Pht1家族在几种植物中的研究进展

植物磷转运蛋白是植物磷营养中必需的一种膜蛋白。植物磷转运子在植物根系中负责磷的吸收、转运,其表达受磷调控,磷元素广泛存在于动植物组织中,是植物生长所必需的大量无机营养元素之一,在诸多代谢过程中都起着举足轻重的作用。在植株中,磷素通过磷酸盐转运蛋白吸收和转运,该蛋白在调控植株对磷素吸收、利用效率等方面具有重要作用。植物基因组中含有大量推测的以基因家族的形式存在的编码磷转运蛋白基因。目前已知的磷转运子分为五大家族Pht1、Pht2、Pht3、Pho1和Pho2。文中主要综述了水稻、大豆、玉米、小麦、拟南芥、番茄、苜蓿、马铃薯中Pht1家族的结构、功能及表达调控方面的研究进展。     

酸性土壤植物磷铝互作研究进展

铝毒和缺磷是酸性土壤上作物生产的2个主要限制因子,解决酸性土壤铝毒和缺磷问题是提高作物产量及保障粮食安全的重要途径。酸性土壤中铝毒和缺磷经常共存,磷与铝在土壤、根-土界面和植物体内关系密切,其相互作用对植物生长发育具有重要影响。该文总结了酸性土壤中铝的存在形式、磷的现状及存在形式,简述了近年来磷与铝元素交互作用对植物生长发育的影响,并对进一步的研究作了展望。     

高效去除水体中氮、磷的植物及组合植物研究

用水培试验比较研究了不同挺水植物(再力花、常绿鸢尾、美人蕉)和浮水植物(黄花水龙、聚草、大漂)及其组合在15 d的培养期间对水中氮、磷的去除效率.结果表明:6种水生植物单独培养下,再力花和大漂的干重增量和吸氮、磷增量最高,对水中总氮、总磷去除率也最高.在挺水与浮水植物组合下,挺水植物的生物增量和去氮、去磷效率较其在单独培养下均有所提高,而浮水植物上述指标均有所下降,表明挺水植物与浮水植物在吸氮、磷方面存在竞争关系,且挺水植物去氮、磷能力强于浮水植物.研究还表明,大漂与再力花的组合对去除水中氮、磷效果均较好,15 d时去除效率分别达97.9％和90.7％.因此,二者可推荐为高效去除水体中氮、磷的植物及组合植物.     

解磷微生物在农业上的应用

磷是植物必需的营养元素之一,然而在土壤中,绝大部分磷以矿物态形式存在,只有小部分存在于土壤溶液中或被土壤胶体吸附,有效态磷数量很少。解磷微生物可以对土壤中的磷进行活化,对解决植物磷素供应问题是一条很好的途径。介绍了解磷微生物的类型、活化土壤磷的机理、限制因素和在农业应用中的各种优点。随着生物技术的发展,解磷微生物在农业中会有更好的发展前景。     

植物有效磷与水溶性磷对土壤磷素积累的响应研究

以浙江省河谷平原、水网平原、滨海平原和丘陵山地等4类地貌的耕地为例,探讨了植物有效磷和水溶性磷随土壤磷素积累的变化特征。结果表明：植物有效磷和水溶性磷均随土壤磷素积累呈现明显的增加,它们随土壤磷素积累的增加量存在转变点。当土壤全磷达到0.80~0.95 g/kg以上时,植物有效磷随土壤磷素积累的增幅明显地增强;而当植物有效磷分别为42~62、165~265 mg/kg以上时,土壤水溶性磷水平发生了明显的2个递增过程。总体上,河谷平原土壤中植物有效磷和水溶性磷发生明显变化时土壤积累磷的临界值相对较低。由于易释放态磷占土壤磷的比例随磷积累的增加而增加,研究认为控制土壤磷素的过度积累可有效降低土壤磷素的流失。     

洞庭湖湿地植物根系氧化力对氮、磷去除的影响

以洞庭湖湿地艾蒿、水芹、苔草、益母草、菖蒲、芦苇等6种典型群落优势湿地植物为材料,测定各形态氮和磷的质量浓度变化及根表面积、根系氧化力等指标,探讨湿地植物根系特征和根系氧化力对氮、磷去除的影响。结果表明:随着培养时间的延长,6种洞庭湖湿地植物培养液中氮和磷质量浓度均逐渐降低后趋于平缓的趋势。6种湿地植物对培养液中氮和磷的去除率比CK分别提高了47.48%～69.89%和44.43%～66.71%,且不同湿地植物对氮和磷的去除效果存在显著性差别(P<0.05)。6种湿地植物体内氮、磷积累量也存在差异,培养期内植物体内氮的积累量为206.57～399.03 mg·株^-1,磷的积累量为27.26～53.78 mg·株^-1,其中,艾蒿、水芹、苔草湿地植物生长量和氮、磷积累量显著高于菖蒲和芦苇。6种湿地植物的根表面积、根系氧化力分别在36.91～58.57 cm²和4.63～23.57μg·g^-1·h^-1,艾蒿的根表面积和根系氧化能力最大,水芹和苔草次之,芦苇最低。相关关系分析表明...     

磷、铁胁迫对棘孢木霉根际定殖的影响

磷和铁均为植物生长发育所必需的营养元素,但在土壤中大多以植物难以吸收利用的难溶或微溶性化合物形式存在.木霉菌(Trichoderma sp.)是植物根际有益真菌,在缺铁条件能够产生将不溶性铁转化为可溶性铁的嗜铁素,在促进植物生长、缓解生物及非生物胁迫等方面起着重要作用.但磷胁迫对嗜铁索的合成以及磷、铁胁迫对木霉菌在植物...     

测定植物磷含量的两种处理方法比较

比较干灰化法和湿灰化法测定植物磷含量的结果不存在显著差异。用干灰化法测定植物磷含量不仅准确可靠，而且经济实用，可大大提高测试效率。     

低磷胁迫下植物的形态响应研究进展

磷是植物生长发育不可缺少的大量元素之一,参与了植物的能量转移、代谢调节、蛋白质激活等多种细胞活动。磷素供应不足将导致植物生长受阻,产量受制,开展磷高效利用育种已成为世界性的研究热点之一。本文从根系形态和构型变化、叶片形态特性以及碳水化合物分配格局等方面入手,对低磷胁迫下植物的形态适应性变化进行综述,指出了当前研究中存在的主要问题,并对今后的研究进行了展望。     

湿地植物根表铁膜在污水磷去除中的作用

通过室内小型人工湿地装置,研究湿地植物根表铁膜在2种磷进水质量浓度条件下对磷去除效率的影响,并通过对铁膜上磷含量、植株根系和地上部吸磷等的研究,阐明根表铁膜在污水磷去除中的主要作用机制.结果表明:在小型人工湿地的整个运行过程中,根表富集铁膜的植物系统和无铁膜植物系统在低磷质量浓度进水时,磷平均去除效率分别为85%和55%;在高磷质量浓度进水时,前12 d内磷去除效率分别为76%和1.7%,富集铁膜的植物系统对磷的去除效率高于无铁膜植物系统;运行结束后,铁膜上磷含量比运行前铁膜上磷含量少,低磷、高磷质量浓度进水的铁膜上磷含量沿水流方向依次减少51%、55%和23%、27%;同时,运行结束后低磷和高磷质量浓度进水的植物根系和地上部磷累积量均比运行前高,沿水流方向根系磷累积量依次增加31%、16%和28%、25%,地上部磷累积量依次增加65%、65%和73%、73%.根表铁膜增加了植物根系磷累积量和植物地上部的磷累积量,这表明富集在湿地植物根表的铁膜在湿地植物对磷的吸收和污水磷的去除中起到了重要作用.     

磷指数模型在美国的应用和发展

磷是植物生长必需的营养元素之一,在农业生产中起着关键作用。然而,长期过量的磷肥投入导致土壤磷素水平增加,进而加大了土壤磷素流失风险,造成农业非点源磷污染,同时这也成为导致水体富营养化的主要因素之一。因此,识别和管理农业非点源磷的流失风险关键区,成为面源污染亟待解决的关键问题。磷指数模型起源于20世纪90年代,是评估农田磷流失潜力和指导磷管理决策的重要工具之一。根据研究区特点,美国众多学者在各州设立了不同的磷指数指标体系,优化了磷指数的组成因子、计算方法和分级标准。本文对美国各州磷指数模型评价体系进行了综述和评价,指出了磷指数模型的局限性,提出了改进方向,以期为我国磷素管理方法提供借鉴。     

有机酸对土壤磷的活化利用研究进展

近年来,随着磷肥的大量投入,我国农田土壤中的磷大量累积且呈增长趋势,进而加剧了水体污染和磷矿耗竭的风险,因此,合理利用土壤中的累积磷对农业生产可持续发展和生态环境保护至关重要。本文运用VOSviewer关键词共现分析、数据统计分析等方法,对土壤磷活化文献进行了分析,包括有机酸的种类、有机酸活化磷素的研究概况、有机酸活化...     

Phosphorus use efficiency and fertilizers: future opportunities for improvements

The continued supply of phosphate fertilizers that underpin global food production is an imminent crisis. The rock phosphate deposits on which the world depends are not only finite, but some are contaminated, and many are located in geopolitically unstable areas, meaning that fundamental changes will have to take place in order to maintain food production for a growing global population. No single solution exists, but a combination of approaches to phosphorus management is required not only to extend the lifespan of the remaining non-renewable rock phosphate reserves, but to result in a more efficient, sustainable phosphorus cycle. Solutions include improving the efficiency of fertilizer applications to agricultural land, alongside a better understanding of phosphorus cycling in soil-plant systems, and the interactions between soil physics, chemistry and biology, coupled with plant traits. Opportunities exist for the development of plants that can access different forms of soil phosphorus (e.g., organic phosphorus) and that use internal phosphorus more efficiently. The development of different sources of phosphorus fertilizers are inevitably required given the finite nature of the rock phosphate supplies. Clear opportunities exist, and it is now important that a concerted effort to make advances in phosphorus use efficiency is prioritized.     

水稻低磷胁迫研究进展

缺磷是农业生产中限制水稻产量的一个重要因子。通过对磷在土壤中的存在形式,低磷胁迫对水稻根系、光合作用、磷亲和力的影响,以及水稻耐低磷基因型的筛选和耐低磷基因分子定位的进展进行综述,并对今后水稻低磷胁迫的研究趋势作出预测,以期为水稻耐低磷研究及磷高效水稻品种改良提供新的思路和理论依据。     

中、碱性土壤条件下黄腐酸与磷肥配施对番茄生育和磷素利用率的影响

【目的】碱性土壤降低植物对磷的吸收和利用,黄腐酸能活化土壤中的固定态磷。利用黄腐酸克服碱性土壤对磷的固定效应,提高磷肥利用率,为磷肥减施增效提供新途径。【方法】采用盆栽方式,以番茄(Solanum lycopersicum L.)‘罗拉’为供试品种,在土壤pH为6.5和8.0两种条件下,设置4个施磷(P₂O₅)水平(0、0.1325、0.265和0.53 g·kg^-1,分别标记为0%P、25%P、50%P和100%P);在此基础上,设不添加和添加0.08 g·kg^-1黄腐酸两种组合(分别标记为-FA和+FA),共计16个处理。研究黄腐酸与磷肥施用在中、碱性土壤条件下对番茄植株生长、产量、品质和磷素利用的影响。【结果】碱性土壤抑制番茄植株生长,降低产量、各组织磷含量和植株磷吸收量,但对番茄果实品质的形成具有促进作用。磷肥减施造成番茄生长、产量和品质下降,降低植物各组织磷含量、植株磷吸收量和肥料产量贡献率,但对磷肥利用率有一定的提升作用。本研究的任一种土壤条件和磷水平下,施用黄腐酸均可提高番茄对磷的吸收...     

大豆耐低磷指标筛选与耐低磷品种鉴定

为了对大豆耐低磷指标的进行分析与评价,并筛选与大豆磷效率耐低磷性密切相关的重要指标,选取了41个大豆品种进行了耐低磷系数进行比较和分析,并对酸性磷酸酶活性与相应的株高、干物质量和磷利用效率的耐低磷系数利用NTSYS软件进行聚类分析。结果表明：①2 μmol/L（LP）和1 000 μmol/L（NP）处理下22个品种根尖酸性磷酸酶(RAPA)的耐低磷系数（1.922 9~35.201 1）,32个品种LAPA的耐低磷系数（1.048 2~4.465 5）,9个品种株高的耐低磷系数（0.923 1~1.000 0）,17个品种干物质量的耐低磷系数（1.000 0~2.125 0）,28个品种全磷含量（P%）的耐低磷系数（1.083 2~6.757 3）,18个品种磷利用效率的耐低磷系数（1.005 4~3.308 6）,不同基因型品种中耐低磷系数差异大;②RAPA活性与相应品种的株高、干物质量和磷利用率之间耐低磷系数存在极显著正相关（r=0.55、0.72、0.43）;③RAPA活性和株高、干物质量、磷利用效率等磷效率相关因素的耐低磷系数进行聚类分析,鉴定出高度、中度和非耐低磷型品种。上述结果说明RAPA活性耐低磷系数可作为影响磷效率耐低磷性的重要因素,可用于大豆耐低磷品种的筛选及分子辅助选择。     

植物生长条件下土壤水分与养分资源动态分布的模拟研究

借助根系功能-结构机理模型,在动态描述根系空间生长发育的基础上,采用根系空间吸水速率函数耦合三维土壤水动力学模型,描述根系吸收条件下土壤水分的时空分布;以根个体为中心,采用扩散方式,描述了由于根系吸收土壤中磷元素而引起的土壤中有效磷分布的动态变化。通过小麦苗期根系结构与生物量的动态观测试验,获取了根系生长参数,利用文献资料获取了土壤水分运移参数、土壤有效磷扩散参数。在设定的灌溉与蒸散情景下,模拟了根长密度与根系吸收速率在三维空间的动态分布、根系吸水条件下土壤水分三维时空变化以及根系吸收磷元素的条件下土壤中有效磷的亏缺区域变化过程。模拟结果显示,根系-土壤系统能够实时地模拟根系生长下土壤环境资源的动态变化。     

生物炭的施入对玉米生物量和磷养分吸收的影响

【目的】研究生物炭的施入对玉米生长及植株不同部分磷吸收的的影响。【方法】采用盆栽试验,以玉米为供试作物,通过施用不同量的生物炭,研究不同施肥条件下,生物炭对玉米生长和磷吸收的影响。【结果】在不施氮肥的条件下,生物炭对玉米干物质积累量具有抑制作用,但提高植株磷吸收总量;在施氮条件下,生物炭能明显增加玉米的生物量(P<0.05),显著提高茎秆、叶片、籽粒磷吸收总量(P<0.05),明显降低根部磷吸收总量(P<0.05);随着炭施入量的增加,单株磷吸收量明显增加(P<0.05);生物炭处理能明显提高磷肥利用效率(P<0.05),利用效率变幅为20.73%~24.66%,相对于不施炭增幅达7.99%~30.76%。【结论】生物炭与氮肥、磷肥配施能够促进玉米生长,提升磷肥利用效率。     

Research on Optimum Phosphorus Fertilizer Rate Based on Maize Yield and Phosphorus Balance in Soil Under Film Mulched Drip Irrigation Conditions

【Objective】 In order to improve phosphorus efficiency and reduce environmental risk due to a large number of phosphorus application under mulched drip irrigation in northeast semi-arid region for maize production, a 3-year field experiment was conducted to investigate the effects of different phosphorus application rates on maize yield, phosphorus utilization efficiency and soil phosphorus supply ability, so as to provide scientific references for rational phosphorus fertilizer application in this region. 【Method】 The field experiment was conducted in semi-arid maize production region of Jilin province (Qian'an county) from 2015 to 2017. Six treatments of phosphorus application rate (P₂O) were designed in the field experiments, including 0 (P₀), 40 kg·hm ^-2 (P₄₀), 70 kg·hm ^-2 (P₇₀), 100 kg·hm ^-2 (P₁₀₀), 130 kg·hm ^-2 (P₁₃₀) and 160 kg·hm ^-2 (P₁₆₀), which were used for the calculation of phosphorus uptake, phosphorus utilization efficiencies and apparent phosphorus balance in the soil-crop system. The measurement indexes contained maize yield and its components, phosphorus content of plant at mature stage and soil available phosphorus concentration. 【Result】 The result showed that the maize yield with phosphorus application were significantly increased by 6.2%-21.2% (2015), 9.0%-20.6% (2016) and 12.9%-30.3% (2017) respectively, and increment by 9.2%-23.9% in average three years. The yield was enhanced by increasing grains per ear, 100-kernel weight and harvest index by applying phosphorus fertilizer. Maize yield increased at first and decreased later with increasing of phosphorus application rate, and the highest yield value was found under P₁₀₀ treatment. Phosphorus recovery efficiency and partial productivity declined, however, phosphorus agronomic efficiency increased at first and decreased later with increasing of phosphorus application rate. Available phosphorus content in soil layer (0-40 cm) was improved with the increasing of phosphorus application rate and period compared with P₀ treatment, and the content under P₁₀₀ treatment was very close to its initialization value. The apparent phosphorus balance in soil was negative in the P₀, P₄₀ and P₇₀ treatments after a three-year continuous maize-cropping, and the phosphorus deficient amount was decreased with the increment of phosphorus application rate. While the apparent phosphorus balance in soil was positive under the P₁₀₀, P₁₃₀ and P₁₆₀ treatments, and phosphorus surplus amount was increasing with the increment of phosphorus application rate. When surplus rate was 0, phosphorus application rate, maize yield, available phosphorus content in 0-20 cm and 20-40 cm soil, phosphorus recovery efficiency, agronomic efficiency and partial productivity were 92.4 kg·hm ^-2, 12 497 kg·hm ^-2, 34.6 mg·kg ^-1, 28.4 mg·kg ^-1, 24.1%, 21.9 kg·kg ^-1 and 146.1 kg·kg ^-1, respectively, by simulating between phosphorus application rate (y₁), soil available phosphorus content (y₂), phosphorus utilization efficiency (y₃) and surplus rate (x), respectively. These results were similar to maize yield, soil available phosphorus content and phosphorus utilization efficiency under the maximum yield under the P₁₀₀ treatment. The optimum phosphorus application rate was at the range of 88-97 kg·hm ^-2 under 95% confidence levels, when theoretical surplus rate was 0. 【Conclusion】 The results suggested that the recommended phosphorus application rate was at the range of 88-97 kg·hm ^-2, which could not only ensure higher maize yield, but also keep soil phosphorus balance under this experimental conditions. The research provided phosphorus fertilizer management for both high-yielding maize production and friendly environment under mulched drip irrigation conditions in northeast semi-arid region of Jilin province.     

桑基鱼塘池塘子系统氮、磷污染特征及迁移转化研究进展

桑基鱼塘生态系统是一种高效的农业物质循环利用模式,蕴藏巨大价值。鱼塘子系统是桑基鱼塘生产模式中主要的经济来源和组成,其安全性和效益值得深入研究。氮、磷元素作为鱼塘子系统中的主要营养成分,可为鱼塘水产养殖提供大量的营养物质,但过剩的氮、磷元素会导致鱼塘水体富营养化等水质污染问题,造成鱼塘经济损失严重。目前有关桑基鱼塘的研究还局限于空间演变格局、经营模式评估、水陆相互作用过程与机理、投入产出效率、物质循环与能量流动等方面,而对桑基鱼塘内部营养物质的迁移转化规律缺乏全面了解。为了探究桑基鱼塘生态系统内部潜在的科学规律,对近 10 年桑基鱼塘系统研究文献进行梳理和概括,总结出鱼塘水体和底泥中氮、磷的基本特征,赋存形态、释放行为与循环特征,揭示氮、磷在水体 - 底泥界面的迁移转化机制及影响因素,这对桑基鱼塘生态系统的水体富营养化管控和科学化养殖具有重要意义,从而为桑基鱼塘的传承和保护提供参考依据和解决方案。