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

【摘要】：【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。 【作者单位】： 山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室;
【关键词】： 炭化秸秆 根系 根区土壤 一氧化氮 硝酸盐代谢
【基金】：国家自然科学基金(31171923,31372016) 国家科技支撑计划(2014BAD16B02) 山东省自然科学基金(ZR2010CM020)
【分类号】：S661.1
【正文快照】： 0引言【研究意义】硝酸盐是植物营养物质,也是潜在致癌物质;土壤硝酸盐过量不仅造成氮素流失、养分失衡、土壤结构破坏,还会污染地下水,释放氮氧化物,威胁环境安全和人类健康[1-2]。目前中国大部分农田存在硝酸盐积累过量以及地下水硝酸盐含量超标等问题,其中果园土壤硝酸盐积

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