应用N自然丰度技术量化陇东苜蓿生物固氮的研究

摘要

陇东苜蓿是甘肃庆阳黄土高原发展综合农业系统的主要优质牧草之一，豆科牧草的生物固氮是最经济的氮素来源，确定和量化陇东苜蓿的生物固氮能力对于制定农业系统管理措施，减少化肥投入有积极的意义。本研究自2007年7月至2009年6月开展了温室无氮基质下陇东苜蓿培养实验，2006年-2008年连续三年在兰州大学庆阳黄土高原站，以2002年和1998年建植陇东苜蓿为材料，参照植物为同期大田生长非固氮植物，应用15N自然丰度技术开展了陇东苜蓿生物固氮测定研究，得到如下主要结果：
　　 1.于2007-2008年间连续9次对温室无氮砂培播种培养的陇东苜蓿花期收获取样，采用同位素质谱仪测定，获得陇东苜蓿15N自然丰度含量(B值动态)，均值为-2.03‰，为应用15N自然丰度法测定多年生紫花苜蓿生物固氮提供了基础。
　　 2.2002年建植的低龄苜蓿生物固氮能力为76.4％，1998年建植的高龄苜蓿的生物固氮能力为61.8％。
　　 3.第8龄苜蓿第1茬和第2茬0-100cm土壤硝态氮含量分别比第4龄苜蓿高100％和50％；高龄苜蓿对系统的氮贡献优于低龄苜蓿，由于低龄苜蓿的生物产量高于高龄苜蓿，收割带走的氮素使得土壤系统氮素并没有因此得到增长，高龄苜蓿比低龄苜蓿在土壤氮素积累上更具优势，主要表现为硝态氮的积累，集中在土壤0-100cm层次。
　　 4.苜蓿生物固氮能力受土壤有效氮含量的影响，土壤氮素充足时，其固氮能力受到抑制有所下降。
　　 5.陇东苜蓿的硝酸还原酶活性NRA随着土壤有效氮变化而异，土壤硝态氮在一定范围内的增加促进NRA，而铵态氮的增加则抑制NRA，NRA高低可以反映土壤硝态氮水平。
　　 6.温室无氮田间下测定的多年生紫花苜蓿B值与应用于田间尚有距离。15N自然丰度法应用于在多年生固氮植物的固氮能力还需进一步研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1研究背景

2研究目的

3研究目标

第一章国内外研究进展

1.1生物固氮的意义

1.1.1陆地生态系统氮循环

1.1.2生物固氮的作用

1.2 15N自然丰度法的原则及应用

1.2.15N自然丰度标准的发现

1.2.2 15N自然丰度技术原则

1.3 15N自然丰度法在温室的应用

1.3.1植物取样的问题

1.3.2生物固氮参数B值测定

1.3.3 15N自然丰度技术在温室中的应用

1.3.4参照植物(非固氮植物)的选取

1.3.5应用15N自然丰度技术的精确性

1.4土壤和植物δ15N变化

1.4.1土壤氮转化中的同位素识别

1.4.2土壤和植物15N丰度变化

1.4.3可利用氮源对植物生长的影响

1.4.4不同生态系统中土壤全氮和矿质氮的15N丰度水平

1.4.5土壤中的15N丰度测定

1.5硝酸还原酶活性

1.6研究内容

第二章陇东苜蓿B值测定

2.1实验材料

2.1.1种子处理

2.1.2石英砂处理

2.1.3无氮营养液

2.2方法

2.2.1培养条件

2.2.2培养方法

2.2.3植物取样

2.3结果

2.4讨论

2.4.1品种对B值的影响

2.4.2不同根瘤菌接种对B值的影响

2.4.3 B值误差来源

2.5小结

第三章不同年龄陇东苜蓿生物固氮能力的变化

3.1材料和方法

3.1.1试验地概况

3.1.2样品采集

3.2测定项目

3.2.1土壤水分的测定

3.2.2土样NH4+和NO3-测定

3.2.3土壤全氮及植株全氮含量测定

3.2.4植株15N含量的测定

3.2.5硝酸还原酶的测定

3.3数据统计与分析

3.4结果

3.4.1土壤水分的变化

3.4.2土壤硝态氮含量变化

3.4.3土壤铵态氮变化

3.4.4不同年龄紫花苜蓿生物量及全氮含量

3.4.5不同年龄苜蓿δ15N值和生物固氮率

3.4.6不同年龄生物固氮量

3.4.7不同年龄紫花苜蓿硝酸还原酶活性

3.5讨论

3.5.1不同年龄紫花苜蓿土壤氮素积累

3.5.2不同年龄紫花苜蓿固氮能力变化

3.5.3硝酸还原酶的变化

3.6小结

结论

参考文献

学习期间研究成果及奖励

致谢

附录