接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌可以提高棉花对氮(N)的吸收,但光照强度和N素形态对棉花-AM真菌共生体生长及碳氮(C-N)代谢的影响鲜有报道.本研究以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和AM真菌异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)为研究对象,以不同光照强度(20%2 390 lux、60%7 170 lux、80%9 598 lux)和总N浓度为4 mmol/L不同形态N素(硫酸铵、硝酸钾、尿素、谷氨酰胺)为试验因子,采用三室培养法和同位素示踪技术探究不同光照强度和N素处理对棉花-AM真菌共生体生长及C-N代谢的影响.研究发现硫酸铵或尿素处理下,菌根15N丰度随光照强度增强而升高,说明当光照强度增强时,寄主植物可能传递更多的C给AM真菌,从而使AM真菌根外菌丝同化和转运更多的外源N(特别是含NH4+的N源)给寄主植物.60%与80%光照处理下,各N素处理AM真菌侵染强度均显著高于 20%光照处理,但 60%与80%光照处理相比,各N素处理AM真菌侵染强度无显著差异.20%和60%光照处理下,施加尿素或硫酸铵更有利于菌根化棉花N、磷(P)、可溶性糖及叶绿素的积累,80%光照处理下,施加硫酸铵对共生体N、P积累最有利,施加硝酸钾对共生体可溶性糖和叶绿素积累最有利,但与各N素组内 20%光照处理对比,80%光照下,共生体N、P及叶绿素积累均有所下降.综上所述,60%光照强度,施加4 mmol/L 铵态氮(NH4+-N)更有利于棉花-AM真菌共生体的生长发育及C-N代谢.

氮是植物生长发育中重要的营养元素,是构成蛋白质和核酸等生命物质的主要成分,同时又是叶绿素、生物碱和植物激素等的组成部分,参与植物体内重要的物质代谢过程.在植物组织培养中,氮同样具有重要作用,能够促进组培产物的生长发育、诱导、分化以及促进次生代谢产物累积.该文对药用植物组织培养基中氮源的组成、氮源吸收与同化、氮源对组织培养物生长发育以及氮对组培物中次生代谢产物生物合成的影响及作用机制进行综述,旨在探讨氮对植物组织培养的作用,为氮在植物组培中的应用提供理论依据.

为了解不同类型小黑麦(×Triticosecale)氮代谢及籽粒蛋白质形成的差异,本文以加工型品种‘东农8809’、饲用型品种‘东农5305’和粮饲兼用型品种‘东农96026’为材料,采用随机区组设计,探究3个类型小黑麦品种氮同化、氮素积累及转运、蛋白质积累特性的变化.结果表明,加工型品种‘东农8809’花后氮素同化量高而氮素转运量低,籽粒蛋白质主要来源于花后植株的同化吸收;饲用型品种‘东农5305’硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性高,旗叶可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量较高,对氮的贮存能力高,利于生育后期向籽粒转运;粮饲兼用型品种‘东农96026’的NR和GS活性较低,且生育后期GS降幅大,氮同化能力较低,氮素转运量和氮转运效率小,氮素转运能力弱.

甜菜(Beta vulgaris)是我国北方重要的糖料作物,其根部是榨糖的原料.水肥科学管理是作物栽培中重要的农艺措施,在甜菜生产中氮肥施用量普遍偏高,造成甜菜生长源库关系失调,产量和含糖率下降.为此,本试验于2016～2017年在内蒙古乌兰察布市凉城县研究了水氮耦合条件下,不同水氮供应对甜菜氮素吸收、积累、分配、氮同化酶活性、氮肥利用效率和产质量的影响,为甜菜生产水氮科学管理提供生理基础和理论依据.结果 表明:膜下滴灌条件下,甜菜氮吸收量和叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性均随施氮量和灌水量的增加而增加;叶丛快速生长期叶片NR和GS活性最高,块根及糖分增长期块根中GS活性最高,与不同器官生长速率相一致;随施氮量的增加,氮素吸收利用率、氮素偏生产力、氮素生理利用率和氮素农学利用率均减小.甜菜生育期灌水1 350～1 427m3·hm2,配合施氮量150～179.22kg·hm-2,有利于甜菜产质量增加,同时水氮利用效率也提高.

为明确光质对大葱生长及碳氮代谢的影响,采用LED光源调控不同光质,测定了‘天光’和‘章丘’2个品种大葱的相对生长速率、碳氮代谢组分含量及相关酶活性.结果 表明,大葱干物质积累量及生长速率以‘章丘’高于‘天光’.白光处理的大葱相对生长速率较高,蓝光、红光、绿光和黄光仅分别达白光的94.36％、89.30％、84.33％和76.21％;大葱叶片不同形态氮含量、糖含量,以及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷氨酸合酶(GOGAT)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)等活性也均以白光处理显著高于各单色光处理.单色光处理的大葱生长速率以蓝光较高,黄光较低,绿光、红光居中;蓝光处理大葱叶片NO3-N、NH4+-N、可溶性蛋白、游离氨基酸等含量以及NR、GS、GDH、GOGAT等活性均显著高于红光、绿光和黄光等单色光处理,而蓝光处理的大葱叶片蔗糖、还原糖、总糖等含量和SPS、SS等活性亦显著高于其他单色光处理.综上,相同光强下,与其他单色光相比,蓝光能够提高大葱幼苗碳氮代谢关键酶活性,促进碳和氮素吸收同化及总糖的积累,有利于大葱生长.

目 的:揭示双季杂交稻系统中硅(Si)养分补充对水稻养分利用率与对土壤养分有效性影响的相应关系及其生态机制.创新点:发现一定量的Si养分补充可提高稻田土壤氮(N)和磷(P)养分的有效性,并促进水稻根系对养分的吸收,从而提高水稻产量及肥料利用率.其核心生态机制是补充Si养分可显著增加稻田土壤的微生物总量,从而促进土壤养分同化固定,提高土壤中N和P的矿化以及易矿化的土壤微生物量氮(MBN)和土壤微生物量磷(MBP)的储备.方法:2017和2018连续两年,在双季稻作区设计了系列田间试验,统一常规养分管理,于早稻和晚稻种植期间设置五个有效Si用量梯度处理(即0(对照)、7.8、15.6、23.4和31.2 kg/ha Si),分析收获后的水稻生长性状(株高、籽粒产量、植株生物量等),水稻根、茎、叶和籽粒中N和P的含量,土壤有效态N和P的含量以及土壤微生物量碳(MBC)、MBN和MBP的含量,最后统计分析Si的供应与对水稻N和P养分利用率、土壤养分有效性、MBC、MBN和MBP的影响及其相互关系.结论:Si养分补充可增加双季杂交稻系统土壤微生物总量,促进土壤养分同化固定,提高土壤养分的有效性以及易矿化的有机养分的储备,使得土壤养分易于被水稻根系吸收利用,从而提高水稻肥料利用率,促进水稻的生长发育,提高水稻产量.其中Si施用量为23.4 kg/ha时双季水稻产量及N和P肥利用率均达到最大值,此时土壤有效态氮与总氮比(AN/TN)、有效态磷与总磷比(AP/TP)以及MBN和MBP也均达到最大值.上述结果表明,通过Si养分补充可适当削减双季杂交稻系统因过多化学肥料投入带来的面源污染问题.

细根是植物根系生长代谢的最活跃的部分.基于根系分级理论,按着生部位和功能,一级根又分为纤维根(fibrous root)和先锋根(pioneer root).为探究不同功能型树种一级纤维根与先锋根在形态及生长策略方面的差异,以四川茂县常见的常绿针叶树种岷江冷杉(Abies faxoniana)和落叶阔叶树种连香树(Cercidiphyllum japonicum)为研究材料,按根序分级及功能分类的方法,分别在8月、9月取岷江冷杉和连香树的纤维根和先锋根,观测其形态和生理特征.结果 发现:(1)纤维根和先锋根在形态、生理活性和防御能力方面都存在显著差异.纤维根有更大的比根长(9.48±0.19 m g-1,DW)、比表面积(109.19±2.84 cm2 g1,DW),因此获取资源的能力更强;其比根长较先锋根高87.03％,比表面积约为先锋根的2倍.纤维根具有较高的氮含量(44.71％±1.72％,DW),说明根系活力高.但先锋根直径(0.62±0.02 mm)更大(约为纤维根的2倍);具有更高的单宁含量(24.55±0.38 mg g-1,FW),可溶性糖含量(5.49％±0.20％,DW,较纤维根高93.3％),故防御能力更强.(2)根系特征也因树种而异.与岷江冷杉相比,连香树一级根具有更大的比根长(8.58±2.17 m g-1,DW)、比表面积(74.81±1.68 cm2 g-1,DW),更高的谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶活性,对养分和水分的吸收和同化能力更强.研究结果表明,根系特征因其功能和树种而不同,反映出其生长策略和功能特征.总体而言,纤维根具有较强的资源获取能力和运输能力,而先锋根防御能力更强.速生的落叶阔叶树种较生长较慢的针叶树种具有更强的资源获取能力.