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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
正式出版
收录年代

    中国蔬菜生产体系N2O排放的空间差异及减排措施

    钟东亮方雪娟周唯珺Mohammad Jawad Alami...
    417-429页
    查看更多>>摘要：[目的]了解中国不同蔬菜种植模式、种植区域和蔬菜类型的N2O-N排放系数及不同减排措施对N2O排放和蔬菜产量的综合影响,以减少区域和全国蔬菜体系N2O排放清单估算的不确定性.[方法]检索收集关于中国菜地N2O排放及减排研究论文的田间观测数据,基于数据整合分析方法,系统分析不同蔬菜生产区和不同蔬菜类型在设施和露地两种栽培模式下的排放系数,及不同管理措施对土壤N2O减排潜力和产量的影响.[结果]华北、西北、长江中下游、西南和华南露地蔬菜土壤N2O-N排放系数分别为 1.27%、0.83%、1.20%、1.54%和 5.57%,全国平均为 1.23%,华南是西北地区的 6.7 倍.华北、西北、长江中下游设施蔬菜N2O-N排放系数分别为 0.99%、0.65%、1.13%,全国平均为 0.88%.露地种植模式下,叶菜类、茄果类、块茎类和根类蔬菜菜田N2O-N排放系数分别为 1.72%、1.03%、0.92%和 1.28%;设施种植模式下,叶菜类、茄果类、块茎类菜田的N2O-N排放系数分别为 0.44%、0.95%和 0.41%.减氮施肥、施用生物炭、优化灌溉和施用硝化抑制剂与常规施肥相比,N2O分别减排 41.3%、29.1%、37.4%和 27.9%.相比单一减排措施,优化灌溉和减氮施肥、硝化抑制剂和减氮施肥组合措施的N2O减排效果可达 45.8%～57.3%.不同硝化抑制剂的N2O减排效果相当(26.5%～29.7%).当生物炭施用量为≤10、10～20、20～30、30～40 t/hm2 时,N2O可分别减排 31.7%、24.3%、38.0%、26.8%.相比于常规管理措施,氮肥投入量减少≤20%、20%～30%、30%～40%、40%～50%、>50%时,可分别减少N2O排放量 36.9%、37.5%、29.7%、71.3%、39.4%.[结论]中国设施和露地蔬菜N2O-N的排放系数在不同蔬菜产区和蔬菜种类间均存在较大差异,尤其需重视南方亚热带地区一年多熟蔬菜体系N2O排放与减排.依据蔬菜类型制定减排措施的效果较为稳定.单一减施 40%～50%氮肥、使用硝化抑制剂、施用生物炭(20～30 t/hm2)等措施均可实现蔬菜稳产和最佳的N2O减排效果的双赢.采用减施氮肥+优化灌溉和减施氮肥+硝化抑制剂两种组合措施,可进一步削减土壤N2O的排放.

    氧化亚氮排放系数种植区域蔬菜类型减排潜力

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    基于稳定性同位素核酸探针技术的同化利用玉米秸秆碳微生物群落演替研究

    陈霄龙郭腾飞张倩岳克...
    430-440页
    查看更多>>摘要：[目的]研究秸秆分解过程中同化利用秸秆碳源的微生物生态演替过程,明确参与秸秆分解的主要微生物类群,为秸秆高效利用提供科学依据.[方法]采用13C标记高丰度玉米秸秆.微宇宙室内培养试验的供试土壤为华北平原石灰性潮土.共设置 3 个处理:不添加秸秆(soil)、添加自然丰度秸秆(soil+12C-straw)和添加13C标记秸秆(soil+13C-straw).培养 30 天时,结合同位素示踪与高通量测序等技术,测定秸秆添加对土壤有机碳的激发效应,分析利用秸秆碳源的细菌、真菌群落结构及其与土壤胞外酶活性的关系.[结果]1)秸秆添加显著提高了土壤CO2 排放,添加秸秆对土壤有机碳的激发效应在培养第 1 天达到峰值,土壤和秸秆CO2 排放比例均在培养第 3 天达到峰值.2)整个培养时期共发现参与秸秆碳同化利用的细菌微生物操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)238 个,真菌OTUs 24 个.细菌OTUs主要属于细菌变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)与绿弯菌门(Chloroflexi),真菌OTUs主要为子囊菌门中的粪壳菌纲(Sordariomycetes).3)秸秆分解不同时期的微生物群落结构存在显著差异,在整个培养时期,以热单胞菌属(Thermomonas)与溶杆菌属(Lysobacter)为代表的 7 个细菌属快速响应秸秆添加,以假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)与土生单胞菌属(Terrimonas)为代表的 6 个细菌属延迟响应;两个真菌属枝鼻菌属(Cladorrhinum)与葡萄穗霉属(Stachybotrys)表现为对秸秆添加的快速响应,新赤壳属(Neocosmospora)与unclassified_f_Halosphaeriaceae为延迟响应.4)曼特尔分析表明,细菌热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌裂壳菌属(Schizothecium)与碳氮转化相关土壤胞外酶活性呈显著正相关关系.[结论]外源秸秆添加对土壤有机碳产生正激发效应,显著增加了土壤CO2 排放.同化秸秆碳源的微生物随培养时间延长发生群落演替,细菌的热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌的裂壳菌属(Schizothecium)在玉米秸秆分解过程中具有重要作用,可为秸秆高效腐熟菌剂的研发提供依据.

    13C玉米秸秆DNA稳定同位素核酸探针微生物类群群落演替

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    施用猪粪生物炭对酸性和石灰性水稻土颗粒态和矿物结合态有机碳含量及化学结构的影响

    袁梦婷李子川孟俊张敏...
    441-456页
    查看更多>>摘要：[目的]土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)是土壤有机碳库的主要组成,了解施用生物炭对其含量变化及其在土壤总有机碳中的占比和化学组成特征,对认识土壤有机碳动态变化具有重要意义.[方法]于 2019 年,分别在杭州市富阳区的酸性和石灰性水稻土上进行猪粪生物炭施用量和方法定位试验,种植制度为单季水稻.试验设置 6 个处理:常规施化肥(NPK),NPK基础上施用猪粪 4.5 t/(hm2·a)(SM),NPK基础上施用猪粪生物炭 4.5 t/(hm2·a)(SBc1)、11.25 t/(hm2·a)(SBc2)、22.5 t/(hm2·a)(SBc3),以及猪粪生物炭一次性施用 112.5 t/hm2(SBc4).2021 年(第 3 年)水稻收获后,采集 0-20 cm耕层土壤样品,分析其基本理化性质,并将土壤样品分为 250～2000 μm(粗颗粒态有机物),53～250 μm(细颗粒态有机物)和<53 μm(矿物结合态有机物)3 个粒级,分析各粒级土壤中有机碳含量以及占比,并采用傅里叶红外光谱仪分析了各粒级土壤有机碳的特征光谱,以特征光谱峰值半定量性的评估了有机碳组成的变化.[结果]与SM处理相比,酸性水稻土中SBc3、SBc4 处理土壤有机碳含量分别显著增加了 49.4%和 103.3%,石灰性水稻土中土壤有机碳含量分别增加了 42.2%和 53.0%.与SM处理相比,4 个猪粪生物炭处理显著增加了酸性水稻土粗颗粒态有机碳(C-POC)含量 137.8%～554.1%,细颗粒态有机碳(F-POC)含量 37.6%～85.2%(P<0.05);SBc3 和SBc4 处理分别显著增加了石灰性水稻土中C-POC含量 110.0%和 203.0%,F-POC含量 54.8%和 96.0%(P<0.05);与SM处理相比,4 个猪粪生物炭处理对两种水稻土MAOC含量的影响均不显著(P>0.05).傅里叶红外光谱特征测定结果表明,施用猪粪和猪粪生物炭对两种水稻土各粒级中主要有机化合物的类型无显著影响,但会影响其比例,与NPK处理相比,SBc3 和SBc4 处理分别显著增加了酸性水稻土有机碳中芳香族化合物的比例 19.5%和 38.0%,降低了酚醇碳族化合物的比例 7.8%和 17.9%,显著降低了石灰性水稻土有机碳中芳香族化合物的比例21.0%和 19.1%,增加了酚醇族化合物的比例 19.1%和 33.2%(P<0.05).[结论]对于较高的猪粪生物炭施用量,不论一次性施用还是逐年施用均可显著增加水稻土总有机碳含量,且粗颗粒有机碳增加幅度大于细颗粒,而对矿物结合态有机碳含量无显著影响.施用猪粪生物炭对土壤有机碳主要组成有机化合物无显著影响,但会增加酸性水稻土有机碳的稳定性,而降低石灰性水稻土有机碳的稳定性.相同施用量下,猪粪生物炭提高酸性水稻土有机碳含量的作用高于石灰性水稻土.本试验结果可为猪粪生物炭在农田的科学应用提供技术支撑和理论依据.

    猪粪生物炭水稻土颗粒态有机碳矿物结合态有机碳分子结构

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    水稻秸秆炭施用对水稻土团聚体稳定性及其碳氮分布的影响

    吴嘉俊童文彬江建锋杨海峻...
    457-468页
    查看更多>>摘要：[目的]水稻长期种植过程中大量化肥施用导致土壤结构变差,研究不同用量水稻秸秆生物炭和化肥配施对水稻土结构和碳、氮分布的影响,探索稻田优化施肥管理方式.[方法]水稻田间试验在浙江衢州进行,试验设不施肥对照(CK)、常规施肥处理(NPK)以及常规施肥基础上添加 22.5 t/hm2(NPK+1%B)、45 t/hm2(NPK+2%B)和 90 t/hm2(NPK+4%B)水稻秸秆炭处理,共 5 个处理.水稻收获后采集 0-20 cm土层样品,测定土壤及不同粒级团聚体(>2、0.25～2、0.053～0.25 和<0.053 mm)的有机碳和全氮含量,评价团聚体的稳定性.[结果]与NPK处理相比,施用水稻秸秆炭 4 年后,土壤>0.25 mm粒级团聚体含量提高了 2.43%～7.99%,<0.25 mm粒级团聚体含量降低了 2.93%～9.63%,土壤有机碳和全氮含量分别提高了 16.40%～45.16%和14.67%～36.69%,各指标的变幅均以NPK+4%B处理最大.与NPK处理相比,秸秆炭处理土壤中>2 mm粒级团聚体中的有机碳和全氮含量分别提高了 23.96%～70.87%和 19.44%～47.56%,0.25～2 mm粒级团聚体中分别提高了 21.87%～49.27%和 17.18%～37.47%,增幅均以NPK+4%B处理最高,而 0.053～0.25 和<0.053 mm粒级团聚体中的有机碳和全氮含量无显著差异(P>0.05),说明施用水稻秸秆炭 4 年后,增加的土壤有机碳和全氮主要积累在>0.25 mm粒级团聚体中.与NPK处理相比,秸秆炭处理水稻土C/N值提高了 2.40%～5.69%,但各处理间差异不显著,而 4 个粒级团聚体的土壤C/N值均显著提升,且均以NPK+4%B处理提高效果最好.此外,施用水稻秸秆炭提高了>2 和 0.25～2 mm粒级团聚体的碳、氮贡献率 6.54%～17.43%、3.67%～7.28%和5.16%～11.55%、0.57%～1.83%,降低了 0.053～0.25 和<0.053 mm粒级团聚体的碳、氮贡献率 7.25%～29.27%、15.93%～33.68%和 10.26%～26.80%、12.61%～30.78%(P<0.05).[结论]施用水稻秸秆炭能够迅速显著提高水稻土有机碳和全氮含量,增加>0.25 mm粒级团聚体质量占比,提高>2 mm粒级团聚体中有机碳的贡献率,降低<0.25 mm粒级团聚体中有机碳和全氮贡献率,且其影响幅度与水稻秸秆炭施用量呈正比.由此可见,施用水稻秸秆炭能在一定程度上改善水稻土结构,提高水稻土碳、氮固持潜力,对保证水稻土结构稳定性和维持水稻持续高产具有重要意义.

    水稻土水稻秸秆炭团聚体稳定性有机碳全氮土壤碳氮比

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    不同施肥模式下褐土的有机碳组分及碳固存效应变化

    王雅润赵娟杨振兴周怀平...
    469-481页
    查看更多>>摘要：[目的]基于长期定位试验,研究长期有机无机肥配施下褐土有机碳含量及其组分构成的演变特征,以深入了解有机肥对土壤碳固存能力的影响机制,为通过科学养分管理实现褐土生态环境稳定和提高生产力提供理论依据.[方法]有机无机肥配施试验于 1992 年在山西寿阳旱地农业生态系统国家野外科学观测研究站进行,种植制度为一年一季玉米.试验采用氮、磷、有机肥三因素四水平正交设计,共 18 个处理,本研究选择其中的 9 个处理:N0P0M0、N1P1M0、N2P2M0、N3P3M0、N4P4M0、N2P1M1、N3P2M3、N4P2M2、N0P0M6.N0、N1、N2、N3、N4 的施N量分别为 0、60、120、180、240 kg/hm2,P0、P1、P2、P3、P4 的施P2O5 量分别为 0、37.5、75、112.5、150 kg/hm2,M0、M1、M2、M3、M6 的有机肥用量分别为 0、22.5、45、67.5、135 t/hm2.以 5 年为 1 个周期,分别在 1996、2001、2006、2011、2016、2020 年玉米收获后,采集 0-20 cm土层土壤样品,测定土壤有机质含量,以及有机碳各组分含量,分析碳投入与土壤有机碳及其各碳组分含量之间的关系,探讨固碳速率和固碳效率在不同碳投入下的响应.[结果]连续试验 29 年后,与不施肥处理N0P0M0 相比,化肥有机肥配合处理N2P1M1、N3P2M3、N4P2M2 和N0P0M6 的土壤有机碳含量分别提高了 25.7%、72.4%、30.3%和 220%,各项碳组分含量均显著增加.与初始值相比,化肥处理N1P1M0、N3P3M0、N4P4M0 的土壤颗粒有机碳含量分别降低了0.41、0.89 和 0.41 g/kg,易氧化有机碳含量分别大幅降低了 40.3%、26.4%和 9.6%.各处理土壤碳库管理指数的年际变化总体表现为先大幅降低再逐渐上升的趋势,其中N0P0M6 处理碳库管理指数最高,较N0P0M0 处理提高了 6.6 倍.长期施肥定位试验中,化肥配施有机肥处理N2P1M1、N3P2M3、N4P2M2 的土壤总有机碳固定速率在0.22～0.58 t/(hm2∙a),远高于化肥处理N1P1M0、N2P2M0、N3P3M0、N4P4M0,土壤有机碳各组分的固持速率变化趋势与总有机碳基本一致.现阶段土壤各组分有机碳储量和增加量与累积碳投入间呈显著正线性相关关系(P<0.01),且仍未出现饱和现象.[结论]长期有机无机肥配合施用显著增加了褐土有机碳及其组分含量,提高了土壤固碳速率和固碳潜力,且施用高量有机肥最有利于农田土壤碳固持和维持土壤肥力.因此,长期有机培肥是有效提高褐土土壤质量和增强土壤碳"汇"功能的农田施肥措施.

    长期施肥褐土有机碳组分固碳效率

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    稻草和紫云英协同还田下钾肥施用量对水稻产量及土壤供钾能力的影响

    刘淑军李冬初韩天富黄晶...
    482-492页
    查看更多>>摘要：[目的]水稻生产对钾素的需求量大,研究稻草和紫云英协同还田条件下不同施肥处理对水稻产量和土壤钾素形态变化的影响,旨在保障我国南方水稻的高产和土壤钾素高效利用.[方法]不同轮作模式钾肥定位试验位于中国农业科学院红壤实验站内(始于 2016 年).试验处理包括不施肥和冬闲(CK)、氮磷钾肥和冬闲(F)、氮磷钾肥和冬种紫云英(CM)、氮磷钾肥配合稻草还田和冬种紫云英(RCM)、氮磷减钾 50%配合稻草还田和冬种紫云英(50%KRCM).在试验第 3 年(2019 年)于水稻收获后调查分析水稻产量和钾素含量,以及耕层土壤中速效钾和缓效钾含量,计算水稻钾素吸收量、钾素生理效率和钾素表观平衡,并进一步探讨水稻产量和钾素各指标之间的相关性.[结果]与CK处理相比,紫云英轮作显著提高水稻年产量,增幅以RCM、50%KRCM较高,分别为 59.4%和 59.7%.两者协同还田和紫云英单独还田均可显著提高有效穗数,相比化肥冬闲处理(F),增幅为 53.1%～63.3%,在稻草和紫云英协同还田下,减钾对水稻产量构成因素的影响不明显.和F处理相比,RCM、50%KRCM处理显著提高了土壤速效钾和缓效钾含量,增幅分别为 87.6%、41.1%和14.0%、12.1%,紫云英单独还田(CM)可显著提高土壤速效钾含量,对缓效钾含量的影响不显著.与RCM处理相比,50%KRCM处理的土壤速效钾含量显著降低了 24.8%,缓效钾含量没有显著变化.和CK处理相比,RCM处理显著提高了稻谷含钾量,增幅为 6.7%,4 个施肥处理均显著提高了稻草和稻谷吸钾量,钾素表观平衡均表现为盈余,RCM和 50%KRCM处理的钾素盈余量高于CM处理,但 50%KRCM处理的钾素盈余量比RCM处理降低了 119.7 kg/(hm2·a).钾素盈余量与土壤速效钾含量变化呈显著正相关,钾素盈余量每增加1 kg/(hm2·a),土壤速效钾含量提高 0.25 mg/kg.施肥降低了钾素生理效率,CM、RCM和F处理的钾素生理效率比CK降低了 10.3%～15.5%.土壤速效钾含量、植株总吸钾量、钾素表观平衡和水稻产量之间均显著正相关,植株总吸钾量每增加 1 kg/hm2,水稻产量提高 30.5 kg/hm2,钾素表观平衡每增加 1 kg/(hm2·a),水稻产量提高9.5 kg/hm2.[结论]稻草和紫云英协同还田可增加水稻有效穗数进而提高稻谷产量,增加钾素盈余量可提高土壤速效钾和缓效钾含量,两者协同还田提升水稻产量和土壤供钾能力的作用优于紫云英单独还田.稻草和紫云英协同还田条件下减少钾肥施用量,显著降低钾素盈余量,但没有降低土壤钾素的供应能力,因此,可适当减少钾肥的施用量.

    稻草紫云英水稻施钾量产量钾素盈余量土壤钾素供应能力

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    不同深蓄储水灌溉量对冬小麦磷素利用和磷素下渗流失风险的影响

    庞耀悦胡笑涛王芳查晴...
    493-504页
    查看更多>>摘要：[目的]汛前储水灌溉是陕西关中地区雨洪资源高效利用的重要方式.研究不同深蓄储水灌溉量对农田土壤磷素利用、累积与流失状况的影响,以实现农田的"高"磷吸收和"低"磷淋溶.[方法]在陕西宝鸡峡灌区进行小麦田间试验,供试小麦品种为'小偃 22'.设置储水灌溉量分别为 0、80、120、140、160 和 180 cm,分别记为CK、D80、D120、D140、D160、D180,共 6 个处理.在小麦拔节期、开花期和成熟期,测定冬小麦植株各营养器官生物量、磷素含量及农田 0-200 cm土层土壤速效磷含量,计算冬小麦吸磷量、磷肥利用效率和磷素盈亏.[结果]与CK处理相比,D80、D120、D140、D160、D180 处理冬小麦产量分别提高了 8.85%、24.71%、30.99%、17.91%、9.90%,成熟期籽粒磷素累积量分别提高了 37.55%、46.34%、38.09%、28.23%、22.11%,小麦植株磷素吸收效率分别增加 10.10%、12.47%、10.25%、7.59%、5.95%,有效磷表观盈余量分别降低了 13.82%、17.05%、14.02%、10.39%、8.13%.随着储水灌溉量的增加,成熟期小麦植株磷素累积量呈先增加后降低的趋势,以D120 处理磷素累积量最高,显著高于D160 和D180 处理,因此其磷素表观盈余量最低(78.83 kg/hm2),显著低于D160、D180 处理.D120 处理相较D160 和D180 有助于小麦花前磷素转运和花后磷素累积;D80 处理相较D120 处理小麦花前磷素转运有所降低,但在花后磷素累积上表现出补偿作用;D140 处理虽然降低了花后的磷素累积,但通过提高花前磷素转运实现了平衡.值得注意的是,D80、D120 和D140 处理之间的成熟期植株磷素累积量与籽粒磷素累积量差异不显著.另外,由于土壤中 20-100 cm土层速效磷含量远低于该地磷素淋溶的环境阈值(39.9 mg/kg),尽管存在高水平的磷盈余,在适宜储水灌溉量下也不会引发磷淋失.然而,当储水深度大于 160 cm时,对深层土壤中速效磷产生了明显的影响,导致土壤磷素发生淋失.[结论]在西北地区,适宜的储水灌溉量为 80～140 cm,既可以提高小麦磷素吸收,又可以控制土壤中速效磷含量处于适宜范围,降低土壤磷素盈余,进而获得较低的土壤磷素环境风险.

    储水灌溉深度磷素利用效率磷素淋失磷素盈余

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    缺磷限制带状复合种植大豆光合作用对光照诱导的响应

    李林宽张锡洲陈静叶代桦...
    505-514页
    查看更多>>摘要：[目的]磷参与电子传递、光合磷酸化和卡尔文循环等光合作用过程,缺磷会导致作物光合效率下降和产量损失.针对大豆[Glycine max(L.)Merr.]和玉米(Zea mays L.)带状复合种植时低位作物大豆因波动光环境导致的产量受限问题,探究磷素营养对光照诱导过程中大豆光合作用的影响,为改善大豆光合效率和挖掘大豆生产潜力提供理论依据.[方法]大豆玉米带状复合种植田间试验在四川农业大学进行,设置大豆不施磷(-P)和正常施磷(CK)两个处理.于大豆分枝期,分别在稳态饱和光及光照诱导条件下,测定大豆叶片气体交换参数,包括净光合速率(A)、气孔导度(gs)、胞间CO2 浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、电子传递速率(J)等,并计算气孔和生化等光合限制因子比例.气体交换参数测定完成后的叶片样品用于测定全磷、无机磷和叶绿素含量.[结果]与CK处理相比,-P处理显著抑制了大豆的生长,籽粒产量和成熟期植株干重分别降低了 24.5%和23.9%.缺磷显著降低了分枝期大豆叶片的全磷和无机磷含量,但并未影响叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素等光合色素含量.稳态饱和光照下,缺磷导致大豆叶片的A和Tr分别下降了 30.9%和 39.5%,而对gs无显著影响,使得Ci显著增加;缺磷导致大豆叶片的气孔限制值下降了 16.7%,即非气孔因素是引起稳态饱和光照下A下降的主导因素.由低光向高光过渡期间,施磷处理大豆叶片A和gs的诱导速率都显著快于不施磷处理;而J的诱导速率在两个处理之间无显著差异.光合限制分析结果显示,光照诱导过程中施磷处理累计气孔限制和生化限制之间并没有显著差异;而不施磷处理累计气孔限制达到 65.7%,显著高于生化限制,这表明缺磷条件下气孔是限制其光合诱导速率的主要因素.[结论]缺磷主要限制了带状复合种植下大豆叶片气孔导度对光照诱导的响应,导致其光合效率和产量下降.因此,合理的磷肥施用对提高带状复合种植体系中大豆在波动光环境下的光合效率,减少产量损失具有重要意义.

    大豆光合作用光照诱导光合限制缺磷胁迫

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    异源四倍体油菜HAKs家族核心基因的鉴定及其功能初步解析

    陈俊帆宋海利周婷岳彩鹏...
    515-537页
    查看更多>>摘要：[目的]HAKs家族基因编码高亲和力K+转运蛋白,在K+吸收和运输过程中发挥关键作用.鉴定甘蓝型油菜HAKs家族核心基因,研究不同养分胁迫下核心基因表达的响应,不仅可加深对HAKs功能的理解,也可为HAKs介导油菜营养胁迫抗性的遗传改良提供基因资源参考.[方法]对甘蓝型油菜HAKs基因家族进行全基因组鉴定和分析,其中包括系统发育关系、基因结构、保守基序、染色体定位、顺式作用元件.利用不同养分胁迫下的转录组数据对HAKs家族基因进行差异基因表达分析,并用Cytoscape构建共表达网络图.以低钾抗性品系"H280"和低钾敏感品系"L49"为材料,在低钾胁迫下进行水培试验,使用ICP-MS分析了"H280"和"L49"根部K+含量,RT-qPCR以及亚细胞定位分析了低钾胁迫下BnaA7.HAK5 的响应和功能.[结果]在甘蓝型油菜中共鉴定到 40 个HAKs家族成员.对其进行进化关系分析,发现它们的Ka/Ks值均小于 1.0.顺式作用元件分析表明,MYB和激素响应顺式作用调控元件ABRE在HAKs家族基因的启动子区域高度富集.共线性分析表明在进化过程中,甘蓝型油菜中绝大多数的HAKs基因保存完整.差异表达基因分析发现,大部分HAKs家族基因的表达水平受低钾胁迫的显著诱导.共表达网络分析表明,BnaA7.HAK5 响应油菜低钾胁迫.RT-qPCR结果显示,BnaA7.HAK5 在抗低钾品系"H280"根中的表达量显著高于低钾敏感品系"L49".亚细胞定位结果显示,BnaA7.HAK5 定位在细胞质膜上.[结论]甘蓝型油菜共有 40 个BnaHAKs基因,BnaHAKs基因响应低钾或盐等养分胁迫.定位在细胞质膜上的BnaA7.HAK5 在低钾条件下的表达量显著上调,且在"H280"和"L49"油菜品系根部的表达量差异显著,表明BnaA7.HAK5在油菜高亲和性钾离子的吸收和转运中发挥重要功能.

    甘蓝型油菜低钾胁迫HAKs家族基因基因组鉴定转录组学

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    外源CO和H2S对NaCl胁迫下加工番茄幼苗光合及叶绿素荧光动力学的影响

    骆霞滕元旭崔辉梅
    538-549页
    查看更多>>摘要：[目的]研究一氧化碳(CO)和硫化氢(H2S)调控作物幼苗抗盐能力的机理,为缓解盐渍土中NaCl对作物的胁迫提供理论和技术.[方法]以加工番茄品系KT-7 为试验材料,采用无土栽培方法进行CO和H2S叶面喷施试验.CO供体为氯化血红素溶液(hemin 15 μmol/L),H2S供体为硫氢化钠溶液(NaHS,50 μmol/L),并因处理需要使用了H2S清除剂次牛磺酸溶液(HT,100 μmol/L)和血红素加氧酶抑制剂锌原卟啉溶液(ZnPPⅨ,25 μmol/L).试验共设 6 个处理,除对照根部浇灌营养液,叶面喷施清水外(CK0),其余 5 个处理均根部浇灌200 mmol/L NaCl溶液,叶面分别喷施清水(CK1)、CO、H2S、CO+HT、H2S+ZnPPⅨ.幼苗长至四叶一心时,连续 6 天进行NaCl浇灌和叶面喷施处理,然后测定幼苗形态学指标,用Li-6800 便携式光合测定仪测定光合参数,用Imaging-PAM荧光成像系统测定叶绿素荧光系数,植物效率仪测定叶绿素荧光动力学曲线(OJIP曲线).[结果]胁迫 6 天后,加工番茄幼苗的各项形态学参数、净光合速率(Pn)、实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光系统Ⅱ(PSⅡ)性能指标[PIABS和PI(CSM)]显著下降,OJIP曲线产生形变,并出现K点.CO和H2S处理均有效提高了加工番茄幼苗的光合色素含量、光合参数、PSⅡ的综合性能和受体侧的电子传递效率;提升了OJIP曲线中的J点、I点、P点,降低了ΔK,从而缓解了OJIP曲线的形变;CO处理的Pn、表观CO2 利用率(CUEapp)、Y(Ⅱ)和电子传递速率(ETR)分别较CK1 上升了 75.63%、100%、60.00%和 57.72%,H2S处理分别上升了65.95%、100%、55.00%和 52.68%,CO和H2S处理均降低了非光化学淬灭和热耗散的比例,减少了PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC)的损伤.CO+HT处理缓解NaCl胁迫的效果和CO处理相似,而H2S+ZnPPⅨ处理则不能缓解NaCl胁迫,其光合色素含量、Pn、Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qL、ETR、PIABS和PI(CSM)较H2S处理显著下降,热耗散比率则较H2S处理显著升高.[结论]外源施用CO和H2S均可通过提高光合效率,优化PSⅡ能量分配比率,保护光合电子传递链免受盐害损伤,显著提高番茄幼苗的抗盐能力.CO的作用位点可能在H2S下游,具有协同H2S提高加工番茄耐盐性的作用.

    一氧化碳硫化氢加工番茄NaCl胁迫叶绿素荧光

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