红壤施用包膜有机酸对解除小麦铝毒的作用研究

通过盆栽试验研究红壤施用柠檬酸、草酸和苹果酸三种不同包膜有机酸对不同小麦品种解铝毒的作用。结果表明,红壤上施用包膜有机酸对小麦具有较好的解铝毒效果,增加了小麦产量。三种包膜有机酸中柠檬酸的效果最佳。有机酸解铝毒的效果因小麦品种而异,其中敏感小麦优于抗性小麦。     

长期种植牧草和绿肥对降低土壤铝毒的作用

长期红壤改良定位实验（６年）研究结果表明，种植牧草及绿肥可以起到降低土壤交换性铝，并相应地增加交换性钙镁的作用，相关分析表明，土壤中胡敏酸的含量与土壤交换性铝的含量呈极显著负相关关系，此结果证明，长期种牧草及绿肥可以使得土壤腐殖质特别是胡敏酸大量积累，对铝进行络合，吸附，从而使铝的活性降低，起到了削弱铝毒的作用。     

红壤施用不同有机酸解铝毒效果的比较

以黑麦草为供试植物，进行了施用柠檬酸和草酸解除红壤铝毒的生物盆试验。结果表明，施用包膜有机酸比非包膜有机酸具有更好的解铝毒效果，其效果随施用浓度的增加而显提高，且包膜柠檬酸比包膜草酸的效果更佳。     

低分子量有机酸对可变电荷土壤铝活化动力学的影响

从动力学角度研究了几种低分子量有机酸对2种酸性土壤中铝的活化和活化铝在土壤固/液相之间分配的影响。结果表明:对于络合能力弱的醋酸和乳酸,主要通过质子作用活化铝,且活化作用明显小于盐酸。而络合能力较强的苹果酸、草酸和柠檬酸,主要通过络合作用促进铝的释放,且这种作用随有机酸根阴离子络合能力的增强而增加。在氧化铁含量较高的砖红壤中,苹果酸、草酸和柠檬酸通过专性吸附增加土壤表面负电荷,从而增加土壤交换态铝;但在氧化铁含量较低的红壤中,草酸和柠檬酸主要通过形成可溶性铝络合物降低交换态铝。活化铝在土壤固/液相间的分配主要决定于溶液中有机阴离子与土壤固相表面对铝离子的竞争。醋酸和乳酸活化的铝主要以交换态铝存在;而草酸和柠檬酸活化的铝主要以有机酸-铝络合物存在于溶液中,特别是在氧化铁低的红壤中,这将促进铝在土壤-水体中的迁移。     

低分子量有机酸对可变电荷土壤中铝吸附的影响

铝毒是酸性土壤上植物生长不良的主要限制因素,铝的生物毒性与铝离子的化学形态有密切的关系[1, 2],而铝的化学形态又受包括低分子量有机酸在内的多种因素的影响[3, 4].低分子量有机酸是土壤中广泛存在的一类非常活泼的物质,植物在生长过程中其根系会不断分泌出各种有机酸,植物残体分解过程中和土壤微生物代谢过程中均会产生有机酸[5, 6].一些有机酸阴离子可以被可变电荷土壤吸附,并影响土壤的某些表面化学性质;另一方面某些有机酸阴离子能够与铝形成稳定的络合物从而改变铝离子在溶液中的存在形态,这两方面的原因都有可能对可变电荷土壤中铝的吸附产生影响.     

植物铝抗性基因及抗铝毒基因工程研究进展

酸性土壤占世界可耕作土壤的30％,而铝毒是酸性土壤中植物生长和作物生产的主要限制因素.近年来,在植物中鉴定了一系列抗铝基因,如有机酸通道蛋白基因(ALMT1和MATE),ABC通道蛋白基因(STAR1和STAR2)和转录因子基因(STOP1和ART1).通过基因工程手段在植物中过表达有机酸通道蛋白基因、有机酸代谢酶基因和其他铝胁迫响应基因均获得了很大的进展.本文综述了植物抗铝基因的克隆与鉴定,以及通过遗传操作提高植物的抗铝能力.     

有机酸对酸性土壤中铝的溶出和铝离子形态分布的影响

五种低分子量的有机酸对酸性土壤中铝的溶出和铝离子形态分布的影响的研究结果表明，有机酸主要通过与铝形成络合物而促进铝的溶解，使土壤溶液中有机络合态铝浓度增加，有机酸对无机铝形态的影响较小。不同有机酸由于本身的性质和结构不同，它们对铝溶解的影响不同。     

铝诱导黑麦的根尖分泌有机酸

虽然较多的研究已发现黑麦对铝毒害的忍耐能力较强，但是有关黑麦对铝毒害的抵御机理的报告很少。为了阐明黑麦（品种：King)对铝毒害的抵御机理，本研究探讨了黑麦的根系有机酸分泌的特性及其作用，铝能够诱导黑麦的根系分泌柠檬酸和苹果酸。柠檬酸主要从距顶端0－5mm的根尖分泌。有机酸的分泌量随着处理的铝浓度(0,50,100,300μmol/L AlCl3）和处理的时间（0．5，1，3，5h）的增加而增加。0，50，100，300μmol/L的AlCl3处理根尖3h后，从根尖分泌的柠檬酸和残留在根尖中的柠檬酸之和随着处理的铝浓度的增加而增加，而各处理间的苹果酸总量无显著差异。50μmol/L的柠檬酸或者400μmol/L的苹果酸能够消除50μmol/L 的AlCl3铝对小麦（Scout 66)根尖表面细胞的伤害。这些结果表明，铝促进柠檬酸的合成和柠檬酸、苹果酸从根尖的分泌是黑麦抵抗铝毒害的机理。     

低分子量有机酸对高岭石中铝释放的影响

选择了几种土壤中可能存在的低分子量脂肪羧酸 ,研究了它们对高岭石中铝释放的影响。结果表明 ,有机酸可以通过络合作用促进高岭石中铝的释放。几种有机酸对体系中可溶性铝影响的大小顺序为 :草酸 >柠檬酸 >丙二酸 >苹果酸 >乳酸。草酸、柠檬酸和乳酸对可溶性铝释放的促进作用随体系pH的升高而减小 ,其中草酸体系中可溶性铝随pH的变化幅度最大。在苹果酸体系中 ,可溶性铝随pH的升高而稍有增加。体系中的可溶性铝随有机酸浓度的增加而增加 ,而交换性铝随柠檬酸浓度的增加而减少 ,先随苹果酸浓度增加而增加 ,然后又逐渐减少。与对照相比 ,柠檬酸和草酸使交换性铝的量减小 ,苹果酸和乳酸在低pH下使交换性铝明显增加 ,而苹果酸在较高pH下使交换性铝减少。有机酸影响释放出的铝在固液相间的分配比 ,苹果酸在低pH下使体系中释放出的大部分铝以交换性形态存在 ,而在较高pH下 ,大部分铝以可溶形态存在。在草酸体系中 ,释放出铝的大部分都以可溶形态存在。不同有机酸的不同表现与体系中铝的溶解平衡、铝的吸附 -解吸平衡、有机酸的吸附 -解吸平衡、有机酸的离解平衡和铝与有机酸的络合 -离解平衡有关。     

猪粪对红壤铝毒的缓解效应

利用盆栽实验研究了施用猪粪和石灰对红壤铝毒的缓解效应。结果表明 ,在对照土壤 (pH 4.2)上生长的小麦遭受铝毒害明显 ,出苗后 36d全部枯死 ,施用石灰和猪粪能不同程度地缓解铝毒害。施用猪粪和石灰都可以提高土壤pH ,降低交换性铝含量。与单施石灰相比 ,石灰猪粪混施可以提高土壤 pH ,降低交换性铝含量 ,增加小麦叶绿素含量、光合速率和地上部干物重。与单施猪粪相比 ,石灰猪粪混施使小麦地上部K、Mg和P含量减少。     

大豆种质耐低磷与耐铝毒部分指标及其相互关系的研究

通过溶液培养试验 ,对来源于华南酸性土壤的 5个大豆品种的地上部及根部耐低磷及耐酸铝部分指标进行了系统的研究。研究结果表明 ,大豆在磷效率和耐铝毒特性方面存在着一定的差异 ,大豆品种 6 2号、乐昌及广州大粒具有较高的磷效率和耐铝毒特性。在低磷及铝毒胁迫下它们具有较高的生物量、磷含量、叶面积、叶绿素含量、总酸分泌量以及主根长。低磷和铝毒胁迫严重影响地上部磷的吸收 ,高磷能缓解铝毒。铝浓度不同处理大豆的地上部无显著差异 ;但在铝毒胁迫下 ,根部的铝浓度比地上部高 5～ 6倍 ,且品种间存在显著差异。本研究初步确定了大豆耐低磷与耐铝毒的相关关系     

酸性土壤上伴矿景天铝毒的缓解技术研究

酸性土壤上易产生铝（Al）毒害作用，缓解Al毒对于污染土壤上超积累植物的生长及重金属有效削减具有重要意义。本研究比较了不同措施对镉（Cd）超积累植物伴矿景天的Al胁迫缓解作用，结果发现：① 在水培条件下，锌添加可促进了Al胁迫下伴矿景天根表Cd2+吸收速率，而添加氯化钙或柠檬酸没有显著的缓解作用；② 在盆栽试验条件下，添加石灰处理显著提高了土壤pH，促进了伴矿景天生长和地上部对Cd的吸收，但添加生物质炭或柠檬酸没有显著缓解Al毒对伴矿景天生长和Cd吸收的抑制，添加柠檬酸反而加剧了土壤酸化，提高了土壤Al的活性；③在伴矿景天与荞麦间作条件下，其一定程度上降低了土壤的Al活性，在合适的种植密度下并未显著影响伴矿景天单株地上部Cd吸收量。综上，酸性土壤上耐Al作物与修复植物间作、结合添加改良剂调控Al毒，能够不显著降低土壤Cd的有效性和修复植物的Cd吸收，进而实现污染土壤的边生产边修复。     

低分子量有机酸对褐土盐基离子淋失的影响

低分子量有机酸能够活化土壤养分,同时也能够与钙、镁形成沉淀,进而影响着养分物质转化过程。为进一步探讨低分子有机酸对石灰性土壤盐基离子的影响,本文采用土柱模拟淋溶试验,以褐土为研究对象,研究了柠檬酸和草酸对褐土盐基离子淋失的影响。研究结果表明:添加两种低分子量有机酸淋洗土壤后,土壤淋出液的电导率均增大,K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的淋失总量均增加,最高达到27.734 mmol,为对照的14倍,作用效果柠檬酸草酸。柠檬酸处理显著降低了土壤的pH,最多比对照降低了0.9个pH单位。且持续时间较长,至处理后的第30天,仍对Ca~(2+)、Mg~(2+)表现出较强的活化作用。对于同一种低分子有机酸来说,酸的浓度越高,活化能力越强。研究结果将为石灰性土壤合理施肥提供一定的理论依据。     

有机酸根与铝氧化物表面吸附磷的解吸

研究了有机酸根离子与合成铝氧化物表面吸附磷解吸的相互关系。结果表明:（1）有有机酸时比无有机酸时吸附的磷具有更高的解吸率,无草酸且加磷pH为4时,0.01molL-1KCI对磷的解吸率最低,草酸与磷共存且pH为6时磷的解吸率最高;（2）高浓度有机酸可解吸低浓度有机酸难解吸的磷,草酸难解吸的磷可为等浓度的柠檬酸极解吸;（3）不同浓度草酸和柠檬酸对铝-草酸复合物吸附磷的解吸率比对Al（OH)x的低,而对铝-柠檬酸复合物吸附磷的解吸率则比对Al（OH）x的高;（4）柠檬酸对铝-磷复合物中磷的解吸量随柠檬酸浓度升高而增大。这些结果证明,有机酸对铝氧化物吸附磷的解吸机理包括配位交换和溶解,有机酸可促进磷的解吸,提高磷的有效性。     

模拟酸雨对酸性土壤铝溶出及其形态转化的影响

通过采样、酸雨模拟试验和样品分析，研究了我国南方酸沉降区主要土壤类型在模拟酸雨影响下，土壤中铝离子释放及铝形态转化的特点。结果表明，酸雨淋洗造成土壤中铝离子释放；酸雨pH值越低，则铝离子释放量越大。酸雨淋洗还造成土壤中铝形态发生变化；酸雨pH值越低，则土壤中羟基态铝和腐殖质铝含量越低，交换态铝含量越高，从而导致土壤中的铝对植物和生态系统的危害性也越大。     

几种禾本科作物对铝的敏感性或耐性

通过调查几种禾本科作物根的伸长，根尖的铝含量、铝诱导其根系有机酸的分泌，探讨作物耐铝（铝敏感）性及作物对铝毒害的抵御机理。结果表明，水稻、黑麦是耐铝的作物，而大麦、小麦（Scout 66)是对铝敏感的作物，玉米和高梁对铝敏感性较小麦弱。小麦和玉米品种间对铝的敏感性差异显著，而高梁对铝的敏感性品种间差异性较小。铝能够诱导水稻、黑麦和耐铝的玉米及小麦品种的根系分泌柠檬酸和/或苹果酸。这表明铝诱导有机酸的分泌是它们抵御铝毒害的机理。     

pH对酸性土壤中铝的溶出和铝离子形态分布的影响

ＰＨ对酸性土壤中铝的溶出和土壤溶液中铝离子形态分布的影响的研究结果表明,土壤中铝的溶出量随ＰＨ降低而增加,ＰＨ对不同土壤中铝的溶出的影响不同,三种土壤中铝的溶出量受ＰＨ影响的大小顺序是：红壤〉赤红壤〉砖红壤,说明不同类型土壤中铝的溶出对外来酸的敏感和程度不同。     

用土柱淋溶实验研究水杨酸对酸性土壤铝迁移的影响

选择2种可变电荷土壤和1种酸性恒电荷土壤用土柱淋溶实验研究了水杨酸对土壤铝迁移的影响。结果表明，不同土壤由于矿物组成的差异，它们对有机酸的吸附容量有很大的不同，因此有机酸对不同土壤中铝的迁移有不同的影响。富铁土游离氧化铁的含量低于铁铝土，它对有机酸的吸附量也低于铁铝土的，因此在淋溶实验初期，有机酸对铝迁移的影响较小，在淋溶实验后期，由于土壤对有机酸的吸附达饱和状态，有机酸对铝的迁移表现出很强的促进作用，特别在有机酸初始浓度较高的情况下。铁铝土含有大量铁、铝氧化物，对有机酸有很高的吸附容量，有机酸对这类土壤铝迁移的影响很小。淋溶土对有机酸的吸附量很小，当有机酸的初始浓度较高时，淋溶实验开始后不久，有机酸就对铝的迁移表现出明显的促进作用。实验结果还表明，铝的迁移还与体系pH有关，低pH条件有利于土壤铝的溶解和迁移。     

硅对大麦铝毒的消除和缓解作用研究

在温室和实验室进行了施硅对消除或缓解大麦酸害铝毒的土培和溶液培养试验。结果表明,施硅后大麦幼苗的地上部茎、叶和地下部根的生物量均比不施硅明显增加。施硅能有效地促使植株吸收的铝在根部积累,抑制铝向地上部分运转;施硅还能调节根吸收的磷向地上部分运移,以减轻因伴随铝毒而产生的缺磷症状。施硅消除或缓解酸害铝毒的可能机理是:铝与硅形成无毒的铝硅酸复合离子(HAS),降低活性铝的浓度,及硅能调节大麦幼苗地上部和根内铝和磷的再分配。     

在铝胁迫下黑麦根系分泌的柠檬酸和苹果酸的解毒机制的研究

在我国普遍种植的黑麦(冬牧70),在铝胁迫下其根系能分泌柠檬酸-苹果酸复合有机酸。为了揭示在铝胁迫下黑麦根系分泌的复合有机酸(柠檬酸-苹果酸)的解毒机理,研究了上述复合有机酸对铝胁迫下小麦幼根细胞膜透性、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、H -ATPase活性和根伸长的影响。结果显示,复合有机酸使小麦幼根电解质渗漏率下降,根尖过氧化物酶、过氧化氢酶、H -ATPase活性提高,幼根伸长量增加,并且复合有机酸的效果随其浓度(25~200μm ol/L)的增加而增强。在50或100μm ol/L苹果酸的基础上,柠檬酸与苹果酸比值(C¨M)从1¨2增加到1¨1,复合有机酸的解毒效果更显著;而在相同柠檬酸浓度下,苹果酸浓度增加一倍对小麦铝毒害无显著影响。可以推断,在铝胁迫环境下,黑麦根系分泌的柠檬酸-苹果酸复合有机酸可以维持细胞膜结构的完整性,减轻自由基伤害和铝对根生长的毒害,并且复合有机酸中柠檬酸的作用强于苹果酸。铝胁迫下根系分泌复合有机酸是黑麦抵御铝毒害的有效机制。