磷施用量对烤烟根系生理及叶片光合特性的影响

【目的】根系作为吸收水分和养分的重要器官,其生理功能的强弱对烟草地上部分的生长发育有重要的影响。本研究分析磷施用量对烤烟不同生育期根系生理和叶片光合生理的影响,初步阐明磷素对烤烟生长的生理效应,明确烤烟品质形成的生理基础,为生产中合理施磷提供一定的参考。【方法】2014年在河南农业大学采用盆栽土培试验,设置四个处理,各处理P2O5用量分别为0(CK)、 3.5(T1)、 7.0(T2)和10.5 g/plant(T3),N用量为3.5 g/plant,N∶K2O=1∶3。在烤烟不同生育时期测定各处理烟株的根系活力、 根系总吸收表面积和活跃吸收表面积等根系生理指标以及中部叶的叶面积、 叶绿素含量和叶片的光合指标。【结果】在整个生育期内,T2处理烟株的根系活力强、 根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积大。团棵期(移栽后30 d左右)随施磷量的增加,上述根系生理指标及中部叶叶面积、 叶绿素含量不断增加,T3处理显著高于不施磷处理; 成熟期(移栽后90 d左右)T3处理叶片的叶绿素含量较其他处理下降更快。随生育期的推进,各处理叶片的净光合速率、 蒸腾速率、 气孔导度和胞间CO2浓度均呈现先升后降的变化趋势,在移栽后60 d达到最大值。与其它处理相比,T2处理叶片的净光合速率、 蒸腾速率和气孔导度在整个生育期内均最大,且在移栽后60 d时显著高于CK处理。根冠比随生育期的推进呈波动变化,但整体表现出上升的趋势。在整个生育期内,T3处理的根冠比最大,其次为CK,T1、 T2处理的根冠比相对较小。【结论】施用P2O5 10.5 g/plant的烟株在团棵期快速生长及成熟期叶绿素含量迅速下降的现象证明,在一定范围内,充足的磷素供应能促进烟株生育前期根系发育、 叶片扩展,生长后期烟叶适时落黄。磷用量对叶片光合性能和烟株根冠比的作用证明,磷素对叶片光合性能的促进作用建立在烟株根、 冠结构和功能协调一致的基础上,当根、 冠生长的协调性被打破,其叶片的净光合速率也随之降低。施用P2O5 7.0 g/plant 烟株整体表现最优,而施用P2O5 3.5 g/plant在基本满足烟株正常生长的同时能够降低生产成本,这对生产中如何确定磷肥的施用量提供了一定的参考。     

不同钾水平下外源铵对烟草幼苗根系生长及钾吸收的影响

为探明铵参与低钾胁迫下烟株根系的生长及吸钾机制,采用室内水培法,以“豫烟6 号”为试验材料,研究了不同供钾水平下外源NH4+ 对烟株根系的生长生理和钾吸收速率的影响。结果表明,未添加外源NH4+ 时,低钾胁迫下烟株根系可溶性蛋白、根系活力、烟株各部位干重和钾含量均显著低于常钾水平。两种供钾水平下,随着外源NH4+ 浓度增加,烟株根系干重、根系扫描参数、钾积累量和钾最大吸收速率均呈下降趋势,但根系可溶性蛋白含量和根系活力则先上升后下降并在外源NH4+ 浓度为1 mmol/L 时最大。外源NH4+ 可抑制植物根系高亲和及低亲和K+ 吸收系统,且NH4+浓度越大,钾吸收速率越低,其中溶液K+ 浓度为0.2 和10 mmol/L 时,N5.00 较N0处理分别显著降低55.78% 和37.68%。可见,低钾胁迫显著抑制烟株根系生长和钾吸收,而外源NH4+ 可抑制高亲和或低亲和的K+ 吸收系统,从而影响烟株的钾吸收速率和吸收量。     

FACE对三系杂交籼稻汕优63根系活性影响的研究

2005、2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高（FACE）研究平台,设计施N量为125kg·hm^-2（LN）、250kg·hm^-2（NN）处理,研究大气CO2浓度比对照高200umol·mol^-1的FACE处理对三系杂交籼稻汕优63根系活性的影响。结果表明：（1）FACE处理使汕优63不同生育时期单位干质量根系的总吸收面积、活跃吸收面积、α-萘胺氧化量等根系活性指标均极显著小于对照。由于FACE处理促进汕优63根系发生量的大幅度增加,因此分蘖期、拔节期其单穴根系活性与对照多无明显差异,到抽穗期FACE处理单穴根系活性显著大于对照;（2）拔节期、抽穗期汕优63每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积、根干质量与单位干质量根系活性的关系密切,根量越大单位于质量根系活性越低;（3）不同生育时期汕优63植株含氮率与单位干质量的根系活性多呈正相关,植株碳氮比与单位干质量的根系活性多呈负相关;（4）FACE处理汕优63根系生长量大、植株含氮率低、碳氮比高等可能是造成其单位干质量根系活性低于对照的重要原因。     

不同化感潜力水稻品种对低钾的生理与分子响应

选择国际公认的化感水稻品种“P1312777”和非化感水稻品种“Lemont”为材料,在K元素为5mg·L^-1（低K）和40mg·L^-1（正常K）2个水平的营养液中培养,通过水稻形态学指标（根长、株高、根冠比和生物量）、生理生化指标（SOD、POD、CAT、根系活力及植株中N、P、K含量）,评价不同化感潜力水稻品种对低K胁迫的生理响应,并采用实时荧光定量PCR（Realtime Fluorescent Quantitative PCR,FQ-PCR）,分析了低K胁迫下水稻根和叶中与N、P、K吸收利用相关的12个关键酶的基因表达差异。结果表明,低K促进了化感水稻“P1312777”根的生长,根冠比加大,生物量增加,但对株高的影响不显著;而该条件下非化感水稻“Lemont”的上述指标均受到不同程度的抑制。低K对两种水稻的保护酶系（SOD、POD、CAT）和根系活力均有一定程度的抑制作用,植株中N、P、K含量降低,但非化感水稻“Lemont”受抑制的程度远大于化感水稻“P1312777”。FQ-PCR检测结果表明,低K胁迫下两种水稻根、叶中的12个关键酶的基因均呈现上调表达,而化感水稻“P1312777”的基因表达上调倍数均明显大于非化感水稻“Lemont”。低K胁迫下两种水稻品种的形态学差异、生理与分子响应均表明,化感水稻“P1312777”比非化感水稻“Lemont”具有更强的适应K匮乏的能力。     

基于形态参数的水稻根系三维建模及可视化

构建基于形态特征参数的水稻根系几何模型,实现不同生长条件下水稻根系生长动态的三维可视化。本文通过分析水稻根尖生长随生育进程的变化模式,构建了水稻单根三维显示模型,包括根节点初始位置和生长方向的确定以及根轴的空间模拟等;进一步结合水稻根系拓扑结构,以生长度日（GDD）为驱动因子,建立了水稻根系三维重构模型,包括不定根初始发生时间和位置、不定根初始伸展角度、不定根伸长速率、不定根空间分布模型等;然后在Visual C++环境下,结合可视化显示模块、场景控制模块、人机交互界面和数据库模块等,研制了水稻根系三维可     

褪黑素调控根系生长和根际互作的机制研究进展

【目的】根系生长和根际互作是影响植物对土壤养分吸收的关键因子。根系在土壤中穿插生长,不断改变其形态可塑性,进而改变根系构型,扩大与土壤的接触面积以获取所需养分。同时根系的生理可塑性协同根系形态可塑性显著影响根际互作效应,为植物经济高效获取养分资源提供可能。探究褪黑素等内源生长调节因子对根系形态和生理可塑性的调控机制,揭示通过最大化根际效应强化根际互作的有效途径,对集约化作物体系提高养分利用效率,促进绿色增产增效,具有重要的理论与实践意义。主要进展褪黑素作为新型植物生长调节信号分子,在盐害、干旱和低温等非生物胁迫中具有增强植物抗逆性、改善植物生长等重要调节作用。褪黑素显著改变根系生长,对植物主根生长主要表现为抑制作用,对侧根及不定根的发育和生长具有浓度依赖性调节,从而深刻影响植物根系构型。褪黑素调控根系生长的机制尚不清楚,总结已有进展表明:一方面褪黑素调节光周期,影响光合产物的运输和糖信号,从而调控地下部碳分配和根系生长;另一方面,褪黑素还能与生长素等植物激素互作,参与激素对植物生长调控的信号通路,从而对植物的生长发育和新陈代谢产生影响。这些进展对深入揭示褪黑素调控根系生长发育的机制提供了重要依据。问题与展望根系的生长发育以及根系构型的改变显著影响根际过程和根际互作,褪黑素作为调控因子在不同养分环境条件下显著影响根系的形态可塑性。然而,褪黑素在根际过程和根际互作中的作用机制并不清楚,有关研究亟待加强。深入探究褪黑素参与根际互作的机制,理解褪黑素调控根系生长和根际过程的作用途径,可为集约化农业体系下精准调控作物根系生长,强化根际互作,提高养分利用效率提供科学依据。     

氯化钾对干旱胁迫下马铃薯根系生理及形态的影响

以马铃薯品种"大西洋"为材料,研究了6个钾肥施用量(以K2O计):CK(0 g/株)、C1(1.2 g/株)、C2(2.4 g/株)、C3(3.6 g/株)、C4(4.8 g/株)、C5(6.0 g/株)对2个干旱胁迫程度[轻度干旱胁迫("轻旱,D1")、中度干旱胁迫("中旱,D2")]和正常灌溉下马铃薯根系生理和形态发育特征的影响。试验结果显示,根系生理方面,干旱胁迫下增施钾肥可不同程度地增强马铃薯根系抗旱性。各处理马铃薯根系含水量、地下部分干重、根冠比表现为D1D2,除根冠比在各施肥处理间无显著差异外(P﹥0.05),以上指标均以C3处理效果最为显著(P0.05)。各处理马铃薯根系超氧阴离子产生速率、丙二醛含量表现为D2D1,且C2处理下降幅显著(P0.05)。根系活力、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性分别在C1、C2、C3处理及以下表现为D2D1,此后相反;过氧化物酶活性整体上表现出D2D1的变化趋势。以上指标在C2处理下效果显著(P0.05)。根系形态方面,整体上看,钾肥作用下马铃薯总根长、根直径、根表面积、根体积增加,根尖数减少。各处理下马铃薯根直径、根表面积、根体积表现为D1D2,总根长、根尖数分别在C2、C3处理及以下表现为D2D1,此后相反;干旱胁迫下根系各形态指标对钾肥增施量的响应较为复杂,整体表现为"轻旱高钾促进,中旱低钾促进"的变化趋势。产量方面,干旱胁迫导致薯重降低,增施钾肥提高了马铃薯单株总薯重,以C3处理增产效果最显著(P0.05)。综合以上分析认为,钾肥的施入应充分考虑当地土壤水分状况并依此制定合理的施入量,这样才有利于马铃薯根系抗性的提高和形态的建成。     

氮水平对盆栽沙培番茄苗期根系三维构型与氮素利用的影响

为了研究施氮量对番茄苗期根系三维空间分布与氮素吸收利用的影响,以中杂109番茄幼苗为材料,采用沙培盆栽方式并设置3个氮素水平处理,利用~(15)N示踪法和三维数字化仪分别研究幼苗根际氮素吸收运转效率与根系三维构型。结果表明:施氮肥4 mmol/L处理番茄幼苗根系总长、根表面积和根系分支密度分别高于20 mmol/L处理16.5%、17.5%和~(15).5%;4 mmol/L处理幼苗根系三维构型是半径窄而深度深,20 mmol/L处理根系三维构型是半径宽而深度浅,4 mmol/L根系的平均深度较20 mmol/L处理高30%、但半径宽度较20 mmol/L处理低8%,12 mmol/L处理下幼苗根系半径宽度与深度均匀分布;高氮浓度会提高根系~(15)N吸收率与分配率,各器官~(15)N分配率为叶茎根,说明根际氮素转运对叶的贡献率最大;12 mmol/L处理幼苗~(15)N转运量与氮素利用率最高分别为508.3 mg/株和8.9%,20 mmol/L处理较4 mmol/L处理~(15)N转运量高128 mg/株,但是氮素利用率却降低2%。研究表明苗期管理上可以适当降低施氮量,番茄幼苗会主动改变根系三维构型来提高氮素利用效率。     

低磷胁迫下熊猫豆侧根增多的生理机制研究

采用溶液培养方法,通过外源添加生长素吲哚-3-乙酸（IAA）及生长素极性运输抑制剂2,3,5-三碘苯甲酸（TIBA）,研究了低磷胁迫下熊猫豆根系构型与生长素相关代谢酶活性之间的关系,以阐明生长素在低磷胁迫下塑造植物根系构型的作用。结果表明,熊猫豆在低磷胁迫下形成特定根系构型,具体表现为侧根增多。IAA在侧根发生过程中起重要作用,外源IAA可以在一定程度上模拟低磷信号引导的侧根发生,而生长素极性运输抑制剂TIBA则显著抑制侧根发生。根系中生长素代谢相关酶生长素氧化酶（IAAO）和过氧化物酶（POD）活性在根构型形成过程中呈现规律性变化。低磷环境下熊猫豆根系中的IAAO、 POD酶活性均高于正常施磷的处理。外源IAA可以增加这两种酶的活性,而TIBA则能够逆转低磷诱导的IAAO、 POD活性的增加。     

紫穗槐幼苗根系形态对NaCl盐胁迫的响应

[目的]探究紫穗槐幼苗根系形态对NaCl盐胁迫的适应特征,为盐渍化地区植被优化及恢复提供理论依据。[方法]以1 a生紫穗槐幼苗为试材,分析紫穗槐幼苗株高、基径和根长、表面积、体积、根尖数等重要的根系形态特征指标。[结果]随着盐浓度的增加,紫穗槐幼苗株高、基径和总根、中根各构型指标均呈现先升高后下降的趋势;盐浓度为0.3%时,除细根体积外,各指标达到最大值,且均表现显著促进作用(p0.05);盐浓度达到0.9%时,各指标受到了显著抑制(p0.05)。[结论]当盐浓度为0.3%时,对紫穗槐根系生长有促进作用;当盐浓度达到0.9%时,其生长明显受到抑制。     

延边烟区不同土壤的根际土壤微生物生态效应研究

为揭示烤烟根际微生物数量及酶活性的变化规律,阐明烤烟-土壤-微生物之间的协同作用机理,在延边烟区采集不同土壤类型的烤烟根际土壤,研究了烤烟根际土壤微生物生态效应.结果表明:不同土壤条件下烤烟各时期根际微生物区系和微生物生理菌群数量存在着较大的差异,其中暗棕壤黏土和暗棕壤黑砂土比白浆土更适合细菌和解钾菌的生长,白浆土真菌数的变化幅度较大可能是引起烟叶质量变差的原因之一,暗棕壤黏土和暗棕壤黑砂土在烤烟生育期内放线菌数量的变化较大,明显大于白浆土;自生固氮菌在移栽后 60 天前数量均较低,60 天后急剧升高,100 天时暗棕壤黏土和暗棕壤黑砂土自生固氮菌数量显著高于白浆土;氨化菌生长的最适宜期出现的早晚顺序为:暗棕壤黏土＞暗棕壤黑砂土＞白浆土;生育期内根际土壤解磷菌数变化较大,暗棕壤黏土烟株在旺盛生长时期的解磷菌数显著高于其他 2 种类型土壤.过氧化氢酶活性的变化规律很大程度上受土壤类型的影响,而转化酶和多酚氧化酶变化受土壤类型影响较小,但两者的大小受土壤类型的影响.     

干旱胁迫下枸溶性钾肥配施对烤烟土壤理化性质、微生物数量及根系生长的影响

为探明枸溶性钾肥与硫酸钾肥配施对土壤改良和烤烟生长的影响,通过盆栽烟株进行干旱处理,研究枸溶性钾肥不同配施比例在干旱胁迫条件下对土壤理化性质(土壤容重、土壤孔隙度、土壤钾含量),土壤微生物(真菌、细菌、放线菌)活性以及根系生长(根系生物量、根系构型参数、根系活力)的影响。结果表明,施加枸溶性钾肥可使土壤容重降低、孔隙度增大、速效钾和缓效钾含量增加、微生物数量提高,促进烤烟根系生长。在正常水分调控下,以75%枸溶性钾肥+25%的硫酸钾肥的处理最佳;在干旱胁迫条件下,以50%枸溶性钾肥+50%硫酸钾的处理最佳。在烤烟实际生产中,建议在保水能力差的土壤或降雨量少的烟区配施枸溶性钾肥。本研究对改善植烟土壤和提高烟叶品质具有指导意义。     

不同磷效率玉米自交系根系形态与根际特征的差异

通过三室根袋栽培试验,对3种磷高效型和3种磷低效型的玉米自交系在2种不同磷水平下的植株生物量、吸磷量、根系形态、根际pH值以及根际磷酸酶进行研究,比较不同磷利用率基因型玉米自交系的根系形态及根际特征的差异。结果表明,在低磷情况下,磷利用率高的玉米自交系其植株生物量中的根干重、植株的吸磷量、根系形态中的根尖数与根长以及根际磷酸酶的活性方面均高于磷利用率低的玉米自交系。植株的根部干重:磷高效的1号品种（hp1）显著高于磷低效的2号品种（lp2）,hp2显著高于lp1、lp2、lp3;hp1、hp2的地上部与根系的吸磷量均显著高于lp2、lp3。hp1、hp2根尖数、根长显著高于磷低效型的lp2、lp3。hp1、hp2、hp3根际土壤的酸性磷酸酶活性显著高于lp2、lp3。其他指标如植株地上部分干重、pH值,磷高效型玉米自交系也存在一定优势。所有品种中hp2与lp3的差异最为显著。     

改良剂对土壤酸碱度和烤烟生长及烟叶中重金属含量的影响

为筛选出高效安全的酸性植烟土壤改良剂,采用盆栽试验研究了不同改良剂(生石灰、白云石粉和熟石灰,用量为0.66 g/kg风干土)对酸性土壤p H、烟株生长和烟叶重金属吸收的影响。结果表明,施用石灰和白云石粉均能提高土壤p H,其中生石灰提高的幅度达到0.52单位;改良剂能够促进根系的生长,增加烟株干物质的积累,生石灰、白云石粉、熟石灰处理旺长期烟株总干重分别增加了13%、9%和17%;白云石粉处理增加了烟叶总糖、还原糖含量和糖碱比,石灰处理则降低了总糖和还原糖含量;白云石粉处理显著增加了烟叶的Cd含量,而石灰处理则降低了烟叶的Cd含量,但各处理烟叶中重金属含量均较低。综合考虑改良剂的效果和烟叶的安全性,石灰是烟区酸性土壤改良、提高烟叶产量和安全性的有效技术措施。     

烤烟不同生育时期分根区交替灌溉的节水调质效应

为寻找烟田节水调质灌溉方式的理论依据,本文通过盆栽试验研究了两种施肥条件下,不同生育时期分根区交替灌溉（APRI）对烤烟生理特性、水分利用以及主要品质指标的影响。结果表明,APRI能有效地调节气孔开度,降低气孔导度和蒸腾速率,减少其奢侈蒸腾耗水,达到节约灌水量和提高水分利用效率（WUE）的目的。与常规灌溉（CI）相比,不同生育期APRI处理低肥时平均节水10.6%,高肥时平均节水6.1%,低肥时烟叶WUE平均提高2.3%。APRI还可以明显提高烟叶K、还原糖和粗蛋白含量,改善烟叶的内在品质。与CI相比,APRI处理烟叶K和粗蛋白含量,低肥时平均提高19.9%和7.1%;高肥时平均提高29.5%和15.1%,低肥伸根期APRI还原糖含量提高17.6%,烟碱含量降低25.7%。本研究结果表明,低肥时在烤烟伸根期进行分根区交替灌溉是烟叶生产中一种较好的节水调质的烟田灌溉方式。     

高基施比例条件下施氮量对覆膜种植烤烟氮素利用的影响

2009年采用大田小区试验,在广东南雄烟区探讨了高基肥比例条件下(无机肥料N基追比为7:3)施N量对覆膜种植烤烟N素利用的影响。试验结果表明:①饼肥和猪粪(N=64.50 kg/hm2,其中饼肥N 42.00%,不施用无机肥料N)有较强的持续供N能力,在烤烟移栽后30~75天使烟株根际土壤NO3--N浓度仍能维持在550.00 mg/kg以上;②在基施饼肥和猪粪(N=64.50 kg/hm2)的基础上,增施48~168 kg/hm2的无机N肥可显著提高烤烟移栽后75天前烟株根际土壤NO3--N含量,但在移栽75天后烟株根际土壤NO3--N积累效应不显著;③试验无机肥料供N范围内(48~168 kg/hm2),施N量对烤烟产量、产值、等级结构和内在化学品质无显著影响,但48 kg/hm2的施N量处理其N肥利用率和农学利用率极显著高于108kg/hm2和168 kg/hm2处理;④在广东南雄烟区地膜覆盖栽培条件下,基施64.50 kg/hm2有机N、配施48 kg/hm2无机N(基追比为7:3)可有效满足烤烟N素营养需求,提高N肥利用率和烟农的经济效应。     

皖南烤烟根际微生物与焦甜香特色风格形成的关系

2006-2007 年对皖南烟区 4 种主要质地土壤冲积粉沙土、河滩沙壤土、冲积沙壤土和水稻土烤烟根际微生物进行了系统研究,发现不同生长期烤烟根际微生物的数量团棵期最少,至旺长期最多,成熟期和采收期逐渐减少.与之相似,根际微生物生物量C(MBC)以团棵期最低,旺长期和成熟期较高,采收期有所下降.在皖南选取具代表性的 19 个土样,包括 7 种不同质地土壤,种植 4 个烤烟品种,分析发现根际 MBC 与有机质和碱解N含量呈极显著的正相关,据此可将土样分为 3 大类型,分别是低 MBC 的相对贫瘠的土壤、中等 MBC 的中等肥力的土壤和高 MBC 的肥沃土壤.焦甜香气较好的烤烟多集中于MBC在 350～380 mg/kg干土的中等肥力的土壤上.表明烤烟旺长期根际 MBC 与烤烟品种无关,而仅与土壤性质有关,焦甜香特色风格的形成与根际 MBC 有密切的关系.     

微生物有机肥配施氮肥对烤烟SPAD值、烟叶酶活性及根系活力的影响

烟叶生产在我国国民经济中占有重要地位,已连续十余年成为全国第一利税大户[1]。我国的烟叶种植面积和产量均居世界首位,然而化肥的长期施用已引起烟田土壤酸化、板结,磷、钾等养分利用率不高,难以供应烤烟生长所需均衡、充足的营养,从而造成烟叶产量和内在品质持续下降,如油份减少、香气不足等,导致种植效益降低[2-3]。施肥是作物增产提质的物质基础,就烤烟而言,施肥的目的不仅要提高单     

一株具有固氮功能的烟草根际微生物的鉴定及其初步效应

应用16S rDNA序列分析构建系统发育树,结合生理指标、生化反应,对分离自烤烟根际的固氮菌菌株N05进行了分类鉴定,并通过小区试验探讨其对烤烟生产的效应。结果表明,自生固氮菌N05属于产碱菌属（Alcaligenes）,粪产碱菌（Alcaligenes faecalis）。将固氮菌N05制成菌肥,烤烟移栽时施入（30 kg/hm2）同时施用80% 的氮肥（B+80% N）,与全量施用氮肥（FN）相比,B+80% N烤烟根际固氮菌的数量平均提高3.6倍,放线菌的数量显著降低;圆顶期烤烟根际土壤中除Mg 元素的有效性略有降低外,P、K、Ca、Cu、Zn、Fe和 Mn 等元素的有效性均有不同程度的提高,提高幅度在 2.51%～ 46.08%。烤烟杀青样中 N 的平均含量也高于FN。在减施氮肥的情况下,应用固氮菌肥可提高烤烟根际固氮菌数量和矿质元素的有效性。