮水平处理下品种XY335叶片中的氮含量均低于品种NE9。从吐丝期到灌浆期,品种XY335叶片中可溶性蛋白的降解率高于品种NE9,其中N45处理下高16.5个百分点,N120处理下高6.2个百分点。从吐丝期到灌浆期叶片中游离氨基酸的浓度不断增加,而品种XY335叶片中的增加幅度大于品种NE9。从吐丝期到灌浆期叶片中 ZmSee2β基因表达量增加,而随施氮量减少品种XY335叶片中表达量高于品种NE9,表明品种XY335叶片中蛋白降解得更加迅速。 【结论】 相对于绿熟品种NE9,品种XY335具有籽粒产量高和籽粒氮素积累强的特点。这不仅由于吐丝后品种XY335具有较强的氮素吸收能力,而且因为品种XY335有更高的叶片氮转移效率。品种XY335叶片氮转移效率高可能是因为控制蛋白质降解的ZmSee2β基因表达能力强,提高了叶片中蛋白质的降解速度。      

有机无机肥配施提升冷浸田土壤氮转化相关微生物丰度和水稻产量

【目的】 以南方典型冷浸田为对象,研究化肥配施不同有机肥对冷浸田水稻产量以及土壤氮相关功能微生物群落丰度的影响,旨在为冷浸田土壤氮素活化和转化过程的定向调控,氮素利用效率提高及水稻高产施肥提供科学依据。 【方法】 通过连续 3 年 6 季的定位试验,采用土壤理化分析、酶学分析和荧光实时定量 PCR 技术深入探讨化肥配施不同堆肥原料有机肥对冷浸田养分活化、水稻产量提升及土壤氮相关功能微生物群落丰度的效应。本试验设 4 个处理,分别为单施化肥 (CK)、化肥配施猪粪 (PIM)、化肥配施牛粪 (CAM)、化肥配施鸡粪 (CHM)。 【结果】 CHM、CAM 处理水稻产量显著高于化肥处理( P < 0.05),较 CK 平均增产 10.23%、7.62%。连续施用 CHM、CAM 显著提高了土壤 pH,增加了土壤有机碳、全氮和铵态氮含量。三种堆肥原料的有机无机配施均能够提高土壤氮素循环相关功能微生物基因丰度,其中细菌、古细菌总群落 16s rDNA 丰度和氨氧化古菌 (AOA) 和氨氧化细菌 (AOB) 的氨单加氧酶 ( amoA) 基因丰度提高趋势一致,以 CHM 处理最高,但细菌总群落 16s rDNA 丰度增幅较小。亚硝酸盐还原酶 ( nirK、 nirS) 基因和一氧化二氮还原酶 ( nosZ) 基因丰度对不同处理的响应并不一致。相关性分析表明,土壤有机碳和全氮含量是影响 AOA、AOB、 nirK、 nirS 型反硝化细菌的重要因子。 【结论】 化肥配施鸡粪有机肥能显著提高冷浸田土壤铵态氮、速效磷含量,增加细菌、古菌、AOA 和 AOB 氨单加氧酶 ( amoA) 的基因丰度,增强土壤脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性,提升冷浸田土壤生产力。      

东南烟稻轮作区烤烟临界氮浓度稀释曲线的建立与验证

  【目的】  建立东南烟稻轮作区烤烟临界氮稀释曲线,探讨氮素营养指数用于诊断和评价烤烟氮营养状况的可能性,为实现烤烟合理施用氮肥提供理论依据。  【方法】  两年两地共3个田间氮肥用量试验,每个试验共设6个氮水平 (N 0、45、90、135、180 和300 kg/hm2),分析不同施氮量对移栽后不同天数烤烟地上部和叶片干物质积累量的影响。利用不同时期植株氮浓度和干物质积累量,建立地上部和叶片的临界氮浓度稀释曲线方程和干物质积累方程。结合基于无人机可见光谱平台的烤烟氮浓度无损测定方法,计算氮营养指数,判断烤烟氮营养丰缺情况。  【结果】  施用氮肥明显增加了烤烟地上部和叶片干物质积累量,不同氮肥处理间差异明显,烤烟地上部和叶片氮浓度随烤烟生长进程而降低;东南烟稻轮作区烤烟地上部及叶片的临界氮素浓度和干物质积累量符合幂指数的关系;模型进行独立验证时,氮限制组的数据均在临界氮素稀释曲线以下,而不受氮限制组的数据均在临界氮素稀释曲线附近。模型拟合的临界氮浓度和植株实际临界氮浓度呈线性相关,地上部和叶片的RMSE值分别为0.55和0.44,标准化均方根误差n-RMSE分别为25%和17%,模型具有较好的稳定性;烤烟氮素营养状况的判定可以通过应用临界氮浓度稀释曲线计算氮营养指数(NNI)实现。随着施氮水平的提高,叶片氮营养指数逐步升高,在氮施用量达到135 kg/hm2,叶片氮营养指数可在1以上,处于氮盈余状态。  【结论】  东南烟稻轮作区烤烟叶片临界氮素稀释曲线模型(N_c = 3.2339 × DM_leaves–0.475)和叶片氮营养指数能够诊断评价该区域烤烟氮营养状况,从而为优化烤烟的氮素管理提供指导。     

根系高效铵吸收系统是玉米获取氮素的重要补充机制

【目的】本研究旨在通过对植株根系铵吸收特征研究,揭示旱地玉米的氮素营养特征,研究结果为玉米补充氮素营养提供了一定的理论依据。 【方法】以玉米高产品种“郑单 958”为供试材料,采用水培试验模拟了玉米植株生长中的氮素营养环境,研究了玉米幼苗生长对不同氮素形态的反应;采用非损伤微测技术 (NMT),重点研究了不同供氮状况下玉米根系对 NH₄+ 的吸收特征,并与其吸收硝态氮的规律进行了比较;利用实时定量 PCR 技术,初步揭示了玉米根系中的铵吸收蛋白 (AMT) 基因对铵的响应特征。 【结果】单一供应铵态氮条件下,玉米地上部鲜重、全株干重及根系含氮量与纯硝态氮条件下相近,表明铵态氮也可作为玉米的有效氮源。非损伤微测研究结果表明,玉米幼苗根系铵吸收过程呈典型的高亲和吸收特征 (表观 Km 值约为 60 μmol/L),推测这一过程是由高亲和的转运体蛋白介导。氮饥饿预处理使根系的铵吸收速率 Vmax 和 Km 值分别降低了约 3 倍和 1 倍。这一现象与水稻等作物不同,暗示玉米的铵吸收过程可能不存在反馈抑制现象。另外,介质中硝态氮的存在对根系的铵吸收具有显著抑制作用 (抑制效果 > 20%);在供试微摩尔浓度范围内,根系对 NO₃– (100 μmol/L) 的吸收速率显著低于对相同浓度 NH₄+ 的吸收。进一步对主要在玉米根系中表达的铵吸收蛋白基因 ZmAMT1;1a 和 ZmAMT1;3 的定量 PCR 分析表明,上述基因在维持供铵状态下的表达量较缺氮处理均有显著提高,与铵吸收测定结果相符。 【结论】玉米根系中保留着高效铵吸收系统,在低硝态氮浓度下,该系统对铵态氮的高效吸收可作为其获取足够氮源的一个重要的机制。高硝态氮则抑制玉米根系对铵态氮的吸收,以避免氮素吸收利用系统在功能上的冗余。     

秸秆还田方式与施氮量对春玉米产量及干物质和氮素积累、转运的影响

【目的】 探讨秸秆还田方式与施氮量对东北春玉米产量、干物质和氮素积累、转运的影响,明确适宜的秸秆还田方式及施氮量。 【方法】 连续两年在辽宁铁岭市进行了田间试验。设置秸秆还田方式 (旋耕、翻耕) 与施氮量两因素田间定位试验,研究了春玉米产量及干物质和氮素积累、转运特性。 【结果】 秸秆旋耕和翻耕还田产量和籽粒氮素积累量差异并不显著,但前者显著增加了地上部干物质和氮素积累量,及花后氮素积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率、花后氮素积累对籽粒氮素积累贡献率,而后者则显著提高了花前营养器官干物质、氮素转运量和转运率,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了12.4%、44.1%。随着施氮量的增加,产量和籽粒氮素积累量,地上部干物质和氮素积累量呈逐渐增大的趋势。但施氮量超过262.5 kg/hm2后,产量和籽粒氮素积累量差异则不显著。施氮量262.5 kg/hm2时,花前营养器官干物质和氮素转运量和转运率最高,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了16.7%、45.2%。 【结论】 短期秸秆旋耕和翻耕还田,春玉米产量和籽粒氮素积累量差异不显著,然而秸秆旋耕还田作业成本较低,且配施262.5 kg/hm2氮产量较高,可作为秸秆还田初期推荐施氮量。      

富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征研究

【目的】 研究富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征,有助于了解烟草高效吸收钾的机理,为富钾烤烟基因型的筛选提供参考依据。 【方法】 选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验, 分析了不同烤烟品种生长过程中非根际和根际土壤速效钾含量的变化,成熟期根系生理特性差异,成熟期不同部位钾积累量、钾离子通道和转运体基因表达差异。 【结果】 富钾品种ND202成熟期叶片中的钾积累量极显著地高于K326和NC89,茎和根中的钾积累量品种间差异不显著,ND202全株钾积累量最高,达到10.18 g/株,分别比NC89和K326高109.90%和90.28%,差异达极显著水平。成熟期ND202的平均根鲜重和根体积显著高于K326,根系活力显著高于NC89。ND202根际土壤速效钾含量分别在团棵期极显著低于NC89,在旺长期极显著低于K326,在成熟期极显著低于2个品种,非根际土壤速效钾在成熟期极显著高于NC89和K326。成熟期内流型钾离子通道基因NKT1和NtKC1在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202上部叶中的NKT1表达量显著高于K326和NC89,根、上部叶和中部叶中NtKC1的相对表达量极显著高于NC89和K326,ND202的钾离子通道基因NtTPK1在根、中部叶中极显著高于NC89和K326,有利于钾离子的吸收;ND202下部叶中外流型钾离子通道基因NTORK1的相对表达量极显著低于NC89和K326,钾素外排较少有利于钾含量的提高;钾转运体基因NtHAK1和NtKT12在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202在根、上部叶和中部叶中NtHAK1的相对表达量,在根和上部叶中NtKT12的相对表达量均极显著地高于K326和NC89,有利于钾素运转和积累。 【结论】 富钾品种ND202具有成熟期根系较发达,根系吸收能力较强,钾离子通道和转运体基因相对表达量较高,叶片中钾积累量较大的特征。      

不同施氮量对紫色土大白菜季产量和氨挥发的影响

【目的】 研究紫色土丘陵区水稻–大白菜轮作模式下,大白菜季产量、氨挥发损失通量及影响因素,可为四川省紫色土丘陵区农业面源污染防治提供技术支撑。 【方法】 以大白菜为试材进行了田间试验。结合当地农民的施肥习惯,设定了6个施氮肥水平,施氮量依次为N 0、112.5、150、187.5、225、300 kg/hm2,氮肥均等量分为基肥和追肥,分两次施用。采用密闭室连续通气法对大白菜地进行田间原位氨挥发测定。测定在基肥和追肥施用之后的第1天开始,上午9:00—10:00,下午16:00—17:00进行测定,连续测定14 d(降雨停止测定),直至检测不到氨挥发。成熟期调查大白菜产量和全氮含量。 【结果】 大白菜季施氮总量从0增加至300 kg/hm2时,单季氨挥发损失总量由 2.27 kg/hm2增加至22.72 kg/hm2。基肥和追肥施氮量分别从0增加到150 kg/hm2时,基肥后氨挥发总量的变化范围为1.08 kg/hm2到23.58 kg/hm2,显著高于等量追肥后的氨挥发总量 (0.21～2.83 kg/hm2),这与基肥施用时期温度高于追肥施用时期的温度有关。随施氮量增加,大白菜产量增加,但从N 187.5 kg/hm2增加至300 kg/hm2时,大白菜产量增加不显著;氨挥发总量随施氮量增加而增加,但150 kg/hm2与187.5 kg/hm2处理差异不显著,187.5 kg/hm2与225 kg/hm2、300 kg/hm2处理之间差异显著。 【结论】 大白菜季氨挥发主要集中在施肥之后的两周之内,施肥量和温度是影响大白菜季氨挥发的主要因素。综合考虑产量和单季氨挥发损失总量等因素,施氮肥量为N 187.5 kg/hm2时,大白菜的产量和环境效益最佳。      

长期施肥对酸性土壤氨氧化微生物群落的影响

【目的】 长期施肥显著影响着酸性土壤的pH,研究由此引起的土壤中氨氧化古菌 (ammonia-oxidizing archaea,AOA) 和氨氧化细菌 (ammonia-oxidizing bacteria,AOB) 的变化,为土壤培肥提供理论依据。 【方法】 供试土壤为27年长期定位施肥试验的红壤,供试作物为玉米。选择不施肥对照 (CK)、氮肥120 kg/(hm2·a)(N)、氮磷钾肥 (NPK) 和猪粪2000 kg/(hm2·a)(OM) 4个处理采集土壤样品,测定了土壤基本理化性状;利用qPCR、PCR-DGGE方法,分析土壤AOA和AOB群落丰度与组成。 【结果】 1) 长期定位施肥导致土壤pH值发生显著变化,N处理的土壤pH值最低,仅为4.03,其次是NPK和CK处理的土壤,OM处理土壤pH值最高,接近中性达6.40。2) 与CK相比,长期施肥提高了土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量。3)OM处理显著提高了土壤NH₃浓度,而其它处理对NH₃浓度无显著影响。4) 施肥显著增加了土壤AOA的丰度,OM处理提升幅度最大;AOA丰度与土壤有机质碳、全氮呈极显著正相关 (P < 0.01),与铵态氮、土壤NH ₃浓度呈显著正相关 (P < 0.05),与土壤pH、硝态氮关系不显著 ( P > 0.05);施肥改变了AOA的群落结构,CK、N、NPK处理的群落结构差异不显著,OM处理与另外三个处理差别较大。主要AOA类群是Group 1.1b,少数属于Group 1.1a-associated。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、总氮、铵态氮、土壤中NH ₃浓度是导致AOA群落变化的主要环境因子。5) 仅OM处理对AOB丰度和群落产生了显著影响,主要类群是Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。AOB丰度与土壤NH₃浓度呈极显著正相关 (P < 0.01),与有机质碳、全氮呈显著正相关关系 ( P < 0.05),与土壤pH、铵态氮、硝态氮关系均不显著 ( P > 0.05)。 【结论】 长期施用不同肥料对酸性土壤的理化性质影响差异大,AOA和AOB的丰度和群落结构也发生了明显变化,尤其是施加有机肥之后。来自不同处理的大部分AOA属于Group 1.1b类群,少数属于Group 1.1a-associated类群。仅在OM处理中检测到AOB类群,大部分属于Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。      

移栽方式与施氮量对烤烟生长发育和产质量的影响

【目的】 研究陕西渭北烤烟适宜的移栽方式和施氮量的组合,为陕西烟区优质烤烟的生产提供理论依据。 【方法】 以秦烟96为材料进行了大田裂区试验。以三种移栽方式为主区 (常规移栽、小苗膜下移栽、井窖式膜上移栽),五个施氮水平为副区 (N 52.5、60、67.5、75和82.5 kg/hm2),采样分析了烤烟各生育期的硝酸还原酶、淀粉酶活性以及成熟期碳氮代谢物含量和烤烟产、质量。 【结果】 硝酸还原酶和淀粉酶活性在烤烟整个生育期均呈现先升高后降低的趋势。常规移栽方式下,高施氮量的烤烟碳氮代谢物含量、农艺和经济性状表现较好;小苗膜下移栽和井窖式膜上移栽,中施氮量的硝酸还原酶和淀粉酶活性对烤烟生长更有利。施氮量相同时,井窖式移栽方式烤烟生长发育及产质量好于其他两种移栽方式。井窖式膜上移栽下,施氮量为N 67.5 kg/hm2时烤烟的硝酸还原酶、淀粉酶活性表现最佳,碳氮代谢物均在适宜范围内,农艺与经济性状表现稳定,可促进烤烟的生长发育,提高烤烟的产质量。 【结论】 渭北地区烤烟适宜的栽培方式为井窖式膜上移栽,施氮量为N 67.5 kg/hm2时,烤烟碳氮代谢效率高,可促进其生长发育,提高经济效益。      

氮肥用量和脲酶抑制剂对滴灌马铃薯田氧化亚氮排放和氨挥发的影响

【目的】 氨挥发和氧化亚氮排放是氮素损失的重要途径。内蒙古阴山北麓滴灌马铃薯田种植面积大,普遍存在过量施肥的问题。研究适宜的氮肥用量,利用脲酶抑制剂来抑制氨挥发和氧化亚氮排放,对提高当地氮肥利用率和减缓环境压力具有重要意义。 【方法】 田间试验分两年在内蒙古武川县两个村庄进行,供试地块种植马铃薯,采用滴灌技术。2015年设置4个处理,分别为:不施氮 (CK);优化施氮模式,施N 180 kg/hm2 (Opt);优化施氮减半模式,施N 90 kg/hm2 (OptR);农民传统施肥量,施N 270 kg/hm2 (Con)。2016年试验处理根据2015年的结果进行调整,设置4个处理:不施氮 (CK);优化施氮添加脲酶抑制剂模式,施N 162.6 kg/hm2 (OptI);优化施氮模式, 施N 162.6 kg/hm2 (Opt);农民传统施肥量,施N 320 kg/hm2 (Con)。分别采用静态暗箱法和通气法采集氧化亚氮和氨气,每次施肥后,两天采集一次气体样品,氧化亚氮连续取样三次,氨气持续取样直至气体含量低于仪器检测值下限。 【结果】 氨挥发速率在施入尿素后第1～5 d出现峰值。Con处理2015和2016年氨挥发的最大峰值分别是13.2 mg/(m2·d) 和5.3 mg/(m2·d),氨挥发累积量分别为N 3.61和3.96 kg/hm2;Opt处理的最大峰值分别为8.69 mg/(m2·d) 和3.19 mg/(m2·d),累积挥发量分别为N 3.11和2.72 kg/hm2;OptR处理氨挥发速率最大峰值为5.63 mg/(m2·d),氨挥发累积量为2.66 kg/hm2,OptI处理氨挥发速率最大峰值为3.67 mg/(m2·d),氨挥发累积量为2.50 kg/hm2。氨挥发累积量随着氮肥用量的增加而增多,Con处理的氨挥发量显著高于其他处理;氧化亚氮排放量在施入尿素后第3 d达到峰值,Con处理2015和2016年的氧化亚氮排放峰值分别达到0.3 mg/(m2·d) 和0.2 mg/(m2·d),氧化亚氮累积排放量分别为N 1.96和1.18 kg/hm2,显著高于其他处理;Opt处理两年的排放最大峰值均为0.11 mg/(m2·d),氧化亚氮累积排放量为N 0.95、0.69 kg/hm2;OptR的氧化亚氮排放量最大峰值为0.09 mg/(m2·d),累积量为0.90 kg/hm2。OptI的氧化亚氮排放量最大峰值为0.12 mg/(m2·d),氧化亚氮累积量为0.66 kg/hm2。相比Opt,OptI处理的氨挥发和氧化亚氮累积排放量分别降低了11.8%和16.7%,但未达到显著水平。氨挥发速率与土壤温度呈显著正相关,土壤温度的升高会显著增加氨挥发速率,土壤湿度的增加会抑制氨挥发速率,影响不显著。氧化亚氮的排放与土壤湿度呈显著正相关,土壤中水分增加会显著增加氧化亚氮的排放量,土壤温度与氧化亚氮排放成负相关,影响未达到显著水平。 【结论】 与农民传统施肥模式相比,优化施氮模式可显著降低氨挥发和氧化亚氮排放量,添加脲酶抑制剂未达到显著降低尿素氨挥发量和氧化亚氮排放的效果。土壤湿度和土壤温度在一定程度上影响着氨挥发速率和氧化亚氮的排放通量。在供试地区马铃薯田的施肥管理中,推荐可有效地降低氨挥发和氧化亚氮排放量的优化施氮模式。      

植株氮营养状况与冬小麦倒伏的关系

【目的】 研究不同施氮量下的植株氮素营养状况与小麦倒伏的内在联系,揭示施氮影响小麦倒伏的机制。 【方法】 以豫麦49-198和周麦16两个品种为试材,在河南省禹州市布置了田间试验。设0、120、180、240、360 kg/hm2 5个氮肥用量处理,于返青、拔节和开花期测定小麦植株含氮量,收获期调查倒伏情况,测定小麦植株茎秆性状和籽粒产量,并对小麦倒伏与植株氮素营养指标进行相关性分析。 【结果】 随氮肥用量增加,周麦16、豫麦49-198小麦倒伏率和倒伏指数都呈上升趋势,当两个品种小麦的施氮量分别达到180 kg/hm2和240 kg/hm2 时,继续增加施氮量,两个品种的倒伏率和倒伏指数增加不显著,豫麦49-198最高倒伏率为61.8%,周麦16为23.3%;随氮肥用量增加,两品种小麦株高、茎长、穗长、基部节间长度,以及返青、拔节、开花期植株氮浓度和茎基部硝酸盐含量也呈增加趋势。豫麦49-198倒伏率和倒伏指数及茎秆参数均高于周麦16。倒伏后,随着氮肥用量增加,豫麦49-198和周麦16千粒重及产量下降幅度逐渐增加,千粒重平均降幅分别为11.3%和6.3%。相关分析显示,豫麦49-198和周麦16倒伏率都与小麦株高、穗长和基部节间长度呈极显著正相关;两个品种小麦不同生育期整株、茎鞘和根系氮浓度以及茎基部硝酸盐含量均与小麦倒伏率呈显著正相关。 【结论】 施氮量超过180 kg/hm2时,倒伏导致小麦千粒重和产量下降幅度加大,且倒伏所造成的减产负效应大于氮肥的增产作用。因此,应控制施氮量以确保小麦高产稳产。      

控释尿素减少双季稻田氨挥发的主要机理和适宜用量

【目的】研究施用控释尿素减少稻田氨挥发的主要机理,及有效减少氨挥发的施用量,为充分发挥控释尿素的环保效应提供参考。【方法】盆栽试验于2017年在湖南农业大学试验基地大棚内进行,供试土壤为潮砂泥田水稻土,供试早稻、晚稻品种为中早39和泰优390,供试控释氮肥为树脂包膜控释尿素。设置不施氮肥 (CK)、普通尿素 (U) 以及控释尿素等氮量 (CRU1)、减氮10%(CRU2)、减氮20%(CRU3) 和减氮 30% (CRU4) 6个处理。采用密闭室间歇通气法监测双季稻田氨挥发特征,监测同期田面水铵态氮 (NH₄+-N) 和硝态氮 (NO₃–-N) 浓度、pH值及土壤温度动态变化。【结果】施用控释尿素 (CRU) 显著降低了稻田氨挥发损失,各施氮处理稻季氨挥发累积损失量表现为U > CRU1 > CRU2 > CRU4≈CRU3。与U处理相比,CRU处理明显降低了氨挥发速率峰值,且不同程度减少了稻田氨挥发累积损失量,减排程度可达50.3%～70.1%。CRU处理氨挥发损失率为5.6%～8.13%,且早、晚稻均以CRU3和CRU4处理较低。与U处理相比,早、晚稻CRU处理施基肥后田面水中的铵态氮浓度峰值分别降低74.5%～80.4%、53.4%～76.0%,施分蘖肥后分别降低69.5%～89.1%、67.3%～80.3%。U、CRU1、CRU2、CRU3和 CRU4 处理早稻田面水平均 pH 值分别为7.26、7.22、7.25、7.32和7.14,各处理差异不显著;晚稻田面水平均pH值分别为7.85、7.71、7.72、7.72和7.66,CRU处理均显著低于U处理。U处理氨挥发速率和田面水铵态氮浓度呈极显著正相关 (r = 0.8813),与硝态氮浓度呈显著负相关 (r = –0.5319);CRU处理与U处理变化规律类似,CRU3和CRU4处理氨挥发速率与田面水铵态氮浓度达到显著正相关 (r = 0.5388和0.4245),各处理氨挥发速率与田面水pH值和10 cm土层温度相关不明显。【结论】施用控释尿素可显著降低稻田水面中的铵态氮含量,减少由于施肥导致的pH值增加,因而显著降低了稻田的氨挥发损失量,减少了氨挥发损失率。早稻和晚稻均以控释尿素施用量减少20%～30%的氨挥发减排效果最为明显。     

结合SPA和PLS法提高冬小麦冠层全氮高光谱估算的精确度

【目的】 冠层高光谱全波段信息可以在小麦拔节期快速无损地估算叶片的氮含量。本研究结合连续投影算法 (SPA) 和偏最小二乘 (PLS) 技术,筛选了冬小麦拔节期冠层光谱对叶片氮含量的敏感特征波段,以期为冬小麦关键生育期氮素含量的遥感估算提供理论依据和技术支持。 【方法】 以陕西关中地区2015—2016年冬小麦小区试验为基础,基于连续投影算法 (SPA) 提取冬小麦叶片全氮含量的冠层光谱敏感波段,并结合偏最小二乘 (PLS) 回归法建立基于敏感特征波段的冬小麦拔节期叶片氮含量估算模型。 【结果】 SPA算法从冬小麦338～2510 nm的冠层光谱中优选出了1985 nm、2474 nm、1751 nm、1916 nm、2507 nm、1955 nm、2465 nm和344 nm共计8个叶片全氮含量的敏感特征波段,波段数目下降了98.9%,有效降低了光谱信息的冗余;基于敏感特征波段构建的叶片氮含量偏最小二乘回归模型的决定系数和均方根误差分别为0.82和0.28,模型验证方程的决定系数和均方根误差分别为0.84和0.21,模型的相对预测偏差大于2,具有较高的精度和良好的预测能力。 【结论】 与常用植被指数的叶片氮含量估算模型相比,连续投影算法 (SPA) 结合偏最小二乘 (PLS) 方法的叶片氮含量估算精度更高,稳定性更强,可以作为冬小麦拔节期叶片氮含量的高光谱估算方法。      

基于临界氮浓度的水稻氮素营养诊断研究

【目的】 依据水稻品种的氮素营养特征计算其氮营养指数 (NNI) 和氮素亏缺 (N_and) 值,可实现作物氮素状况的精确定量调控。本研究比较了杂交稻和常规稻在不同氮水平下的NNI和N_and值,为该诊断方法的精准使用提供依据。 【方法】 本研究选用超级杂交稻 (Y两优一号、超优千号) 和常规稻 (粤农丝苗、金农丝苗) 为对象进行田间试验。设施氮水平0、40、80、120、160、200、240 kg/hm2(分别以N0、N40、N80、N120、N160、N200、N240表示),分析测定了水稻移栽后15、30、45、60、75天和成熟期地上部干物质量及其氮浓度,构建临界氮浓度变化曲线,利用该曲线计算了不同品种在不同时期的临界氮浓度、氮营养指数和氮亏缺值。 【结果】 杂交稻地上部干物重在N0、N40、N80、N120、N160处理间差异显著,N200、N240处理间差异不显著,但显著高于其他处理;常规稻地上部干物质重在N0、N40、N80、N120处理间差异显著,N160、N200、N240处理间差异不显著,但显著高于N0、N40、N80、N120处理。水稻植株氮浓度均随着施氮水平的提高而增加,但随生育期的延长和地上部干物重的增加,水稻植株氮浓度均呈下降趋势。根据地上部干物质重与其氮浓度变化关系构建水稻临界氮浓度 (Nc) 变化曲线,杂交稻为N_c=3.36DM–0.31(R2=0.91),常规稻为N_c=2.96DM–0.25(R2=0.86)。基于临界氮浓度曲线,计算不同水稻品种的NNI和N_and,其中杂交稻和常规稻NNI变化范围分别为0.73～1.05和0.78～1.11,N_and变化范围分别为–9.8～117.8 kg/hm2和–25.4～90.3 kg/hm2。 【结论】 常规稻品种临界氮浓度高于相同生育期的杂交稻品种,但杂交稻的干物质量生产能力大于常规稻。在本试验条件下,依据N_and计算结果,杂交稻临界氮浓度下的氮素积累量大于常规稻,其中杂交稻和常规稻适宜施氮量分别为200 kg/hm2左右和160～200 kg/hm2。