多花黑麦草对不同形态氮的吸收动力学特征研究

采用改进常规耗竭法,比较研究了多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)对NH₄⁺和NO₃^-吸收动力学特征。结果表明多花黑麦草对NH₄⁺和NO₃^-吸收符合Miehaelis-Menten方程,它对NH₄⁺的亲和力显著大于对NO₃^-的亲和力,但对NH₄⁺和NO₃^-的最大吸收速率差异不显著,说明多花黑麦草偏爱吸收NH₄⁺,在实际污水净化过程中,多花黑麦草具有优先吸收NH₄⁺的趋势,若有足够的停留时间,其对NH₄⁺净化程度会更高些;当吸收系统微生物受抑制时,多花黑麦草对NO₃^-的吸收速率明显降低,亲和力明显提高,可见微生物对吸收体系中氮素的去除有一定促进作用。     

苦草根系对硝氮和氨氮的吸收

硝氮(NO₃^--N)和氨氮(NH₄⁺-N)是湖泊沉积物间隙水生物可利用氮源的主要形态。论文通过稳定性同位素¹⁵N示踪技术,通过模拟实验分别研究了苦草根系对NH₄⁺-N和NO₃^--N的吸收及其与氮浓度的关系。结果显示,苦草(Vallisnerianatan)根系对NH₄⁺-N的吸收显著高于NO₃^--N;根系吸收氮后向叶转移,而且NO₃^--N为氮源时其转移速率较高;NH₄⁺-N浓度的变化对苦草吸收NO₃^--N有影响,当NH₄⁺-N浓度小于0.072mmol/L时,根系对NO₃^--N的吸收随NH₄⁺-N浓度的增加而增加,随后降低并趋于平稳;同时,NO₃^--N浓度对苦草吸收NH₄⁺-N也有类似的影响。     

氮素形态对树木养分吸收和生长的影响

由于NH₄⁺-N和NO₃^--N形态的差异,二者对树木养分吸收和生长发育的影响不同,树木常表现出对NH₄⁺-N和NO₃^--N的选择性吸收,树种对NH₄⁺-N和NO₃^--N吸收的偏好特性可能与生长地的土壤pH有关,来自于酸性土壤的树种通常具有喜NHON的特性,而来自于中性或碱性土壤的树种常表现出喜NO₃^--N的趋势,由于NH₄⁺-N和NO3^--N所带电荷的差异,通常NH₄⁺-N有利于阴离子的吸收,而NO3^--N则促进阳离子的吸收,在有些情况下,NH₄⁺-N会抑制NO₃^--N的吸收,但抑制的机制目前还不清楚,树木吸收NH₄⁺-N时,引起根际pH下降,相反吸收NO₃^--N时根际pH升高,根际pH变化可以改变土壤养分的有效性,并影响树木对养分的吸收利用,树木对NH₄⁺-N和NO₃^--N的生长反应不同,有些喜NH₄⁺-N的针叶树在供应NH₄⁺-N时生长较好,多数植物在同时供应NH₄⁺-N和NO₃^--N时生长量最大,有些树种在同时供应NH₄⁺-N和NO₃^--N时也表现出最高的生长,但对于树木类似的研究还少,这一现象对于树木是否具有普遍性还需要大量试验证明。     

低氮胁迫诱导木薯幼苗花青素积累及其基因表达

为明确氮素浓度和形态与木薯花青素产生和积累的关系,基于氮素胁迫能够在拟南芥等植物中促进花青素产生的研究结果,以木薯品种Arg7为研究对象,研究木薯无菌幼苗在添加了(1)40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺,(2)40 mmol/L NO₃^-,(3)20 mmol/L NH₄⁺,(4)0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,(5)0.4 mmol/L NO₃^-,(6)0.2 mmol/L NH₄⁺,(7)1 mmol/L(N),(8)5 mmol/L(N),(9)9 mmol/L(N),(10)13 mmol/L(N)10种氮素浓度和形态的MS培养基中生长40 d的农艺性状,以及对花青素合成相关结构基因的诱导和花青素积累的差异。结果表明,木薯品种Arg7无菌幼苗在添加有40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺,40 mmol/L NO₃^-和20 mmol/L NH₄⁺的MS缺氮培养基中生长至40 d,没有观察到花青素产生;与40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺处理条件相比,在40 mmol/L NO₃^-条件下的株高和初生根根长没有显著差异,但初生根根数显著减少,而在20 mmol/L NH₄⁺条件下其株高、初生根根长和初生根根数都受到极显著抑制;木薯品种Arg7无菌苗在含有0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,0.4 mmol/L NO₃^-和0.2 mmol/L NH₄⁺的MS缺氮培养基中生长至40 d,3种处理条件下的木薯茎秆和叶柄中花青素积累明显,花青素合成相关结构基因被诱导表达;与40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺条件下相比,在0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,0.4 mmol/L NO₃^-和0.2 mmol/L NH₄⁺条件下的株高、初生根根长和根数极显著降低,而花青素含量极显著增加,且花青素含量随着氮素浓度增加呈负相关关系(R²=0.96)。由此表明,木薯品种Arg7无菌幼苗植株中花青素的诱导表达只与氮素浓度有关,而与氮素形态无关。     

外源γ-氨基丁酸对Ca(NO3)2胁迫下甜瓜幼苗NO3--N同化的影响

以盐敏感型甜瓜品种‘一品天下208’为试材,用80 mmol·L^-1 Ca(NO₃)₂模拟设施土壤盐渍化,采用深液流水培,研究外源 γ-氨基丁酸(GABA)对Ca(NO₃)₂胁迫下甜瓜幼苗硝态氮(NO₃^--N)同化的影响.结果表明: Ca(NO₃)₂胁迫显著降低了甜瓜幼苗体内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性,增强了谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性,导致铵态氮(NH₄⁺-N)和游离氨基酸含量增加,NO₃^--N和可溶性蛋白质含量下降,植株生长和光合作用受到严重抑制.Ca(NO₃)₂胁迫下,外源喷施GABA有效促进了甜瓜根系对NO₃^--N的吸收及其向地上部的转运,并通过增强NR、GS和GOGAT活性提高了甜瓜幼苗对NH₄⁺的同化力;通过抑制GDH脱氨作用减少了甜瓜幼苗体内NH₄⁺的释放量,从而缓解了盐诱导产生的NH₄⁺-N积累所造成的氨毒害作用;外源喷施GABA也能调节甜瓜组织中氨基酸代谢途径,促进蛋白质的合成.表明外源GABA能增强甜瓜幼苗对NO₃^--N的同化能力,调控氨基酸代谢,进而有效缓解Ca(NO₃)₂胁迫对甜瓜幼苗的盐伤害作用.     

外源γ-氨基丁酸对Ca(NO3)2胁迫下甜瓜幼苗NO3——N同化的影响

以盐敏感型甜瓜品种‘一品天下208’为试材,用80 mmol·L^-1 Ca(NO₃)₂模拟设施土壤盐渍化,采用深液流水培,研究外源 γ-氨基丁酸(GABA)对Ca(NO₃)₂胁迫下甜瓜幼苗硝态氮(NO₃^--N)同化的影响.结果表明: Ca(NO₃)₂胁迫显著降低了甜瓜幼苗体内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性,增强了谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性,导致铵态氮(NH₄⁺-N)和游离氨基酸含量增加,NO₃^--N和可溶性蛋白质含量下降,植株生长和光合作用受到严重抑制.Ca(NO₃)₂胁迫下,外源喷施GABA有效促进了甜瓜根系对NO₃^--N的吸收及其向地上部的转运,并通过增强NR、GS和GOGAT活性提高了甜瓜幼苗对NH₄⁺的同化力;通过抑制GDH脱氨作用减少了甜瓜幼苗体内NH₄⁺的释放量,从而缓解了盐诱导产生的NH₄⁺-N积累所造成的氨毒害作用;外源喷施GABA也能调节甜瓜组织中氨基酸代谢途径,促进蛋白质的合成.表明外源GABA能增强甜瓜幼苗对NO₃^--N的同化能力,调控氨基酸代谢,进而有效缓解Ca(NO₃)₂胁迫对甜瓜幼苗的盐伤害作用.     

NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应

长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H₂S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO₃^-和NO₂^-对SRP富集培养物SO₄^2-还原活性的抑制效应. 结果表明： 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO₄^2-还原活性较强,SO₄^2-还原速率为10.4 mmol SO₄^2-·d^-1·g^-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L^-1NO₃^-时,SRP富集培养物的SO₄^2-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L^-1的NO₂^-时,SO₄^2-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO₃^-还原成NH₄⁺的代谢途径.当环境中同时存在SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-时,SRP富集培养物优先利用NO₃^-和NO₂^-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO₂^-的毒性效应是NO₃^-/NO₂^-抑制渤海湾海域油藏中SO₄^2-还原活性的主要原因.     

NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应

长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H₂S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO₃^-和NO₂^-对SRP富集培养物SO₄^2-还原活性的抑制效应. 结果表明： 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO₄^2-还原活性较强,SO₄^2-还原速率为10.4 mmol SO₄^2-·d^-1·g^-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L^-1NO₃^-时,SRP富集培养物的SO₄^2-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L^-1的NO₂^-时,SO₄^2-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO₃^-还原成NH₄⁺的代谢途径.当环境中同时存在SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-时,SRP富集培养物优先利用NO₃^-和NO₂^-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO₂^-的毒性效应是NO₃^-/NO₂^-抑制渤海湾海域油藏中SO₄^2-还原活性的主要原因.     

外源钙、磷、氮对铝胁迫下杉木幼苗生长影响的调控研究

为缓解Al胁迫对杉木人工林更新的影响,本文采用水培模拟Al胁迫,引入Ca、P、NH₄⁺-N、NO₃^--N营养调控因子,探讨Al胁迫对杉木幼苗根茎生长的影响.结果表明,增加Ca或P浓度,能促进根、茎的正常生长发育,根系的形态特征明显变化,降低组织内MDA含量和POD活性.增加NH₄⁺-N浓度只能促进茎的生长,对根系发育影响不明显.增加NO₃^--N浓度对根茎生长均无明显的规律性影响.增加NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度,能抑制MDA含量增加,并在一定范围内降低POD活性,但效果不及Ca或P明显.经回归方程拟合,得出本试验条件下营养因子有效缓解Al胁迫的阈值是:Ca/Al≥2.8,P/Al≥4.4,NH₄⁺-N/Al≥4.5(摩尔比).     

The alleviation of ammonium toxicity in plants

Nitrogen(N) is an essential macronutrient for plants and profoundly affects crop yields and qualities.Ammonium(NH4+) and nitrate(NO₃^-) are major inorganic N forms absorbed by plants from the surrounding environments.Intriguingly,NH₄⁺ is usually toxic to plants when it serves as the sole or dominant N source.It is thus important for plants to coordinate the utilization of NH₄⁺ and the alleviation of NH₄⁺ toxic...     

Effects of night warming on the uptake of inorganic nitrogen by two dominant species in subalpine coniferous forests

Aims Plant roots play a critical role in the uptake of nutrients, and nitrogen (N) absorption is considered as the first step and a pivotal process in N metabolism of plants. Our objective was to better understand the absorption of two major inorganic N forms (NH₄⁺ and NO₃^-) in subalpine coniferous forests under global warming Methods Experimental warming using infrared heater was applied to two dominant species in subalpine coniferous forests of Sichuan, China, Picea asperata and Abies fargesiivar. faxoniana. The non-invasive micromeasurement technology was used to investigate the effects of warming on the uptake rates of NH₄⁺ and NO₃^- and the potential interactions between these two ions.Important findings Results showed that the maximal net root uptake of NH₄⁺ and NO₃^-occurred at a distance of 17-18 mm and 17 mm from root tips, respectively for P. asperata. and at a distance of 11 mm and 11.5 mm from root tips respectively for A. fargesiivar. faxoniana. Experimental warming elevated the uptake rates of NH₄⁺ and NO₃^- in both species, but the interactions between NH₄⁺ and NO₃^- differed between the two species. While NO₃^- uptake was inhibited in the presence of NH₄⁺ for both P. asperataand A. fargesiivar. faxoniana, net NH₄⁺ uptake was promoted by NO₃^- supply only in P. asperata roots under experimental warming.     

Differential uptakes of different forms of soil nitrogen among major tree species in subalpine coniferous forests of western Sichuan,China

Aims Although acquisition of soil organic nitrogen (N)(mainly amino acids) by plants is a widespread ecological phenomenon in many terrestrial ecosystems, the rate of organic N uptake and their contributions to plant nutrient supply are poorly understood. Our objective was to determine the relative contributions of inorganic N (NO₃^–-N and NH₄⁺-N) and organic N (amino acids) to plant N uptake in a high-frigid forest ecosystem.Methods The differences in the uptake rate of three different forms of N (NO₃^–-N, NH₄⁺-N and glycine) were quantified by exposing seedlings of two dominant tree species (Picea asperata and Betula albo-sinensis) in subalpine coniferous forests of western Sichuan, China, to trace quantities of K¹⁵NO₃,¹⁵NH₄Cl and (U-¹³C₂/¹⁵N) glycine.Important findings Both ¹³C and ¹⁵N were significantly enriched in fine roots 2 h after tracer application, indicating the occurrence of glycine uptake in P. asperata and B. albo-sinensis seedlings. The seedlings of two tree species had a significant preference for NO₃^–-N compared with glycine and NH₄⁺-N, and the uptake rate of NO₃^–-N was 5 to 10 times greater than that of glycine and NH₄⁺-N. The roots of seedlings in the two species took up glycine more rapidly than NH₄⁺-N, implying that soil organic N (i.e., amino acids) could be an important N source for the two species in subalpine coniferous forests. The results of this study are of great theoretical significance for understanding N utilization strategies and nutrient regulation processes in plants of the high-frigid forest ecosystems.     

氮形态对不同小麦基因型氮素吸收和光合作用的影响

利用水培试验,研究了3个小麦基因型对不同形态N素吸收和积累的差异.结果表明,在不同N浓度下,小麦对增铵营养和NH⁺的吸收速率显著高于NO₃^-营养,且在较高浓度下,增铵营养处理具有更强的吸收优势.与次敏感型莱州953和钝感型江东门相比,敏感型扬麦158不仅具有较强的NO₃^-和NH⁺吸收能力,而且具有最强的增铵营养吸收能力.增铵营养促进了扬麦158和莱州953对NO₃^-和NH⁺的吸收,但在一定程度上抑制了江东门对NO₃^-的吸收.与NO₃^-营养及NH⁺营养相比,增铵营养显著提高了扬麦158和莱州953的全株、地上部N积累量和叶片光合速率,而对江东门影响较小因此,增铵营养促进了植株的N吸收,提高了N积累和光合速率,从而促进了小麦生长     

Nitrogen preference across generations under changing ammonium nitrate ratios

Aims Nitrogen (N) in natural environments is typically supplied by a mixture of ammonia (NH₄⁺) and nitrate (NO₃^-). However, factors that underlie either NH₄⁺or NO₃^-preference, and how such preference will change across generations remain unclear. We conducted a series of experiments to answer whether: (i) NH₄⁺:NO₃^-ratio is the driving factor for plant N preference, and (ii) this preference is consistent across generations.     

氮肥形态及配比对花椰菜产量、品质和养分吸收的影响

采用大田试验研究了氮肥不同形态及配比对春茬花椰菜产量形成、品质和植株氮、磷、钾吸收的影响.结果表明:硝态氮肥易增加花球中硝酸盐的积累量、提高可溶性糖含量,当NO₃^--N∶NH₄⁺-N处于3∶7～5∶5范围内时可以减少花球中硝酸盐积累量,处于5∶5～7∶3范围内时可获得较高的可溶性糖含量.铵态氮肥(包括酰胺态氮肥)有利于花球中Vc含量的提高.施氮肥可以提高植株中氮、磷、钾的积累量,其中莲座期各处理植株氮、磷、钾含量均为最高.在整个生长期铵态氮有利于促进氮含量的提高,硝态氮有利于钾含量的提高,但在不同时期磷含量受氮源的影响变化不一致.与单一氮肥形态相比,当NO₃^--N∶NH₄⁺-N处于3∶7～5∶5范围内时易获得高产.因此硝态氮肥与铵态氮肥以适当的比例配合施用可以提高花椰菜的品质、生物产量和经济效益.     

短期铵态氮与硝态氮配施对刨花楠幼苗生长及叶片性状的影响

林木对不同形态氮素具有选择性吸收特征,铵态氮和硝态氮是植物吸收的主要氮素形态.为了明确刨花楠对铵态氮和硝态氮的吸收差异,采用盆栽试验方法,以铵态氮和硝态氮为氮源,以1年生刨花楠实生苗为研究对象,以当地山地红壤为基质,设置了7种不同的铵硝比配施添加试验,研究氮素形态和配比对刨花楠幼苗生长和叶片性状的影响.结果 表明:不同...     

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

以‘中农26’黄瓜为试材,研究亚适宜温光(18 ℃/10 ℃,180±20 μmol·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.