高肥力土壤条件下不同基因型花生对氮素利用的差异

在桶栽条件下,利用¹⁵N示踪技术,选用20个基因型花生为供试材料,研究了高肥力土壤条件下不同基因型花生对氮素利用的差异.结果表明:高肥力土壤条件下花生氮素营养以土壤氮为主,根瘤固氮次之,肥料氮最低.不同基因型间花生对全氮、肥料氮、土壤氮和根瘤固氮的吸收和积累均存在显著差异,基因型间遗传变异以根瘤固氮最大,肥料氮和土壤氮相当.氮素荚果生产效率和氮肥利用率基因型间差异显著,最高值分别为最低值的3.6和2.1倍.全氮、肥料氮、土壤氮和根瘤固氮的氮素收获指数基因型间均存在显著遗传变异,且以根瘤固氮的氮素收获指数基因型间遗传变异最大.花生荚果产量与不同氮源氮素积累量及氮素收获指数、氮素荚果生产效率和氮肥利用率呈显著或极显著正相关.依据花生对不同氮源氮素吸收积累和荚果产量筛选出全氮高积累高产型、肥料氮高积累高产型、土壤氮高积累高产型和根瘤固氮高积累高产型四大类型花生,其中四大类型特征兼有的有4个花生基因型.     

水分胁迫和氮肥对花生根系形态发育及叶片生理活性的影响

以"花育22号"花生为试验材料,在中度干旱胁迫和充足灌水两个水分条件下,分别设置不施氮肥(N0)、中氮(N1,90 kg·hm-2)、高氮(N2,180 kg·hm-2)3个施氮水平,研究不同土壤水分和氮肥条件对花生叶片生理活性及根系形态发育特征的影响.结果表明:与不施氮肥处理相比,两个水分条件下中氮处理均显著增加花生产量,但对收获指数无显著影响.干旱胁迫条件下,中氮处理对总根系生物量和总根长无显著影响,但显著增加花生总根系表面积;中氮和高氮处理均显著增加20~40 cm土层内根长和根系表面积,且高氮处理显著增加40 cm以下土层内根系生物量和根系表面积;施用氮肥显著提高叶片过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,而丙二醛(MDA)含量随施氮量的增加而降低.正常供水条件下,施用氮肥显著降低了花生根系表面积和40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积,中氮处理可提高叶片保护酶活性.相关性分析表明,20~40 cm土层内根长和叶片超氧化物歧化酶(SOD)、CAT、POD活性与产量呈显著相关.     

不同质地土壤对花生根系生长、分布和产量的影响

为了探究土壤类型与花生(Arachis hypogaea)根系生长及产量之间的关系, 采用箱栽的方法, 研究了不同质地土壤(砂土、壤土、黏土)对花生根系生长、分布和产量的影响。砂土和壤土中花生根系干物质重各时期均显著高于黏土中, 但生育后期黏土中花生根系干物质重比壤土和砂土下降相对较慢。从不同类型土壤质地根系分布及根系活力来看, 黏土根系主要分布在上层土壤, 但上层土壤根系活力后期下降慢; 砂土有利于花生根系向深层土壤生长, 但上层土壤根系活力后期下降快; 而壤土对花生根系生长和活力时空分布的影响介于黏土和砂土之间。砂土有利于花生荚果的膨大, 且花生荚果干物质积累早而快, 但后期荚果干物质重积累少; 壤土的花生荚果干物质积累中后期多, 黏土则在整个生育期均不利于花生荚果干物质积累。最终荚果产量、籽仁产量和有效果数均表现为壤土最大、砂土次之、黏土最小。研究表明通气性和保肥保水能力居中的壤土更适合花生的根系生长发育及产量的形成。     

葎草种群自疏过程中幼苗构件性状及生物量分配变化

以雌雄异株攀援草本植物葎草为材料,通过每10 d测量1次,连续6次,测定幼苗期葎草种群的密度和高度、个体构件性状和生物量分配等参数,分析种群自疏过程中种群密度与个体构件性状及生物量分配的关系,研究葎草种群的自疏规律。结果表明:幼苗期葎草种群存在显著的自疏现象,种群密度60 d内下降了71%;幼苗期葎草由直立生长向横向生长时,种群密度和株高显著降低;自疏过程中存留植株的茎性状有显著变化,变化大小为节间长主茎长茎直径,节间长增加,叶性状变化大小为叶面积叶柄长叶厚叶宽叶长总叶数保留叶片数,根性状变化大小为总根长根体积根数根长最大根长;自疏过程中存留植株的构件生物量、单株生物量显著增加,而单位面积累积生物量呈阶段性下降;留存植株的地上生物量分配比相对稳定(P0.05),根茎比和叶茎比有极显著变化(P0.01);叶、茎、叶柄生物量与根生物量和地上生物量之间均呈极显著的异速关系(P0.01),茎随地上生物量增长呈等速生长,而叶、叶柄和根随地上生物量增长呈异速生长,地上生物量与叶、茎、叶柄及根生物量极显著相关(P0.01);茎生物量与密度的异速关系遵循最终产量恒定法则,叶、叶柄和根生物量并不满足-3/2或-4/3或-1自疏法则;地上和单株总生物量与密度极显著相关(P0.01),存留单株的地上生物量和总生物量与密度的异速关系遵循最终产量恒定法则。     

氮素对短葶飞蓬生长和次生代谢产物积累的影响

以不同氮素供应对短葶飞蓬(Erigeron breviscapus)进行了人工栽培试验,探讨氮素对药用植物生长和次生代谢产物含量及产量的影响作用规律.结果显示:氮素施用量与短葶飞蓬植株生物量呈极显著的正相关;而与灯盏乙素和总咖啡酸酯含量则表现出显著的负相关;对总咖啡酸酯和灯盏乙素的产量没有显著的促进作用.植株灯盏乙素和总咖啡酸酯含量与生物量呈现极显著的负相关;与植株含氮量也存在极显著的负线性关系,变化规律与"碳素/营养平衡假说"预测的一致.研究表明,植株生长与次生代谢有效成分积累间存在一定的权衡关系,过多的施用氮肥提高药材产量时将会导致黄酮等酚类次生代谢有效成分含量下降.     

磷肥对花生根系形态、生理特性及产量的影响

采用池栽, 测定不同施磷量对花生(Arachis hypogaea)根系性状、生理特性及产量的影响。结果表明: (1)结荚中期, 根系总长度、体积、表面积及根尖数量均随施磷量的增加而增加, 在施磷30-90 kg·hm^-2范围内, 施磷比不施磷4项指标分别增加3.5%-20.7%、9.3%-21.9%、9.7%-20.3%和12.6%-21.4%。特别是当施磷量超过60 kg·hm^-2时, 上述4项指标均显著高于不施磷处理; 施磷可使根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT) 3种酶活性分别提高12.7%-20.6%、14.8%-36.8%和17.0%-41.8%, 丙二醛(MDA)含量降低8.4%-19.5%, 根系活力和可溶性蛋白含量分别提高10.4%-25.0%、29.2%-53.5%; 同时, 施磷可使单株根瘤数量和鲜重分别增加10.7%-21.7%和22.6%-35.6%。(2)收获期, 除MDA含量随施磷量的增加而增加, SOD、POD和CAT活性, 根系活力和可溶性蛋白含量均随施磷量增加而呈降低趋势, 但多数指标施磷与不施磷及不同施磷量之间差异不显著。造成这一现象的原因与施磷后花生荚果库容增大, 对光合产物需求量增加, 导致植株和根系营养不良, 加速衰老有关。(3)花生单株结果数、生物产量、经济系数、出米率及产量均随施磷量的增加而增加, 其中产量的增加主要是通过生物产量和经济系数协同提高来实现的。     

不同光强对蚕豆固氮和糖分布的影响

蚕豆三叶期起遮光后,单株干物重,叶片数、根系以及荚果减少;根瘤生长、根瘤鲜重和数量降低,单株根瘤鲜重高峰期提前。低光下,根瘤数量及根瘤菌固氮时间的减少和缩短,致使植株总氮下降;低光下,单株含糖量减少,茎秆、根系和叶片糖含量下降最明显,根瘤和荚果含糖量下降幅度较小或不下降。     

不同刈割频度对绵毛优若藜地上生物量及根系的影响

采用盆栽试验,研究了不同刈割频度对绵毛优若藜地上生物量和根系的影响.结果显示:(1)不同刈割处理下绵毛优若藜地上生物量及其营养成分百分含量差异极显著(P<0.01),地上生物量随刈割频度增大呈先增大后减小,其1次刈割生物量最大,单株均值高达5.63g;随刈割次数增加其地上部分的粗脂肪和粗蛋白百分含量均极显著提高,而粗纤维和粗灰分的百分含量则均极显著降低.(2)与不刈割相比,不同频度的刈割均能使根系生物量、根系体积总量和主根直径减少,并随着刈割频度的增大显著减少.(3)刈割显著抑制植株主根伸长,也限制侧根发生,使整个根系在土壤中的分布因刈割频度增大而逐渐变浅,刈割频度≤1时,植物根系主要分布在0～30cm的土层中;刈割频度≥2时,植物根系基本分布在0～20cm的土层中.试验结果说明,绵毛优若藜在民勤沙区适应低频度刈割管理,即1年刈割1次,其地上生物量最大,而根系受影响最小.     

不同年代大豆品种根系活力的变化及其与植株生物量的关系

为探索不同年代大豆品种根系活力的变化及其与植株各器官生物量和根系伤流液重量的关系。以吉林省1923~2009年间育成的27个大豆品种为材料进行田间试验,在四叶期(V4),盛花期(R2),结荚盛期(R4)和鼓粒盛期(R6)测定根系活力、伤流液重量和植株各器官生物量。结果表明,随生育期的推进,植株器官生物量不断增加,而根系活力和伤流液重量则呈单峰曲线变化,在R4期达到最大。在R4期,植株根系活力、根系伤流液重量和器官生物量与育成年代均呈显著或极显著正相关,但在V4、R2和R6期均未达到显著水平。在R4期,根系活力与根系伤流液重量、植物器官茎、叶和根生物量呈显著或极显著正相关;各品种间地上部器官生物量与根系活力的比值差异不显著。大豆的遗传改良使地上部器官与根系活力协同演进,在根系活力增强的同时植株器官生物量和根系伤流液重量也增加,且在R4期,根系活力与植物器官生物量和根系伤流液重量相关最为密切;可以把R4期的根系活力作为高产育种的指标之一。     

施氮和隔根对玉米植株生长、产量和根际微生物的影响

采用根系分隔试验,研究不同施氮水平(0.1、0.3、0.5和0.7 g· kg-1)下,玉米-大豆间作系统中根系互作对玉米植株生长、产量和根际微生物的影响.结果表明:根系互作和增施氮肥可以增加玉米株高、叶片长和叶片宽,提高玉米叶绿素含量.未隔根处理玉米成熟期的根干质量与隔根处理相比差异不显著.在0.1、0.3、0.5和0.7 g· kg-1施氮水平下,未隔根处理的单株生物量分别增加8.8％、6.3％、3.6％和0.7％,单株经济产量分别增加17.7％、10.0％、8.2％和0.9％.未隔根处理真菌和固氮菌数量与隔根相比显著增高;随着施氮水平的提高,根际细菌、真菌和放线菌的数量均呈逐渐增加趋势,而固氮菌的数量呈先增加后下降的趋势.玉米成熟期的根冠比与细菌、真菌和放线菌数量呈显著负相关,与固氮菌数量相关性不显著.根系互作有利于改善玉米植株生长,增加玉米产量和根际微生物数量,但其效果会随供氨水平的提高而减弱.     

氮、磷、钾肥不同用量对花生生理特性及产量品质的影响

在田间条件下研究了氮、磷、钾肥不同用量对花生叶片生理特性及产量品质的影响.结果表明:与不施肥处理相比,花生分别单独施用氮、磷、钾肥可提高叶片叶绿素、可溶性蛋白质含量和光合速率,增加SOD、POD和CAT活性,降低MDA积累量,以施N300～450kg.hm-2、施P5O2150～225kg.hm-2、施K2O300～450kg.hm-2的效果最显著;对叶片光合性能的改善,氮肥的作用主要在前期,磷在中后期,钾肥前后期比较一致.施肥可显著提高花生荚果产量,随施氮量的增加花生产量显著提高,施磷、钾肥以中等施肥量(P5O2150kg.hm-2、K2O300kg.hm-2)花生产量最高,钾肥的增产作用大于氮、磷肥.少量施用磷、钾肥(P2O575kg.hm-2、K2O150kg.hm-2)可显著增加花生籽仁蛋白质和脂肪含量,少量施用氮肥(N150kg.hm-2)可显著增加蛋白质含量,大量施用氮肥(N450kg.hm-2)才可显著增加脂肪含量;磷肥对提高籽仁蛋白质和脂肪含量效果明显,氮肥对增加蛋白质含量作用较大,钾肥主要提高了可溶性糖含量.施用氮、磷、钾肥可增加花生籽仁的赖氨酸、蛋氨酸和油酸、亚油酸含量,提高油酸/亚油酸比值,从而改善花生营养品质,延长花生制品的货价寿命.     

农林复合系统中物种间水肥光竞争机理分析与评价

低丘红壤农林复合系统被认为能通过引入树木而利用土壤深层水分及防治水土流失,从而作为亚热带地区应对季节性干旱的有效利用方式。然而,复合也可引起光能、水分和养分的竞争,导致农作物减产。通过作物生长量的测定、利用多年监测的土壤水文数据、15N微区试验及光合有效辐射的测量,综合探讨了南酸枣-花生复合系统引起的物种间水肥光的变化;通过其交互作用形成的协同,竞争关系分析,较为全面地评价了农林复合系统水肥光竞争特征。研究表明：低丘红壤上南酸枣与花生复合,促进了南酸枣生长,却减小了20％～50％的花生产量和生物量。其原因不单是南酸枣遮荫引起复合花生光合有效辐射减弱,还与水、肥竞争有关。复合系统在旱季加大利用50～100cm土层土壤水分,从而缓冲了干旱造成的影响;但南酸枣与花生间作系统也存在着一定的水分竞争。复合使得南酸枣能够利用施于花生区及淋失到60cm深处的养分,提高了养分的利用率;但同时也导致养分的竞争并影响花生的生长。在花生产量、生物量受复合南酸枣竞争影响因子中,以光最大、养分其次、水分最小。农林复合系统水肥光交互作用因其组分类型与时空配置而异,需从生态、经济、社会效益方面对复合模式加以优化。     

The effect of root damage caused by simulated white grub attack on the growth,yield and water-use of groundnut plants

White grubs (larval scarabaeids) are now recognized as being important pests of groundnut (peanut) in many parts of the world because of their ability to damage roots. A method of simulating white grub damage to groundnut plants was developed to obtain an indication of how the feeding activity of these insects influences plant growth. The effect of root cutting and drought stress on water uptake and biomass production was evaluated, with roots being cut at three depths in the late vegetative and early podfilling stages. As groundnut plants are often grown under conditions of drought stress, the effects of which would be accentuated by root damage, this factor was introduced into the experiment. Plant water-use measurements indicated that the root systems of plants cut 30 days after emergence (DAE) and watered twice a week became fully functional again after 40 days. Pod and total biomass production were however significantly less than those of the uncut control plants, with drought stress reducing yields below the well-watered controls, particularly when cut at 10 cm below the soil surface. The root systems of plants cut 51 DAE did not regrow to any appreciable extent, and rates of plant water-use remained less than half of the uncut control plants. Over all treatments, there was a strong positive correlation between total (and pod) biomass and plant water-use. It was concluded that the phenological stage of the plant at which root damage occurred had a profound influence on the subsequent recovery in root growth and function, and ultimately on pod yield.     

城市绿化植物-凋落物-土壤系统碳氮磷化学计量特征研究

以福建福州市常见的15种乔木、灌木和草本绿化植物为对象,连续2年取样测定了这些植物、凋落物、立地土壤、土壤微生物量C、N、P含量,探讨城市绿化植物-凋落物-土壤系统生态化学计量特征,为中国城市绿化植物的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。结果表明:(1)绿化植物不同器官C、N、P含量均表现为草本灌木乔木、C含量N含量P含量、叶茎根,呈现出叶的富集作用;绿化植物各器官化学计量比(C/N、C/P、N/P)也表现出基本一致的乔木灌木草本的变化趋势;各绿化植物对N的再吸收率极显著高于对P的再吸收率(P0.01),绿化植物N和P再吸收率表现为乔木灌木草本,不同绿化植物对N的再吸收率差异均显著(P0.05),对P的再吸收率差异均不显著(P0.05)。(2)绿化植物凋落物C、N、P含量基本表现为草本灌木乔木,其中不同绿化植物凋落物P含量差异不显著。(3)绿化植物立地土壤C、N、P含量表现为草本灌木乔木,但其N/P差异不显著;土壤微生物量C、N、P含量基本表现为草本灌木乔木,其相应的C/N、C/P、N/P差异均不显著。(4)植物-土壤-凋落物-土壤微生物量(C、N、P)均随着生长季温度的升高而降低,随着年降水量的增加而升高,P素的回归系数绝对值明显低于C素和N素;植物-凋落物-土壤的C与N含量、N与P含量、C/P与N/P、以及土壤和植物的C/N与N/P之间均呈显著正相关关系,而凋落物的C/N与N/P之间呈显著负相关关系;典范对应CCA排序中,植物高度、冠幅、茎粗、比叶面积和叶面积指数对植物-凋落物-土壤-土壤微生物量C、N、P含量和C/N、C/P和N/P具有较大影响作用,其中高度、冠幅和茎粗与比叶面积和叶面积指数呈负相关关系,与凋落物-土壤-土壤微生物量C、N、P含量呈负相关关系,与植物C、N、P含量呈正相关关系;而凋落物-土壤-土壤微生物量C、N、P含量与其C/N、C/P和N/P均具有一定的正相关关系。     

The Rengen Grassland Experiment: Effect of Soil Chemical Properties on Biomass Production, Plant Species Composition and Species Richness

The Rengen Grassland Experiment (RGE), set up on a Nardus grassland in 1941, consists of a control and five fertilizer treatments (Ca, CaN, CaNP, CaNP-KCl and CaNP-K₂SO₄). In 2005, soil chemical properties were analyzed to investigate the effect of soil variables on biomass production, plant species composition and species richness of vascular plants. Further, the effect of sampling scale (from 0.02 to 5.76 m²) on species richness was investigated. Soil properties (plant-available contents of K, P, C:N ratio, and pH) and biomass production were found to be strictly dependent on the fertilizers applied. Diversification of soil P content between treatments with and without P application is still in progress. Biomass production was most positively affected by P and K soil contents under N application. Furthermore, pH had a small positive effect on biomass production, and C:N ratio a moderately negative one. Two types of nutrient limitation were recognized: (1) limitation of total biomass production and (2) limitation of individual plant species. Long-term addition of a limiting nutrient affected the grassland ecosystem in three ways: (1) causing a change in plant species composition without significant increase in total biomass production, (2) causing no change in species composition but with significant increase in total biomass production, and (3) causing substantial change in plant species composition accompanied by significant increase in total biomass production. The explanatory power of all measured soil properties on plant species composition was almost the same as the power of the treatment effect (61.7% versus 62% of explained variability in RDA). The most powerful predictors of plant species composition were soil P, K and Mg contents, pH, and biomass production. The soil P content and biomass production were the only variables leading to a significant negative effect on species richness. An almost parallel increase in species richness with increasing sampling area was detected in all treatments. Constant differences among treatments were independent of sampling area.     

Disposal of metal treated Salvinia biomass in soil and its effect on growth and photosynthetic efficiency of wheat

Phytoremediation technologies generate huge quantities of biomass, the disposal of which is a serious concern. Wastewater samples collected from electroplating industries were treated with Salvinia biomass. The effect of application of metal loaded Salvinia plant biomass in soil on growth and physiological indices of 10-day-old seedlings of Triticum aestivum was evaluated. Controls (A) consisted of soil supplemented with untreated plant biomass. Seed germination, seedling height, total chlorophyll, glucose and protein levels, photosynthetic efficiency (Fv/Fm), photochemical quenching (qP), non-photochemical quenching (qn), quantum yield (Y), and electron transport rate (ETR) were not significantly affected in seedlings raised in soils supplemented with metal loaded biomass from most of the samples (B-F) in comparison to control. However, significant decline was noted in total chlorophyll, glucose, and quantum yield in plants grown in soil supplemented with biomass from sample E. Among elemental levels, C(%) remained largely unaffected, N(%) showed slight enhancement but a decrease in H(%) was noted in plants grown in soil supplemented with biomass from sample E. Our results, therefore, suggest that metal accumulated Salvinia biomass obtained after phytoremediation of heavy metal contaminated wastewater can be supplemented in soil. Further studies are required to assess long-term effects of disposal of metal loaded Salvinia plant biomass in soil.     

施钾对花生养分吸收、产量与效益的影响

对江淮丘陵地区花生钾素的养分吸收特点以及施钾对花生产量和经济效益的影响进行了研究。结果表明,在一定氮、磷肥供给水平上,增施钾肥,能调节植株体内养分的运输与分配,促进植株对N、P、K养分的吸收,显著提高花生生殖器官的干物质积累,从而有利于提高花生的产量、品质和抗性,每生产100kg荚果,对N、P、K养分吸收量分别为3．08～5．35、0．6～1．2、3．45～6．66kg。其中对K的吸收量最大。主要集中在营养器官中;N、P的吸收主要集中在荚果等生殖器官中,随着施K量的增加,各器官中N、P、K含量均随之增加,但K的增加最多,P增加最少,当施K量为150～180kg·hm^-2,且N、P、K的施肥配比为2：1：2时,花生荚果的产量最高(5425．5kg·hm^-2),经济效益最大(13878．7元·hm^-2),产投比达到6．75：1,增产增收效果显著;而施K量超过225kg·hm^-2时,花生产量和效益明显下降,因此,在花生生产上可以推荐N150P75K150作为该地区高产栽培的平衡施肥配方。     

亚热带毛竹林土壤磷组分和微生物对施氮的响应

磷(P)是植物和微生物生长的重要营养元素,亚热带地区土壤P有效性较低,且长期高氮(N)沉降可能会造成土壤P有效性进一步降低。本试验开展于戴云山毛竹林,分析了施N 3年对土壤的基本理化性质、P组分、微生物生物量和酸性磷酸单酯酶活性的影响。结果表明: 施N显著增加了土壤NO₃^--N含量,提高了土壤N有效性,但显著降低了易分解态有机磷占全磷的比例,且总有机碳与总有机P的比例>200。土壤微生物生物量碳、微生物生物量磷、酸性磷酸单酯酶活性、微生物生物量碳/微生物生物量磷和微生物生物量氮/微生物生物量磷随施N量的增加而增加。此外,易分解态有机磷占总磷比例与微生物生物量磷呈显著负相关关系。因此,施N加剧了土壤P有效性限制,提高了微生物对P的需求。