炭化秸秆对苹果根系一氧化氮生成及根区土壤硝酸盐代谢的影响

【目的】土壤硝酸盐既是果树的氮素营养来源,也是潜在的环境污染因素;炭化秸秆是作物秸秆不完全燃烧的产物,施入土壤能够改善土壤的理化特性。本研究主要探讨苹果根系和根区土壤一氧化氮(NO)及土壤硝酸盐代谢相关酶在土壤施用炭化玉米秸秆后的变化,旨在揭示炭化秸秆对苹果根系及根区土壤硝酸盐代谢的调控作用,从而为控制土壤硝酸盐转化及改善果园土壤管理提供理论依据。【方法】在春季,将炭化玉米秸秆与土壤按照0.5%—8.0%(w/w)的比例混匀后装入陶盆,然后将生长势相近的3年生‘富士’苹果幼树(砧木为平邑甜茶)移栽到陶盆中,于移栽120—190 d后定期检测苹果根系和根区土壤NO生成速率以及硝酸还原酶(NR)的活性,并分别测定根系一氧化氮合酶(NOS)活性和根区土壤亚硝酸还原酶(NiR)与羟胺还原酶(HyR)活性以及土壤硝化强度的变化等。【结果】苹果根系及其根区土壤NO生成和硝酸盐代谢对炭化秸秆施用量的反应明显不同,根系NO生成速率和一氧化氮合酶活性在炭化秸秆施用量为1.0%—2.0%(w/w)时明显升高,在8.0%时显著下降;根系硝酸还原酶活性在炭化秸秆施用量为0.5%—2.0%(w/w)时明显升高,在4.0%—8.0%时显著下降;在处理后第120—170天,炭化秸秆对根系NO生成和硝酸还原的作用效果更突出。在炭化秸秆施用量为0.5%时,根区土壤NO生成速率、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性均明显升高;在炭化秸秆施用量超过1%后,土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性明显降低;在炭化秸秆施用量超过2%时,土壤NO生成速率则明显降低;在处理后第120—155天,炭化秸秆对根区土壤NO生成和硝酸还原的作用最明显。施用炭化秸秆还明显促进苹果根区土壤的硝化作用,在炭化秸秆施用量为2.0%—4.0%时,土壤硝化强度提高最明显;随着炭化秸秆用量由0.5%增加到8.0%,根区土壤羟胺还原酶活性逐渐升高;在施用后140—170 d,炭化秸秆对根区土壤硝化作用的效果最显著。【结论】土壤施用炭化秸秆明显干扰苹果根系及根区土壤硝酸盐代谢,较低施用量(0.5%—1.0%)的炭化秸秆促进根系和土壤硝酸盐还原形成NO,较高施用量(2.0%—4.0%)的炭化秸秆增强根区土壤的硝化作用,其中,0.5%的炭化秸秆对根区土壤硝酸盐还原的促进作用最突出,1.0%的炭化秸秆对根系NO的生成作用最显著,根区土壤硝化强度在炭化秸秆施用量为2%时达到最大。

垂直孔施有机物对土壤硝酸盐代谢及苹果叶片光合作用的影响

土壤钻孔可改善通气性,施用有机物能增加土壤有机质,将两者相结合,以4年生红富士苹果为试验材料,在根区钻出垂直通气孔后,分别施入玉米秸秆、果树枝、生物炭和发酵果木屑,调查土壤硝酸盐代谢、苹果叶片光合与蒸腾、水分利用效率(WUE)及植株生长量等。结果表明:土壤垂直孔施玉米秸秆或发酵果木屑显著提高土壤硝化—反硝化强度及土壤硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)活性;垂直孔施玉米秸秆、果树枝或生物炭显著提高叶片净光合速率、蒸腾速率和WUE;垂直孔施上述四种有机物料均显著提高40cm土层土壤的相对含水量,促进新梢加粗和伸长,其中,玉米秸秆的综合效果最显著,它在施用第10个月使土壤硝化强度、反硝化强度、叶片净光合速率和WUE分别提高52.68%、45.81%、57.32%和29.12%。

鸡粪添加木质素对平邑甜茶根区土壤硝酸盐代谢的影响

为研究鸡粪和木质素处理对平邑甜茶根区土壤硝酸盐代谢的影响,采用盆栽实验,添加质量分数12.5%鸡粪、12.5%的鸡粪+木质素1.5g/kg、12.5%的鸡粪+木质素2.5g/kg的处理,在春、夏、秋三个季节分别取样,分析土壤硝酸盐代谢变化规律。结果表明,施用鸡粪和木质素比单施鸡粪抑制了土壤铵态氮向硝态氮转化的速率,降低了土壤硝化强度,施加木质素越多抑制效果越明显,在各个季节对反硝化强度影响不同。木质素提高了土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性以及土壤铵态氮的含量,降低了土壤硝态氮的含量。施用木质素能明显抑制土壤氮素流失,该研究为木质素的合理应用提供了理论依据。

不同覆盖材料对夏秋苹果根区土壤硝酸盐代谢的影响

以3年生新红星苹果树为试验材料,在春季将稻草苫、农用地毯、透明塑料膜和园艺地布覆盖地表,于夏秋季调查根区土壤硝化-反硝化作用、硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)活性以及铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量和植株生长的变化.结果表明:4种覆盖处理均降低了夏季土壤硝化强度和夏秋之交的土壤NiR活性,提高了秋季土壤铵态氮含量以及夏秋之交的土壤反硝化强度、NR活性和铵态氮含量,降低了夏秋季土壤硝化强度、反硝化强度和NR活性的变异系数;稻草苫提高了夏季和秋季土壤反硝化强度与硝态氮含量,降低了夏季土壤NR和NiR活性;在4种处理中,稻草苫覆盖的土壤硝化与反硝化强度及NR活性在整个夏秋季的变异系数最低;农用地毯降低了夏季土壤反硝化强度,提高了夏季土壤NR和NiR活性、夏秋之交土壤硝态氮含量和秋季土壤反硝化强度;透明塑料膜降低了夏季土壤硝态氮含量,提高了夏季土壤亚硝态氮含量、夏秋之交土壤硝态氮含量以及秋季土壤硝化强度和NiR活性;园艺地布提高了夏季土壤反硝化强度、夏秋之交和秋季土壤的硝化强度以及秋季土壤硝态氮含量.4种覆盖处理均促进了植株生长,其中稻草苫和园艺地布促进新梢和干径增粗的效果更显著;4种覆盖处理对夏秋季土壤硝酸盐代谢的影响不同,但对土壤硝酸盐代谢与转化都具有稳定作用,其中稻草苫的稳定效果最好.

γ–氨基丁酸浸种对高氮处理下白菜生长及硝酸盐代谢的影响

在营养液中添加硝态氮模拟设施白菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino)生产中氮肥施用量,采用5、10 mmol·L^(-1)γ–氨基丁酸(GABA)浸泡种子,研究GABA对白菜生长以及硝酸盐代谢过程中物质含量和关键酶活性、基因表达和蛋白表达的影响。结果表明:与对照和未经GABA浸种的高氮处理相比,GABA浸种显著促进了高氮条件下白菜的生长,并通过显著提高叶片硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酸脱羧酶(GAD)等关键酶活性以及NR、GAD基因和蛋白表达量,诱导硝酸盐、亚硝酸盐含量显著降低,但铵态氮(NH_4^+-N)、谷氨酸(Glu)和内源GABA含量仍维持较高水平。进一步分析表明,GABA浸种降低硝酸盐的效果存在时效性和浓度差异,在高氮处理0~12 d时效果较明显,5 mmol·L^(-1) GABA处理效果较好;并且GABA对NR、GAD基因、蛋白表达的影响早于酶活性的变化。结果证明GABA浸种在促进植株生长的同时,通过提高叶片NR、GAD等代谢关键酶的活性、基因和蛋白表达量,加速了无机氮的还原和同化,从而降低叶片硝酸盐含量,提高白菜的产量和品质。

光对蔬菜硝酸盐累积的影响及其机理

硝酸盐是一类极易在蔬菜特别是叶菜类蔬菜中高量累积的物质,过量摄入硝酸盐对人体健康存在极大的潜在危害。光照是影响植物硝酸盐累积最重要的环境因子之一,笔者分别从光强、光质、光照时间3个方面综述了光对蔬菜硝酸盐累积的影响,阐述了传统的昼夜交替光照模式下蔬菜硝酸盐含量的日变化规律,并着重从硝酸盐吸收和同化的角度综合阐述了光照影响植物硝酸盐累积的机理。