植物尿素代谢及稳态调节机制研究进展

尿素是农业生产中施用量最多的氮肥之一,也是植物体内重要的代谢中间产物。普遍认为,植物主要吸收土壤中经土壤微生物转化产生铵态氮和硝态氮,直接吸收尿素和内部水解作用并不显著, 但这一观点正受到挑战,因为植物拥有专用的尿素转运蛋白,能够利用尿素作为唯一氮源。本文通过概述尿素在不同生命系统中存在的基础生理意义及MIPs和DUR3系统在调控尿素吸收、转运以及库/源间氮循环过程的作用,讨论了脲酶在促进尿素氮的同化、信号传导,精氨酸途径和酰胺途径在维持C/N代谢平衡和激素信号网络调节机制,以及植物尿素代谢及稳态调节机制在农业运用方面的展望。通过阐述植物体内局部尿素浓度与整体的氮素状态信号的反馈调节调控氮素的吸收和再利用的复杂调控网络,为提高作物氮的吸收、利用及再分配和农作物遗传改良奠定理论基础。     

脲酶抑制剂的作用机理及其在畜牧生产中的应用

尿素是反刍动物能够利用的最廉价的氮源，但由于尿素降解率过高，容易引起氨中毒。脲酶抑制荆不仅可以增加反刍动物对尿素的利用，调控瘤胃微生物代谢，抑制脲酶活性，减慢尿素的分解速度。还可以提高反刍动物时氮的利用率。增加时纤维的消化吸收，避免氨中毒。使用脲酶抑制剂是目前解决氨中毒的最好办法。本文时脲酶抑制剂的作用机理和应用进行了阐述，并提出其今后发展方向和应注意的问题。     

施用尿素九忌

一忌与碱性肥料混施或同时施.尿素施后须转化成氨态氮才会产生肥效,而氨态氮在碱性条件下,大部分氮素会变成氨气挥发掉,所以尿素不能与石灰、草木灰、钙镁磷肥等碱性肥料混施或同时施用.     

Dof转录因子在植物碳氮代谢中的调控作用综述

碳、氮代谢是植物体内最重要的两大代谢,对作物生物量积累与品质形成具有重要作用。在生产中,多依赖增加施肥量来提高作物产量,导致环境污染与不可持续发展,因此迫切需要选育高氮素利用效率的作物品种。植物氮素利用效率的提高,不仅依靠提高植物对氮肥的吸收能力,还需要考虑协调碳、氮代谢之间的关系。作为协调靶基因整个应答网络表达的主要调节因子,转录因子能影响整个应答网络中所涉及的代谢物变化。DNA结合单锌指蛋白(DNA binding with one finger, Dof)转录因子是植物中特有的转录因子,参与调控植物组织分化、种子萌发、物质代谢等生理生化过程。重点综述Dof转录因子在植物碳、氮代谢中的调控作用,在植物碳代谢中,Dof转录因子主要参与光合作用途径中关键基因和光合代谢产物的调控;在氮代谢中,Dof转录因子主要通过调控氮的吸收、转运和同化途径的关键基因促进氮同化,并通过协调碳氮代谢的平衡提高植物对氮素的利用效率,改善植物的品质和产量,这给利用Dof转录因子协调植物碳氮代谢关系、提高氮素利用效率和农艺性状的深入研究奠定了基础。     

黑麦草鲜草翻压还田对双季稻田肥料氮循环的影响

【目的】研究黑麦草鲜草与尿素混施对双季稻田肥料氮利用率及氮循环特征的影响。【方法】利用盆栽15N示踪试验比较总施氮量一致的条件下单施尿素（CF）、半量尿素与半量黑麦草鲜草混施（RGCF）以及不施氮肥（CK）对双季稻产量、氮吸收利用效率、肥料氮素在土壤中残余以及N2O排放的影响。【结果】与CK相比,RGCF和CF显著增加了双季稻生物量和稻谷产量。RGCF与CF相比,水稻生物量和稻谷产量分别增加5.9%和7.3%。 与CK相比,RGCF和CF显著增加了双季稻氮素吸收量。RGCF与CF氮素吸收量无显著差异。与CF相比,RGCF增加了氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率和氮素农学效率,降低了15N回收率和15N收获指数。RGCF比CF提高了氮素在土壤中的残留率,降低了N2O排放量。【结论】在双季稻体系中,尿素与黑麦草混施能够提高氮素利用效率,改善稻田氮素循环。     

谷氨酸合成酶基因及其在植物氮代谢中的调节作用综述

谷氨酸合成酶(GOGAT)是植物体内氮素同化与循环的关键酶。深入研究该酶的控制基因及其表达特性,对了解植物氮代谢调控机制并应用于农业生产具有重要意义。根据在高等植物Fd-GOGAT和NADH-GOGAT的生物化学和遗传学方面的研究进展,对其历史进程进行回顾和总结;从在植物中的定位、功能、表达特异性、转录水平调控以及对氮代谢的调控等方面介绍谷氨酸合成酶(GOGAT)分子生物学研究进展,并展望GOGAT基因在植物氮代谢中的调节作用,提高氮素利用率(NUE)等方面的应用前景。     

棉花苗期施尿素需防肥害

棉花苗期植株体内碳水化合物积累少，若尿素施用量过高，植株就过多吸收氮，以致植株体内的氨没有足够的碳水化合物将其转化成氨基酸等化合物，造成体内游离酸积累，导致对植株细胞产生毒害。     

高效尿素提高氮素利用率的机理

利用室内氨挥发模拟系统和同位素＾１５Ｎ示踪技术,研究高效尿素对氨挥发损失和氮素去向的影响。结果表明,与普通尿素比,高效尿素在供试的３种土壤中能推迟氨挥发开始时间和氨挥发高峰值出现的时间,降低氨挥发速率高峰值,减少氨挥发损失１８．９％～４４．１％。高效尿素使水稻植株中来自肥料和土壤中的氮显著增多,当季氮素利用率增加６．３～７．１个百分点,土壤残留量增加５．３％～１２．０％,减少氮素损失１７．０～１９．３％。施用高效尿素的水稻产量比施用等氮量普通尿素增产２７．０％～２９．３％。     

腐植酸增效剂对尿素在土壤中转化及损失的调控

通过研究腐植酸增效剂对尿素在土壤中的转化特征及其氨挥发特性的影响,探明腐植酸增效剂对氮肥增效的作用机理,为开发腐植酸肥料、提高氮肥利用率、减少土壤氮损失提供理论依据。本试验采用室内培养法,分别在北方典型潮土和南方典型红壤上,以不施肥为对照,设普通尿素、尿素+氮素1%活化腐植酸、尿素+氮素2%活化腐植酸和尿素+氮素4%活化腐植酸共5个处理,探究不同浓度腐植酸增效剂对不同类型土壤的氮素转化规律。结果表明,尿素施入初期腐植酸可抑制红壤和潮土中铵态氮向硝态氮的转化,减少硝态氮的转化量,促进中后期铵态氮向硝态氮的转化,并降低氨挥发累积量。本试验条件下潮土和红壤施用尿素的最佳腐植酸增效剂添加量分别为2%和1%。     

胆碱在奶牛生产中的研究与应用

胆碱作为一种B族维生素对反刍动物高产的潜在效益已引起人们的关注。文章综述了近年来胆碱的应用理论与研究进展,包括胆碱的生物学功能以及在反刍动物体内的消化、吸收、代谢和保护性胆碱在奶牛日粮中的应用功效等。     

反刍动物脲酶抑制剂的研究进展

尿素作为非蛋白氮饲料直接饲喂动物 ,在瘤胃中分解速度快于微生物利用速度 ,这不仅降低尿素利用效率 ,而且容易造成氨中毒。脲酶抑制剂可以降低尿素的分解速度 ,提高尿素利用效率。文章就目前国内外各种瘤胃脲酶抑制剂对动物瘤胃尿素分解速度、氨浓度、营养物质利用及对动物生产性能的影响进行了综述。     

袋控缓释条件下硝态氮、铵态氮对桃尿素吸收、分配的影响

采用15N示踪技术,在袋控缓释条件下,研究不同形态氮素对当年生毛桃尿素态氮吸收分配的影响。结果表明:单独尿素处理、尿素与硝态氮混施、尿素与铵态氮混施,尿素与硝态氮、铵态氮按1∶1∶1混施4个处理15N利用率分别为13.81%、10.92%1、5.53%和15.78%,尿素与铵态氮混施、尿素与硝态氮、铵态氮1∶1∶1混施显著高于其它处理,均能提高植株对尿素态氮的吸收利用;而尿素与硝态氮混施,15N利用率显著低于其它处理,降低了植株对尿素态氮的吸收利用。从15N在植株不同器官的分配来看,各处理植株叶片的15N分配率最高,均占植株总吸收量的60%以上,其它依次为根主干枝梢。植株总吸氮量以尿素与铵态氮混施处理最高,但该处理表观生长量低于尿素与硝态氮混施处理。     

竹炭包膜尿素的氮素释放规律和生物利用效果研究

[目的]对竹炭包膜尿素的氮素释放规律和生物利用效果进行研究,寻找高效、廉价、生产工艺简单的包膜氮肥。[方法]以竹炭和高分子聚合物为包膜材料,制得2种不同包膜厚度的竹炭包膜尿素(BCCU);通过玉米的土壤淋溶试验、土壤氨挥发试验和盆栽试验研究自制竹炭包膜尿素的氮素释放规律和生物利用效果。[结果]竹炭包膜尿素具有一定的缓释性能,其氮素的29d累积淋出率比普通尿素低9.93%～16.27%;施用竹炭包膜尿素的氨挥发量显著低于普通尿素,降幅为16.66%～31.8%;施用竹炭包膜尿素的玉米生物量和氮素利用率分别提高12.8%～24.1%和10.50%～16.99%。[结论]竹炭对尿素中氮素不仅具有一定的缓释性能,还具有一定的吸附能力,能减少氮素的淋失和挥发,减轻对环境的污染。     

新型尿素对新疆哈密瓜产量、品质及氮肥利用的影响

【目的】 研究几种新型肥料对新疆吐鲁番哈密瓜产量、品质和氮素吸收利用的影响,筛选出适宜新疆吐鲁番哈密瓜施用的新型尿素。【方法】 以黄皮9818号品种为研究对象,在相同氮磷钾(P₂O₅ 140 kg/hm²、K₂O 150 kg/hm²)的基础上,施用普通尿素处理为对照,分析大田试验下施用几种新型尿素(等氮量聚能网尿素、等氮量腐殖酸尿素、控失尿素、等氮量含锌尿素、等氮量常规尿素加锌处理)下哈密瓜干物质、产量、养分吸收、氮肥利用及品质情况。【结果】 相对于普通尿素处理,几种新型尿素处理均增加了哈密瓜产量及植株地上部分干物质量,其中等氮量腐殖酸尿素施用后的哈密瓜产量和干物质最高,分别为30 452和2 724 kg/hm²;相对于普通尿素而言,等氮量聚能网尿素、等氮量腐殖酸尿素、控失尿素均显著增加哈密瓜的氮肥利用率和氮肥的农学效率,其中等氮量腐殖酸尿素效果更佳明显,氮肥利用率为36.08%、氮肥的农学效率为40.84 kg/kg;相对于普通尿素、等氮量聚能网尿素、控失尿素、等氮量含锌尿素、等氮量常规尿素加锌处理,等氮量腐殖酸尿素更好提高了哈密瓜的心糖含量且糖梯度最低。【结论】 等氮量腐殖酸尿素的施用在新疆吐鲁番哈密瓜作用上效果最好。     

干旱胁迫对平邑甜茶不同生长时期氮素吸收利用的影响

为研究干旱胁迫对苹果砧木平邑甜茶不同生长时期N素吸收利用效率的影响,以1年生盆栽平邑甜茶为材料,设置干旱胁迫和对照2组处理,其中干旱胁迫是在施肥前对平邑甜茶提前2周控水,保持盆土45%～55%田间最大持水量;对照正常供水,保持盆土75%～85%田间最大持水量。以¹⁵N标记的尿素为N源,分别于4月10日、5月10日、7月10日和9月10日4个生长时期施1.0 g ¹⁵N标记的尿素,分析干旱胁迫对平邑甜茶4个生长时期的植株N含量、各器官肥料N的百分率(N_dff)、¹⁵N分配率、利用率以及N素转运代谢相关基因表达量的影响。结果表明：1)与对照相比,4个生长时期中,干旱胁迫均降低平邑甜茶植株N含量、各器官对N的吸收转运能力以及N素利用率,其中在7月生长期降低的最显著,植株N含量降低27.0%、根、茎、叶的N_dff值分别降低23%、35%、40%、N素利用率降低42%。2)干旱胁迫下平邑甜茶各器官氮素分配由地上部分向地下部分转移,优先供应植株生长中心。3)干旱胁迫下平邑甜茶根系对N素吸收...     

竹炭包膜尿素的氮素释放规律和生物利用效果研究

利用竹炭和高分子聚合物为包膜材料，根据涂膜量不同制得BCCU1和BCCU2 2种竹炭包膜尿素，然后通过土壤淋溶试验、土壤氨挥发试验和盆栽试验研究了自制包膜尿素（BCCU）的氮素释放规律和生物利用效果。     

控释尿素基施深度对夏玉米产量和氮素利用的影响

【目的】 探究控释尿素不同施肥深度对氮素吸收与利用的影响,明确控释尿素一次性基施在黄淮海夏玉米区实现高产、高效、稳产的适宜施肥深度。【方法】 在大田条件下选用郑单958为供试品种,设置不施氮肥（CK）、地表撒施（DP0）、沟施深度5 cm（DP5）、10 cm（DP10）、15 cm（DP15）、20 cm（DP20）、25 cm（DP25）7个处理,系统研究控释尿素基施深度对夏玉米生长发育和产量及氮素利用的影响。【结果】在施用等量控释尿素条件下,施肥深度均对夏玉米产量存在显著影响。夏玉米产量随基施深度增加呈先增后减的趋势,并且2013年和2014年夏玉米产量与施肥深度间的关系符合二次曲线关系,二者的相关性均达到显著水平,2年获得最高产量的理论施肥深度分别为12.5 cm和12.2 cm,而实际生产中DP15处理产量最高,DP15和DP10处理产量差异不显著,较CK分别显著增产16.72%和16.50%（P<0.05）。与DP0处理相比,随施肥深度增加,夏玉米的氮素收获指数、氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥利用率均呈现出先增加后降低的趋势,其中氮肥农学效率、氮肥利用率均符合二次曲线关系,氮素收获指数和氮肥农学效率2年平均以DP10处理最大,分别为61.91%和6.68 kg·kg^-1,而氮肥偏生产力、氮肥利用率以DP15处理最高,分别为47.27 kg·kg^-1和46.97%。施肥深度在10 cm和15 cm 较地表撒施（DP0）能增加土壤硝态氮和铵态氮含量并且减少氮素损失,花后氮素积累量2年均值增加38.93%和41.88%,促进了植株花后氮素积累量,并且分别显著增加夏玉米植株总吸氮量20.45%和22.36%。相关性分析可以看出,夏玉米产量与干物质积累量、氮素总积累量、氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥利用率均成显著正相关,与氮素籽粒生产效率成显著负相关。【结论】 在施氮量为225 kg N·hm^-2时,控释尿素一次性基施深度控制在10—15 cm可显著提高夏玉米的氮素吸收积累量,增加氮素利用效率,降低氮素损失,提高干物质积累量,最终获得较高籽粒产量,实现高产高效,可作为夏玉米控释尿素种肥同播的适宜施肥深度。     

缓释尿素与普通尿素配施对加工番茄产量和氮肥利用率的影响

【目的】筛选出适宜新疆加工番茄产量、品质和氮素吸收利用提高的普通尿素和缓释尿素配比。【方法】以普通尿素和缓释尿素为供试材料,设置9种试验处理,以不施氮为对照,研究普通尿素和缓释尿素不同配比对加工番茄干物质积累、产量、氮累积和氮素利用率的影响。【结果】与不施氮处理相比,施氮显著提高了加工番茄的干物质积累、产量和氮素利用率,100%等氮量时,70%缓释尿素+30%普通尿素花期追施处理效果最好,80%等氮量时,60%缓释尿素+20%普通尿素花期追施+20%普通尿素果期追施效果最好,且80%等氮量更优于100%等氮量。【结论】采用80%等氮量时,60%缓释尿素+20%普通尿素花期追施+20%普通尿素果期追施效果最优,既可以增加加工番茄产量,又可实现氮素的高效利用。     

控释尿素对春玉米产量、氮效率及氮素平衡的影响

为明确控释尿素在春玉米上的应用效果及土壤氮素平衡状况,在黑龙江省双城、宾县、哈尔滨、肇源地区通过2011-2012年两年四点次田间小区试验,研究普通尿素与控释尿素（控释期90 d的树脂包膜尿素）混合施用对春玉米产量、氮肥效率（NUE）及土壤氮素盈亏的影响。结果表明,春玉米产量、植株吸氮量均随着施氮量的增加而增加。与普通尿素一次性基施相比,控释尿素能够提高玉米产量、植株吸氮量、氮肥表观利用率、氮农学效率（ANUE）及氮肥贡献率（FCR）。在相同氮素施用水平下（100%、75%、50%氮肥用量）,100%基施控释尿素比100%基施普通尿素各处理玉米产量分别平均增加391、427、291 kg·hm^-2;氮肥表观利用率提高5.9%、4.9%和5.1%;氮肥农学效率提高2.0、2.6 kg·kg^-1和2.6 kg·kg^-1;氮肥贡献率增加2.7%、3.1%和2.4%。处理4（普通尿素40%基肥,60%追施）和处理5（40%普通尿素与60%控释尿素混合一次性基施）玉米产量、植株吸氮量、氮肥表观利用率、氮农学效率差异不显著。氮素表观亏缺量随着氮肥用量的增加而降低。与100%普通尿素作基肥一次性施入相比,100%控释尿素一次性基施降低氮素表观损失量15.0 kg·hm^-2;40%普通尿素与60%控释尿素混合一次性基施降低氮素表观损失率23.9 kg·hm^-2。可见,普通尿素与控释尿素分别以40%和60%的比例混合施用在黑龙江省玉米生产上是可以推广和借鉴的氮素管理方式。