铵硝营养对水稻氮效率和矿质养分吸收的影响

NH_4~+和NO_3~–是对植物有效的两种主要无机氮源。水稻一般被认为是偏好NH_4~+的植物,但是在NO_3~–条件下,水稻也能良好地生长。大多数关于水稻铵硝营养的报道是在pH 6.0左右的水培条件下开展的,但是对于酸性条件下水稻铵硝营养研究很少。随着土壤酸化的加重及一些边际酸性土壤被用作水稻种植,研究酸性条件下水稻的铵硝营养具有重要意义。本文采用水培试验,在pH 5.0的条件下,通过添加和不添加pH缓冲剂MES(2-(N-吗啡啉)乙磺酸),研究了NH_4~+和NO_3~–对水稻生长、氮效率和矿质养分(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn)吸收的影响。结果表明,在不添加MES的条件下,水稻地上部生长(株高、叶绿素含量、干重)在NH_4~+和NO_3~–之间没有显著差异,而添加MES后,NH_4~+处理的水稻地上部生长优于NO_3~–。不管是否添加MES,NO_3~–处理的水稻地下部生长(根长、根表面积和根物质量)优于NH_4~+。水稻含氮量和氮利用效率在不同NH_4~+和NO_3~–处理之间没有显著差异,但是NH_4~+处理的水稻氮吸收效率高于NO_3~–。与NO_3~–相比,NH_4~+增加了水稻地上部P和Fe含量,而降低了水稻地上部Ca、Mg、Zn、Cu和Mn含量,对K含量影响较小。上述结果表明,NH_4~+有利于改善水稻地上部生长,提高氮吸收效率、地上部P和Fe含量,而NO_3~–则有利于水稻发根,提高地上部Ca、Mg、Zn、Cu和Mn含量。     

土壤辐照灭菌对土壤中铵态氮和硝态氮行为的影响

拟通过土壤辐照灭菌的方法,研究土壤微生物对硝态氮和铵态氮在土壤中的相互转化、固持及损失的影响,为提高作物氮肥利用率提供理论依据。采用土壤纯培养的方法,通过外源添加~(15)N标记铵态氮肥[(~(15)NH_4)_2SO_4]和硝态氮肥(Na~(15)NO_3),结合γ辐照灭菌的方法,培养30 d后,测定分析了灭菌和未灭菌土壤中总的、来自于肥料的和来自于土壤的铵态氮和硝态氮含量,并定量评价了肥料氮在土壤中的残留、固持和损失情况。结果表明:灭菌显著抑制铵态氮向硝态氮的转化,激发土壤铵态氮的释放,对铵态氮在土壤中的残留、固持和损失没有显著影响;灭菌对土壤硝态氮转化为铵态氮的过程没有影响,降低了硝态氮在土壤中的残留和固持,增加了硝态氮的损失;与外源添加硝态氮相比,外源添加铵态氮促进了土壤自身无机氮的释放,外源添加的铵态氮在土壤中残留低、固持高、损失高。因此,总体来看,灭菌有利于土壤铵态氮的积累,却降低土壤硝态氮的积累。虽然外源铵态氮较外源硝态氮更能激发土壤无机态氮的释放,并更易被土壤固持,但是铵态氮肥较硝态氮肥在土壤中残留少、损失多。     

高耐铝红酵母RS1的红外光谱和拉曼光谱研究

微生物菌株RS1是从江西鹰潭油茶酸性土壤中筛选获得的一株高耐铝红酵母，能够忍耐高达200 mmol/L以上的铝浓度。前期研究表明RS1可以把铝固定在细胞表面，阻挡其进入细胞内部，但是细胞表面何种基团参与铝的固定并不清楚。本文综合采用傅里叶红外光谱和拉曼光谱技术研究了铝胁迫下红酵母RS1细胞表面官能团变化，以期从光谱学角度来探索RS1的高耐铝机制。研究发现，70 mmol/L铝处理24小时后RS1红外光谱中1403 1/cm 处的吸收峰红移到1397 1/cm处，这可能是羧基峰；在1706 1/cm处出现新的吸收峰，这可能是羰基峰；多糖、β-1，3-葡聚糖、酰胺I带、脂肪酸对应的吸收峰强度均显著减弱，且甘露聚糖的吸收峰消失。拉曼光谱在779 1/cm 、856 1/cm处和1270 1/cm处出现新的吸收峰，可能分别为核糖核酸、酪氨酸和酰胺Ш带的吸收峰。综合结果表明，RS1细胞表面与铝吸附相关的物质主要是细胞壁多糖和蛋白质，主要涉及到的官能团包括羧基、羰基和酰胺基。这些细胞表面官能团对铝的固定作用可能是红酵母RS1高耐铝的一个重要机制。     

水稻根尖细胞原生质膜表面电势对不同氮形态、 铝和pH的响应

相对于NO_3~--N,NH_4~+-N可以缓解植物铝毒害,但其机制还不清楚。铝在细胞膜表面的吸附量受细胞膜表面电势影响,直接影响到铝毒害。本文采用酶解法提取水稻根尖原生质体,研究了原生质膜表面zeta(ξ)电势对NH_4~+N、NO_3~--N、铝和pH的响应。结果表明,不管是否加铝,NH_4~+-N和NO_3~--N本身并不显著影响原生质膜表面ξ电势,但是加铝和降低pH均可以去极化原生质膜表面ξ电势。水稻吸收NH_4~+-N一般降低生长介质pH,吸收NO_3~--N升高生长介质pH。因此,NH_4~+-N缓解水稻铝毒的原因,不是因为NH_4~+-N本身去极化了细胞膜表面电势,而是因为水稻吸收NH_4~+-N降低了介质pH,去极化了细胞膜表面电势,从而可能降低了铝在水稻根尖表面的吸附。     

氮形态和磷肥对红壤玉米根际解磷微生物群落和磷酸酶活性的影响

较低的土壤磷素有效性限制了酸性红壤生产潜力提升。作为磷素活化的主要执行者,解磷微生物对施肥和根际作用的综合响应尚不清楚。以玉米为试验材料,设置磷肥水平（施磷和不施磷）与不同氮形态（铵态氮肥和硝态氮肥）的交互试验,使用编码酸性磷酸酶和碱性磷酸酶的微生物phoC和phoD基因作为分子标记物,研究了施肥和根际作用对酸性红壤磷酸酶活性和相关功能微生物群落的影响。结果显示,根际作用显著提高了土壤磷酸酶活性,且作用强度大于氮形态和磷肥水平。氮形态、磷肥水平和根际作用均显著影响phoD细菌操作分类单元（OTU）数目和香农指数,然而仅有氮形态和根际作用影响phoC细菌OTU数目。根际作用对phoC和phoD细菌群落组成结构的影响程度显著高于氮形态和磷肥水平,而且对phoD细菌群落的作用更明显。根际磷酸酶活性提高与土壤有机质增加密切相关。phoC细菌群落组成和结构的变化主要与根际养分变化有关,而phoD细菌群落结构的变化可能是根系分泌物和养分变化共同作用的结果。总体而言,玉米根际作用对酸性红壤磷酸酶活性和相关功能细菌群落的影响大于氮形态和磷肥水平,但是其作用强度一定程度上依赖于上述施肥措施。     

磷对植物铝毒害作用研究中两种磷铝处理方法比较

由于磷和铝在溶液中的相互作用,研究磷对植物铝毒害作用的关键是选择合适的磷铝处理方法,本研究采用两种磷铝处理方法就磷对植物铝毒害的作用进行了比较。结果表明,采用计算铝活度的方法,磷能缓解铝对小麦的毒害,而采用磷铝交替处理的方法,磷则加重铝对小麦的毒害。尽管在计算铝活度的方法中不同磷浓度处理液中铝的活度相同(用GEOCHEM软件计算),但磷浓度越高的处理液,其毒性铝的浓度越低,在该方法中,磷可能是通过降低溶液中毒性铝的浓度而缓解铝毒的,不能很好地避免溶液中磷铝相互作用。磷铝交替处理彻底避免了磷铝在溶液中的相互影响,保证相同的磷和铝处理浓度,而且长期交替处理在一定程度上也降低了磷铝不能同时处理对试验结果准确性的影响,因而,该方法是一种研究植物磷铝关系比较可行的方法。在磷铝交替处理条件下,磷加重小麦的铝毒害,可能与磷促进铝在根尖的累积有关。     

耕地质量的概念和评价与管理对策

耕地是最重要的农业资源之一,耕地质量是国家粮食安全和农产品质量安全的重要基础。本文根据文献资料,归纳总结了耕地质量概念及评价方法的研究现状,认为耕地质量是个多层次的概念,包含耕地的土壤质量、空间地理质量、管理质量和经济质量四层涵义,评价指标包含自然和社会经济两大因素。分析了我国耕地质量变化状况,结果表明,总体上我国耕地质量等级偏低,其中肥力质量、管理质量及经济质量逐渐趋好,但是健康质量和环境质量却日趋恶劣,部分区域耕地质量问题严重。文章还提出了针对我国国情的耕地质量建设及管理建议。     

铝胁迫下磷对水稻苗期生长的影响及水稻耐铝性与磷效率的关系

选用两个耐铝性差异较大的水稻品种武运粳7号(耐铝品种)和扬稻6号(铝敏感品种)作为实验材料,利用水培铝-磷交替处理试验研究了磷对水稻铝胁迫下苗期生长的影响及水稻耐铝性与磷效率之间的关系。结果表明,从水稻铝-磷交替处理下的生物量和根系形态等指标来看,P缓解了Al对两个水稻品种的毒害作用,且对敏感品种扬稻6号的缓解作用更加明显。铝-磷交替处理下,武运粳7号的体内磷含量显著高于扬稻6号的,而根部铝含量显著低于扬稻6号,因此武运粳7号体内的P/Al显著高于扬稻6号;同时,虽然两个品种间根表及根自由空间中Al浓度没有差别,而武运粳7号根表及根自由空间中P浓度显著高于扬稻6号,表现出耐铝品种更强的质外体解铝毒能力,这可能与武运粳7号较强的磷吸收效率有关。此外,与耐铝品种武运粳7号相比,铝敏感品种扬稻6号虽然磷吸收效率低,但利用效率高,即两个水稻品种的耐铝性与水稻的磷吸收效率和利用效率不一致,这为酸性土壤水稻育种提供了理论基础,即选育适应酸性土壤的水稻基因型不仅要关注其耐铝性还要关注其磷利用效率。     

不同品种大白菜苗期吸收积累镉的差异研究

利用实验室水培模拟轻度镉污染土壤研究了13个大白菜品种苗期吸收积累镉的差异。结果表明,不同品种大白菜地上部和根部的镉含量存在显著差异,其中,603大白菜地上部镉含量较低(104.7 mg kg-1),耐性指数较高,在轻度镉污染土壤上种植603大白菜有利于降低镉污染的人类健康风险。不同大白菜品种在受到Cd胁迫时,其叶绿素含量和组成均有显著差异,为耐性机理研究提供了理论依据。     

铵态氮/硝态氮对水稻铝毒害的影响

由于酸性土壤中硝化反应受到抑制,NH4+-N是酸性土壤中无机氮存在的最主要的形式,故酸性土壤中Al3+经常与NH4+-N共存,但这种现象往往被忽视。因此,了解氮形态与Al3+之间的相互关系不仅有助于我们更好地理解水稻的耐铝机制,还能够为酸性土壤施肥提供理论依据。试验选用2个水稻品种武运粳7号和扬稻6号,采用水培方法,进行长期和短期观察,分析铵态氮和硝态氮对水稻铝毒害的影响。结果显示:在长期(14 d)硝态氮与铝交替处理下,铝对2个水稻品种生物量和根系形态的抑制作用明显大于长期铵态氮与铝交替处理,而且硝态氮处理下水稻根部铝浓度显著高于铵态氮处理;在短期(24 h)处理条件下,与铵态氮相比,硝态氮加重了铝对水稻根伸长的抑制,同时提高了2个品种水稻根尖的铝含量,而且铵态氮与硝态氮处理之间根尖铝含量的差异随着培养时间的推移而增大;与铵态氮相比,硝态氮增加了水稻根中其他阳离子(K+、Ca+、Mg2+和Mn2+)的浓度。因此,与硝态氮相比,铵态氮减轻了铝对水稻的毒害,降低了水稻根系对铝的累积。