不同棉花基因型钾效率特征及其根系形态的差异

以水培方法研究钾对两种棉花基因型钾效率特征及其根系形态上的差异。结果表明,高效基因型103钾利用效率在低钾与适钾时分别为160.2gg-1和47.5gg-1,而低效基因型122为133.8gg-1和37.9gg-1;在低钾和适钾处理时,103叶片钾积累量占全株钾积累量的84.6%和62.6%,122分别是63.4%和56.0%。在不同钾处理下103根系各参数均高于122,低钾时103总根长和根总表面积分别增加46.2%和13.9%,122根系各参数则均下降。缺钾抑制了粗根的生长,103在低钾时粗根的总根长、根表面积和根体积分别降低了54.0%、62.8%和75.2%;122粗根各参数也有所降低。但低钾时103细根的总根长、根表面积和根体积增加了69.0%、77.0%和80.4%,分别是122的1.9、2.3和2.6倍。

植物钾的吸收及其调控机制研究进展

钾是植物生长发育所必需的矿质元素之一。钾吸收调控在生理学及分子生物学方面已取得了很多研究成果,综述了近年来钾素的吸收、影响因素及其调控三个方面的研究进展。

棉花钾营养与钾肥施用的研究进展

综述了近50年来我国棉花主产区钾肥的增产作用及其变化趋势、增产效应及施钾技术,阐述了钾对棉花的营养作用、抗性及品质方面的影响。钾肥对棉花的增产效应因不同的植棉区和不同的年代而不同。近年来,随着化学钾肥的推广与施用量的增加,某些棉区钾对棉花的增产作用在逐渐降低。因此,化学钾肥施用的必要性、施用期及施用量原则上应根据土壤钾素丰缺状况及棉花的需肥规律而定。

植物钾效率差异的营养生理及代谢机制研究进展

钾是植物生长发育所必需的营养元素之一,而土壤钾库中生物有效性的钾所占比例相对较低,作物难以有效利用,且钾肥资源较为短缺,所以植物钾效率的研究日益引起国内外众多学者的重视。本文主要从钾高效吸收和利用等方面,着重阐述钾高效的营养生理和代谢机制的最新研究进展,提出了该领域存在的问题并就今后应开展的研究工作做了展望。

钠钾替代对不同基因型棉花钾利用效率的影响

【目的】钾是植物生长发育所必需的营养元素之一,缺钾影响棉花的生长。钠与钾有一些相同的生理功能,钠钾替代和协同作用是提高作物钾效率有效途径之一。研究钠钾替代对不同基因型棉花钾效率的影响,旨在为生产中科学高效利用钾肥提供依据。【方法】于2013-2014年在华中农业大学利用盆栽试验,筛选并获得了钾高效高增产潜力棉花基因型103和钾低效低增产潜力棉花基因型122为试验材料,采用营养液培养对不同K^＋、Na^＋浓度处理条件下棉花苗期农艺性状（株高、根长和叶片数）、干物质积累与分配、各部位（根、茎、叶和柄）钾钠含量和钾钠积累量等进行了研究,探讨了钠钾替代作用对其钾素利用效率的影响。【结果】缺钾的条件下,施钠增加了两个基因型的根长,且103增加的幅度大于122;增加了103和122各部位干重和根冠比,而减少了根和茎的钾含量,对各部位钾积累量影响不明显,施钠还能显著提高基因型棉花103的钾利用效率,其为不施钠时的1.37倍。另外,适钾的条件下施钠,两个基因型的根长都有所增加,且103增加的幅度大于122;103和122各部位干重和总干重都显著增加,但二者根和叶钾含量显著降低,除了叶和柄其他各个部位的钾积累量都不同程度的提高;同时,103和122的钾利用效率均增加,103增加了28%,大于122的19%。此外,钾钠交互作用对根长和株高的相对生长速率,各部位干物重和根、叶中钾、钠含量和积累量以及全株钾利用效率都有显著影响。【结论】无论是否施钾、施钠均能增加两个基因型棉花的根长,通过促进根系的伸长来提高棉花对钾的吸收和生物量的积累。缺钾时施钠显著增加了103的钾效率,且适钾时施钠高效基因型103的钾效率增加幅度大于低效基因型122,表明钠钾替代和协同效应对钾高效基因型103比低效基因型122更显著。

钾硼胁迫对棉花功能叶物质成分影响的FTIR表征

钾和硼均是植物必需的营养元素,对植物的生长、发育与生理代谢等起着重要作用。棉花对钾和硼都有较高的需求量,而棉花缺钾或缺硼时有发生。以鄂抗8号品种的棉花作为研究材料,利用傅里叶变换探讨钾硼胁迫对棉花功能叶片物质成分的影响。红外光谱(FTIR)对钾硼胁迫下棉花叶片的物质成分进行研究,分析钾硼缺乏情况下叶片红外光谱的差异。结果表明:(1)缺钾处理时,1 546.86,1 438.85,1 153.39和1 024.17cm-1这4个特征峰消失,且其他特征峰的相对吸光度值与正常处理相比均减小,表明缺钾时棉花功能叶片蛋白质、纤维素、可溶性糖和核糖的结构发生变化且含量降低。(2)缺硼条件下,叶片的特征峰的相对吸光度均有所升高,因而,缺硼则导致蛋白质及可溶性糖、纤维素等碳水化合物等的运输受阻而在叶片中积累。(3)钾硼同时缺乏,棉花功能叶片特征峰的位置和相对吸收强度与正常处理相比有很大差异,表现为棉花功能叶片蛋白质和可溶性糖等碳水化合物的含量升高,而核酸和多糖分子等含量下降。因此缺钾导致棉花功能叶片蛋白质、纤维素、可溶性糖和核糖结构变化的含量降低;缺硼时蛋白质及可溶性糖、纤维素等碳水化合物等在叶片中积累;缺钾缺硼时蛋白质和可溶性糖等碳水化合物含量升高,而核酸和多糖分子等含量下降。

钠和其他离子对钾离子替代作用的研究进展

为缓解钾素资源紧张的问题,不少学者提出了利用Na+等离子对K+的替代作用来解决。围绕K+、Na+在植物体内的生理功能、钾钠替代的生理效应以及存在的问题,着重阐述了钠对钾的替代作用;另外,还综述了K+与NH4+、Ca2+、Mg2+间的互作关系等。

钾对不同钾效率棉花基因型叶片解剖结构的影响

以钾高效高潜基因型HG103和低效低潜基因型LG122为材料,在盆栽条件下研究了钾对不同棉花基因型叶片解剖结构的影响。结果表明,花铃期施钾条件下HG103上部叶主叶脉的上、下表皮细胞排列较LG122紧密和整齐,而下部叶片则相反;缺钾后HG103上部叶主叶脉比LG122发育得好;HG103叶脉维管束木质部具有较多导管数,利于养分和水分等的运输,而LG122木质部导管数相对较少;HG103上部叶叶脉的韧皮部比LG122较为发达,利于光合产物运输。花铃期施钾条件下HG103上部叶的叶肉细胞结构与LG122差别不大,下部叶的栅栏组织则没有LG122排列的整齐。缺钾时,HG103上部叶叶肉的上表皮细胞比LG122排列的较为整齐,栅栏组织和海绵组织形状较规则;而下部叶LG122栅栏组织和海绵组织比HG103分化得好。

不同钾硼水平下棉花生长及钾硼利用效率的差异

用鄂抗8号棉花为试验材料,以水培的方法研究了不同钾、硼水平下棉花的生长状况及钾、硼的利用效率。结果表明:与正常处理(K 20 mg/L,B 0.2 mg/L)棉花相比,(1)缺钾(K 2 mg/L,B 0.2 mg/L)阻碍棉花地上部正常生长、干物质的积累,叶绿素合成受阻,但促进了根的伸长,缺钾不利于棉株对硼的吸收和利用,增加钾供应量可以促进硼的吸收利用。(2)缺硼(K 20 mg/L,B 0.002 mg/L)不利于棉株生长,棉株干物质积累量减少,不利于棉花对钾的吸收利用。(3)缺钾缺硼(K 2 mg/L,B 0.002 mg/L)时,棉花的生物量、SPAD值和钾、硼积累量均显著降低,钾的利用效率升高了143%,但对硼的利用受到抑制。研究结果表明,缺钾阻碍棉花对硼的吸收利用,缺硼不利于棉花对钾的吸收利用,而缺钾缺硼时,棉花对钾的利用受到促进,对硼的利用受到抑制。

嫁接对不同棉花基因型钾效率的影响

采用全生育期土培盆栽试验,在研究2个棉花基因型钾吸收效率和利用效率的基础上,对未嫁接和经嫁接的自根苗(接穗和砧木为同一基因型)处理的棉花干物质和钾的积累、分配进行比较。结果表明:自根苗植株与未嫁接植株相比,不同棉花基因型在不同钾水平下干物质和钾的积累及分配不同。高效基因型103经过嫁接后营养器官中的干物质和钾比例增加,生殖器官中的干物质和钾减少,产量和钾利用指数下降;低效基因型122经过嫁接后营养器官中的干物质和钾比例减少,生殖器官中的干物质和钾增加,产量和钾利用指数升高。吸收效率因钾水平而异,高效基因型103嫁接后施钾时吸收效率降低,缺钾时升高;而低效基因型122嫁接后施钾时吸收效率升高,缺钾时降低。嫁接对不同棉花基因型产生的效应不同,通过嫁接使不同棉花基因型物质分配趋于平衡。

根系对硼钾胁迫的生理反应及其代谢机制的研究进展

硼和钾都是植物正常生长所必需的元素,硼素营养和钾素营养对植物根系的生长代谢具有一定的调节作用。为了更好地了解硼钾在植根系内的代谢规律和相互作用,综述了硼、钾胁迫以及硼钾互作条件下植物根系生长代谢调控机理,总结了硼、钾胁迫对硼在根系的吸收转运、同化产物向根系运输及代谢等的影响,指出今后应加强硼钾胁迫下以及其相互作用对根系的影响方面的研究。

水培条件下钠钾替代对棉苗生长及其光合性能的影响

以水培方法研究钠钾替代对棉苗生长、叶片光合性能和糖类代谢的影响,设全K、2/6K、2/6K+4/6Na、1/6K、1/6K+5/6Na共5个处理。结果表明:与全K相比,缺钾显著降低棉苗的相对生长速率、干物质质量、叶片钾钠积累量和净光合速率,而缺钾补充钠后各指标均有不同程度的提高。其中,2/6K+4/6Na比2/6K处理的地上部相对生长速率和干物质质量分别提高21.05%和11.99%,叶面积、净光合速率、叶片淀粉含量和钾、钠积累量分别增加4.76%、18.23%、38.60%、30.54%和27.82%。另外,1/6K+5/6Na比1/6K处理的各个指标也有不同程度的增加。

不同钾和硼水平对棉花叶片逆境生理及其细胞壁硼的影响

为了揭示钾、硼对棉花叶片细胞膜及硼利用的影响,本试验以棉花作为研究材料,采用营养液培养方式,研究了不同钾、硼处理叶片逆境下细胞膜及与细胞壁结合的硼比例的变化。结果表明,施钾水平为20 mg·L^(-1)时,缺硼(0 mg B·L^(-1))阻碍棉花地上部生长和干物质的积累,且与正常硼(0.2 mg B·L^(-1))相比,叶片逆境生理指标均显著升高,束缚态硼相对含量、R值(半束缚态硼/自由态硼)、细胞壁提取率和叶片总细胞壁硼占叶片硼的比例均有所升高;施钾水平为2 mg·L^(-1)时,缺硼叶片逆境生理指标、自由态硼和半束缚态相对含量及R值较正常硼处理也均显著升高,但束缚态硼相对含量和叶片总细胞壁硼占叶片硼的比例降低。因此,适钾与低钾时,缺硼均会明显破坏细胞膜透性。适钾条件下,缺硼导致细胞壁增厚,在细胞壁与果胶多糖结合的硼的比例升高;而低钾时,缺硼对于叶片细胞壁提取率无显著影响,进入叶片细胞质的硼的比例升高,但与果胶多糖结合的硼的比例降低。

钠钾替代条件下不同基因型棉花叶片的FTIR光谱研究

钾缺乏是制约棉花生长的重要因子之一,而钠钾替代的研究一直是国内外关注的重点。以不同钾效率基因型棉花(钾高效HG103和钾低效LG122)为材料,利用傅里叶红外光谱(FTIR)对不同钾钠处理下棉花叶片的物质组成进行研究,分析不同钾钠条件下,叶片红外光谱图谱的差异,探讨钠钾替代对其物质成分和结构的影响,以及基因型的差异。结果表明:(1)缺钾条件下施钠,2 960,2 855,2 926,1 103和1 078cm^(-1)这5个特征峰的相对吸光度均有所升高,其中HG103在2 960,2 855和2 926cm^(-1)处增加的量与LG122几乎一致,而在1 103和1 078cm^(-1)附近,HG103增加的量高于LG122;然而适钾的条件下施钠,这5个特征峰的相对吸光度都有所减少,且HG103减少的量都小于LG122,表明缺钾时施钠促进糖类、蛋白质和酯类的合成,其中对糖类的促进作用是HG103的大于LG122的,而对蛋白质和酯类的则没有差异;适钾时施钠则有抑制作用,对HG103的抑制作用小于LG122。(2)缺钾时,1 734和1 437cm^(-1)附近的特征峰缺失,而补充钠后这些缺失的峰也未出现,说明缺钾破坏了叶片中蛋白质酰胺Ⅰ带和纤维素的结构,而缺钾补充钠并不能缓解这种破坏,即对于钾的这些功能,钠不能完全代替钾。

常规棉‘鄂抗8号’与美国转Bt基因棉DP410B苗期对钾素响应的差异

为了探讨不同钾水平下常规棉与转基因棉在农艺性状和钾效率方面的差异,通过营养液对常规棉‘鄂抗8号’(E8)和转Bt基因抗虫棉DP410B(转)进行了苗期培养,分别设低钾(K1,2mg/L)与适钾(K2,20mg/L)2个处理,对农艺性状、干物质积累与分配、钾含量和钾积累量等进行研究。结果表明,相同钾水平下,转基因棉叶片数和叶绿素含量均高于常规棉E8;转基因棉干物质较多地分配到根系,而E8较多的积累在叶片中;各器官的钾含量和全株钾积累量均表现为转基因棉DP410B大于常规棉E8;钾在各器官的分配也有差异,适钾时常规棉E8根、茎中积累的钾占总钾的比例均低于转基因棉,而叶片中积累的钾占总钾的比例高于转基因棉,低钾时2个品种各器官的分配比例相同。常规棉E8钾效率系数是转基因棉DP410B的1.31倍,E8的钾利用指数也较高,表现为:E8K1(1.77)>转K1(1.19)>E8K2(0.43)>转K2(0.33),说明常规棉E8较耐低钾胁迫,且具有较高的钾利用效率,但是其增长潜力(3.75)比转基因棉DP410B(4.41)小。

充足的钾镁有助于提高作物的水分利用率

镁对作物生长的作用常常被低估。事实上,镁对作物的抗逆性、根系生长和产量形成非'常重要。同样,钾在上述方面与镁有类似的作用、但在生产中,人们只注重钾肥的施用,而常常忽视镁肥的施用。在作物产量形成的关键时期,常常会遇到高温干旱天气,充足的钾镁营养不仅有利于产量形成,还能提高作物对高温干旱的抵抗力。

镁助农产品提品质 改善居民膳食营养

2016年我国发布的《“健康中国2030”规划纲要》中对居民膳食营养提出了详细的指导意见，其中特别指出了我国居民膳食中微量元素缺乏的问题。2006年中国疾病预防控制中心营养与食品安全所的一份调查报告显示，我国各省、市、自治区普遍存在着钙、锌、铁、镁、钾膳食摄人不足和膳食钠摄人过多的问题，其中镁的人均膳食摄入量呈现出明显的下降趋势。

施用镁肥 补镁增效两全其美

肥料作为20世纪最伟大的发明之一,带来了农作物产量的极大提升。经过多年肥料施用与粮食产量提升之后,我国农业发展从量的突破来到了质的转型。农业的高质量发展是绿色的,可持续的。随着化肥使用量零增长行动的不断推进,我国农用化肥施用量从2015年的6022万吨下降到2021年的5191万吨(折纯量),2022年底农业农村部又颁布了《到2025年化肥减量化行动方案》,要求在保证粮食安全的同时加快农业绿色转型,这对于肥料产业提出了新要求,同时也是肥料产业的发展机遇。如何提高肥料效率?养分平衡是基本要求。此外,包膜、缓释技术、有机无机复合技术均有助于肥料效率的提升。