科研产出
植物硝态氮吸收和转运的调控研究进展
《生物技术通报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：氮是植物生长过程中需求量最大的基础元素,直接影响植物的生长发育和形态建成。氮肥过量施用导致植物氮素利用效率（NUE）下降,不仅造成氮肥浪费,也导致土壤面源污染,给农业可持续发展带来了严峻挑战,已引起全球范围内的广泛关注。硝态氮（NO3-）是植物利用的主要无机氮源,研究NO3-的吸收和转运对提高NUE具有现实意义。综述了植物根系从土壤吸收NO3-,再从根部转运至地上部并在器官和组织进行分配利用的生理过程及分子机制,总结提出了调控植物吸收和转运氮素的技术与措施,并对今后的研究与应用提出了展望,以期为合理施用氮肥和提高氮素利用效率提供依据和指导。
关键词： 硝态氮 氮素利用率 氮素吸收和转运 分子机制 调控措施
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植物吸收转运硝态氮及其信号调控研究进展
《核农学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：硝态氮是植物吸收利用的主要氮源,其吸收利用是一个高度协调复杂的调控过程。植物为了在各种变化的环境中生存,进化出了适宜不同环境的硝态氮吸收利用机制。植物根系中存在不同类型的硝态氮受体,可以感受外界硝态氮浓度变化,并启用高亲和力或低亲和力硝态氮吸收系统,从而吸收硝态氮;硝态氮进入根系后,大部分被运输到地上部进行同化作用,合成大分子物质,以促进植物生长;如果地上部硝态氮含量过多,植物可把多余的硝态氮运送到液泡内储存,待需要时再从液泡转运至细胞质中利用。植物生长发育过程中,老叶和成熟叶片中的硝态氮可被转运到新生组织中,促进新生组织生长。硝态氮吸收利用过程中大量硝态氮吸收、转运、储存、同化和信号调控基因被有序激活并协调工作,促进植物高效吸收利用硝态氮。本文主要针对NRT1和NRT2硝态氮吸收转运相关基因及其功能,以及参与初级硝态氮反应的相关转录因子和小信号多肽在硝态氮信号传导和组织间的信号交流进行综述,以便深入理解植物吸收利用硝态氮的机理,为高效利用氮素的作物育种和栽培技术的创建提供新的思路。
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持续施用鸭粪和牛粪对山东设施菜田土壤氮、磷转化及迁移的影响
《山东农业科学 》 2020
摘要：设施菜田施用有机粪肥是改善土壤质量的重要手段,但是常年持续过量施用粪肥极易造成土壤氮磷的累积和淋失.本研究在持续施用鸭粪和牛粪5年以上的设施大棚中,分析施用两种粪肥在作物生长过程中对土壤氮、磷累积转化和迁移的影响,可为今后设施菜田科学施用粪肥提供理论依据.通过筛选长期施用鸭粪和牛粪的设施大棚,在作物苗期、初果期、盛果期和拉秧期按照20 cm一层采集0~100 cm土壤剖面样品,研究其不同土层氮、磷累积和迁移的变化规律,以及表层土壤氮、磷转化规律.结果表明,持续施用鸭粪和牛粪5年以上的设施菜田中,氮、磷在不同土层中均出现累积,两种粪肥处理下氮素在不同土层中均以向下迁移为主,牛粪处理速效磷在60 cm以下土层中仍以累积为主,而鸭粪处理以向下迁移为主;表层土壤C/N受生育时期影响显著,且与土壤Olsen-P、微生物量磷显著正相关,土壤硝态氮和微生物量碳极显著正相关.鸭粪和牛粪持续施用5年以上的设施菜田土壤硝态氮的累积深度已在100 cm以下土层中;60 cm土层是养分迁移敏感层,持续施用鸭粪更易使Olsen-P在60 cm以上土层中达到饱和并发生淋溶;微生物量磷的周转主要受有机碳和氮素含量的影响,牛粪相对于鸭粪更有利于微生物量碳氮的周转.
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亚铁对水平潜流人工湿地污染物去除能力的分层效应影响
《水土保持学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：通过模拟试验,考察并探讨不同浓度亚铁添加对水平潜流人工湿地中氮和COD去除能力的影响以及作用机理。结果表明:添加亚铁有利于水平潜流人工湿地各层中总氮、硝态氮和铵态氮的去除效果,而且添加亚铁浓度为50mg/L的人工湿地系统优于其他各处理组,但是过高的亚铁添加又限制了氮的去除效果,尤其是对下层铵态氮的去除能力有抑制作用,但是均高于对照组,而且亚铁添加影响了湿地系统这3种无机形态的氮分层效应。亚铁的添加促进试验初期人工湿地对COD的去除能力,在一定程度上影响了各层COD的去除效果。亚铁离子进入人工湿地后,系统中各层铁元素浓度迅速下降,但是由于铁元素的变价结构及其易水解特性,使得各处理系统出水pH先增加后趋于平稳,且下层pH低于上层和中层,同时也使得系统各层氧化还原电位(ORP)发生变化。亚铁添加促进了湿地系统中ORP的分层,却减缓了ORP的下降。
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玉米应答低磷胁迫机制研究进展
《山东农业科学 》 2019
摘要：玉米是我国重要的粮食、饲料及生物能源作物,低磷胁迫严重影响其品质和产量。氮对拟南芥的缺磷反应具有积极的调控作用,并且在水稻和小麦中得到验证,但在玉米中,氮与低磷胁迫响应机制的相互作用尚未见系统报道。本研究综述内容主要有国内外有关低磷胁迫对玉米生长发育的影响、玉米应答低磷胁迫的生理基础和分子机制,以及氮参与调控玉米应答低磷胁迫的相关机制等,以期为后续研究玉米应答低磷胁迫的分子机制提供参考。
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不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮素转运特性
《植物营养与肥料学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]为明确不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮转运与代谢特性,从溯源的角度探析不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期的氮素吸收、转运与利用特性.[方法]以氮高效型玉米品种‘鲁单818’的亲本自交系(母本Qx508,父本Qxh0121)和氮低效型玉米品种‘鲁单981’亲本自交系(母本Q319,父本Lx9801)为供试材料,盆栽条件下研究不同氮素供应水平(N 0g/盆、7.1 g/盆和14.2 g/盆,记作N0、N1和N2)对4个不同氮效率玉米亲本自交系花粒期干物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率以及叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量变化的影响,并探讨分析不同氮效率玉米品种氮素利用的生理机制与遗传特性.[结果]吐丝后各自交系干物质由营养器官向生殖器官转移,表现为茎叶干物重显著降低,穗和粒的干物重显著增加,且Qxh0121和Q319的干物质重均显著高于其另一亲本.从吐丝到成熟,茎鞘和叶的氮含量均呈降低的趋势,穗和粒的氮含量显著增加,且Qxh0121和Q319自交系叶片、茎鞘、籽粒氮含量均显著高于其另一亲本自交系.花后氮吸收量均表现为Qxh0121显著高于Qx508,Q319显著高于Lx9801.且在低氮(N1)和高氮(N2)处理下,Qxh0121氮转运效率较Qx508分别高29.2%和14.3%,花后氮转运对籽粒贡献率较Qx508分别高74.0%和17.4%.Q319氮转运效率较Lx9801分别高43.4%和24.7%,花后氮转运对籽粒贡献率较Lx9801分别高75.3%和39.6%.Qxh0121和Q319的产量和氮肥利用效率也高于对应的自交系.在N1和N2水平下,Qxh0121的产量比Qx508分别高43.3%和42.5%,Q319的产量比Lx9801分别高20.2%和10.5%.吐丝至成熟期叶片硝酸还原酶(NR)活性和可溶性蛋白含量的变化均呈单峰曲线,高峰期在吐丝后10d左右.Qxh0121和Q319的NR活性和可溶性蛋白含量在各时期均高于其另一亲本,表现出较强的氮素吸收和同化能力.[结论]氮高效型玉米品种‘鲁单818’表现为父本高效,氮低效型玉米品种‘鲁单981’表现为母本高效.因此,未来育种应充分挖掘‘鲁单818’的父本Qxh0121及‘鲁单981’的母本Q319的氮高效潜力,提高其花前氮的转移效率以及花后氮向籽粒的分配能力,是其对应杂交种进一步实现高产并增加籽粒氮浓度、减少秸秆氮素残留的关键.
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不同有机肥料在生姜种植中氮素的矿化特征研究
《中国农学通报 》 2018
摘要：以发酵鸡粪、精制有机肥和生物有机肥作为供试肥料,研究了不同有机肥料中氮素的矿化特征。研究结果表明:3种有机肥料在出苗前矿化速率都比较慢,但后期不同有机肥料间矿化速率不同。精制有机肥从苗期到收获矿化速率比较均匀,阶段矿化率在6%~7%之间,氮素总矿化量为27.02%;鸡粪氮素总矿化率最高,为30.48%,阶段矿化率最高出现在旺长前期,为11.39%;生物有机肥中氮素总矿化率最低,为26.11%。对作物生长的影响结果显示,施用精制有机肥既增加了生姜的产量又降低了生姜硝酸盐含量,施用生物有机肥显著提高了生姜产量,对生姜硝酸盐含量没有影响,而施用发酵鸡粪虽然增加了生姜产量,但也提高了生姜的硝酸盐含量。
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开花期补充水肥对花生田土壤水分、氮磷养分时空变化特征的影响
《水土保持研究 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：田间条件下,以花育22号和花育25号为试材,采用膜下滴灌方法,设置花生初花后20d灌水(WN0)、灌水施N 20kg/hm~2(WN1)和灌水施N 30kg/hm~2(WN2)处理,以田间自然降雨条件为对照,研究开花期补充水肥对0—100cm剖面土壤水分、水解性氮、速效磷(Olsen-P)和NO-3-N含量变化及迁移特征的影响。结果表明:(1)开花期灌水施肥使0—100cm土壤剖面土壤含水量均随土层深度增加而升高,利于0—60cm土层土壤含水量保持稳定;施用氮肥可使0—60cm土层土壤含水量升高滞后于不施肥处理10d左右,高量施氮处理使水分下渗速度减缓且20—40cm土层含水量变异性增大。(2)开花期灌水施氮肥提高了0—60cm土层NO-3-N含量,灌水施肥10~20d后是NO-3-N淋失迁移的风险期,其淋溶迁移时间与土壤水分同步。高量施氮肥使土壤硝态氮淋溶风险提前10d。(3)花后补充水分并施氮肥均可提高0—100cm剖面土壤水解性氮含量,不施氮肥处理使开花后60d时0—40cm土层水解氮含量降至57.4~89.6mg/kg,高量施氮使土壤水解性氮素养分向下淋溶风险增强。(4)开花后补充水分和氮肥处理均明显增加0—40cm土壤Olsen-P含量,施氮肥使磷素供应强度高峰后移20~40d。花生开花期灌水补充氮肥可使0—60cm土层土壤含水量、NO-3-N含量、水解氮含量和0—40cm土壤Olsen-P含量升高且水氮下渗速度减缓,促进水肥利用效率提高,但施氮量不应超过30kg/hm~2,以降低氮素养分淋失迁移风险。
关键词： 花生(Arachishypogaea L.) 膜下滴灌 施肥 土壤水分 NO-3-N 土壤养分
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