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。     

植物氮素吸收利用研究进展

近年来,随着农田生态系统中的氮肥的过量施用对生态系统造成的污染日益加重,提高作物对氮素的利用效率,减少氮肥对生态系统的污染成为目前的一个研究热点。对近年来有关植物对氮素吸收利用的研究进展进行了阐述,从氮素对植物生长发育的影响、植物对氮素吸收利用的生理及分子机制等方面进行了总结。     

不同形态及浓度氮素对矮砧红富士苹果幼树生长和氮素吸收、运转的影响

以1年生红富士苹果幼树(砧木:天红2号/冀砧2号/八棱海棠)为试材,采用盆栽砂培法研究了不同氮素形态(铵态氮和硝态氮)和氮素水平[5 mmol/L(对照)和0.625 mmol/L(低氮浓度)]对苹果幼树生长及氮素吸收分配的影响,以期为生产中合理施用氮肥,提高氮肥利用率提供理论依据。结果表明:在同一氮素水平下,硝态氮处理的苹果幼树生长情况较好,叶绿素含量、净光合速率及氮素质量分数、吸收、转移、分配量与铵态氮相比相对较高。对照浓度下,硝态氮处理能有效促进苹果幼树的侧生分梢、中心干延长梢、茎粗、生物量的增长,提高叶片叶绿素含量和净光合速率,促进氮素吸收运转和分配,硝态氮处理单株氮素吸收量相对于铵态氮增加63.70%,氮素分配量增加43.95%;低氮浓度下,除硝态氮和铵态氮处理中心干延长梢无显著差异外,硝态氮处理均有较好的表现,硝态氮处理单株氮素吸收量相对于铵态氮处理增加34.35%,氮素分配量增加21.69%。不同形态氮素通过影响氮素吸收、转运和分配量、叶绿素含量和净光合速率从而实现其对生长情况的影响,其中硝态对照处理影响最显著。硝态对照处理下的冀砧2号中间砧红富士苹果幼树可有效提高中心干的氮素吸收分配速率,为新生器官的建造创造有利条件。     

不同形态氮素吸收利用及其对植物生理代谢影响的综述

对不同形态氮素的吸收利用过程及其对植株生长、抗逆性、品质和安全性的影响,以及外界环境条件对其作用效果的影响进行了综述,发现硝态氮(NO₃^--N)可促进植株根系伸长及植株对阳离子的吸收;铵态氮(NH₄⁺-N)可缓解盐胁迫及活性氧对植株的伤害,还能提高植株对病害的抵抗能力,但单一施NH+4-N易造成NH+4毒害,如细胞酸度增加、活性氧伤害、细胞壁木质化等。此外,对今后的研究方向进行了展望,以期为农业氮肥的合理施用提供理论依据。     

铵态氮及硝态氮配比对香蕉幼苗氮素吸收动力学特征的影响

【目的】探究不同铵硝配比条件下香蕉幼苗对铵态氮、硝态氮两种形态氮素的吸收特性以及两种氮源离子相互作用对香蕉氮素吸收动力学特征的影响,筛选最适于香蕉氮素吸收利用的铵硝配比,为香蕉氮素营养高效吸收提供理论依据。【方法】依据养分吸收动力学原理,利用改进的耗竭法研究不同铵硝配比营养液中巴西品种香蕉（Musa AAA Giant Cavendish cv. Brazil）幼苗对铵态氮、硝态氮以及总氮的吸收动力学特征。设7个处理：100%铵态氮（100%A）、90%铵态氮+10%硝态氮（90%A+10%N）、70%铵态氮+30%硝态氮（70%A+30%N）、50%铵态氮+50%硝态氮（50%A+50%N）、30%铵态氮+70%硝态氮（30%A+70%N）、10%铵态氮+90%硝态氮（10%A+90%N）和100%硝态氮（100%N）。每个处理设9个氮浓度梯度：0、0.1、0.2、0.5、1、1.5、2、3、4 mmol·L^-1。【结果】不同铵态氮﹕硝态氮配合条件下,香蕉苗吸收铵态氮、硝态氮及总氮的规律均符合Michaelis-Menten酶动力学方程,其动力学方程达到极显著水平。NH₄⁺-N比例在10%-70%时,随着NO₃^--N比例的增加,可以增加香蕉幼苗对NH₄⁺-N的吸收速率。在NH₄⁺-N比例为70%时,NH₄⁺-N的最大吸收速率（Vmax）最大,为55.56 μmol·g^-1·h^-1,NH₄⁺-N比例超过70%会降低香蕉幼苗对NH₄⁺-N的吸收速率。香蕉幼苗对NO₃^--N的吸收速率呈现随营养液NH₄⁺-N比例的增加而显著降低的规律。NH₄⁺-N比例从10%增大到90%时,NO₃^--N的Vmax降低了2.62倍,增加NH₄⁺-N的比例明显抑制香蕉幼苗对NO₃^--N的吸收。铵硝配比对香蕉根系与NH₄⁺-N和NO₃^--N的亲和力影响无明显规律。在铵硝配比为3﹕7时香蕉总氮Vmax达到83.33 μmol·g^-1·h^-1,明显高于其他处理,最有利于香蕉吸收利用氮素。【结论】NH₄⁺-N比例低于70%时,增加NO₃^--N比例可以促进香蕉幼苗对NH₄⁺-N的吸收,NH₄⁺-N比例高于70%时,增加NO₃^--N比例抑制NH₄⁺-N的吸收。增加NH₄⁺-N的比例明显抑制香蕉幼苗对NO₃^--N的吸收,铵硝配比为3﹕7最有利于香蕉吸收利用氮素。     

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。     

植物氮素吸收、运转和分配调控机制研究

氮是影响植物生长发育的必需大量营养元素之一,是叶绿素、氨基酸、核酸、次生代谢产物的重要组分。目前在农业生产中氮肥施用过量、效率低下、对环境造成不利影响的问题非常严重。NH_4~+-N和NO_3~--N是植物吸收利用的主要无机氮素形态,植物在演替过程中逐渐形成高效吸收和利用氮素的生理和分子机制。本文重点综述了植物根系从土壤中吸收NH_4~+-N和NO_3~--N,再通过木质部和韧皮部转运至地上部并在各器官进行分配、利用的生理过程和分子调控机制研究进展,并对今后的氮素吸收、运转和分配的研究重点提出展望,这为生产上促进植物氮素吸收和利用,提高氮效率和增强农业生产力提供了理论基础。     

减氮适墒对冬小麦土壤硝态氮分布和氮素吸收利用的影响

【目的】针对黄淮冬麦区过量施氮的现象,研究了适量减氮在不同土壤墒情下硝态氮分布以及冬小麦对氮素吸收利用效率和籽粒产量的变化,为该地区小麦生产上科学施用氮肥提供理论依据。【方法】于2014—2015和2015—2016两个小麦生长季,在大田条件下设置3个灌水处理,自然降水(W1)、适墒(W2,70%±5%)、足墒(W3,80%±5%)和3个施氮量处理(不施氮,N1;减氮施肥,N2:195 kg·hm~(-2);常规高量氮肥,N3:270 kg·hm~(-2)),测定了0—100 cm土层硝态氮含量、冬小麦植株氮素吸收转运量和籽粒产量。【结果】0—60 cm土层硝态氮(NO_3-N)的分布随土层加深而减少,随施氮量增加而提高,随土壤墒情的增大而减少;60 cm又出现不同程度的回升,尤其是足墒(W3)加大了NO_3-N的淋溶,N2、N3水平下80—100 cm土层W3平均比W1高出了3.8 mg·kg~(-1)和4.2 mg·kg~(-1);减氮处理(N2)促进了NO_3-N吸收,成熟期0—20 cm土层NO_3-N比开花期平均降幅为2.3 mg·kg~(-1),高氮处理(N3)收获后土层中NO_3-N却有较多的富集。减氮适墒处理(W2N2)显著增加了开花期营养器官氮素积累量(P0.05),并促进氮素向籽粒的有效转运,尤其表现在叶片中;花前氮素转移量和对籽粒的贡献率均达最大,籽粒产量和籽粒中的氮素积累量分别比其他处理平均高出15.4%、27.3%,从而极显著提高了氮素吸收率和生产效率(P0.05)。【结论】本试验条件下,施氮量195 kg·hm~(-2),拔节后土壤相对含水量维持在70%±5%,是兼顾产量、氮肥吸收和生产效率的最佳处理。     

施氮量对冬小麦氮素吸收利用、土壤中硝态氮积累和籽粒产量的影响

为通过控制施氮量来实现高肥力条件下小麦的高产、高效、安全生产提供依据,以冬小麦品种‘藁8901’为材料,研究了高肥力条件下不同施氮水平对小麦氮素吸收利用、籽粒产量和土壤中硝态氮含量的影响。试验结果表明:在高肥力条件下,随着施氮量的增加,冬小麦的籽粒产量和植株吸氮量均是先增加后降低,籽粒产量和植株吸氮量均以N150最高,氮素生产力则以N0最高。在冬小麦的拔节期和成熟期,土壤NO3-N含量均随着施氮量的增加而增加,减少氮肥施入量能降低冬小麦拔节期和成熟期土壤0-100 cm土层中的硝态氮含量。施用氮肥能提高小麦拔节期和成熟期植株全氮积累量和土壤NO3-N积累量,但两者并非同步增加,土壤NO3-N积累量增加的幅度远远大于植株全氮积累量的增长幅度。在施氮量0-180 kg/hm2范围内时,植株全氮积累量有所增加,且土壤中硝态氮的积累量增加较为缓和;而在施氮量180 kg/hm2的基础上继续提高氮素用量,植株全氮积累量下降,而土壤硝态氮积累量却开始大幅度增加。据此综合考虑,冬小麦‘藁8901’的适宜施氮量应控制在150 kg/hm2左右。     

土壤氮素矿化研究进展

总结了现阶段土壤中有机氮矿化的研究成果,详细阐述了影响有机氮矿化的因素:温度、水分均对氮矿化量、矿化速率有影响,且二者存在明显交互作用;耕作制度通过改变土壤的物理性质,也导致了土壤中氮矿化过程发生变化;施用不同肥料对氮矿化过程的影响也不同;土壤预处理等均会对氮矿化过程产生影响。该文还归纳了目前在研究土壤氮矿化过程中的主要方法及氮素矿化模型,并剖析了各种研究方法的适用条件及各种模型的应用范围。     

施用不同形态氮肥对土壤供氮能力及冬小麦氮素利用的影响

2006-2007年,在大田条件下,研究了施用不同形态氮肥对土壤供氮能力和强筋小麦植株含氮量的影响。结果表明,在施用纯氮量相等的条件下,硝态氮肥处理的土壤全氮和碱解氮含量较高,土壤供氮能力较强。而小麦叶片硝酸还原酶活性和成熟期之前植株各器官的含氮量均以酰胺态氮肥处理最高。酰胺态氮肥处理小麦籽粒蛋白质含量和植株氮素利用效率显著高于硝态氮和铵态氮肥处理。因此,对强筋小麦以施用酰胺态氮肥为宜。     

两熟制农田秸秆全量还田的土壤氮素平衡研究

在太行山前平原区 ,小麦———玉米一年两熟秸秆全量还田的条件下 ,施氮量与土壤全氮含量呈正相关关系 ,相关系数达 0 6769～ 0 91 5 7 ;施氮量与土壤硝态氮含量呈显著的正相关关系 ,相关系数为 0 8445 ～ 0 970 3 。小麦玉米秸秆全量还田 ,保持土壤氮素平衡值为零时的施氮量 30 0～ 360kg/hm2 。小麦最佳施氮量 1 60 5kg/hm2 ,玉米最佳施氮量1 96 5kg/hm2 ,小麦———玉米两熟最佳施氮量 35 7kg/hm2 时 ,土壤氮素达到平衡     

氮肥对蔬菜Vc和硝酸盐含量影响的研究进展

综述了氮肥对蔬菜Vc和硝酸盐含量的影响,为生产提供了依据。     

氮与生物质炭的关系研究进展

对铵态氮、硝态氮与生物质炭的关系研究进展与状况进行了综述,并分析了生物质炭可以减少氮的积累淋失量等原因。最后,对研究内容、结果以及不足之处进行了阐述与分析,进而提出了今后的研究方向。     

植物氮素营养诊断的进展与展望

根据植物氮素营养诊断的发展脉络,总结了化学诊断和无损测试技术的主要内容,重点阐述了植株硝酸盐快速诊断、叶绿素仪和遥感技术在作物氮素营养诊断及氮肥推荐中的应用原理、优缺点以及发展现状,提出可将叶绿素仪和遥感技术结合使用、利用叶绿素荧光技术诊断植物氮素营养以及将植物氮素营养诊断技术应用于森林生态系统健康和生态系统服务功能的评估。     

土壤无机氮残留的施氮影响及调控研究进展

土壤无机氮残留与生态环境安全以及土壤氮素有效性、氮肥减量施用等紧密关联,日益成为生态、环境、土壤和植物营养等学科十分关注的热点之一.氮肥（化肥和有机肥）是耕作土壤无机氮残留的主要来源,并产生重要影响.通过合理施肥等,可以调控土壤中残留无机氮含量.今后,可在最佳经济施氮量的确定和植物性硝化抑制剂等方面作更多的研究.     

不同施氮措施对柴达木枸杞园土壤无机氮的影响

通过施用不同量氮肥和硝化抑制剂,研究其对柴达木枸杞园土壤无机氮转化和枸杞产量的影响,并筛选出最佳的施氮措施。田间试验设置10个处理：除 CK 处理不施用任何肥料外,其余处理均施用1 667 kg/hm的商品有机肥和725 kg/hm的重过磷酸钙。N₆₆₇~N₀ 处理依次施氮667、534、400、267、133、0 kg/hm,Ni₄₀₀~Ni₁₃₃处理是在N₄₀₀~N₁₃₃处理的基础上,配施 Nitrapyrin 2、1.33、0.63 kg/hm 。结果表明：不同施氮处理土壤NO^-₃-N含量在 0~200 cm土层中均出现双峰,且 0~200 cm土层土壤NO^-₃-N平均含量较N₀处理增加34.65%~75.64%。施用氮肥增加0~40 cm土层中NH⁺₄-N含量,但对深层土壤无明显影响。Ni₄₀₀~Ni₁₃₃ 处理80~ 200 cm土层土壤NO^-₃-N含量较N₄₀₀~N₁₃₃ 处理降低12.13%~15.27%,但表层土壤 (0~20 cm) NH⁺₄-N含量增加338.5%~600%。Ni₂₆₇处理0~200 cm土壤硝态氮累积量较N₆₆₇处理降低 29.9%,但其枸杞产量较N₆₆₇处理增加 6.94%。适宜的氮肥用量以及增施 Nitrapyrin 可有效降低枸杞园土壤NO^-₃-N含量及累积量,同时使土壤中NH⁺₄-N含量保持在较高水平。综合经济效益和生态效益,施氮量为267~400 kg/hm且配施纯氮量0.5% 的Nitrapyrin为柴达木地区高肥力枸杞园的适宜施氮方案。     

氮素形态对植物生长影响的研究进展

铵态氮和硝态氮作为植物从土壤中吸收的主要无机态氮素,对植物的形态学特征以及生理过程具有不同的影响。从植物对不同形态氮素的吸收利用机制,氮素形态调控植物养分吸收、根系发育、光合生理、产量与品质形成及氮转运蛋白基因表达等方面进行了综述,阐述了氮素形态调控植物生长的机理,并提出了氮素形态研究中需要进一步阐明的问题。     

烤烟氮肥形态配比研究

[目的]为探明不同基追比(基肥和追肥比例)氮肥形态对烤烟产质的影响。[方法]在云南保山烟区,采用大田小区研究法,根据硝态氮和氨态氮在基肥和追肥中所占比例,设置6个处理,研究不同处理对烤烟农艺性状、经济性状及品质的影响。[结果]就农艺性状、经济性状而言,处理T3(基肥硝态氮40%+铵态氮60%,追肥硝态氮60%+氨态氮40%)、处理T4(基肥硝态氮60%+氨态氮40%,追肥硝态氮40%+铵态氮60%)效果最好;就烟叶大量元素、微量元素而言,各处理间差异均不显著。[结论]处理T3和T4有利于烤烟植株对矿质营养元素的吸收和干物质积累,内在化学成分较协调。     

土壤中各形态氮与玉米吸氮量关系的研究

相关分析表明,黑龙江省东部地区的白浆土中各形态氮与玉米植株吸氮量之间的相关程度不同。土壤N0值、碱解氮、酸解总氮、氨基酸态氮、可矿化氮与玉米植株吸氮量间呈极显著正相关;全氮、氨基糖态氮和酰胺态氮与玉米植株吸氮量也呈显著正相关;而未知态氮和非酸解总氮与植株吸氮量间的相关性不显著。