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新鲜和老化生物炭对土壤氮淋失及油菜氮吸收的影响

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环境科学研究 2023年第3期36卷 581-589页

作者：周咏春郭思伯李丹阳李正龙陈志敏吴柳林赵研东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 东北大学低碳炼钢前沿技术研究所辽宁沈阳110819

粮食需求日益增加,为了实现增产,大量氮肥被施入土壤,而氮肥利用率较低导致土壤氮淋失严重,造成水体污染.生物炭施入土壤被认为是减少土壤氮淋失的有效措施.本文通过室内土柱模拟淋溶试验,共设置5个处理——对照(仅施氮肥,B0)、氮肥+1%... 详细信息

粮食需求日益增加,为了实现增产,大量氮肥被施入土壤,而氮肥利用率较低导致土壤氮淋失严重,造成水体污染.生物炭施入土壤被认为是减少土壤氮淋失的有效措施.本文通过室内土柱模拟淋溶试验,共设置5个处理——对照(仅施氮肥,B0)、氮肥+1%新鲜生物炭(B_(1))、氮肥+4%新鲜生物炭(B_(4))、氮肥+1%老化生物炭(Ba_(1))、氮肥+4%老化生物炭(Ba_(4)).在植物-土壤-淋溶液系统内探究不同施加量的新鲜和老化生物炭对土壤氮淋失和油菜氮吸收的影响,并通过物质守恒定律来探究其对气态氮损失的影响.结果表明:与对照相比,添加1%和4%新鲜生物炭时土壤氮素含量分别提高4.63%和9.68%,淋溶液氮素含量分别降低33.91%和61.18%,油菜氮素含量分别增加40.70%和129.65%;添加1%和4%老化生物炭时土壤氮素含量分别提高7.46%和13.30%,淋溶液氮素含量分别降低53.68%和72.05%,油菜氮素含量分别增加78.20%和185.76%;气态损失的氮量随生物炭老化和施加量的增加而减少.研究显示,土壤中施加生物炭对于提高土壤氮素固持能力、减少氮素淋失、促进油菜氮吸收和减少气态氮损失均具有显著效果,且施加老化生物炭的促进效果优于新鲜生物炭,证明生物炭减少土壤氮淋失的效应具有长期性.

关键词：新鲜生物炭老化生物炭氮素淋失氮吸收

外源Ca^(2+)对模拟酸雨胁迫下不同抗性水稻根系氮吸收的影响

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农业环境科学学报 2022年第11期41卷 2468-2477页

作者：张元棋梁婵娟江苏省厌氧生物技术重点实验室江南大学环境与土木工程学院江苏无锡214122 江苏水处理技术与材料协同创新中心苏州科技大学江苏苏州215009

为减轻酸雨对植物生长的不利影响,探究Ca^(2+)对植物耐酸性的调控机制,本文以五优308(抗性种)和南粳9108(敏感种)两个品种水稻为研究对象,研究外源Ca^(2+)对低强度酸雨(pH 4.5,SAR1)和高强度酸雨(pH 3.0,SAR2)胁迫下水稻幼苗根系生长、... 详细信息

为减轻酸雨对植物生长的不利影响,探究Ca^(2+)对植物耐酸性的调控机制,本文以五优308(抗性种)和南粳9108(敏感种)两个品种水稻为研究对象,研究外源Ca^(2+)对低强度酸雨(pH 4.5,SAR1)和高强度酸雨(pH 3.0,SAR2)胁迫下水稻幼苗根系生长、氮(NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+))含量及吸收速率、ATP含量、质膜H_(+)-ATPase活性及其磷酸化水平的影响。结果表明:SAR1处理下两个品种水稻的H_(+)-ATPase磷酸化水平和活性增加(P吸收增加(P0.05)。SAR2处理下,两个品种水稻质膜H_(+)-ATPase活性和NO_(3)^(-)、NH_(4)^(+)吸收速率及含量均降低,根系生长受到抑制(P吸收和积累以及根系生长均与对照(叶喷去离子水处理)差异不显著(P>0.05)。Ca^(2+)+SAR2处理下H_(+)-ATPase活性、NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+)吸收和积累以及根系生长低于对照(P吸收的抑制,维持根系生长。其中,外源Ca^(2+)对相同强度模拟酸雨胁迫下五优308的调控效果优于南粳9108,说明外源Ca^(2+)对酸雨胁迫下植物氮吸收的影响不仅受酸雨强度限制,而且也会受品种影响。本实验中,外源Ca^(2+)对不同强度酸雨胁迫下不同抗性水稻氮吸收均有调控效果,合理利用外源Ca^(2+)将有助于调节酸雨区农作物的营养吸收,缓解酸雨对农业生产的危害。

关键词：外源Ca^(2+) 模拟酸雨水稻耐酸性差异氮吸收质膜H^(+)-ATPase磷酸化水平

西北地区制种玉米产量及氮素吸收对供氮水平的响应

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中国农业科学 2023年第3期56卷 441-452页

作者：刘丹安雨丽陶笑笑王孝忠吕典秋郭彦军陈新平张务帅西南大学资源环境学院/土肥资源高效利用重庆市重点实验室新疆农业职业技术学院西南大学农学与生物科技学院西南大学长江经济带农业绿色发展研究中心新疆昌吉州气象局

【目的】针对我国制种玉米氮素吸收与累积规律不明确的问题，研究制种玉米生物量累积、产量形成和氮素吸收对供氮水平的响应，旨在为制种玉米高产高效绿色生产提供理论依据。【方法】以大面积制种的品种组合为试验材料，于2019—2020年... 详细信息

【目的】针对我国制种玉米氮素吸收与累积规律不明确的问题，研究制种玉米生物量累积、产量形成和氮素吸收对供氮水平的响应，旨在为制种玉米高产高效绿色生产提供理论依据。【方法】以大面积制种的品种组合为试验材料，于2019—2020年开展田间定位试验。采用完全随机区组设计，共设置4个供氮水平，分别为只施底肥对照(CK)、168 kg N·hm-2、240 kg N·hm-2和320 kg N·hm-2，研究不同供氮水平对制种玉米父母本生物量、杂交种产量和氮素吸收累积的影响。【结果】制种玉米父母本生物量累积随供氮水平的提高而提高，产量随供氮水平的提高先增加后保持稳定，N240处理同时实现了较高的产量、氮肥利用率和籽粒氮浓度，两年结果较为一致。N168处理在试验第2年达到较高产量，但氮浓度低于N240处理。母本秸秆及父本整株氮浓度均为高氮处理高于低氮处理；灌浆期母本实现最大生物量的临界氮浓度为15.08 g·kg-1，收获期母本生物量与氮浓度呈线性相关。各追施氮肥处理的花后生物量两年间均大于花前，且随供氮水平的提高而提高，花后氮吸收比例随供氮水平的变化规律与生物量一致。N320处理与N240处理的产量水平、生物量累积和氮吸收均无显著差异。综合考虑产量与制种玉米品质时，N240可作为该区域制种玉米生产的推荐施氮量。【结论】优化施氮通过调控制种玉米父母本花前花后氮吸收比例实现增产增效。本研究揭示了优化施氮量稳定花前氮吸收，保障花后氮供应是制种玉米高产高效的关键，为制种玉米绿色生产提供了理论依据。

关键词：制种玉米生物量产量临界氮浓度氮吸收

干旱胁迫下茉莉酸甲酯和4-甲基伞形酮对苹果根系形态及氮吸收的影响

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干旱胁迫下茉莉酸甲酯和4-甲基伞形酮对苹果根系形态及氮吸收的影...

作者：闫天聪山东农业大学

学位级别：硕士

干旱是目前制约我国农业生产的严重自然灾害之一,因干旱问题造成的果树减产,果实品质下降,甚至植株死亡等问题对我国的果树产业造成巨大损失。氮素参与叶绿素、蛋白质等物质合成,是果树生长发育过程中必需的大量元素之一。植物生长调节... 详细信息

干旱是目前制约我国农业生产的严重自然灾害之一,因干旱问题造成的果树减产,果实品质下降,甚至植株死亡等问题对我国的果树产业造成巨大损失。氮素参与叶绿素、蛋白质等物质合成,是果树生长发育过程中必需的大量元素之一。植物生长调节剂对果树根系生长、养分吸收及抵抗胁迫具有重要的调节作用,合理使用植物生长调节剂能够通过调节果树光合及呼吸作用、激素水平等,促进果树生长以及对土壤矿质元素的吸收,缓解干旱胁迫伤害。本试验以苹果砧木平邑甜茶幼苗及2年生‘响富’(砧木为平邑甜茶)苹果幼树为试材,在中度干旱胁迫下,通过外源喷施茉莉酸甲酯(Me JA)和4-甲基伞形酮(4-Mu)以及配施两种物质探究两种生长调节剂对苹果根系构型、氮素吸收的影响以及缓解干旱胁迫的可能机理。结果如下:(1)在自然生长状态下,喷施2.5μM的Me JA和500μM的4-Mu能够显著促进平邑甜茶生长,增加幼苗鲜重,调控根系构型,增加根总长度、扩大根表面积、增加分叉数及根尖数等,有效促进平邑甜茶幼苗侧根发生和伸长,形成以根总长度和根尖数量增加为主的新根构型,提高根系活力。对光合作用也有显著影响,能够调节气孔导度,促进光合作用,同时提高根系对氮素尤其是硝态氮的吸收利用能力。(2)PEG胁迫能够抑制平邑甜茶生长,降低鲜重和株高,抑制根系伸长,根系活力降低,不利于侧根发生。PEG胁迫下,平邑甜茶对NO的吸收速率以及NO的流入速率降低,Km增大,亲和力变差;而对NH的亲和力增强,且吸收速率及养分流入速率维持在较高水平;根、茎及叶中的硝态氮含量显著降低,铵态氮含量显著升高,与吸收动力学参数表现一致;根、茎及叶中硝酸还原酶,谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶活性显著降低。PEG胁迫下喷施2.5μM Me JA和500μM 4-Mu能够显著缓解PEG胁迫对平邑甜茶生长的抑制作用,促进幼苗生长,鲜重增加,植株增高;单独喷施Me JA和4-Mu能够增加叶片中叶绿素a及类胡萝卜素含量,改善根系构型,促进根系侧根发生及主根伸长。无论单独施用还是混合配施,均能够显著提高根系活力,促进幼苗对NO的吸收,提高幼苗对硝态氮的亲和力,最大吸收速率及养分流入速率。根茎叶中的硝态氮含量显著升高,氮同化酶,硝酸还原酶、谷氨酸合成酶以及谷氨酰胺合成酶活性均显著升高。单独或混合喷施Me JA、4-Mu后,苹果幼苗对NH吸收速率及亲和力降低,植株内铵态氮含量减少。(3)干旱胁迫下,叶面喷施10μM Me JA和2 m M的4-Mu能促进新梢及根系生长,增大根冠比,提高根系活力,促进侧根发生,扩大根系吸收面积;喷施Me JA能够增大根系体积,缓解干旱胁迫对根系生长的抑制作用。干旱胁迫时单独或混合喷施Me JA、4-Mu均不同程度提高苹果幼树叶绿素含量,增强根系与叶片中的谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和叶片中的硝酸还原酶活性;提高根系、叶片中的硝态氮含量,降低干旱胁迫后根系及叶片的铵态氮含量。试验中以单独喷施Me JA效果最优。(4)干旱胁迫能够降低土壤脲酶、亚硝酸还原酶活性,降低土壤中铵态氮含量。干旱胁迫下喷施Me JA(10μM)和4-Mu(2 m M)及其混合液均能显著提高土壤中脲酶及亚硝酸还原酶活性,促进幼树对土壤碱解氮的吸收利用,缓解干旱胁迫,以Me JA单独处理效果最好。

关键词：平邑甜茶水分胁迫茉莉酸甲酯 4-甲基伞形酮根构型氮吸收

盐碱胁迫下野大麦氮吸收效率分析及其对近缘作物的改良

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盐碱胁迫下野大麦氮吸收效率分析及其对近缘作物的改良

作者：高姗姗河北北方学院

学位级别：硕士

近年来我国盐碱地面积不断增长,总面积达9913万hm。土壤中盐碱浓度过高会导致植物离子毒害、渗透胁迫等问题。氮素作为植物生长的限制性元素,其代谢机制受植物自身调节能力和外界胁迫的影响,而土壤盐碱化会限制作物的氮吸收从而造成作... 详细信息

近年来我国盐碱地面积不断增长,总面积达9913万hm。土壤中盐碱浓度过高会导致植物离子毒害、渗透胁迫等问题。氮素作为植物生长的限制性元素,其代谢机制受植物自身调节能力和外界胁迫的影响,而土壤盐碱化会限制作物的氮吸收从而造成作物产量降低。本文以耐盐碱材料野大麦为研究对象,通过350 m M Na Cl,350 m M Na HCO的高浓度盐碱胁迫处理野大麦,研究其对盐碱的耐受程度;通过N同位素示踪技术研究盐碱胁迫对野大麦氮吸收的影响;利用生物信息学手段鉴定出与氮吸收相关的野大麦NRT2基因资源,并通过遗传转化方法改良近缘作物栽培大麦,探究野大麦优异基因资源对大麦盐碱胁迫下对氮吸收的影响;通过杂交育种获得野大麦近缘种与小麦的杂交品种小大麦（T621）,并测定小大麦盐碱胁迫下各项生理指标。得到主要结果如下:1、通过盐碱池栽培试验发现野大麦相比于布顿大麦草以及栽培大麦的存活率更高;通过盆栽试验发现野大麦能够耐受350 m M的高浓度盐碱胁迫,且能够在盐碱胁迫下保持正常的生长发育;在150 m M Na Cl和50 m M Na HCO盐碱胁迫浓度下野大麦表现出比大麦更高的硝态氮吸收效率。2、通过多组学联合分析挖掘野大麦盐碱胁迫下高效氮吸收基因资源,发现野大麦参与氮吸收相关的硝酸转运蛋白NRT2基因家族成员相比于大麦、小麦等近缘物种有明显扩张。其中一簇扩张的NRT2基因受盐碱胁迫显著诱导表达。3、利用挖掘到的野大麦优异基因资源改良栽培大麦,获得的大麦新种质在盐碱胁迫下能够维持地上部、地下部硝态氮含量;在相同盐碱胁迫浓度下,大麦新种质的硝酸还原酶活性降低率显著低于普通栽培大麦,促进了硝态氮向铵态氮转化的氮同化过程。4、野大麦近缘物种与小麦的杂交种小大麦在盐碱胁迫下生物量无显著性下降;渗透调节物质增长倍数显著高于小麦族其他物种;除此之外小大麦在盐碱胁迫下能够维持地上部和地下部硝态氮含量。综上所述,野大麦相比于近缘物种大麦和小麦有更好的盐碱耐受能力并能在盐碱胁迫下保持高效氮吸收效率;利用野大麦及近缘物种优良基因资源改良的大麦、小麦在盐碱胁迫下能够保持生物量无显著性差异且地上部、地下部的硝态氮含量无显著性降低。本文研究发现,利用野大麦耐盐碱优良性状可以有效改善近缘作物在盐碱胁迫下的氮吸收从而创制高效氮吸收新种质,进而实现对盐碱地的有效利用。

关键词：盐碱地改良野大麦氮吸收 NRT2 转基因近缘物种改良

亚适宜温光环境下不同硝铵比营养液对黄瓜幼苗生长、氮吸收和代谢的影响

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应用生态学报 2016年第8期27卷 2527-2534页

作者：张小翠刘玉梅白龙强贺超兴于贤昌李衍素中国农业科学院蔬菜花卉研究所北京100081 菏泽学院园林工程系山东菏泽274000

以‘中农26’黄瓜为试材,研究亚适宜温光(18℃/10℃,180±20μmol·m^(-2)·s^(-1))下不同硝铵比(26∶2、21∶7和14∶14)营养液对黄瓜幼苗生长和生理特性的影响.结果表明:硝铵比为21∶7处理的黄瓜总根长最长、根体积和根表面积最大、根... 详细信息

以‘中农26’黄瓜为试材,研究亚适宜温光(18℃/10℃,180±20μmol·m^(-2)·s^(-1))下不同硝铵比(26∶2、21∶7和14∶14)营养液对黄瓜幼苗生长和生理特性的影响.结果表明:硝铵比为21∶7处理的黄瓜总根长最长、根体积和根表面积最大、根尖数最多;根中H+-ATPase活性最高;硝态氮转运蛋白(NRT)和铵转运蛋白(AMT)基因表达量也升高,提高了根系的氮吸收能力;叶中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性较高,提高了体内氮代谢能力,使黄瓜氮含量和干物质积累显著增加.亚适宜温光下,营养液中硝铵比为21∶7时,黄瓜幼苗干质量分别比26∶2和14∶14处理增加14.0%和19.3%.亚适宜温光下,可通过调整营养液中硝铵比,提高黄瓜氮吸收与代谢能力,缓解亚适宜温光对黄瓜幼苗的不利影响,促进黄瓜生长.

关键词：黄瓜硝铵比氮吸收氮代谢

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根系氮吸收过程及其主要调节因子

应用生态学报 2007年第6期18卷 1356-1364页

作者：霍常富孙海龙范志强王政权东北林业大学林学院哈尔滨150040

氮(N)是植物根系吸收最多的矿质元素之一.全球变化将使土壤中N的有效性发生改变,影响陆地生态系统碳分配格局与过程.研究根系N吸收及其调控对预测生态系统结构和功能具有重要理论意义.由于土壤中存在多种形态的N源,长期的生物进化和环... 详细信息

氮(N)是植物根系吸收最多的矿质元素之一.全球变化将使土壤中N的有效性发生改变,影响陆地生态系统碳分配格局与过程.研究根系N吸收及其调控对预测生态系统结构和功能具有重要理论意义.由于土壤中存在多种形态的N源,长期的生物进化和环境适应导致植物根系对不同形态N的吸收部位、机理及调控有较大差别.因此,植物长期生长在以某一形态N源为主的土壤上就形成了不同的N吸收机制和策略.本文简述了近年来在植物根系N吸收和调控方面的最新研究进展,重点评述了不同形态N在土壤中的生物有效性,根系N吸收部位,N在木质部中的装载和运输,不同形态N(NO3-、NH4+和有机氮)的吸收机制,以及根系N吸收的自身信号调控和环境因子对根系N吸收的影响.在此基础上,提出了目前根系N吸收研究中存在的几个问题.

关键词：氮吸收调控氮运输溢泌根系

基于^(15)N稳定同位素示踪技术的太湖梅梁湾浮游植物群落氮吸收动力学研究

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湖泊科学 2019年第2期31卷 449-457页

作者：杨柳刘正文中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 中国科学院大学北京100049 暨南大学广州510632

浮游植物对氮的吸收与其生长繁殖密切相关,太湖梅梁湾湖区蓝藻水华频频暴发,对该水域浮游植物氮吸收进行研究具有重要意义.本文分别在冬、春、夏、秋4个季节于梅梁湾采样,对水体常规理化指标和浮游植物群落结构进行分析,并利用^(15)N稳... 详细信息

浮游植物对氮的吸收与其生长繁殖密切相关,太湖梅梁湾湖区蓝藻水华频频暴发,对该水域浮游植物氮吸收进行研究具有重要意义.本文分别在冬、春、夏、秋4个季节于梅梁湾采样,对水体常规理化指标和浮游植物群落结构进行分析,并利用^(15)N稳定同位素示踪技术研究了浮游植物对铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)和尿素态氮(Urea-N)吸收的动力学特征.结果表明,太湖梅梁湾浮游植物群落除了秋季对NH_4^+-N的吸收不符合米氏方程外,其余均符合.冬季和春季3种形态氮最大吸收速率(V_(max))的大小依次为:NH_4^+-N> NO_3^--N>Urea-N,而夏季为:NH_4^+-N>Urea-N>NO_3^--N. 3种形态氮Vmax的季节变化规律为夏季>秋季>春季>冬季. V_(max)在不同季节以及不同形态氮之间的差异性可能与浮游植物群落组成以及水体中NH_4^+-N浓度不同有关.浮游植物对NH_4^+-N吸收的KS值在冬、春季高于夏季,对Urea-N吸收的K_s值则在夏、秋季高于冬、春季,而对NO_3^--N吸收的K_s值则在夏季显著高于其他3个季节.冬季和春季梅梁湾浮游植物群落最容易受到NO_3^--N限制,而最不容易受到Urea-N的限制;而夏季,则最容易受到NO_3^--N限制,而最不容易受到NH_4^+-N的限制,且浮游植物群落对NH_4^+-N的亲和力最高.与NO_3^--N相比,秋季浮游植物更容易受到Urea-N的限制.不同季节,容易对浮游植物产生限制作用的氮的形态不同.

关键词：太湖梅梁湾浮游植物群落氮吸收动力学 15N稳定同位素示踪

大豆NRT2家族基因的鉴定、特征及表达模式

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分子植物育种 2024年第13期22卷 4185-4191页

作者：隋超孙永旺郭尚敬聊城大学农学院聊城252000

硝酸盐转运蛋白2 (Nitrate transporter 2, NRT2)是一种高亲和硝酸盐转运蛋白,在许多植物对硝酸盐的吸收和转运过程中发挥重要作用。本研究旨在对大豆NRT2基因家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析。结果表明,大豆中有6个NRT2基因,分布... 详细信息

硝酸盐转运蛋白2 (Nitrate transporter 2, NRT2)是一种高亲和硝酸盐转运蛋白,在许多植物对硝酸盐的吸收和转运过程中发挥重要作用。本研究旨在对大豆NRT2基因家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析。结果表明,大豆中有6个NRT2基因,分布在5条染色体上。根据进化关系可将大豆NRT2家族基因分为两类,每类中的基因结构和保守结构域分布相似。GmNRT2启动子区域均含有大量的光响应元件,这表明GmNRT2基因的表达可能受光信号调控。表达模式分析发现,大豆NRT2家族基因主要在根和根毛中表达,表明该家族基因与氮素吸收可能有着紧密的关系。本研究结果为大豆NRT2家族基因生物学功能研究提供了一定基础。

关键词：大豆 NRT2基因家族硝酸盐氮吸收