应用(15)^N示踪研究不同来源氮素在烤烟体内的累积和分配

【目的】了解水稻土植烟土壤供氮特征及对烤烟氮素累积分配和烟叶品质的影响。【方法】在云南省玉溪市红塔区赵桅村6组烟田和赵桅实验基地设置了田间原位矿化培养试验和大田15N示踪试验,研究在不施氮和施氮90kg·ha-1条件下,烟株不同生育期水稻土氮素矿化特征,烤烟体内不同来源氮素的累积和分配及烟叶的产量和品质状况。【结果】6组烟田和实验基地土壤供氮能力均较强,在施氮90kg·ha-1条件下,烟株整个生育期吸收的氮素主要来自于土壤氮,且吸收的土壤氮量及其占总吸氮量的比例随生育期延长和烟叶着生部位升高明显增加。在本试验中,尽管施氮的增产作用不显著,但显著提高了烟叶总氮和烟碱含量,改善了烟叶品质,但由于烟株生育后期土壤供氮过多,上部烟叶存在烟碱含量偏高的问题。【结论】控制烟株生育后期水稻土土壤供氮量,对提高烟叶尤其上部烟叶质量至关重要。

应用15^N示踪技术研究橡胶树幼苗对不同氮肥的吸收和分配

采用15N示踪技术研究橡胶树幼苗对尿素、硫酸铵、硝酸钙及硝酸铵等4种氮肥的吸收和分配特征。结果表明:施用尿素、硫酸铵的胶苗生长要显著优于硝酸钙;各器官对4种氮肥的吸收和分配并不一致;器官中15N丰度大致以形成层最高,叶片、粗根和叶柄最低;15N示踪下4种氮肥利用率介于18.04%~19.03%,但差异不显著;4种氮肥的表观利用率以尿素和硫酸铵处理的最高,分别为20.18%和19.53%,硝酸钙处理的最低,仅有9.25%。综上所述,盆栽试验条件下酰胺态和铵态氮肥的表观利用率要优于硝态氮肥。

利用^(15)N示踪研究不同肥力土壤棉花氮肥减施的产量与环境效应

【目的】华北平原棉区中等肥力棉田经济最佳施氮量为300 kg/hm2左右,这一结果仅从产量效应得出,未充分考虑棉花对氮肥的回收利用和土壤中氮肥的残留。探讨低肥力土壤施氮量及施氮比例对棉花产量及氮肥利用率的影响,以及低、中、高肥力土壤条件下等量施氮效应,旨在为棉花减氮增效提供理论依据。【方法】田间试验选择了高(S1)、中(S2)、低(S3)三个肥力水平的地块,其全氮含量分别为0.83、0.74、0.60 g/kg。低肥力地块设置低氮(N1 113 kg/hm^2)、中氮(N2 225 kg/hm^2)、高氮(N3 338 kg/hm^2)3个氮肥用量;中肥力和高肥力地块设低氮量处理,氮肥两次追施在苗期与初花期进行,氮肥比例为1∶2;此外,设置低肥力土壤低氮量,氮肥追施在苗期与初花期进行,氮肥分配比例为1∶1。在吐絮70%时采集棉株和土壤样品,用^(15)N技术分析了棉株氮素吸收来源、籽棉产量、棉株氮肥回收率和土壤氮肥残留率。【结果】低氮处理,土壤肥力对棉花籽棉产量无显著影响,随土壤肥力提升,棉株吸收氮素来源于肥料的比例下降,相对增加了对土壤氮素的吸收。棉花植株^(15)N回收率随施氮量增加显著下降,随土壤肥力提高呈下降趋势,低肥力土壤与中肥力土壤间棉花植株^(15)N回收率差异不显著,但显著高于高肥力土壤。高肥力土壤^(15)N残留率高于低肥力土壤和中肥力土壤。^(15)N损失率随施氮量和土壤肥力提高显著增加。低土壤肥力低氮量条件下氮肥分配比例1∶2处理籽棉产量高于1∶1处理。低肥力土壤条件下,中氮处理籽棉51N积累量相对高于高氮和低氮处理,籽棉产量较优。【结论】在较低土壤肥力条件下,施氮225 kg/hm2籽棉产量和氮回收率均优于施氮338 kg/hm^2,氮肥损失率较低,减氮增效是可行的。高肥力土壤条件下减少氮肥投入可减少肥料的浪费。

^(15)N示踪技术在植物N素营养研究中的应用及进展

近年来,由于氮肥利用效率的不断下降,植物氮素的营养学研究更是日益受到重视。氮肥利用率受施氮水平、施用方法、土壤性状、气象条件、品种类型等多种因素的影响,平均利用率只有30%-35%。减少氨的挥发和反硝化作用,选育氮高效、耐低氮品种是提高氮素利用率、减少环境污染与资源浪费和实现农业可持续发展的主要途径。本文简要概述15N标记技术尤其是示踪技术在植物氮素的吸收、利用及分配等方面的应用及近年来的研究进展。

不同品质小麦氮素分配及利用率的^(15)N示踪研究

为了解品种、施氮量、追氮时期对小麦各器官氮素分配、利用率的效应及权重,利用15N示踪技术研究了两种施氮水平和两种追肥时期下不同品质类型的四个小麦品种(系)济南17、PH82-2-2、PH97-4、PH97-5成熟期各器官氮含量、氮积累量和15N丰度的差异。结果表明,施氮量增加,籽粒氮含量和积累量增加,而营养器官氮含量和积累量升高或降低,规律不一致。拔节期追施氮肥,籽粒氮含量和积累量比抽穗期追施氮肥低,而营养器官相反。成熟期小麦各器官氮含量高低依次为籽粒、其他叶、旗叶、颖壳、茎秆+叶鞘。品种间各器官氮含量和积累量存在显著差异,PH82-2-2和PH97-5籽粒中氮含量和积累量高于济南17和PH97-4,PH97-5后期营养器官向籽粒转移氮素较多,品种是影响各器官氮含量和积累量差异的决定因素。抽穗期追氮整个小麦植株中追肥氮含量比拔节期追施氮肥显著降低,地上器官中降低了10.1个百分点,籽粒中降低了10.3个百分点,小麦对氮素的当季利用率显著降低。

ELISA15分钟温育法对乙型肝炎“两对半”检测的研究

采用含ＰＥＧ的稀释液稀释酶标记物，ＥＬＩＳＡ温育时间可缩短到３７℃１５分钟，检测二肝“两对半”其持异性达到１００％，ＨＢｓＡｇ最低检出量为ｌｎｇ／ｍｌ，抗－ＨＢｓ为２ｍＵ／ｍｌ，ＨＢｅＡｇ的３种参比血清（３７＃，４９＃，５６＃），抗ＨＢｅ的３种参比血清（５５＃，５７＃，６１＃），抗。ＨＢｃ的３种参比血情（２＃，３＃，４＃），部颁的最高稀释度均可测出，１５分钟法对乙肝标志物检出稀释度高于常规法，批内变异ＣＶ３．１４％～１４．４７％，批间变异ＣＶ５．６１％～９．０９％，冷（４℃），热（３７℃）气温操作结果与室温操作结果无显著性差异，稀释的酶标记物于４℃保存６个月仍保持活性。

腐植酸尿素对玉米产量及肥料氮去向的影响

【目的】研究腐植酸尿素对玉米干物质量、籽粒产量及肥料氮去向的影响,以期为传统尿素产品的提质增效及新型腐植酸尿素肥料的研制提供理论与实践依据。【方法】以玉米品种郑单958为供试作物,以自制的腐植酸尿素为供试肥料,运用15N同位素示踪技术,开展土柱栽培试验,设置不施氮肥对照(CK)、普通尿素(U)和腐植酸尿素(HAU)3个处理,所有肥料均作为基肥一次性施入土柱0—30 cm土层。玉米成熟后,采集植株地上部样品进行考种,同时,分别测定玉米叶片、茎秆、苞叶、穗轴、籽粒的干物质量、氮素含量和^(15)N丰度;分别采集0—15 cm、15—30 cm、30—50 cm、50—70 cm、70—90 cm土层的土壤样品,测定其氮素含量和15N丰度。【结果】各处理玉米植株地上部及各器官(苞叶除外)干物质量由低到高为CK<U<HAU,而玉米各器官的干物质量占该植株地上部干物质总量的比例在不同处理下的差异均未达到显著性水平;与U处理相比,HAU处理玉米地上部干物质量平均提高13.8%,籽粒产量提高14.2%;玉米籽粒产量构成的分析结果表明,不同处理玉米穗粒数差异显著(P<0.05),而百粒重却无显著差异。同时,HAU处理玉米对氮素和肥料氮的吸收量分别比U处理高0.989 g和0.072 g,提高了氮肥利用率4.8个百分点;各处理氮素和肥料氮在各器官的分配均表现为苞叶、穗轴<茎秆<叶片<籽粒,籽粒总氮和肥料氮的吸收量分别占整个植株地上部总吸收量的65.7%~74.2%和58.6%~60.5%;从氮素来源分析,各器官所吸收的肥料氮仅占该器官氮素总吸收量的13.3%~30.9%。另外,不同施氮处理对土壤中肥料氮的总残留量影响不显著,但HAU处理肥料氮在施肥层(0—15 cm)的残留量显著高于U处理(P<0.05)。HAU处理肥料氮的损失率为34.9%,低于U处理5.1个百分点。【结论】供试条件下,施用腐植酸尿素能够增加玉米干物质量和籽粒产量,促进玉米对肥料氮的吸收,减少肥料氮向下层土壤的淋溶,有利于土壤残留氮的进一步吸收利用。

减量施氮对玉米-大豆套作系统下作物氮素吸收和利用效率的影响

为探索玉米-大豆套作系统中作物对N素吸收的差异特性,揭示减量施N对玉米-大豆套作系统的N高效利用机理。利用15N同位素示踪技术,结合小区套微区多年定位试验,研究了玉米单作(MM)、大豆单作(SS)、玉米-大豆套作(IMS)及不施N(NN)、减量施N(RN:180 kg N/hm2)、常量施N(CN:240 kg N/hm2)下玉米、大豆的生物量、吸N量、N肥利用率及土壤N素含量变化。结果表明,与MM(SS)相比,IMS下玉米茎叶及籽粒的生物量、吸N量降低,15N%丰度及15N吸收量增加,大豆籽粒及植株的生物量、吸N量及15N吸收量显著提高;IMS下玉米、大豆植株的N肥利用率、土壤N贡献率、土壤15N%丰度降低,15N回收率显著增加。施N与不施N相比,显著提高了单、套作下玉米、大豆植株的生物量、吸N量、15N丰度及15N吸收量;RN与CN相比,IMS下,RN的玉米、大豆植株总吸N量提高13.4%和12.4%,N肥利用率提高213.0%和117.5%,土壤总N含量提高12.2%和11.6%,土壤N贡献率降低12.0%和11.2%,玉米植株15N吸收量与15N回收率提高14.4%和52.5%,大豆的则降低57.1%和42.8%,单作与套作的变化规律一致。玉米-大豆套作系统中作物对N素吸收存在数量及形态差异,减量施N有利于玉米-大豆套作系统对N肥的高效吸收与利用,实现作物持续增产与土壤培肥。

水氮优化条件下在华北平原冬小麦/夏玉米轮作中化肥氮的去向

针对华北平原冬小麦/夏玉米轮作区水肥高投入的特点,引入以土壤Nmin(NO3--N+NH4+-N)为基础的优化施氮技术和以土壤水分含量为基础的优化灌溉技术对施氮量和灌溉进行优化,大幅度降低了作物氮肥用量和灌溉量,且生物产量和籽粒产量均未发现显著降低。微区结果表明,传统灌溉方式下,传统施氮处理的化肥氮利用率很低,冬小麦当季为22.7%,夏玉米当季25.7%,整个轮作周期为28.44%;氮损失率较高,冬小麦当季为52.9%,夏玉米当季35.7%,整个轮作周期为47.0%;而优化施氮可大幅度提高化肥氮利用率,降低损失,冬小麦当季、夏玉米当季和整个轮作周期的化肥氮利用率分别达到45.1%,42.9%和46.1%,损失率分别为33.3%,7.1%和34.5%。优化灌溉下的优化施氮与传统灌溉的优化施氮相比,虽然化肥氮利用率未有显著差异,但是却显著降低了损失,显著增加了化肥氮的土壤残留,建议在化肥氮优化中考虑水分管理。研究还表明,在华北平原冬小麦/夏玉米轮作区,反硝化损失是化肥氮损失的主要途径。

湿地生态系统氮素输入过程的研究进展

湿地生态系统的氮素输入过程主要包括大气氮沉降、生物固氮、人为氮和径流氮输入等途径,它们通过影响湿地系统自身的营养状况而决定氮素生物地球化学过程的运行。综述国内外湿地氮素各种输入途径的研究进展,分析当前研究中存在的问题,指出淡水沼泽湿地是目前研究的薄弱点。展望湿地氮素输入过程的研究前景,建议积极开展淡水沼泽湿地、湿地系统氮素交换的环境效应1、5N技术与氮素模型的结合以及各氮素输入途径的模型表征研究。

丛枝菌根根外菌丝对不同形态氮素的吸收能力

本试验以玉米为宿主植物，以Glomus mosseae和Glomus intraradices为接种剂，采用空气隔板分室-半液培系统，在植株收获前48h向菌丝室供应15^N标记的不同形态氮素，探讨丛枝菌根根外菌丝吸收传递不同形态氮素的能力。结果表明，丛枝菌根根外菌丝吸收传递15^N能力因菌种和氮素形态而异。丛枝菌根真菌G．intraradices吸收传递15^N的能力高于G．mossea，根外菌丝吸收传递不同形态15^N的能力为15^NH4^＋N-Gln〉15^N-Gly〉15^NO3^-。根外菌丝吸收传递的15^N对植株氮营养的贡献仅为0．004％～0.032％．

海南岛万泉河口沉积物有机碳、氮同位素的特征及其环境意义

对海南岛万泉河口沙美内海柱样K3和K4沉积物进行生物地球化学指标总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)的分析,以及210Pb定年了解其近代变化特征,追踪沉积物有机质来源的变化,提取沉积环境演变及人类活动的信息。K3中TOC的变化介于0.51%~1.12%,K4变化介于0.43%~1.49%,而其随时间的变化反映了流域内人类活动的历史。17世纪TOC含量明显增加记录了明末清初开始流域内广泛种植农作物的活动,19世纪以来TOC含量逐渐增加,至现代达最高值,对应了工业革命以来人类活动的增强。K3和K4的δ13C值变化分别在-24.38‰^-21.02‰之间和-24.74‰^-20.17‰之间,δ15N值变化分别在2.20‰~4.62‰之间和2.39‰~5.02‰之间,映证了本区沉积物有机质是陆源物质和海洋物质混合的特点。明末清初开始流域内广泛种植玉米等农作物造成δ13C值增加和δ15N值减少;自19世纪以来至现在,该区的经济活动增加,人口的持续增长,尤其是近50年来化肥农药的大量使用,造成陆源输入的有机碳含量大幅增加,使δ13C值减少和δ15N比值增加。δ13C值自19世纪以来就逐渐变轻,说明陆源和海洋有机碳的比例发生了变化,较轻的陆源有机碳比例相对增加,较重的海洋有机碳比例相对减少,反映了玉带滩沙坝的增长、沙美内海封闭、海水交换作用减少的状况。C/N比值分别从底部的16.19和17.36到顶部减小为11左右,自19世纪以来呈明显减小的趋势也反映了沙美内海泻湖自生的藻类有机质供应越来越多,也说明了其逐渐封闭、水动力条件越来越弱,与外海的交换作用逐渐减少的状况。

不同氮处理下速生柳对水体氮的吸收、分配及生理响应

采用水培法,研究了旱柳苗在外源添加不同氮水平(贫氮、中氮、富氮、过氮)的铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的生长、氮吸收、分配和生理响应。结果表明:一定范围氮浓度的增加能够促进旱柳苗的生长,但过量氮会抑制其生长,且NH+4-N的抑制作用大于NO-3-N;两种氮处理下,旱柳表现出对NH+4-N的吸收偏好,在同一氮水平时,旱柳各部位氮原子百分含量Atom%15N(AT%)、15N吸收量和来自氮源的N%(Ndff%)均为NH+4-N处理大于NO-3-N处理,且随着氮浓度的增加,差异增大,且在旱柳各部位的分布为根﹥茎﹥叶;2种氮素过量和不足均会对旱柳根和叶生理指标产生不同的影响,其中在过氮水平时,NH+4-N和NO-3-N处理下根系活力比对照减少了50.61%和增加了19.53%;在过氮水平时,NH+4-N处理柳树苗根总长、根表面积、根平均直径、根体积和侧根数分别对照下降了30.92%、29.48%、19.44%、27.01%和36.41%,NO-3-N处理柳树苗相应的根系形态指标分别对对照下降了1.66%、5.65%、1.49%、5.06%和25.72%。可见,高浓度NH+4-N对旱柳苗的胁迫影响大于NO-3-N,在应用于水体氮污染修复时可通过改变水体无机氮的比例,削弱其对旱柳的影响,从而提高旱柳对水体氮污染的修复效果。

测定土壤氨基糖和氨基酸手性异构体中氮同位素比值的气相色谱／质谱方法

建立了利用活性碳源和15N-NH4+培养-气相色谱/质谱联机测定土壤氨基糖和氨基酸手性异构体15N富集比值的方法,从而可有效区分土壤中原有的和利用外源氮素新合成的氨基化合物。在活性底物存在下,外加同位素氮素被迅速同化并合成氨基化合物,因而利用质谱技术可检测到同位素峰的强度变化。由于氨基糖和中性及酸性氨基酸分子中只有一个N原子,15N富集度可通过同位素峰(F+1)与母峰F相对强度的比值计算;但碱性氨基酸赖氨酸的质谱碎片m/z 439含有两个N原子,15N富集度应利用m/z 441(F+2)的相对强度的变化计算。15N在目标化合物中的富集程度用原子百分超(APE)评价,D-氨基酸的APE还需进一步利用水解诱导的外消旋化系数(HIR%)校正。APE值可反映氨基化合物的循环速率大小,是研究土壤氮素动态变化的有力工具。

早期施用氮肥在乙烯利刺激割胶胶乳中的动态分布研究

应用15N示踪技术进行橡胶树大田早期肥料试验,研究乙烯利刺激和传统割胶条件下胶乳中肥料氮素的动态变化。结果表明,在施肥26 d后肥料N开始在胶乳中表现,刺激与传统割胶条件下,胶乳中15N丰度均逐步增加,变化趋势相似;随着时间的推移,刺激割胶条件下15N的丰度增加幅度显著高于传统割胶处理,胶乳中Ndff%值随时间延长而逐步增加。从Ndff%值来看,刺激割胶条件下橡胶树对肥料氮素的征调能力强于传统割胶处理。刺激割胶条件下的胶乳肥料氮流失量显著大于传统割胶处理,但两者带走的肥料氮素占氮肥施用量的比例都不高,分别仅为0.18%和0.05%。

新疆多岗墓地出土人骨的碳氮稳定同位素分析

拜城多岗墓地是新疆西部发现的墓葬数量较多的墓葬群之一,墓葬情况复杂,葬俗葬式多样,是早期铁器时代的研究资料。本文对于采集到的该墓地41具人骨进行碳氮稳定同位素分析,探讨多岗居民的饮食状况;并结合墓葬类型、随葬品种类,男女性别以及考古学分期等对不同条件人们的食物差别进行考察,为该区域早期铁器时代居民的饮食结构研究提供依据。分析结果显示,多岗居民δ15N平均值为12.56‰,表明食物中有较多的肉类;而δ13C分析平均值为-14.77‰,相应植物类食物中C4类植物为40%左右。参考周边遗址的出土遗存,其C4类植物应为粟或黍。

稳定氮同位素示踪技术在湿地脱氮研究中的应用进展

稳定同位素示踪技术广泛应用于现代环境科学研究中。其中,15N作为氮循环过程唯一适用的示踪剂,在有关氮循环引发的环境污染问题的研究中发挥了极其重要的作用。湿地脱氮是湿地水质净化功能的重要体现,此过程有助于有效地减少受纳水体的外源氮负荷。在概述稳定氮同位素示踪原理和湿地脱氮过程的基础上,从湿地脱氮驱动机制、关键限制因素分析、脱氮定量研究3方面阐述15N示踪技术在湿地脱氮研究中的应用,并展望了该技术在湿地脱氮研究中的应用前景。

超级稻专用缓控释肥氮素效率研究

本文采用15N标记超级稻专用缓控释肥料,研究水稻对氮素的吸收利用效率,结果表明:缓控释肥氮素的利用率在超级稻上高达68%,比尿素撒施的高出25.2￣32.9个百分点,在常规稻上达47.5%,比尿素撒施的高出13个百分点,而施用氮肥对土壤供氮有一定的影响,施氮后能促进土壤中原有氮素的矿化,在两年的大田试验中缓控释肥比对照用肥平均增产4%￣8.23%。

不同时期葡萄各器官碳氮分配差异

以7年生‘赤霞珠’葡萄为试材,运用^(13)C和^(15)N标记技术,标记果实膨大期、转色期和成熟期新梢上部叶片,研究碳氮营养吸收分配规律。结果表明,随着果实的不断成熟,葡萄新梢上部叶片固定的光合产物向自身新梢的供应量逐渐增大,果实的分配率以转色期最高。葡萄新梢上部叶片吸收的氮素营养供应自身新梢的比率以成熟期最高,膨大期次之,转色期最低,果实的分配率大小顺序与之一致。研究标记物运转速率表明,标记3 d后和标记9 d后上部叶片自留的碳营养基本一致,均有30%左右,剩下的向其他器官转运。标记9d的新梢向其果实和细根的分配率高于标记3d的,是其1.65倍和13.64倍,而向主干的分配率降至标记3d的51.37%。说明在果实转色期,随着标记时间的延长,葡萄上部叶片固定的碳营养经主干继续向果实和细根这两个重要的库分配。

夏谷生育中后期氮素吸收及分配状况的研究

通过水培试验,利用^(15)N示踪技术研究了夏播谷子生育中、后期对氮素的吸收、运转及其在体内的分配特点。结果表明,夏谷体内^(15)N的分配受其吸收时间影响,不同时期吸收的氮素在其营养上的作用不同。对穗部的^(15)N供给率以8月18日～8月24日(孕穗前期)吸收的为最高,其次分别为8月24日～8月30日(孕穗期)、9月5日～9月11日(开花期)、8月30日～9月5日(抽穗期)、9月11日～9月20日(灌浆期)、9月20日～9月27日(籽粒形成期)吸收的。不同生育期吸收的^(15)N与全氮在体内的分配率基本一致,以分配于穗部的最多,其次为根,茎,上、中位叶片,下位叶片。其中孕穗前期和孕穗期吸收的^(15)N在上位叶的分配率大于中位叶片,8月30日～9月11日吸收的^(15)N在中上位叶片的分配率几乎相同,但茎的分配率却大于根.