小白菜适当增铵下硝酸盐累积机理研究

利用NO3--N/NH44+-N为100∶0和75∶25的营养液对两个硝酸盐累积能力显著不同的小白菜品种(上海青和亮白叶1号)进行培养,测定了小白菜叶片、叶柄及根系硝酸盐含量、硝态氮和铵态氮吸收量及各部位硝酸还原酶活性,以探讨适当增铵降低小白菜硝酸盐含量以及小白菜不同品种和不同器官累积硝酸盐能力差异的机理。结果表明,适当增铵使叶片、叶柄和根系硝酸盐含量分别降低了22%、15%和22%,而硝态氮吸收量则降低了7.5%。小白菜各器官硝酸盐含量为叶柄叶片根系。叶片硝酸还原酶活性分别是叶柄和根系的27和9倍,呈现叶片根系叶柄,叶片是硝态氮的主要还原器官。亮白叶1号叶片、叶柄及根系硝酸盐含量分别较上海青高3%、38%和34%,硝态氮吸收量仅较上海青高11%;而叶片、叶柄及根系硝酸还原酶活性则分别较后者降低44%、56%和38%。适当增铵减少硝态氮吸收量是增铵降低硝酸盐含量的主要原因。不同器官的功能与结构的不同决定其累积硝酸盐能力的不同;不同品种硝酸盐累积的差异取决于还原硝态氮能力的差异。     

菠菜叶片硝态氮还原对叶柄硝态氮含量的影响

选用3个菠菜品种,设置N.0.1和0.3.g/kg2个施氮水平进行盆栽试验。在不同时期采样测定叶片内、外源硝酸还原酶活性、硝态氮代谢/贮存库大小,以及加入外源硝态氮培养后叶片硝酸还原酶活性的变化,探讨菠菜叶片的硝态氮还原与叶柄硝态氮含量的关系。结果表明,叶片内源硝酸还原酶活性、内源/外源硝酸还原酶活性比值、叶片的硝态氮代谢库大小及代谢/贮存库比值与叶柄硝态氮含量呈相反趋势。加入外源硝态氮培养后叶片硝酸还原酶活性的增加程度与叶柄硝态氮含量相一致。叶片内源硝酸还原酶活性高低及其发挥程度,叶片硝态氮代谢库大小及硝态氮在代谢、贮存库中的分配是造成品种间叶柄硝态氮含量高低差异的重要原因。     

城市园林废弃物生物质炭对小白菜生长、 硝酸盐含量及氮素利用率的影响

【目的】我国温室种植蔬菜迅速发展,温室种植中肥料利用率低及蔬菜硝酸盐积累等问题日益突出。同时,我国城市化快速发展,城市园林废弃物日益增多,这些木质废弃物的处理也成为城市可持续发展的挑战。本文采用城市园林废弃物制成的生物质炭用于温室栽培生产,分析其对温室蔬菜产量和品质以及养分保持的影响,从而探索一种为绿色环保的现代城市农业服务的技术。【方法】本研究采用温室盆栽试验方法,以小白菜为研究对象,设置5个生物质炭添加水平。 C0 (0 g/kg, CK)、 C1(20 g/kg)、 C2(40 g/kg)、 C3(60 g/kg)和C4(80 g/kg)。研究生物质炭对小白菜产量、 植株硝酸盐含量、 土壤氮素含量与形态以及氮素保持效应的影响。【结果】与对照相比,添加不同比例的生物质炭均显著提高小白菜产量,其中,C3和C4处理下增产幅度达到75%,生物质炭添加量与产量呈显著正相关关系;生物质炭对小白菜植株地上部和地下部的影响并不一致,其中收获指数显著增加,提高幅度在2.5%～9.5%之间,有随着生物质炭用量增加而增加的趋势;对照处理小白菜地上部硝酸盐含量达504 mg/kg,各处理植株硝酸盐含量介于161～256 mg/kg之间,显著降低50%以上,特别是C1处理降低硝酸盐含量的幅度达到68%,而不同生物质炭添加量之间植株硝酸盐含量差异不显著;生物质炭的添加增加了土壤中总氮素的含量,氮素损失率由不施炭处理的5.6%降低到了3.3%以下,显著降低了42%,同时土壤氮素生产率较对照提高幅度大于35%;与C0相比较,生物质炭添加显著降低了土壤NO-3-N的积累,降低幅度在60%以上,生物质炭用量在4%左右时降低作用最大,达到80%,同时土壤NH+4-N在生物质炭添加下降低了77%,生物质炭对降低土壤中铵态氮和硝态氮的累积作用并不与其用量呈正相关,铵硝比随着生物质炭添加量而呈下降的趋势;同时从研究结果看,产量与土壤NH+4-N和NO-3-N含量呈负相关关系,与土壤全氮呈正相关关系,而蔬菜植株硝酸盐含量与土壤NH+4-N和NO-3-N含量具有相关性,但与土壤全氮含量相关性不显著。【结论】温室大棚栽培小白菜的土壤中, 加入不同量的生物质炭能显著提高小白菜产量,同时降低小白菜植株的硝酸盐含量,添加量在2%时效果最好;土壤硝态氮和铵态氮积累随生物质炭施入而降低;生物质炭显著降低氮素损失率而提高氮素生产率。本研究得出生物质炭通过降低损失、 吸持更多氮素而提高了氮素的持续供应,在增产的同时降低了蔬菜硝酸盐积累,提高了品质。因此,在温室大棚蔬菜生产的土壤中添加一定量生物质炭(本试验下添加2%～4%)可以达到高产和优质。     

不同硝、铵态氮水平配施对小白菜生长及硝酸盐累积的影响

采用土培盆栽试验方法,研究了7种不同硝、铵态氮水平配施(即NO3--N/NH4+-N比为:3/1,2/1,3/2,1/1,2/3,1/2和1/3)对小白菜植株株高、株重、产量及硝酸盐含量的影响。结果表明:在试验设计的硝、铵态氮配比水平范围(3/1～1/3)内,随硝/铵态氮施用量比值的降低,小白菜植株株高、株重及产量均大体表现出先升高尔后降低的趋势;而小白菜植株硝酸盐含量则大体表现出先升高尔后降低再升高的趋势。与硝铵比3/1处理相比,硝铵比2/3处理可分别提高小白菜植株株高、株重及产量15.57%、45.05%和13.67%,同时降低菜体硝酸盐含量37.49%。故硝铵比为2/3处理比较适宜土培小白菜的生长及蔬菜体内硝酸盐含量的降低。     

菠菜硝态氮累积和还原与植株生长的关系

通过盆栽试验,以两个硝态氮含量差异显著的菠菜品种为供试材料,在不同生长时期,测定了叶柄、叶片干重、水分含量、硝态氮含量及叶片内源和外源硝酸还原酶活性,研究菠菜硝态氮累积和硝酸还原酶活性的动态变化及其与植株生长变化的关系。结果表明,随生长期后移,叶柄、叶片及地上部干重和水分含量先增加而后降低,硝态氮含量则持续降低,低硝态氮累积品种S9的下降更为明显,出苗后52d和62d地上部分别降低了100%和89.7%;叶片内源和外源酶活性则随植株生长量增加而增加,高硝态氮累积品种S4增加（379%和199%）更明显,之后该品种酶活性随植株生长量降低而显著下降,品种S9却显著增加,分别为121%和288%。生长前期,品种S4硝态氮含量、干重增长速率及内源、外源酶活性均显著高于品种S9,内源/外源酶活性比值却明显低于后者;生长后期,除外源酶活性和内源/外源酶活性比值外,品种间差异均不明显。因此,生长前期高累积品种硝态氮含量降低较少,主要原因可能是其内源/外源酶活性比值（70.7%）较低,生长后期该品种的内源/外源酶活性比值（98.2%）显著增加后,硝态氮含量迅速下降进一步证明了这一推测。综合上述结果可知,内源/外源酶活性比值更能揭示植株生长变化引起的品种间硝态氮含量变化差异。     

增施CO2降低小白菜硝酸盐积累的机理研究

以低硝酸盐积累基因型（东妃）和高硝酸盐积累基因型（高雄甜脆）两种小白菜为材料,采用溶液培养法研究了增施CO2降低蔬菜硝酸盐积累的生理机制。结果表明,CO2浓度升高能显著提高2种基因型小白菜的生物量和硝酸还原酶活性,并降低根、茎叶各部位的硝酸盐含量。CO2浓度升高不仅促进了植株对硝态氮的吸收,而且植株吸收硝酸盐的累积量增幅均高于鲜重的增幅。由此可见,除了鲜重增加的稀释作用,处理后生理机制的变化也可能是CO2浓度升高引起硝酸盐含量降低的重要原因。研究还表明,增施CO2后“东妃”的硝酸盐含量降低百分率与硝酸还原酶活性的增加百分率呈极显著相关,而“高雄甜脆”的硝酸盐含量降低百分率则与鲜重的增加百分率的相关性达极显著水平。说明增施CO2后植株各部位硝酸还原酶活性提高及鲜重的增加均为引起硝酸盐含量降低的重要原因,但贡献率具有明显的基因型差异。     

不同基因型小白菜硝酸盐积累差异及筛选研究

采用溶液培养方法研究了43种基因型小白菜在不同硝铵比条件下体内硝酸盐含量的变化情况。结果表明,不同基因型小白菜的硝酸盐含量差异较大,东妃青梗菜、上海白叶四月蔓和夏优高抗为低硝酸盐含量基因型小白菜,而高雄甜脆小白菜、宝大矮棋青和苏州青为高硝酸盐含量基因型小白菜。硝铵比50/50是最适宜筛选的氮素形态比例,而叶片中的硝酸盐含量也是最适宜的筛选指标。对上述6个基因型小白菜进一步分析结果表明,不同部位硝酸还原酶、根系硝态氮最大吸收速率以及亲和力这三个因素对小白菜各部位的硝酸盐积累都有显著的影响,但在不同部位,这三个因素所起的贡献率不同。     

弱光下硝铵比对小白菜氮吸收和碳氮分配的影响

通过水培试验研究了弱光下不同硝铵比对小白菜硝酸盐吸收和体内碳氮化合物在不同器官间分配的影响。结果表明:全硝培养条件下,与自然光相比,弱光导致小白菜叶片、叶柄和根系的干物重分别下降了73.8%、82.2%和74.4%;总碳及氮含量也分别下降了76.7%、84.5%和79.4%及71.2%、79.5%和80.4%;根系活力和硝态氮吸收量也显著下降。通过调节弱光下营养液的硝铵比,降低了硝态氮的吸收,促进了碳的同化和氮的积累,小白菜的干物重增加。当硝铵比为85:15时,小白菜取得最大的干物重,总碳氮积累量、根系活力与硝态氮吸收量随铵的增加而持续减少。     

铵硝比例对不同基因型小白菜硝酸盐积累影响机理研究

本研究以前期工作中筛选出的硝酸盐积累量存在显著差异的2个不同基因型小白菜品种为材料,在人工气候箱水培条件下研究了不同铵硝比例对小白菜硝酸盐积累量、硝酸还原酶活性（NRA）和硝酸盐吸收基因NRT1和NRT2的表达量的影响。结果表明,不同铵硝比例对小白菜硝酸盐积累量有显著影响,且存在基因型差异。四月慢对硝酸盐吸收、积累及同化利用的能力都强于华冠青梗菜,尤其是在高NO3- 比例处理时。与华冠青梗菜相比,四月慢对NO3- 的同化利用的能力更不易受铵硝比例的影响。NRT1和NRT2主要在根部表达,且NRT1的表达量显著高于NRT2,NRT1和NRT2的表达量变化规律只能在一定程度上解释小白菜不同基因型间硝酸盐积累量的差异,小白菜不同基因型品种间硝酸盐积累量差异的机理还需要进一步研究。     

几种蔬菜对硝态氮、铵态氮的相对吸收能力

采用溶液培养方法探讨了莴笋、菠菜、小白菜和大青菜 4种蔬菜作物对硝、铵态氮的相对吸收能力以及这两种氮源对它们生长发育的影响。结果表明 ,单独供给NO3-N ,4种作物均生长发育良好 ;供给NO3--N +NH4+-N(NO3-∶NH4+=1∶1) ,生长量均有所下降 ,而单独供给NH4+-N时 ,生长量则大幅度下降。莴笋单独供给NO3--N时 ,其吸氮量显著高于供给NO3--N +NH4+-N的处理 ,大青菜、菠菜供给NO3--N +NH4+-N与单独供给NO3--N相比吸氮量大体相当 ;小白菜同时供应NO3--N +NH4+N时吸氮量最高 ,供给NO3--N时次之 ,供给NH4+-N时显著降低。供给NH4+-N时 4种作物吸氮量均比其它氮源显著降低。 4种作物对NO3--N与NH4+-N的吸收具有明显的偏向性。供给等氮量铵、硝态氮 (NO3--N +NH4+-N处理 )时 ,菠菜、小白菜吸收的NO3-N显著多于NH4+-N ,表现出喜硝性 ,莴笋则与此相反 ,表现出喜铵性 ;而大青菜对两种形态氮素的吸收量相差不多 ,表现出兼性吸收的特点。但上述偏向性具有阶段特点 ,即喜硝作物可能在某一阶段表现出喜铵性状     

崇明东滩湿地沉积物反硝化酶活性对干湿交替过程的响应研究

滨海湿地周期性干湿交替过程对沉积物氮素转化产生深刻影响,以崇明东滩湿地为原型对象,采集现场沉积物及海水样,通过室内模拟方法研究了沉积物反硝化酶-硝酸还原酶(Nar),亚硝酸还原酶(Nir),羟胺还原酶(Hyr)活性对干湿交替过程的响应。结果表明,半月潮驱动下干湿交替过程中,沉积物从干燥(7%)状态变湿(46%⁴9%)使Nar、Nir活性迅速增加,较高的酶活性(NO3--N 6.449%)使Nar、Nir活性迅速增加,较高的酶活性(NO3--N 6.4⁹.6 mg 10 g-124 h-1;NO2--N 5.59.6 mg 10 g-124 h-1;NO2--N 5.5⁷.8 mg 10 g-124 h-1)至少维持24 h以上;变干过程中,当含水量降至10%左右时,Nar活性短暂升高后逐渐降至很低水平,Nir活性呈现低但稳定的变化特征。日潮驱动下的干湿交替过程中,Nar、Nir活性分别稳定的变化在NO3--N 14.7±2.1 mg 10 g-124 h-1和NO2--N 8.7±1.8 mg 10 g-124 h-1;沉积物短暂淹水期间Hyr表现出较高活性。持续淹水过程中,Nar、Nir活性变化在NO3--N 10.37.8 mg 10 g-124 h-1)至少维持24 h以上;变干过程中,当含水量降至10%左右时,Nar活性短暂升高后逐渐降至很低水平,Nir活性呈现低但稳定的变化特征。日潮驱动下的干湿交替过程中,Nar、Nir活性分别稳定的变化在NO3--N 14.7±2.1 mg 10 g-124 h-1和NO2--N 8.7±1.8 mg 10 g-124 h-1;沉积物短暂淹水期间Hyr表现出较高活性。持续淹水过程中,Nar、Nir活性变化在NO3--N 10.3¹3.9 mg 10 g-124 h-1和NO2--N6.613.9 mg 10 g-124 h-1和NO2--N6.6⁹.6 mg 10 g-124 h-1;Hyr活性随淹水时间的持续有所增加但变异性较高。滨海湿地中、低潮滩带沉积物Nar、Nir活性相似并明显高于高潮滩带沉积物的酶活性,变干过程两种酶的活性低于较高含水量时沉积物的酶活性。     

NH4+-N/NO3--N比例对不同不结球小白菜品种的生长和部分生理指标的影响

The responses of three cultivars of Chinese cabbage (Brassica chinensis L.), one of the main vegetable crops in China, to different ratios of NH4+-N/NO3--N was investigated to find the optimal ratio of ammonium to nitrate for maximal growth and to explore ways of decreasing the nitrate content, increasing nitrogen use efficiency of Chinese cabbage, and determining distributions of nitrogen and carbon. Three cultivars of Chinese cabbage were hydroponically grown with three different NH4+-N/NO3--N ratios (0:100, 25:75 and 50:50). The optimal ratio of NH4+-N/NO3--N for maximal growth of Chinese cabbage was 25:75. The increase in the ratio of NH4+-N/NO3--N significantly decreased nitrate content in various tissues of Chinese cabbage in the order of petiole > leaf blade > root. The highest total nitrogen (N) content was found when the ratio of NH4+-N/NO3--N was 25:75, and N contents in plant tissues were significantly different, mostly being in the order of leaf blade > petiole > root. At the NH4+-N/NO3--N ratio of 25:75, the biomasses of Chinese cabbage cultivars 'Shanghaiqing', 'Liangbaiye 1' and 'Kangre 605' increased by 47%, 14% and 27%, respectively. The biomass, SPAD chlorophyll meter readings and carbon content of 'Shanghaiqing' were all higher than those of 'Liangbaiye 1', while nitrate and total nitrogen contents were lower. Thus, partial replacement of nitrate by ammonium could improve vegetable production by both increasing yields and decreasing nitrate content of the plants.     

氮、磷、钾配合施用对油菜硝酸盐含量的影响

田间和盆栽试验研究不同肥料形态及其配比对油菜体内NO_3-N累积的影响结果表明,N肥是油菜体内NO_3~--N的主要来源,N、P、K肥配施显著降低油菜体内NO_3-N含量。且N、P、K肥配施田间与温室栽培表现出较大差异,温室栽培下N、P、K最佳配施为N225kg/hm~2、P_2O_560kg/hm~2、K_2O45kg/hm~2,N:P_2O_5:K_2O为5:1.33:1,可保证高产和降低油菜体内硝酸盐含量。     

Influence of photosynthetic irradiance on nitrate reductase activity,nutrient uptake and partitioning in tomato plants

The objective of the present work was to study the nutritional behavior of tomato plants (Lvcopersicon esculentum Mill.) subjected to high pressure sodium (HPS) supplementary lighting in relation to nitrate reductase activity (NRA). Tomato plants were grown with or without HPS supplementary lighting at 2 different root‐zone temperatures (RZT). Supplementary lighting combined with low RZT promoted NRA and cation uptake. Magnesium uptake appeared particularly related to the NRA daily pattern. Effects of photosynthetic irradiance (PI) at two growth stages on partitioning of 45Ca and 86Rb were also investigated. Low light level stimulated 45Ca uptake in fruiting plants but depressed 86Rb uptake. A hypothetical mechanism involving the influence of NRA and K cycling on HCO₃‐ excretion by root is proposed to explain the effects of treatments on mineral uptake.     

不同施肥方式对海涂地黄花梨黄化叶片影响的研究

海涂黄花梨叶片黄化现象系植株铁素缺乏所致。试验表明,主干注射浓度为0.3%硫酸亚铁营养液,黄花梨叶片叶绿素含量10 d后由0.306 mg.g-1FW增加到0.812 mg.g-1FW,在较短时间内使黄花梨叶片达到复绿效果;叶面喷施0.3%硫酸亚铁营养液,10 d后黄花梨叶片叶绿素含量由0.306 mg.g-1FW增加到0.626 mg.g-1FW,叶片复绿效果明显,但20 d后叶绿素含量有所下降,新抽出叶片还有黄化症状;土壤施铁肥短期内效果并不明显。不同施肥方式下,黄花梨叶片活性铁含量变化趋势与叶绿素变化趋势基本一致,叶片中活性铁含量与叶绿素含量有很好的正相关关系,相关系数为0.887 3。     

小白菜硝酸盐积累量基因型差异机理研究

以高硝酸盐积累品种四月慢和低硝酸盐积累品种华冠青梗菜为材料,采用溶液培养方法,测定了0.2和2mmol/L NO3-处理下的硝酸盐积累量和硝酸还原酶活性,并应用Real-Time PCR技术检测了NO3-吸收基因NRT1和NRT2的表达量。结果表明:(1)除0.2 mmol/L NO3-处理时的叶片硝酸盐含量没有显著差异外,四月慢植株各部位的硝酸盐含量都显著高于华冠青梗菜,高浓度培养使品种间硝酸盐积累量差异增加,四月慢对NO3-水平增加的响应能力强于华冠青梗菜。(2)吸收液NO3-浓度12~0 mmol/L范围内,四月慢对NO3-离子吸收速率显著高于华冠青梗菜,且在高浓度下表现更显著。(3)在2 mmol/L NO3-处理下,NRT2在根、叶片、叶柄中的表达量都是四月慢显著高于华冠青梗菜,NRT1的表达量只有在根中四月慢显著高于华冠青梗菜,而在叶片和叶柄中都没有显著差异;在0.2 mmol/L NO3-处理下,NRT1和NRT2表达情况相同,都是在叶片和叶柄中四月慢显著高于华冠青梗菜,而在根中表达量品种间没有显著差异。(4)NRT1和NRT2的表达在一定程度上可以解释硝酸盐积累量的差异,可能还有其他的基因对硝酸盐积累的基因型差异起重要作用,尤其是0.2 mmol/L NO3-处理时。(5)四月慢的硝酸还原酶活性显著高于华冠青梗菜,即四月慢对硝酸根同化利用的能力强于华冠青梗菜。     

密云水库流域地下水硝态氮的分布及其影响因素

2008年11月至12月,采集了密云水库流域305个井的地下水样品,分析了其硝态氮含量。结果表明,密云水库流域地下水的硝态氮含量的平均值、超标率(10 mg L-1≤NO3--N<20 mg L-1)和严重超标率(NO3--N≥20 mg L-1)分别为6.81 mg L-1、13.77%和2.30%。其中村庄和菜地的地下水硝酸盐污染最为严重,35个村庄井和13个菜地井的地下水硝态氮含量的平均值分别为9.52 mg L-1和9.55 mg L-1,已接近WHO饮用水硝态氮含量10 mg L-1的限定标准,超标率分别为20%和15.38%,严重超标率分别为8.57%和7.69%。219个粮田井水的硝态氮水平位居中间,其硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为6.59mg L-1、14.61%和1.37%。10个林地井的地下水硝态氮含量是最低的,其平均值为2.66 mg L-1,无超标现象。潮河流域农田地下水的硝酸盐污染比白河流域严重。潮河流域农田(124个井)的地下水硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为8.42 mg L-1、21.77%和3.23%,而白河流域(122个井)则分别为5.03mg L-1、6.56%和0,即无严重超标现象。密云水库流域农田地下水的硝态氮含量呈现出上游低而下游高的趋势。玉米田地下水硝态氮含量在接近河道的地方有所降低,与地下水水位呈负相关,与化肥氮的施用量呈正相关,当地下水位小于7m时或当一年的化肥氮的施用量超过200 kg hm-2,存在地下水硝态氮含量超标的潜在危险。