毛叶苕子磷获取特征及根际特性的基因型差异

毛叶苕子是我国重要的肥饲兼用绿肥作物,研究毛叶苕子磷获取特征及根际特性的基因型差异,为毛叶苕子磷高效利用提供理论支撑。在青海西宁开展盆栽试验,设置毛叶苕子品种和磷肥种类双因素,毛叶苕子品种为大田试验筛选的磷高效及磷低效品种(系)各2个,磷肥种类为过磷酸钙和磷矿粉,设置不施磷肥对照,共12个处理。盛花期测定分析毛叶苕子磷素积累量、土壤磷组分、土壤有机酸、根系酸性磷酸酶(RACP)、土壤酸性及碱性磷酸酶活性(ACP、ALP)、土壤酸性及碱性磷酸酶(phoC、phoD)基因丰度。结果显示,不同磷效率毛叶苕子品种(系)总磷吸收量和磷肥利用率分别为7.45~46.07 mg·盆^(-1)和7.12%~22.49%;磷高效品种(系)总磷吸收量和磷肥利用率均显著高于磷低效品种(系),增幅分别为0.91%~61.20%和12.52%~60.25%。相比磷低效品种(系),磷高效品种(系)提高了活性磷(labile P)和中等活性磷(moderately labile P)的比例,降低了稳定性磷(stable P)的比例,后者的活性磷和中等活性磷的比例分别是前者的6.14~26.14倍和1.04~1.54倍,前者的稳定性磷库比例是后者的2.92~7.91倍。磷高效品种(系)土壤总有机酸(TOA)、草酸(OXA)含量、RACP、ACP、ALP活性均显著高于磷低效品种(系),分别提高117.45%~254.60%、19.40%~50.75%、16.37%~146.40%、6.19%~104.19%和6.16%~35.06%。磷高效品种(系)phoC和phoD丰度分别是磷低效品种(系)的1.07~2.58倍和1.46~3.64倍。线性回归分析表明,土壤TOA、OXA、RACP、ACP与活性磷均呈显著或极显著正相关,决定系数分别为0.40、0.46、0.13、0.19;与stable P均呈显著或极显著负相关,决定系数分别为0.75、0.58、0.41和0.49。综上,磷高效毛叶苕子品种(系)活化难溶性磷的能力较强,具有更高的磷素积累量和磷肥利用率。其主要通过增加有机酸(主要是草酸)含量、磷酸酶活性、phoC和phoD基因丰度活化难溶性磷,提高土壤中活性磷和中等活性磷的比例,促进对磷的吸收利用。

基于ISSR分子标记的紫云英种质资源遗传多样性及结构分析

紫云英(Astragalus sinicus L.)是我国重要的稻田绿肥作物,为揭示不同地区种质资源遗传特征,本研究利用ISSR分子标记对77份紫云英种质资源进行了遗传多样性及结构分析。研究发现,77份供试紫云英种质资源遗传相似性系数为0.5677~0.8686,可划分为6个聚类。不同地区群体间分化系数为0.1363,达到极显著水平(P<0.001),其中种群间变异占比13.9%,种群内变异占比86.1%。不同ISSR引物扩增信息鉴别紫云英资源的能力存在差异,构建了以P809第3,8,9,10,12,15扩增位点以及P886第1,3,5,9,10,11扩增位点为特征的指纹图谱,能有效区分77份供试紫云英资源。以资源所在省份为单元进行群体分析,供试紫云英资源遗传结构呈现分化特征,河南-安徽-江苏-上海资源遗传结构相似,构成北方亚群;四川-广西-湖南-江西资源相似,构成西南方亚群;福建种质资源则呈现混合型特征。本研究结果可为我国紫云英种质资源的科学利用及新品种选育提供依据。

Long-term rice-rice-green manure rotation changing the microbial communities in typical red paddy soil in South China

On the basis of a long-term（30 years） field experiment that involved four rotation systems, rice-rice-winter fallow（RRF）, rice-rice-ryegrass（RRG）, rice-rice-rape（RRP）, and rice-rice-milk vetch（RRV）, this study described the effects of green manure on the microbial communities in the red paddy soils using 454 pyrosequencing for the 16 S r RNA gene. The Chao1 richness and non-parametric Shannon＇s index increased in all soil samples that received green manure treatments. The communities＇ structures with the green manure applications were significantly dissimilar from that under the winter fallow. Using Metastats tests, many genera in the RRG, RRP and RRV soils were significantly different from those in the RRF soil, including a number of genera that functioned in the nitrogen and sulfur cycles. Analyses of the genera with these functions revealed the shifts in microbial ecosystem functions after long-term green manuring. Changes in the microbial communities increased the ammonium supply and decreased the soil acidification in green-manure-amended soils. Together, these data suggested powerful effects of green manure on both the microbial communities and the biogeochemical cycle driven by the shifts in bacterial functional groups.

赣北地区稻−稻−紫云英轮作体系减施化肥对水稻产量、氮素吸收及土壤供氮能力的影响

【目的】紫云英与水稻轮作是合理利用冬闲稻田,维持和提高稻田生产力的高效手段。研究稻–稻–紫云英模式下,减施化肥对水稻产量、氮肥利用效率、氮素吸收量和土壤供氮能力的影响,为赣北双季稻区减施化肥提供理论依据。【方法】定位试验位于江西省高安市,始于2016年,试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(F100),以及种植翻压紫云英条件下,晚稻季正常施肥,早稻化肥为常规施肥的100%、80%、60%、40%(GF100、GF80、GF60、GF40),共6个处理。在早稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期及晚稻成熟期,采集植株(含籽粒)和土壤样品,测定水稻地上部生物量、产量及氮素含量,计算水稻地上部氮素吸收量及氮肥利用率,测定土壤供氮能力和有效磷钾含量。【结果】与F100处理相比,GF80处理显著增加早稻产量,6年平均增产707.80 kg/hm2,平均增产率为10.12%,对晚稻产量无显著影响;GF60和GF40处理早稻和晚稻均不减产;GF40、GF60和GF80处理早稻成熟期稻谷生物量无显著变化,晚稻稻谷生物量分别增加7.76%、8.62%和9.48%。GF40、GF60和GF80处理的早稻和晚稻氮肥利用率增加了21.37%~57.16%;GF40处理早稻氮肥农学效率(NAE)增加了99.77%,GF40、GF60和GF80处理晚稻氮肥农学效率分别增加了20.61%、22.88%和17.17%;GF40、GF60和GF80处理早稻氮肥偏生产力分别显著增加了140.28%、55.33%和23.09%。与F100处理相比,GF40、GF60处理早稻成熟期稻谷氮吸收量分别降低了21.16%、11.43%,GF80处理稻谷氮吸收量无显著变化;晚稻成熟期GF40、GF60和GF80处理稻谷氮吸收量分别增加18.21%、29.23%和26.19%;GF40、GF60、GF80处理增加早稻季分蘖期、拔节期、抽穗期及晚稻成熟期土壤潜在供氮能力和总供氮能力,增幅分别为21.38%~316.31%和18.50%~250.61%,早稻不同生育期土壤供氮能力与水稻地上部氮素吸收呈极显著正相关。【结论】种植利用紫云英条件下,赣北双季稻区早稻减施化肥20%~60%可增加水稻土壤供氮能力,提高氮肥利用率、农学效率及偏生产力,实现水稻稳产。早稻减施60%化肥提高了晚稻稻谷氮积累量,但降低了早稻稻谷氮积累量。早稻减施化肥20%可增加早稻产量,对早稻稻谷氮素吸收量无明显影响,但增加了晚稻稻谷氮素吸收。

麦秸与毛叶苕子共同调控青海高原土壤温室气体排放的作用机制

【目的】研究青海高原麦秸和豆科绿肥混合添加下土壤温室气体排放规律及其碳氮转化机制,为该地区农田系统秸秆和绿肥科学利用提供依据。【方法】采用室内模拟试验,设无添加对照(CK)、单独添加毛叶苕子(VS)、单独添加麦秸(WS)、麦秸与毛叶苕子混合添加(VWS),共4个处理。测定了温室气体排放速率、土壤活性碳氮组分、土壤酶活性、细菌、古菌、真菌、amoA、nirK和narG基因丰度。【结果】VWS处理与VS处理相比,CO_(2)和N_(2)O的累积排放量分别减少24.8%和74.6%,CH_(4)累积吸收量增加9.1%,综合增温潜势(global warming potential,GWP)显著降低76.1%(P<0.05);与WS处理相比,CO_(2)累积排放量增加33.7%,CH_(4)累积吸收量与N_(2)O累积排放量分别降低12.0%和43.1%,GWP降低49.4%。有机物料添加可调节土壤pH,增加土壤碳氮含量。VWS处理的土壤pH显著高于CK和VS处理;土壤水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(SMBC)含量较VS处理分别增加了21.6%和4.9%,无机氮(Nmin)、土壤水溶性有机氮(DON)和微生物量氮(SMBN)含量分别降低了77.3%、59.5%和6.3%;土壤Nmin、DOC、DON、SMBC和SMBN含量较WS处理分别增加64.0%、22.5%、56.5%、23.2%和27.8%。VWS处理较其他处理,α-葡萄糖苷酶(AG)和β-葡萄糖苷酶(BG)活性显著提高,亚硝酸还原酶(NIR)活性显著降低。VWS处理的真菌和古菌群落丰度较WS处理分别提高83.8%和69.8%,较VS处理分别降低62.6%和20.3%;VWS处理细菌群落丰度较VS处理降低33.4%。VWS处理下,AOB amoA、nirK和narG基因丰度较VS处理分别降低56.6%、41.4%和16.3%,较WS处理分别降低30.3%、25.9%和12.0%。相关分析结果表明,CO_(2)和CH_(4)排放与土壤有机碳、全氮、DOC、SMBC和SMBN含量,AG、NAG和NR活性,真菌、细菌、nirK和narG基因丰度呈显著正相关;N_(2)O排放与土壤全氮、DON、SMBC和SMBN含量、真菌、AOB amoA和nirK基因丰度呈显著正相关,与土壤pH和BG活性呈显著负相关。偏最小二乘路径模型分析(PLS-PM)表明,AOB amoA是调控土壤N_(2)O排放的主要功能菌群。【结论】麦秸、毛叶苕子单独添加以及二者混合添加均可促进土壤CO_(2)排放,减少CH_(4)吸收。相较于二者单独添加,混合添加可通过降低土壤AOB群落丰度等途径,实现N_(2)O减排和综合增温潜势下降,可作为青海高原旱地土壤温室气体减排的一项有效措施。

天津农田三种典型冬绿肥的施磷效应

绿肥是促进土壤培肥、增加作物产量和保障粮食安全的重要途径,对绿肥生长季施磷效应的研究有助于为华北旱地绿肥应用模式中磷肥的管理与调控提供理论依据。采用盆栽试验,对天津农田3种典型冬绿肥生育期施用不同用量磷肥(100%P、80%P、60%P、0P),研究其对绿肥作物生长、土壤性状、土壤健康和施磷效应的影响。结果表明,毛叶苕子和黑麦草在生育季施用60%P(P_(2)O_(5)54 kg/hm~2)、二月兰施用80%P(P_(2)O_(5)72 kg/hm~2)有利于绿肥生物量的形成和养分积累。二月兰在80%P处理的磷肥偏生产力较60%P和100%P处理分别显著提高了25.2%和43.1%,表观损失率显著降低了19.3%和17.4%。相较于80%P和100%P处理,毛叶苕子和黑麦草在60%P的磷肥偏生产力均有大幅提高,同时表观损失率显著降低。在60%施磷量下,毛叶苕子和黑麦草的土壤有机碳含量显著提高了12.9%和22.2%,全氮含量提高了20.2%和27.4%。毛叶苕子和黑麦草在60%P处理下的绿肥生长功能指数和土壤功能综合指数均高于其他处理,提高了土壤健康水平。综上,在天津农田常见的冬绿肥种植模式下,毛叶苕子和黑麦草在生长季施用60%磷肥,二月兰施用80%磷肥有利于提高绿肥产量和养分积累量,提高磷肥利用率和土壤健康水平。

湘北双季稻区种植翻压紫云英的氮肥减施效应

【目的】评价双季稻区冬闲田种植翻压紫云英模式下减施不同量氮肥对水稻产量和土壤理化性状的影响,为湘北稻区双季稻减肥增效提供理论依据。【方法】定位试验始于2009年,设置不施肥(CK),常规施肥(N100),种植翻压紫云英配合早稻及晚稻均减施常规量氮肥的0%、20%、40%、60%(MvN100、MvN80、MvN60、MvN40),以及单独种植利用紫云英(Mv)处理,共7个处理。测定各处理水稻产量、氮磷钾吸收量、土壤理化性质及6种碳氮磷循环相关水解酶(α-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶)活性。【结果】与N100处理相比,种植利用紫云英有明显的增产和节肥效果,其中,MvN100处理全年稻谷增产10.2%,MvN40处理全年稻谷不减产。在早稻季,种植利用紫云英条件下减施氮肥,在保证土壤全氮稳定的前提下显著提高了水稻地上部氮吸收量和利用效率。与N100比较,紫云英配合氮肥减施常规量的0~60%,水稻地上部氮吸收量显著增加16.6%~43.4%,同时氮肥利用率提高8.4%~37.8%。单独紫云英处理的早晚稻土壤碳、氮、磷循环相关水解酶活性最高,与N100处理相比,MvN80和MvN60处理下α-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和β-木糖苷酶活性显著提高。相关性分析结果表明,土壤有效磷、速效钾含量与水稻产量显著相关,聚合增强树分析(ABT)进一步证实土壤有效磷对早晚稻产量贡献率最大,分别是30.4%和50.2%。【结论】连续10年的试验充分证明,在种植翻压紫云英条件下,早稻季减施常规量氮肥60%、晚稻季减施常规量氮肥40%,可提高水稻氮、磷、钾养分吸收量和土壤酶活性,可满足水稻正常生产。供试土壤丰富的有效磷和速效钾含量是减施氮肥确保水稻产量的重要因素。

河西绿洲灌区玉米间作绿肥根茬还田的氮肥减施效应

【目的】明确玉米与间作豆科绿肥根茬还田生产方式在河西绿洲灌区的氮肥减施效应。【方法】玉米间作豆科绿肥,绿肥(针叶豌豆和毛叶苕子)地上部乂割做饲草根部还田,定位试验位于甘肃河西绿洲,始于2011年,至本试验取样时已进行了10年。试验共设8个处理,包括无绿肥根茬还田条件下后茬玉米不施肥对照,施常规量氮肥(N 375 kg/hm^(2)),只有针叶豌豆、毛叶苕子根部还田,以及根部还田配合常规氮肥量的80%、90%。于2020年玉米收获后测产,并测定了玉米秸秆和籽粒氮、磷、钾养分含量,同时分析了0—20 cm土壤有机质、速效氮磷钾含量及土壤氮库(全氮、有机氮、无机氮、颗粒态有机氮、可溶性有机氮、土壤微生物量氮)。【结果】与常规施氮肥相比,根茬单独还田降低了玉米产量;绿肥根茬配施80%、90%常规量氮肥处理之间的玉米籽粒产量没有显著变化,其中针叶豌豆配合80%常规量氮肥还显著增加了玉米产量7.6%;玉米地上部氮磷钾累积量略有增加,而籽粒氮、磷、钾养分累积量分别增加了31.7%~56.4%、37.8%~60.0%、61.7%~96.8%;玉米氮肥农学效率、偏生产力、氮素吸收效率和氮肥表观利用率均显著增加,以针叶豌豆根茬配施80%常规量氮肥处理的增加幅度最高,增加值分别为43.6%、34.5%、107.9%、35.8个百分点(P<0.05)。采用改进的内梅罗指数法对土壤综合肥力进行评价,以针叶豌豆根茬还田配施80%常规量氮肥处理提升土壤肥力的效果最为显著,土壤综合肥力指数较常规施氮肥处理提升23.0%。偏最小二乘法路径模型和聚合增强树分析表明,施肥处理主要通过调节土壤氮贮量影响玉米产量,土壤全氮、无机氮对产量的贡献率较高,分别为36.5%、26.8%。【结论】绿肥根茬连续还田条件下,减少后茬玉米氮肥常规用量的20%可维持甚至提高玉米产量,大幅提升玉米的氮磷钾吸收量和氮肥表观利用率。根茬还田配合适量氮肥可以通过提升土壤氮库贮量提高土壤综合肥力。在河西走廊,玉米产量和环境效益俱佳的栽培管理方式是针叶豌豆根茬还田配合80%的常规氮肥用量,毛叶苕子根茬还田配合80%~90%的常规氮肥用量。

河西绿洲灌区间作绿肥及其不同利用方式对玉米产量及土壤肥力的提升效应

【目的】研究玉米间作不同绿肥及绿肥不同利用方式在河西绿洲灌区的生产效益。【方法】田间定位试验始于2009年,该试验为河西绿洲灌区的典型种植模式,至取样时试验已进行12年。与玉米间作的绿肥作物包括针叶豌豆、甜豌豆、草木樨,每种绿肥均采用压青与根茬还田两种方式,以玉米单作为对照(CK)。测定了玉米和绿肥生物量、产量构成因素及养分吸收累积量,同时取0—20 cm土样测定基础理化性质及土壤脲酶、碱性磷酸酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性。【结果】在2020年草木樨(压青,根茬还田)、针叶豌豆(压青)及甜豌豆(压青)处理均显著增加了玉米产量,与CK相比玉米产量分别提高了28.06%、16.74%、13.99%、9.86%,且以玉米间作草木樨处理间的玉米产量年际变异系数差值最小。草木樨压青处理具有明显的产量优势,与之间作的玉米株高、穗粗、穗长、穗粒数、地上部鲜重均显著高于CK。针叶豌豆压青和甜豌豆压青模式的土壤无机氮、速效钾含量分别较CK显著增加了15.39%~22.48%、9.61%~15.92%。针叶豌豆压青模式的土壤全氮和玉米籽粒氮累积量最高,较CK分别显著增加了12.70%和76.89%。针叶豌豆和甜豌豆压青模式有效提高了土壤酶活性,其中碱性磷酸酶活性较CK显著提升了13.46%~45.03%,甜豌豆压青处理的脲酶活性最高,较CK显著增加了19.75%。聚合增强树分析表明,土壤全氮、速效钾含量和脲酶活性对玉米产量的贡献值位列前3名,分别为41.08%、10.15%和12.24%。【结论】在河西绿洲灌区玉米绿肥间作体系下,草木樨压青或者根茬还田均可显著提高玉米产量,且压青还田的效果优于根茬还田。针叶豌豆和甜豌豆压青还田提升玉米产量的效果虽不如草木樨,但能不同程度地提高土壤酶活性及全氮和速效钾含量,培肥土壤。

翻压紫云英对稻田土壤还原物质变化特征及温室气体排放的影响

采用室内培养试验监测紫云英翻压后土壤还原物质和温室气体的动态变化,旨在为紫云英还田造成水稻僵苗及带来的环境效应提供理论依据。结果表明,翻压紫云英显著增加土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe^(2+)和Mn^(2+)含量,显著降低土壤氧化还原电位(Eh)。与对照(CK)相比,翻压紫云英15000(M_1)、30000(M_2)、45000kg·hm^(-2)(M_3)处理土壤还原性物质总量平均值分别增加0.34、0.80、1.16cmol·kg^(-1),土壤活性还原性物质含量平均值分别增加0.14、0.35、0.52cmol·kg^(-1),Fe^(2+)含量平均值分别增加87.91、182.91、280.61mg·kg^(-1),Mn^(2+)含量平均值分别增加10.12、12.77、15.73mg·kg^(-1),Eh平均值分别降低32.88、47.98、57.26mV。还原性物质均在培养近15d时达到高峰,M_3处理Fe^(2+)含量最高超过400mg·kg^(-1),已达到水稻幼苗中毒浓度。翻压紫云英显著增加CO_2、CH_4排放,降低N_2O排放,增加了全球增温潜势(GWP)。与CK相比,M_1、M_2、M_3的CO_2排放速率平均值分别增加7.67、12.48、20.54mg·kg^(-1)·d^(-1),CO_2累计排放量分别增加171.63、293.42、498.45mg·kg^(-1),CH_4排放速率平均值分别增加0.04、0.09、0.21 mg·kg^(-1)·d^(-1),CH_4累计排放量分别增加0.36、0.69、1.77mg·kg^(-1),N_2O排放速率平均值分别降低0.46、0.64、0.72μg·kg^(-1)·d^(-1),N_2O累计排放量分别降低10.00、13.02、14.36μg·kg^(-1),M_1、M_2、M_3的GWP平均值分别是CK的1.59、2.04、2.91倍。CO_2、N_2O排放主要集中在培养前期,CH_4排放主要集中在培养后期。还原性物质含量与CO_2、CH_4的排放呈显著正相关,与N_2O排放呈显著负相关。综上,翻压紫云英增加还原性物质含量,促使CO_2、CH_4排放,抑制N_2O排放,增加GWP。实践中翻压紫云英可增加水稻产量,探索适宜紫云英翻压量确保单位水稻产量下的GWP不增加实现增产和环境效应的双赢具有重要实践意义,但这需要通过盆栽和大田试验验证。

豫南紫云英水稻轮作区减施不同比例氮肥对水稻养分吸收和转运的影响

【目的】研究水稻–紫云英轮作体系中,翻压紫云英并减施氮肥对不同生育期水稻养分吸收、转运特征,以及对土壤养分状况的影响,为豫南稻区紫云英–水稻轮作模式氮肥的科学管理提供理论依据。【方法】长期定位试验位于河南信阳,始于2008年。试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(N100),以及种植并翻压紫云英条件下,氮肥为常规处理用量的100%(GN100)、80%(GN80)、60%(GN60)、40%(GN40),共6个处理。测定了水稻产量、关键生育期生物量、氮磷钾养分吸收量、土壤基础养分含量,分析了水稻养分吸收及土壤养分供应对水稻产量的影响。【结果】与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100处理水稻产量无显著差异,GN40和GN60处理氮肥农学效率分别增加213.41%和113.70%,GN40、GN60和GN80处理氮肥偏生产力分别增加162.17%、75.69%、34.39%。与N100处理相比,GN100和GN80处理抽穗期秸秆生物量分别增加17.22%和41.06%,成熟期秸秆生物量分别增加28.22%和20.92%。与N100处理相比,GN60、GN80和GN100处理成熟期稻谷氮吸收量分别增加31.34%、31.79%和20.13%,GN60、GN80成熟期稻谷磷吸收量分别增加14.23%和14.61%,GN80处理成熟期稻谷钾吸收量增加10.64%。与N100处理相比,GN60处理氮转运量增加12.54 kg/hm^(2);GN40、GN60和GN80处理磷转运量分别显著增加11.32、23.02和18.09 kg/hm^(2),磷转运率分别增加35.92、41.22和39.91个百分点,磷对稻谷转运贡献率分别增加39.36、74.60和57.93个百分点。与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100能充分满足水稻生长过程中对土壤无机氮需求;GN60、GN80处理分蘖期、拔节期和抽穗期土壤有效磷含量显著降低;GN40、GN60、GN80和GN100处理分蘖期、抽穗期和成熟期土壤速效钾含量显著降低。随机森林分析结果表明各生育期土壤有效磷含量和水稻分蘖期氮、磷、钾吸收量对水稻产量形成有较大的贡献。线性回归分析表明,分蘖期和抽穗期土壤养分含量以及各生育期地上部氮、磷、钾吸收量与稻谷产量呈显著正相关。【结论】在我国豫南紫云英–水稻轮作区,翻压紫云英配合氮肥减施40%,能够培育土壤碳、氮库,满足土壤氮素供应,促进水稻对磷、钾养分的吸收和积累,增加籽粒氮、磷、钾养分转运量,提高氮肥农学效率和偏生产力,实现水稻增产稳产。

47份箭筈豌豆品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价

箭筈豌豆是我国重要的肥饲兼用绿肥作物之一,麦田套复种箭筈豌豆是青海等西北地区重要的农牧结合措施。在青海农区,田间条件下分析了47份箭筈豌豆品种(系)分枝期和初花期地上部生物量、氮磷钾累积量及土壤速效养分含量变化。运用主成分分析和聚类分析对不同箭筈豌豆品种氮磷钾吸收能力进行综合评价,以期筛选出适宜青海地区作绿肥栽培的品种(系)。结果表明,47份箭筈豌豆资源初花期鲜草产量及氮磷钾累积量分别为21.33~47.31 t·hm^(-2)、100.34~212.51 kg·hm^(-2)、10.31~25.25 kg·hm^(-2)和63.89~140.41 kg·hm^(-2)。匈牙利初花期鲜草产量、氮钾累积量均最高,比当地主栽品种西牧333分别提高了58.92%、44.78%和54.40%。7501磷累积量最高,比西牧333提高了27.78%。两个时期生物量及氮磷钾累积量10个指标的主成分分析显示排名前五的品种分别为匈牙利、草原79-1、清水河麻箭豌(麻色)、324和黑皮741箭豌,匈牙利综合得分最高(6.84),751箭豌得分最低(-3.87)。聚类分析显示,氮磷钾素吸收能力均聚为强、中、弱3类。氮素方面,吸收能力强的有4份资源,占8.51%,包括初花期氮累积量最高的匈牙利;吸收能力居中的有33份资源,占70.21%;吸收能力弱的有10份资源,占21.28%。磷素方面,吸收能力强的有7份资源,占14.89%,包括初花期磷素累积量最高的7501;吸收能力居中的有28份资源,占59.58%;吸收能力弱的有12份资源,占25.53%。钾素方面,吸收能力强的有8份资源,占17.02%,包括初花期钾累积量最高的匈牙利;吸收能力居中的有37份资源,占78.72%;吸收能力弱的有2份资源,占4.26%。47份箭筈豌豆资源的氮磷钾吸收能力表现出明显的差异,氮磷钾吸收强的分别有4、7和8份,这些资源平均吸氮量、吸磷量和吸钾量分别达到200.62 kg·hm^(-2)、23.10 kg·hm^(-2)和115.23 kg·hm^(-2)。种植箭筈豌豆可显著降低分枝期和初花期土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,能够充分利用休闲期土壤养分。综合来看,主成分分析显示排名前五的品种中匈牙利、草原79-1、清水河麻箭豌(麻色)和324表现较强的氮、钾吸收能力,草原79-1和匈牙利表现出较强的磷、钾吸收能力,可作为青海省有潜力的箭筈豌豆品种(系)在生产中验证。

不同根瘤菌与紫云英主栽品种的共生匹配性

研究不同根瘤菌与我国紫云英主栽品种的共生匹配性,筛选广谱且固氮能力强的菌株用于接种,对提高紫云英固氮能力具有重要的实践意义。本研究以8株分离自不同主产区的根瘤菌和8个紫云英主栽品种为研究对象,水培试管验证8株根瘤菌中有6株可以与8个主栽品种建立良好的共生关系,选取共生效果较好的4株进行蛭石盆栽复筛试验,测定紫云英的有效瘤数、根瘤鲜重、固氮酶活性、干重、氮素积累量。结果显示,与不接种的阴性对照相比,接种根瘤菌能显著增加紫云英的干重和氮素积累量。不同紫云英品种与4株复筛菌株共生固氮体系中地上部及地下部干重、地上部及地下部氮素积累量分别是不接种对照的3。23~7。12倍、1。64~4。12倍、12。72~37。84倍和5。42~13。63倍。不同紫云英品种与4株复筛菌株共生固氮体系的固氮能力有差异,弋江籽、宁波大桥与4株复筛菌株共生固氮体系中的地上部及地下部干重、地上部及地下部氮素积累量显著高于信紫1号,分别是信紫1号的1。78~1。87倍、1。68~1。99倍、1。14~2。08倍、1。74~2。40倍。菌株7653R与8个主栽品种的共生固氮体系中平均有效瘤数、根瘤鲜重、固氮酶活性显著大于其他3株菌株,是其他3株菌株的1。17~1。19倍、1。15~1。22倍、1。38~1。45倍。双因素交互分析显示根瘤菌菌株对紫云英的有效瘤数、根瘤鲜重、干重、氮素积累量的贡献率为50。79%~87。64%,大于紫云英品种(7。17%~32。83%)。本研究初步建立了不同根瘤菌菌株与紫云英主栽品种的匹配关系,为在田间试验中进一步筛选和应用这些菌株提供了理论支撑。

连续种植翻压紫云英减施化肥对江西早稻产量、品质及土壤肥力的影响

【目的】研究化肥减施下紫云英不同翻压量对南方双季稻区早稻产量和稻米品质的影响,以期为南方稻田化肥减施和优质稻米生产提供理论依据。【方法】多年定位试验始于2008年,试验点位于江西省鹰潭市余江区,设冬闲不施肥对照(CK)、冬种紫云英不施肥(MV)、施用100%化肥(F100,常规施肥)、施用15000 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G1F80)、22500 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G1.5F80)、30000 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G2F80)、37500 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G2.5F80)共7个处理。分析了减施化肥条件下翻压不同量紫云英对水稻多年产量、产量构成以及2020年早稻稻米外观品质、淀粉、蛋白质、脂肪含量以及氨基酸组分的影响。【结果】化肥减量20%条件下,翻压不同量的紫云英提高了水稻产量和有效穗数,G2F80和G2.5F80处理相对常规施肥处理(F100)水稻多年平均产量分别增加了6.3%和8.0%,其中G2.5F80处理的产量达7.17 t/hm^(2),有效穗数较F100处理显著提高7.4%。翻压不同量紫云英能够影响土壤理化性质,其中G2F80处理能在维持土壤速效养分含量的基础上,较F100处理显著提高土壤有机质13.1%、全氮12.8%。减量化肥条件下紫云英翻压量较低时,会降低稻米外观品质和蒸煮食味品质,G2.5F80处理稻米外观品质与蒸煮食味品质与F100处理无显著差异。相较F100处理,G2.5F80处理稻米蛋白质含量和氨基酸总量分别提高了19.1%和59.4%,MV处理的人体必需氨基酸含量提高了49.8%;G1.5F80处理的赖氨酸和异亮氨酸含量最高,相较F100处理分别增加了147.6%和145.7%。【结论】化肥减施下翻压紫云英能够有效改善土壤肥力,进而提高水稻产量和稻米的营养品质,但紫云英翻压量较低时在一定程度影响了稻米的外观品质和蒸煮食味品质。其中翻压37500 kg/hm^(2)紫云英配施80%化肥综合效果最好。

稻草及氮调控对紫云英(Astragalus sinicus L.)生长和土壤性状的影响

【目的】研究不同用量稻草与氮肥配施对紫云英生长及土壤养分的影响,为优化紫云英高产栽培措施和解决秸秆资源化利用难题提供理论依据,进而实现紫云英-水稻轮作体系中的稻田氮肥减施和作物增产。【方法】设置稻草和氮肥双因素盆栽试验,3个稻草添加量(RS)分别为0(RS0)、3000 kg/hm^2(RS1)、6000 kg/hm^2(RS2),4个施氮量(N)分别为0(N0)、45 kg/hm^2(N45)、90 kg/hm^2(N90)、135 kg/hm^2(N135),共12个处理。测定紫云英鲜草产量及地上部氮、磷、钾累积量,分析土壤基础理化性状、微生物量碳、可溶性有机碳含量及6种与碳、氮、磷循环相关的土壤酶(β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、磷酸酶)活性,探讨紫云英生长与土壤性状的关系。【结果】添加稻草和施用氮肥均显著提高紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量,与N0RS0处理相比,两者配施显著提高紫云英鲜草产量57.5%~323.8%;在N45、N90、N135水平下紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量均以RS2处理最高。紫云英地上部当季氮素回收率以N45RS1处理最高,与N90和N135施氮水平下各处理无显著差异。偏最小二乘法路径模型结果表明,相对稻草处理,氮肥处理对紫云英鲜草产量和养分累积量有更强的正效应。添加稻草和施用氮肥显著提高土壤酶活性,其中土壤亮氨酸氨基肽酶活性在4个施氮水平下均随稻草量的增加先上升后下降,另外5种土壤酶活性在N0、N45、N135水平下均以RS2处理最高,在N90水平下以RS1处理最高。聚合增强树分析表明,土壤速效钾含量和乙酰氨基葡萄糖苷酶活性对紫云英鲜草产量的贡献程度最大,贡献率分别为52.6%和30.0%。【结论】适量的稻草添加并配施氮肥可以显著提高紫云英鲜草产量、养分累积量和土壤酶活性,促进紫云英养分吸收,为紫云英高产创造条件。添加稻草可显著提高紫云英养分累积量和土壤速效养分含量,施氮对紫云英地上部氮磷钾养分累积量亦有显著影响。在本研究条件下,根据紫云英产量和养分吸收特征,并结合稻草资源化利用的目的,稻草6000 kg/hm^2、氮肥45~90 kg/hm^2为较适宜的施肥配比,具体施氮量可根据当地土壤肥力调整。

50份毛叶苕子品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价

【目的】毛叶苕子是重要的肥饲兼用绿肥作物。分析不同品种毛叶苕子产草量及氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收能力,以期筛选出适宜青海地区绿肥栽培的品种(系)。【方法】在田间条件下,分析了50份毛叶苕子品种(系)分枝期和初花期地上部生物量和N、P、K累积量,及土壤速效养分含量变化。运用主成分分析和聚类分析评价不同毛叶苕子N、P、K吸收能力。【结果】供试毛叶苕子初花期鲜草产量及N、P、K累积量分别为18.35~46.94 t/hm^(2)、101.51~278.98 kg/hm^(2)、10.39~29.80 kg/hm^(2)和59.33~157.54 kg/hm^(2)。毛荚野苕子初花期鲜草产量最高,比当地主栽品种青苕1号提高了61.47%。78-14品系N、P、K累积量均最高,比青苕1号分别提高了92.81%、67.51%和86.50%。分枝期和初花期鲜重、干重和N、P、K累积量以及鲜重增长量和干重增长量的主成分分析显示排名前5的资源分别为78-14、苕藤选、毛荚野苕子、山东早熟苕和78-171苕子,78-14得分最高(4.85),苏联苕子得分最低(−5.06)。聚类分析结果显示,N、P、K吸收能力可聚为强、较强、中等、一般4类。N素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有1、12、15、22份资源。P素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有4、24、6、16份资源。K素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有4、12、19、15份资源。N、P、K吸收能力最强的资源平均吸收量分别达到278.98、27.94和145.91 kg/hm^(2)。与播前比,种植毛叶苕子降低分枝期和初花期土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,能够充分利用休闲期土壤养分。【结论】在青海农田中,不同品种(系)毛叶苕子在生物量和养分吸收能力方面表现出较大差异,综合来看,品系78-14在生物量及N、P、K吸收能力均表现突出,苕藤选、毛荚野苕子表现出较好的P、K吸收能力,可作为青海农区有潜力的绿肥备选资源在生产中验证。

磷钾对紫云英(Astragalus sinicas L.)生长和土壤性状的影响

为研究不同区域磷钾养分对紫云英(Astragalus sinicas L.)生长和土壤性状的影响,为紫云英的高产栽培措施提供参考,在安徽合肥和广西南宁分别设置了不同磷钾养分添加的盆栽试验,测定了紫云英产量及养分累积量,并分析了土壤理化性状、胞外酶[α-葡萄糖苷酶(AG)、β-葡萄糖苷酶(BG)、磷酸酶(PHO)、乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-木糖苷酶(XYL)]活性对磷钾养分的响应。结果表明:与不施肥处理相比,磷钾配施显著提升了安徽合肥紫云英鲜草产量和磷积累量,提升幅度分别为37.69%和54.01%;磷钾配施及单施钾肥处理对广西南宁紫云英全钾积累量分别提高了60.66%和59.23%。磷钾养分施用对安徽合肥土壤养分含量无显著影响,在广西南宁,单施磷肥显著提升了土壤有效磷和铵态氮含量,提升幅度分别为18.86%和75.59%;单施钾肥显著提升了土壤速效钾含量;磷钾配施显著提升了土壤速效钾和全氮含量。磷钾养分对安徽合肥6种土壤胞外酶活性皆有提升效果。土壤理化性状与酶活性在不同地区对紫云英鲜草产量贡献率不同,土壤理化性状中,安徽合肥土壤铵态氮、广西南宁土壤全氮对紫云英鲜草产量贡献率最高,分别为35.57%和21.82%;在6种胞外酶活性中,安徽合肥AG活性和广西南宁LAP活性贡献率最高,分别为25.56%和38.80%。由此可见,磷钾养分显著影响紫云英生长和土壤性状,影响程度与表现受土壤基础养分和地理环境的影响。在紫云英生长期添加适宜磷钾养分,可促进紫云英增产和土壤性状的改善,且磷钾配施效果最佳。

Effects of long-term application of different green manures on ferric iron reduction in a red paddy soil in Southern China

Dissimilatory Fe（Ⅲ） reduction is an important process in the geochemical cycle of iron in anoxic environment. As the main products of dissimilatory iron reduction, the Fe（Ⅱ） species accumulation could indicate the reduction ability. The effects of different green manures on Fe（Ⅲ） reduction in paddy soil were explored based on a 31-year rice-rice-winter green manure cropping experiment. Four treatments were involved, i.e., rice-rice-milk vetch （RRV）, rice-rice-rape （RRP）, rice-rice-ryegrass （RRG） and rice-rice-winter fallow （RRF）. Soils were sampled at flowering stage of milk vetch and rape （S1）, before transplantation （S2）, at tillering （S3）, jointing （S4）, and mature （S5） stages of the early rice, and after the harvest of the late rice （S6）. The contents of TFeHa （HCI-extractable total Fe）, Fe（Ⅱ）HCI （HCI-extractable Fe（Ⅱ） species） and Fe（Ⅲ）HCI （HCI- extractable Fe（Ⅲ） species） were measured. The correlations among those Fe species with selected soil environmental factors and the dynamic characteristics of Fe（Ⅱ）HCI accumulation were investigated. The results showed that TFeHc~ in RRF was significantly higher than those in the green manure treatments at most of the sampling stages. Fe（II）Ha increased rapidly after the incorporation of green manures in all treatments and kept rising with the growth of early rice. Fe（Ⅱ）Ha in RRG was quite different from those in other treatments, i.e., it reached the highest at the S2 stage, then increased slowly and became the lowest one at the S4 and S5 stages. Fe（Ⅲ）Ha showed oppositely, and Fe（Ⅱ）HCI/Fe（Ⅲ）HCI performed similarly to Fe（Ⅱ）HCI The maximum accumulation potential of Fe（Ⅱ）HCI was significantly higher in RRF, while the highest maximum reaction rate of Fe（Ⅱ）Ha accumulation appeared in RRG. Significant correlations were found between the indexes of Fe（Ⅱ）HCI accumulation and soil pH, oxidation-reduction potential （Eh） and total organic acids, respectively. In together, we found that long-term application of green manures decreased the TFeHa in red paddy soils, but promoted the ability of Fe（lll） reduction, especially the ryegrass; Fe（Ⅱ）Ha increased along with the growth of rice and was affected by soil conditions and environmental factors, especially the water and redox ability.

一个紫云英F;重组自交系群体的农艺性状与养分吸收评价

利用以"闽紫7号"紫云英为母本、"信阳种"紫云英为父本获得的F;代群体,评价了该群体18个株系的农艺性状和养分吸收状况,为筛选优异紫云英株系做参考。结果表明,在盆栽条件下,不同株系紫云英在盛花期表现出一定的性状变异。相关性分析表明,鲜重、干重与氮、磷、钾积累量相关性高,对植株的养分吸收影响较大;株高、分枝数、真叶数是影响植株地上部鲜重、干重的重要因素。主成分分析表明,地上部鲜重、干重以及地上部氮、磷、钾积累量是反映紫云英株系性状优劣的主要指标。聚类分析结果显示,当距离系数d=25时,18份紫云英材料可分为3类,其中Ⅰ类群综合性状最优,包括m83xzh-1-4-4、m83xzh-1-4-6、m83xzh-1-4-8和m83xzh-1-4-13共4个株系。综合考虑紫云英生长性状、鲜草产量及植株养分积累量等因素,m83xzh-1-4-4的地上部磷、钾积累量和地下部氮、钾积累量最高,每盆分别高达11.00 mg,145.18 mg,22.15 mg和15.27 mg,同时该株系具有较高的鲜草产量,每盆高达44.63 g。本研究可为后续按目标性状选育紫云英新品种提供参考。

Transfer characteristics of nitrogen fixed by leguminous green manure crops when intercropped with maize in northwestern China

To ascertain the possibility of cultivating maize using biological nitrogen fixation(BNF)by leguminous green manure crops in maize/leguminous green manure intercropping systems,BNF and nitrogen(N)transfer were studied in Xining and Wuwei,two typical northwestern Chinese cities.The experimental treatments included monocultured maize,monocultured green manures(hairy vetch and common vetch),and their intercropping systems.The proportions of N derived from the atmosphere(%N_(dfa))in intercropping systems were not significantly different from that in monocultured green manure systems at either experimental site,except for that in hairy vetch(HV)in Xining.The amount of N derived from the atmosphere(N_(dfa))of common vetch(CV)significantly decreased from 1.16 and 1.10 g/pot in monoculture to 0.77 and 0.55 g/pot when intercropped with maize,in Xining and Wuwei,respectively,and the N_(dfa) of HV when intercropped significantly decreased from 1.02 to 0.48 g/pot in Xining.In the intercropping systems in Xining and Wuwei,the amounts of N transferred(N_(transfer))from CV to maize were 21.54 and 26.81 mg/pot,accounting for 32.9 and 5.9%respectively of the N accumulation in maize,and the values of N_(transfer) from HV to maize were 39.61 and 46.22 mg/pot,accounting for 37.0 and 23.3%,respectively,of the N accumulation in maize.Path analysis showed that soil nutrient and green manure biomass were mainly related to N_(dfa),and thatδ^(15) N had a primary relationship with N_(transfer).We found that 5.9-37.0%of N accumulation in maize was transferred from green manures,and that the N transfer ability to maize of HV was higher than that of CV.In conclusion,intercropping with leguminous green manures provided a feasible way for maize to effectively utilize biologicallyfixed N.