华中农业大学校园被子植物叶片离子组学研究

为明确被子植物的离子组及其与植物种类的关系,以及不同科被子植物叶片离子组组成的差异与联系,本研究对《狮山兰芷》中收录的华中农业大学校园种植的被子植物进行系统分类,从中筛选出102种被子植物,测定叶片中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、硼(B)、钼(Mo)和镍(Ni)等13种矿质元素的浓度,建立这些植物离子组指纹图谱并分析这些植物的离子组成分及其与植物种类的关系。结果显示,叶片中N、K和Ca 3种元素含量最高,P、Mg和S其次,微量元素含量最低。其中,豆目植物叶片N含量较高,石竹目植物叶片中P和K含量较高,7种微量元素含量在这102种被子植物叶片中也表现出较显著的差异。相关性分析显示,每种元素都至少与其他4种矿质营养元素存在显著相关性,其中Ca分别与Mg和B,N、P和K三者之间都存在极显著的正相关,Zn与Ca、Mg,P和Mn之间存在极显著的负相关。主成分分析显示,同一科植物的叶片离子组相似,不同科植物叶片离子组不同。聚类分析结果显示,Ca、N、K、S、Mg、P这6种矿质元素在不同科植物离子组的变异中具有较大的贡献率。以上结果表明,被子植物的系统发育与叶片离子组相互关联,同一科的植物叶片离子组表现出高度的相似性,我们或许能通过植物叶片离子组对植物进行种类鉴定。

中微量元素肥对雪茄烟叶的影响研究

以雪茄品种楚雪26为试验对象,采用田间试验的方法,研究了不同中微量元素肥料对雪茄烟叶产量、产值、等级结构及表观品质的影响。结果表明:施用中微量元素肥可以提高烟叶总产量,其中以施用Zn肥的产量最高,达到1 716.40 kg/hm^(2);施用中微量元素肥通过提高中上部烟叶茄衣、茄套产量,改善烟叶等级结构,从而提高产值,以施用B肥的处理茄衣比例及产值最高,分别达到21.36%和16.71万元/hm^(2);施用中微量元素肥可调节烟叶表观质量及烟叶化学协调性,但并无显著性提升。因此,在丹江口烟区增施中微量元素肥有利于雪茄烟生长,其中以B肥效果最好。

不同品类中微量元素肥料对纽荷尔脐橙增产提质效应的研究

为探究中微量元素对赣南脐橙产量及品质的影响,优化脐橙中微量元素肥料施用方案,开展了纽荷尔脐橙追施4种不同中微量元素肥料的田间试验。结果表明:追施中微量元素肥料可提高脐橙的挂果数、单果质量、果实横径,其中习惯追肥+追施中微量元素肥料(T2)处理的挂果数比习惯追肥(CK)处理的提高8.1%~22.9%;追施中微量元素肥料可改善果实品质,其中T2处理的脐橙可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量比CK处理的分别提高4.4%~9.0%、0.8%~10.2%、3.3%~8.1%,总酸含量降低2.6%~15.2%,糖酸比、固酸比、可食率分别提高5.7%~25.6%、9.0%~24.3%、1.7%~11.3%。追施中微量元素肥料可提高纽荷尔脐橙产量及品质,以习惯追肥基础上追施中微量元素肥料的效果最优。

前沿技术带动中微量元素水溶肥创新升级

目前,中微量元素的缺乏已成为提高农产品品质和产量的主要阻碍因子。而中微量元素水溶肥的出现无疑成为水溶肥行业中的一匹黑马。中微量水溶肥新时代到来当前,过量施肥、盲目施肥不仅增加农业生产成本、浪费资源,也造成耕地板结、土壤酸化。

微量元素锌与植物营养和人体健康

锌是植物必需的微量营养元素之一,也是人体健康所必需的一种营养元素。缺锌会影响植物的生长与发育,造成植物减产、品质下降,进而导致人体营养失衡,影响人体健康。概述了锌、植物营养、人体健康之间的关系,从人体健康的角度,提出合理施用锌肥、优化植物锌营养,进而缓解人体锌饥饿的思路。

中微量元素钙、镁、硼、锌、铁对脐橙品质的影响及推荐用量

钙、镁、硼、锌、铁是脐橙必需的中微量元素,施用量不足或过量,均会影响脐橙的生长发育、产量及品质。综述了施用钙、镁、硼、锌、铁等5种中微量元素与脐橙品质之间的关系。考虑脐橙园土壤中微量元素的基础含量及果树树龄,推荐施用与氮、钾等量的氧化钙及与磷等量的氧化镁;推荐基施硫酸锌约40 g/株,喷施锌肥质量分数控制在0.2%~0.3%;硼砂以15 g/株为宜,喷施硼肥质量分数控制在0.3%左右;基施螯合铁铁肥约60 g/株,或以树干输液的方式每株施用质量分数约0.36%的乙二胺四乙酸(EDTA)螯合铁铁肥500 mL。

螯合态中微量元素肥料现状分析及前景展望

中微量元素是植物生长发育所必需的元素,以无机盐形式直接施入土壤中易被固定,难以被作物吸收利用,而中微量元素螯合肥具有不易被土壤固定、易溶于水、利于作物吸收等诸多优点。概述了生产以化学合成类、有机酸类、动植物提取类、天然小分子类等为螯合剂的中微量元素螯合肥的现状,指出了中微量元素螯合肥在实际应用中存在的问题,并给出了相关的建议。

华中地区两种典型菜地土壤中氮素的矿化特征研究

以华中地区两种典型的菜地土壤——黄棕壤和潮土为研究对象,利用室内连续培养试验研究了菜地土壤氮素的矿化规律和矿化特征。结果表明,黄棕壤和潮土氮素的矿化以硝态氮量较多,铵态氮较少。两种土壤的矿化速率随培养时间的延长而降低,培养13周以后黄棕壤的矿化速率为N 0.13 mg/(kg.d),潮土为N 0.32 mg/(kg.d)。随着培养时间的延长,黄棕壤和潮土的累计氮矿化量缓慢增长。培养结束时黄棕壤矿化量为N 68.65 mg/kg,潮土矿化量为N 109.37 mg/kg,分别占土壤全氮量的24.52%和21.45%。黄棕壤和潮土氮素的矿化势分别为N 74.63 mg/kg和123.45 mg/kg,分别占土壤全氮量的26.65%和24.21%。

小麦钼营养研究进展

钼是小麦生长所必需的一种微量元素,对小麦的生长发育有重要作用,影响小麦的生理代谢、产量和品质等。本文综述了目前我国土壤中钼含量及其有效性,施钼对小麦生理代谢、钼的吸收分配、吸收效率及其基因表达的影响,以及施钼对小麦生长发育、籽粒产量和品质及其抗逆性影响等的研究现状,并对今后开展小麦钼营养研究的重点方向进行了展望。

水稻砷吸收的分子机制与矿质元素调控研究

结合稻田砷污染现状和已发现水稻砷吸收的分子机制,本文阐述了不同矿质元素对水稻砷吸收的影响及其调控机制的研究进展,为水稻砷的污染防控以及降低稻米中砷积累提供参考依据。

酸化土壤改良与固碳研究进展

土壤酸化已成为全球农业系统中最严重的土地退化问题之一。综述了土壤酸化的自然和人为驱动因素及过程,土壤酸化对土壤无机碳和有机碳的影响;比较了有机、无机、生物和复合改良剂改良土壤酸性、培育基础肥力和增加有机碳库的优缺点。基于此,为推进土壤酸性改良、基础肥力培育与有机碳库协同提升,经过总结分析提出:(1)建立土壤酸性与碱酸离子组成关系的量化模型,构建土壤酸性-基础肥力-有机碳库相互作用机制模型,形成以“离子平衡”和“多功能协同”改良酸性土壤的理论框架;(2)基于酸碱离子平衡的土壤酸性分级指标、土壤-作物系统酸碱离子平衡计量方法,明确土壤酸碱离子平衡、养分离子活化、含碳组分稳固的协同路径和降酸、培肥、固碳、减污协同提升的土壤功能技术,构建化肥配施无机改良剂的离子平衡精准改良土壤酸性技术体系和有机-无机-生物联合的多功能协同提升绿色改良酸性土壤技术体系。研究旨在为我国农业的绿色可持续发展提供借鉴。

水稻侧深施肥技术研究进展与展望

肥料深施是科学施肥方式的一种,是相对于表施或浅施等施肥方式而提出的,是提高肥料利用率的重要途径。水稻是我国主要粮食作物之一,水稻侧深施肥技术是集农业机械、专用肥料、配套农艺于一体的集成新技术,是施肥技术的重大革新。综述了国内外水稻侧深施肥技术发展历程、水稻侧深施肥机械和专用肥料研究进展;归纳总结了该技术对水稻产量、稻田环境、肥料利用率、经济效益的影响;展望了该领域的研究方向和发展趋势,为水稻侧深施肥技术可持续应用及推广提供依据。

雪茄烟楚雪10号施肥效果及推荐施肥量研究

为探究雪茄烟楚雪10号品种的适宜氮、磷、钾肥用量,采用田间“3414”试验,研究不同氮、磷、钾肥料处理对雪茄烟楚雪10号农艺性状及产量的影响。结果表明:施肥可不同程度提高雪茄烟株高、茎粗、叶长、叶宽、有效叶片数等农艺性状,且雪茄烟对氮的依赖性最强,施氮能显著提高雪茄烟单位面积产量,而磷、钾对雪茄烟产量影响不明显;氮、磷、钾对雪茄烟产量的影响有互作效应,低磷、中钾水平利于氮肥效果的发挥,中氮、低钾水平利于磷肥效果的发挥,中磷、低氮水平利于钾肥效果的发挥;根据产量和农艺性状等得出最大产量下的施肥量为纯N 180 kg/hm^(2)、P2O560 kg/hm^(2)、K2O 360 kg/hm^(2)。说明适当控制氮肥和钾肥施用量,增加磷肥施用量,同时将三者进行合理配比,对提高雪茄烟产量有重要意义。

赣南脐橙叶片黄化及施硼效应研究

采用田间试验,设施硼(Na_2B_4O_7·10H_2O 15 g/plant)和不施硼2个处理,探讨赣南纽荷尔脐橙的叶片黄化、落果及其施用硼肥的效应。结果表明,施硼明显改善了脐橙的生长发育和硼营养状况,和不施硼的对照比较,叶片数增加39.8%,老叶黄化叶片数由12.9%下降到3.2%;单株结果数和单果重分别增加10.5%和11.9%,增产达23.3%,经济效益较好。脐橙在果实膨大期需硼量占90%以上,施硼后脐橙植株硼、镁含量和硼吸收量显著提高,并且植株各器官的硼分配比例得到改善。

种植蔬菜地与裸地氧化亚氮排放差异比较研究

采用大型原状土柱试验研究了种植蔬菜地与未种植蔬菜裸地土壤氧化亚氮(N2O)排放的差异。试验结果表明,施肥但未种植蔬菜的裸地土壤N2O排放量远大于种植蔬菜地的土壤N2O排放量,裸地土壤N2O平均排放通量为193μg.m-2.h-1,而种植蔬菜后土壤N2O平均排放通量减少至60μg.m-2.h-1;相应地,裸地的N2O排放总量也要远高于种植蔬菜地的N2O排放总量。同时,低施氮量(N1,500 kg.hm-2)下裸地的N2O排放量要比高施氮量(N2,750 kg.hm-2)且种植蔬菜时裸地的N2O排放量大,如2007年10月至2008年9月试验期间,N1处理下裸地总N2O-N排放量为9.54 kg.hm-2,而N2处理(种植蔬菜)下总N2O-N排放量仅为4.21 kg.hm-2。此外,未种植蔬菜时裸地土壤N2O排放系数远大于种植蔬菜时,如N1种植蔬菜时为0.39%,但未种植蔬菜的裸地土壤排放系数为1.76%。研究说明种植作物与否对土壤N2O排放有重要影响,因此在估算农田土壤N2O排放温室气体量时,需考虑裸地的贡献能力。

低硼胁迫对根系调控及生理代谢的影响研究进展

硼作为植物的必需营养元素,对植物的许多生理过程起着重要的作用。根系是植物地下的营养器官,决定着地上部及整个植株的生长发育。本文对近年来国内外学者在植物根系方面硼素营养的一些研究成果进行综述,着重阐述了低硼胁迫下植物调控根系生长和养分吸收的机制,以及硼对根系细胞壁结构的形成及稳定、豆科植物根瘤的生长发育及根瘤菌的固氮能力等方面的重要作用,最后提出了应加强硼元素在植物根系方面研究的问题与展望。

硒对烤烟生长、化学指标及矿质营养元素含量的影响

为探讨不同浓度的硒(Se)对植物生长、化学指标及矿质营养元素含量的影响,本研究以云烟87为试验材料,采用盆栽试验方法,研究了不同硒浓度对烤烟生长、化学指标及烤烟根、茎、叶中矿质元素N、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Cu累积的影响。结果表明,土壤施硒(亚硒酸钠)4.4 mg·kg-1时,烟叶中烟碱、蛋白和还原糖等含量处于最适范围,根、茎、叶中矿质元素N、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Cu的含量达到最大值。低硒处理(Se≤4.4 mg·kg-1)显著提高了烤烟各部位对矿质元素的吸收,尤其对N、K、Ca、Mg、Mn的影响最为显著,从而促进了烤烟的生长,烟叶化学成分更加协调;而高硒处理(Se≥11.1 mg·kg-1)则降低了烤烟各部位对矿质元素的吸收,尤其对N、P、K的影响最显著,从而抑制了烤烟的生长。土壤中不同硒浓度通过调控植物对矿质元素的吸收进而影响植物的生长和化学指标,该研究结果为指导富硒烟叶的生产提供了理论依据。

温度和水分对华中地区菜地土壤氮素矿化的影响

为研究华中地区菜地土壤的矿化特征和矿化规律,拟定菜地土壤合理的氮肥施用量,本文以华中地区两种典型菜地土壤——黄棕壤和潮土为研究对象,利用室内连续培养试验研究了温度、水分对菜地土壤矿化的影响。结果表明,黄棕壤的矿化速率和氨化速率均随着温度的升高而升高;硝化速率在15%和25%含水量下随温度的升高而升高,而在35%含水量下随温度的升高而降低。潮土矿化速率在15%含水量时随温度的升高而升高,而在25%和35%含水量下随温度的升高先增加后减小;硝化速率在15%和35%含水量时随温度的升高而增加,25%含水量时随温度的升高先增加后降低;氨化作用随温度的升高而降低。黄棕壤的矿化量在含水量为25%、温度35℃时高达34.9 mg.kg 1;潮土的矿化量在含水量为25%、温度为25℃时最高,为63.9mg.kg 1。不同温度下潮土矿化量均大于黄棕壤。黄棕壤的氨化速率随含水量的增加而增加,硝化速率随含水量的增加而降低,矿化速率则在含水量25%时最大。潮土的氨化、硝化和矿化作用随水分变化不明显。本研究还发现,25%的含水量是黄棕壤微生物活性的水分临界点,潮土的水分临界点不明显。通过对土壤氮素的矿化速率与水分含量和温度之间的函数关系模拟发现,黄棕壤模拟效果好于潮土。

甘蓝型油菜氮高效的生理与分子遗传基础研究进展

氮是植物生长发育所必需的大量营养元素。油菜对氮肥的需求量较大,氮肥利用率低。不同油菜品种的氮效率存在较大的基因型差异。与氮低效基因型油菜相比,氮高效基因型油菜在氮的吸收、转运、代谢、光合作用以及再利用等方面表现出显著的优势。同时,参与上述过程的基因包括硝酸根转运基因(NRT)、铵离子转运基因(AMT)、编码植物氮代谢相关酶类的基因以及其他基因等的表达水平也受到氮水平的显著影响,并在氮高、低效基因型间表现出显著的差异。本文主要从甘蓝型油菜氮效率的基因型差异、氮高效的生理与分子遗传基础等方面简要介绍了近年来关于甘蓝型油菜氮效率方面的研究进展。

植物磷转运子PHT1家族研究进展

【目的】磷是植物生长发育所必需的大量营养元素。植物PHT1磷转运蛋白家族在植物磷吸收、运转及再利用等过程中发挥了重要作用。迄今已在多种高等植物中相继分离出大量PHT1家族基因。本文综述了国内外关于植物PHT1家族的主要研究进展,详细阐述了植物PHT1家族的表达模式、功能及可能的调控途径。【主要进展】植物PHT1家族属于MFS(major facilitator superfamily)超家族,不同物种PHT1家族蛋白的结构非常保守,通常具有12个亲脂跨膜结构域,形成"6螺旋–亲水大环–6螺旋"式的结构镶嵌于质膜当中。同时,该家族具有H_2PO_4~–/nH^+共运子、糖转运子和MFS通用转运子等特征结构域和一段保守的氨基酸特征序列GGDYPLSATIMSE。一般情况,植物PHT1家族基因吸收转运1个无机磷需要2~4个质子协同进入质膜,并伴随膜电位的变化。植物PHT1家族的磷转运特性差异较大,其动力学参数Km值差别较大。高等植物PHT1家族成员众多。在拟南芥、水稻、大豆、茄科植物及其他物种中的研究发现,PHT1家族各成员间的时空表达模式存在差异,多数成员受低磷信号调控且主要在根部表达,少部分成员在除根以外的其他器官中表达,并行使相应的磷转运功能。已有研究表明,植物PHT1家族基因的转录水平受到多因素的调控,例如外界环境中的无机磷浓度,转录因子如MYB家族、WRKY家族以及ZAT6等基因能与PHT1家族基因启动子区的特殊调控元件如MYCS元件、P1BS元件及W-box元件等结合,调控基因的转录。此外,部分PHT1家族基因的转录水平受丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的调控。除了转录水平的调控,关于植物PHT1家族转录后水平的调控途径同样取得了较大进展。PHF1基因、含SPX结构域的蛋白家族、MicroRNA、蛋白磷酸化与去磷酸化、染色质修饰及其他等一系列调控途径均参与到PHT1家族基因的转录后调控及信号转导。植物激素如生长素、乙烯和细胞分裂素等也参与这一调控过程。【建议与展望】植物对磷吸收利用的分子调控机理及信号转导途径十分复杂,因此,培育磷高效利用基因型作物任重而道远。关于植物PHT1家族基因的研究已从模式植物向作物及其他高等植物中扩展,然而对该家族蛋白的生化及结构生物学等研究还待进一步深入。同时,对于一些基因组较复杂的多倍体物种如甘蓝型油菜、小麦、大麦及棉花等,仍有待开展进一步研究。