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1.
在地球化学元素循环中,氮素是最重要、最活跃的营养元素之一。农田生态系统中的氮素很大程度上决定农作物的产量和品质。然而,在全球气候变化背景下,随着大气CO2浓度和温度升高,作物-土壤氮循环的变化可能显著影响农田生态系统中的作物生产。因此,研究作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高的响应,能够为科学合理地预测未来气候条件下,农田生态系统中作物的氮素需求,以及保障农作物产量的稳定供应提供理论依据,对于全面认识全球气候变化背景下的农田生态系统氮素循环过程及土壤可持续利用具有重要意义。本文综述了大气CO2和温度升高对作物氮素吸收和分配,以及与氮有效性密切相关的土壤氮转化的影响,并系统总结了二者对作物-土壤氮循环过程产生的交互作用。总结以往研究发现,在大气CO2浓度升高条件下,作物的蒸腾作用减弱,但光合作用增强,生物量加大,根系分支和根表面积增加,豆科作物的根瘤固氮能力提高,因此整体上促进作物对氮的吸收,并且增加作物向籽粒中分配氮的比例,但作物的平均氮浓度降低。此外,高CO2浓度提高了土壤酶活性,增强了土壤有机氮矿化作用、硝化及反硝化作用,加速了土壤氮转化。升温和CO2浓度升高对作物-土壤氮循环产生正向或负向的交互作用,主要表现在:高温和高CO2浓度对作物的生物量、光合作用、地下部氮分配、根系分支以及根表面积具有协同促进作用,升高温度减轻了高CO2浓度对作物蒸腾作用和作物氮浓度的抑制作用。然而,升温抑制了高CO2浓度对作物向籽粒中氮分配、氮吸收以及产量的促进作用;升温虽然能进一步增强高CO2浓度对土壤酶活性和有机氮矿化的促进作用,但是对于土壤硝化和反硝化作用,二者的交互作用以及相关的分子机制尚不明确。大气CO2升高和温度升高对土壤微生物,以及微生物与作物之间的耦合关系的研究比较薄弱,特别是由微生物主导的氮循环过程及其对全球气候变化的反馈机制是未来研究的重点。本文提出利用16S rRNA、DGGE、T-RFLP、qPCR、RT-PCR技术、蛋白组学以及稳定性同位素探针原位研究技术,可以将复杂环境中微生物物种组成及其生理功能进行耦合分析,揭示大气CO2浓度与温度对作物-土壤氮循环过程的交互作用机理,增强对气候变化下农田生态系统氮素循环响应的预测能力,为农田生态系统有效地适应气候变化提供科学的理论依据。  相似文献   
2.
为了解金属硫酸盐浸种对水稻种子萌发和秧苗吸收Cd等元素的影响,以水稻品种五丰优286为试验材料,选择多种浓度的硫酸亚铁(FeSO4)、硫酸锌(ZnSO4)和硫酸锰(MnSO4)作为浸种剂进行室内催芽和水培试验,测定水稻胚根长、胚芽长、发芽率,以及秧苗中的Cd、Mg、B、P、K含量。结果显示,FeSO4和MnSO4浸种均可提高水稻的发芽率,促进胚根和胚芽生长,且能有效降低秧苗中的Cd含量;而ZnSO4浸种对水稻胚根和胚芽的生长表现出明显的抑制作用,且会增加秧苗中的Cd含量。FeSO4和MnSO4浸种对水稻秧苗Mg、B、P、K的吸收无明显抑制作用,且FeSO4浸种对秧苗B的吸收有促进作用。总的来看,FeSO4和MnSO4浸种具有较好的降低水稻Cd吸收的应用潜力,值得进一步深入研究。  相似文献   
3.
4.
为研究饲料中不同钙磷比对三疣梭子蟹幼蟹生长性能、血清生化、矿物质沉积和能量代谢的影响,配制5种等氮等脂(46%粗蛋白和7%粗脂肪)钙磷比分别为1.00∶2.00、1.00∶1.50、1.00∶1.00、1.00∶0.75和1.00∶0.50的实验饲料。选择初始体质量为(12.82±0.37) g的梭子蟹150只,随机分成5组(每组3个重复,每个重复10只),进行为期8周的养殖实验。结果显示,钙磷比为1.00∶1.00和1.00∶0.75的饲料,其特定生长率(SGR)和饲料效率(FER)显著高于其他组。钙磷比为1.00∶0.50饲料组幼蟹血淋巴的谷草转氨酶(GOT)显著高于其他组,碱性磷酸酶(AKP)和谷丙转氨酶(GPT)活性随着饲料钙磷比的增加呈上升的趋势。幼蟹肝胰腺、肌肉和甲壳中的磷含量随着钙磷比的升高呈下降的趋势,且钙磷比1.00∶2.00组幼蟹磷含量显著高于1.00∶0.50组。钙磷比1.00∶1.50和1.00∶1.00组幼蟹肝胰腺ATP含量显著高于其他饲料组。幼蟹肝胰腺己糖激酶(HK)和琥珀酸脱氢酶(SDH)的活性随饲料钙磷比的升高呈先升高后下降的趋势,当钙磷比为1时,梭子蟹肝胰腺的HK和SDH酶活性最高。此外,钙磷比1.00∶1.00组显著上调了梭子蟹肝胰腺电子传递链相关基因(nd1、sdhc、cytb和coxⅡ)的表达水平,当钙磷比为1.00∶0.75时,显著上调了幼蟹肝胰腺线粒体能量代谢相关基因(ATPase6、sirt3和nrf1)的表达量。研究表明,本实验条件下,以增重率为评价指标,通过回归模型得到梭子蟹最适钙磷比为1.06~1.26,在此范围内能促进三疣梭子蟹幼蟹的生长、维持组织的最适磷沉积以及很好地促进能量的产生。  相似文献   
5.
Yield performance in cereal and legume intercropping is related to nutrient management, however, the yield response of companion crops to nitrogen (N) input is inconclusive and only limited efforts have focused on rationed phosphorous (P) fertilization. In this study, two multi-year field experiments were implemented from 2014–2019 under identical conditions. Two factors in a randomized complete block design were adopted in both experiments. In field experiment 1, the two factors included three planting patterns (mono-cropped wheat (MW), mono-cropped faba bean (MF), and wheat and faba bean intercropping (W//F)) and four N application rates (N0, 0 kg N ha–1; N1, 90 and 45 kg N ha–1 for wheat and faba beans, respectively; N2, 180 and 90 kg N ha–1 for wheat and faba beans, respectively; and N3, 270 and 135 kg N ha–1 for wheat and faba beans, respectively). In field experiment 2, the two factors included three P application rates (P0, 0 kg P2O5 ha–1; P1, 45 kg P2O5 ha–1; and P2, 90 kg P2O5 ha–1) and the same three planting patterns (MW, MF, and W//F). The yield performances of inter- and mono-cropped wheat and faba beans under different N and P application rates were analyzed and the optimal N and P rates for intercropped wheat (IW) and MW were estimated. The results revealed that intercropping favored wheat yield and was adverse to faba bean yield. Wheat yield increased by 18–26%, but faba bean yield decreased by 5–21% in W//F compared to MW and MF, respectively. The stimulated IW yield drove the yield advantage in W//F with an average land equivalent ratio (LER) of 1.12. N and P fertilization benefited IW yield, but reduced intercropped faba bean (IF) yield. Nevertheless, the partial LER of wheat (pLERwheat) decreased with increasing N application rates, and the partial LER of faba bean (pLERfaba bean) decreased with increasing P application rates. Thus, LER decreased as N input increased and tended to decline as P rates increased. IW maintained a similar yield as MW, even under reduced 40–50% N fertilizer and 30–40% P fertilizer conditions. The estimated optimum N application rates for IW and MW were 150 and 168 kg ha–1, respectively, and 63 and 62 kg ha–1 for P2O5, respectively. In conclusion, W//F exhibited yield advantages due to stimulated IW yield, but the intercropping yield benefit decreased as N and P inputs increased. Thus, it was concluded that modulated N and P rates could maximize the economic and ecological functions of intercropping. Based on the results, rates of 150 kg Nha–1 and 60 kg P2O5 ha–1 are recommended for IW production in southwestern China and places with similar conditions.  相似文献   
6.
基于无人机高光谱影像的水稻叶片磷素含量估算   总被引:1,自引:0,他引:1  
为快速获取水稻叶片磷素含量信息,采用无人机搭载高光谱成像仪获取水稻冠层高光谱影像,并采样检测叶片磷素含量(质量分数)(Leaf phosphorus content, LPC)。分析了水稻LPC在无人机高光谱影像上的光谱特征,使用连续投影算法提取对磷素敏感的特征波长,通过任意波段组合构建并筛选与磷素高度相关的光谱指数,基于特征波长反射率和光谱指数建立水稻LPC的估算模型,利用最佳模型对高光谱影像进行反演填图,得到LPC空间分布信息。结果表明:全生育期内LPC与462~718 nm范围内光谱反射率显著负相关,负相关最大处相关系数达到-0.902;LPC的特征波长为670、706、722、846 nm,基于特征波长、使用偏最小二乘回归建立的LPC估算模型精度最高,验证R2达到0.925,RMSE为0.027%;在任意波段组合构建的3种类型的光谱指数中,NDSI(R498,R606)、RSI(R498,R606)和DSI(R498,R586)与LPC的相关性最高,相关系数分别为0.913、0.915和0.938;基于3个光谱指数、使用神经网络构建的LPC估算模型精度较高,验证R2为0.885,RMSE为0.029%;对各生育期水稻LPC空间分布的反演结果与实测数据相一致,说明利用无人机高光谱遥感可以实现田间水稻LPC的快速无损监测。  相似文献   
7.
不同施氮量对棉花产量、养分吸收及氮素利用的影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
【目的】覆膜滴灌条件下,研究不同施氮量对棉花产量、养分吸收和氮素利用的影响,为棉花生产合理施氮提供科学依据。【方法】试验于2017~2019年设在新疆阿瓦提县,共5个施氮水平(0、110、220、330、440 kg/hm2),于棉花吐絮期采集植株样品,测定棉花产量、生物量、养分吸收和氮素利用。【结果】当施氮量在0~220 kg/hm2时,棉花产量、生物量和产值随着施氮量的增加显著增加,棉花对氮、磷、钾的吸收也显著增加,当施氮量大于220 kg/hm2时影响不显著。棉花氮素偏生产力和农学效率随施氮量增加显著降低。当施氮量大于220 kg/hm2时,氮素表观利用率显著降低,氮素贡献率差异不显著。【结论】当施氮量在0~220 kg/hm2时,随着施氮量的增加,棉花产量、生物量、产值和氮、磷、钾养分的吸收显著增加,当施氮量大于220 kg/hm2时,氮素表观利用率显著降低。综合棉花产量、经济效益、养分吸收和氮素利用,供试棉田推荐施氮量为220 kg/hm2。当施氮量为220 kg/hm2时,形成100 kg籽棉,需吸收N 4.25 kg、P2O5 1.14 kg、K2O 3.61kg。  相似文献   
8.
王学鹏 《中国饲料》2021,(2):125-128
粮食和饲料的国际贸易促进了许多国家农业生产系统的专业化和集约化。专业化动物养殖越来越多地依赖进口大豆和玉米,虽然提高了动物生产力,但也促使作物和动物生产系统在空间上的分离。本文综述了几十年来全球范围内大豆和玉米的贸易变化,并将其与养殖密度和整个食品系统中营养平衡的变化联系起来。这一变化与不同的营养管理条例的差异和动物饲养密度的空间变化有关。深入解析这些变化有助于理解动物饲料国际贸易、养殖密度与氮磷平衡之间的复杂关系。  相似文献   
9.
柱花草磷饥饿响应基因SgPHR1和SgPHR2的克隆与表达分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
低磷胁迫是限制作物生长和产量的重要因素之一。磷饥饿响应因子PHR(phosphate starvation response)是植物磷信号调控网络中的关键因子,具有调控植物磷平衡的生物学功能。本研究在柱花草(Stylosanthes guianensis)中克隆到转录因子SgPHR1SgPHR2基因。SgPHR1SgPHR2基因cDNA全长分别为1413 bp和849 bp,编码470和282个氨基酸残基,蛋白分子量分别为51.4 kD和30.9 kD。SgPHR1和SgPHR2均为SANT家族成员,包含MYB蛋白结构域和CC蛋白结构域,并具有多个潜在的磷酸化位点。亚细胞定位预测表明,SgPHR1和SgPHR2均定位于细胞核中。实时定量PCR结果表明,SgPHR1基因在柱花草根和叶中的表达量高于茎中的表达量,而SgPHR2基因在叶中表达量显著高于根和茎。缺磷(-P)和缺氮(-N)处理均显著增强了SgPHR1SgPHR2在柱花草根中的表达。不同缺磷时间处理结果进一步表明了SgPHR1SgPHR2在转录水平上响应低磷胁迫,暗示SgPHR1SgPHR2可能参与了柱花草对低磷胁迫的应答。本研究结果为解析柱花草响应低磷胁迫的分子机制提供了候选基因。  相似文献   
10.
In order to simplify the workload and find a reliable method for screening soybeans with different phosphorus(P)efficiencies,47 soybean varieties were screened from 90 varieties according to yield under normal phosphorus,and 10 indicators including root phenotype,phosphorus utilization efficiency at the seedling stage and yield were measured.Through single-index cluster analysis,the performance value and relative value of the abovementioned indexes under low-phosphorus conditions were analyzed,and then,the combined indexes were analyzed by principal components method.The membership function method and the cluster analysis method was used to calculate and analyze the comprehensive score value.Three indexes of root P utilization efficiency(X1),relative value of root P utilization efficiency(X2),and root volume(X3)under low P at the seedling stage were selected as the most consistent with the yield screening results under low P condition,and the mathematical model of the comprehensive score value was obtained:D=1.218X1t 0.320X2t 0.007X3-0.664(P=0.000,R2=1.000).The comprehensive score can screen and identify the P efficiency of soybeans with fewer indexes in the early growth stages,which provides a more rapid and reliable mathematical model for screening and identifying a larger number of germplasm resources for P efficiency.  相似文献   
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