碳氮平衡对植物生长发育的影响
苗期玉米叶片碳氮平衡与干旱诱导的叶片衰老之关系

苗期玉米叶片碳氮平衡与干旱诱导的叶片衰老之关系熊炳霖;王鑫月;陈道钳;王仕稳;殷俐娜;邓西平【摘要】为了探究干旱诱导的碳氮平衡破坏与干旱诱导的叶片衰老之间的关系,该实验以8个在干旱胁迫下叶片衰老进程有明显差异的玉米品种为实验材料,采用PEG模拟干旱处理,通过测定光合速率、叶绿素含量和叶绿素荧光参数等叶片衰老指标以及非结构性碳水化合物(可溶性糖、淀粉)和全氮含量等变化,分析玉米中干旱诱导的叶片衰老与叶片中碳氮平衡(碳氮比)之间的关系.结果显示:(1)干旱胁迫下,8个玉米品种叶片净光合速率受到严重抑制,Fv/Fm大幅下降,叶绿素含量显著降低,说明干旱诱导了玉米叶片的衰老;(2)干旱诱导玉米叶片衰老的同时,8个玉米品种的叶片中可溶性糖含量显著升高,淀粉含量小幅上升,全氮含量大幅降低,碳氮比显著升高,碳氮平衡遭到了破坏;(3)8个玉米品种叶片的叶绿素含量与非结构性碳水化合物含量以及碳氮比呈极显著负相关关系,与全氮含量呈极显著正相关关系.因此,碳氮代谢与干旱诱导的叶片衰老紧密联系,碳氮平衡可能参与了干旱诱导的叶片衰老调控.【期刊名称】《西北植物学报》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】8页(P534-541)【关键词】玉米;干旱;叶片衰老;碳氮平衡【作者】熊炳霖;王鑫月;陈道钳;王仕稳;殷俐娜;邓西平【作者单位】中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵712100;中国科学院大学,北京100049;中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵712100;中国科学院大学,北京100049;西北农林科技大学水土保持研究所,陕西杨陵712100;中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵712100;西北农林科技大学水土保持研究所,陕西杨陵712100;中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵712100;西北农林科技大学水土保持研究所,陕西杨陵712100;中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵712100;西北农林科技大学水土保持研究所,陕西杨陵712100【正文语种】中文【中图分类】Q945.79干旱是农业生产的主要威胁,对农作物生长造成的损失在所有非生物胁迫中居首位,其不仅仅在干旱、半干旱区频繁发生,在非干旱地区也经常季节性发生,严重影响了农作物的正常生长和发育[1]。
调控碳-氮代谢平衡实现绿色低碳农业育种新策略

调控碳-氮代谢平衡实现绿色低碳农业育种新策略绿色低碳农业是当今农业发展的重要方向之一。
为了实现农业可持续发展和减少碳排放,调控碳-氮代谢平衡成为了重要的研究方向。
在农业领域,碳和氮是两个关键元素,它们在植物的生长和发育过程中起着重要的作用。
因此,通过调控碳-氮代谢平衡,可以实现绿色低碳农业的目标。
首先,了解碳-氮代谢平衡的重要性。
碳代谢是指植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质的过程,氮代谢是指植物通过吸收土壤中的氮元素并将其转化为氨基酸等有机氮的过程。
碳-氮代谢平衡不仅影响植物的生长和发育,还对土壤肥力和农业生产的可持续性产生重要影响。
因此,研究碳-氮代谢平衡对于实现绿色低碳农业至关重要。
其次,理解碳-氮代谢平衡调控的策略。
调控碳-氮代谢平衡有多种途径,包括改变土壤中的碳和氮含量、调节植物中碳和氮的分配以及调控植物中碳和氮代谢的关键酶活性等。
在实际应用中,可以通过增施有机肥、优化施肥方案、合理轮作和间作等措施来调控碳-氮代谢平衡。
此外,利用生物技术手段,如转基因技术等,也可以针对相关基因进行调控,以实现绿色低碳农业育种新策略。
最后,探讨调控碳-氮代谢平衡在绿色低碳农业育种中的应用前景。
调控碳-氮代谢平衡可以提高植物的营养吸收效率和利用效率,同时减少施肥量和农药使用量,从而有效减少农业对环境的负面影响。
此外,通过调控碳-氮代谢平衡,还可以改变作物的产量、品质和抗逆性等重要性状,从而实现绿色低碳农业育种的目标。
总结起来,调控碳-氮代谢平衡是实现绿色低碳农业育种的重要策略之一。
通过研究碳-氮代谢平衡的调控机制和策略,并应用于实际生产中,可以实现农业的可持续发展和减少碳排放的目标。
此外,调控碳-氮代谢平衡还可以改变作物的产量和品质,提高植物的抗逆性等重要性状。
因此,调控碳-氮代谢平衡在绿色低碳农业育种中具有广阔的应用前景。
HCO-3对植物生长发育及代谢的促进作用

HCO-3对植物生长发育及代谢的促进作用作者:童成英吴沿友来源:《广西植物》2022年第06期摘要:重碳酸盐(bicarbonate, HCO-3)是碳酸盐岩经岩溶作用风化的产物,它深刻地影响着植物的生长发育和岩溶地区的生态环境。
以往研究大都关注HCO-3对植物生长代谢的负面影响,如抑制植物的光合作用、降低碳氮代谢关键酶活性、破坏离子平衡等,少有人关注其对植物生长代谢的积极作用。
该文依据前人的研究结果,综述了HCO-3对植物生长代谢的促进作用。
已有的研究工作显示,HCO-3不仅在干旱等逆境胁迫下为植物提供短期的碳源和水源,促进气孔打开,恢复光合作用,而且通过调节碳氮代谢关键酶活性促进植物的碳氮代谢,参与调控植物的碳同化和氮还原等复杂的生理过程;此外,HCO-3还通过影响葡萄糖代谢歧化,改变植物糖酵解途径和磷酸戊糖途径的分配,以增强植物的抗逆能力,从而获取生存机会。
HCO-3的这些积极作用不仅使之成为促进植物生理代谢的关键因子,而且成为连接光合作用和岩溶作用的纽带。
阐明HCO-3对植物生长发育的积极作用,可为维护喀斯特生态系统的生物多样性和稳定性、优化喀斯特生态系统功能提供理论依据。
关键词:重碳酸盐,植物,生长,耦合,代谢中图分类号: Q948文献标识码: A文章编号: 1000-3142(2022)06-0895-08Promoting effect of bicarbonate (HCO-3) onplant growth and metabolismTONG Chengying WU Yanyou( 1. State Key Laboratory of Environmental Geochemistry, Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guiyang 550081, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049,China )Abstract: Bicarbonate (HCO-3) is the product of karst weathering of carbonate rocks,which profoundly affects the growth and development of plants and the ecological environment in karst areas. Previous studies mostly focused on the negative effects of HCO-3 on plant growth and metabolism, such as inhibiting plant photosynthesis, reducing the activity of key enzymes in carbon and nitrogen metabolism, and damaging ion balance, while few people paid attention to its positive effects on plant growth and metabolism. Based on the results of previous studies, this paper reviewed the role of HCO-3 in promoting plant growth and metabolism. Previous studies have shown that HCO-3 is not only provides short-term carbon and water sources for plants under stress such as drought, but also promotes stomatal opening and restores photosynthesis. At the same time, it also promotes plant carbon and nitrogen metabolism by regulating the key enzyme activities of carbon and nitrogen metabolism, and participates in the regulation of complex physiological processes such as carbon assimilation and nitrogen reduction in plants. In addition, HCO-3 can also change the distribution of glycolysis pathway and pentose phosphate pathway by affecting glucose metabolism disproportionation, so as to enhance the stress resistance of plants and obtain survival opportunities. These positive effects of HCO-3 not only make it a key factor to promote plant physiological metabolism, but also become a link connecting photosynthesis and karstification. Clarifying the positive effect of HCO-3 on plant growth and development can provide a theoretical basis for maintaining the biodiversity and stability of karst ecosystem and optimizing the function of karst ecosystem.Key words: bicarbonate, plant, growth, coupling, metabolismHCO-3是碳酸盐岩经岩溶作用风化的产物,它深刻地影响着植物的生长代谢和岩溶地區的生态环境。
元素对植物生长的作用

元素对植物生长的作用
元素是植物生长的必需基本成分,它们对植物的生长、发育和产量具有重要影响。
元素可以分为宏量元素和微量元素两类。
宏量元素包括氮、磷、钾、钙、镁、硫和碳,微量元素包括铁、锰、锌、铜、硼、钼和氯等。
氮元素是植物生长中最为关键的元素之一,它参与了植物体内的蛋白质、核酸等的合成。
磷元素则在植物体内的核酸、蛋白质、ATP
等物质合成中起到了重要的作用。
钾元素则在植物体内调节了水分平衡,促进了植物的生长和抗病能力。
钙元素是植物体内的建筑材料,它在细胞壁的形成中起到了重要的作用。
镁元素则在植物体内的光合作用中发挥了重要作用。
硫元素则在植物体内的氨基酸、蛋白质等物质合成中起到了重要作用。
碳元素则是植物体内最主要的元素之一,它参与了植物体内的光合作用过程。
微量元素对植物生长的作用同样不容忽视。
铁元素、锰元素、锌元素和铜元素等可以促进植物体内的代谢过程。
硼元素则在花芽分化、花粉萌发、根尖细胞分裂等方面发挥了重要作用。
钼元素则是植物体内铵态氮转化的必需元素。
氯元素则在植物体内的离子平衡中起到了重要的作用。
总之,元素是植物生长不可或缺的成分,每种元素都对植物的生长发育和产量有重要影响。
因此,在植物生长的过程中,合理施肥和保证土壤养分的平衡是非常重要的。
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植物生理生态学中的碳氮循环和物质代谢

植物生理生态学中的碳氮循环和物质代谢近年来,植物生理生态学的研究越来越受到关注,特别是对于碳氮循环和物质代谢等方面的探索。
在植物生长发育以及产生有用化合物等过程中,碳和氮起着至关重要的作用。
因此,对于植物中的碳氮循环和物质代谢的研究,不仅有助于深入了解植物的发育与生长机制,同时有助于帮助农业和生态环境的保护。
首先,我们来看碳的循环。
在植物中,光合作用是碳循环的关键步骤。
在光合作用过程中,光能被捕获并转化为化学能,然后利用二氧化碳和水进行碳固定,并最终产生有机物。
与此同时,呼吸作用会消耗植物体内的氧气和有机物,释放出二氧化碳和水。
该过程称作植物中的碳循环过程。
此外,碳的定位和运输也是碳循环过程中的重要步骤之一。
在植物体内,碳可以通过蒸腾和木栓组织等途径进行运输和转移。
通过对植物体内碳的运输和转移进行研究,可以更好地理解植物如何对环境进行响应和适应。
接下来,我们来看氮的循环。
氮是构成植物体内蛋白质和核酸等重要化合物的重要元素。
在自然界中,植物获得氮主要有两种途径,一是从土壤中取得营养物质,通过根系吸收进入到植物体内,这是一个氮循环的入口。
二是通过氮的固氮作用,将空气中的氮转化为亚硝酸盐或铵盐等化合物,再从土壤中被植物吸收,这是氮循环的另一个入口。
在植物体内,氮不仅与碳一起合成化合物,还可以进行代谢或分解。
氮在代谢时主要以酰胺或游离氨的形式存在,而在植物体内氮的分解也主要通过脱氨酶等酶的作用实现。
氮循环的这些过程和机理的研究,可以帮助我们更好地理解氮在植物体内的作用及其在生长发育过程中的重要性。
最后,我们再来看物质代谢。
除了碳和氮之外,植物中还存在着许多其他元素,如钾、钙、镁等。
这些元素同样也起到了重要的生理作用。
在物质代谢过程中,植物体内的元素通过各类代谢途径被转换为能量或者用于构成其他重要化合物的原料。
这些代谢途径主要包括葡萄糖代谢、三羧酸循环和光合作用等。
许多研究表明,植物物质代谢的平衡状态与环境条件有着密切的关系。
植物生长所需的必要元素

植物生长所需的必要元素
碳:碳是植物生物体中的主要组成元素,通过光合作用从二氧化碳中获取碳源,并用于构建有机物质。
氧:氧是植物呼吸和光合作用的重要组成部分,参与了能量的释放和有机物的合成。
氮:氮是植物生长中的关键元素,是蛋白质、核酸和叶绿素等生物分子的组成部分,影响植物的生长和发育。
磷:磷是植物生长中必需的元素,参与核酸、蛋白质、酶和ATP等分子的合成,对植物的根系发育和果实成熟等过程至关重要。
钾:钾是植物生长中的关键营养元素,调节植物的水分平衡、渗透压和离子平衡,影响叶片的生长和开花结果。
钙:钙是植物细胞壁的重要成分,参与细胞壁的形成和维持细胞结构稳定,同时也调节细胞内信号传导。
镁:镁是叶绿素的中心离子,参与光合作用的进行,同时也是许多酶的辅助因子。
硫:硫是植物生物体中的重要组成元素,参与形成氨基酸、蛋白质和维生素等有机物质,同时也是蛋白质的必需成分。
除了以上主要元素,植物还需要微量元素,如铁、锌、铜、锰、硼、钼和氯等,这些元素虽然需求量较小,但对于植物的生长和发育同样至关重要。
这些元素共同参与了植物的生长、发育、光合作用、呼吸、营养吸收等生理过程。
人工湿地的碳氮磷循环过程及其环境效应

人工湿地的碳氮磷循环过程及其环境效应人工湿地的碳氮磷循环过程及其环境效应引言近年来,人工湿地作为一种重要的生态工程技术,被广泛应用于水污染治理中。
人工湿地通过模拟天然湿地的生态功能,可有效去除水中的有机物质和营养盐,具有净化水体、恢复生态系统功能的重要作用。
对于人工湿地而言,碳、氮和磷元素是其中最重要的循环物质。
本文将详细介绍人工湿地的碳、氮和磷元素的循环过程和环境效应。
一、碳元素的循环过程及环境效应人工湿地中的碳元素主要来自水体中的有机物质、湿地植物的生物质和沉积物。
碳元素在湿地中会经历多环境过程,包括植物吸收、微生物分解和有机物质沉积。
首先,湿地植物通过光合作用吸收二氧化碳,并将其转化为氧气和有机物质。
这些有机物质可以被湿地植物部分利用,同时也有一部分被分泌到根际区域。
其中一部分被微生物分解为二氧化碳释放到大气中,完成碳元素的释放循环。
其次,湿地植物生物质中的有机碳会在植物死亡后沉积到沉积物中,进而形成湿地的土壤有机质。
土壤中的有机质可以通过微生物分解释放为二氧化碳,也可以沉积到更深层次的土壤中形成长期储存的碳库。
这部分碳元素的储存和释放过程会影响湿地的碳平衡和碳循环速率。
另外,湿地植物的根系和根系泌物也能促进土壤中的碳储存,从而提高湿地的碳汇能力。
对于环境效应而言,人工湿地在碳循环过程中具有显著的碳吸收和固定能力,有助于减缓全球气候变化。
此外,湿地植物的根系和沉积物中的有机质能够有效地渗透和吸附水中的有机物质和重金属,从而减少水体中碳污染物的浓度,改善水质环境。
二、氮元素的循环过程及环境效应氮元素在人工湿地中的循环过程主要包括氮固定、生物转化和氮淋洗等环境过程。
湿地植物的根系和根系附近的微生物是主要的氮转化参与者。
首先,湿地植物中的根结瘤菌能够与植物共生,通过固定大气中的氮气,将其转化为植物可吸收的氨氮。
这部分固定氮能够提供给湿地植物的生长和发育,同时也能够降低湿地中氮的浓度,减少氮的排放,达到保护水质的目的。
微生物生长碳氮磷比例

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碳氮平衡对植物生长发育的影响
碳氮平衡是指土壤中碳、氮元素之间的比例关系,而这种平衡对于植物的生长
发育有着非常重要的影响。
在本文中,我们将具体探讨碳氮平衡对植物生长发育的影响。
一、碳氮平衡的定义及重要性
碳氮平衡是指土壤中碳、氮元素的相对含量比例,通常用C/N比来表示。
一般情况下,C/N比为20:1~40:1之间,即有机碳含量是全氮的20~40倍。
当C/N比高
于40:1时,土壤中的有机质就开始累积,影响植物对营养物质的吸收;当C/N比
低于20:1时,则会使土壤中氮素过多,而碳素不足,也会影响植物的正常生长发育。
碳氮平衡对植物生长发育有着非常重要的影响,它能够影响到植物的根系生长、土壤微生物的活性、植物吸收养分的能力等。
因此,为保持良好的碳氮平衡,使土壤中的碳、氮元素处于合适的比例范围内,对于植物的生长发育至关重要。
二、碳氮平衡对植物根系的生长影响
植物的生长发育离不开一个健康的根系系统,而碳氮平衡对植物根系的生长也
有着直接的影响。
过高或过低的C/N比都会影响植物根系的生长,而适宜的C/N
比则能够促进植物根系的生长发育,使其更加健康。
具体来说,过高的C/N比会使土壤中的有机物质难以分解,导致土壤变得紧密,不利于植物根系的生长;而过低的C/N比则会导致土壤中氮素含量过多,从而抑
制植物的根系生长。
而正确的C/N比范围能够提供植物所需的养分,并为植物提
供适宜的根系环境,从而促进其生长发育。
三、碳氮平衡对土壤微生物的活性影响
土壤中微生物的活性对于保持土壤的肥力和健康非常重要,而碳氮平衡对土壤微生物的活性也有非常大的影响。
过高或过低的C/N比会影响到土壤中微生物的活性和数量,而适宜的C/N比范围能够保持土壤中微生物的活性和数量,从而促进土壤肥力的维护和生物多样性的发展。
具体来说,过高的C/N比会使土壤中的有机物质分解缓慢,从而抑制土壤中微生物的生长繁殖,对土壤微生物的活性产生负面影响;而过低的C/N比则会导致土壤中氮素含量过多,过度刺激微生物的生长和繁殖,从而对土壤有机物质分解过程造成不利影响。
适宜的C/N比能够维持土壤中微生物的活性和数量,从而促进土壤肥力的维护和发展。
四、碳氮平衡对植物吸收养分的影响
植物的生长发育离不开适宜的营养物质供应,而碳氮平衡对植物吸收养分的能力也有着非常大的影响。
过高或过低的C/N比会影响植物对营养物质的吸收,而适宜的C/N比则能够促进植物对营养物质的吸收和利用。
具体来说,过高的C/N比会使土壤中的有机物质分解缓慢,从而减少植物对营养物质的吸收能力,限制植物的生长发育;而过低的C/N比则会导致土壤中氮素含量过多,从而抑制植物对其他营养物质的吸收,限制植物对营养物质的利用。
适宜的C/N比能够增加土壤中微生物的分解作用,使植物更容易吸收营养物质,从而促进植物的生长发育。
综上所述,碳氮平衡对植物的生长发育有着非常重要的影响。
为了保持良好的碳氮平衡,我们可以通过添加有机肥料、增加土壤改良剂等方法来达到目的。
在实际的生产生活中,我们应该时刻关注土壤中的碳氮平衡情况,采取相应的措施来赋能土壤,促进植物的生长发育,使得生态环境得到更好的维护和保护。