为探究不同水分条件下施磷肥对冬小麦光合及结实特性的调控效应,明确施磷调控光合生产力促进穗花发育成粒的机制,于2020-2022年设置3种水分处理(W0:重度干旱;W1:中度干旱;W2:正常水分)和2种磷肥处理(P0:不施磷;P1:施磷)的盆栽试验,以大穗型品种周麦16(V1)和多穗型品种豫麦49-198(V2)为试验材料,通过测定不同穗位(基部、中部和顶部)的可孕小花数、结实数以及叶片净光合速率、叶绿素、叶绿素荧光参数、蔗糖含量等,分析不同水分条件下磷素对两类型品种冬小麦光合及结实特性的影响.结果表明,施磷肥可以有效增加冬小麦开花期(W10时期)可孕小花数,尤其对基部穗位的可孕小花数提升效果最显著(13.74％—27.01％),其次是顶部(9.57％—20.19％),再次是中部(6.97％—14.01％).对成熟期的结实粒数而言,施磷肥可以提高干旱胁迫下每穗的小穗数以及各小穗的结实数,进而显著提高每穗的结实粒数.此外,施磷肥可以有效提高两类型品种叶片净光合速率、叶绿素含量、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ);对蔗糖含量的影响因水分而异,干旱处理下增施磷肥降低了蔗糖含量,正常水分条件下则增加了蔗糖含量.将两类型品种光合指标分别与可孕小花数和穗粒数进行通径分析发现,5个光合指标与可孕小花数和穗粒数均呈正相关,其中净光合速率和蔗糖与可孕小花数的直接通径系数为1.001和0.435,与穗粒数的直接通径系数为0.996和0.626,远高于其他指标.最终,施磷通过增加穗数、穗粒数以及千粒重来显著增加产量,其中穗粒数在不同水分下均达到显著水平,穗数在W1和W2处理下显著,千粒重提升效果不显著.综上所述,在不同水分条件下施磷肥均可以通过调控冬小麦的光合性能提高其光合生产力,以维持正常的生理代谢功能,从而减少可孕小花的退化和败育以促进穗花成粒,最终达到缓解干旱胁迫危害以实现高产稳产的目的.研究结果为小麦生产中合理施用磷肥缓解干旱胁迫提供理论依据和技术支撑.

合理的大豆-玉米间作模式可有效促进土壤磷周转与作物磷吸收,减少磷肥投入.为优化大豆与玉米间作系统对磷素的利用效率,本研究选用两种不同基因型大豆与玉米间作,探究其影响土壤磷组分及作物磷吸收的关键根际过程及机制.结果表明:间作显著消耗了大豆'粤春03-3'根际可溶性无机磷(CaCl2-P),而对大豆'Essex'根际磷组分无显著影响.间作显著增加了大豆'粤春03-3'的生物量和磷吸收量,比单作分别显著增加42.2％和46.9％,而对大豆'Essex'和玉米磷吸收量和生物量无显著影响.间作显著增加了'粤春03-3'总根长和根系分泌物总量,比单作分别增加了 19.7％和138.1％,且粤春'03-3'磷吸收量与总根长呈显著正相关,与可溶性无机磷含量呈显著负相关.综上,大豆-玉米间作对土壤磷组分与作物磷吸收的影响存在基因型差异,间作通过增加磷高效大豆根长与根系分泌物等促进磷吸收及根际土壤磷周转,从而提高其磷利用效率.本研究明确了大豆-玉米间作体系磷素利用的基因型差异及潜在机制,为优化大豆-玉米间作体系品种搭配、实现磷素高效利用与化肥减施增效提供了科学依据.

以湖南省祁阳县的国家红壤肥力与肥料效益长期试验地为平台,采用单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)4种不同组合的无机肥料添加方式,结合实时定量PCR和高通量测序技术,探究长期施用化肥对土壤磷形态、磷酸酶活性及phoD基因丰度和多样性的影响.结果表明:与单施氮肥处理相比,氮与磷、钾配施可以缓解土壤酸化趋势,氮磷配施能够显著增加土壤中各形态磷含量.与单施氮肥处理相比,氮磷、氮钾处理显著提高了土壤碱性磷酸酶活性、土壤总细菌丰度及phoD基因丰度;氮磷钾配施显著提高了土壤碱性磷酸酶活性和土壤总细菌丰度,但显著降低土壤phoD基因丰度.磷酸酶编码基因phoD基因群落的α-与β-多样性在处理间不存在显著差异,且所有处理中来源于假单胞菌属与紫色杆菌属的phoD基因分别超过总序列的45％.此外,链霉菌属、马赛菌属以及短波单胞菌属与土壤磷素存在显著的正相关关系.以上结果表明:在不同养分输入条件下,调节功能菌群丰度及磷酸酶活性的关键因素不同.氮磷钾的合理配施能够增加土壤磷含量和磷酸酶活性,改变phoD基因丰度和群落结构,提高土壤的供磷能力,但长期施用化肥会使土壤微生物物种趋于单一化.

磷是限制植物生产力的重要养分之一,但土壤磷组分随林木生长发育阶段的变化特征仍不清楚.本研究以四川盆地华西雨屏区洪雅林场7个林龄(6、12、23、27、32、46、52a)柳杉人工林为对象,采集0～20 cm 土壤样品,运用Hedley磷分级法测定土壤磷组分含量,探究不同林龄柳杉人工林土壤磷组分的差异.结果表明:柳杉人工林土壤全磷含量为231.93～370.27 mg·kg-1,在幼龄林(6 a)最低,中龄林(12 a)最高;土壤总无机磷和总有机磷含量随林龄增加呈先增后降和增加的趋势.总无机磷占全磷的比例随林龄增加呈下降趋势,而总有机磷则相反.活性无机磷组分、活性有机磷组分和中等活性有机磷组分含量随林龄增加而增加,可能与pH降低和有机碳增加有显著关联.中龄林(12a)和成熟林(32a)的中等活性无机磷组分含量显著高于其他林龄.稳定态磷组分含量随林龄增加呈先增加后降低趋势,土壤容重增加和土壤含水率降低是重要影响因素.多元线性回归模型与Pearson相关性分析表明,活性无机磷与林龄无显著相关,中等活性有机磷随林龄增加而升高能正向影响活性无机磷生成.本研究发现表层土壤磷组分会随着林龄增加发生变化,这有助于对相应林龄土壤磷素出现的问题提出解决措施,为柳杉人工林提质增效与土壤肥力维持提供理论依据.

桉树-乡土树种混交林在提高林分生产力和生态系统功能等方面具有较大潜力.该研究以南亚热带4种桉树-乡土树种混交林(桉树与乡土树种混交比例分别为5∶5、6∶4、7∶3、8∶2)和桉树纯林为研究对象,研究了3种优势乡土树种华润楠(Machilus chinensis)、阴香(Cinnamomum burmannii)、灰木莲(Manglietia glauca)和速生树种尾叶桉(Eucalyptus urophylla)的叶片生理、结构和化学性状在不同比例混交林中的差异.结果表明,4 优势造林树种的叶片性状存在明显的种间差异,其中灰木莲的比叶面积(SLA)、光合磷利用效率(PPUE)、单位质量叶片最大光合速率(Amass)和蒸腾速率(Tmass)以及叶片养分含量最高,说明灰木莲采取资源获取型的生态策略;尾叶桉的SLA、Amass、Tmass及叶片养分含量最低,但具有最高的PPUE,说明尾叶桉兼顾了资源获取型和保守型的物种特征.灰木莲与尾叶桉在SLA、Amass、Tmass、PPUE、叶片氮含量和氮磷比等叶片性状上几乎没有任何重叠,说明灰木莲与尾叶桉之间的叶片资源利用高度互补,可能是与尾叶桉混交的理想树种.物种水平上,灰木莲叶片氮含量、华润楠叶片磷含量以及干季时阴香叶片Amass和PPUE随乡土树种混交比例增加有增加的趋势,但总体上树种混交比例对于 4 造林树种的叶片结构、化学和生理性状的影响不大;林分水平上,桉树-乡土树种混交林的比叶面积、光合能力以及叶片氮磷比显著高于尾叶桉纯林,说明桉树与乡土树种混交能够提高林分整体的光捕获和光合能力,但同时也加剧了植物生长的磷限制.因此,建议在未来南亚热带桉树人工林的构建与改造中,应优先挑选与桉树资源利用互补并能够优化混交林磷素循环利用的乡土树种.

为了探讨解磷菌肥分区施入对低磷胁迫下马尾松磷营养状况的影响,该文设置了局部和均匀施用解磷菌肥(PSB肥)的盆栽接种试验,并利用WinRHIZO Pro STD1600+根系图像分析软件、H2 SO4-H2 O2消煮和钼锑抗比色法研究了马尾松不同家系根系形态参数和苗木磷素吸收量对PSB肥不同施用方式的响应.结果表明:(1)局部和均匀施用PSB肥均对马尾松生长影响显著,局部施用较均匀显著增加了苗木苗高、地径、根冠比、根系和整株干物质量等主要生长指标.(2)局部施用PSB肥苗木根长、根表面积、根体积和根尖数显著增加,而均匀施用根系各参数有所增加但差异不显著;局部施用较均匀 0<根系直径(D)≤0.5 mm的细根根长增加了近 2 倍.两种处理根系生长的差异与局部施用PSB肥造成了土壤磷素的异质性分布有关.(3)与均匀施用PSB肥相比,局部施用显著增加了苗木根、茎、叶及整株磷素吸收量.相关性分析表明,苗木磷素吸收量与根系形态参数、D≤1.0 mm根系根长呈显著正相关.说明局部施用PSB肥通过诱导根系的生长促进苗木对磷素的吸收.(4)马尾松不同家系对施用PSB肥的响应存在差异.亲本为耐低磷种源的 22 号家系对局部施用PSB肥较敏感,其各生长指标均显著高于 10 号和 50 号家系.综上所述,低磷环境下局部施用PSB肥较均匀施用对马尾松幼苗生长和磷素吸收的影响更加显著,该研究结果可为磷匮乏立地上马尾松人工林的管理提供参考和指导.

为揭示河西干旱区白芍干物质积累及营养元素吸收特征和药效成分累积规律,明确影响药效成分积累的营养元素种类,科学制定白芍施肥方案和规范化种植,以甘肃省古浪县古丰镇芍药产业基地4年生白芍为研究对象,通过田间试验测定白芍不同生长期干物质积累特征以及根中9个营养元素含量和3类药效成分含量,并分析白芍根中有效成分含量与营养元素的相关性.结果表明,(1)随着生育期延续,白芍根部干物质积累先下降后上升,全株干物质积累量逐渐增加,出苗后90～130 d是白芍干物质积累最快的时期,占总积累量的79.29％,是白芍生长的关键时期.(2)白芍地上部氮、钾含量总体呈下降趋势,而磷素含量总体呈明显增加趋势,而根部氮、磷含量总体呈减少趋势,钾含量变化不明显;地上部和根氮累积总量分别在出苗后130 d和150 d达到最高,地上部磷积累量在出苗后150 d达到最大,根部磷积累量分别在出苗后30 d、150 d达到高峰,地上部和根部钾积累量分别在出苗后70 d和150 d达到高峰.地上部氮、钾含量在不同生长时期均高于根部,其磷含量则在出苗后90 d前低于根部,在出苗后110 d后高于根部.(3)白芍根中芍药苷、芍药内酯苷积累量均先升高后降低,最后趋于稳定,多糖积累量表现为高-低-高的变化趋势.(4)芍药苷含量与氮、钙、铜含量均呈极显著正相关,与钾含量呈显著正相关,芍药内脂苷含量与氮、钾、钙、铜含量均呈极显著正相关,而芍药多糖与各营养元素含量之间没有相关性.可见,白芍氮、磷、钾营养最大效率期在出苗后110～150 d,适时追加氮、钾肥有利于根部生物量的积累,施肥中添加Ca、Cu元素能有效促进白芍药效成分的积累;河西冷凉山区白芍宜在9月中下旬(9月16日以后)采挖.

为探究西南麦区冬小麦旗叶叶肉导度(gm)与CO2同化对土壤速效磷缺乏的响应.试验于2020-2022年在四川仁寿试验站进行秸秆覆盖和磷素水平的二因素裂区试验,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;三个磷水平0(P0)kg/hm2、75(P75)kg/hm2和120(P120)kg/hm2为裂区,分析小麦旗叶光响应曲线、叶肉导度和CO2同化对旗叶磷素水平的响应.结果表明:与NSM相比,SM下旗叶比叶重(LMA)、单位面积磷含量(PA)、单位质量磷含量(PM)和净光合速率(P)分别提高4.1％、16.9％、12.2％和6.9％,且随着施磷量的增加,旗叶的LMA、PA、PM和Pn呈增加趋势.秸秆覆盖与施磷显著提高旗叶最大净光合速率(Pmax)和表观量子效率(AQY),增加旗叶的光合潜能.施磷显著提高旗叶光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ),最大羧化效率(Vcmax)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活力、胞间CO2浓度(Ci)、叶绿体CO2浓度(Cc)、气孔导度(gs)和gm,P75和P120较 P0 分别提高 16.8％—23.8％、27.9％—35.3％、30.9％—61.7％、1.4％—3.6％、4.8％—13.1％、9.0％—10.2％和 16.0％—16.9％,P75和P120无显著差异.秸秆覆盖与施磷降低旗叶的气孔限制(Ls)和叶肉限制(Lm),生化限制(Lb)是光合速率的主要限制因子.综上所述,秸秆覆盖配施75kg/hm2磷肥可提高西南冬小麦旗叶磷素含量、光系统Ⅱ实际光化学效率、叶肉导度和CO2同化效率,降低气孔限制和叶肉限制,从而提高旗叶净光合速率.

为了探究玉米/大豆间作对根际土壤微生物群落和磷素生物有效性的影响,本研究基于高通量测序技术研究玉米和大豆单作与间作模式中土壤磷组分和微生物群落结构特征.结果表明:与单作相比,玉米/大豆间作能够提高根际土壤有机质、速效磷、微生物生物量磷和地上部生物量,其中速效磷的提高主要与酶浸提磷和盐酸浸提磷含量的提高有关.各处理根际土壤的优势菌门均为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门,优势菌属均为类诺卡氏属、红杆菌属、鞘氨醇单胞菌属和节杆菌属,其中变形菌门和鞘氨醇单胞菌属的相对丰度最高;间作玉米根际土壤变形菌门和鞘氨醇单胞菌属的相对丰度均显著高于单作,间作大豆根际土壤变形菌门的相对丰度较单作显著增加.土壤理化指标和有效性磷组分与根际土壤微生物组成关系密切.表明玉米/大豆间作能通过改变根际微生物群落结构来影响根际土壤磷的生物有效性.

粒径是影响物质吸附性能的一个重要因素.本研究以不同粒径(0.25～1 mm、0.075～0.25 mm、＜0.075 mm)油菜秸秆生物炭(SBC)和鸡粪生物炭(MBC)分别与两种土壤(高磷土、低磷土)混合进行室内培养30 d,通过土壤磷等温吸附试验与解吸试验,结合土壤磷吸附相关性质,评价不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响.结果表明:在水体系中,3个粒径的SBC与MBC对磷的吸附能力大小均表现为＜0.075 mm(43125、20083 mg·kg-1)＞0.075～0.25 mm(37376、13199 mg·kg-1)＞0.25～1 mm(27749、12251 mg·kg-1);在土壤体系中,同一种生物炭的3个粒径间土壤磷吸附量差异较小.与无生物炭处理相比,添加SBC提高了 土壤对磷的最大吸附量(Smax),增幅为236.8％～755.7％,并降低了土壤磷解吸率;添加MBC的Smax增幅较SBC低,但提高了 土壤磷解吸率(增幅为7.2％～295.9％).两种生物炭处理均显著增加了 土壤总磷、速效磷和交换性钙、镁含量,其中SBC处理交换性钙、镁含量增幅为64.0％～257.1％,MBC处理增幅为39.1％～205.3％,且土壤交换性钙、镁含量与Smax呈极显著正相关.综上,生物炭粒径对土壤磷吸附性能的影响较小,提高土壤对磷吸附性能的关键因素是生物炭施入后带入的钙、镁;油菜秸秆生物炭对土壤磷吸附能力强,适用于提高富磷土壤对磷的固持能力,减少盈余磷素的流失;而鸡粪生物炭更适于改善低磷水平土壤,提高有效磷含量.