供磷水平对梨砧木生长和15N-尿素吸收利用特性的影响

以一年生盆栽豆梨、川梨、木梨实生苗为试材,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究了不同供磷水平(P₂O₅分别为0、50、100、150、200 kg·hm^-2,分别用P₀、P₁、P₂、P₃、P₄表示)对3种梨砧木生长和¹⁵N-尿素吸收、利用特性的影响.结果表明: 随着供磷水平的提高,砧木的株高、地径、干质量、根系总表面积、总根长、根尖数、根系活力、根系呼吸速率、Ndff值和氮素利用率均先升高后降低,但不同砧木升降幅度不同,且各指标出现峰值的磷水平不同.在同一磷素水平下,木梨的株高、地径、干质量均最高,川梨次之,豆梨最低,根系形态指标和根系呼吸速率呈相同规律,而Ndff值和氮素利用率表现不同.在不同磷素水平下,木梨在P₃处理各指标均达到最高水平,而川梨和豆梨分别在P₂和P₁处理各指标均达到最高水平;砧木各器官的Ndff值在不同磷水平下均以茎最高;木梨的最高氮素利用率(种植季的肥料N回收率)为9.6%、川梨为8.9%、豆梨为8.3%.以上结果表明,不同梨砧木生长和氮素吸收利用特性在不同磷水平下响应不同,生产中应根据砧木需磷特性合理施磷.     

不同供钾水平对平邑甜茶幼苗生长及NO3-吸收利用特性的影响

研究平邑甜茶幼苗NO₃^--N吸收和利用特性对不同供钾水平的响应,旨在明确钾肥对氮肥吸收利用的影响,从而为果园科学施肥提供理论依据.以平邑甜茶幼苗为材料进行砂培试验,设置K₀、K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆ 7个钾浓度处理,分别相当于0、2、4、6、8、10、12 mmol·L^-1 K⁺,运用¹⁵N同位素示踪技术和非损伤扫描离子选择电极技术,测定了不同供钾水平下平邑甜茶的氮素吸收和利用情况.结果表明: K₃处理平邑甜茶幼苗根系活力、硝酸还原酶活性以及根系形态指标均显著高于其他处理.与其他处理相比,K₃处理根、茎、叶从肥料中吸收分配到的¹⁵N 量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)均达到最高,分别为K₀处理的1.36、1.33和1.47倍.随供钾水平的增加,植株氮素利用率呈现先增高后降低的趋势,且在K₃处理时最大,为23.3%,是K₀处理的3.04倍.非损伤微测技术结果显示,K₃处理时,平邑甜茶根系对NO₃^-有强烈吸收且内流速度达到最大,为19.34 pmol·cm^-2·s^-1;在缺钾(K₀)和高钾(K₆)处理时有明显外排趋势.因此,钾的亏缺或过量均抑制氮素的吸收和利用,适当供钾能够促进幼苗根系生长,增强硝酸还原酶活性,从而促进平邑甜茶对氮素的吸收.     

不同磷水平下玉米-大豆间作系统根系形态变化

本研究通过盆栽试验,探讨不同磷水平(0、50、100 mg P₂O₅·kg^-1,分别用P₀、P₅₀、P₁₀₀表示)下玉米与大豆间作系统根系形态的变化及其与磷吸收的关系,以明确玉米-大豆间作系统促进磷吸收的作用机制。结果表明: 不同磷水平下,间作显著改变了玉米和大豆的根系形态参数,提高了大豆根冠比。与单作模式相比,间作使玉米和大豆的根长、根表面积、根体积、根系干重分别显著增加25.6%、22.0%、39.2%、34.3%和28.1%、29.7%、37.3%、62.3%,而平均根直径分别显著降低15.2%和11.7%。不同磷水平下,磷素吸收当量比(LER_P)>1,玉米-大豆间作具有明显的磷吸收优势,且LER_P不受磷水平调控。间作诱导根系形态改变与磷吸收增加密切相关,其中玉米根系表面积增大、大豆根系长度增加是驱动玉米-大豆间作系统磷高效吸收的主要机制。根据回归方程,玉米根表面积和大豆根系长度增大10%,磷吸收量提高5%～10%。因此,与中等施磷水平(P₁₀₀)下的单作相比,玉米-大豆间作条件下磷肥减施1/2(P₅₀)并未降低玉米的磷吸收量。综上,玉米-大豆间作体系在减施磷肥条件下具有维持作物磷吸收的潜力。     

不同供钾水平对平邑甜茶幼苗生长及NO3-吸收利用特性的影响

研究平邑甜茶幼苗NO₃^--N吸收和利用特性对不同供钾水平的响应,旨在明确钾肥对氮肥吸收利用的影响,从而为果园科学施肥提供理论依据.以平邑甜茶幼苗为材料进行砂培试验,设置K₀、K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆ 7个钾浓度处理,分别相当于0、2、4、6、8、10、12 mmol·L^-1 K⁺,运用¹⁵N同位素示踪技术和非损伤扫描离子选择电极技术,测定了不同供钾水平下平邑甜茶的氮素吸收和利用情况.结果表明: K₃处理平邑甜茶幼苗根系活力、硝酸还原酶活性以及根系形态指标均显著高于其他处理.与其他处理相比,K₃处理根、茎、叶从肥料中吸收分配到的¹⁵N 量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)均达到最高,分别为K₀处理的1.36、1.33和1.47倍.随供钾水平的增加,植株氮素利用率呈现先增高后降低的趋势,且在K₃处理时最大,为23.3%,是K₀处理的3.04倍.非损伤微测技术结果显示,K₃处理时,平邑甜茶根系对NO₃^-有强烈吸收且内流速度达到最大,为19.34 pmol·cm^-2·s^-1;在缺钾(K₀)和高钾(K₆)处理时有明显外排趋势.因此,钾的亏缺或过量均抑制氮素的吸收和利用,适当供钾能够促进幼苗根系生长,增强硝酸还原酶活性,从而促进平邑甜茶对氮素的吸收.     

蒙东地区水肥耦合对紫花苜蓿土壤磷组分的影响

磷素在土壤中可分为有机磷和无机磷两大组分,不同形态的磷供给植物营养的难易程度不同,应用液体³¹P核磁共振技术(³¹P-NMR)探明土壤磷组分可为进一步调控土壤磷营养提供重要的理论依据。本研究采用盆栽试验,以紫花苜蓿和栗钙土为对象,设置常规和干旱水分处理,并设置不同的施磷水平(P₀～P₄:0、0.025、0.05、0.1、0.2 g P₂O₅·kg^-1土),应用液体³¹P-NMR技术测定土壤磷组分,研究水肥耦合条件下紫花苜蓿土壤磷组分特征。结果表明: 不同水肥条件下,土壤无机磷主要包括无机正磷酸盐、无机焦磷酸盐和无机多磷酸盐。无机正磷酸盐在土壤无机磷组分中占主导地位,干旱会降低无机正磷酸盐含量;无机焦磷酸盐和无机多磷酸盐可存在于高施磷水平(P₄)的土壤中。有机磷组分中,正磷酸单酯占主导地位,干旱影响紫花苜蓿对土壤中正磷酸单酯的转化和利用。综上,合理的水肥管理可对蒙东地区紫花苜蓿土壤磷营养的转化和利用进行有效的调控。     

添加秸秆和磷素对土壤微生物群落的影响

为了探讨添加小麦秸秆和磷素对低磷土壤微生物数量和群落结构的影响,设置2个梯度的小麦秸秆添加量(N₀和N₁分别为0和2.08 g·kg^-1)和4个施磷水平(P₀、P₁、P₂和P₃分别为0、100、200和400 mg·kg^-1)组合处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定土壤微生物生物量.结果表明: 添加秸秆配合施入磷素对微生物总生物量、细菌生物量、真菌生物量和真菌/细菌(F/B)比值具有显著的促进作用,微生物总生物量、细菌生物量、真菌生物量和F/B均为N₁P₁>N₁P₀>N₁P₂>N₁P₃>N₀P₁>N₀P₂>N₀P₃.在相同磷素水平下,添加秸秆处理的各指标均显著高于未添加秸秆处理;在添加相同秸秆量条件下,施磷处理的各指标随磷素施入量先增加后降低,以P₁水平组合最优,其次是P₀,最后是P₂和P₃.     

小麦-玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化Ⅰ.磷肥产量效应及土壤总磷库、无机磷库的变化

研究了冬小麦-夏玉米→春玉米轮作中,长期施用磷肥、有机肥对土壤总磷库、无机磷库的影响及磷肥的产量效应.结果表明,长期施用磷肥、有机肥土壤全磷、总无机磷均有不同程度的积累,土壤磷素的积累以无机磷为主.根据土壤磷素的收支平衡状况,计算出维持土壤磷素收支平衡磷肥的临界用量:冬小麦-夏玉米种植年份为P₂O₅94.7kg·hm^-2,春玉米种植年份为P₂O₅51.5kg·hm^-2.根据肥料效应函数计算出磷肥(P₂O₅)的经济最佳、最高产量用量分别为:冬小麦-夏玉米种植年份为135.8、149.8kg·hm^-2,春玉米种植年份为88.6、95.9kg·hm^-2.     

不同水肥一体化方式对苹果氮素吸收利用特性及产量和品质的影响

以‘嘎啦/八棱海棠’为试材,借助¹⁵N同位素示踪技术,研究了撒施(T₁)、滴灌施氮(T₂)和渗灌施氮(T₃)对嘎啦苹果氮素吸收利用、分配特性和产量品质的影响,以期进一步完善苹果园水肥一体化技术,挖掘提高氮素利用率的途径。结果表明: T₃处理苹果叶片的叶面积、叶绿素和氮含量显著高于T₁和T₂处理。各时期土壤矿化氮(N_min)含量在20~40 cm土层表现为T₃＞T₂＞T₁处理,在0~20 cm土层表现为T₂＞T₃＞T₁处理。同一器官的Ndff值(树体各器官从肥料中吸收到的¹⁵N占该器官全氮量的比例)在各时期均以T₃处理最高,T₂其次,T₁处理最低。果实成熟期的树体¹⁵N利用率表现为T₃＞T₂＞T₁处理,其中T₃处理的树体¹⁵N利用率为24.2%,分别是T₂和T₁处理的1.19和1.65倍。果实成熟期T₁处理的¹⁵N分配率在营养器官最高,T₂处理在贮藏器官最高,T₃处理在生殖器官最高。各处理的单果重、产量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖及糖酸比均以T₃处理最高,T₂其次,T₁处理最低。渗灌施氮处理显著促进了嘎啦苹果树体叶片生长和氮素利用,并提高了果实产量和品质。     

供氮水平对矮化苹果15N-尿素吸收、利用、损失及产量和品质的影响

以7年生烟富3/M26/平邑甜茶为试材,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究不同供氮水平[低氮(100 kg N·hm^-2,N₁₀₀)、中氮(200 kg N·hm^-2,N₂₀₀)和高氮(300 kg N·hm^-2,N₃₀₀)]对烟富3/M26/平邑甜茶¹⁵N-尿素吸收、利用、损失及产量和品质的影响.结果表明: 不同供氮水平植株的生长状况及氮素吸收、利用和损失特性差异显著.N₂₀₀处理植株叶绿素含量(SPAD)、光合速率(P_n)、叶片全氮含量和生物量显著高于N₁₀₀和N₃₀₀处理,植株根冠比也显著增加.不同供氮水平下植株各器官对氮的吸收能力(Ndff值)存在显著差异,各测定时期果实(花)、叶片、一年生枝、多年生枝和中心干的Ndff值均为N₁₀₀>N₂₀₀＞N₃₀₀;而根的Ndff值在盛花期和春梢缓长期为N₁₀₀ >N₂₀₀＞N₃₀₀,在秋梢生长期、果实膨大期和果实成熟期为N₂₀₀ >N₁₀₀＞N₃₀₀.在果实成熟期,N₂₀₀处理¹⁵N肥料利用率为23.6%,显著高于N₁₀₀(16.3%)和N₃₀₀处理(14.4%),而¹⁵N损失率为56.4%,显著低于N₁₀₀(60.6%)和N₃₀₀处理(66.1%).不同供氮水平植株的平均单果质量、单株产量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比均存在显著差异,且均以N₂₀₀处理最高,其次是N₃₀₀处理,N₁₀₀处理最低.     

施磷对鲜食甘薯产量、品质及磷利用效率的影响——以徐薯32为例

为了探索适宜的磷肥用量,提高鲜食型甘薯的经济产量和磷肥利用率,以徐薯32为例,于2018—2019年进行两年的田间试验(土壤有效磷含量为31.70 mg·kg^-1),比较了不同施磷量对鲜食甘薯产量、品质、磷积累和磷利用效率的影响。试验设置5个施磷水平(P₂O₅),分别为0(P₀)、25(P₂₅)、50(P₅₀)、75(P₇₅)和100 kg·hm^-2 (P₁₀₀)。结果表明: 1)与P₀相比,施磷显著提高了鲜薯产量和商品薯产量,以P₇₅处理最高,其次为P₅₀处理,两处理间差异不显著。2)施磷显著提高了薯块中淀粉和还原糖含量,在P₅₀处理下可溶性糖和蛋白质含量显著增加。3)在生育期90～120 d,施磷显著提高了甘薯的磷积累量和干物质积累量。4)磷表观利用率随着施磷量的增加而下降,磷农学效率则随着施磷量的增加先升后降,在P₅₀处理下显著高于其他处理。综合考虑鲜薯产量、品质、经济产量和磷肥利用率,本试验条件下P₂O₅的适宜用量为50 kg·hm^-2。     

中国3个主要梨砧木资源木质部导管分子结构及分布比较

采用组织离析法、石蜡切片法和显微照相技术, 观测了山梨(Pyrus ussuriensis)、杜梨(P. betuleafolia)和豆梨(P. calleryana)3种我国最主要梨属砧木茎干部位导管分子结构及分布。结果表明, 3种梨砧木导管分子结构在侧壁次生增厚和木质化的方式、纹孔式、主要穿孔板类型, 以及端壁倾斜、尾有无、尾长短分布趋势基本一致, 但山梨、杜梨复穿孔板比例、两端端壁倾斜比例高于豆梨。豆梨导管分子直径显著高于山梨和杜梨; 山梨和杜梨导管频率显著高于豆梨。木质部比导率测定结果显示, 豆梨显著高于山梨和杜梨, 山梨与杜梨间无显著差异。因此, 不同生境下的梨属植物木质部导管分子形态及分布与其生态适应性之间有较强的相关性, 表现为南方温暖潮湿环境起源的梨砧木导管较短, 直径较宽, 直接影响木质部导水率, 从而适于水分高效输导; 北方寒冷干旱环境起源的梨砧木导管较长, 直径较小, 导水能力低, 但木质部导管分布密度高, 利于水分安全输导。     

不同气候情景下木梨潜在地理分布格局变化的预测

木梨的抗旱、抗寒、抗盐碱和抗梨锈病的能力较强,是我国西北地区梨的主要砧木类型之一,具有较高的生产价值。但目前其生境破坏较为严重。预测不同气候情景下木梨的地理分布可为木梨资源的合理开发利用及多样性保护提供重要的科学依据。本研究利用木梨全面且精确的分布信息和高分辨率环境数据,基于MaxEnt模型和ArcGIS空间分析,构建其当代及未来(2050和2070年)的潜在空间分布格局,评价环境因子对分布模型的重要性。结果表明: 目前木梨适宜生境面积为33.2万km²,主要位于我国青海东部、甘肃南部、宁夏南部、陕西中部、山西南部和河南西部地区,紫外线辐射量最少月份的平均紫外线量和海拔是限制其分布的主要环境因子。随着全球气候变暖,在不同CO₂浓度情景下,2050和2070年木梨的潜在适生境将逐渐减少,应加强对木梨群体的实时监测。     

三角褐指藻在磷营养限制胁迫下的补偿生长效应

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置了5个磷营养限制处理:磷营养分量分别设为f/2培养基的1/20(P₁)、1/10(P₂)、1/8(P₃)、1/4(P₄)、1/2(P₅),以f/2为对照(P_ck),在磷限制胁迫下培养10d,然后均以相同密度(2.5×10⁵cells·mL^-1)接种在f/2条件下恢复培养16d,测定了三角褐指藻在磷限制胁迫下和恢复培养阶段的生长状况。结果表明,三角褐指藻在受到磷限制胁迫后,细胞密度、蛋白质和可溶性糖含量都显著低于对照(p<0.05);恢复阶段,P₁、P₂和P₃处理组的细胞密度、平均相对生长率及生物量在恢复培养的中前期显著高于对照(p<0.05),最高平均相对生长率分别为0.73、0.70、0.68d^-1,显著高于对照(0.55d^-1)(p<0.05);P₄处理组的细胞密度和生物量与对照无显著差异;P₅处理组的细胞密度和生物量在恢复培养的中前期显著低于对照(p<0.05);随着培养时间的推移,各处理组与对照之间的差异逐渐缩小,处理组和对照的细胞密度、生物量、蛋白质和可溶性糖含量等均无显著差异。     

人工油松林中不同植物叶片非结构性碳水化合物含量对氮添加的响应

全球氮沉降通过影响树木叶片的生理过程影响森林生态系统的结构与组成,但目前关于氮沉降对森林生态系统中不同植物叶片非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响还不十分清楚.本研究选取黄土丘陵区人工油松林中油松、辽东栎、忍冬、绣线菊、黄刺玫、茜草、披针苔草7种主要高等植物,比较了3年氮添加(0、3、6、9 g N·m^-2·a^-1,分别用N₀、N₃、N₆、N₉表示)对7种植物叶片中NSC的影响.结果表明: 不同植物叶片可溶性糖、淀粉含量变异很大,二者变异最高的均为黄刺玫,最低的分别为绣线菊和披针苔草;不同植物可溶性糖、淀粉对氮添加的响应存在明显差异.N₆处理下茜草的可溶性糖和淀粉的变异高于其他物种,N₃和N₉处理下绣线菊的变异高于其他物种,可溶性糖和淀粉含量变异最小的物种在不同氮添加水平下不同.随着氮添加水平的增加,油松和披针苔草的可溶性糖含量持续升高,绣线菊持续降低,辽东栎、忍冬和黄刺玫的可溶性糖含量先降低后增加,在N₆处理达到最小,而茜草的可溶性糖含量呈现较复杂的变化趋势.氮添加对植物叶片中淀粉含量的影响表现为油松、忍冬和披针苔草的淀粉含量持续增加,绣线菊先降低后增加,在N₃处理达到最小,而黄刺玫和茜草则呈现较复杂的变化趋势,辽东栎淀粉含量变化趋势平缓.在氮添加后,土壤pH、有机碳、全氮、全磷与植物叶片NSC含量无相关关系,仅N₀和N₃水平下上述土壤理化指标会显著影响可溶性糖/淀粉.表明林地不同植物叶片中NSC含量对氮添加的响应明显不同,研究全球氮沉降或氮添加对林地生态系统的影响需要考虑不同植物,尤其不同生活型植物的不同响应.     

施氮水平对库尔勒香梨光合产物分配的影响

以6年生库尔勒香梨为材料,用¹³C脉冲标记技术研究了150、300、450 kg N·hm^-2(分别用N₁、N₂、N₃表示)3个施氮水平下树体各器官生物量、碳积累量以及¹³C同化物的吸收分配特性。结果表明: 库尔勒香梨树体整株的生物量、碳积累量、¹³C固定量以及叶片的同化能力均随着施氮水平的提高而增加;根冠比则随施氮水平的提高而降低。生殖器官果实的生物量、碳积累量在N₂处理下最高。树体各器官¹³C含量和分配率随施氮量的增加发生动态变化。新梢旺长期,叶片和根系对光合同化物的竞争能力较强,且¹³C分配率均为N₁处理下最高;果实膨大期和成熟期,叶片和果实的竞争能力较强,叶片¹³C含量和分配率在N₃处理下最高,而果实¹³C含量和分配率则在N₂处理下最大。综上,根据不同施氮水平各器官对碳同化物的吸收分配特征,以提高产量为目标,建议6年树龄的库尔勒香梨果园最佳施氮量为300 kg·hm^-2。     

一株高效溶磷伯克霍尔德菌的筛选鉴定及对马尾松幼苗的促生作用

采用标准稀释平板法从马尾松根际土中分离溶磷细菌,利用钼锑抗比色法测定溶磷细菌的溶磷特性;通过分析溶磷菌的溶磷能力与发酵液pH的关系,以及液相色谱-质谱 (HPLC-MS)联用对发酵液中有机酸的测定,探究其溶磷机制;通过对接种溶磷菌马尾松盆栽苗生长、生理、土壤养分和土壤酶活性的测定,明确溶磷菌对马尾松生长和生理的影响。结果表明: 由马尾松根际土壤中共筛选到溶磷细菌16株,其中菌株WJ27溶磷效果最优,液体培养5 d时的溶磷量达411.98 mg·L^-1。经过表型观察、生理生化鉴定和系统发育树分析,发现菌株WJ27属于伯克霍尔德菌属;其对不同磷源的溶磷特性存在差异,溶磷能力依次为: Ca₃(PO₄)₂(220.85 mg·L^-1)＞AlPO₄(182.33 mg·L^-1)＞FePO₄·2H₂O(129.19 mg·L^-1)＞CaHPO₄·2H₂O (115.23 mg·L^-1)。胞外有机酸测定结果表明,该菌株通过分泌柠檬酸、丙二酸等有机酸降低发酵液中pH,进而发挥溶磷作用;盆栽试验结果表明,接种菌株WJ27对马尾松幼苗生长、生理、土壤养分和土壤酶活性有积极作用。与对照相比,接种WJ27的马尾松的苗高、主根长、侧根数量、地上部(茎、枝、叶)鲜重、干重和根系鲜重、干重分别增加了14.3%、36.9%、56.1%、44.7%、60.0%、158.3%和100.0%;叶绿素b、总叶绿素、地上部可溶性蛋白和可溶性糖、根系活力和根系可溶性蛋白分别增加了145.8%、45.2%、206.3%、59.4%、80.5%和260.0%;根系超氧化物歧化酶、过氧化物酶和地上部过氧化氢酶的活性分别提高了71.2%、197.5%和36.6%;根际土壤中速效氮、速效钾、速效磷含量和土壤脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性分别较对照土壤显著增加18.1%、17.0%、11.9%和34.3%、45.5%、62.6%。说明接种WJ27可以改善土壤养分和土壤酶活性,进而促进马尾松幼苗的生长。     

磷肥对不同结实能力马尾松无性系雌球花量及针叶氮磷营养的影响

为实现马尾松无性系种子园精准施肥和丰产经营,用不同结实能力无性系作为材料,设置每株0、400、800和1600 g 4个磷肥水平(分别记为P₀、P₄、P₈和P₁₆),分别在花原基形成前和球果采摘后施肥,研究磷肥对马尾松无性系雌球花量的影响,以及花原基形成期和球花分化前期不同高度的针叶N、P含量的变化。结果表明: 与P₀处理相比,P₈和P₁₆处理显著提高马尾松无性系雌球花量,2018年增幅分别为67.4%和61.2%,2019年增幅分别为28.9%和14.1%。雌球花量与针叶N含量和N/P呈显著负相关,与P含量呈显著正相关。不同结实能力无性系针叶N、P含量对P肥的响应存在差异。花原基形成期,结实能力弱的无性系N含量高,N/P值在11.5～12.5;结实能力强的无性系P含量高,N/P值在9.5～10.5,且在此时期大多数无性系在P₈处理下P含量最高,N/P最低。球花分化前期,两种无性系N/P值分别在15.3～17.0和13.2～15.1。无性系上部针叶P含量显著高于中部和下部,而N/P显著低于中部和下部。综上,每株施800 g磷肥可提高不同结实能力无性系花原基形成期针叶P含量,降低N/P,有利于雌球花的形成,对提高无性系种子园产量具有促进作用。