植物中氮素利用及硝态氮转运蛋白的研究进展

硝态氮转运蛋白在植物吸收利用氮素方面发挥主要功能,植物生长发育过程中对氮素的吸收、转运和再利用都需要硝态氮转运蛋白参与调控。目前硝态氮转运蛋白主要分为四类:NRT1(NPF)、NRT2、SLAC/SLAH、CLC。硝态氮在植物吸收、代谢和基因表达方面是一种很重要的信号调控分子,硝态氮转运蛋白可作为植物的硝态氮受体。通过论述氮素代谢过程中硝态氮转运蛋白家族基因的功能和在拟南芥等作物中的研究现状,为作物的抗逆性研究和优良品种的培育提供参考。     

硝铵尿素液肥在酱用番茄上的田间肥效试验

硝铵尿素液肥(Urea Ammonium Nitrate solution)简称UAN液肥,是由尿素、硝铵和水配制而成。硝铵尿素溶液是将硝态氮、铵态氮、酰胺态氮三种氮源集中于一种产品,可以发挥各种氮源的优势。硝态氮可以提供即时的氮源,供作物快速吸收。铵态氮一部分被即时吸收,一部分被土壤胶体吸附,从而延长肥效。本文通过滴灌系统在番茄作物上施用UAN液肥产品,验证其对番茄生长及产量的影响,结果表明,施用UAN能够提高肥料利用率,明显增加番茄产量。     

铵态氮影响小白菜硝酸盐积累及其机制研究

采用溶液培养试验,研究了铵态氮对6个小白菜材料的硝酸盐积累特点和对硝酸还原酶活性(NRA)的影响。同时探讨了铵态氮对根系吸收NO3-的速率及对品质与产量的影响。结果表明,铵态氮能够显著降低小白菜体内硝酸盐累积,而且,本研究发现铵态氮不是通过加快硝态氮代谢降低硝酸盐累积,而是通过抑制根系对硝态氮的吸收降低硝酸盐累积。本研究还发现,适当的铵态氮和硝态氮比例能够提高小白菜产量和品质,而单一的铵态氮显著降低小白菜产量和品质。     

香蕉硝态氮吸收动力学参数确定方法研究

为了研究香蕉硝态氮吸收动力学特征,确定合理的数据处理方式和参数量纲,利用改进耗竭法,研究香蕉硝态氮吸收动力学数据处理方式及参数量纲表示方式。结果表明,3种不同的数据处理方法和参数量纲得到的香蕉苗期硝态氮吸收动力学参数不同。用相关系数的平方作为数据评价和取舍标准,在本试验中Lineweaver-Burke(LB)法得到的数据准确性最高,该方法得到的回归方程的相关系数(R2)在0.918~0.988之间,均达到显著水平;该方法用根干重或根鲜重为量纲得到的动力学参数较为合理,达到极显著水平,Vmax和Km变化规律一致。     

营养液pH变化对刺梨苗吸收硝态氮和铵态氮的影响

研究介质pH变化条件下刺梨(Rosa roxburghii)对不同形态氮素吸收特性的影响,能为不同pH土壤上刺梨的合理施肥提供科学依据。本研究以‘贵农5号’刺梨实生苗为材料,采用营养液培养和离子耗竭法,在分别供给硝态氮和铵态氮的条件下,设置营养液分别为pH 4、5、6、7、8、9的6个处理,测定不同pH营养液培养的刺梨苗对NO₃^-、NH₄⁺的吸收动力学参数和刺梨苗的植株高度、干重生物量、氮含量及氮吸收量,分析营养液pH变化与NO₃^-、NH₄⁺的吸收动力学参数的相关性和营养液pH变化与刺梨苗植株高度、生物量、氮含量和氮素吸收量的相关性。研究结果表明,刺梨根系对硝态氮、铵态氮及总氮的吸收规律均符合Michaelis-Menten酶动力学方程。营养液的pH变化能够改变刺梨苗根系对NO₃^-和NH₄⁺的吸收特性。在营养液pH 4~9的范围内和供给硝态氮的条件下,刺梨实生苗的根系对NO₃^-的最大吸收速率(I_max)、根系与NO₃^-的亲和力、NO₃^-流入根系的速率(α)、植株高度、干重生物量、氮含量及氮的吸收量随营养液pH的增大而明显降低,营养液的pH变化与上述指标呈极显著负相关。在供给铵态氮的条件下,刺梨实生苗根系对NH₄⁺的上述指标随营养液pH的升高而明显增大,营养液的pH变化与上述指标呈极显著正相关。在酸性条件下有利于刺梨苗对硝态氮的吸收,升高营养液的pH不利于刺梨苗吸收硝态氮。碱性条件有利于刺梨苗对铵态氮的吸收,酸性条件对刺梨苗吸收铵态氮有不利影响。     

三江平原草甸小叶章群落对不同形态氮的吸收偏好

为探讨三江平原植被对不同形态氮的吸收偏好,以三江平原典型植物群落——草甸小叶章群落为研究对象,利用¹⁵N示踪技术,施加标记的NH⁺₄-N和NO^-₃-N。结果表明：草甸小叶章群落5种植物均表现出喜硝性,且优势种小叶章吸收的铵态氮和硝态氮最多。优势种小叶章不同器官短期内偏好硝态氮的优先顺序为叶>茎>根。土壤中大部分外源氮被植物吸收,土壤残留的铵态氮多于硝态氮。     

硝化抑制剂对不同氮肥运筹下棉田土壤及棉株功能叶片氮素积累的影响

 通过在棉田中施用硝化抑制剂双氰胺（DCD）实现棉花增铵营养的途径，来改变传统棉田氮肥运筹途径和营养状况，同时考察了由此导致的棉田土壤和棉株功能叶片中氮素变化动态。结果表明：2％DCD的施用促进了棉株对氨基态氮的吸收而抑制棉株对硝态氮的吸收；同时也减少了棉田土壤中残留全氮含量、维持了土壤较高的氨基态氮含量，提高了氮肥吸收利用效率、节约了氮肥资源。进一步表明棉田中施用增铵营养在生理和生态上具有重要的意义。     

冬小麦—夏玉米轮作体系优化施氮对土壤硝态氮的影响

为了建立小麦/玉米轮作体系下的作物营养诊断推荐施肥技术体系，确定最佳施肥方案，对不同施肥方式下每一季作物进行硝态氮、产量、施肥量进行观测。结果表明，不同的施肥处理对作物产量影响显著，优化施肥产量提高2.73%~6.39%。不施肥处理条件下，二、三季作物产量显著降低，四季作物减产幅度趋于平衡；长期优化施肥使0~60 cm土壤硝态氮含量维持在同一个水平，而长期习惯施肥则使土壤硝态氮含量有增高的趋势；长期不施肥使土壤硝态氮含量稳定在较低水平；优化施肥节约化肥36.84%~52.97%。上述三种施肥方式以优化施肥最佳。     

柽柳根不同区域吸氮特性研究

为了探讨柽柳根不同区域的氮素吸收特性，采用非损伤离子探测技术，测定了柽柳根尖、分生区、伸长区和根毛区的铵离子和硝酸离子的流量；硝态氮肥和铵态氮肥对柽柳生根和管花肉苁蓉接种的影响。结果：（1）柽柳根的根尖、分生区及伸长区表现为硝酸离子内流，分别为9.7、12.9、11.7 pmol/(cm2?s)，根毛区则表现为硝酸离子外流，达到11.0 pmol/(cm2?s)；而柽柳根的根尖、分生区、伸长区和根毛区均表现为铵离子外流，分别为47.3、36.7、37.8、21.7 pmol/(cm2?s)。结果显示，柽柳根具有吸收硝态氮而排出铵态氮的吸氮特性。（2）施用硝态氮肥提高单株柽柳生根条数和管花肉苁蓉接种个数。     

不同铵硝比的氮素营养对菠菜产量和可溶性草酸含量的影响

[目的]采用水培试验,研究了不同铵硝比的氮素营养对菠菜产量和可溶性草酸含量的影响.[方法]用5种不同铵硝比的氮素营养处理菠菜幼苗,36d后采集样本,观察不同铵硝比的氮素营养对菠菜产量和草酸含量的影响.[结果](1)从铵硝比100∶0到0∶100,随着营养液中硝态氮比例的增加,菠菜地上部鲜重不断增加,铵硝比为0∶100时,菠菜的产量最高,地上部单株鲜重平均值为6.2g,分别是铵硝比为25∶75和100∶0处理的1.2倍和5.9倍;(2)随着铵硝比的降低,菠菜茎叶中可溶态草酸的含量是逐渐降低的,在铵硝比为25∶75时,菠菜茎叶中草酸含量最低,之后又呈现上升趋势.营养液中硝态氮占全氮的百分数和菠菜茎叶中可溶态草酸含量之间呈现出显著的二次曲线相关.[结论]铵硝比越低,菠菜产量越高;铵硝比为25∶75时,菠菜茎叶中草酸含量最低.     

双氰胺对马铃薯农田土壤全氮及N_(min)含量的影响

通过田间试验,研究双氰胺(DCD)对块茎类蔬菜马铃薯各个生长时期农田土壤全氮含量、Nmin的影响。试验种肥采用4个不同处理:铵态氮肥+过磷酸钙+双氰胺、铵态氮肥+过磷酸钙、硝态氮肥+过磷酸钙、过磷酸钙。采用比色法测定不同生育期马铃薯根系土壤全氮含量。结果表明:加入双氰胺后,土壤中全氮含量均显著提高(P0.05),说明双氰胺起到了抑制硝化的作用;与铵态氮肥相比,施用相同数量的硝态氮肥,土壤中Nmin的含量较大,这意味着马铃薯可能吸收较多的铵态氮,或在此试验田条件下,使用铵态氮肥的损失较大;由于硝态氮肥增产效果最好,而且铵态氮肥中添加双氰胺未引起马铃薯产量显著提高,所以施用硝态氮肥,土壤中Nmin的含量较高可能是铵态氮肥损失较大的原因所致,而非马铃薯吸收较多的铵态氮的缘故。     

Correlation Studies on Ammonium/Nitrate Concentrations in Soil and Growth and Yield of Wheat

A field experiment was conducted at the Indian Agricultural Research Institute, New Delhi to study the growth and yield of wheat as influenced by the concentrations of ammonium-N and nitrate-N in soil. A series of ammonium and nitrate nitrogen concentrations in soil on a time frame was developed by treating prilled urea with nitrification inhibitors DCD or neem cake as well as by changing the dose and time of N application. The study revealed that number of tillers m^-1 as well as ears m^-1 row length were significantly positively correlated with ammonium-N concentration at 15 and 30 DAS and nitrate-N concentration at 30 and 45 DAS. Number of grains ear^-1 was significantly positively correlated with ammonium-N at 30, 45 and 60 DAS and nitrate-N at 45 and 60 DAS. Ultimately grain yield in wheat was significantly positively correlated with ammonium-N concentration at 15 and 30 DAS and nitrate-N concentration at 30, 45 and 60 DAS. The response between grain yield and concentrations of both ammonium and nitrate forms of N was quadratic. The optimum concentration of ammonium-N in soil for maximum grain yield gradually decreased with the age of the crop from 54.6 to 63.6 μg g^-1 at 15 DAS to 22.7 to 26 μg g^-1 at 30 DAS. In the case of nitrate-N its optimum concentration for maximum grain yield increased with age of the crop from 25.1 to 30 μg g^-1 at 15 DAS to 31.6 to 34 at 45 DAS and it decreased thereafter.     

双氰胺对马铃薯农田土壤铵态氮、硝态氮转化的影响

研究双氰胺对马铃薯各个生长时期农田土壤铵态氮、硝态氮转化的影响,为块茎类蔬菜生产进行科学合理施肥提供依据。试验种肥采用4个不同处理:铵态氮肥+过磷酸钙+双氰胺、铵态氮肥+过磷酸钙、硝态氮肥+过磷酸钙、过磷酸钙。采用比色法测定不同生育期马铃薯根系土壤铵态氮、硝态氮含量。结果表明,加入双氰胺后,土壤中铵态氮含量显著提高(P0.05),硝态氮含量显著降低(P0.05)。说明双氰胺作为硝化抑制剂同样适用于马铃薯等块茎类蔬菜,可以提高氮肥利用率,达到增产节约的目的。     

A cropping system assessment framework—Evaluating effects of introducing legumes into crop rotations

Methods are needed for the design and evaluation of cropping systems, in order to test the effects of introducing or reintroducing crops into rotations. The interaction of legumes with other crops (rotational effects) requires an assessment at the cropping system scale. The objective of this work is to introduce a cropping system framework to assess the impacts of changes in cropping systems in a participatory approach with experts, i.e., the integration of legumes into crop rotations and to demonstrate its application in two case studies. The framework consists of a rule-based rotation generator and a set of algorithms to calculate impact indicators. It follows a three-step approach: (i) generate rotations, (ii) evaluate crop production activities using environmental, economic and phytosanitary indicators, and (iii) design cropping systems and assess their impacts. Experienced agronomists and environmental scientists were involved at several stages of the framework development and testing in order to ensure the practicability of designed cropping systems. The framework was tested in Västra Götaland (Sweden) and Brandenburg (Germany) by comparing cropping systems with and without legumes. In both case studies, cropping systems with legumes reduced nitrous oxide emissions with comparable or slightly lower nitrate-N leaching, and had positive phytosanitary effects. In arable systems with grain legumes, gross margins were lower than in cropping systems without legumes despite taking pre-crop effects into account. Forage cropping systems with legumes had higher or equivalent gross margins and at the same time higher environmental benefits than cropping systems without legumes. The framework supports agronomists to design sustainable legume-supported cropping systems and to assess their impacts.     

不同氮肥水平对黄瓜产量、土壤硝态氮累积及土壤水溶液硝态氮含量的影响

通过在北京通州区的肥料定位试验,研究了不同施肥量对黄瓜产量、土壤硝态氮累积量及土壤水溶液硝态氮累积量的影响.结果表明,施氮量为260 kg/hm2时,达到作物最高产量,并取得最佳经济效益,从而确定该施肥量为最佳氮肥投入量;通过对不同施肥量条件下土壤NO3-N累积量的研究,将该研究区土壤对氮肥环境容量确定为N一年260 kg/hm2;通过测定作物收获后0～90 cm土壤硝态氮累积量能够有效反映对当茬作物的施肥量水平;土壤0～90 cm水溶液N03-N浓度随着氮肥投入量的增加而增大;作物收获后0～90 cm土壤水溶液中NO3-N含量与其土壤N03-N含量具有显著相关性;通过对0～90 cm土壤水溶液硝态氮含量的测定,能有效反映不同施肥水平对地下水的污染潜力.     

Genetic variation for traits relating to nitrogen content of maize stalks

Summary The objective of this research was to obtain information about expression of genes controlling N concentration in the lower stalk internodes of maize at silking stages and in two other stages during the grain filling period. The inheritance of nitrate-N concentration, total N concentration, and the nitrate-N/total N ratio in the lower stalk internodes was measured in an eight-line diallel cross experiment and in an experiment involving segregating generations. The results show that the parameters examined, particularly nitrate-N concentration, are genetically controlled and that maize plants differ in this respect. Moreover, the magnitude of the general combining ability effects in relation to the size of specific combining ability obtained from the diallel analysis and the mean squares of the analysis of variance of generation means indicated additive heritability of nitrate-N concentration and other N-related traits in maize stalks. These findings suggest to us that a cyclic selection program in maize should be effective in modifying the level of N-related traits concentration in the stalks.     

施氮对南疆干旱荒漠绿洲枣棉间作土壤硝态氮时空分布的影响

为提高枣棉间作模式氮肥施用水平,设计N0、N10、N20、N30、N40、N50 6个氮肥处理,在棉花关键生育时期,调查棉花农艺性状和产量情况,测定土壤硝态氮的时空差异性。结果表明:施氮可增加单株结铃数,使棉花增产;增产效果随着氮肥用量的增加而增大,但超过一定范围后则有下降的趋势。施氮能够明显提高土壤硝态氮含量,中量施氮肥(450 kg/hm2)既可稳定产量又能减少土壤硝态氮残留。过量施氮造成了养分的累积及向下层淋洗。枣棉间作根系存在养分竞争,在距枣树50~100 cm区域氮肥竞争强,花期之后竞争开始增大,盛铃期达到最大,但随着与枣树距离加大竞争减弱。     

设施番茄无土栽培N、P、K养分变化动态监测

通过计算机调控营养液供液方式方法,用不同基质配方栽培番茄,测定番茄各个时期叶片中N、P、K无机养分的含量,旨在发现番茄各时期无机养分的吸收规律,为无土栽培养分调控提供参考依据。研究结果表明:不同基质配方对番茄叶片中N、P、K的含量没有极显著性差异。番茄叶片中的N元素在整个生长期内呈下降的趋势,最高出现在移栽后60天,为48.13mg/g,最低出现在移栽后300天,为43.42mg/g;P元素含量先高后低,最高出现在移栽后180天,为6.23mg/g,最低出现在移栽后300天,为3.45mg/g;K含量先低后高,最高出现在移栽后300天,为24.96mg/g,最低出现在移栽后120天,为8.45mg/g。     

气候变化对青岛主要作物生育期的影响

为了研究气候变化对青岛主要作物生长发育的影响,利用青岛市胶州农业气象观测站1982—2014年冬小麦、1986—2014年夏玉米的生育期观测资料和同期的气象资料,分析了这2种作物生育期的变化趋势及对气候变化的响应。结果表明:青岛市冬小麦从播种到返青各生育期均延迟,其中以分蘖期延迟最明显;起身至孕穗各生育期提前;生育期内平均气温的上升是导致冬小麦全生育期缩短的主要原因。夏玉米播种到七叶各生育期均提前,拔节到成熟各生育期均延迟,成熟期延迟的程度最大;6月降水减少是导致夏玉米成熟期延迟、全生育期延长的主要原因。未来10年,气候变化会导致冬小麦成熟期提前,全生育期缩短;夏玉米成熟期推迟,全生育期延长。     

基于阿里云的无土栽培营养液信息采集系统

为实现对无土栽培营养液中影响作物生长的各重要因子的精准测量与控制,笔者研制了一种基于阿里云的温室无土栽培营养液信息监测系统。该系统主要包括采集模块、控制模块、云平台和应用终端4个部分。首先利用传感器实时测量营养液的电导率、酸碱度、液温、液位和含氧量等影响因子信息,然后进行数据整合处理,并通过无线通信模块传送至控制模块及阿里云平台进行数据保存,最后通过Web端实时监控营养液各信息变化。研究结果表明,该系统能够实时准确监测营养液的信息,合理反馈供给作物所需营养液信息,达到功能设计要求,而且系统成本低,具有一定的实用价值。