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。     

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。     

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).     

秸秆还田量对培肥农田黑土氮素初级转化速率的影响

秸秆还田是土壤培肥的重要措施之一,但培肥后土壤对氮素循环的调控功能是否具有可持续性以及与后续秸秆还田数量的关系尚不清楚。本研究对黑土旱地农田进行9年培肥处理后,设置了连续3年秸秆还田处理,秸秆还田量分别为年均秸秆产量(7500 kg·hm^-2)的100%、67%、33%和0,探讨不同秸秆还田量对培肥土壤(0～10 cm)氮素转化过程的影响。结果表明: 秸秆还田通过影响氮素初级转化速率,控制培肥土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N的产生与消耗过程。当秸秆还田量低于67%时,NH₄⁺-N生成速率显著降低,而其消耗速率显著提高,土壤保留NH₄⁺-N的能力下降,而NO₃^--N生成速率增加,土壤NO₃^--N固持能力下降,增加NO₃^--N的积累及淋溶损失风险。对于东北旱地农田,利用秸秆归还进行黑土培肥,需要不低于67%收获量的秸秆持续还田才能维持土壤对氮素的保持功能。     

不同生态稻区覆膜旱作稻氮营养生理及抗逆生理特性探讨

不同生态稻区生态环境和栽培管理方式不同,覆膜旱作稻氮营养生理和抗逆生理与常规水作稻有些异同,尤其是体内NO₃^--N和NH₄⁺-N含量及分布差异很大.杭嘉湖平原区覆膜旱作稻生长前期受干热天气影响,其分蘖期、拔节期、孕穗期体内NO₃^--N含量较水作稻有不同程度的降低,而NH₄⁺-N含量则极显著提高;金衢盆地覆膜旱作稻孕穗期体内NO₃^--N含量比常规水作稻高,根部NH₄⁺-N含量则显著降低,茎基部和叶片NH₄⁺-N含量有一定增加.正常气候条件下两生态稻区覆膜旱作稻孕穗期叶片硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酰胺合成酶(GS)活性较水作稻均有不同程度的提高;丙二醛(MDA)、可溶性糖及脯氨酸(Pro)含量与水作稻相差不大,表明不同生态稻区的覆膜旱作稻可以通过不同的栽培管理模式,促进生长发育,达到高产目的.     

太湖沉积物孔隙水无机氮空间变化特征

采集太湖不同生态类型湖区(草型湖区胥口湾;风浪大、水华较少的湖心区和水华较严重的梅梁湾)沉积物柱状样,研究沉积物理化性质以及孔隙水无机氮浓度垂直变化特征。结果显示,各点含水率、有机质、总氮均随深度增加而降低,而梅梁湾含量最高,湖心区最低。沉积物溶解氧随深度增加而降低,胥口湾最高,梅梁湾最低。孔隙水NH₄⁺-N随深度增加而增大,NO₃^--N、NO₂^--N均随随深度增加而减小。比较表层0-5cm沉积物孔隙水和上覆水无机氮浓度,发现各湖区NO₃^--N和NO₂^--N释放风险小,胥口湾(草型湖区)和梅梁湾(藻型湖区)NH₄⁺-N释放风险较大,湖心区较小。     

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.     

底泥微生物活性对蓝藻水华水柱及沉积物间隙水氮磷分布的影响

比较研究了蓝藻水华暴发水体与无蓝藻水华暴发水体的沉积物间隙水NH₄⁺-N、NO₃^--N和。PO₄^3--P的垂向分布特征和表层沉积物的微生物活性(FDA)、碱性磷酸酶活性(APA),并对它们的相互关系进行了统计分析。结果表明,NH₄⁺-N含量在两类水体中,都呈现出表层水<底层水<间隙水的趋势,表明其有从沉积物向上覆水体扩散的风险;而PO₄^3--P、NO₃^--N浓度则呈现表层水>底层水>间隙水的趋势;沉积物有机质(LOI)、APA和FDA活性也都随着深度增加而逐渐降低。APA与FDA活性之间相关性极显著,暗示碱性磷酸酶的分泌主要受微生物活性的影响。间隙水NH₄⁺-N含量与表层10cm内底泥的APA和FDA活性具有极显著正相关性(a=0.01),表明在厌氧环境中,微生物对氮素的分解和矿化作用主要受二者活性影响。     

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.     

退化设施蔬菜地修复过程中土壤可溶性有机碳与无机氮动态

土壤强还原处理(reductive soil disinfestation,RSD)可以有效修复退化设施蔬菜地土壤,但实施过程中亦会存在可溶性有机碳(DOC)与无机氮(NO₃^--N和NH₄⁺-N)的淋溶风险。本研究选用水稻秸秆及其制备的生物质炭(biochar,BC)作为修复材料,采用BC、RSD以及RSD+BC三种方法修复退化蔬菜地土壤,探究修复过程中土壤基本性质、DOC与无机氮的动态变化。结果表明,与对照土壤相比,BC处理显著提高了土壤pH、EC和DOC含量(P<0.05),但对土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N无显著影响。对于RSD和RSD+BC处理,土壤NO₃^--N含量在1～3 d内快速下降,之后维持在较低水平;土壤DOC含量呈先上升后下降趋势,在整个培养时段均显著高于对照处理(P<0.05)。方差分析表明,BC与RSD处理对土壤DOC、全碳(TC)、全...     

Effects of Nitrate Nutrition on Nitrogen Metabolism in Cassava

Two experiments were conducted independently with plants of cassava (Manihot esculenta Crantz) growing in sand with nutrient solutions with four nitrate concentrations (0.5, 3, 6 or 12 mM). In leaves, nitrate-N was undetectable at the low nitrate applications; total-N, ammonium-N, amino acid-N, reduced-N and insoluble-N all increased linearly, while soluble proteins did it curvilinearly, with increasing nitrate supply. In contrast, soluble-N did not respond to N treatments. Total-N and soluble proteins, but not nitrate-N or ammonium-N, were much higher in leaves than in roots. Plants grown under severe N deficiency accumulated ammonium-N and amino acid-N in their roots. Further, plants were exposed to either 3 or 12 mM nitrate-N, and leaf activities of key N-assimilating enzymes were evaluated. Activities of nitrate reductase, glutamine synthetase, glutamate synthase and glutamate dehydrogenase were considerably lower in low nitrate supply than in high one. Despite the low nitrate reductase activity, cassava leaves showed an ability to maintain a large proportion of N in soluble proteins.     

控制性分根交替灌溉下氮形态对番茄生长、果实产量及品质的影响

以高产大果型西红柿品种中研988为材料,采用分根培养的方法,研究了控制性分根交替灌溉(APRI)条件下,不同氮素形态(硝态氮、铵态氮)对番茄生长、产量及果实品质的影响.结果表明: 同一灌溉方式或下限处理下,铵态氮对番茄植株前期生长有利,而硝态氮促进番茄植株后期生长,并促进果实产量增加.在APRI同一灌水下限下,硝态氮处理可提高果实维生素C含量及糖酸比,提高营养品质.同一氮素形态供应下,APRI番茄的株高和叶面积均小于正常灌溉(CK),但灌水下限为60%田间持水量(θ_f)的APRI处理番茄茎粗在生长后期有所增加.在同一氮素形态下,与CK相比,APRI各处理的产量均下降,其中灌水下限在40%θ_f的APRI处理产量下降了22.4%～26.3%;而灌水下限在60% θ_f的APRI处理仅下降了5.3%～5.4%,下降幅度相对较小,而品质显著提高,并具有明显的节水效果.因此,控制灌水下限在60%θ_f、供应硝态氮的APRI处理为番茄高产、优质、节水的最佳处理.
     

Responses of fine roots and soil N availability to short-term nitrogen fertilization in a broad-leaved Korean pine mixed forest in northeastern China

Knowledge of the responses of soil nitrogen (N) availability, fine root mass, production and turnover rates to atmospheric N deposition is crucial for understanding fine root dynamics and functioning in forest ecosystems. Fine root biomass and necromass, production and turnover rates, and soil nitrate-N and ammonium-N in relation to N fertilization (50 kg N ha(-1) year(-1)) were investigated in a temperate forest over the growing season of 2010, using sequential soil cores and ingrowth cores methods. N fertilization increased soil nitrate-N by 16% (P<0.001) and ammonium-N by 6% (P<0.01) compared to control plots. Fine root biomass and necromass in 0-20 cm soil were 13% (4.61 vs. 5.23 Mg ha(-1), P<0.001) and 34% (1.39 vs. 1.86 Mg ha(-1), P<0.001) less in N fertilization plots than those in control plots. The fine root mass was significantly negatively correlated with soil N availability and nitrate-N contents, especially in 0-10 cm soil layer. Both fine root production and turnover rates increased with N fertilization, indicating a rapid underground carbon cycling in environment with high nitrogen levels. Although high N supply has been widely recognized to promote aboveground growth rates, the present study suggests that high levels of nitrogen supply may reduce the pool size of the underground carbon. Hence, we conclude that high levels of atmospheric N deposition will stimulate the belowground carbon cycling, leading to changes in the carbon balance between aboveground and underground storage. The implications of the present study suggest that carbon model and prediction need to take the effects of nitrogen deposition on underground system into account.     

Effects of exotic plant invasion on soil nitrogen availability

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。     

外来植物入侵对土壤氮有效性的影响

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。     

不同小麦品种氮效率与氮吸收对氮素供应的响应及生理机制

以具有典型特征的不同氮效率小麦品种为材料,研究了低氮和高氮条件下小麦的生物学性状、生理参数和氮同化代谢酶活性.结果表明:低氮条件下,不同氮效率小麦品种根系干质量、茎叶干质量、植株氮累积量基本上为氮高效品种>中效品种>低效品种.低氮条件下,氮吸收高效品种（冀97-6360）的根系活跃吸附面积、TTC还原力、叶片硝酸还原酶活性和叶片NO₃^-含量最大;生理高效品种(石新5418)具有较高的叶片亚硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性,较低的植株全氮含量、叶片NO₃^-含量和硝酸还原酶活性.低氮条件下植株氮利用效率与氮吸收系数显著相关.不同小麦品种在高氮条件下的生物学性状、生理参数和氮同化代谢酶活性与低氮条件下不尽一致.     

Phenylpropanoid compounds in primary leaf tissues of rye (Secale cereale). Light response of their metabolism and the possible role in UV-B protection

The present study was undertaken in order to investigate the suitability of certain markers for UV plant response. In addition, we attempted to link the internal tissue distribution of specific UV-absorbing compounds to profiles of radiation gradients within intact primary rye leaves ( Secale cereale L. cv. Kustro). Etiolated rye seedlings irradiated with low visible light (LL) and/or UV radiation were used to study enzyme activities of the two key enzymes, phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and chalcone synthase (CHS), together with the tissue-specific accumulation of soluble phenylpropanoid products. Plants grown under relatively high visible light (HL) with or without supplementary UV-B radiation were used for further characterization. Apparent quantum yield and fluorescence quenching parameters were monitored to assess potential physiological changes due to UV-B exposure in HL-grown seedlings. A quartz fibreoptic microprobe was used to characterize the internal UV-B gradient of the leaf. The response of the phenylpropanoid metabolism to UV radiation was similar in primary leaves of both etiolated and HL-treated green plants. The epidermis-specific flavonoids together with CHS activity turned out to be suitable markers for assessing the effect of UV on the phenolic metabolism. The functional role of phenylpropanoid compounds was strongly implicated in protecting rye from UV-B radiation.