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配施硝化抑制剂对增氧灌溉稻田土壤氮素变化动态及微生物群落结构的影响

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环境科学 2024年

作者：陈书融朱练峰秦碧蓉王婕田文昊朱春权曹小闯孔亚丽张均华金千瑜中国水稻研究所稻作技术研究与发展中心贵州大学农学院

为探讨配施硝化抑制剂对增氧灌溉稻田土壤的氮素变化动态和生物群落的影响，以中浙优8号为材料，设常规淹水灌溉(CF)、微纳米气泡水增氧灌溉(MB)和微纳米气泡水增氧灌溉下配施硝化抑制剂(MBNI)这3个处理. 研究配施硝化抑制剂对增氧灌溉... 详细信息

为探讨配施硝化抑制剂对增氧灌溉稻田土壤的氮素变化动态和生物群落的影响，以中浙优8号为材料，设常规淹水灌溉(CF)、微纳米气泡水增氧灌溉(MB)和微纳米气泡水增氧灌溉下配施硝化抑制剂(MBNI)这3个处理. 研究配施硝化抑制剂对增氧灌溉稻田土壤NH4+-N、NO3--N含量、表观硝化率的影响以及细菌群落多样性特征及其与土壤化学性质的相关性. 结果表明，增氧灌溉处理(MB和MBNI)较淹水灌溉处理(CF)增加了灌溉水溶解氧浓度、提高了土壤pH和氧化还原电位(Eh)，显著提高土壤NH4+-N含量. MBNI处理与MB处理相比，土壤pH升高，且在施入氮源后短时间内降低NH4+-N含量，增加土壤后期NO3--N含量；增氧灌溉处理(MB和MBNI)较淹水灌溉处理(CF)能够提高土壤细菌多样性和丰富度，显著增加了Proteobacteria(变形菌门)、Nitrospirota(硝化螺旋菌门)的相对丰度、降低了Bacteroidota(拟杆菌门)的相对丰度，而MBNI处理较MB处理降低其多样性和丰富度，显著抑制了Nitrospirota的相对丰度. 相关性分析表明，土壤化学性质与细菌群落结构显著相关. 综上，增氧灌溉下配施硝化抑制剂能能够提高土壤供氮能力，提高土壤无机氮含量，改善土壤化学性质，影响微生物群落多样性和丰富度从而优化微生物群落结构.

关键词：水稻增氧灌溉硝化抑制剂无机氮动态变化微生物多样性和群落结构

信号分子硫化氢参与硫肥缓解铝对水稻生长抑制作用的机制

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中国水稻科学 2024年第3期38卷 290-302页

作者：魏倩倩汪玉磊孔海民徐青山颜玉莲潘林迟春欣孔亚丽田文昊朱练峰曹小闯张均华朱春权中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室杭州310006 浙江省耕地质量与肥料管理总站杭州310020

【目的】探究基于施硫肥提高水稻体内硫化氢(H_(2)S)生成缓解水稻在酸性土壤中铝(Al)毒害的栽培方式及其内在机制。【方法】以Al敏感品种Kasalath为试验材料,设置CK,CK+S(硫肥),CK+NaHS(H_(2)S供体),Al,Al+S,Al+NaHS六个盆栽处理,通过... 详细信息

【目的】探究基于施硫肥提高水稻体内硫化氢(H_(2)S)生成缓解水稻在酸性土壤中铝(Al)毒害的栽培方式及其内在机制。【方法】以Al敏感品种Kasalath为试验材料,设置CK,CK+S(硫肥),CK+NaHS(H_(2)S供体),Al,Al+S,Al+NaHS六个盆栽处理,通过测定不同时期水稻体内H_(2)S含量、Al含量、抗氧化系统酶活性,分蘖期根系和光合作用相关指标,明确外源施加硫肥通过调控水稻体内H_(2)S生成缓解Al毒的机制。【结果】与Al处理相比,Al+S处理显著提高水稻体内H_(2)S含量,叶片中的H_(2)S含量在分蘖期和齐穗期分别增加了19.27%和34.99%;根部H_(2)S含量在分蘖期、齐穗期和成熟期分别增加了39.72%、21.08%和30.73%。相比Al处理,Al+S处理显著促进了分蘖期水稻根系的生长,提高了水稻的光合作用能力,同时降低了不同时期水稻根茎叶中的Al含量,在分蘖期分别下降了40.98%、28.47%和24.18%;齐穗期下降了14.58%、50.30%和13.17%;成熟期下降了14.44%、29.78%和8.70%。进一步研究发现,Al+S处理显著增强了水稻体内抗氧化酶(SOD、CAT、APX、POD)的活性,降低了水稻体内过氧化氢(H_(2)O2)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O_(2)^(-)·)含量,增加了与细胞质Al在液泡中进行分室相关的基因OsALS1以及与修复被Al破坏的细胞壁相关基因OsSTAR1和OsSTAR2的相对表达量。同时,外源施加硫肥还通过调控土壤pH值降低水稻根际土中交换态Al、无机吸附态Al和水溶态Al的含量,增加Al的水合物和氢氧化物的含量。Al+NaHS处理具有同样的效果。【结论】外源增施硫肥能够通过提高水稻体内的H_(2)S含量缓解Al对水稻根系生长和光合作用的抑制,提高抗氧化系统酶活性降低Al对水稻的过氧化损伤,同时促进液泡对水稻细胞质Al的区室化作用,降低细胞壁对Al的吸附或改变土壤中Al的形态,最终降低水稻根系内的Al含量来缓解Al对水稻生长的抑制作用。

关键词：铝胁迫硫酸钾硫化氢抗氧化酶系统水稻

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氮调控植物对不同养分吸收利用的生理和分子机制

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植物生理学报 2024年第6期60卷 919-927页

作者：颜玉莲李建强徐青山魏倩倩刘晓霞迟春欣孔亚丽朱练峰田文昊张均华朱春权中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室杭州310006 平湖市植保土肥技术推广中心浙江平湖314200 浙江省耕地质量与肥料管理总站杭州310020

氮肥施加量和氮源形态显著影响植物对营养元素的吸收和利用。本文总结了近年来关于氮素调控植物养分吸收利用的生理生化机制研究,包括不同氮源形态和不同氮施加量调控植物对氮、磷、钾、钙、铁等大量和微量元素的吸收和利用。比如氮通... 详细信息

氮肥施加量和氮源形态显著影响植物对营养元素的吸收和利用。本文总结了近年来关于氮素调控植物养分吸收利用的生理生化机制研究,包括不同氮源形态和不同氮施加量调控植物对氮、磷、钾、钙、铁等大量和微量元素的吸收和利用。比如氮通过调控植物根系形态结构、根系细胞壁组分、根际微生物代谢和群落结构、体内信号分子传导及通路等过程,直接或者间接的影响植物对土壤中元素的吸收利用。氮对不同植物养分吸收利用的调控作用存在差异,在农业生产上可通过针对性的施加氮肥提高作物对营养元素的吸收利用效率,从而达到减肥增效的目的。

关键词：氮肥营养元素生理机制分子机制根际微生物

不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响

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作物杂志 2024年第2期 89-96页

作者：秦碧蓉尤赛雅陈书融朱练峰孔亚丽朱春权田文昊张均华金千瑜曹小闯刘丽贵州大学农学院贵州贵阳550025 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室浙江杭州310006

以“中早39”和“天优华占”为供试材料,通过大田试验研究不同施氮水平对早、晚稻产量形成、氮素利用率和水稻―土壤氮素平衡的影响。结果表明,施氮显著增加了双季稻在0~40 cm土层土壤残留无机氮,且氮形态以NH_(4)^(+)-N为主;当施氮量... 详细信息

以“中早39”和“天优华占”为供试材料,通过大田试验研究不同施氮水平对早、晚稻产量形成、氮素利用率和水稻―土壤氮素平衡的影响。结果表明,施氮显著增加了双季稻在0~40 cm土层土壤残留无机氮,且氮形态以NH_(4)^(+)-N为主;当施氮量分别超过180 kg/hm^(2)(早稻)、200 kg/hm^(2)(晚稻)时,土壤残留无机氮含量不再显著增加;水稻―土壤氮素平衡表明,除氮肥外,其他氮输入占氮素总输入的48.7%~78.4%,氮的输出主要受水稻吸氮量、土壤氮残留量和氮损失量影响,在一定施氮范围内,随着施氮量的增加均显著增加。随着施氮水平的提高,早、晚稻产量呈先增加后降低的趋势,其主要通过增加有效穗数和穗粒数增加水稻产量;氮偏生产力、氮农学利用率与氮素依存率随施氮量增加显著降低,但氮吸收利用率、氮表观残留率和氮肥贡献率呈相反变化趋势。水稻产量和施氮量二次回归模型表明,早稻、晚稻最佳施氮量分别为163.4和209.2 kg/hm^(2)。因此,浙江杭州区域双季稻推荐施氮量分别为早稻163.4 kg/hm^(2)、晚稻209.2 kg/hm^(2),能够达到水稻高产、氮肥高效。

关键词：氮肥用量产量氮素利用率氮素平衡双季稻

解磷细菌解磷机制研究进展及其在水稻上的应用

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土壤培肥技术对土壤健康的影响途径与作用机制

中国稻米 2024年第3期30卷 1-9页

作者：潘林弥春霞徐青山魏倩倩孔亚丽朱练峰田文昊朱春权张均华中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室杭州 310006 牡丹江师范学院黑龙江牡丹江 157011 牡丹江师范学院黑龙江牡丹江 157011 中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室杭州 310006 中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室杭州 310006 安徽大学合肥 230601

磷是植物生长不可缺少的元素.土壤中总磷含量丰富,但可被植物直接吸收利用的有效磷含量却很低.传统上主要通过施用磷肥提高缺磷地区的作物产量.然而,施入土壤中的磷不仅易被固定,还会转化成难以被植物直接吸收利用的有机磷,从而降低植... 详细信息

磷是植物生长不可缺少的元素.土壤中总磷含量丰富,但可被植物直接吸收利用的有效磷含量却很低.传统上主要通过施用磷肥提高缺磷地区的作物产量.然而,施入土壤中的磷不仅易被固定,还会转化成难以被植物直接吸收利用的有机磷,从而降低植物对磷的吸收利用率,造成环境污染.解磷细菌具有将土壤中难溶态磷转化为可被植物直接吸收利用的有效磷的功能,提高植物对磷的吸收利用率.解磷细菌种类繁多,作用机制复杂且影响因素众多.本文综述了解磷细菌解磷机制的研究进展,总结了解磷细菌在水稻生产上的应用情况,以为提高稻田土壤难溶态磷的利用效率提供理论依据.

关键词：水稻磷解磷细菌解磷机制

来源：博看期刊评论

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土壤酸化条件下植物响应铝毒时钙与铝交互作用的研究进展

中国土壤与肥料 2024年第2期 220-227页

作者：虞轶俊徐青山张均华朱春权朱练峰田文昊刘晓霞秦华孔亚丽浙江省耕地质量与肥料管理总站浙江杭州 310020 水稻生物育种全国重点实验室中国水稻研究所浙江杭州 310006 浙江农林大学浙江杭州 311300

土壤健康与农产品优质安全、农业绿色可持续发展密切相关.不同培肥技术对土壤物理功能、化学功能与生物学功能产生较大影响,进而影响土壤健康水平.论文明确了土壤健康的内涵与发展历程,阐述了长期大量施用化肥和不同耕作措施对土壤健康... 详细信息

土壤健康与农产品优质安全、农业绿色可持续发展密切相关.不同培肥技术对土壤物理功能、化学功能与生物学功能产生较大影响,进而影响土壤健康水平.论文明确了土壤健康的内涵与发展历程,阐述了长期大量施用化肥和不同耕作措施对土壤健康的影响途径,从物理、化学和生物学3个方面总结了有机培肥技术对提高土壤健康的作用机制,并对我国未来土壤健康研究方向提出了展望,以期为培育健康土壤和实现我国农业高质量发展提供理论支撑与技术指导.

关键词：土壤健康土壤培肥措施耕作措施

来源：博看期刊评论

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浙江农业科学 2024年

作者：胡文君游春燕牛二利余春莲王坤喜朱春权卢红伶蒋陈凯陈琳蒋起宏凌楸桐朱申龙郑海雷沈国新浙江省农业科学院厦门大学环境与生态学院常山县油茶产业发展中心中国水稻研究所

随着土壤酸化问题日益严重，铝（Al）毒已成为我国酸性土壤中作物生长和粮食生产的主要限制因子之一。Al3+通过与植物细胞骨架相互作用，对植物根系生理功能和形态建成造成不利影响。当前，Al毒害及植物耐Al机制尚不清晰。钙（Ca）作为... 详细信息

随着土壤酸化问题日益严重，铝（Al）毒已成为我国酸性土壤中作物生长和粮食生产的主要限制因子之一。Al3+通过与植物细胞骨架相互作用，对植物根系生理功能和形态建成造成不利影响。当前，Al毒害及植物耐Al机制尚不清晰。钙（Ca）作为植物生长必需的矿质元素，胞内自由Ca2+作为第二信使在植物正常的生长发育以及抗逆响应过程中发挥着重要作用。Ca和Al的互作关系早已引起研究人员的关注，已有相关研究证实Ca能缓解Al毒害的影响。本文主要综述了近年来植物响应Al毒时Ca和Al交互作用的研究进展，并简要论述展望今后的研究方向。

关键词：铝毒重金属钙土壤酸化植物

减施氮肥和增氧灌溉对水稻氮代谢关键酶活性及氮素利用的影响

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农业工程学报 2022年第9期38卷 81-90页

作者：张露陈书融吴龙龙黄晶田仓张均华曹小闯朱春权孔亚丽金千瑜朱练峰中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310062 长江大学农学院湿地生态与农业利用教育部工程中心荆州434025

该研究旨在分析减施氮肥和增氧灌溉对水稻氮代谢关键酶活性及氮素利用的影响。2020年以中旱221(旱稻)、中浙优8号(水稻)和IR45765-3B(深水稻)共3个品种为材料,设常规淹水灌溉(Conventional Flood Irrigation,WL)、微纳米气泡水增氧灌溉(... 详细信息

该研究旨在分析减施氮肥和增氧灌溉对水稻氮代谢关键酶活性及氮素利用的影响。2020年以中旱221(旱稻)、中浙优8号(水稻)和IR45765-3B(深水稻)共3个品种为材料,设常规淹水灌溉(Conventional Flood Irrigation,WL)、微纳米气泡水增氧灌溉(Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation,MBWI)2个灌溉模式和常规施氮(195.0 kg/hm^(2))、减施氮肥(157.5 kg/hm^(2))2个氮水平,研究了减施氮肥和增氧灌溉对水稻关键生育时期氮代谢相关酶活性、植株含氮量、氮素积累量以及产量和氮肥利用率的影响。结果表明,与常规施氮处理相比,减施氮肥降低了氮代谢酶活性,而增氧灌溉有助于提高硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、谷丙转氨酶活性。增氧灌溉和氮肥一定程度上有助于水稻氮素积累,增氧灌溉下减施氮肥处理比淹水灌溉常规施氮量的当季氮肥利用率分别提高15.6%、36.2%、21.5%(P0.05)。相关分析表明,氮代谢酶活性与同时期叶片含氮量及氮素积累量大多呈显著或极显著的正相关。可见,增氧灌溉可以显著提高水稻氮素代谢相关酶活性,从而显著提高水稻氮素积累量、产量和当季氮肥利用效率,水稻氮肥减施条件下采用增氧灌溉有助于水稻维持较高氮肥吸收和利用效率,而谷氨酰胺合成酶活性可以用于预测水稻各时期氮素积累量。研究结果可为水稻氮肥减施和提高水稻氮肥利用效率提供理论和技术支持。

关键词：灌溉肥酶水稻减施氮肥增氧氮素吸收利用

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硫化氢调控植物重金属胁迫耐性机制研究进展

植物生理学报 2022年第8期58卷 1412-1422页

作者：魏倩倩朱春权黄晶曹小闯朱练峰孔亚丽刘佳金千瑜项兴佳张均华中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310006 安徽大学资源与环境工程学院合肥230601 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所南昌330200

硫化氢作为第三种气体信号分子,不仅参与调控植物的正常生理活动,还参与调节植物的重金属胁迫耐性。研究表明,硫化氢可以通过抑制植物对重金属的吸收、转运和吸附,维持植物体内的氧化还原平衡,或通过分室和螯合作用等途径缓解体内重金... 详细信息

硫化氢作为第三种气体信号分子,不仅参与调控植物的正常生理活动,还参与调节植物的重金属胁迫耐性。研究表明,硫化氢可以通过抑制植物对重金属的吸收、转运和吸附,维持植物体内的氧化还原平衡,或通过分室和螯合作用等途径缓解体内重金属离子对植物的影响。在调控植物重金属胁迫耐性过程中,硫化氢常与其他信号分子或者植物激素相互作用,形成调控网络。目前,明确与硫化氢相互作用缓解植物重金属胁迫的植物激素和信号分子有茉莉酸甲酯、水杨酸、乙烯、一氧化氮、甲烷和钙离子等。本文综述了硫化氢与其他信号分子互作缓解植物重金属胁迫生理和分子机制的研究进展,并提出了未来硫化氢调控植物重金属胁迫耐性的研究方向。

关键词：硫化氢重金属胁迫信号分子激素互作