【摘 要】
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大豆是一种需钼量较高的作物,缺钼会严重影响其产量和品质。前期研究发现,纳米氧化钼在促进大豆结瘤及增产上的效果优于常规钼肥,但其调控机制尚不清楚,本论文在合成片状纳米氧化钼并进行表征的基础上,研究了纳米氧化钼在根际土壤中的形态转化及其对固氮菌多样性的影响,获得的主要结果如下:1.合成了片状纳米氧化钼并对其物理化学性质进行了表征。以微米级钼粉为前驱体,过氧化氢和冰醋酸为氧化剂,采用氧化蚀刻法合成了片状
【基金项目】
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国家自然科学基金项目资助(纳米氧化钼促进大豆结瘤及共生固氮的根际调控机制,No. 42077095);
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大豆是一种需钼量较高的作物,缺钼会严重影响其产量和品质。前期研究发现,纳米氧化钼在促进大豆结瘤及增产上的效果优于常规钼肥,但其调控机制尚不清楚,本论文在合成片状纳米氧化钼并进行表征的基础上,研究了纳米氧化钼在根际土壤中的形态转化及其对固氮菌多样性的影响,获得的主要结果如下:1.合成了片状纳米氧化钼并对其物理化学性质进行了表征。以微米级钼粉为前驱体,过氧化氢和冰醋酸为氧化剂,采用氧化蚀刻法合成了片状纳米氧化钼颗粒,综合应用XRD、FTIR、XPS、TEM与DLS分析其晶格结构、化学键位、流体动力学直径、表面电位、元素价态及比例,结果表明合成产物与三氧化钼的性质相匹配,无其它元素掺杂,其粒径主要分布于20~90 nm,平均粒径为47 nm,流体动力学直径为196 nm,表面电位为-14.3 mv。2.明确了纳米氧化钼对大豆生长的影响及其在大豆中的累积分配规律。纳米氧化钼、离子态钼、普通氧化钼均能提高大豆产量,增产幅度为78%~124%,其中以低浓度纳米氧化钼处理(NPs0.05)增产幅度最大;成熟期时植株钼均会向籽粒转移富集,其中低浓度纳米氧化钼(NPs0.05)和高浓度纳米氧化钼(NPs0.15)处理籽粒钼积累量分别占地上部钼积累总量的51%和57%,说明施用纳米氧化钼更有利于促进植株钼向籽粒转移分配。3.阐明了纳米氧化钼在大豆根际与非根际土壤中的形态转化特征。相同钼水平下,成熟期时纳米氧化钼处理的非根际土壤有效钼含量均高于离子态钼、普通氧化钼处理;根际土壤中,弱酸提取态、可还原态、可氧化态钼和可移动组分(PMF)与地上部钼累积量均呈显著负相关,推测根际土壤中的可交换态、可还原态及可氧化态钼能够有效被作物所吸收利用;可氧化态钼与有效钼含量、植株钼累积量的相关性最强,推测可氧化态钼为大豆吸收利用的主要钼形态;成熟期时低浓度纳米氧化钼处理(NPs0.05)的根际土壤中可氧化态钼含量最高,说明在生长后期纳米氧化钼更易于和土壤有机质结合而保持其生物有效性。4.探明了纳米氧化钼对大豆根际细菌种群多样性的影响及潜在机制。不同形态钼肥改变了细菌的群落组成及多样性,其多样性顺序为离子态钼>对照>普通态钼>纳米氧化钼;纳米氧化钼显著促进了固氮细菌Rhizobiales、Frankiales在大豆根际土壤中富集,特别是显著增加了能与大豆共生固氮Rhizobiales菌属中Bradyrhizobium菌种数量;环境因子关联分析表明植株地上部生物量、根际土壤有效钼含量、可还原态含量、可氧化态钼、残渣态钼含量、p H值与Rhizobiales菌属呈显著正相关。
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