收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

有机生产系统中甜瓜氮素营养生理研究

宋世威  
【摘要】: 近十几年来国内外有机农业生产和有机食品消费迅猛发展。氮素的供应状况对有机农业的生产性能和产品品质具有重要影响。本研究从分析土壤氮素转化入手,深入分析甜瓜氮素营养生理,并进一步研究有机和常规处理对甜瓜的生长发育、产量品质形成和氮素吸收利用的影响。研究结果有助于揭示土壤有机氮的矿化规律,阐明甜瓜对可溶性有机氮和无机氮的吸收利用能力,进一步丰富植物氮素营养理论,并为甜瓜合理施肥及有机农业生产提供技术支撑和科学依据。 本研究利用室内通气培养技术研究了有机和常规生产系统中土壤氮素矿化动态;运用盆栽和水培试验体系,研究了甜瓜对有机氮和无机氮的吸收利用能力;在有机和常规两种田间生产系统中,研究了不同施肥水平对甜瓜生长发育、产量和品质形成及氮素吸收的影响。主要研究结果如下: 1有机和常规生产系统中土壤氮素分析 分析了上海两个有机农场的土壤氮素性状,结果表明有机生产管理改变了土壤的氮素营养性状,在总氮含量相同或略高的条件下,其无机氮含量比常规生产系统中土壤低22.4%~36.8%。 利用室内通气培养和~(14)C标记技术研究了有机、转换期和常规生产系统中土壤的氮素矿化动态及三种土壤对添加氨基酸和多肽矿化的影响。土壤矿化培养过程中不同生产系统土壤的无机氮(SIN)含量均明显增加,游离氨基酸含量呈先升高后下降的趋势,可溶性有机氮(SON)持续增加,不同生产系统中土壤间表现为有机土壤(OS) 常规土壤(CS) 转换期土壤(TS),但SON与SIN的比值大幅下降。三种土壤氮素的矿化势、矿化速率和铵化速率均表现为OS CS TS,而其硝化速率没有显著差异。土壤对外源添加的~(14)C-氨基酸、多肽的矿化速率的响应表现为OS TS CS,培养24 h后~(14)C-氨基酸、多肽被微生物利用量均超过50%。低分子量的SON在土壤中的周转迅速,培养24h后土壤中~(14)C-氨基酸的分解率达到起始值的56.3%~95.4%,残留在不同土壤中的~(14)C-氨基酸的含量均表现为CS TS OS。在矿化过程中,影响SON含量的瓶颈不是微生物利用低分子量SON的速率,而是SON从生物体释放进入土壤的速率。 在盆栽模拟试验条件下,以空白施肥为对照(CK),研究了有机氮(ON)和无机氮(IN)处理中土壤氮素的矿化及其对甜瓜生长和氮素吸收的影响。结果表明无植株的空白土壤SIN和SON含量都呈单峰曲线增长模式。无机氮(IN)处理土壤的SIN含量显著高于有机氮(ON)和对照(CK)处理。CK和ON处理土壤SON与SIN的比值在0.34~0.59之间,大于IN处理的0.25~0.35。 种植甜瓜种苗的土壤中SON和SIN含量持续下降,两者的比值呈上升趋势。施肥显著促进了甜瓜植株的生长、氮素含量和氮素吸收量,IN处理效果尤其显著。虽然单位时间内甜瓜伤流液中可溶性氮总量表现为IN ON CK,但CK和ON处理从土壤中吸收了较高比例的SON。土壤中矿化出的SON含量较高,甜瓜能直接吸收,其贡献不容忽视。尽管甜瓜仍以吸收SIN为主,但在SIN含量低的情况下也能吸收SON作为补充。 2甜瓜对不同形态氮素的吸收——甜瓜氮素营养生理分析 开放水培条件下研究了相同氮浓度(3.0 mmol·L~(-1))的氨基酸态氮(Gly-N)和无机氮(NO_3~--N、NH_4~+-N)对甜瓜幼苗生长和氮素吸收的影响。与NO_3~--N处理相比,NH_4~+-N和Gly-N处理都显著抑制了甜瓜幼苗根系和地上部的生长。不同氮素形态处理的甜瓜植株根长、根体积和根表面积均表现为NO_3~--N Gly-N NH_4~+-N (p 0.05),甜瓜的叶绿素含量、植株平均氮含量和氮吸收量也表现为相同的规律。NH_4~+-N处理甜瓜出现明显的氨毒害症状。与NO_3~--N处理相比,NH_4~+-N和Gly-N处理提高了甜瓜根系的氮素分配比例。NH_4~+-N处理显著降低了营养液的pH值,而Gly-N处理提高了营养液的pH值。不同氮素形态处理营养液pH值的变化是影响甜瓜幼苗生长和氮素吸收的重要因素。虽然甜瓜是喜硝作物,氨基酸态氮也可以成为其良好的氮源。 采用无菌水培方法研究了甜瓜对氨基酸态氮和无机氮的吸收动力学特性。结果表明,在氮素浓度为0.1~2mmol·L~(-1)的范围内,甜瓜对氨基酸态氮和无机氮的吸收都符合米氏方程,最大吸收速率(Vmax)和亲和力(1/Km)均表现为NO_3~--N NH_4~+-N Gly-N,高的最大吸收速率和高的亲和力相统一。NH_4~+-N (1mmol·L~(-1))的存在促进了甜瓜吸收NO_3~--N的能力,在提高吸收速率的同时提高了离子亲和力。 3有机生产系统中甜瓜对氮素的吸收利用及其产量、品质形成 在有机和常规两种生产系统中,研究了土壤中速效氮的变化和甜瓜对氮素的吸收。在甜瓜的生长发育过程中有机肥料向土壤中提供了与常规处理相同水平的速效氮。甜瓜植株的氮素含量在生育过程中逐渐降低,氮素吸收量逐渐增加,常规处理显著高于有机处理,而生产系统内部不同的施肥水平之间差异不显著。常规处理中甜瓜的氮素吸收速率显著高于有机处理,同时植株体内积累了较多的硝态氮,但氮素利用效率较低。在有机和常规生产系统中,甜瓜都是以吸收无机氮为主;吸收的有机氮中蛋白质态氮含量显著高于氨基酸态氮,在有机系统中吸收了高比例的有机氮。 在有机和常规两种生产系统中,研究了不同施肥水平对春秋两季甜瓜生长发育、产量和品质形成的影响。有机和常规两种生产系统中甜瓜植株生物量和经济产量没有显著差异;在同一生产系统内,施肥量对植株生物量和产量均无显著影响,春秋两季规律一致。春季植株的总生物量和经济产量大于秋季,这是由春季生长期间高的积温所决定的。甜瓜的干物质分配在伸蔓期以叶片为主,中后期以果实为主,不同的生产系统和施肥水平都未影响干物质在各器官的分配比例。 有机和常规生产系统以及施肥水平都未改变甜瓜果实发育和糖分积累规律。甜瓜果实在进入成熟期前,以葡萄糖和果糖积累为主,进入成熟期,蔗糖积累迅速,总糖含量持续上升。生产系统和施肥水平对果实TSS和糖分含量都没有影响。与常规生产处理相比,有机生产显著提高了甜瓜果实Vc含量,春季和秋季分别平均提高16%和21%;有机生产降低了甜瓜果实的硝酸盐含量,春季和秋季分别平均降低12%和16%,这与低的果实氮素含量显著相关。有机甜瓜在一定程度上提高了果实品质,但不受有机施肥水平的影响。 综上所述,土壤培养过程中矿化出的SON含量较高,影响其含量的瓶颈是SON从微生物体释放进入土壤的速率。甜瓜对氨基酸态氮和无机氮的吸收均符合米氏方程,氨基酸态氮也可以成为甜瓜良好的氮源。虽然甜瓜仍以吸收SIN为主,但在SIN含量低的情况下也能吸收SON作为补充。常规生产系统中甜瓜的氮素积累量显著高于有机处理,但氮素利用效率较低。在有机生产系统中甜瓜获得了与常规生产系统相同的植株生物量和产量,并在一定程度上提高了果实品质。研究结果揭示了土壤有机氮的矿化规律和甜瓜氮素营养生理,阐明了甜瓜对SON的吸收潜力,丰富了植物氮素营养理论,为有机农业生产合理施肥提供了科学依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 庄舜尧;刘国群;徐梦洁;王明光;;不同海拔高度下森林土壤中氮的矿化[J];土壤学报;2008年06期
2 程绍义,袁文仲,隋方功,刘建萍;春萝1号氮素吸收规律的研究[J];莱阳农学院学报;1994年04期
3 余平;王发鹏;樊国奇;;秸秆还田对烤烟氮素的吸收与利用研究[J];现代农业科技;2007年10期
4 曹冬梅;吴淑芳;康黎芳;张超;李永平;王云山;;盆栽基质水分含量对安祖花生长发育及氮素吸收的影响[J];中国农学通报;2008年06期
5 李玉英;孙建好;余常兵;程序;张福锁;李隆;;施氮量和蚕豆/玉米间作对土壤无机氮时空分布的影响[J];植物营养与肥料学报;2009年04期
6 谢海霞;何帅;侯振安;;全球红葡萄氮素营养及氮肥施用效果研究[J];安徽农业科学;2009年32期
7 陈艳梅;王鑫煌;吴昊;;旧镇湾海水中营养盐分布与富营养化的研究[J];福建水产;2010年01期
8 熊沛;徐振锋;林波;刘庆;;岷江上游华山松林冬季土壤呼吸对模拟增温的短期响应[J];植物生态学报;2010年12期
9 加藤忠司;顾曼如;;利用重氮研究温州蜜柑的氮素吸收及其在树体内的运转——Ⅵ.夏季后期施用的氮肥[J];核农学通报;1983年04期
10 深山政治;冈部达雄;孙本源;;水稻的品种特性和最适氮素保有量[J];北方水稻;1987年04期
11 王奎波;余美炎;申秀珍;陈学留;王志芬;;应用~(15)N研究有机肥与无机肥配施对小麦氮素吸收的影响[J];莱阳农学院学报;1993年03期
12 傅艳华,孙淑贤,彭宝;大豆剪叶片对产量及氮素吸收的影响[J];作物杂志;1997年02期
13 闻择;多氮栽培对幼龄茶树生长氮素吸收及游离氨基酸积累的影响[J];中国茶叶;1997年01期
14 邢红艳,刘晓波;莱州湾海域近年营养盐状况分析[J];齐鲁渔业;1999年04期
15 褚贵新,孙杰,李予霞,金文宏;新疆特早熟棉区50年来棉花品种演替过程中氮素吸收和运转分配差异的研究[J];石河子大学学报(自然科学版);1999年S1期
16 彭云辉,王肇鼎,高红莲,陈浩如,潘明祥,黄洪辉;大亚湾大鹏澳养殖网箱水体无机氮的生物地球化学[J];海洋通报;2001年02期
17 王声斌,张起刚,彭根元;灌溉水平对冬小麦氮素吸收及氮素平衡的影响[J];核农学报;2002年05期
18 彭斌,王国忠,陆峥嵘,王余龙;栽培措施对直播水稻寒优湘晴N素吸收、稻米品质及产量的影响[J];上海农业学报;2003年03期
19 霍中洋,葛鑫,张洪程,戴其根,许轲,龚振恺;施氮方式对不同专用小麦氮素吸收及氮肥利用率的影响[J];作物学报;2004年05期
20 赵全志;丁艳锋;王强盛;黄丕生;凌启鸿;;水稻叶色变化与氮素吸收的关系[J];中国农业科学;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋世威;季凯莉;葛体达;黄丹枫;;无机氮和氨基酸态氮对甜瓜幼苗氮素吸收及生长生理的影响[A];2008园艺学进展(第八辑)——中国园艺学会第八届青年学术讨论会暨现代园艺论坛论文集[C];2008年
2 胡国智;张炎;李青军;胡伟;孟凤轩;冯广平;;氮肥运筹对棉花干物质积累、氮素吸收利用和产量的影响[A];中国植物营养与肥料学会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 程建峰;;水稻根形态解剖与氮素吸收特性的研究[A];第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会论文摘要集[C];2010年
4 侯立群;束怀瑞;邢尚军;韩传明;;施氮空间与苹果植株的氮素吸收及分配特性[A];氮素循环与农业和环境学术研讨会论文(摘要)集[C];2001年
5 姚炜民;秦明慧;邱进坤;华丹丹;;洞头列岛海域养殖容量的研究[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年
6 邱妙文;凌寿军;王军;;不同氮肥形态对烤烟烟碱含量以及产质量的影响[A];中南片2003年烟草学术交流会论文集[C];2004年
7 刘卫群;王卫民;郭群召;王德琴;孙建英;王爱武;;烟田土壤供氮状况与上部叶烟碱含量关系的研究[A];中国烟草学会2004年学术年会论文集[C];2004年
8 刘春兰;郑爱榕;;九龙江河口水体中氮在胶体相中的含量、分布和季节变化[A];第九届全国河口海岸学术研讨会论文(摘要)集[C];2006年
9 陆大雷;陆卫平;刘小兵;;甜玉米氮素吸收利用的基因型差异[A];中国作物学会栽培专业委员会换届暨学术研讨会论文集[C];2007年
10 姜燕燕;范文宏;赵嘉;;不同形态无机氮对水体中金属镉的生物积累和毒性的影响[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋世威;有机生产系统中甜瓜氮素营养生理研究[D];上海交通大学;2008年
2 葛体达;番茄对有机氮的吸收及土壤可溶性有机氮行为特性研究[D];上海交通大学;2008年
3 赵满兴;可溶性有机氮、碳在土壤中的吸附和降解特性研究[D];西北农林科技大学;2007年
4 毛小芳;食细菌线虫与细菌的相互作用及其对土壤氮素矿化和植物根系生长的影响[D];南京农业大学;2006年
5 刘杰;长江口潮滩无机氮界面交换研究[D];华东师范大学;2006年
6 朱新开;不同类型专用小麦氮素吸收利用特性与调控[D];扬州大学;2006年
7 习向银;烟碱氮素来源和供氮对烤烟生长、氮素吸收、烟碱含量的影响[D];中国农业大学;2005年
8 段英华;不同氮效率水稻品种增硝营养的生理与分子生物学机制[D];南京农业大学;2007年
9 刘青丽;土壤供氮特征及其对烤烟氮素营养的影响[D];中国农业科学院;2009年
10 李培岭;不同灌溉方式下民勤荒漠绿洲区棉花水氮耦合效应研究[D];西北农林科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨绒;土壤中可溶性有机氮含量及影响因素研究[D];西北农林科技大学;2006年
2 邹玉亮;茶园土壤可溶性有机氮含量及其影响因素的研究[D];中国农业科学院;2012年
3 殷璀艳;不同氮素吸收量与利用率油菜品种产量及氮素分配的差异[D];扬州大学;2011年
4 曾凡文;覆膜栽培对川中丘陵区水稻产量及氮素吸收利用的影响[D];四川农业大学;2012年
5 张兴正;长江口潮滩无机氮界面交换通量研究[D];华东师范大学;2004年
6 张传伟;番茄氮素吸收利用效率的基因型差异及相关机理的研究[D];吉林农业大学;2011年
7 刘敏娜;不同菠菜基因型氮素吸收与利用效率的差异及机理研究[D];浙江大学;2012年
8 周晓光;有机和常规蔬菜生产系统土壤可溶性氮素的分析比较[D];上海交通大学;2010年
9 殷春渊;水稻品种不同生育类型氮素吸收利用与精确定量施氮参数的研究[D];扬州大学;2010年
10 史祥宾;巨峰葡萄需氮规律及不同砧木的氮素吸收利用特征[D];山东农业大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张瑛洪琦;无机氮分析法成为耕地环境“晴雨表”[N];宁夏日报;2007年
2 中国科学院生态环境研究中心教授 侯彦林;甜菜:有机无机氮慎追 基种追叶四配合[N];中华合作时报;2004年
3 周飞 方运霆;森林生态系统对氮沉降有新发现[N];广东科技报;2009年
4 魏萍;我国大多海域无机氮污染超标[N];健康报;2008年
5 田玉;专家呼吁:使用有机肥保护土壤[N];福建科技报;2006年
6 华保;中国近岸海域污染依然严重[N];中国化工报;2008年
7 耿银平;怎样根治饮用水源污染[N];中国质量报;2005年
8 周长锋;厦门文昌鱼密度降低[N];中国海洋报;2007年
9 鸡泽县农牧局 田平增;大葱无公害高产栽培要点[N];河北科技报;2008年
10 庆国;小麦施用氮肥要点[N];中华合作时报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978