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。

关键词：炭化秸秆、根系、根区土壤、一氧化氮、硝酸盐代谢

分类号：S66;S15

资助基金：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

在线出版日期：2014-10-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：3850-3856