控失尿素对氮素利用率、土壤硝态氮含量及冬小麦增产效果的影响

为探索控失尿素的施用方法,发现控失尿素在施用中存在的问题,以冬小麦为试验对象,开展了田间小区试验,考察了不同施肥处理和施肥方式对冬小麦产量、氮素利用率和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:施氮处理的冬小麦产量高于不施氮处理的,处理间差异极显著;氮素施用量和施肥方式相同时,控失尿素处理的冬小麦产量高于普通尿素处理的,处理间差异极显著;氮素施用量和肥料品种相同而施肥方式不同时,底施+追施的增产效果优于全底施的,处理间差异显著;控失尿素氮素施用量比普通尿素减少20%的条件下,冬小麦产量无显著性差异;与施用普通尿素的处理相比,施用控失尿素的处理不仅氮素利用率高,且均不同程度地降低了土壤中硝态氮的含量。施用控失尿素可以提高冬小麦的产量和氮素利用率,降低土壤中硝态氮的含量。

赣南稀土尾矿山土体硝态氮累积特征研究

稀土开采会造成大量浸矿剂(硫酸铵)残留在土壤中,高浓度铵态氮(NH_(4)^(+)-N)可能在生物化学作用下转化为硝态氮(NO_(3)^(-)-N)。为探明NO_(3)^(-)-N在稀土尾矿山土体内的含量及影响因素,明确硝酸盐污染程度,本研究选择赣南地区一个离子型稀土原地浸矿尾矿山,由表土分层采样至基岩面,并分析土壤NO_(3)^(-)-N及相关的理化性质。研究结果表明,尾矿山土体NO_(3)^(-)-N含量变异范围非常大(2.80~193.99 mg·kg^(–1)),其平均值为46.30±55.16 mg·kg^(–1),表层土壤NO_(3)^(-)-N含量范围为2.89~6.75 mg·kg^(–1),与自然土壤相近;表层以下土壤NO_(3)^(-)-N含量明显高于自然土壤。尾矿山土体深部含矿层土壤NO_(3)^(-)-N含量明显高于表层,NO_(3)^(-)-N含量随深度的分布规律与自然土壤相反,这是矿体部分残留大量浸矿剂造成的。土壤NH_(4)^(+)-N含量主导了NO_(3)^(-)-N的产生量,但NO_(3)^(-)-N在土体不同深度、山体不同部位的累积量还受降雨淋溶及NO_(3)^(-)-N迁移过程的控制。开采结束4年后,尾矿山内累积的NO_(3)^(-)-N仍不断向环境中释放。长期来看,尾矿山土壤中富集的NH_(4)^(+)-N将不断转化为NO_(3)^(-)-N并随水迁移,持续威胁生态环境及人类健康。本研究可为稀土原地浸矿场地土壤及下游水体污染的评价和治理提供理论基础与科学支撑。

不同硝态氮水平下钙对小麦根系发育的影响

为探讨不同硝态氮供应水平下外源钙对小麦根系生长发育的影响,通过水培实验,在不同浓度硝态氮(0、2.5、50.0 mmol·L^(-1))下设置0 mmol·L^(-1)CaCl_(2)(缺钙)、2 mmol·L^(-1)CaCl_(2)(正常供钙)和2 mmol·L^(-1)CaCl_(2)+6 mmol·L^(-1)EGTA(Ca^(2+)螯合剂)三个外源钙梯度,比较分析了不同处理下小麦地上部鲜重及根系长度、表面积等形态指标的差异。结果表明,与2.5 mmol·L^(-1)硝态氮处理相比,0和50 mmol·L^(-1)(高浓度)硝态氮供应下,小麦地上部鲜重、侧根长度、根系表面积、根系体积均明显减少,根系生长受到抑制。无硝态氮(0 mmol·L^(-1))供应下,缺钙与EGTA施用对小麦根系侧根长度、侧根总数、次生根数、平均侧根长度均无明显影响。在硝态氮供应条件下,缺钙与EGTA施用后小麦根系伸长受抑,初生根长度、侧根长度、根系总长度均显著变短;一、二级侧根数及侧根总数和根系表面积均明显减少;直径>0.45 mm的根系所占比例增加,根系变粗。缺钙和添加EGTA对小麦根系生长发育影响表现一致。综合分析,硝态氮供应水平对小麦根系生长发育具有重要调控作用,外源钙可能参与了硝态氮的这一生物学功能。

控释掺混肥对麦玉轮作体系农田温室气体排放和硝态氮残留的影响

为阐明控释肥对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量、温室气体排放和硝态氮残留的影响,该研究以郑单958(夏玉米)和济麦22(冬小麦)为供试材料,设不施氮对照(CK)、常规施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、含30%控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含50%控释尿素的控释掺混肥(冬小麦)(CRBF1)、含50%控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含70%控释尿素的控释掺混肥(冬小麦)(CRBF2)共5个处理,对比分析了不同处理的冬小麦、夏玉米及周年产量、温室气体排放和土壤硝态氮残留的差异。结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量(P<0.05)。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量分别提高了1.4%~3.0%、1.9%~3.4%和1.6%~3.1%(P>0.05)。施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N_(2)O和CO_(2)的周年排放(P<0.05)。CRBF1和CRBF2处理的土壤N_(2)O周年排放总量较FFP处理显著降低了27.7%~34.6%(P<0.05)。施氮显著增加了麦玉轮作体系的周年全球增温潜势(GWP)(P<0.05)。CRBF1和CRBF2处理的周年GWP较FFP处理降低了4.2%和5.7%,其中CRBF2处理差异显著(P<0.05)。施氮降低了麦玉轮作体系的周年温室气体排放强度(GHGI)。CRBF1和CRBF2处理的周年GHGI较FFP处理降低了5.6%~8.6%(P>0.05)。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的100~200 cm土层硝态氮残留降低30.6%~34.3%(P<0.05),减少了硝态氮淋失风险。综上所述,控释掺混肥在稳定作物产量、减少温室气体排放和土壤硝态氮残留方面具有积极作用,研究结果可为麦玉轮作体系的轻简高效氮肥管理提供数据支持和理论支撑。

利用改进XGBoost模型预测和分析湿地潜流带地下水中硝态氮含量

湿地潜流带是地下水中氮循环的重要场所,以洞庭湖湿地潜流带为研究对象,探讨地下水中氮素迁移转化影响因素与作用机制。在湘江入湖口湿地设置了4个剖面共16口监测孔,进行了为期一个水文年的地下水取样与测试分析。研究选定的特征参数包括氧化还原电位(Eh)、溶解氧(DO)、水温(T)、地下水位(H)及埋深、酸碱度(pH)以及溶解有机碳(DOC)等。利用XGBoost方法建立机器学习模型,用于预测硝态氮的相对浓度,并通过贝叶斯优化(BO)、麻雀搜索算法(SSA)、粒子群算法(PSO)分别对XGBoost预测模型进行超参数优化,得到最佳XGBoost预测模型(BO-XGBoost)。在此基础上,采用SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法对BO-XGBoost模型进行可解释性分析。研究结果表明,BO-XGBoost模型的性能最好,在训练集与测试集的决定系数均超过0.90;可解释性分析结果和相关分析都揭示了Eh、DO、T、H、pH和DOC等影响因子对湿地潜流带地下水中硝态氮含量的影响是逐渐降低的规律。

深层土壤硝态氮原位实时检测系统设计与开发

硝酸盐是植物氮素营养的重要来源,低成本、微损的深层土壤硝态氮含量原位检测一直存在瓶颈。基于土壤光谱特性,设计了一款低成本、深层土壤硝态氮原位实时检测系统。该系统基于单光谱波段,可深层植入土壤中进行原位测量,利用钛烧结滤芯采集土壤溶液,通过220 nm波段的紫外光灯作为照射光源,根据吸光度原理和电压电流转换放大电路,检测采集到的土壤溶液中硝态氮的含量,同时采用LoRa无线传输模块将数据自主传输至上位机,无需人工干预,无需对土壤样本进行采集和处理,不仅降低了检测成本,而且降低了人力成本。土壤硝态氮预测模型的预测决定系数R^(2)、相关系数R、均方根误差RMSE分别为0.9822、0.9911、0.0092,满足实际应用测量的准确度。

果菜秸秆生物炭吸附设施土壤硝态氮性能与机制研究

在农业生产中,过量偏施氮肥导致的硝酸盐富集是次生盐渍化、酸化等土壤障碍的重要诱因。生物炭因良好的吸附特性逐渐成为缓解盐渍化的土壤调理剂,但果菜秸秆生物炭对硝酸盐等离子的吸附研究鲜见报道。以甜椒、番茄和茄子3种果菜秸秆为原料热解制备生物炭,进行硝态氮吸附试验。通过扫描电镜(SEM)和傅里叶近红外光谱(FTIR)等技术对生物炭吸附前、后表面形貌、官能团等进行表征分析,利用吸附动力学模型和等温吸附模型等进行拟合分析,综合模型参数和形貌表征解析果菜秸秆生物炭的吸附性能和机制。研究结果表明,3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有一定吸附能力,茄子秸秆生物炭吸附能力最强,最大理论平衡吸附量为114.788 mg/g,其次为番茄(29.736 mg/g)和甜椒(9.759 mg/g);茄子和甜椒秸秆生物炭吸附性能优于玉米、稻壳等大田作物秸秆生物炭,吸附过程符合准二级动力学模型,受化学键吸附、表面吸附和内扩散吸附过程的控制,番茄秸秆生物炭吸附过程符合准一级动力学模型,主要为物理吸附;FTIR分析显示,3种生物炭均含有羟基、甲基、亚甲基、羧基和羰基官能团,除此之外,甜椒和茄子秸秆生物炭还含有醚键,番茄秸秆生物炭含有醇羟基。因此,3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有吸附能力,茄子秸秆生物炭吸附能力最强,受孔隙填充、官能团和络合作用等多种理化机制的影响,具有消减土壤次生盐渍化的潜力。本研究对盐渍化土壤修复和果菜秸秆资源化利用具有理论意义。

硝态氮对设施番茄产量与品质的影响

为探究硝态氮合理替代酰胺态氮对提高设施蔬菜氮素利用率、产量及品质的作用,本试验以设施番茄(Solanum lycopersicum L.)为研究对象,在等氮条件下,设置不同比例的硝态氮替代酰胺态氮处理,NO_(3)^(-)-N∶CO(NH_(2))_(2)-N依次为0∶100(T1)、25∶75(T2)、50∶50(T3)、75∶25(T4)、100∶0(T5),分析不同比例硝态氮处理对设施番茄氮素积累量、产量和品质等的影响,以及氮相关转化酶活性的响应规律。结果表明,与T1和T5处理相比,硝态氮替代50%~75%酰胺态氮(T3~T4)处理的各生育期硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性较高,促进了设施番茄全生育期氮素转化和叶绿素合成,提高了净光合速率,使氮素积累量增加12.82%~20.98%,地上部干物质量增加6.51%~24.16%,产量提高9.41%~26.62%。二次拟合曲线结果表明,硝态氮替代酰胺态氮比例为60.37%时的设施番茄产量达到最高,为77.95 t·hm^(-2)。与T1和T5处理相比,硝态氮替代50%~75%时,设施番茄可溶性固形物、维生素C、还原糖、可溶性糖含量和糖酸比分别提高7.96%~13.51%、10.81%~14.27%、11.11%~16.38%、26.25%~35.67%和27.37%~49.06%,硝酸盐和有机酸含量分别降低21.72%~33.75%和10.73%~22.22%,番茄品质达到最佳。相关性分析结果表明,净光合速率、产量、果实可溶性糖和还原糖含量等与氮素积累量、NR、GS活性呈显著或极显著正相关关系,说明施用硝态氮可通过提高氮转化关键酶活性而提高番茄氮素利用率,进而达到增产提质的目的。综上所述,硝态氮替代60.37%酰胺态氮是设施番茄生产的最佳施肥模式,可有效提高设施番茄产量及品质。本研究结果为实现设施番茄高产优质栽培提供了理论依据和技术参考。

不同硝态氮、铵态氮素配比对植烟土壤和烤烟生长及产质量的影响

为探究不同硝态氮、铵态氮素配比对贵州安顺地区植烟土壤和烤烟生长及产质量的影响,寻找适宜于当地烟叶优质生产的最佳配比,设置了5个处理(CK;T_(1):100%硝态氮肥;T_(2):70%硝态氮+30%铵态氮;T_(3):50%硝态氮+50%铵态氮;T_(4):30%硝态氮+70%铵态氮;T_(5):100%铵态氮),分析了不同处理下的烤烟生育期、农艺性状、经济性状、病害发生情况以及烤后烟叶化学成分及根际土壤理化性状和酶活性,以期为该地区优化烟草施肥、改善植烟土壤、提高烟叶产质量提供一定的理论依据。结果表明:T_(2)处理大田生育期为112 d,现蕾期较T_(3)处理提前了6 d,T_(2)、T_(4)、T_(5)处理有效叶数显著高于T_(3)处理;T_(2)处理发病率最低,SPAD值显著高于T_(1)、T_(3)、T_(4)和T_(5)处理,发病率与土壤速效钾含量呈极显著负相关;T_(2)和T_(3)处理烤后烟叶的经济性状表现较好,T_(2)处理增加了中上等烟比例;T_(3)、T_(4)处理烤烟的钾含量显著高于T_(1)、T_(2)、T_(5)处理,且符合优质烟标准,T_(2)处理的烟碱含量显著高于T_(1)、T_(4)和T_(5)处理,氯含量显著低于其他处理,化学成分协调性综合评分最高;T_(2)处理显著增加了成熟期根际土壤pH值及酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活力。因此,综合考虑烟株的生长情况、发病率、烤后烟叶的化学成分以及植烟土壤肥力状况,在安顺地区硝铵氮素配比为7∶3施用效果更优,更有利于云烟87的生长。

耕作方式对旱作区麦-玉轮作体系小麦产量、氮素利用和土壤硝态氮残留的影响

为筛选适合黄河中游旱作区麦-玉轮作体系小麦生产的耕作方式,2019年10月至2022年6月在洛阳市小浪底镇进行定位试验,设置深松(SS)、翻耕(PT)和旋耕(RT)3种耕作方式,研究了小麦产量特性,氮素积累分配转运特性及利用效率和0~200cm土层硝态氮残留量.3年中SS较RT和PT显著提高了产量、穗数和穗粒数,但降低了千粒质量.PT较RT提高产量和穗数,但对穗粒数和千粒质量的影响存在年际差异.SS不仅增加了越冬至成熟期各时期的地上部氮素积累量,而且可提高花前氮素转运量及其对籽粒氮素的贡献率,最终使蛋白质产量较RT和PT分别提高17.90%~23.56%和7.92%~12.98%,氮肥偏生产力提高5.63%~15.89%和3.09%~11.00%,成熟期0~200cm土壤硝态氮残留量显著降低7.39%~21.24%和4.76%~23.04%.综上,SS不仅能提高小麦产量,而且能促进氮素积累、转运和利用,降低土壤硝态氮残留量,是黄河中游旱作麦-玉轮作区实现小麦高产高效和环境友好的耕作方式.

风化壳颗粒大小是决定典型干旱区硝态氮深部累积特征的关键因素

我国干旱区农田关键带过量施氮造成氮肥利用率低和土壤硝态氮大量累积,威胁生态环境安全。阐明干旱区土壤硝态氮累积特征及其影响因素,可为干旱区水肥综合管理提供科学参考。选择典型干旱区——新疆阿克苏地区为研究区域,从南向北沿地形序列布设三个钻孔点,分别为60年棉田XJ1(40°36′48.7″N,80°48′14.2″E)、32年老苹果园XJ2(41°16′16.2″N,80°19′9.1″E)和15年新苹果园XJ3(41°20′37.6″N,80°17′11.0″E),海拔依次为971 m、1129 m和1213 m,采样深度依次为7.75 m、10.52 m和9.91 m,利用线性和非线性相关分析方法研究了土壤有关理化性质与土壤硝态氮浓度变异的关系。结果表明,海拔低处棉田和海拔高处不同种植年限的苹果园土壤深部均出现了硝态氮显著累积特征,深部浓度高达44 mg·kg^(-1),最大累积深度超过10 m。土壤含水量和不同粒径颗粒(砾石、砂粒、粉粒与黏粒)含量等关键理化性质可解释土壤硝态氮浓度垂直变异的约50%。其中,土壤含水量和土壤颗粒大小是决定土壤硝态氮深部累积特征的重要因素,土壤含水量越高、土壤颗粒越细,土壤硝态氮浓度通常越高。棉田土壤硝态氮在4 m深地下水位以下发生了明显的反硝化作用,使累积的硝态氮浓度降至较低水平(<1 mg·kg-1)。苹果园因地下水位较深,土壤硝态氮未发生明显的反硝化作用,且已大量迁移累积至植物根系难以触及的深部区域(>5 m)。土壤含水量是影响土壤硝态氮深部累积特征的地下部直接性因素;土壤颗粒大小通过调控土壤含水量空间变异,而成为影响土壤硝态氮深部累积特征的地下部根本性因素。

质膜H^(+)-ATPase基因对铝胁迫下水稻硝态氮吸收的 调控作用

为探讨细胞质膜ATP酶(PM H^(+)-ATPase)基因对铝胁迫下水稻(Oryza sativa L.)吸收硝态氮(NO_(3)^(-)-N)的调控,本试验以2个水稻品种峰1A和峰1A优5为研究对象,以无铝处理幼苗为对照,分析铝胁迫下水稻根尖PM H^(+)-ATPase活性、H^(+)-泵活性、H^(+)通量、PM H^(+)-ATPase基因家族(OsA1~OsA10)表达水平、PM H^(+)-ATPase和14-3-3蛋白的互作水平以及NO_(3)^(-)-N吸收量。结果表明,与对照相比,铝胁迫下2个水稻品种根尖PM H^(+)-ATPase活性、H^(+)-泵活性和根尖H^(+)通量下降,PM H^(+)-ATPase和14-3-3蛋白的互作水平下降。铝胁迫抑制了OsA1、OsA5、OsA7和OsA8基因的表达,其中OsA7的表达水平显著下调,铝胁迫下峰1A和峰1A优5的OsA7表达量仅为对照组的21%和39%。NO_(3)^(-)-N吸收量较对照下降,分别为对照的81%和85%。综上,PM H^(+)-ATPase基因的表达水平影响水稻对NO_(3)^(-)-N的吸收能力,OsA1、OsA5、OsA7和OsA8在铝胁迫下水稻吸收NO_(3)^(-)-N过程中起关键的调控作用。本研究结果可为增强酸铝条件下水稻吸收NO_(3)^(-)-N的能力,促进水稻生长及增产提供理论依据。

覆盖模式对冬作马铃薯根层土壤剖面硝态氮分布特征的影响

[目的]探讨不同覆盖模式对冬作马铃薯根层土壤剖面硝态氮动态变化及分布特征的影响。[方法]以费乌瑞它马铃薯一级脱毒种薯为供试植物,采用完全随机区组设计,布置3个覆盖处理:无覆盖(T_(1))、6 000 kg/hm^(2)稻壳覆盖(T_(2))和黑膜覆盖(T_(3)),进行田间试验。[结果]稻壳覆盖处理与黑膜覆盖处理的根层剖面硝态氮动态变化基本一致,但均与无覆盖处理的动态变化存在差异;在冬作马铃薯生长前期,无覆盖处理的土壤硝态氮含量高于覆盖稻壳处理与黑膜覆盖处理,后期覆盖稻壳处理与黑膜覆盖处理土壤硝态氮含量高于无覆盖处理;在收获时,稻壳处理0~20cm土层的土壤硝态氮含量低于20~40cm土层,但两者之间的差异未达到显著水平(P>0.05),其他采样时期和处理的土壤硝态氮含量均表现为0~20cm的数值高于20~40cm。[结论]除稻壳覆盖收获时20~40cm土壤硝态氮含量高于0~20cm土壤外,不同覆盖模式下,不同时期0~20cm土层的土壤硝态氮均含量高于20~40cm土层。

响应面法优化美人蕉净化硝态氮条件的研究

研究旨在优化人工湿地中美人蕉净化硝态氮的最佳组合条件。该研究采用单因素实验考察湿地系统中甲醇浓度(A)、硝酸盐浓度(B)及处理时间(C)对美人蕉吸收硝态氮的影响,在此基础上,利用Design-Expert软件并采用CCD设计三因素五水平的响应面分析法,对美人蕉净化硝态氮条件进行优化。研究表明当甲醇预处理浓度为2.75mM,预处理时间4 h,硝酸根离子浓度为38mg/L时,美人蕉吸收硝酸根离子的效率可达最大,最大吸收效率为0.062mg/(L·g)FW。在实际应用中,可依据试验结果对种植美人蕉的湿地系统施用甲醇,调整系统中硝态氮的浓度,以促进美人蕉对湿地系统中硝态氮的吸收。

滴灌灌水量对风沙土大豆根区硝态氮及水分分布的影响

为合理进行风沙土地区灌溉管理,将水肥控制在根区范围内并满足大豆生长需求,以灌水量为试验因素,基于作物冠层蒸发皿蒸发量设置0.4(W1)、0.6(W2)、0.8(W3)、1.0 E_(pan)(W4)和1.2 E_(pan)(W5)5个灌溉水平,研究不同灌水量对大豆根区硝态氮和水分分布的影响。结果表明:增加灌水量会使土壤水分入渗深度增加10~30 cm,增大根区土壤水分分布的不均匀性,苗期W5处理剖面水分平均值较W1处理增大40.22%,W4、W5处理能够维持大豆根区6%~7%的土壤含水率。硝态氮有明显表聚现象,随着灌水量的增大,淋洗深度增加且不均匀性增大,根区土壤硝态氮平均含量降低,当灌水量高于1.0 E_(pan)时,硝态氮含量低于10 mg·kg^(-1)。W2、W3和W4处理能保证大豆根区在生育前、中、后期处于15~22 mg·kg^(-1)的硝态氮浓度区间,垂直方向上灌水量与硝态氮呈负相关关系。风沙土土壤剖面含水率均在4%~10%之间,灌水量是影响风沙土硝态氮含量和分布的主要因素之一;各处理硝态氮含量在10~30 mg·kg^(-1)之间。综合考虑作物对根区土壤水分和硝态氮含量的需求,以及土壤水分和硝态氮在根层的分布特征,推荐灌溉水量为1.0 E_(pan)。

降雨、施肥对补水河流周边土壤硝态氮迁移分布的影响

补水河流周边土壤硝态氮迁移过程受到河流水文条件、降雨、施肥等多因素的影响,研究多种因素共同作用下土壤硝态氮分布及淋失特征,可以为深入理解土壤氮素循环过程奠定基础。本研究以华北平原白洋淀入淀河流周边农田和农林复合区(AF)为研究对象,其中农田区设置不施肥(CK)、优化施肥(YH)、习惯施肥(XG)3个施肥处理,综合分析在不同降雨类型、生态补水等因素作用下土壤硝态氮剖面分布、淋溶等迁移特征。研究结果表明:施氮量、降雨类型、生态补水等均是影响补水河流周边硝态氮迁移淋失的关键因子。其中,施氮量决定土壤硝态氮淋失总量(P<0.01)。随着施氮量的增加,土壤剖面的硝态氮含量和硝态氮淋失量均显著增加,与XG处理相比,YH处理和AF处理的硝态氮淋失总量分别减少40.6%和40.1%。降雨和生态补水改变了硝态氮在土壤剖面的迁移过程。其中,降雨主要影响表层土壤硝态氮向中下层迁移,生态补水主要影响中下层土壤硝态氮向更深层土壤的迁移。另外,不同降雨类型对土壤硝态氮迁移的影响有所差异,即两种降雨类型下硝态氮向下层土壤迁移速率和迁移量不同。常规降雨(3 d累积降雨65.2 mm)和强降雨(5 h累积降雨49.2 mm)两种情况下硝态氮累积峰均在40~60 cm土层。常规降雨导致XG处理40~60 cm比0~40 cm土层硝态氮储量增加9.7%;强降雨导致XG处理40~60 cm比0~40 cm土层硝态氮储量增加16.7%。生态补水导致YH处理和XG处理在100~140 cm土层硝态氮储量分别减少42.7 kg·hm^(-2)和39.6 kg·hm^(-2)。以上研究结果对于生态补水和极端降雨背景下土壤氮素污染管理具有重要意义。

利用Δ^(15)N值评估不同硝态氮浓度下的桑树幼苗无机氮供需关系

喀斯特地区土壤中的硝态氮占主导地位,但土壤中的硝态氮含量存在时间和空间上的异质性。因此,种植在喀斯特地区的桑树幼苗可能会遭受低氮胁迫。为了给种植在喀斯特地区的桑树幼苗提供科学的无机氮管理,该研究以桑树幼苗为材料,采用水培试验,以改进的霍格兰(Hoagland)营养液为培养基质,以δ^(15)N值为22.35‰的硝酸钠提供唯一氮源,设置3个硝态氮浓度梯度(0.5、2.0、8.0 mmol·L^(-1)),测定桑树幼苗的光合特征以及叶、茎和根的干重、碳含量、氮含量和δ^(15)N值,分析不同供氮水平下桑树幼苗的生理响应,通过整个植株尺度的稳定氮同位素分馏值评估桑树幼苗的氮需求与氮供应的关系,通过植株的氮积累量与碳积累量研究碳氮耦合关系。结果表明:(1)当硝态氮浓度在0.5、2.0 mmol·L^(-1)时,增加硝态氮的浓度能显著提高桑树幼苗的叶绿素含量和净光合速率,进而显著促进生物量的积累。然而,当硝态氮浓度超过2.0 mmol·L^(-1)时,更多的硝态氮供应(8.0 mmol·L^(-1))并没有带来叶绿素含量、净光合速率和生物量的显著增加。(2)增加硝态氮的供应量能促进桑树幼苗的氮同化,桑树幼苗的氮积累量随着硝态氮供应量的增加而逐渐增加,然而,桑树幼苗的碳积累量在硝态氮浓度为2.0 mmol·L^(-1)和8.0 mmol·L^(-1)时无明显变化。(3)桑树幼苗的硝态氮同化产物的稳定氮同位素分馏值在硝态氮浓度为2.0 mmol·L^(-1)时达到最小。综上所述,硝态氮浓度为2.0 mmol·L^(-1)时的无机氮供应量接近桑树幼苗的无机氮需求量,外部氮供应量与植株氮需求量接近平衡意味着植物体内的碳氮代谢能够有效协调,进而实现了碳氮同化产物的同步增长。

Klebsiella oxytoca EN-B2高效转化羟胺和亚硝态氮的影响因素研究

羟胺和亚硝态氮对动植物具有毒害作用,并通过污染环境进一步危害人类健康。本研究以实验室前期分离获得的一株高效转化羟胺和亚硝态氮的克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)为研究对象,探究不同环境因素对该菌株同时去除羟胺和亚硝态氮的影响。结果表明,在碳源为丁二酸钠,接菌量0.4×10^(8) CFU、碳氮比(C/N)15、温度25℃、转速150 r/min和初始pH值8.0条件下,菌株EN-B2对羟胺、亚硝态氮、总氮的去除效率最高,去除率分别达到了99.42%、100.00%和87.76%。此外,本研究通过向亚硝态氮体系中添加不同浓度的羟胺,进一步探讨了羟胺对菌株EN-B2反硝化过程的影响。结果表明,当体系中羟胺浓度超过3 mg/L后,随着羟胺浓度的进一步增加,该菌株在相同时间下亚硝态氮去除速率降低。本研究有助于理解Klebsiella oxytoca EN-B2在羟胺和亚硝态氮混合体系中的除氮特性,为氮污染废水的处理工艺提供重要参考。

硝态氮对太子参生长与环肽B含量的影响

以太子参“施太1号”为试材,采用植物组织培养的方法,研究了硝态氮用量对太子参生长发育与环肽B含量的影响,以期为太子参组培苗培育氮素用量提供参考依据。结果表明:不加氮时,太子参植株矮小、叶片黄化、根系形成较少;添加硝态氮后太子参长势变好,株高和叶片数增加、叶片颜色转为深绿色、根系形成增多;与不加氮相比,添加硝态氮显著提升了抗氧化酶活性、增加了氮素同化酶活性及养分吸收量,当硝态氮用量为20 mmol·L^(-1)时其生长发育最佳,当硝态氮用量为10 mmol·L^(-1)时太子参环肽B含量及前体基因prePhHB表达均达到最高。相关性分析结果表明,太子参环肽B含量及prePhHB表达均与其氮素含量呈显著正相关,说明提高太子参氮素含量可以促进环肽B合成。综上,以10~20 mmol·L^(-1)硝态氮作为氮源,可以促进组培太子参生长发育及环肽B积累。

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NH_(4)^(+)-N与NO_(3)^(-)-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NH_(4)^(+)-N与NO_(3)^(-)-N配比(100/0、75/25、50/50、25/75、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NO_(3)^(-)-N含量增加而增加,全NH_(4)^(+)-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NH_(4)^(+)-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,50/50处理可获得较好的产量与品质。