根系分泌物调控植物适应低磷胁迫的机制

磷是植物生长发育的必需营养元素,土壤中有效磷含量低是限制作物高产的主要因素。由于长期不当施肥,土壤中累积大量磷素,其中大部分磷是植物难以直接吸收的难溶性无机磷和有机磷。植物在长期进化过程中形成了一系列适应低磷胁迫的机制,其中根系分泌物参与土壤磷活化利用的机制一直是研究的热点问题。本文总结了近十年来关于低磷胁迫调控根系分泌物(有机酸和紫色酸性磷酸酶)合成和分泌的研究进展,对根系分泌物在根际微生态中的重要作用提出了展望,旨在阐明通过控制作物根系分泌物来提高作物磷效率的途径,为培育磷高效作物品种和优化磷肥的田间管理提供思路和奠定理论基础。     

水稻土对磷的吸附及吸附态磷的释放特征

采用等温吸附法和离子交换树脂法研究水稻土对磷的吸附及吸附态磷的释放规律。磷的等温吸附研究表明:Langmuir方程能较好地拟合浙江金华市的20个代表性水稻土对磷的吸附特征,相关系数在0.970~0.999之间;Langmuir等温方程的参数与土壤的理化性质有关,发育于第四纪红色粘土的水稻土的参数Xm、K、MBC和X0.2值都明显高于其他发育于冲积物的水稻土;在淹水条件下,溶液中P可能较易得到土壤固相P的补偿,和旱地作物相比,水稻生长所需要的平衡磷浓度(EPC)可能远低于0.2 mg.L-1。磷的解吸研究表明:离子交换树脂提取的磷量与土壤吸附态P总量成正比,不管是冲积型水稻土还是红壤性水稻土,这种直线关系都成立(r=0.941~0.999);在淹水条件下土壤磷的释放与土壤对磷酸根的吸附饱和度,即土壤对磷酸根的吸附能大小紧密相关。在水稻土的P肥管理实践中,维持适当水平的土壤总P量与维持适当水平的土壤有效P含量同样值得重视。     

根分泌物对土壤中磷活化的影响

 磷元素是植物生长所需的大量营养元素之一,土壤中缺乏磷时会导致作物对缺磷的一系列适应性变化,其中根分泌物的H⁺,低分子有机酸、酸性磷酸酶对固定在土壤中的磷有活化作用。     

地沟式污水生态处理系统中土壤及填料吸磷机理的研究

通过磷的静态和动态等温吸附试验对地沟式污水生态处理系统中土壤及填料对磷的去除机理进行研究。结果表明，贵阳本地的五种土壤和填料——黄壤、紫色土、石灰土、石灰石和粉煤灰对磷的最大吸附量各不相同，其中石灰土的吸磷能力最强，石灰石的吸磷能力最弱。在吸附反应前期，土壤及填料对磷溶液的吸附速率和吸附量都随时间增加而迅速增大；在吸附反应后期，土壤及填料对磷溶液的吸附速率和吸附量随时间增加趋于平缓。在4种动力学方程中，黄壤的动态等温吸附曲线与双常数方程的相关性最好；紫色土、石灰土和粉煤灰的动态等温吸附曲线与一级动力学方程的相关性最好；石灰石的动态等温吸附曲线与抛物线扩散方程的相关性最好。     

秸秆改良茶园土壤对氮磷吸附特性的研究

为探讨秸秆不同处理方式对茶园土壤氮磷吸附特性,将破碎秸秆、腐熟秸秆和秸秆炭添加到茶园土壤中,研究了秸秆还田后对茶园土壤氮磷吸附特征的影响。结果表明,不同处理的秸秆添加茶园土壤对铵态氮吸附速率和吸附量大小均为秸秆炭破碎秸秆腐熟秸秆;对磷酸根吸附速率和吸附量大小均为秸秆炭破碎秸秆,腐熟秸秆对磷酸根负吸附。Freundlich方程能更好地描述铵态氮和磷酸根的吸附热力学过程,吸附动力学都符合伪二阶动力学方程。     

土壤和高岭石与磷酸根反应动力学

本文测定了五种土壤和一种高岭石矿物与磷酸根的反直动态过程,并就试验材料对一级反应式、二级反应式、双常数方程和Elovich方程等四种动态模式的拟合性进行了比较。结果表明,用双常数方程和Elovich方程描述土壤和高岭石与磷酸根的反应动力学明显优于一级反应式和二级反应式,而对于较长时期的反应,Elovich方程又优于双常数方程。Elovich方程中的常数α值的大小与土嚷吸磷能力呈芷相关,而常数β值与反应速度呈反相关,并随施磷量的增加而减少。 在土壤与磷反应的整个过程中,伴随着吸磷量的不断增加,都有速效磷(可为Olsen试剂提取)向缓效磷的转化。转化速度在第一、二星期较快,而后逐渐减慢并趋向稳定。在本试验条件下,高岭石与磷酸根的反应过程,可能主要由表面吸附机制所控制。     

根系分泌物对作物养分吸收利用的影响研究进展

根系分泌物是作物与土壤交流的主要媒介，对于土壤养分活化、作物养分吸收、作物生长等均有重要作用。为探究根系分泌物与作物、土壤和微生物之间的关系，利用不同的根系分泌物来实现种间促进、提高自然资源利用率和农业生产力，本文归纳总结了根系分泌物的分类、功能及对土壤养分（氮、磷、钾和铁）的活化、作物养分吸收和作物生长的影响，讨论了有关作物应对养分胁迫的不同机制，并提出研究展望：一是加强根系分泌物的鉴定手段，实现根系分泌物组分的原位无损伤鉴定和分析；二是运用多学科交叉知识进一步揭示根系分泌物所介导的作物养分高效利用的根土界面生物互作过程；三是加强验证根系分泌物影响植物应对生物和非生物胁迫的目标基因和微生物的功能定位研究，利用基因工程手段达到有效改善植物健康的目的；四是推进研究成果向科技应用转化的进程，利用仿生学原理将有益的根系分泌物应用到实际生产中。     

土壤对氮、磷吸附/解吸附特性研究进展

研究土壤对氮、磷的吸附/解吸附特性对合理施肥、防止环境污染等有重要的作用。本文在介绍目前常用的描述土壤氮、磷吸附/解吸附特性方程（Langmuir方程、Temkin方程和Freundlich方程）的基础上,综述了国内外对土壤氮、磷吸附/解吸附机制、影响因素（粘粒含量、pH值、有机质、阳离子交换量以及矿物组成等）、动力学方程等方面的研究进展。论文还提出应加强对根际土氮、磷吸附/解吸附特性研究、应长期定位研究氮、磷吸附/解吸附特性、应加强林地及苗圃土壤氮、磷吸附/解吸附特性研究的建议。     

设施土壤磷素固持材料的选择与应用研究进展

我国设施土壤磷素高量积累继而流失是造成相邻水体富营养化的一个重要原因。施用磷素固持材料是有效减少土壤磷流失的措施之一,本文对比分析了室内条件下几类磷素固持材料（黏土矿物类、铁铝类、钙镁类和其他类）对磷酸盐的吸附量和吸附机制,总结了设施土壤中添加磷素固持材料对土壤有效磷含量、磷形态和磷素淋洗量的影响。基于材料的易获取性、安全性、价格以及被固持磷素的再利用性,提出了不同土壤中适宜施用的磷素固持材料。结果表明,添加磷素固持材料能通过物理、化学等作用吸附土壤磷,降低磷移动性。一般而言,铁铝类、钙镁类材料的磷素吸附量和吸附键能高于黏土矿物类,而改性生物炭材料的磷吸附量和强度常取决于改性物质。施入土壤后,铁铝类、钙镁类材料能快速降低土壤磷活性,进而减少磷的移动和流失,然而过量施用铁铝类材料可能影响作物正常生长及其对磷的吸收,适宜钙镁比的材料不仅能固持土壤磷,而且不影响作物对磷素的吸收利用。因此,在磷含量极高的设施石灰性土壤上,推荐适量施用铁铝类材料;在酸性土壤上,建议施用适宜钙镁比的材料,固持土壤磷并保持磷的有效性;黏土类材料则在磷含量适中的土壤上较为适用。此外,利用废弃物作为磷素固持材料,可在减少土壤磷流失的同时实现废弃物资源化利用,具有较好的应用前景。     

天津几种潮土吸磷和解磷特性研究

以四个代表性土样为研究对象,应用磷的等温吸附、解吸方法的研究结果表明:土样的吸磷特性与Langmuir、Freundlich和Temkin方程都有很好的相关性,尤以Freundlich方程最好;供试土壤对磷的最大吸附量在250—460mg·kg~(-1),土壤磷的吸附量与粘粒含量之间呈正相关;吸附态磷的解吸率在38.7—48.2%之间;供试土壤的供磷能力普遍较低,需施用磷肥才能维持作物正常生长。     

生物质炭对茶园土壤水溶性氟吸附特性的影响

采用室内培养试验法对添加生物质炭的茶园土壤水溶性氟吸附特性进行了研究。结果表明,茶园土壤随生物质炭添加量增加对水溶性氟的吸附量和吸附率均逐渐降低,应用等温吸附Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能够较好地描述其吸附规律,其中以Freundlich方程拟合曲线最佳。随生物质炭添加量的增加土壤氟净吸附量逐渐降低。各处理土壤的氟吸附动力学过程包含吸附快反应和慢反应阶段,平衡时间小于120 min区间为吸附量快速上升期,平衡时间达到1 440 min后0.25%和0.50%生物质炭添加量处理土壤基本达到平衡状态。从双常数方程、Elovich方程和一级动力学方程拟合方程计算得到的理论吸附量与试验实测吸附量之间的符合程度较高,可准确描述添加生物质炭土壤对水溶性氟的吸附过程。添加生物质炭使土壤pH值升高与茶园土壤对水溶性氟最大吸附量、吸附强度和净吸附量的降低密切相关。     

人工湿地基质磷吸附特性研究

选取较为常见的人工湿地基质(土壤、砂、砾石),研究了它们对磷的吸附特性。结果表明,土壤对磷的吸附随着振荡时间的增加而增加;沙和砾石的的吸附量在振荡时间为8 h最大;Langmuir方程、Freundlich方程、Temkin方程都能很好地拟合人工湿地基质对磷的等温吸附数量,其中Langmuir等温式的拟合程度最好;3种基质在磷吸附上不存在竞争吸附;3种基质对磷的吸附,均随着磷浓度的增大而减慢。     

不同人工湿地基质对磷的吸附性能研究

通过基质磷素吸附动力学、等温吸附以及基质饱和吸附后磷素解吸实验,研究陶瓷滤料、红泥、水洗砂、炉渣4种人工湿地基质净化磷素的效果,评价其基质磷素饱和吸附后磷素解吸可能造成的二次污染风险.结果表明,在溶液磷(P)浓度为5～150 mg·L-1条件下,Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地描述陶瓷滤料和红泥两种基质的磷素吸附过程,陶瓷滤料用Langmuir方程比Freundlich方程的拟合程度更好,红泥则相反.4种基质对磷素的吸附量顺序依次为红泥＞陶瓷滤料＞炉渣＞水洗砂.从磷素的解吸率来看,4种基质释磷顺序依次为炉渣＞水洗砂＞陶瓷滤料＞红泥,水洗砂和炉渣吸附磷素后的解吸率较高,其他两种基质磷素解吸的比例很低.综合评价,陶瓷滤料更适合作为人工湿地污水除磷的基质.     

不同培养条件下生物炭对磷吸附解吸能力的影响

将350℃和600℃2种不同裂解温度下的芦苇秸秆生物炭作洗涤和未洗涤处理后,与巢湖十五里河河口湿地土壤进行网隔培养,培养的水分处理分为:淹水、干湿交替和75%田间持水量,共得到12个样品。对培养后生物炭进行磷素吸附-解吸实验,采用Langmuir和Freundlich吸附模型分析处理3种水分培养后的生物质炭对磷的吸附-解吸差异。结果表明:吸附量均随磷平衡浓度的增加而增大,且淹水的吸附量远远大于75%田间持水量。Langmuir和Freundich方程均能很好地描述12种不同处理的生物质炭对磷的等温吸附过程。淹水的各个拟合参数均高于干湿交替和75%田间持水量。解吸量均随添加磷浓度的增大而增大,解吸率随添加磷浓度的增加而减少。淹水的解吸量和解吸率均高于干湿交替和75%田间持水量。     

湘中典型矿区土壤对锑的吸附特征

[目的]研究矿区土壤对重金属锑的吸附行为。[方法]采取动态吸附的方法,通过改变污染物浓度、p H、吸附时间、温度等条件,研究矿区土壤对重金属锑的吸附特征。[结果]矿区土壤对重金属锑的吸附可以用Langmuir方程、Freundlich方程、Temkin方程进行较好地拟合,其中Langmuir方程的描述效果最优。不同温度试验中,矿区土壤对锑的吸附量的影响从大到小依次为35、25、15℃。随p H的升高,矿区土壤对重金属锑的吸附量逐渐递减。与双常数速率方程相比,Elovich方程更适合描述矿区土壤的动力学吸附过程。[结论]该研究可为预防和治理污染土壤提供科学依据。     

磷与草甘膦在酸性土壤中吸附解吸交互作用机制

过量的磷肥和草甘膦是我国南方土壤中两种共存污染物,通常伴随着水土流失引起面源污染,为揭示土壤中草甘膦和磷的保持、释放规律及其相互影响机制,通过等温吸附-解吸试验,研究了红壤和黄壤经草甘膦处理后对磷的吸附解吸规律以及磷对草甘膦在红壤和黄壤中吸附解吸行为的影响。结果表明,草甘膦作用下磷在供试土壤上的吸附行为可用Langmuir方程描述,红壤和黄壤对磷的吸附反应均是自发进行的吸热反应,两种土壤对磷的吸附量均随草甘膦浓度增加而下降。与对照相比,红壤经草甘膦处理后,对高浓度磷的解吸具有明显抑制作用,而黄壤磷解吸量在草甘膦作用下变化不明显,但解吸率随草甘膦浓度增加有所上升。此外,Freundlich方程对磷作用下草甘膦在供试土壤上的吸附行为拟合效果较好。未添加磷时,草甘膦在黄壤上的吸附量大于其在红壤上的吸附量,然而随着磷浓度增加,黄壤对草甘膦的吸附量减少。草甘膦在两种土壤上的解吸率均呈下降趋势,随着外源磷浓度增加,草甘膦在红壤上的解吸量和解吸率均显著降低,而不同磷处理下黄壤草甘膦解吸量变化一般在1.83~8.42 mmol·kg~(-1)之间,外源磷对草甘膦在黄壤上的解吸影响较小。以上研究表明,土壤中草甘膦和磷存在着吸附行为的竞争,草甘膦能够降低土壤对磷的吸附,同时磷也能够抑制土壤对草甘膦的吸附。     

聚磷酸铵对砖红壤和石灰性土壤上磷素吸附解吸行为的影响

以砖红壤和石灰性土壤为供试土壤,探索不同聚磷酸铵(APP)对土壤中磷吸附解吸的影响,为评价磷的有效性提供数据参考.在等磷等氮条件下,分别以APP1(以中聚为主)、APP2(以低聚为主)、APP3(聚合度分布均匀且高聚含量高)、MAP(磷酸一铵)、A-M(APP3和MAP以P2 O5质量比1:1的比例混合)、CK(空白对...     

玉米根系分泌物对连作花生土壤酚酸类物质化感作用的影响

为探究玉米花生间作系统中玉米根系分泌物对连作花生土壤的酚酸类物质化感作用的影响机制,利用CH2Cl2提取了玉米抽雄期根系分泌物,通过室内模拟培养法,研究了玉米根系分泌物对含有不同浓度肉桂酸、邻苯二甲酸及对羟基苯甲酸3种酚酸类物质土壤的微生态环境的影响。结果表明,酚酸类物质均显著降低了土壤微生物量碳和氮的含量,抑制了土壤微生物活性,土壤酶（脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶）活性和养分含量（碱解氮、有效磷和有效钾）亦显著降低,且浓度越高化感抑制作用（RI＜0）越强（P＜0.05）。玉米根系分泌物可降低酚酸类物质对土壤微生物活性、微生物量、酶活性及养分含量的化感指数,以低浓度处理的降幅较大,且在处理第5 d和10 d显著增加了3种酚酸类物质处理的土壤呼吸强度、酶活性、微生物量及养分含量（P＜0.05）;不同酚酸类物质中,以邻苯二甲酸所受影响最大。整个培养时期,玉米根系分泌物对酚酸类物质化感作用的影响以处理第5 d最强,随后呈减弱趋势。3次取样,土壤微生物量、微生物活性、酶活性和养分含量的化感指数分别降低10.03%~64.13%、9.72%~57.51%、13.16%~78.85%和5.88%~59.71%。玉米根系分泌物可通过提高土壤微生物量、微生物活性及养分含量,来降低肉桂酸、邻苯二甲酸和对羟基苯甲酸对土壤微生态环境的化感作用。结果为玉米花生间作缓解花生连作障碍技术提供一定的理论依据。     

三峡水库消落区土壤磷吸附特征

采集了三峡水库消落区主要土壤类型和土地利用方式的土壤样本30个,研究了土壤对磷的等温吸附过程。结果表明:三峡水库消落区土壤磷的等温吸附过程可以用单表面Langmuir方程、双表面Langmuir方程、Frendlich方程、Temkin方程描述。土壤吸磷能力为水田>旱地,黄壤>紫色土>冲积土。紫色土、冲积土的磷零点吸持平衡浓度高于发生富营养化的临界浓度(0.02mg/L)。黄壤对磷有较大的缓冲容量,而冲积土、紫色土对磷的缓冲能力较小,土壤淹水后其释放磷的风险大于黄壤。土壤的吸磷能力与土壤活性铁铝和有机质含量呈正相关,与磷吸持饱和度呈负相关。磷吸持指数可代替最大吸磷量用于评价土壤的吸磷能力,磷吸持饱和度可用来评价磷在水土界面的迁移能力。     

不同条件下菲和萘在塿土上的吸附特征研究

以平衡吸附法研究了菲和萘在塿土上的吸附行为,考察了初始浓度、温度、pH、离子强度和CaCO3对塿土吸附菲和萘的影响,Henry方程、Freundlich方程和deBoer-Zwikker极化方程被用来拟和吸附等温线。结果表明,菲和萘在塿土上的吸附等温线为非线性,Freundlich方程最符合其吸附行为。菲和萘在塿土上的吸附量随温度升高而降低,其吸附是一个放热过程;吸附自由能小于零,表明吸附过程是自发的;熵变值也小于零,说明焓变是吸附过程的驱动力。随着pH增加,塿土对菲和萘的吸附量下降;而随着离子强度增加,塿土对菲和萘的吸附量增加。CaCO对菲和萘的吸附等温线也为非线性,其对塿土吸附菲和萘具有较大的贡献。