外源氮调控对紫花苜蓿体内氮素构成及根瘤固氮的影响

Experiment was carried out under the condition of indoor sand culture,outdoor sand culture and box planted soil culture, which took nitrogenous fertilizer that 15N labeled as exogenous nitrogen and used 15N isotope tracer technique. By means of studying the impact of exogenous nitrogen regulation on growth, nitrogen utilization, nitrogen metabolism and related enzyme activity, nitrogen-fixing features, quality, production and accumulation of nutrient of alfalfa, the experiment was to confirm the impact of exogenous nitrogen regulation on rule of nitrogen utilization, nodule properties and matter accumulation of alfalfa in different growth stage. And confirm the impact of exogenous nitrogen regulation under the condition of soil on rule of nitrogen utilization, nodule properties and matter accumulation of alfalfa in the year and next year. And ascertain the impact of soil nitrogen on exogenous nitrogen absorption and utilization of alfalfa by comparison of all kinds of indexes under the condition of sand culture and soil culture. Thereby ascertain the rule of nitrogen constituent and nutrogen fixation by nodules and its relativity with production and quality of alfalfa. And screen out the suitable exogenous nitrogen levels which can promote high efficiency producing and fully exploit its potential of nodule characteristics and nitrogen fixing capacity of alfalfa.

室内砂培、室外砂培和室外框栽土培条件下，以15N标记的氮肥为外源氮素，利用15N同位素示踪技术，通过研究外源氮调控对紫花苜蓿(Medicago sativa )生长、氮素利用、氮代谢及相关酶活性、固氮特性，以及对紫花苜蓿的品质、产量、营养物质的积累的影响，确定外源氮调控对紫花苜蓿不同生长阶段氮素利用规律、根瘤特性及物质积累的影响；确定在土壤条件下外源氮调控下的紫花苜蓿当年及第2年氮素利用规律、根瘤特性及物质积累的影响；并通过对砂培和土培条件下各类指标的比较研究揭示土壤氮对紫花苜蓿外源氮吸收利用的影响。从而探明外源氮调控下紫花苜蓿体内氮素构成及根瘤固氮的规律，及其与紫花苜蓿产量和品质的相关性；筛选出促进紫花苜蓿高效生产、最大限度发挥紫花苜蓿根瘤特性及固氮能力的适宜外源氮素水平。

紫花苜蓿(Medicago sativa ) 是世界上分布最广的优质多年生豆科牧草，由于其独特的氮素利用方式，与禾谷类作物相比它可以大大提高粗蛋白质的产出，是解决蛋白饲料资源短缺的重要途径和有效方法。近年来对紫花苜蓿的研究发现，适当的氮素添加可以促进紫花苜蓿结瘤固氮，并能显著促进其前期生长，由此可见，外源氮素供应是紫花苜蓿优质高效生产的必要保证。但如何适时适量地对紫花苜蓿进行外源氮素的供应，最大限度发挥紫花苜蓿的生产潜力方面的系统研究还未见报道。为此，本研究通过开展 (1) 不同供氮条件下紫花苜蓿体内氮素同化及运输特征； (2) 紫花苜蓿根系形态及根瘤固氮特性对不同形态外源氮素的响应；(3) 不同基因型紫花苜蓿获取氮素的策略及与根系形态的关系； (4) 外源氮对紫花苜蓿不同生育期氮素利用、根瘤固氮特性及营养物质积累影响的研究，得出：紫花苜蓿结瘤固氮及氮素利用的最佳外源氮素浓度为210mg•L，且NH4+-N/NO3--N混合态氮是适宜的氮素形态；紫花苜蓿干物质及氮积累量品种间存在显著差异，如“6010”明显优于“陇东苜蓿”；通过15N同位素示踪技术发现，紫花苜蓿全生育期各阶段的氮素同化量不同，营养生长期（30d、40d、50d），外源氮是紫花苜蓿主要氮素来源，随后根瘤固氮积累量所占比例逐渐增加（60d、70d），紫花苜蓿氮利用策略表现为：苗期至现蕾期，主要依靠土壤氮和肥料氮；初花期至结荚期，是外源氮与根瘤固氮并行期，鼓粒期至成熟期，主要依靠根瘤固氮。由此，探明了外源氮水平及其形态对紫花苜蓿氮素利用及养分积累的影响规律，并总结出了其与紫花苜蓿产量和品质的相关性；筛选出了促进紫花苜蓿高效生产、最大限度发挥紫花苜蓿根瘤特性及固氮能力的适宜的氮素水平及施用时期，可为调控紫花苜蓿氮营养状况提供理论依据，对于合理施用氮肥，提高氮肥利用率，降低生产成本，增加苜蓿产业生产能力具有重要意义。