水稻营养吸收和转运的分子机制研究进展

氮、磷、钾、铁和锌是植物必需的营养元素,在植物生长发育过程中行使重要的生理功能,在农业生产实际中,氮、磷、钾肥的大量施用是实现作物高产的重要措施之一.然而,由于长期大量施用化肥,土壤中未被利用的氮磷余肥也带来严重的环境污染问题.同时,磷肥和钾肥主要来源于不可再生的矿石资源,每年的大量使用,也逐渐加深资源短缺问题.铁、锌对植物产量和耐逆性能有重要影响,铁、锌、硒是人和动物易于缺乏的必需微量元素.因此,解析植物氮、磷、钾、铁、锌和硒的吸收、转运和储藏分子机制一直是植物营养学研究的热点,对这些元素的高效吸收分子机制的理解对提高植物养分利用效率、减轻对环境的破坏、降低农业成本和促进人体健康等都具有重要意义.本文概述了植物氮、磷、钾、铁、锌和硒等元素的吸收、转运及其调节机制的最新研究进展.     

烤烟的营养及其施肥问题

烤烟是一种需肥量很大的作物,特别是对氮素和灰分养料的需要最更大。根据 Jacop Coyie的报告:每市亩每年由土壤中吸收氮(N)13.6市斤,磷(P_2O_5)4.1市斤、钾(K_2O)21.8市斤。如     

云南地方稻核心种质耐低磷特性研究

1引言磷是作物的必需性营养元素,人类将面临农业可持续发展与磷素资源严重短缺的矛盾[17].土壤普查结果表明,全国有59%以上的土壤缺磷[1].为了提高作物产量,生产中通过施用磷肥来解决土壤缺磷的问题.由于磷肥利用率低,不仅增加生产成本,还带来资源短缺、环境污染及食品安全等诸多问题[21,26].发掘水稻利用磷的内在潜力,培育磷高效利用新品种,可减少磷的施用量.近年来,野生或地方稻绿色基因发掘及改良进展显著,如资源高效利用[22~24]、高产基因[3,20,27]和抗性基因[2,13]等,利用植物基因型间磷元素利用效率的差异,筛选和培育磷高效基因型作物…     

稻麦轮作体系下有机肥施用对作物产量和土壤性质影响的整合分析

为明确稻麦轮作系统有机肥施用对作物产量和土壤性质的影响,本研究搜集已公开发表的文献数据,利用meta分析法定量分析了有机肥类型(普通有机肥、生物质炭、秸秆)、施用策略(单施有机肥、有机肥配施部分化肥、有机肥配施全量化肥)、施用年限(短期、中期、长期)对稻麦产量和土壤性质的影响及其对不同土壤条件(酸性、中性、碱性)的响应。结果表明: 与单施化肥相比,有机肥施用对水稻和小麦的增产效应相近,分别为3.1%和3.0%。有机肥施用对土壤性质的提升效果更明显,显著降低了土壤容重(5.7%),显著提高了土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量,以及微生物生物量碳、氮,增幅在11.7%～38.4%。不同类型有机肥中,生物质炭和普通有机肥对土壤性质的改良效果优于秸秆;与单施有机肥相比,有机肥配施化肥的作物增产效果更好,而土壤性质改良效果较差;随着有机肥施用年限增加,作物增产和土壤肥力提升效应逐渐增强;在酸性土壤条件下有机肥施用对作物的增产效果最显著。土壤容重与稻麦周年产量呈显著负相关,而土壤全氮、速效磷、速效钾含量和微生物生物量氮与稻麦周年产量呈显著正相关关系。     

土壤溶磷微生物溶磷、解磷机制研究进展

土壤磷素存量大,但其中约95%不能被植物直接吸收利用,土壤中磷素供给不足常常是制约作物生长发育的重要原因之一。活化土壤中的难溶性磷、增强土壤有效磷的供给能力,一直是人们关注的重要问题,并对农业可持续性发展具有重要意义。土壤溶磷微生物(phosphate solubilizing microorganisms, PSMs)是土壤磷循环中的重要一员,能够通过酸解作用、酶解作用等将无效磷转化为有效磷供植物吸收,从而促进植物生长发育。通过PSMs改善土壤磷素营养是一项有利于资源节约、环境友好的重要农业措施,其应用前景十分广阔。因此,深入了解PSMs溶磷、解磷机制对于提高土壤磷素利用效率和提高作物产量具有十分重要的作用。本文对土壤溶磷微生物的种类、无机矿物磷溶解途径以及溶磷微生物依靠酶解作用对有机磷的矿化等方面进行了综述,并对该领域的研究发展方向进行了展望。     

长期施肥对红壤旱地作物产量和土壤肥力的影响

历时14年的田间定位试验表明,红壤旱地磷素最为缺乏,施用磷肥对提高作物产量效果最好;施用石灰和微量元素对作物产量没有明显增产作用．施肥可以提高花生植株磷、钾的浓度,表明作物的养分含量受土壤养分供应水平的影响．土壤中赢余(亏损)的养分在养分库重建中的作用可以用速效养分库重建效率来表示．研究表明,当红壤旱地N、P2O5、K2O养分赢余1kg·hm^-2时,可分别使土壤中水解氮、有效磷、交换性钾含量提高0．6～6．26、0．20～0．28和1．1～8．5mg·kg^-1．红壤旱地氮和磷通过径流等损失较大,不同处理之间的变化幅度也较大．红壤每年可固定磷43．5kg·hm^-2,通过自身风化作用每年可提供氮48．1kg·hm^-2和钾40．5kg·hm^-2,以满足作物生长所需．     

大气CO2浓度升高对稻麦根系周围土壤C、P、K的影响

利用FACE(free air carbon dioxide enrichment)技术平台,在两种氮肥施用(低氮,LN和常规氮,NN)水平下,研究CO2浓度升高对水稻和小麦收获后根际和非根际土壤可溶性碳、有机磷、速效磷和速效钾的影响.结果表明,相对于对照CO2浓度处理,高CO2浓度处理在显著增加作物生物量的前提下,土壤速效磷和速效钾不但没有降低反而增加,增加幅度小麦季大于水稻季,根际大于非根际;水稻季土壤可溶性碳含量增加,且NN水平下水稻和小麦季进入土壤的可溶性碳增加,导致土壤有机磷降低幅度低于LN水平,且水稻季根际土壤大于非根际土壤,有机磷的降低是保证有效磷升高的一个重要因素,增加氮肥施用将有利于土壤有机磷的增加,对维持土壤磷的供给有积极作用,有利于作物对高CO2浓度的持续响应.     

硫对土壤重金属形态转化及植物有效性的影响研究进展

生源要素硫在土壤中的化学循环不仅会直接影响土壤重金属元素的环境行为,也可通过调控植物根际微环境间接影响植物对重金属元素的吸收累积.土壤中的硫被植物根吸收后在植株中合成的有机硫化合物如植物螯合素(PCs)和金属硫蛋白(MTs)可与重金属形成毒性较低的络合物,构成植物重金属解毒的重要机制之一.我国部分土壤缺硫现象严重,为保证作物高质高产,硫肥的使用逐渐被重视,而硫与重金属的交互作用机制也逐渐成为研究热点.本文综合相关研究,介绍了硫在土壤中的生物化学转化,探讨了土壤硫的化学转化对土壤重金属形态转化及植物有效性的影响,并对今后硫在土壤重金属控制的应用提出展望.
     

植物缺钾诊断与施钾

土壤中钾的含量一般是氮、磷的10倍以上,所以,当土地复种指数一般,氮、磷化肥施用量较低时,植物往往不缺钾,钾肥效果也不十分明显。但是,近10多年来,由于氮肥猛增,磷肥用量不断提高,从而增加了植物对土壤中钾的摄取量,打破了土壤中钾素的平衡,这是导致植物生长中缺钾和出现缺钾症的重要原因。由于我国化学钾肥短缺,施用钾肥年限也不长,所     

白浆土-植物系统营养物质转化机制及其有效性研究II.白浆土无机磷形态变化

采用室内培养和微区试验研究表明,施入白浆土中无机磷在短时间内（24h、8d）主要向Fe-P和Al-P转变,较长时间后（80d）,Al-P向Fe-P转化,Ca-P变化较弱,土壤中无机磷形态转化与白浆土本身的土壤属性具有密切关系。施用有机肥改变了土壤中无机磷形态的转化过程,其与土壤中的铁、铝氧化物反应形成的“Al-有机质-P”和“Fe-有机质-P”是作物较易利用的有效P源。     

桉树与豆科植物混交种植对土壤速效养分的影响

比较了桉树纯林、厚荚相思纯林以及两者的行混交林与株混交林的土壤速效养分特征。结果表明,豆科纯林及行混交林的土壤硝态氮含量显著高于桉林,铵态氮的格局也相似,因而,桉树与豆科植物混交种植可以明显改善土壤氮素营养。土壤速效磷含量以桉纯林最高,不同季节速效磷含量以豆科林最低,含磷较高的桉树枯落物及其分解是桉林地表土壤速效磷较高的重要原因;而豆科植物产生的高氮土壤条件导致整个林分较快的生长,造成植物氮磷平衡失调,并由此增加了对土壤速效磷的吸收,从而导致豆科林土壤速效磷较低。不同林型土壤速效钾差别不大,豆科林土壤小幅度高于其它林型,而不同林型土壤速效硼含量也差别不大,但豆科林土壤小幅度低于其它林型,这可能是豆科林对钾与硼的需要与影响不同所致;在植物栽种后不久,土壤速效硼迅速下降至极低水平,然后逐年大幅度上升,这可能是植物从深层吸收土壤硼并通过凋落物转移至表土的效应;结果也显示,造林初期有必要施用适当硼肥。     

复合菌肥的生产和使用

在批林批孔运动的推动下,为了广辟肥源,支援农业生产,松桃中学农药厂生产了一种含有氮、磷、钾的复合菌肥。这种肥料能固定空气中的氮素,分解土壤和肥料中难溶性磷、钾供植物吸收利用,并分泌植物生长刺激素,经1974年在四个点上使用,都获得一定的增产效果。     

秸秆还田对土壤钾素的影响及其替代钾肥效应研究进展

农作物秸秆是重要的有机资源,其合理有效利用也越来越受到重视。秸秆还田具有增加作物产量、提高土壤有机碳含量、培肥地力、促进养分循环利用和缓解土壤酸化等特点,对减少化肥施用具有重要作用。随着人们对资源高效利用认识的深入,秸秆还田水平正在不断的提高,国内外在秸秆还田对土壤钾素影响等方面的研究也取得了丰硕的成果。本文主要从秸秆还田对土壤钾素、作物产量的影响以及秸秆钾素与化肥钾的等效性等方面对秸秆还田的钾素效应进行了综述。还田秸秆初期主要是通过自身钾素释放提高当季土壤速效钾含量,而长期秸秆还田还可能促进矿物钾的释放;有效的秸秆还田不仅能够为土壤提供大量氮、磷、钾等速效养分,而且能为土壤中的微生物提供丰富的碳源,提高土壤肥力,进而增加作物产量。中国目前秸秆有效还田仍然不足1/3,与欧美国家秸秆还田率相比还具有很大的发展潜力。加强秸秆还田率将能缓解中国耕地土壤钾素缺乏与钾矿资源不足的矛盾。今后应进一步深入研究适宜秸秆还田量及其与化肥钾的合理配置,短期试验结合长期监测以探讨秸秆还田对钾素影响的作用机理,为提高秸秆有效还田,促进土壤-作物钾素高效循环提供理论依据。     

白浆土—植物系统营养物质转化机制及其有效性研究Ⅱ.白浆土无机 …

采用室内培养和微区试验研究表明,施入白浆土中无机磷在短时间内主要向Ｆｅ－Ｐ和Ａｌ－Ｐ转变,较长时间后,Ａｌ－Ｐ向Ｆｅ－Ｐ转化,Ｃａ－Ｐ变化较弱,土壤中无机磷形态转化与白浆土本身的土壤属性具有密切着关系,施用有机肥改变了土壤中无机磷形态的转化过程,其与土壤中的铁、铝氧化物反应形成的“Ａｌ－有机质－Ｐ”和“Ｆｅ－有机质－Ｐ”是作物较易利用的有效Ｐ源。     

土壤—作物系统的养分转化及其对土壤养分平衡的影响

土壤作为一个开放系统,与作物间通过物质转化与能量流动组成相互依存和影响的体系。近几年来我们对我国太湖地区稻田土壤生态系统中氮、磷、钾养分的转化及其可能产生的影响作过为期3年的田间定位试验研究,本文谨将其中的部分结果整理成文,以供共同探讨。     

白浆土-植物系统营养物质转化机制及其有效性研究Ⅱ.白浆土无机磷形态变化

采用室内培养和微区试验研究表明,施入白浆土中无机磷在短时间内（２４ｈ、８ｄ）主要向ＦｅＰ和ＡｌＰ转变,较长时间后（８０ｄ）,ＡｌＰ向ＦｅＰ转化,ＣａＰ变化较弱,土壤中无机磷形态转化与白浆土本身的土壤属性具有密切关系．施用有机肥改变了土壤中无机磷形态的转化过程,其与土壤中的铁、铝氧化物反应形成的“Ａｌ有机质Ｐ”和“Ｆｅ有机质Ｐ”是作物较易利用的有效Ｐ源     

钙、硅对酸雨胁迫下小麦生长和养分吸收的影响

采用盆栽试验方法研究了在模拟酸雨胁迫下施用碳酸钙和硅酸钠对红壤酸化、土壤活性铝和速效养分含量以及小麦生长、养分吸收与积累的影响。结果表明,短期内(2个月)喷施pH3.0的酸雨对红壤酸化有一定的促进作用,但对小麦生长无显着不良影响,反而因酸雨中含有N、S、K等营养元素,可起到一定的促进作用。施用碳酸钙和硅酸钠具有抑制土壤酸化、降低活性铝的作用,但碳酸钙用量应控制在2.0g·kg^-1以下,否则将降低土壤磷的生物有效性,抑制小麦生长。与此相反,硅酸钠的施用则大幅度提高土壤有效磷含量,促进小麦对P的吸收和利用,同时也有利于N、K等元素的利用,从而显着促进作物生长。此外,Si还具有显着提高作物抗麦蚜危害的能力.     

连作障碍与根际微生态研究 Ⅰ. 根系分泌物及其生态效应

作物、蔬菜、果树以及苗木长期连作后,皆出现生长衰退和产量降低。许多研究结果表明,连作条件下土壤生态环境对植物生长有很大的影响,尤以植物残体与病原微生物的分解产物,对植物有致毒作用,并影响植物根系分泌物正常代谢,以致于发生自毒作用。本文围绕根系分泌物与根际微生态的相互关系,系统地介绍连作障碍条件下,影响根系分泌物的环境因素(土壤空气、湿度、养分与微生物)、活性物质(自身毒素、残体分解物、微生物产生毒素)、土壤病原菌等的根际效应,为深入研究根系分泌物与连作障碍的相互作用机制提供启示。     

腐熟紫茎泽兰对土壤细菌、养分和辣椒产量品质的影响

【目的】紫茎泽兰(Ageratina adenophora)内含对微生物、植物和动物有毒的化学物质,列为我国危害最严重的外侵植物,评价腐熟紫茎泽兰对土壤微生物和作物的毒性,有益于无害化处理生产有机肥。【方法】利用微生物菌剂腐熟紫茎泽兰,田间设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)、单施紫茎泽兰有机肥(OF)、化肥配施紫茎泽兰有机肥(50%化肥+50%紫茎泽兰有机肥,CF+OF)等4种施肥处理,研究了紫茎泽兰有机肥对土壤细菌、养分和辣椒产量品质等的影响。【结果】在施用OF的土壤中,微生物碳氮高于CF、OF和CF+OF提高细菌群落的多样性指数,CF增加优势度指数。在4种施肥处理的土壤中,酸杆菌门和变形菌门均为优势门类,丰富度合计超过50%;在20种优势菌株中,有7株细菌普遍存在,6–8株细菌单独存在于不同处理土壤中。此外,在辣椒初果期,CF土壤中的有效养分含量较高;但至末果期,CF+OF处理的有效磷钾显著高于CF,碱解氮CF+OF与CF相似。施用CF+OF使辣椒吸收了较多的氮、磷、钾,辣椒产量比CF增加14.42%,并使果实游离氨基酸和维生素C含量提高,硝酸盐含量降低。【结论】紫茎泽兰有机肥兼具供肥改土作用,能提高土壤微生物生物量,丰富土壤细菌种群,增加辣椒产量,改善果实品质。     

土壤中微生物植酸酶的活性及其提高方法与应用

磷是有限不可再生资源,土壤缺磷是植物生长和农作物生产的主要限制因子之一。无机磷肥施入土壤后,极易被土壤固相吸附或与金属阳离子形成难溶性络合物或转化为有机磷,导致其生物可利用性降低。土壤磷主要以有机磷形式存在,占比20%-80%。有机磷又以植酸(盐)为主要成分,占比约50%。植酸不可被植物直接吸收利用,需在专一性酶植酸酶作用下经脱磷酸化水解释放磷供植物吸收。土壤植酸酶主要来源于微生物,易受温度、pH、土壤吸附、钙含量及钙磷比、底物含量和有效性等影响,导致酶活降低甚至失活。如何保持或提高土壤中植酸酶活性,进而提高土壤内源植酸磷的利用率,对降低外源磷肥施加和保障农业生产具有重要意义。本文综述微生物植酸酶的来源、分类与作用机制及土壤中植酸酶活性的影响因素,重点阐述保持或提高其活性的方法及实际应用效率。针对土壤植酸酶活性低和稳定性差的问题,对通过调控最适pH范围、提高热稳定性、将植酸酶负载于纳米材料和基因工程改造等改善植酸酶性质的方法进行展望。综述内容可为理解土壤中植酸酶活性的影响因素,进而提高土壤内源植酸磷的利用效率提供理论依据和技术参考,对减少外源磷肥施用、降低磷流失和土壤面源/水体污染风险及保障农业可持续发展具有一定的现实意义。