植物氮素高效吸收研究进展

氮素是植物生长发育必需的基本营养元素,在植物吸收的大量元素中占重要的地位。氮素是植物从土壤中吸收最多的元素之一,对植物的生长发育和形态建成有着重要的作用。介绍植物对氮素的吸收与分配,分析国内外相关研究,对植物高效吸收氮素的生理机制与分子机制进行综述,旨在为植物对氮素的吸收利用效率的研究提供一定的理论基础和方向。     

植物氮素吸收过程研究进展

氮是植株生长发育所需求的第一大矿质营养元素,主要通过根系从土壤吸收获得。因此,了解植物吸收氮素的过程及影响因素对明确氮素吸收机理,提高氮素吸收利用,促进植物生长具有重要意义。土壤中的氮素主要以无机态氮(NO-3、NH+4)和小分子有机态氮的形式存在,其中植物所能吸收利用的主要是NO-3态氮素。该研究介绍了植物对氮素的需求、NO-3吸收过程及其影响因素的研究进展。这对认识氮素吸收机理、提高氮素吸收效率具有重要的意义。     

氮运筹对冬小麦氮素积累量和氮素吸收利用效率的影响

为探明冬小麦生产过程中氮肥的合理施用时期、基追比例及施用量,增加冬小麦氮素积累量和提高氮素吸收利用效率,实现氮肥资源高效利用,通过田间试验,比较分析了不同追肥时期(拔节期、开花期和灌浆期)、基追比(6∶4和5∶5)和施氮水平(0、75、150、225、300 kg/hm²)下冬小麦氮素积累量和氮素吸收利用效率的差异。结果表明,追肥时期、基追比例和施氮量均影响冬小麦氮素积累量及氮素吸收利用效率,并且存在互作效应;追肥时期、基追比例和施氮量对各器官氮素积累量的影响基本表现为:拔节期>开花期>灌浆期、基追比6∶4>基追比5∶5以及施氮量为225 kg/hm²时最大;氮素吸收效率和氮素农学利用效率随施氮量的增加而递减。冬小麦适宜的追肥时期为拔节期、基追比为6∶4、施氮量225 kg/hm²,该氮肥运筹方式下,其籽粒氮素积累量最高,为250.30 kg/hm²。研究结果可为冬小麦合理施氮和栽培技术提供理论依据和技术支撑。     

有机肥料对土壤可溶性氮素变化的影响及肥效研究

通过室内模拟培养试验和盆栽试验研究了施用发酵处理前后鸡粪、牛粪和猪粪等有机肥料对土壤可溶性氮素形态变化及肥效的影响。结果表明,随培养期延长,各处理土壤可溶性NO3--N含量逐渐上升;培养120 d NO3--N转化率分别为:鸡粪42.6%、牛粪24.0%、猪粪22.6%、鸡粪堆肥23.4%、牛粪堆肥16.0%、猪粪堆肥18.0%;鸡粪、牛粪和猪粪的NO3--N转化率显著高于同类堆肥产品。随培养期延长,土壤可溶性NH4+-N和Org-N含量迅速下降,培养15 d后NH4+-N含量均接近于对照土壤;培养60 d可溶性Org-N也已接近对照土壤,之后逐渐低于对照土壤。在等氮量施肥条件下,施用有机肥料可增加盆栽小白菜(油菜)干物质积累和氮吸收量,且鸡粪、牛粪和猪粪的作用均高于同类堆肥产品。     

施氮量对双季稻氮素吸收和产量的影响及其优化

以双季稻鄱优364和K优117为材料,设置6个施氮水平,研究不同施氮量对双季稻产量、经济效益及氮素吸收利用的影响。结果表明: 在一定的施氮量范围内,水稻产量先随氮肥施用量的增加而增加,而后有所下降,早稻鄱优364最高产量时的施氮量为184 kg·hm-2,晚稻K优117最高产量时的氮肥施用量为228 kg·hm-2。根据当年水稻价格、投肥成本,拟合出水稻纯增收入与施氮量的一元二次曲线,即早稻为 y=-0219　7x2+75787x+2　9547;晚稻为 y=-0167x2+7107x+5 2028。由此得出双季早稻经济效益最高时的施氮量为173 kg·hm-2, 双季晚稻经济效益最高时的施氮量为213 kg·hm-2。增施氮肥可提高稻谷的吸氮量,但双季稻的氮肥农学利用率均随施氮量的增加而降低,早、晚稻氮肥回收效率随施氮量的增加均呈抛物线状。根据双季稻高产、高效并适当提高氮肥利用率的原则,确定了双季水稻最佳施氮量范围。     

有机肥料对滨海盐渍土理化性质和绿化植物的影响

在杭州湾慈溪滩涂盐渍土试验区块中,研究施加固体有机肥、绿化栽培介质、有机液肥和无有机肥等对盐渍土和绿化植物的影响。利用统一栽植20种植物模式的每个试验块(15m×20m),进行4个试验组,试验周期为18个月的研究。结果表明:施加有机肥能够降低和稳定表层土壤的pH值和含盐量,但未达到显著差异;3种有机肥均显著增加了土壤有机质含量,有机液肥的长期效果比绿化栽培介质和固体有机肥料差;施加有机肥料对20种植物的存活率、高度生长速率和径向生长速率等指标,改善效果,因植物种类存在较大差异;综合慈溪滩涂表层土壤理化性质和植物的变化情况,4个试验组改良效果大小为:绿化栽培介质≈固体有机肥料>有机液肥>无有机肥。     

光照和氮对不同氮效率玉米品种生长及氮素吸收的影响

本文用溶液培养的方法,研究了光照(200μmol/m2.s、400μmol/m2.s)及N浓度(0.4mmol/L、4 mmol/L)对不同氮效率玉米自交系(478、Baici)生长及N素吸收的影响。结果表明:提高光照强度有助于光合产物向根系的运输,表现为根冠比、平均根轴长、根体积、根系吸氮量显著增加,光照与N水平对根系的生长及氮素吸收的影响存在着正的交互作用。高光强高N水平对茎叶生长的促进作用大于根系,而高光强低N水平对根系生长的促进作用大于茎叶。从品种的变化来看,在N素胁迫下,提高光照强度能够显著促进氮高效品种478根系的生长,提高了该品种对氮素胁迫的适应能力,能够在低氮下获取更多的氮素,而高光强高N下,两个品种对氮素吸收的差异变小。     

施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响

【目的】在黄淮冬麦区,研究施氮量对旱地小麦氮素利用规律的影响,为该区旱地小麦合理的氮肥运筹提供理论依据。【方法】于2009-2010和2010-2011两个小麦生长季,在大田条件下设置6个施氮量处理（0、90、120、150、180和210 kg•hm-2）,研究施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响。【结果】在150 kg•hm-2及以下的处理增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量显著增加;在150 kg•hm-2基础上增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量与150 kg•hm-2处理无显著差异,成熟期籽粒氮素积累量及分配比例降低,营养器官氮素积累量及分配比例升高。施氮量为180 kg•hm-2和210 kg•hm-2,成熟期0-140 cm土层土壤硝态氮含量显著高于150 kg•hm-2处理,深层土壤硝态氮含量增加。施氮150 kg•hm-2处理小麦籽粒产量最高,氮素利用效率和氮肥生产效率较高。【结论】本试验条件下,施氮量为150 kg•hm-2,是兼顾产量和氮肥利用效率的适宜施氮量。     

轮耕对土壤供氮和小麦吸氮状况的影响

在大田已连续少耕３季的基础上,分区“２年４熟”一个轮耕周期的土壤耕法和组合定位试验,对试验第４季的小麦进行了较系统的测定。结果表明;１．轮耕后耕层土壤容重和穿透阻力居于连少和连耕之间,保持在小麦生长的适宜范围内,利于土壤供肥能力的提高和小麦根系的生长发育;２．肥料和耕法对小麦含氮率和累积吸氮量均有影响,成熟期各耕法不施肥区茎秆和籽粒含量率分别占施肥区的２／３和３／４左右,而累积吸氮量仅为施肥区的１     

��̼ͬ�����л��ʶ�ֲ�̻������ص�Ӱ��

为了解不同有机肥碳氮比(C/N)对植烟黄壤氮素含量及形态的影响,采用田间试验方法,进行不同碳氮比有机肥(腐熟猪粪和秸秆)植烟土壤施肥试验.结果表明:不同碳氮比有机肥均对土壤氮素具有明显的缓释作用,但对氮素形态的影响差异较大,C/N越高,土壤氮含量降低越慢,C/N越低,土壤氮释放速度越慢;有机肥处理相对于纯化肥处理土壤全氮含量提高7.48％～14.97％,提高最多的是碳氮比为25∶1的猪粪十秸秆;C/N为纯猪粪的处理施肥后30天铵态氮含量最高,达24.41 mg/kg,30～120 d时明显降低,表现为纯猪粪(12.8∶1)＞猪粪十秸秆(25∶1)＞猪粪十秸秆(15∶1)＞猪粪十秸秆(35∶1)＞纯秸秆(67.3∶1)＞对照;在第30 d,纯猪粪处理的植烟土壤硝态氮含量最高,纯秸秆处理的硝态氮含量最低,移栽后60 d,处理间硝态氮含量差异显著,纯猪粪处理最高.     

Nitrogen Mineralization from Animal Manures and Its Relation to Organic N Fractions

Laboratory aerobic incubation was conducted for 161 d to study N mineralization and the changes of organic N fractions of nine different manures（3 chicken manures, 3 pig manures and 3 cattle manures） from different farms/locations. Results indicated that significant（P〈0.01 or P〈0.001） difference existed in N mineralization between manures. The rapid N mineralization in manures occurred during 56 to 84 d of incubation. First order exponential model can be used to describe N mineralization from chicken manures and pig manures, while quadratic equation can predict mineralization of organic N from cattle manures. An average of 21, 19 and 13% added organic N from chicken manure, pig manure and cattle manure was mineralized during 161 d of incubation. Amino acid-N was the main source of N mineralization. The changes of amino acid-N together with ammonium N could explain significantly 97 and 96% of the variation in mineralized N from manured soils and manures. Amino acid-N and ammonium N are two main N fractions in determining N mineralization potential from manures. Amino acid-N contributed more to the mineralized N than ammonium N.     

不同碳氮比有机肥对烤烟生长和土壤肥力的影响

通过田间试验研究了不同碳氮比有机肥对烤烟生长发育、烟叶品质和土壤养分的影响,结果表明,参试的有机肥都在不同程度上促进了烤烟的发育、养分吸收、烟叶质量和产值,其中以C/N比最高的M4效果最好,其次是C/N比较高的M2和M3,这三种有机肥对烤烟生长、烟叶品质的作用都优于C/N比较低的饼肥.     

有机物料输入对干润砂质新成土可溶性有机碳、氮的影响

对采集于干润砂质新成土不同土层土壤分别添加高C/N(黑麦草)和低C/N(苜蓿)有机物料后进行了室内培养试验。结果表明,各土层土壤添加有机物料后,均存在不同程度的矿质氮微生物净固定现象,且氮固定时间及程度与有机物料的C/N和土壤层次密切相关,添加高C/N黑麦草的深层低肥力土壤氮固定现象最明显。添加有机物料后,培养期间可溶性有机碳(DOC)累积量前期较高,中期先减后增,后期趋于稳定,不同土层土壤DOC的变化有所不同。0～20、20～40cm可溶性有机氮(DON)累积同时受矿质氮固定影响,低C/N苜蓿残体加入土壤后,在短暂氮素固定后,后期DON累积量明显提高;而加入高C/N黑麦草残体后,在较长时间内DON累积量无明显增加。添加有机物料导致培养前期土壤DOC/DON上升,随后降低。以上研究结果表明,如果从增加干润砂质新成土土壤有机质角度考虑,应该种植高C/N比的植物。因此,研究有利于进一步深入理解土壤溶液速效C、N养分的来源及其转化,对该地区土壤质量的调控具有一定参考价值。     

氮、磷、有机肥配合对小麦氮肥利用率的影响

用导数法研究了氮、磷,有机肥配合对小麦氮肥利用率的影响。结果表明,在速效磷含量低的土壤上,氮、磷、有机肥配合能显著提高小麦地上部及小麦籽粒的氮肥利用率,而在土壤速效磷含量高的土壤上,氮、磷,有机肥配合效果不显著。     

高温堆肥和沤肥碳、氮转化和杀灭病原菌的比较研究

在绿色食品基地北京巨山农场和南口农场分别利用农牧业废弃物(鸡粪、牛粪、稻秆和麦秸)作为原料,根据不同作物营养特性和堆料中营养成分以及堆肥过程中微生物对 C/N 比的需要进行了高温堆肥。对高温堆肥和沤肥在堆肥温度及其对杀灭病虫卵的影响和堆肥过程中碳素物质和氮素形态的转化规律等方面进行了深入地研究。研究结果表明:腐熟的堆肥氮素主要由有机态氮组成;堆肥材料(主要是牲畜粪)中矿质态氮愈多,愈有利于有机氮的生成;高温堆肥有利于腐殖质的合成,腐殖质化作用极显著,并且有利于胡敏酸的形成,HA/FA>1,而沤肥 HA/FA<1;堆肥温度达到65℃时持续时间20～30 d,对大肠菌和粪大肠菌杀灭率达100%,而沤肥无高温期对杀灭病原菌无影响。     

不同碳氮比培养基质组合对赤子爱胜蚓生长繁殖的影响

在实验室条件下,以不同配比的牛粪和稻秆作为培养基质,研究了赤子爱胜蚓Eisenia foetida在不同碳氮比培养基条件下生物量以及数量变化情况.结果表明:100%牛粪(碳氮比为21.8)和80%牛粪+20%稻秆组合(碳氮比为24.9)堆置30、60、90 d后的蚯蚓生物量显著高于其他处理;60%牛粪+40%稻秆组合(碳氮比为28.7)堆置60和90 d后蚯蚓总数量最多,显著高于其他处理,在第90天达到324条;另外,培养基质的碳氮比与蚯蚓的生物量和数量均呈显著负相关关系(P<0.001).由此可知,碳氮比在21.8～24.9之间的牛粪和稻秆基质组合适宜蚯蚓生长,碳氮比为28.7的牛粪和稻秆基质组合适宜蚯蚓繁殖.     

有机酸添加剂对低碳氮比条件堆肥氮素损失控制效果研究

为减少堆肥过程中的氨气挥发和氮素损失,以鸡粪、玉米秸秆和菌渣为发酵原料,采用强制通风静态堆肥罐进行41 d的好氧堆肥试验,研究低C/N（15）条件下两种有机酸（柠檬酸、草酸）对堆肥过程中氨气减排效果和氮素形态转化的规律。结果表明：添加5%（鲜质量）的柠檬酸、草酸增加了堆肥50℃以上高温天数和连续高温天数,降低了堆肥初始物料1.70个和1.88个pH值单位。草酸对堆肥主要发酵时期氨气减排有较好的效果,柠檬酸对氨气减排的影响主要集中在堆肥前10 d,随后减排效果减弱。与CK相比,柠檬酸、草酸分别降低堆肥过程中氨气累积挥发量44.15%和69.57%,氮素损失量分别降低了25.16%和48.54%。堆肥中氮素主要以有机氮的形态存在,与CK相比,添加柠檬酸、草酸处理有机氮含量分别提高了9.44%和23.13%,氨基酸态氮含量提高了11.23%和15.53%,酰胺态氮含量提高了18.43%和39.99%。柠檬酸、草酸提高了堆肥结束时无机氮含量,与CK相比,铵态氮含量分别提高了68.13%、408.48%,硝态氮含量提高了17.94%、45.75%。堆肥结束后CK、柠檬酸、草酸处理有机碳含量分别下降了31.44%、22.16%、15.70%。各处理温度、粪大肠菌群数、蛔虫卵死亡率均达到《畜禽粪便无害化处理技术规范》（GB/T 36195—2018）要求,但是草酸处理种子发芽指数未达到无毒害标准。试验结果表明,添加有机酸具有较好的氮素损失控制效果,且添加草酸效果优于柠檬酸,但是从堆肥产品无害化角度考虑,草酸添加量和添加方式还有待进一步研究。     

有机无机配施对生菜生长及其Cd Pb含量的影响

为了比较等氮水平下不同有机肥及其与无机肥配施对土壤重金属的钝化效果,通过在0.2g·kg-1氮水平下单施商品有机肥、猪粪、牛粪、鸡粪和花生麸,及5种有机肥分别与无机肥(尿素+磷酸二氢钙+硫酸钾)配施(N:N=1:1)的盆栽试验,研究它们对重金属污染土壤上生菜(Lactuca sativa)生长及其Cd、Pb含量的影响。结果表明,与CK相比,有机肥可提高生菜的生物量(商品有机肥单施除外),有机肥单施时,鸡粪处理生菜的鲜重最高,配施时牛粪和鸡粪处理生菜的生物量最大。无论单施或配施,花生麸和鸡粪处理降低生菜地上部Cd含量的效果最好,且鸡粪较好地降低了生菜地上部Pb含量。牛粪和花生麸配施的Pb含量显著低于单施,猪粪和商品有机肥单施的Pb含量显著低于配施,其余单施和配施之间没有显著差异。因此,鸡粪是5种有机肥中较适合施用于重金属污染菜地土壤的有机肥。     

小麦秸秆碳氮比调控施用对烟叶氮磷钾吸收的影响

[目的]研究小麦秸秆碳氮比调控施用对烟叶氮磷钾吸收的影响.[方法]2008～2009夏种季节于云南省曲靖市板桥镇进行田间小区试验,探讨小麦秸秆及其碳氮比调控后施用对烤烟产量、产值及上、中、下部烟叶对氮、磷、钾含量及累积吸收量的影响.[结果]小麦秸秆无论单独施用,还是碳氮比调控后施用均能促进烟叶产量、产值显著提高,同时,烟叶钾含量、钾和氮的累积吸收量也均有显著增加,而且小麦秸秆进行碳氮比调控后施用更有利于烟叶钾的吸收.与不施用秸秆相比,小麦秸秆单独施用、小麦秸秆+苕子、小麦秸秆+油枯、小麦秸秆+尿素进行碳氮比调控后施用,烟叶产量分别提高6.59%、3.58%、5.98%、8.80%,烟叶钾含量分别提高3.85%、7.76%、8.82%、11.21%,烟叶钾的总累积量分别提高10.71%、11.62%,15.32%、21.01%,烟叶氮的总累积量分别提高9.76%、1.22%、8.14%、14.00%;而不同处理之间烟叶氮含量无显著差异,烟叶对磷的吸收降低.[结论]在烤烟生产中施用高碳氮比小麦秸秆,即要注意补充氮素调节碳氮比,也要考虑磷素的补充. Abstract： [Objective] The aim was to study the effects of regulation C/N ratio wheat straw application on tobacco nitrogen,phosphorus,and potassium uptake.[Method]Effects of regulation C/N ratio wheat straw application on the flue-cured tobacco yield,output value,nitrogen,phosphorus and potassium content and cumulative uptake of the upper,middle and bottom leaf were studied by using the field plot experiments at Banqiao town,Qujing City,Yunnan Province during the 2008-2009 summer growing seasons, [Result] The results showed that the application of wheat straw alone or after C/N regulation,could significantly increase tobacco production,potassium content,the potassium and nitrogen accumulation amount of leaf,and was more conducive to the potassium uptake of tobacco leaf with wheat straW application after C/N regulation.Compared with non-straw application,the yield of tobacco increased by6.59%,3.58%,5.98%,8.80%with application of wheat straw alone,wheat straw and vetch,wheat straw and oilseed cake,wheat straw and urea nitrogen,the potassium content in tobacco leaf increasod by 3.85%,7.76%,8.82%,11.21%,respectively,the total potassium cumulative amount of leat increased by 10.71%,11.62%,15.32%,21.01%and the total nitrogen cumulative amount increased by9.76%,1.22%,8.14%,14.00%.However,the differences of tobacco leaf nitrogen content between the different treatments were not significant,the phosphorus uptake of tobacco leaf decreased. [Conclusion] The application of high C/N ratio wheat straw in flue-cured tobacco production,which should be concerned not only to adjust C/N ratio by adding nitrogen,but also considering additional phosphorus application.