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土壤-牧草系统氮锌复合效应及其机理研究

何忠俊  
【摘要】: 氮锌关系是植物营养学研究中的重要问题,但国内外在此方面研究不够深入,氮锌复合效应的机理研究甚少。本文采用~(15)N示踪技术、电子显微技术、中子活化技术、生理生化测定及常规分析等手段,选用南方牧场土壤,在盆栽条件下系统的研究了氮锌配施对牧草生长、元素吸收、固氮及氮转移以及土壤中锌形态和有效性的影响,建立了氮锌配施与牧草生长、氮锌吸收量、固氮及氮转移百分数的优化数学模型,并在砂培条件下研究了氮锌复合效应的机理。结果表明: 1.氮锌配施的植物效应和生理生化机理在不同作物上和不同氮锌水平下有不同表现。无论是在低锌还是在足量供锌条件下,氮锌配施在黑麦草上均表现为协同效应。在缺锌条件下,随施氮水平增加,白三叶氮代谢和清除活性氧的能力、IAA、GAs含量下降,ABA、MDA含量增加,氮锌配施对生长和元素吸收表现为拮抗效应;在足量供锌条件下,与低量供氮相比,中量供氮时,白三叶氮代谢和清除活性氧的能力、IAA、GAs含量增加,ABA、MDA含量下降,氮锌配施对生长和元素吸收表现为协同效应。当高量氮时,氮锌配施则表现为拮抗效应。 2.适量施氮显著提高了白三叶生长后期固氮百分数、促进白三叶根系和根瘤发育、保持了较高的根瘤固氮能力、减缓了根瘤衰败。适量施锌显著增加了根瘤数量、固氮百分数、根瘤重量、固氮酶活性;适量氮锌配施对固氮及根瘤发育表现为协同效应;施氮显著抑制了氮转移,适量施锌促进了氮转移,氮转移百分数和根瘤衰败数量呈显著正相关。 3.白三叶叶片和根瘤超显微结构表明,缺锌条件下,随供氮水平增加,叶绿体结构变差,基粒及基粒片层、基质片层数量下降甚至解体,光合能力下降。足量供锌条件下,中量供氮,叶绿体基粒及基粒片层、基质片层数量最多,内部结构有序性最高。当高水平供氮,叶绿体体积减小,内部片层系统肿胀,不能堆叠成基粒;缺锌及高锌条件下,根瘤细胞壁及细胞膜畸形,液泡增大。细胞内类菌体数量及体积减小、周膜空间大,类菌体及其周膜畸形,类菌体呈衰败状态;高量供氮增大了类菌体周膜空间,减少了类菌体数量;适量氮锌配施对类菌体数量的增加、类菌体周膜空间的减小及保持周膜和细胞膜的完整性有协同效应。 4.随施氮[((NH_4))_2SO_4]水平增加,土壤pH显著降低,土壤中交换态锌所占比例明显增加。氮锌配施增加了土壤中交换态锌含量从而提高了土壤中锌的有效性。 5.施氮对牧草干物重、单播和混播白三叶固氮、混播牧草氮锌吸收量的影响大于施锌。而施锌对单播和混播白三叶氮锌吸收量及氮转移的影响大于氮或与氮相当。不同种植方式、不同器官及不同目标,其最佳氮锌施用量不同。固氮能力最高时,氮锌最佳施用量单播白三叶分别为:0~19.76kg N/ha,0~8.73kg Zn/ha混播白三叶分别为:56.79~58.62kg N/ha, 8.66~11.72kg Zn/ha。


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