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期刊信息/Journal information
植物营养与肥料学报
植物营养与肥料学报

白由路

双月刊

1008-505X

zwyf@caas.ac.cn

010-82108653

100081

北京中关村南大街12号

植物营养与肥料学报/Journal Plant Nutrition and Fertilizer ScienceCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中国植物营养与肥料学会主办，中国农科院土壤肥料研究所协办的植物营养与肥料学科方面的专业性学术期刊，是土壤学、肥料学的核心期刊。报道本学科具有创见性的学术论文，新技术和新方法研究报告、简报、文献评述和问题讨论等。其主要内容包括土壤、肥料和作物间关系，养分变化和平衡；各种肥料在土壤中的变化规律和配施原理；农作物遗传种质特性对养分反应；作物根际营养；施肥与环境；施肥与农产品品质；农业生物和生物化学应用；肥料的新剂型新品种的研制、应用及作用机理；本学科领域中新手段、新方法的研究以及与本学科相关联的边缘学科等。稿件采编系统
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    氮肥与生物炭、有机肥配施对菜心生长及养分积累的影响

    李晓晴杨佳雨陈少明李柳峰...
    2150-2160页
    查看更多>>摘要：[目的]研究氮肥配施生物炭、有机肥对菜心生长和养分积累的影响,为优化菜心养分管理策略、推动菜心提质增效生产提供科学依据.[方法]于 2022 年和 2023 年,在广东省蔬菜新技术研究重点实验基地开展连续两年的田间试验,采用裂区试验设计.主因素为氮肥用量,包括不施氮(-N)和优化氮肥用量(N 135 kg/hm2,+N)处理;副因素为有机肥(+M)和生物炭(+C)处理.在收获期取样测定菜心生物量、养分含量,并计算养分积累量,并监测 2023 年菜心生长期内叶面积、生物量及养分积累量的动态变化.[结果]有机肥和生物炭施用均能提高菜心生物量,但施用效果受施氮量的影响,在-N条件下,+C和+M处理两年生物量较-N处理分别平均提高了 18.6%和 84.5%,而在+N条件下,+C和+M处理生物量比+N处理分别平均增加了 10.1%和 48.3%.不论是否施用氮肥,有机肥对菜心生物量的提升效果均优于生物炭,-N+M处理两年生物量分别比-N+C增加了19.2%和 88.9%,+N+M处理两年生物量较+N+C分别高 27.0%和 41.1%.氮肥与生物炭、有机肥配施主要提高了收获期菜心氮含量,-N+C、-N+M处理在 2022 和 2023 年菜心收获期氮积累量分别较-N处理增加了38.6%、94.4%和 51.3%、226.2%,+N+C、+N+M处理在 2022 年和 2023 年菜心氮积累量较+N处理分别提高了5.0%、42.1%和 31.7%、132.1%.与-N处理相比,-N+C处理菜心收获期磷、钾、镁和硼积累量两年间无显著性差异,而-N+M处理菜心磷、钾、钙和镁积累量均显著提高.无论施氮与否,有机肥对菜心不同生育期生物量和叶面积的促进作用均优于生物炭.[结论]氮肥与生物炭或有机肥配施均能促进菜心生长,提高菜心生物量和养分积累量,不论是否施氮肥,有机肥的施用效果优于生物炭.因此,在高产、高效菜心生产中应结合生物炭和有机肥特点进行合理施用.

    氮生物炭有机肥菜心配施

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    生菜NRT2/3的生物信息及功能的初步验证

    钱雨轩武占会刘宁王宝驹...
    2161-2180页
    查看更多>>摘要：[目的]硝态氮是旱地植物的主要氮源,NRT2/3 是植物吸收硝态氮、调节氮素吸收的重要蛋白家族.本研究对生菜NRT2/3 家族成员进行鉴定,并研究各成员基因理化性质、基因结构等生物信息和其在蔬菜生长中的功能.[方法]在NCBI网站(https://www.ncbi.nlm.nih.gov)查询并下载拟南芥、水稻的NRT2/3 及已被注释的生菜NRT,通过生物信息学手段鉴定生菜NRT2/3 家族成员,并使用DNAMAN软件对生菜和拟南芥的NRT2/3 蛋白进行多序列比对,使用MEGA11 软件对生菜、水稻和拟南芥的NRT2/3 蛋白进行多序列比对,并构建系统发育树.通过在线软件对生菜NRT2/3 家族蛋白理化性质、功能结构域、保守基序、亲水性、顺式作用元件、基因结构和染色体定位进行分析,对生菜NRT2/3 家族蛋白二级结构、磷酸化位点和跨膜区域进行预测.选用'意大利'和'绿雅'两个品种生菜为试材,根据本课题组前期转录组测序结果选取表达量相对较高的NRT2/3 基因,进行表达分析:1)将生长至 20 天的两个生菜品种幼苗定植于培养基质中,用 4 个不同浓度NO3-(0、0.35、0.7 和 11.5 mmol/L)浇灌处理,研究NRT2/3 表达水平;2)利用TRV-VIGS瞬时沉默,降低该基因在两种生菜中的表达水平,然后将两种生菜移栽于正常NO3-水平的营养液中,生长 21 天后收获,调查NRT2/3 家族TRV-VIGS沉默后生菜的生长状况.[结果]本研究共鉴定出 8 个生菜NRT2/3 家族成员,包括 7 个LsaNRT2 蛋白和一个LsaNRT3.1 蛋白,它们不均匀分布在 4 条染色体上,其蛋白理化性质、功能结构域、跨膜区域、磷酸化位点、顺式作用元件和基因结构等基本符合NRT2/3 家族共有的特征.转录组测序结果显示,两个生菜品种的LsaNRT2.4 和LsaNRT3.1 基因在叶片中的表达水平相对较高.LsaNRT2.4 和LsaNRT3.1 基因能够在一定程度上响应低浓度NO3-.VIGS沉默后的生菜LsaNRT2.4 和LsaNRT3.1 表达量均显著下降,株高、叶长、叶宽、叶绿素a含量和叶片硝酸盐含量也显著降低,其中沉默生菜LsaNRT3.1 后的叶片硝酸盐含量显著低于沉默生菜LsaNRT2.4后的叶片硝酸盐含量.通过表型观察发现,VIGS沉默后的生菜出现了叶片小、叶片尖端干枯等症状,其中沉默LsaNRT3.1 后的生菜具有更明显的表型效应.[结论]鉴定出的 8 个生菜NRT2/3 家族成员大多数特征符合植物NRT2/3 家族共有的特征,其中LsaNRT2.4 和LsaNRT3.1 基因在叶片中的表达量明显高于其他 6 个基因;LsaNRT2.4 和LsaNRT3.1 在生菜硝酸盐吸收以及对缺氮和低氮胁迫的快速反应中起着关键作用,尤其是在根部的表达中.LsaNRT2.4和LsaNRT3.1基因表达的上调改善了生菜的氮吸收和生长.

    生菜硝酸盐生物信息NRTVIGS

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    柳枝稷生长、生理和基因差异表达对供磷水平的响应

    刘威帆赵匆吴娜刘吉利...
    2181-2196页
    查看更多>>摘要：[目的]探究柳枝稷(Panicum virgatum L.)在不同磷水平下的生理代谢及转录水平变化,以解析柳枝稷磷响应特征,挖掘磷高效利用基因.[方法]以'Pathfinder'品种柳枝稷为供试材料,采用水培方法(Hoagland营养液)进行培养试验.营养液设置 4 个KH2PO4 供应水平:20、100、200、500 μmol/L(分别记为P20、P100、P200、P500).在生长箱中培养 45 天后,取样测定柳枝稷生长和根系表型指标、抗逆酶活性,并进行叶片和根系转录组测序,分析不同磷水平下柳枝稷叶片和根系的响应差异.最后,从糖酵解和苯丙素生物合成途径挑选了部分基因进行qRT-PCR分析,以证实转录组测序的准确性.[结果]随着供磷水平的提高,叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈先降低后增加的趋势;根系总长度、根系总面积和根系活力呈先增加后减少的趋势;叶片和根系中酸性磷酸酶活性和磷含量呈先增加后减少的趋势.不同供磷浓度下,叶片和根系中各磷处理共同表达差异表达基因(DEGs)分别有 1091、1762 个.GO富集注释显示,叶片中DEGs富集在离子跨膜转运、氧化还原酶上,根系则富集在特异DNA序列结合、主动跨膜转运和裂合酶上.两器官共同富集的DEGs主要定位于抗氧化酶、转移酶、无机分子跨膜转运蛋白上.KEGG富集分析发现,柳枝稷叶片和根系中共有 9 个共同代谢通路,其中氨基糖和核苷糖代谢、糖酵解/糖异生、苯丙素生物合成、蔗糖和淀粉代谢通路DEGs显著富集,具体为:糖酵解和苯丙素生物合成途径各有 16 个DEGs,涉及磷吸收转运基因共 20 个.糖酵解途径中关键酶基因(AE、PGM、HK、PFK),苯丙素生物合成途径中关键酶基因(PAL、CCR、CAD、C4H、4CL)和磷吸收转运调控基因(GPT2、PHT2;1、TPT、PPT1、PPT2、PPT3、PiC3、APC2)的差异化表达,引起柳枝稷叶片和根系对磷营养的代谢反应差异.[结论]适当提高供磷水平,可改善柳枝稷根系特征,降低叶片抗逆酶活性,提高叶片和根系中酸性磷酸酶活性,从而提高植株磷含量和干物质量.此外,糖酵解、苯丙素生物合成和磷吸收转运相关的关键基因在叶片和根系中均表现出显著差异表达.

    供磷水平柳枝稷生理指标转录组糖酵解苯丙素生物合成磷吸收转运

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    基于贝叶斯统计的烤烟叶片临界氮稀释曲线构建

    刘力玮刘洋张杨聂威...
    2197-2206页
    查看更多>>摘要：[目的]比较基于贝叶斯统计构建的烤烟叶片临界氮稀释曲线与传统方法的区别,以确定其是否可用于氮营养诊断,旨在简化和准确进行烤烟氮营养诊断.[方法]基于两年、3 个氮肥用量田间试验,分析了不同氮肥施用量下移栽烤烟不同生长天数的叶片干物质积累量、氮含量.利用各取样时期最大叶片干物质重,将所有处理样本分为生长受氮限制组和不受氮限制组.然后,分别应用贝叶斯统计和传统两步法建立叶片临界氮稀释曲线,使用R语言中rjags软件包实现马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)算法,分析临界氮稀释曲线模型参数A1和A2 的后验分布特征,分析曲线对受氮限制和不受氮限制的区分度,拟合计算叶片临界氮浓度和氮营养指数,并比较其相对于实际观测值的差异.[结果]施用氮肥显著增加了烤烟叶片干物质积累量,不同氮肥处理间差异显著,烤烟叶片氮浓度随烤烟生长进程而降低.参数A1 和A2 的 95%后验分布分别为 2.58～2.94 和0.13～0.33;拟合的烤烟叶片临界氮稀释曲线不确定性水平(95%可信区间的宽度)随着叶片干物重的增加先减少后增加,曲线的不确定性水平为 0.16%～0.70%.基于贝叶斯统计的烤烟叶片临界氮稀释曲线对氮限制组和非氮限制组的区分度为 71%,优于传统两步法构建曲线的区分度;两种方法拟合的叶片临界氮浓度与实际临界氮浓度相关度基本一致;基于贝叶斯统计构建的曲线拟合计算的氮营养指数略大于两步法,通过两种方法拟合计算的氮营养指数呈高度线性相关,决定系数R2=0.96,标准化均方根误差n-RMSE为 6%,稳定度较高.[结论]基于贝叶斯统计构建的烤烟叶片临界氮稀释曲线为Nc=2.74×LDM-0.22.贝叶斯曲线在拟合临界氮浓度的效果上,与两步法曲线差异不大,但较两步法曲线可以更好的区分生长受氮限制组与不受氮限制组,且计算的氮营养指数与两步法曲线的线性变异决定系数R2 高达 0.96,因此,贝叶斯曲线可更简单、准确地用于评价烤烟氮营养状况.

    烤烟临界氮稀释曲线贝叶斯统计不确定性临界氮浓度氮营养指数

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    水稻根际微生物及其驱动的土壤碳氮磷循环

    尹丹朱忆雯胡敏徐乐...
    2207-2220页
    查看更多>>摘要：水稻根际微生物是指水稻根系与土壤紧密接触区域内的微生物,其对水稻生长、养分利用及土壤碳、氮、磷等养分循环具有重要影响.探讨水稻根际微生物驱动的土壤碳、氮和磷循环的关键过程及主要影响因子,为创造有利于微生物活性的微环境,提高养分利用效率提供理论基础.水稻根际微生物驱动的碳循环过程主要涵盖微生物固碳、有机碳矿化、甲烷排放.这些过程主要受外源有机质输入,如秸秆还田、施用有机肥的影响,其次是受水分条件的影响;氮循环过程则主要包括微生物固氮、硝化作用、反硝化作用和厌氧氨氧化,这些过程主要受施肥管理和土壤理化性质如pH和有机碳含量的显著影响;而磷循环的主要过程则为有机磷矿化和无机磷溶解,这些过程主要受到土壤含磷水平及微生物可利用性碳的影响.为了更好地利用水稻根际功能微生物,在今后的研究中,需要定量评估水稻根际微生物驱动的碳、氮、磷循环关键过程的不同影响因子的相对贡献,并通过优化关键影响因子来实现对这些关键过程的定向调控;同时利用单细胞拉曼光谱技术结合合成微生物组的方法,在控制条件下设计和优化功能可靠的"有益碳、氮、磷循环功能微生物群落",从而促进生物肥料的研发应用,并改善全球农业生产对化学物质的依赖,保障粮食安全.

    水稻根际微生物影响因子功能微生物碳循环氮循环磷循环

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    长期氮磷钾配施提升大豆产量、籽粒养分和异黄酮含量及土壤肥力

    李梦琪邹文秀韩晓增严君...
    2221-2229页
    查看更多>>摘要：[目的]通过长期定位实验,探究长期不同氮磷钾肥配施对大豆产量、品质及土壤理化性状的影响,为黑龙江省黑土区大豆产量、品质提升和土壤质量维持提供技术支撑.[方法]田间试验始于 1990 年,以'东生17'大豆为试验材料,设置了不施肥(CK)、磷钾肥(PK)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)及氮磷钾平衡施肥(NPK)5 个处理,系统分析不同氮磷钾肥配施下大豆产量及其矿物质(磷、钾、钙和铁元素)和异黄酮含量,以及土壤理化性状的变化特征.[结果]与CK处理相比,PK、NK、NP及NPK处理均可提升大豆产量,增幅为5.1%～18.6%;大豆籽粒中钙、铁、钾元素和异黄酮含量均增加,增幅表现为NPK>NP>NK>PK,而籽粒中的磷元素含量对各施肥处理的响应并不显著.与不施肥及各缺素处理相比,NPK处理下钙、铁、钾和异黄酮含量分别增加了 6.6%～12.6%、19.9%～54.6%、8.8%～16.3%和 14.1%～58.0%.NPK处理下土壤有机质与全氮含量与其他处理差异较小,而碱解氮、全磷、全钾、有效磷及速效钾含量多有显著提升,其中有效磷涨幅最高,达到80.0%;与NPK相比,NK处理土壤有效磷含量及NP处理土壤全钾和速效钾含量分别显著降低了 44.4%、19.7%和 29.2%.4 个施肥处理中,PK处理的增产率和增产值均处于最低水平,且未能有效提升大豆的产量和经济效益.氮肥的农学效率达到 14.7 kg/kg,远高于磷、钾肥的 1.1 kg/kg和 1.3 kg/kg.氮磷钾肥配施处理大豆的经济效益显著提升.[结论]东北黑土区大豆生产中氮肥施用是必不可少,通过氮磷钾平衡施肥不仅可以显著提升大豆产量和经济效益,还可以提升大豆品质、培肥土壤.

    氮磷钾平衡施肥大豆矿质元素异黄酮土壤肥力产量

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    苗期水稻响应低磷胁迫的分子调控机制

    丁艳侯怡雪葛才林
    2230-2236页
    查看更多>>摘要：[目的]磷素是水稻生长必需的大量营养元素之一,磷营养供应不足将影响水稻产量和稻米品质.研究低磷条件下水稻根系的生理响应及其基因的差异表达,明确水稻根系差异表达基因对磷高效吸收和利用的生理调控机制,旨在为农业生产中磷高效吸收利用水稻品种的选种和育种提供理论依据.[方法]采用水培试验,供试水稻材料包括磷敏感基因型通粳 981(TJ981)、耐低磷基因型郑旱 6 号(ZH6)和根系扩展型镇稻 99(ZD99).分别设置营养液正常(CK)与低磷(LP,磷浓度为CK的 1/20)两个磷浓度.水稻生长 15 天后取样,采用转录组测序(RNA-seq)技术,结合水稻根内磷含量、根系分泌酸性磷酸酶(APase)活性及根际pH等指标变化情况,分析差异表达基因在水稻根系生理调控中的作用.[结果]与CK处理相比,LP处理的通粳 981、镇稻 99 和郑旱6 号根系上、下调差异表达基因数分别是 447 和 1395 个、352 和 1185 个、475 和 1856 个,且 3 个不同水稻品种共有 237 个差异表达基因,其中 33 个上调差异表达基因和 204 个下调差异表达基因.低磷条件下,通粳981、镇稻 99 和郑旱 6 号水稻根中磷含量均显著低于对照(CK),分别为对照的 41.31%、36.29%和 33.17%,高于两处理培养液中磷含量的差异,表明无机磷转运蛋白 1-2 基因的上调表达促进了根系对磷的吸收.低磷处理1、8 和 15 天时,3 个品种水稻根系分泌酸性磷酸酶(Apase)活性均高于对照,这一结果与紫色酸性磷酸酶基因的差异表达有关.[结论]低磷诱导水稻根系基因的差异表达,水稻根系中转录下调基因数远多于转录上调基因数;低磷诱导水稻根系中无机磷转运蛋白OsPT1-2 的上调表达,促进低磷条件下水稻根系对磷的吸收;紫色酸性磷酸酶和质膜H+-ATP酶基因的诱导表达,增加了水稻根系分泌酸性磷酸酶活性,降低了H+的运输和分泌,导致根际pH降低,更有利于磷的吸收.

    水稻低磷转录组测序差异表达基因生理调控

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    《植物营养与肥料学报》投稿须知

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