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毛叶苕子磷获取特征及根际特性的基因型差异

草业学报 2024年第4期33卷 122-134页

作者：常单娜陈子英韩梅李正鹏严清彪吕帅磊周国朋孙小凤曹卫东中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 青海大学农林科学院土壤肥料研究所青海西宁810016

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... 详细信息

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。

关键词：毛叶苕子品种(系) 土壤磷组分有机酸磷酸酶活性磷酸酶基因

秋闲期复种翻压绿肥对后茬作物春小麦产量、氮残留和N_(2)O排放的影响

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青海大学学报 2024年第1期42卷 9-16页

作者：肖玉涛李正鹏严清彪李积铭韩梅青海大学农林科学院青海西宁810016 青海大学农牧学院青海西宁810016

为探索适宜于青海高原春小麦的绿肥还田方式,本研究于2021—2022年进行田间试验,设置6个处理:常规施肥100%(F100)、70%(F70)、0%(F0),复种翻压绿肥配施化肥100%(F100+G)、70%(F70+G)、0%(F0+G),分析在不同处理下苗期、花期和收获期0~100... 详细信息

为探索适宜于青海高原春小麦的绿肥还田方式,本研究于2021—2022年进行田间试验,设置6个处理:常规施肥100%(F100)、70%(F70)、0%(F0),复种翻压绿肥配施化肥100%(F100+G)、70%(F70+G)、0%(F0+G),分析在不同处理下苗期、花期和收获期0~100 cm土层硝态氮和铵态氮的含量,以及春小麦整个生育期N_(2)O的排放特征和小麦产量。结果表明:在复种翻压绿肥处理下春小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量均显著提高(PF100+G>F70>F0+G>F100>F0。复种翻压绿肥配施化肥较单施化肥减少了农田N_(2)O的排放,其中F70+G处理的N_(2)O排放量较F70处理显著减少(P<0.05)。同时,F70+G处理的N_(2)O排放强度最低。因此,复种翻压绿肥配施70%化肥为青海高原春小麦最佳栽培方式。

关键词：小麦产量硝态氮铵态氮 N2O

青海高原地区绿肥毛叶苕子腐解规律及养分释放特征

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干旱地区农业研究 2022年第1期40卷 193-202页

作者：毛小红李正鹏严清彪韩梅青海大学农林科学院青海西宁810016

为了解绿肥毛叶苕子(Vicia Villosa L.)在青海高原地区对土壤的培肥效果以及为农作物提供养分情况,在田间利用尼龙网袋法,研究毛叶苕子腐解特性和氮磷钾等养分释放规律。结果表明:绿肥毛叶苕子在翻压后50 d内腐解速度较快,腐解率达38%,... 详细信息

为了解绿肥毛叶苕子(Vicia Villosa L.)在青海高原地区对土壤的培肥效果以及为农作物提供养分情况,在田间利用尼龙网袋法,研究毛叶苕子腐解特性和氮磷钾等养分释放规律。结果表明:绿肥毛叶苕子在翻压后50 d内腐解速度较快,腐解率达38%,后期腐解速度缓慢,在取样结束后,累积腐解率为86.39%;整个腐解过程中氮磷钾养分释放速率表现为氮>钾>磷,氮和钾的养分释放趋势存在一致性,在52 d内快速释放,养分释放率分别为56.54%、74.27%,后期释放速率缓慢,在腐解结束时,其养分累积腐解率达91.31%、99.04%;磷的释放速率缓慢,且波动性较大,在腐解周期内磷素含量呈上升趋势,取样结束后,累积腐解率为75.71%。绿肥毛叶苕子的干物质累积腐解率、养分累积释放率与腐解时间的关系可以通过线性函数和对数函数拟合。预测本试验处理可为后茬作物地块提供氮素172.80 kg·hm^(-2)、磷素10.93 kg·hm^(-2)、钾素139.63 kg·hm^(-2)。

关键词：毛叶苕子腐解特征养分释放青海高原

绿肥作物毛叶苕子种质资源性状评价及优异品种筛选

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分子植物育种 2022年第9期20卷 3110-3121页

作者：刘翔严清彪李正鹏韩梅青海大学农林科学院西宁810016

针对不同毛叶苕子品种在青海省种植的适应性,筛选优良品种,本研究以33份毛叶苕子种质资源为研究材料,对其生育期、株高、单株分枝数、盛花期鲜草产量、种子产量等农艺性状及含氮量、含钾量、含磷量等品质特性进行了相关性、主成分、聚... 详细信息

针对不同毛叶苕子品种在青海省种植的适应性,筛选优良品种,本研究以33份毛叶苕子种质资源为研究材料,对其生育期、株高、单株分枝数、盛花期鲜草产量、种子产量等农艺性状及含氮量、含钾量、含磷量等品质特性进行了相关性、主成分、聚类和灰色关联分析。毛叶苕子全生育期为127~165 d,最大株高品种为中苕047(280 cm),单株荚数最多的品种为中苕003(164个),荚粒数最多的品种为中苕007(4.60个),盛花期鲜草产量最多的品种为中苕056(127.08 cm),单株种子产量最多的品种为中苕003(20.70 g),百粒重最大品种为中苕008(4.57 g)。通过对盛花期性状进行聚类分析,中苕054、中苕066、中苕040和中苕060四个品种表现较好;在成熟期产量性状聚类分析中,中苕006、中苕012、中苕005和中苕001四个品种产量大,籽粒饱满。灰色关联分析中,中苕003、中苕001、中苕047、中苕050和中苕061的各项指标与理想品种更为接近。经综合分析,中苕001、中苕007和中苕056三个品种各项指标较好,产草量和产种量较高,在青海省适应性较好。本研究结果将为毛叶苕子种质资源的利用与推广种植提供科学依据。

关键词：毛叶苕子种质资源聚类分析灰色关联分析主成分分析

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

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植物营养与肥料学报 2023年第4期29卷 651-663页

作者：江鹏周国朋韩梅李正鹏严清彪常单娜梁浩孙小凤曹卫东青海大学农林科学院土壤肥料研究所青海西宁810016 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 河海大学农业科学与工程学院江苏南京210098

【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... 详细信息

【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。

关键词：绿肥温室气体排放碳氮循环胞外酶活性微生物丰度

50份毛叶苕子品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价

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植物营养与肥料学报 2022年第4期28卷 701-714页

作者：陈子英常单娜韩梅李正鹏严清彪周国朋孙小凤曹卫东青海大学农林科学院土壤肥料研究所青海西宁810016 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081

【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... 详细信息

【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。

关键词：毛叶苕子养分吸收能力主成分分析聚类分析

青海高原麦后复种毛叶苕子对小麦体内养分积累、转运和分配的影响

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青海大学学报 2022年第1期40卷 41-48页

作者：毛小红李正鹏严清彪韩梅青海大学农林科学院青海西宁810016

为探究绿肥替代不同比例化肥对后茬作物春小麦体内养分累积和迁移转化规律的影响,本研究以青春38号小麦和土库曼毛苕为供试材料,在绿肥定量翻压情况下减施不同比例的化肥,分析小麦不同生育期不同器官养分积累量与分配比例及肥料利用率... 详细信息

为探究绿肥替代不同比例化肥对后茬作物春小麦体内养分累积和迁移转化规律的影响,本研究以青春38号小麦和土库曼毛苕为供试材料,在绿肥定量翻压情况下减施不同比例的化肥,分析小麦不同生育期不同器官养分积累量与分配比例及肥料利用率等指标的变化。结果表明:施氮素1575 kg/hm^(2)、磷素7875 kg/hm^(2),配合翻压绿肥处理能显著提高各生育期小麦的干物质积累量和养分累积量,并促进养分向生殖器官转移和积累,氮磷钾的转运效率分别可达91%、92%、71%;同时,可提高小麦植株体内养分的吸收利用效率,氮和磷的吸收利用效率分别达48%和11%。因此,绿肥毛叶苕子翻压量为30000 kg/hm^(2),施氮素1575 kg/hm^(2)、磷素7875 kg/hm^(2)时有利于提高青海高原地区春小麦干物质及养分吸收利用效率。

关键词：春小麦绿肥减施化肥肥料利用率养分吸收利用

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种植绿肥对作物产量和细菌群落稳定性的影响

中国环境科学 2021年第11期41卷 5382-5390页

作者：韩梅刘蕊李正鹏严清彪孙小凤青海大学农林科学院青海西宁810016

为深入研究青海高原地区长期种植绿肥,减施化肥条件下小麦/油菜产量及土壤理化性状及微生物群落的变化,通过2011年建立的定位试验,设GF0(毛苕子作为绿肥,不施用化肥)、GF60(毛叶苕子配施60%化肥)、GF70(毛叶苕子配施70%化肥)、GF80(毛... 详细信息

为深入研究青海高原地区长期种植绿肥,减施化肥条件下小麦/油菜产量及土壤理化性状及微生物群落的变化,通过2011年建立的定位试验,设GF0(毛苕子作为绿肥,不施用化肥)、GF60(毛叶苕子配施60%化肥)、GF70(毛叶苕子配施70%化肥)、GF80(毛叶苕子配施80%化肥)、GF90(毛叶苕子配施90%化肥)、GF100(毛叶苕子配施100%化肥)、F0(休耕并且不施化肥)、F100(休耕并且施用100%化肥)共8个处理,利用高通量测序等技术,研究了种植利用绿肥减施化肥条件下小麦和油菜的产量、土壤性质和微生物群落结构的变化特征.结果表明,在保证小麦、油菜不减产的基础上,种植绿肥后茬作物减施化肥达到30%左右.绿肥配施减量化肥对土壤肥力有显著的提升作用,特别是土壤有机碳和全氮含量有明显的提高,分别提高1.34%~7.46%、2.16%~7.48%.化肥与绿肥配施增强了土壤微生物群落多样性,其中酸杆菌门和变形菌门是本研究土壤中的优势菌群.共生网络分析表明,绿肥处理提高了细菌群落的稳定性和抗干扰能力,同时绿肥应用增加了细菌群落中的关键物种.本研究表明,不同土壤微生物丰度受种植模式、施肥量影响很大,长期种植绿肥、减施化肥提高了土壤微生物丰度和多样性,增强微生物群落的稳定性.种植绿肥条件下化肥减肥量30%左右保证作物稳产可为当地的施肥管理提供参考.

关键词：毛叶苕子减肥微生物群落共发生网络关键物种

47份箭筈豌豆品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价

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草业学报 2022年第2期31卷 39-51页

作者：陈子英常单娜韩梅李正鹏严清彪张久东周国朋孙小凤曹卫东青海大学农林科学院土壤肥料研究所青海西宁810016 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所甘肃兰州730030

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... 详细信息

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。

关键词：箭筈豌豆养分吸收能力主成分分析聚类分析