有机碳营养理论与新兴肥料产业2013-5-3

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“双碳”背景下生物炭基肥的研究现状及展望

㊀㊀2023年第64卷第12期2825收稿日期:2022-10-08基金项目:上海市科技创新行动计划(22dz1208300);国家自然科学基金(4160315)作者简介:张继宁(1978 ),女,内蒙古兴安盟人,副研究员,博士,主要从事土壤改良㊁固体废物处理与资源化研究,E-mail:j.n.zhang@㊂通信作者:周胜(1971 ),男,安徽黄山人,研究员,博士,主要从事低碳与循环农业研究,E-mail:zhous@㊂文献著录格式:张继宁,张鲜鲜,孙会峰,等. 双碳背景下生物炭基肥的研究现状及展望[J].浙江农业科学,2023,64(12):2825-2830.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20221022双碳背景下生物炭基肥的研究现状及展望张继宁1,2,3,张鲜鲜1,2,3,孙会峰1,2,3,王从1,2,3,刘善良4,蒲加军4,周胜1,2,3∗(1.上海市农业科学院生态环境保护研究所,上海㊀201403;2.上海低碳农业工程技术研究中心,上海㊀201415;3.农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室,上海㊀201403;4.时科生物科技(上海)有限公司,上海㊀201108)㊀㊀摘㊀要:炭基肥是以生物炭为载体,通过添加化肥或者有机肥,采用化学方法和物理方法混合制成的肥料㊂本文首先总结了炭基肥主要包括炭基无机肥㊁炭基有机肥和炭基有机无机复合肥,其次汇总了炭基肥的作用㊂炭基肥由于兼具了生物炭和肥料的双重优势,在田间应用过程中主要表现为提高作物产量㊁减少温室气体排放㊁提高土壤有机质㊁改良土壤以及污染土壤修复等方面㊂然后列举了影响炭基肥性质的因素,生物炭的制备及其与肥料的制备工艺㊂最后展望了炭基肥在我国农业领域的应用前景㊂本文通过生物炭的优选㊁炭基肥的制备工艺优化及其应用体系的完善等方面展开综述,为构建炭基肥的规模化应用提供指导意义㊂关键词:炭基肥;减排;固碳;生物炭;制备工艺中图分类号:S156㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2023)12-2825-06㊀㊀农林废弃物是农林业生产和加工过程中废弃的生物质,包括种植业废弃物㊁林业废弃物和养殖业废弃物等㊂据统计,我国每年产生农林废弃物约14亿t,其中玉米㊁水稻㊁小麦等作物的秸秆高达7亿t [1],约占种植业废弃物秸秆总量的83.5%㊂生物炭以作物秸秆等农林植物废弃生物质为原料,在绝氧或有限氧气供应条件下,400~700ħ热裂解得到的稳定的固体富碳产物[2],其具有高度的芳香性㊁优良的吸附性能及高化学稳定性[3]㊂目前关于生物炭还田土壤的相关研究逐渐增多[4-6]㊂生物炭自身含有的钾㊁钙㊁镁等矿质元素可作为营养源释放到土壤中被作物和微生物吸收利用[7],然而这部分矿质元素含量在生物炭中的比例并不高㊂单一生物炭的输入对于提高土壤质量存在局限性㊂以生物炭为载体,与常规化学肥料或有机肥等材料科学复配而成的生物炭基肥料(biochar-based fertilizer)应运而生㊂2020年7月,农业农村部印发了‘关于开展2020年农业农村部引领性技术集成示范工作的通知“,秸秆炭基肥利用增效技术被列入十大引领性技术之一㊂农业农村部‘生物炭基肥料“(NY /T 3041 2016)[2]和‘生物炭基有机肥料“(NY /T 3618 2020)[8]行业标准的实施,推进了秸秆炭基肥的市场化进程㊂1　生物炭基肥的种类炭基肥包括炭基无机肥(biochar-basedinorganic fertilizer )㊁炭基有机肥(biochar-basedorganic fertilizer)和炭基有机无机复合(混)肥(biochar-based organic inorganic compound fertilizer)[9]㊂其中,炭基无机肥指生物炭与无机肥科学配伍制成的肥料,其中无机肥包括硝酸铵㊁尿素㊁硫酸钾㊁磷酸一铵和氯化钾等[10]㊂根据复配肥料养分的种类,炭基无机肥可分为炭基氮肥㊁炭基磷肥和炭基钾肥等㊂炭基有机肥指生物炭与来源于植物和(或)动物的有机物料混合发酵腐熟,或与来源植物和(或)动物的经过发酵腐熟的含碳有机物料混合制成的肥料[8]㊂炭基有机无机复合肥指生物炭同时复配有机肥料及无机肥料,通常复配的无机肥包括氮磷钾等两种或两种以上养分㊂此外,在炭基肥制备过程中可以通过复配其他菌剂和(或)酵素[11],或者通过改性生物炭[12]创制功能性炭基2826㊀㊀2023年第64卷第12期肥,增强炭基肥的缓释性能及专用肥效果㊂2　生物炭基肥的作用炭基肥含有生物炭,承担着缓释养分和改良土壤的作用;也含有矿质养分,承担着补充养分的作用㊂炭基肥兼具了生物炭和肥料的双重优势,同时克服了各自的不足㊂炭基肥在田间应用过程中主要表现为提高作物产量㊁减少温室气体排放㊁提高土壤有机质㊁改良土壤以及污染土壤修复等方面㊂2.1㊀作物增产㊀㊀单独生物炭的添加对作物产量产生不同的效果,包括增产[6,13]㊁对产量没有影响[14],甚至减产[5]㊂而多数研究报道炭基肥应用于水稻[15]㊁小麦[16]㊁玉米[17]和蔬菜[18]等作物后,其对作物的增产效果优于生物炭㊂比如,相同添加量的生物炭和炭基肥均可提高大叶罗勒的生物量,而增加幅度分别为39.7%和71.6%[19]㊂在同样增产10%的前提下,生物炭的添加量需要15~30t㊃hm-2;而炭基肥的施用量仅为0.9t㊃hm-2[20]㊂与单施复合肥处理相比,竹炭基肥及稻壳炭基肥分别配施化肥处理均可以提高番茄产量,增加幅度存在差异,分别为8.5%和23.2%[21]㊂Meta分析表明,0.9t㊃hm-2的炭基肥添加条件下,相比常规化肥作物可增产10%;相比不施化肥处理作物可增产186%[20]㊂与常规施肥相比,炭基肥的作物增产幅度的平均值可达17%ʃ23%[22]㊂炭基肥促进作物增产的主要原因在于,生物炭具有较高的比表面积,即便形成炭基肥,其比表面积也是常规复合肥的4倍多[23],这样的多孔结构可以通过吸附/解析机制调控炭基肥中的矿质养分㊂此外,炭基氮肥将尿素封存在生物炭的多孔孔隙中,其中的氮素已经与炭表面的化学官能团发生反应成为新的有机态氮素㊂这些氮素的延缓释放,减少了氮素的流失,提高了氮素利用率,保证了作物在整个栽培过程中的氮素供给[24-25]㊂与化学复合肥只含有大量元素不同,炭基肥含有硅㊁镁㊁钙㊁铁㊁硼等中微量矿质元素[26]㊂2.2㊀温室气体减排㊀㊀已有研究将炭基肥和常规施肥相比,麦田氧化亚氮(N2O)的排放降低了56.0%~65.4%,全球增温潜势和温室气体排放强度分别降低57.5%~ 66.9%和68.0%~77.5%[16];水稻的甲烷排放降低了41.6%[27];栽培马铃薯的栗钙土N2O排放强度降低了10.5%~13.8%[28]㊂炭基肥输入土壤表现出土壤减排效应㊂这是由于1)炭基肥提高了氮素利用率㊂常规氮肥的氮素利用率为34%,而施用炭基氮肥的氮素利用率可达37%,尤其在减氮条件下施用炭基氮肥后,其氮素利用率高达55.4%[29]㊂2)炭基肥降低土壤中水溶性有机氮浓度,影响着氮素的硝化和反硝化作用㊂3)就总孔隙率和比电容来说,炭基复合肥是常规复合肥的1.6倍和2.9倍[23],其具有较高的储存和提供电子的能力[30],影响着土壤中微生物活性和养分转化㊂而炭基肥表现的减排效应主要源于生物炭㊂生物炭通过降低土壤容重㊁改善土壤透气性㊁增加对土壤NH4+的吸附,限制氮素的微生物转化和反硝化,从而抑制N2O排放[3]㊂关于生物炭和炭基肥对土壤温室气体减排的效应对比研究较少㊂2.3㊀土壤固碳㊀㊀已有研究发现,与常规施肥相比,施入炭基肥后种植玉米的土壤有机碳增加了3.6%~8.2%[31];栽培薏苡土壤中的有机碳㊁颗粒有机碳㊁易氧化有机碳和微生物量碳的含量分别提高了10.2%~ 22.8%㊁24.8%~36.9%㊁1.4%~6.7%和41.1~ 76.0%[32],且随着炭基肥施用量(800~1600kg㊃hm-2)的增加而升高;连续4年栽培花生的棕壤总有机碳㊁游离态颗粒有机碳和闭蓄态颗粒有机碳的含量分别提高了6.5%㊁40.0%和43.2%[33]㊂与等碳量投入的生物炭相比,炭基肥处理的土壤中游离态颗粒有机碳和闭蓄态颗粒有机碳含量的提升幅度可分别达43%和17%[33];而另有研究表明,炭基肥处理的土壤有机碳含量仅提高4.4%,且显著低于生物炭配施化肥处理(有机碳提升27.6%)[34]㊂炭基肥的输入提高了土壤有机碳含量㊂这是由于炭基肥中含有载体生物炭,其有机碳含量远高于土壤,因此,增加了土壤的碳储量㊂生物炭含有易分解态碳和稳定态碳两种组分㊂易分解态碳组分约占有机碳总量的1.5%~37.0%[35],主要为脂肪族碳和氧化态碳[36],具有移动性强㊁稳定性差的特性㊂稳定态碳组分约占有机碳总量的63.0%~ 98.5%[35],主要为芳香化碳,以芳香环和不规则的形式堆积,使生物质炭具有稳定性高和抗分解能力强的特性㊂10~40t㊃hm-2秸秆生物炭混入土壤中,经过3a的蔬菜栽培,土壤有机碳含量增加了4.2%~35.8%[4]㊂当生物炭与化肥复配后,炭基肥中生物炭的占比降低,因此,其固碳能力可能不及单纯的生物炭处理[37]㊂2.4㊀土壤改良㊀㊀与等量的常规施肥相比,炭基肥表现出提高土壤酶活性㊁减少养分流失及保水等功能㊂以灰钙土为供试土壤的研究表明,与该土壤施入等量的化肥相比,炭基肥与化肥配施可增加土层0~20cm和20~40cm水稳性大团聚体含量,增加幅度分别可达75.7%和64.4%;0~20cm土层的土壤磷酸酶活性㊁过氧化氢酶活性和脲酶活性分别提高18.6%㊁5.3%和59.4%[38]㊂与常规施肥相比,炭基肥减少了麦地里63%的氮素流失[39]㊂在干旱和半干旱地区,炭基肥(0.75t㊃hm-2)在适度的水分胁迫(60%~65%田间持水量)条件下仍可提高花生产量[40]㊂炭基肥发挥土壤改良作用主要在于,生物炭可以保蓄和吸持水分于其孔隙及表面,增加土壤饱和含水量㊁毛管含水量和田间持水量,增强土壤吸水持水及入渗性能[41]㊂生物炭可以增加土壤容重㊁促进土壤团聚体的形成[4],改善土壤结构㊂生物炭的吸附特性可以将硝酸根等养分吸附,减少其淋溶损失㊂生物炭可以为土壤微生物提供栖息地并改善其生长环境,增加有益微生物的活性和改变菌落结构,进而间接影响土壤中养分的生物利用效率[38]㊂当炭基肥中的养分释放后,其残留的生物炭载体可以继续发挥土壤改良作用㊂2.5㊀受污染土壤修复㊀㊀土壤污染具有隐蔽性㊁复合性和积累性等特点,治理难度大,其修复改良是一项系统工程㊂由于农用地土壤需要承担生产功能,其修复改良目的㊁方法与污染场地的修复存在本质差异㊂生物炭修复受污染农田土壤的研究较多,而炭基肥研究多集中于作物增产及土壤改良等方面,关于土壤重金属修复的研究较少㊂对于铜污染的土壤,单施氮肥处理下土壤铜有效态含量为11.2mg㊃kg-1,而炭基肥与氮肥配施的处理中土壤铜有效态含量降低了39.4%[42]㊂有研究对比了稻秆生物炭(6t㊃kg-1)和炭基肥(6t㊃kg-1)对烟叶土壤中重金属的削减效果㊂两者均可显著降低烟叶土壤中砷和铅的含量,而生物炭的降低效果优于炭基肥[42]㊂炭基肥可以降低土壤中有效态重金属含量㊂生物炭主要通过与土壤中的重金属发生物理吸附㊁静电作用㊁离子交换㊁沉淀或络合等作用[3],由其衍生的炭基肥1)具有丰富的孔隙结构,有利于重金属离子的附着;2)存在大量的羟基㊁羧基等官能基团,对土壤重金属具有较强的固定作用;3)通过改变稻田的氧化还原电位[22],改变重金属形态;4)改变土壤微生物数量及群落结构从而促进重金属在土壤中的固定㊂然而,当生物炭与肥料结合成为炭基肥后,比表面积降低,可能减少了重金属的吸附位点,与单纯的生物炭处理相比,炭基肥限制了对重金属的吸附效果[43]㊂3　影响炭基肥性质的因素目前市售及研究文献所用的炭基肥质量参差不齐㊂而生物炭原料类型㊁热解温度㊁生物炭用量㊁炭基肥的制造工艺㊁养分配比等均会影响炭基肥的质量和实际应用效果㊂3.1㊀优选生物炭㊀㊀炭基肥改良土壤以及促进作物增产的效果已在多种作物上得以证实,然而关于生物炭基肥在土壤减排固碳方面的研究较少,而生物炭承担着这一作用㊂因此,优选生物炭是制备优质炭基肥的前提条件㊂生物炭的产量㊁碳含量及性质主要取决于热解温度和热解工艺㊂一般而言,生物炭的产率随热解温度的升高而降低,300~500ħ的产率相对较高[36]㊂生物炭的碳含量(23.6%~87.5%)[44]㊁比表面积和孔隙度随热解温度的升高而增加㊂生物炭的阳离子交换量同时与热解温度和原料相关㊂在300~700ħ,秸秆生物炭的阳离子交换量(20~ 30cmol㊃kg-1)随热解温度升高呈增加趋势[45];而猪粪生物炭的阳离子交换量(15~60cmol㊃kg-1)随热解温度升高呈降低趋势[46]㊂热解温度在300~500ħ条件下的生物炭具有提高土壤肥力的作用;而>500ħ的生物炭吸附和固碳作用较强[36]㊂目前研究所用的炭基肥并没有提供生物炭的制备温度和制备原料等参数㊂有研究表明,若炭基肥中使用的生物炭是在400ħ条件下制备,则可促进作物增产12%;而是在<400ħ条件下制备,则没有增产效果㊂此外,当炭基肥中使用的生物炭中碳含量>30%时,作物生产力得以提高;而当碳含量<30%时作物生产力则不受影响[20]㊂因此,基于热解温度㊁原料性质等考虑,若将秸秆制备成炭基肥时可采用350~500ħ的热解温度,最高不要超过700ħ㊂热解工艺也会影响生物炭的产率㊁碳含量和比表面积等参数㊂比较常见的热解工艺主要包括慢速热解㊁快速热解[47]㊁气化和水热炭化[48]等㊂慢速热解(又称干馏工艺㊁传统热解)工艺具有几千年的历史,是一种以生成木炭为目的的炭化过程,2828㊀㊀2023年第64卷第12期热解温度在500~1100ħ,升温速率在20~ 100ħ㊃min-1,生物炭得率约30%~35%[47]㊂快速热解发生在极短的时间内,升温速率约为10~ 200ħ㊃s-1,强烈的热效应直接产生热解产物,再迅速淬冷,生物炭得率约20%[47]㊂气化是将生物质转化为烟气的工艺过程,主要发生在气化炉(温度>700ħ),其生物炭产率相对较低,具有较大的比表面积[48]㊂水热炭化是将生物质在较低的反应温度(150~375ħ)㊁高压水中停留数小时,制备得到炭-水-浆混合物[49]㊂因此,基于热解工艺等考虑,制备成炭基肥可采用常规热解技术,即在慢速热解和快速热解参数之间选择㊂3.2㊀制备工艺㊀㊀炭基肥的制备工艺主要包括掺混法㊁吸附法㊁包膜法和混合造粒法[10]㊂其中,掺混法指把生物炭和化学肥料按一定比例进行掺拌混合㊂吸附法指基于生物炭的多孔性与吸附性,将生物炭浸泡在一定浓度的肥料溶液中,促进肥料中的多种组分吸附于生物炭表面㊂如,将生物炭吸附木醋液用于盐碱土改良㊂包膜法指在生物炭表面,喷涂缓释包膜材料后包裹速效性化肥颗粒[48]㊂混合造粒法指将生物炭与肥料分别粉碎后,再进行混合造粒㊂混合造粒方式又分为团粒法造粒与挤压法造粒㊂前者的基本原理在于将基础肥料黏聚成粒㊁再通过转动使黏聚的颗粒在重力的作用下产生运动,相互挤压㊁滚动使其紧密成型;后者的基本原理在于利用机械外力作用使基础肥料成粒㊂在造粒过程中,由于添加了生物炭导致肥料不易成型,需要添加黏结剂㊂黏结剂应该选择绿色环保㊁易降解且价格低的材料,通常使用淀粉㊁膨润土㊁黏土和羟甲基纤维素钠等[10]㊂这4种炭基肥生产工艺中,掺混法制备工艺比较简单;包膜法和混合造粒法是目前肥料生产的主要方式㊂掺混法㊁吸附法和包膜法生产的炭基肥主要为细粉状,直接施用时易扬起粉尘㊂而混合造粒法可有效解决上述问题㊂目前的炭基肥中生物炭的添加比例一般在20%~60%㊂生物炭的添加量主要是依据不同施肥需要㊁生物质原料利用及土壤功能等进行合理配比㊂比如在增产需肥方面,生物炭的添加比例不高;而针对土壤减排固碳及钝化土壤重金属方面,生物炭的添加比例需要提高㊂在我国相对有限的耕地上,化肥㊁农药及农用柴油等农用投入品的不断增加,碳排放总量逐渐增长㊂而有机肥的施用往往会增加农田土壤固碳作用㊂因此,将生物炭和高效优质堆肥产品进行配比而创制研发的含有生物炭㊁腐殖质和功能降解菌的炭基有机肥,更有利于土壤减排固碳,最终实现土壤质量和农产品品质提升㊂4 双碳背景下炭基肥的研究展望炭基肥系列产品借助生物炭丰富的孔隙结构封存肥料中的养分,而提高肥料的缓释功能和养分利用率㊂就炭基肥在农业领域应用方面而言,目前的研究方向主要以增产㊁改良土壤㊁提升土壤有机质及肥料利用率为目的㊂围绕实现碳达峰㊁碳中和的双碳目标要求,2022年农业农村部及国家发改委颁布的‘农业农村减排固碳实施方案“将农田固碳扩容作为六项重点任务之一㊂因此,炭基肥系列产品在农业领域的减排固碳将在碳中和进程中发挥重要作用㊂目前炭基肥质量参差不齐,有些企业的热解工艺较为落后,产生的生物炭稳定性差,影响了炭基肥的质量㊂因此,应统一生物炭及炭基肥的制备标准,便于其在肥料市场㊁碳汇核算和碳交易系统中顺利开展㊂此外,价格偏高也是炭基肥推广受限的主要因素㊂需要制定相关的扶持政策,鼓励科研院所等利用优势资源与企业形成互补调动㊁协同共进,推广炭基肥的高值利用㊂基于已有的研究成果,今后在炭基肥农业应用方面,应继续优化生物炭与肥料和助剂的复配比例与方式;优选并应用经济环保的改性材料及制剂;优化热解工艺等参数创制炭缓释载体;解析生物炭载体改性及强化缓释性能的机制;探究炭基肥的精准协同减排固碳机理㊂在不同区域尺度不同类型炭基肥施用条件下,通过开展生命周期评价,明确从秸秆等农林废弃物收集㊁制炭㊁创制炭基肥到田间应用全周期的温室气体减排因子以及土壤固碳因子,从而量化该区域的减排量和固碳量;通过试验示范基地建设构建生物炭基肥农田应用配套技术规程,加快技术成果的转化,促进生物炭及炭基肥产业的快速发展㊂炭基肥的规模化应用有助于构建低碳㊁循环㊁可持续㊁高效的农业农村经济发展模式,对保障土壤健康和粮食安全具有重要意义㊂参考文献:[1]㊀中国国家统计局.金砖国家联合统计手册-2020[M].北京:中国统计出版社,2021.[2]㊀沈阳农业大学,农业部肥料质量监督检验测试中心(沈阳).生物炭基肥料:NY3041 2016[S].北京:中国农业出版社,2016.[3]㊀张继宁,周胜,孙会峰,等.生物质炭在我国蔬菜地应用的研究现状与展望[J].农业现代化研究,2018,39(4):543-550.[4]㊀ZHANG J N,ZHANG X X,SUN H F,et al.Carbonsequestration and nutrients improvement meditated by biochar 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低温生物炭和化肥配施对冬小麦生长和土壤铅镉生物有效性的影响

櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄机碳和轻组有机碳的影响［Ｊ］．干旱地区农业研究，２０１７，３５（１）：８－１３．［３２］张军科，江长胜，郝庆菊，等．耕作方式对紫色水稻土轻组有机碳的影响［Ｊ］．生态学报，２０１２，３２（１４）：４３７９－４３８７．［３３］田慎重，王　瑜，李　娜，等．耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响［Ｊ］．生态学报，２０１３，３３（２２）：７１１６－７１２４．［３４］张　璐，张文菊，徐明岗，等．长期施肥对中国３种典型农田土壤活性有机碳库变化的影响［Ｊ］．中国农业科学，２００９，４２（５）：１６４６－１６５５．［３５］严　君，韩晓增，陈　旭，等．施肥对小麦、玉米和大豆连作土壤微生物群落功能多样性的影响［Ｊ］．干旱地区农业研究，２０１９，３７（６）：１７１－１７７．［３６］唐海明，肖小平，李微艳，等．长期施肥对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响［Ｊ］．生态环境学报，２０１６，２５（３）：４０２－４０８．［３７］张向前，杨文飞，徐云姬．中国主要耕作方式对旱地土壤结构及养分和微生态环境影响的研究综述［Ｊ］．生态环境学报，２０１９，２８（１２）：２４６４－２４７２．［３８］刘定辉，舒　丽，陈　强，等．秸秆还田少免耕对冲积土微生物多样性及微生物碳氮的影响［Ｊ］．应用与环境生物学报，２０１１，１７（２）：１５８－１６２．彭红宇，刘红恩，王秋红，等．低温生物炭和化肥配施对冬小麦生长和土壤铅镉生物有效性的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（４）：２１２－２１９．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．０４．０３１低温生物炭和化肥配施对冬小麦生长和土壤铅镉生物有效性的影响彭红宇，刘红恩，王秋红，李　畅，秦世玉，张玉鹏，刘亥扬，许嘉阳，赵　鹏（河南农业大学资源与环境学院／河南省土壤污染防控与修复重点实验室，河南郑州４５０００２）摘要：以济源某基地土壤为研究对象，选用农业废弃物花生壳为供试生物炭原材料，采用温室小麦苗期盆栽方法，分别在低温（２５０℃）、高温（４５０℃）条件下热解制备生物炭，并作为辅料与化肥配施进行对比试验，设置不施肥对照（ＣＫ１）、基础施肥对照（ＣＫ２）、１％低温生物炭（Ｔ３）、２％低温生物炭（Ｔ４）、１％高温生物炭（Ｔ５）、２％高温生物炭（Ｔ６）６个处理，研究低温生物炭和化肥配施后对原位铅、镉污染土壤有效性及冬小麦生长的影响。

提高化肥利用率发展低碳农业

肥、）机费用的５％左右。根据我国今后人口的０增长和粮食、济作物增产的发展趋势，照发达经参国家单位面积的化肥用量水平，测我国对化肥预
本文作者的联系方式：ｈｏｉｈａ０＠１３ｃｒｓａｊｎｕ０８６．ｏａｎ
在富钾土壤中培养的钾含量；吸收缓效态钾的其能力较肥田萝卜１倍，高在缺钾土壤上，几乎是则水稻的１倍、豆的３倍；外，根系对钾的亲大另其
最少营养元素的制约。
为了达到平衡施肥的目的，国肥料结构也我
摘要
提高肥料利用率、创新肥料生产技术是发展低碳经济的需要。提高农作物吸收养分能力、测土平衡
施肥、开发新型肥料、用有机废弃资源生产有机肥、速秸秆应用研究是提高肥料利用率的有效途径，利加不仅可
减轻化肥对环境的污染，且还可以增强农作物的抗病、寒、高温的能力，高农业投入产出比，而实现农而抗抗提进
１选育优良品种，高农作物吸收养分提的能力
近年来，随着分子生物学的快速发展和基因
４
化
肥
工
业
第３９卷
第３期
导人转化技术的完善与成熟，培育土壤养分和为
肥料利用高效型植物品种提供了可能。
物的损害。迄今为止，们还从南芹及其他植物人

不同种类有机碳肥对上海青产量和品质的影响

不同种类有机碳肥对上海青产量和品质的影响作者：陈娜李晓鹏刘进法邵勤赖建华丁欢来源：《安徽农业科学》2024年第03期摘要［目的］筛选上海青最适其生长的有机碳肥。

［方法］以上海青为试验材料，探究不同种类有机碳肥（红糖、蔗糖、腐殖酸）对其产量和品质的影响。

［结果］不同种类的有机碳肥处理均能促进上海青的增产，腐殖酸处理的增产效果最为显著，产量提高了21.83%。

腐殖酸处理的可溶性糖、可溶性蛋白、VC含量最高，叶绿素和胡萝卜素含量有所提高。

各处理的可溶性固形物和干重无显著差异。

［结论］施用腐殖酸最能提高上海青的产量和品质。

关键词上海青；有机碳肥；产量；品质中图分类号 S634.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）03-0151-03doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.03.037Effects of Different Kinds of Organic Carbon Fertilizers on Yield and Quality of Brassica chinensis L.Abstract ［Objective］To screen the most suitable organic carbon fertilizer for the growth of Brassica chinensis L..［Method］Brassica chinensis L. was used as the study material to explore the effects of different organic carbon fertilizers （brown sugar， sucrose， humic acid） on the yield and quality. ［Result］The results showed that treatments of different kinds of organic carbon fertilizer could promote the yield increase of Brassica chinensis L.， and the treatment of humic acid had the most significant effect with the yield increased by 21.83%. The contents of soluble sugar，soluble protein and VC were the highest in humic acid treatment， and the contents of chlorophyll and carotene were increased. There were no significant differences in soluble solids and dry weight among the treatments. ［Conclusion］The application of humic acid can improve the yield and quality of Brassica chinensis L..Key words Brassica chinensis L.;Organic carbon fertilizer;Yield;Quality上海青，又名上海白菜，營养价值高，易生产，成为人们生活中一种必不可少的重要食用消费品，得到广大消费者的认可［1］。

施用生物炭对红壤富硒区硒生物有效性的影响

中国土壤与肥料　2023 （10）doi：10.11838/sfsc.1673-6257.22530施用生物炭对红壤富硒区硒生物有效性的影响路　丹1，2，黄太庆3，4*，陈锦平3，4，廖　青3，4，韦燕燕1，2，邢　颖3，4，梁潘霞3，4，潘丽萍3，4，江泽普3，4，刘永贤3，4（1. 广西大学农学院，广西　南宁　530004；2. 广西农业环境与农产品安全重点实验室，广西　南宁　530004； 3. 广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西　南宁　530007；4. 广西富硒农业研究中心，广西　南宁　530007）摘　要：研究生物炭调理措施对红壤区富硒土壤硒形态及硒生物有效性的影响，为富硒土壤硒活化及硒资源高效利用提供理论依据。

通过盆栽试验，连续开展三批玉米苗期研究，设置3个生物炭添加水平：土壤质量0.5%（T1）、1.0%（T2）和1.5%（T3），以不添加生物炭处理为对照（CK），分析生物炭添加对土壤硒形态及玉米硒素营养的影响。

结果表明：施用生物炭后，T1、T2和T3 的可溶态硒分别平均提高0.46、0.42和0.43个百分点；可交换态硒分别平均提高0.61、1.66和1.50个百分点；降低了铁锰氧化物结合态硒的比例；有机结合态硒比例先降低后逐渐提高，残渣态硒比例则先提高后逐渐降低。

玉米根系硒含量与土壤可溶态、可交换态及有效硒含量均呈显著线性正相关，玉米茎叶硒含量与土壤各硒形态之间的相关性不显著。

施用生物炭能提高玉米植株体内的硒累积量，T1、T2和T3处理玉米植株平均硒累积量分别比CK提高9.46%、31.00%和21.22%。

可见，在红壤上施用生物炭能有效提高土壤硒的生物有效性并促进硒在植物体内的累积，其中以添加土壤质量 1.0%的生物炭效果最好。

关键词：生物炭；硒形态；富硒土壤；有效硒硒是人体必需的微量营养元素，它通过硒蛋白形式参与人体代谢过程，是人体氧自由基清除酶——谷胱甘肽过氧化物酶活性位点必要组成成分，具有清除过氧化物、防止细胞损伤、延缓细胞衰老等作用。

2021-2023北京重点校高二(下)期末生物汇编：生态工程

2021-2023北京重点校高二（下）期末生物汇编生态工程一、单选题1．（2023春·北京顺义·高二统考期末）在清末时期，河北塞罕坝地区的“木兰围场”开围放垦，使得美丽的高岭变成了荒漠。

1962年开始对塞罕坝进行生态修复，经过一代代人的艰苦努力，创造出了适合当地生长的华北落叶松、樟子松、云杉等组成的混交林。

今天的塞罕坝被赞誉为“花的世界、林的海洋、珍禽异兽的天堂”。

在此生态修复中遵循的生态原理不包括（）A．自生B．协调C．循环D．整体2．（2023春·北京东城·高二统考期末）通过人工造林种草、退耕还林还草、小流域治理等措施治理京津地区的风沙源头地，恢复了部分被破坏的生态系统，减缓了生态环境恶化对京津以及周边地区的影响。

下列叙述不正确．．．的是（）A．人工造林种草、退耕还林还草等措施的目的是将京津地区恢复为自然生态系统B．人工造林种草需考虑所种植林木、草种在京津地区风沙源头地的生态适应性C．实施京津风沙源治理工程需要遵循自生、循环、协调、整体的生态学原理D．京津地区的生态工程建设需兼顾生态和社会、经济效益，以实现可持续发展3．（2021春·北京东城·高二统考期末）我国思想家孟子、庄子等提出了“天人合一”的哲学观念，体现人与自然和谐统一的美好愿景。

下列不符合这一思想的是（）A．禁止开发和利用自然资源是保护生物多样性的基本原则B．桑基鱼塘生态系统与普通稻田生态系统相比实现了能量的多级利用C．遵循“整体”原理，在进行生态工程建设时也要考虑经济、社会系统的影响D．将废弃物加工成有机肥，减少垃圾产生，可以减小生态足迹二、综合题4．（2023春·北京石景山·高二统考期末）碳达峰和碳中和目标的提出是构建人类命运共同体的时代要求，增加碳存储和减少碳释放是实现碳中和的重要举措。

(1)碳存储和碳释放离不开碳循环。

生态系统碳循环是指组成生物体的碳元素在和之间循环往复的过程。

施肥对土壤有机碳含量及碳库管理指数的影响

施肥对土壤有机碳含量及碳库管理指数的影响张贵龙;赵建宁;宋晓龙;刘红梅;张瑞;姬艳艳;杨殿林【摘要】As an essential indicator of soil quality, soil organic carbon （SOC）and its carbon pool management index （CPMI） had an important role in determining the reasonableness of fertilizer application scheme. The field experiment was conducted to study the influence of different fertilization system on SOC, active organic carbon （AOC） and CPMI under a summer maize cropping system in North China. The experiment included five treatments ： 1 ） no fertilizer （CK） ; 2） organic fertilizer only （OF） ;3 ） recommendation fertilizer （RF） ; 4） conven- tional fertilizer （CF） ; 5） chemical fertilizer only（NPK）. The results showed that compared to CK treatment, SOC and AOC contents increased by 11.68% and 21.71% respectively under OF treatment. SOC contents increased by 6.57% and7.58% respectively under RF and CF treatments, and AOC contents increased by 8.53% and 4.26%. However, SOC and AOC contents had no obvious enhancement under NPK treatment; OF and RF increased CPMI in comparison with CK by 31.79 and 13.01 respectively in soil, while CPMI had no evident change under NPK treatment; The content of AOC in soil were significantly positively correlated with the content of SOC, CPMI and corn grain yield. CPMI had signifieantly positive correlation with eorn grain yield, and will be a good index to assess influence of fertilization practice on soil quality. It was concluded that under the condition of local soil fertility, application of organic fertilizer, combined application organic fertilizer andchemical fertilizer can both increase SOC contents and improve CPMI, favoring soil quality amelioration and soil fertility improvement.%在华北夏玉米生产体系中,采用田间试验,研究了不同施肥措施下（不施肥、单施有机肥、推荐施肥、习惯施肥和单施化肥）,土壤有机碳含量、活性有机碳含量和碳库管理指数的变化。

3.b 关于中国土壤碳库及固碳潜力研究的若干问题

英文版见 : Zheng J F, Cheng K, Pan G X, et al. Perspectives on studies on soil carbon stocks and the carbon sequestration potential of China. Chinese Sci Bull, 2011, 56, doi: 10.1007/s11434-011-4693-7
当前 , 随着联合国政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 第四次评估报告正式提交 , 以全球变暖为主要表现的全球气候急剧变化及其与不断增加的大气温室气体的关系已经被接受为无可争议的事实 , 切实减少温室气体排放、增加碳汇成为缓解气候变化的首要任务 (UNFCC, Fact Sheet The Need for mitigation. http://unfccc.int/press/items/2794 php.2008) . 世界土壤 (在 1 m 深度内 )有机碳库储量约达 1500 Pg, 另含有超过 1000 Pg 的无机碳库 , 在全球陆地碳循环与气候变化中具有关键影响 . 我国陆地面积广大 , 生态系统类型丰富 , 其中森林面积约为 1.42×10 km (含表土有机碳 5.9 Pg), 草地 3.31×10 km2(含表土有机碳 1.15 Pg)[3], 农田 1.30×
[8,9] [6] [5]
分别采用我国
第一次土壤普查资料和第二次全国土壤普查资料, 并根据 1:400 万中国土壤图的土壤面积估算得到中国土壤总有机碳库分别为 100 和 92 Pg. Wu 等人
[10]
采用第二次全国土壤普查资料 , 根据其建立的土壤有机碳与容重的关系改进了碳密度估算方法 , 统计方法估算得出我国总有机碳库约为 70.3 Pg. 稍后 , Yang 等人 [11]鉴于第二次土壤普查中西北地区调查样点普遍缺乏 , 增加了对西北特别是青藏高原区的补充路线调查数据 (增加 810 个剖面 ), 并基于新建立的数据库中有机碳 -容重关系和有机碳密度的土壤剖面深度变化关系 , 估算了全国土壤有机碳库为 69.1 Pg. 几乎同时 , Li 等人

叶施α-酮戊二酸对铁皮石斛品质和养分含量的影响

㊀㊀2021年第62卷第11期2165收稿日期:2021-09-08基金项目:苏州市科技发展计划(S2S2015298)作者简介:黄楠(2000 ),女,浙江绍兴人,学士,从事植物栽培及生理生态研究工作,E-mail:728158870@㊂通信作者:闫道良(1975 ),男,安徽宿州人,副教授,博士,从事经济林及植物资源研究工作,E-mail:liangsie@㊂文献著录格式:黄楠,郦千喜,闫道良.叶施α-酮戊二酸对铁皮石斛品质和养分含量的影响[J].浙江农业科学,2021,62(11):2165-2168.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20211116叶施α-酮戊二酸对铁皮石斛品质和养分含量的影响黄楠,郦千喜,闫道良∗(浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室,浙江杭州㊀311300)㊀㊀摘㊀要:碳是植物必需的首要营养元素,主要从空气中的二氧化碳获取,植物常处于碳饥饿状态,施加有机碳肥能有效补充植物所需的碳元素㊂铁皮石斛是珍稀药用植物,为揭示有机碳肥α-酮戊二酸对铁皮石斛品质及氮㊁磷㊁钾养分吸收的影响,对2a 生铁皮石斛进行叶面喷施试验,并测定叶面喷施2个月后茎中可溶性总糖㊁水浸出物㊁水溶性氮㊁总氮㊁总磷㊁总钾和微量元素铁㊁锌含量㊂结果表明,叶面喷施不同浓度α-酮戊二酸能明显提高铁皮石斛可溶性总糖含量,施用50~100mg㊃L-1α-酮戊二酸显著增加了总氮含量,水溶性氮随着α-酮戊二酸的增加,呈现逐渐下降趋势㊂在α-酮戊二酸的施用浓度为50~100mg㊃L-1时,处理组的水溶性氮/总氮显著低于对照,说明氮合成代谢显著增强㊂叶面喷施α-酮戊二酸并没有明显影响磷㊁钾含量,10~50mg㊃L-1α-酮戊二酸显著提高了铁㊁锌含量㊂以上研究结果说明了外施α-酮戊二酸能显著提高铁皮石斛可溶性总糖㊁铁和锌含量,增强其氮合成代谢,稳定磷㊁钾平衡㊂关键词:铁皮石斛;α-酮戊二酸;氮㊁磷㊁钾;营养品质中图分类号:S143.8㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2021)11-2165-04㊀㊀铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura etMigo)是兰科石斛属中的极品,其茎具有独特的药用和保健价值[1]㊂由于野生资源稀少,人工种植铁皮石斛是市场的主要来源㊂近年来,铁皮石斛产业在浙江㊁江苏㊁云南和贵州等地得到了较快的发展,其产量和品质仍具有较大的提升潜力㊂氮㊁磷㊁钾是植物生长发育的必需大量元素,也是作物施肥关注的重点元素,然而对于居植物需求首位的碳素营养的补充却常常被忽略[2]㊂在植物体内,碳约占植物干物质的50%[3],主要通过植物吸收空气中的CO 2同化而来㊂研究[4]表明,增施碳肥对陆地生态系统固碳具有正向作用,因而碳成为植物生长发育的短板㊂有机碳肥在水稻[5]㊁小麦[6]㊁嘉宝果[7]和香榧[8]等栽培中的试验结果证明碳对植物增产和提高品质所发挥的重要作用㊂研究还发现,对植物叶面补施有机碳(如蔗糖㊁丙三醇和α-酮戊二酸等)对植物具有增产提质㊁增强氮素营养和植株抗逆性的作用,具有气肥CO 2无法替代的明显优势[9-12]㊂而补充有机碳营养对药用植物铁皮石斛品质㊁氮素代谢和磷㊁钾积累有何作用?深入探讨这些问题对于丰富植物营养理论和铁皮石斛高产高质栽培的平衡施肥具有重要的意义㊂在前期试验基础上,本文以α-酮戊二酸作为有机碳肥料,以人工气候箱中盆栽的铁皮石斛为试验材料,研究外施有机碳营养对铁皮石斛品质(主要是石斛可溶性总糖和人体需求量较多的微量元素铁㊁锌)和氮㊁磷㊁钾养分元素的影响,以期为高产优质铁皮石斛栽培提供新的方法和思路㊂1　材料与方法1.1㊀供试材料㊀㊀红杆铁皮石斛2a 生种苗㊂1.2㊀处理设计㊀㊀把种苗栽植于塑料穴盘中,基质由粉碎的腐熟树皮和羊粪按照5ʒ1(V /V )混合均匀㊂供试的铁皮石斛种苗材料置于人工气候箱中培养,其生长环境为:白天光照时间为14h,光照强度为85μmol㊃m -2㊃s -1;白天/夜晚温度为25ħ/22ħ,相对湿度为80%~85%㊂试验设置4组处理,每组3个重2166㊀㊀2021年第62卷第11期复,每10穴(3~5株/穴)为1个重复㊂分别对每组试验材料叶面均匀喷施0(CK)㊁10㊁50和100mg㊃L-1的α-酮戊二酸溶液,CK喷施蒸馏水作为对照㊂喷施频次是每周喷施2次,共持续2个月㊂整个试验期间对基质浇灌3次1/2MS大量元素营养液㊂试验材料处理完毕后剪取茎部,于120ħ杀青后,转至80ħ烘干至恒重,粉碎过筛备用㊂1.3㊀指标测定及方法㊀㊀所测定的指标:反映铁皮石斛品质的主要指标可溶性总糖㊁微量元素铁(Fe)和锌(Zn)的含量;反映铁皮石斛氮代谢的重要生理参数水溶性氮/总氮(WN/TN),其值高低反映铁皮石斛氮合成代谢的强弱;反映铁皮石斛养分积累的总氮(N)㊁总磷(P)和总钾(K)含量㊂采用蒽酮比色法[13]测定可溶性总糖含量;采用硝酸消解ICP-AES测定样品中磷㊁钾㊁铁㊁锌含量[14];采用硫酸双氧水消解㊁凯氏法测定植物总氮含量[15];采用去离子水热浸提㊁凯氏法测定植物水溶性氮含量[16]㊂1.4㊀数据处理㊀㊀采用SPSS19.0软件分析试验数据,采用Duncan法进行多重比较(P<0.05),采用Microsoft Excel2013作图㊂2　结果与分析2.1㊀对可溶性总糖和水浸出物含量的影响㊀㊀研究[17]表明,铁皮石斛的主要活性成分是石斛多糖,因此,其含量高低是衡量铁皮石斛品质好坏的重要指标之一㊂本文测定了可溶性单糖和多糖的总和,即可溶性总糖含量(图1)㊂随着叶施α-酮戊二酸浓度的增加,铁皮石斛可溶性总糖含量也呈现不同程度的提高,当α-酮戊二酸浓度为10mg㊃L-1时,可溶性总糖含量增加较为明显,显著高于对照,比对照提高了27.84%,随着α-酮戊二酸浓度的增高,可溶性总糖含量增加逐渐趋缓㊂当外施α-酮戊二酸浓度为100mg㊃L-1时,可溶性总糖含量达28.99%,同样显著高于对照㊂随着叶施α-酮戊二酸浓度的增高,水浸出物含量显著增加,但均显著低于对照㊂当外施α-酮戊二酸浓度为100mg㊃L-1时,水浸出物含量比对照减少了11.13百分点㊂2.2㊀对总氮和水溶性氮含量的影响㊀㊀水溶性氮/总氮(WN/TN)是反映植物氮代谢的重要生理参数,反映铁皮石斛合成代谢的强弱㊂同一指标不同处理间没有相同字母表示差异显著(P< 0.05)㊂图2~5同㊂图1㊀外施α-酮戊二酸对可溶性总糖和水浸出物含量的影响水溶性氮/总氮比值低,表明其转化为大分子养分或自身组织结构物质的合成过程强,是反映植物生长和产量的重要指标㊂施加低浓度的α-酮戊二酸(10mg㊃L-1)并没有明显增加铁皮石斛的总氮含量㊂当α-酮戊二酸浓度为50mg㊃L-1时,总氮含量达到最高,为4.44g㊃kg-1,比对照增加了12.41%㊂由此可见,外施较高浓度的α-酮戊二酸可以促进铁皮石斛对氮素的吸收(图2)㊂水溶性氮含量随着外施α-酮戊二酸浓度增加呈下降的趋势(图3)㊂当外施α-酮戊二酸浓度为50和100mg㊃L-1时,水溶性氮含量显著低于对照,分别比对照降低了26.23%和31.25%,同样水溶性氮/总氮也均显著低于对照㊂由此可见,外施较高浓度的α-酮戊二酸(本试验浓度为50~100mg㊃L-1)可以促进铁皮石斛氮的合成代谢㊂图2㊀外施α-酮戊二酸对总氮和水溶性氮含量的影响2.3㊀对磷和钾含量的影响㊀㊀磷㊁钾是植物生长发育必需的大量元素,对植物生理功能的发挥起着重要作用㊂外施α-酮戊二酸后并没有明显影响铁皮石斛对磷㊁钾的积累(图4)㊂铁皮石斛吸收α-酮戊二酸后没有明显影响磷㊁钾间的平衡及其功能的发挥㊂图3㊀外施α-酮戊二酸对水溶性氮/总氮的影响图4㊀外施α-酮戊二酸对铁皮石斛磷㊁钾含量的影响2.4㊀对Fe 和Zn 含量的影响㊀㊀Fe㊁Zn 是植物必需的微量元素,也是人体需求量较多的元素㊂通过食用植物源产品补充Fe㊁Zn 的不足是契合人类对健康追求的理念㊂本研究表明,外施一定浓度的α-酮戊二酸显著增加了铁皮石斛Fe㊁Zn 的含量,当α-酮戊二酸浓度为50mg㊃L-1时,Fe㊁Zn 含量均达到最高(图5),研究结果为生产中富铁㊁富锌铁皮石斛品质的提升提供了可借鉴的栽培手段㊂图5㊀外施α-酮戊二酸对铁皮石斛Fe ㊁Zn 含量的影响3　小结与结论植物的碳氮代谢是最基本的代谢过程,其能力强弱直接影响着光合产物的形成㊁物质转化㊁蛋白质合成以及矿质营养的吸收[18-21],对作物的生长发育㊁产量和品质起重要的调控作用[22-23]㊂α-酮戊二酸在三羧酸循环中是植物同化NO -3和NH +4所必需的有机酸,是连接氨基酸和碳水化合物代谢的关键物质㊂研究[24]表明,外施α-酮戊二酸可以明显提高水稻对氮的吸收与同化,促进氨基酸的合成,对氮代谢有明显的调节作用,对植物施加不同浓度的氮,α-酮戊二酸更为明显地促进了高氮水平下植物的产量和品质[9],由此进一步说明α-酮戊二酸对调节高氮水平下的碳氮平衡,促进植物光合产物积累和矿质营养的吸收起着重要的作用㊂本研究表明,外施α-酮戊二酸对铁皮石斛的碳氮代谢具有重要的调节作用㊂施加α-酮戊二酸不同程度地提高了可溶性总糖含量㊂水溶性氮和水溶性氮/总氮作为碳氮代谢的量化指标,其值在施加α-酮戊二酸后均呈现不同程度的下降,该值低反映植物的合成代谢强,生物量积累快,因而增产㊂由于铁皮石斛生长缓慢的生物学特性,在短暂的试验期间本文没有测定铁皮石斛的生物量积累与水溶性氮和水溶性氮/总氮的关系,这有待下一步试验证实㊂深入研究α-酮戊二酸对碳氮代谢的生理生化机制,在提升铁皮石斛产量的基础上改善其品质具有重要的理论和实践意义㊂施加一定浓度的α-酮戊二酸后可以增加铁皮石斛总氮含量,而对磷钾含量没有明显的影响,这与已有的研究施加有机碳后降低蕹菜的磷钾含量有所不同,可能与铁皮石斛的生长缓慢及养分的吸收特性有关,即在一定时间内,施加α-酮戊二酸后没有引起铁皮石斛的快速生长,导致生物量积累从而稀释植株内的磷㊁钾含量㊂本试验也从另一方面说明了有机碳α-酮戊二酸外施后铁皮石斛并没有打破磷㊁钾间的养分平衡㊂由此引发一个值得思考的问题,施加有机碳α-酮戊二酸在调节铁皮石斛碳氮代谢的同时如何稳定体内磷钾的平衡?需要今后进一步研究㊂铁㊁锌等微量元素缺乏症是困扰中国居民,特别是儿童的首要营养不良问题[25-26],提升富含铁㊁锌等微量元素的铁皮石斛品质对人体健康至关重要[27]㊂本研究表明,外10~50mg㊃L-1的α-酮戊二酸均显著增加了铁皮石斛铁㊁锌含量,这与在其他作物和动物方面的研究结果一致[28]㊂在自然状况下,植物对碳的需求主要来源于CO 2㊂研究[12]表明,气候变化等因素导致CO 2浓度升高,结果降低了作物铁㊁锌等微量元素的含量,而有机碳肥2168㊀㊀2021年第62卷第11期α-酮戊二酸施加后却使铁皮石斛铁㊁锌含量表现相反的一面,显示了有机碳肥α-酮戊二酸在农业生产中的优越性㊂植物对铁㊁锌元素的积累是主动吸收过程,受到体内代谢的影响㊂施加α-酮戊二酸后,铁皮石斛碳氮代谢得到改善,使其对铁㊁锌的吸收更为顺畅,因而含量增加㊂综上所述,外施α-酮戊二酸可增强铁皮石斛的碳氮代谢,提高了铁皮石斛可溶性总糖含量,降低了水溶性氮/总氮比值,增强了铁皮石斛氮合成代谢㊂外施一定浓度的α-酮戊二酸后明显增加了铁皮石斛微量元素铁㊁锌含量,提升了铁皮石斛的品质,这对于补充人体铁㊁锌有重要的意义㊂但是施加α-酮戊二酸后调节了铁皮石斛碳氮平衡,并没有明显改变磷㊁钾含量,两者之间的平衡机制与铁皮石斛的生长缓慢特性是否有关,及其生理生化机制如何?需要进一步通过试验加以探讨㊂参考文献:[1]㊀国家药典委员会.中华人民共和国药典一部[S].北京:中国医药科技出版社,2020:445.[2]㊀廖宗文,毛小云,刘可星.有机碳肥对养分平衡的作用初探:试析植物营养中的碳短板[J].土壤学报,2014,51(3):656-659.[3]㊀郑帷婕,包维楷,辜彬,等.陆生高等植物碳含量及其特点[J].生态学杂志,2007,26(3):307-313.[4]㊀NOWAK R S,ELLSWORTH D S,SMITH S D.Functionalresponses of plants to elevated atmospheric CO2-dophotosynthetic and productivity data from FACE experimentssupport early predictions?[J].New 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[9]㊀桂丕,陈娴,廖宗文,等.不同氮水平下有机碳对蕹菜碳氮代谢及生长的影响[J].土壤学报,2016,53(3):746-756.[10]㊀冯兆忠,徐彦森,尚博.FACE实验技术和方法回顾及其在全球变化研究中的应用[J].植物生态学报,2020,44(4):340-349.[11]㊀李聃枫,朱春梧. 绿色革命以来大气CO2浓度升高对C3作物营养品质的影响[J].土壤,2020,52(3):561-566.[12]㊀MYERS S S,ZANOBETTI A,KLOOG I,et al.Increasing CO2threatens human nutrition[J].Nature,2014,510(7503):139-142.[13]㊀王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2006.[14]㊀国家卫生和计划生育委员会,国家食品药品监督管理总局.中华人民共和国国家标准:食品安全国家标准食品中多元素的测定:GB5009.268 2016[S].北京:中国标准出版社,2017.[15]㊀中华人民共和国农业部.中华人民共和国农业行业标准:植物中氮㊁磷㊁钾的测定:NY/T2017 2011[S].北京:中国农业出版社,2011.[16]㊀张川,杨万勤,岳楷,等.高山森林溪流冬季不同时期凋落物分解中水溶性氮和磷的动态特征[J].应用生态学报,2015,26(6):1601-1608.[17]㊀邹荣灿,王乾,孙俊,等.国内近10年铁皮石斛多糖研究进展[J].食品研究与开发,2018,39(12):209-214.[18]㊀孙倩,梁威威,贾琳,等.α-酮戊二酸对低水氮下冬小麦产量相关性状的影响[J].安徽农业科学,2014,42(3):671-674.[19]㊀NAKAMURA Y,YUKI K,PARK S Y,et al.Carbohydratemetabolism in the developing endosperm of rice grains[J].Plant and Cell Physiology,1989,30(6):833-839. 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[27]㊀孙汉青,刘力宽,刘韬,等.青海23份春小麦铁㊁锌含量分析[J].分子植物育种,2019,17(19):6563-6569.[28]㊀陈家顺,苏文璇,符晨星,等.α-酮戊二酸的生理功能及其在动物生产中的应用[J].动物营养学报,2018,30(10):3818-3827.(责任编辑:王新芳)。

种植年限对新疆南部果园土壤养分变化的影响

种植年限对新疆南部果园土壤养分变化的影响孙霞摘要：通过比较新疆南部不同种植年限下枣园和核桃园土壤的养分含量变化，分析不同种植年限对枣园和核桃园土壤养分含量的影响，以期对南疆果园土壤管理及产业可持续发展提供理论依据。

结果表明，随着种植年限的增加，枣园土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷指标含量均表现为先增加后减小的趋势，与枣树树龄有显著的相关性，有机质含量在盛果期较幼龄期增加了42.19%，盛果期碱解氮较幼龄期和老龄期分别增加了24.05%和32.59%。

不同树龄期速效钾差异不明显；随着树龄的增加，核桃园土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾呈现先增加后减小的趋势，盛果期有机质较老龄期增加了43.06%，老龄期核桃园土壤全氮平均含量最低，较对照降低了10.91%，差异性不明显；速效钾变化在各树龄间无明显差异。

总体上看，研究区土壤有机质、氮、磷养分元素缺乏，已成为可能影响果园产量和品质进一步提高的主要因子之一。

关键词：种植年限；果园；新疆；土壤；养分新疆南部是世界落叶果树的最佳适生栽培区域之一，目前环塔里木盆地已建成107万hm2的特色林果基地，林果业已成为新疆新的经济增长点和农民增收的重要手段[1]。

位于塔里木盆地泽普县是新疆林果生产基地之一，林果种植历史久远，其种植管理已形成了较为成熟的体系。

凭借得天独厚的自然条件，泽普县的林果种植面积不断扩大，林果已成为该地区促进发展的重要经济要素，林果产业已成为促进地区经济发展，增加农民收入，改善区域生态环境的支柱产业。

土壤养分是果树生长的重要物质基础，直接影响果树根系的生长发育和吸收[2]。

土壤有机质在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演重要的角色，常作为表征土壤肥力的指标。

目前，国内有关果园土壤有机质的研究在苹果、樱桃、香梨、脐橙[3-8]等果树上已见报道，但对于典型干旱区林果尤其是枣树和核桃土壤养分的研究不多。

已有的研究表明，长期种植致使作物减产导致病虫害频发、营养元素含量等肥力因子持续下降[9-11]。

碳基肥的发展现状

碳基肥的发展现状碳基肥是一种以有机碳为基础的肥料，其发展已经取得了长足的进展。

随着人们对可持续发展和环境保护意识的提高，碳基肥作为一种环保型肥料，在全球范围内得到了广泛的关注和推广。

首先，碳基肥的发展得到了政府的支持和监管。

随着各国政府对环境污染和农业可持续发展的重视，政府出台了一系列政策和法规，鼓励农民使用环保型肥料。

例如，欧盟在2003年颁布了有关有机农业的法规，规定了有机肥料的生产和使用标准。

这为碳基肥的发展提供了政策支持，并促进了其市场规模的扩大。

其次，科技的进步也推动了碳基肥的发展。

随着生物技术和材料科学的发展，研究人员不断提高碳基肥的生产工艺和使用效果。

例如，利用生物技术可以提取和利用废弃物中的有机碳，将其转化为肥料。

材料科学的进步也使得碳基肥可以更好地控制养分释放速度和肥效持久性。

这些科技的进步为碳基肥的生产和应用带来了更多的可能性。

此外，人们对于碳基肥的认可度也不断提升。

碳基肥与传统化学肥料相比，具有更低的环境风险和生态效益。

由于它由天然材料制成，不含化学合成物质，对环境和生态系统没有污染和危害。

同时，碳基肥还可以增加土壤有机质含量，改善土壤结构和水分保持能力，提高作物的产量和质量。

这些优势使得碳基肥受到了越来越多农民和农业专家的认可和青睐。

然而，碳基肥的发展仍然面临一些挑战。

首先是生产成本较高。

与传统化学肥料相比，碳基肥的生产过程需要更多的能源和耗材，导致生产成本较高。

其次是市场推广的难题。

尽管许多国家政府出台了政策和法规来支持碳基肥的使用，但对于农民而言，改变传统的肥料使用习惯和接受新的肥料技术依然存在一定的难度。

这需要政府、研究机构和企业加大宣传和推广力度，提高农民对碳基肥的认知和接受度。

综上所述，碳基肥作为一种环保型肥料，在发展中取得了可喜的进展。

政府的支持和监管、科技的进步、以及人们对其认可度的提升，为碳基肥的发展奠定了坚实的基础。

然而，碳基肥的发展仍然面临一些挑战，需要各方共同努力，促进其更广泛的应用和推广，以实现农业的可持续发展和环境的保护。

化肥减量配施炭基有机肥对烤烟翠碧1号生长及产质量的影响

核农学报2023，37（11）：2288~2296Journal of Nuclear Agricultural Sciences化肥减量配施炭基有机肥对烤烟翠碧1号生长及产质量的影响王成己1李静超2郝东2张建忠2王涛2胡忠良3唐莉娜4， *（1福建省农业科学院农业生态研究所/农业农村部福州农业环境科学观测实验站，福建福州350013；2南平市烟草公司建阳分公司，福建南平354200；3福建省烟草公司三明市公司，福建三明365000；4福建省烟草专卖局烟草科学研究所，福建福州350003）摘要：为探究化肥减量配施炭基有机肥对烤烟翠碧1号生长和产质量的影响，本研究采用田间试验，设置6个处理：不施肥（TJ1）、单施化肥（TJ2）、化肥未减量+炭基肥（TJ3）、化肥减量10%+炭基肥（TJ4）、化肥减量20%+炭基肥（TJ5）、化肥减量30%+炭基肥（TJ6）。

其中化肥减量是以当地翠碧1号常规氮肥用量（83.40 kg·hm-2纯N）为基础，从基肥的烟草专用肥中按比例扣减；炭基肥用量为2 400 kg·hm-2。

在烟草采收后采样测定烟田土壤理化性质、烤烟农艺性状（打顶后）、烟叶化学成分、烟叶感官质量及烤烟主要经济性状，并据此构建氮素调控与烟叶产质量提升方案。

结果表明，化肥减量配施炭基有机肥对翠碧1号生长及烟叶产质量具有不同程度影响。

化肥减量10%~20%配施2 400 kg·hm-2炭基肥未显著降低烟田土壤肥力，化肥减量20%对烟株生长具有积极的促进作用，而过量施肥则对烟株生长产生一定的抑制作用；化肥减量配施炭基有机肥增加了烟叶有益化学成分，降低总氮、烟碱、氯含量，提高了烟叶化学成分协调性；化肥减量10%~30%对烟叶感官质量综合得分的不利影响有限。

相对于TJ3处理，化肥减量10%~20%时烤烟产量和产值分别增加1.55%~2.50%和1.95%~2.99%，而化肥减量30%时烤烟产量和产值分别降低1.05%和0.73%。

化肥减量配施园林废弃物堆肥对玉米生长和土壤肥力的影响

櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄［２６］郭常英，王　伟，蒲小剑，等．种植行距对高寒地区饲用燕麦饲用价值及土壤特性的影响［Ｊ］．草地学报，２０２３，３１（６）：１８８６－１８９３．　［２７］罗　洋，郑洪兵，李瑞平，等．行距配置对春玉米种植区土壤含水量的影响［Ｊ］．东北农业科学，２０１７，４２（４）：１－４．［２８］刘　皓，安晓芹，史宗源，等．不同改良措施对连作色素万寿菊生长发育及根际土壤环境的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（６）：１３６－１４３．［２９］ＣｈｉｖｅｎｇｅＰ，ＶａｎｌａｕｗｅＢ，ＧｅｎｔｉｌｅＲ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｖｅｒｓｕｓｍｉｎｅｒａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍａｇｇｒｅｇａｔｅｃａｒｂｏｎａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｄｙｎａｍｉｃｓｉｎａｓａｎｄｙｓｏｉｌｖｅｒｓｕｓａｆｉｎｅｔｅｘｔｕｒｅｄｓｏｉｌ［Ｊ］．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＥｃｏｓｙｓｔｅｍｓ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１１，１４０（３／４）：３６１－３７１．　［３０］孙建波，李成阳，赖炽敏，等．高寒草甸土壤团聚体碳氮磷对退化的响应及其影响因素［Ｊ］．草地学报，２０２３，３１（４）：１１０６－１１１４．　［３１］ＱｕａｎＱ，ＷａｎｇＣＨ，ＨｅＮＰ，ｅｔａｌ．ＦｏｒｅｓｔｔｙｐｅａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆｓｏｉｌＣａｎｄＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｅｆｏｒｅｓｔｓｏｆｎｏｒｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０１４，４（１）：６５８４．［３２］曹亚鑫，程　曼，文永莉．芦芽山不同植被类型下土壤有机碳矿化特征及其对铁添加的响应［Ｊ］．应用与环境生物学报，２０２４，３０（１）：１－１０．［３３］ＫａｔｓｃｈｎｉｇＤ，ＢｒｏｅｋｍａｎＲ，ＲｏｚｅｍａＪ．ＳａｌｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｉｎｔｈｅｈａｌｏｐｈｙｔｅＳａｌｉｃｏｒｎｉａｄｏｌｉｃｈｏｓｔａｃｈｙａＭｏｓｓ：ｇｒｏｗｔｈ，ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢｏｔａｎｙ，２０１３，９２（１）：３２－４２．　［３４］李艳迪，郭建荣，王宝山．钠盐和氯化物对真盐生植物盐地碱蓬营养生长的影响［Ｊ］．植物生理学报，２０１８，５４（３）：４２１－４２８．刘海鑫，何建清，徐　东，等．化肥减量配施园林废弃物堆肥对玉米生长和土壤肥力的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２４，５２（６）：２５６－２６４．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２４．０６．０３３化肥减量配施园林废弃物堆肥对玉米生长和土壤肥力的影响刘海鑫，何建清，徐　东，韩　振，葛彦宏，张格杰（西藏农牧学院植物科学学院，西藏林芝８６００００）摘要：为探究化肥减量配施园林废弃物堆肥对玉米生长和土壤肥力的影响，试验设６个处理：不施肥（ＣＫ）、单施化肥（ＮＰ１００）、单施园林废弃物堆肥（ＢＦ１００）、化肥减量１０％＋园林废弃物堆肥增施１０％（ＮＰ９０ＢＦ１１０）、化肥减量３０％＋园林废弃物堆肥增施３０％（ＮＰ７０ＢＦ１３０）、化肥减量５０％＋园林废弃物堆肥增施５０％（ＮＰ５０ＢＦ１５０）。

有机碳的名词解释

有机碳的名词解释有机碳是指由碳元素组成的有机物质。

在化学领域，有机物质是指由碳、氢和其他少量元素（如氧、氮、硫和磷等）组成的化合物。

有机碳是地球上生命存在的基础，也是构成生物体的重要组分。

在这篇文章中，我将详细解释有机碳的概念、特性以及其在生命科学、环境科学和可持续发展中的重要性。

一、有机碳的概念有机碳是有机物质中所含的碳元素的总量，包括生物体内的有机物、有机肥料和有机废弃物等。

它可以来源于植物、动物、微生物以及人类活动等因素。

有机碳存在于各种自然界的形式，如土壤、沉积物、水体和大气等。

此外，有机碳也存在于化石燃料和其他地质矿物中。

二、有机碳的特性1. 数量丰富：有机碳是地球上最丰富的碳质资源之一。

土壤中的有机碳储量巨大，它们在实现物质循环过程中起着关键的作用。

有机碳还储存在森林、湿地和海洋沉积物等地方。

2. 多样性：有机碳存在于各种形式中，如有机质、腐殖质、生物质以及溶解有机质等。

这些不同形式的有机碳在生命活动和生态系统中发挥着不同的功能和作用。

3. 生命周期：有机碳具有循环利用的特性。

植物通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为有机碳，并通过呼吸作用释放出二氧化碳。

生物体的死亡和分解导致有机碳重新进入土壤和水体中。

这种循环过程是维持生态平衡和地球生命活动的重要机制。

三、有机碳在生命科学中的重要性1. 细胞构成：有机碳是构成生物体细胞的基础。

细胞主要由碳水化合物、脂类和蛋白质等有机物质组成。

这些有机物质不仅提供细胞所需的能量和营养物质，还参与细胞内的代谢和调节过程。

2. 遗传物质：DNA和RNA是生物体内存储和传递遗传信息的重要分子。

它们是由有机碳构成的核苷酸链。

有机碳的存在保证了遗传物质的稳定性和可复制性。

3. 能量来源：有机碳是生物体能量来源的重要组成部分。

通过新陈代谢过程，有机碳被分解为能量丰富的化合物，如葡萄糖和脂肪酸，提供给生物体进行日常活动和生长发育所需的能量。

四、有机碳在环境科学中的重要性1. 土壤质量：有机碳是土壤肥力和质量的重要指标之一。

生物炭基肥制备及其农业应用研究进展

生物炭基肥制备及其农业应用研究进展岑应源;黄宝源;张观林;邓兰生;涂攀峰;邓丽芳【期刊名称】《江苏农业科学》【年(卷),期】2024(52)8【摘要】生物炭是碳化的生物质材料,具有比表面积大、孔隙度大、官能团丰富和吸附性能好等优点,被广泛应用于工业、农业等行业的实际生产。

然而,在农业生产过程中,单独使用生物炭存在养分易流失和肥料利用率较低的问题。

因此,以生物炭为载体制备而成的生物炭基肥作为一种新型缓释肥料而受到广泛关注。

然而,关于生物炭基肥制备方法及其优点和局限性缺乏系统而全面的报道。

对近年来生物炭基肥的组成、制备方法及其在农业中的应用进行总结归纳,讨论不同生物炭原料、肥料和黏结剂对生物炭基肥性能的影响;归纳掺杂法、造粒法、包膜法和吸附法4种生物炭基肥制备方法的优缺点;分析生物炭基肥作为肥料,在改善土壤理化性质、土壤微生物和土壤酶以及提高作物产量和品质方面的影响。

结果表明,以生物炭为载体与不同肥料通过不用方法制备而成的生物炭基肥,不仅能够实现废弃物的资源化利用,还能改善土壤的理化性质,调节土壤微生物和酶活性,提高植物对养分的利用效率以及减少土壤中的养分流失。

可见,生物炭基肥是促进农业绿色可持续发展的可行途径。

【总页数】8页(P15-22)【作者】岑应源;黄宝源;张观林;邓兰生;涂攀峰;邓丽芳【作者单位】仲恺农业工程学院园艺园林学院;华南农业大学生物质工程研究院/华南农业大学资源与环境学院【正文语种】中文【中图分类】S145.6【相关文献】1.生物炭及生物炭基肥在农业中的应用研究进展2.生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展3.生物炭基肥料的制备及在农业中的推广与应用4.生物炭和炭基肥在烟草农业的应用及展望5.生物炭基肥在我国的制备和应用研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

有机碳对土壤团聚体形成的影响研究进展

河南农业科学，2023，52（11）：10⁃20Journal of Henan Agricultural Sciencesdoi:10.15933/ki.1004-3268.2023.11.002有机碳对土壤团聚体形成的影响研究进展周家昊1，2，褚军杰2，3，孙万春2，邹平2，俞巧钢2，马军伟2，杨军1，4（1.长江大学农学院，湖北荆州434025；2.浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所，浙江杭州310021；3.浙江农林大学环境与资源学院，浙江杭州311300；4.长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心，湖北荆州434025）摘要：土壤有机碳（SOC ）作为参与生物地球化学循环的重要物质，在土壤团聚体形成与稳定中起重要作用。

回顾了土壤团聚体的定义、特征和形成理论，分析了SOC 在团聚体中的周转过程，综述了SOC 数量、SOC 结构、微生物残体碳及SOC 损失在土壤团聚体形成中的作用及影响，从土壤碳汇与团聚体的协同关系角度对健康土壤的培育提出建议，并对土壤团聚体领域未来研究方向作出展望，以期为土壤资源可持续发展提供参考。

关键词：土壤团聚体；有机碳；碳汇；胶结作用；微生物残体碳中图分类号：S156文献标志码：A文章编号：1004-3268（2023）11-0010-11Research Progress on the Effect of Organic Carbon on the Formationof Soil AggregatesZHOU Jiahao 1，2，CHU Junjie 2，3，SUN Wanchun 2，ZOU Ping 2，YU Qiaogang 2，MA Junwei 2，YANG Jun 1，4（1.College of Agriculture ，Yangtze University ，Jingzhou 434025，China ；2.Institute of Environmental Resources and Soil and Fertilizer ，Zhejiang Academy of Agricultural Sciences ，Hangzhou 310021，China ；3.School of Environment and Resources ，Zhejiang A &F University ，Hangzhou 311300，China ；4.Engineering Research Center of Ecology andAgricultural Use of Wetland ，Ministry of Education ，Yangtze University ，Jingzhou 434025，China ）Abstract ：Soil organic carbon （SOC ），as an important substance involved in biogeochemical cycles ，plays an important role in the formation and stability of soil aggregates.The definition ，characteristics and formation theory of soil aggregates were reviewed ，the turnover process of SOC in aggregates was analyzed ，and the role and influence of SOC quantity ，SOC structure ，microbial residue carbon and SOC loss in the formation of soil aggregates were reviewed.Suggestions on the cultivation of healthy soil were put forward from the perspective of the synergistic relationship between soil carbon sink and aggregates ，and the future research direction of soil aggregates was prospected in order to provide reference for the sustainable development of soil resources.Key words ：Soil aggregate ；Organic carbon ；Carbon sink ；Cementation ；Microbial residual carbon 收稿日期：2023-06-06基金项目：浙江省重点研发计划项目（2021C02035，2022C02045）作者简介：周家昊（1997-），男，湖北宜昌人，在读硕士研究生，研究方向：植物营养学。

基于13C_同位素标记法探究连作对丹参生长及光合碳分配的影响

㊀山东农业科学㊀２０２４ꎬ５６(２):９５~１０３ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２４.０２.０１３收稿日期:２０２３－０３－２８基金项目:国家自然科学基金面上项目(８２１７３９１７)ꎻ国家现代农业产业技术体系项目(ＣＡＲＳ－２１)ꎻ中央本级重大增减支项目(２０６０３０２)ꎻ山东省重点研发计划项目(２０２１ＺＤＳＹＳ１２)ꎻ齐鲁工业大学(山东省科学院)科教产融合创新试点工程项目(２０２２ＰＸ０９３)作者简介:孟缘(１９９８ )ꎬ女ꎬ山东德州人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事中药资源与质量控制研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｍｅｎｇｙｕａｎ６２６ｍｍ＠１６３.ｃｏｍ通信作者:刘伟(１９８１ )ꎬ男ꎬ山东潍坊人ꎬ博士ꎬ研究员ꎬ从事中药资源与质量控制研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｌｉｕｗｅｉ００７４＠１６３.ｃｏｍ基于１３Ｃ同位素标记法探究连作对丹参生长及光合碳分配的影响孟缘１ꎬ２ꎬ付心雨１ꎬ２ꎬ鞠吉东１ꎬ２ꎬ周冰谦２ꎬ卢恒２ꎬ王晓２ꎬ郭兰萍３ꎬ刘伟２(１.山东中医药大学药学院ꎬ山东济南㊀２５０３５５ꎻ２.齐鲁工业大学(山东省科学院)/山东省分析测试中心ꎬ山东济南㊀２５００１４ꎻ３.中国中医科学院中药资源中心ꎬ北京㊀１００７００)㊀㊀摘要:以１年龄盆栽丹参为研究对象ꎬ设置１３Ｃ脉冲标记处理与１２Ｃ正常处理ꎬ应用１３Ｃ脉冲标记法研究连作与非连作丹参光合碳分配规律ꎬ比较植株标记４０ｄ后的形态学与理化指标差异ꎬ分析丹参地上部㊁根部以及根际土壤碳的１３Ｃ丰度㊁碳同位素比率㊁１３Ｃ原子百分比以及单位干重样品的１３Ｃ总量ꎬ以明确连作对丹参生长与光合作用的影响机理ꎮ结果表明ꎬ连作条件下ꎬ丹参各部分生物量与叶绿素含量明显下降ꎬ抗氧化酶活性升高ꎻ有效成分中的丹参酮Ⅰ㊁丹参酮ⅡＡ㊁二氢丹参酮Ⅰ以及迷迭香酸含量均降低ꎻ连作显著影响１３Ｃ－光合碳分配比例ꎬ非连作丹参地上部㊁根部以及根际土壤中１３Ｃ－光合碳比率分别为２７.１４％㊁７２.８０％和０.０６％ꎬ连作丹参为５９.３８％㊁４０.５９％和０.０３％ꎮ综上ꎬ连作后ꎬ丹参生长发育与次生代谢受到明显影响ꎻ光合产物向地下部的转移能力降低ꎬ导致连作丹参根部生长发育受到明显抑制ꎻ丹参光合作用的强弱是反映丹参生长状况的重要指标ꎮ关键词:１３Ｃ脉冲标记法ꎻ光合碳ꎻ丹参ꎻ生长代谢ꎻ连作障碍中图分类号:Ｓ５６７.５＋３㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２４)０２－００９５－０９ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＣｒｏｐｐｉｎｇｏｎＧｒｏｗｔｈａｎｄＰｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃＣａｒｂｏｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＳａｌｖｉａｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａＢａｓｅｄｏｎ１３ＣＩｓｏｔｏｐｅＬａｂｅｌｉｎｇＭｅｎｇＹｕａｎ１ꎬ２ꎬＦｕＸｉｎｙｕ１ꎬ２ꎬＪｕＪｉｄｏｎｇ１ꎬ２ꎬＺｈｏｕＢｉｎｇｑｉａｎ２ꎬＬｕＨｅｎｇ２ꎬＷａｎｇＸｉａｏ２ꎬＧｕｏＬａｎｐｉｎｇ３ꎬＬｉｕＷｅｉ２(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰａｒｍａｃｙꎬＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅꎬＪｉｎａｎ２５０３５５ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＱｉｌｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ)/ＳｈａｎｄｏｎｇＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒꎬＪｉｎａｎ２５００１４ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅＲｅｓｏｕｒｃｅＣｅｎｔｅｒꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００７００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇ１￣ｙｅａｒ￣ｏｌｄｐｏｔｔｅｄＳａｌｖｉａｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａａｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｂ￣ｊｅｃｔꎬａｎｄｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅ１３Ｃｐｕｌｓｅｌａｂｅｌｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄ１２Ｃｎｏｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ.Ｔｈｅ１３Ｃｐｕｌｓｅｌａｂｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｄｎｏｎ￣ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａ.Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｐｌａｎｔｓａｆｔｅｒ３０ｄａｙｓｏｆｌａｂｅｌｉｎｇｗｅｒｅｒｅｃｏｒ￣ｄｅｄ.ＴｈｅａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄꎬｒｏｏｔａｎｄｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌｏｆＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｒ１３ＣａｂｕｎｄａｎｃｅꎬＣｉｓｏｔｏｐｅｒａｔｉｏꎬ１３Ｃａｔｏｍｉｃｐｅｒｃｅｎｔａｇｅａｎｄｔｏｔａｌ１３Ｃｃｏｎｔｅｎｔｐｅｒｕｎｉｔｄｒｙｗｅｉｇｈｔｓａｍｐｌｅｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａ￣ｌｙｚｅｄｔｏｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｏｎｇｒｏｗｔｈａｎｄｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｕｎｄｅｒｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｂｉｏｍａｓｓａｎｄｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｃｏｎｔｅｎｔｏｆｖａｒｉｏｕｓｐａｒｔｓｏｆＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａ㊀ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｅｎｚｙｍｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ.Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔａｎｓｈｉ￣ｎｏｎｅＩꎬｔａｎｓｈｉｎｏｎｅＩＩＡꎬｄｉｈｙｄｒｏｔａｎｓｈｉｎｏｎｅＩａｎｄｒｏｓｍａｒｉｎｉｃａｃｉｄｉｎｔｈｅａｃｔｉｖｅｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ.Ｔｈｅｄｉｓ￣ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｃａｒｂｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｓｏｆＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａｗａｓｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｒｏｏｔ>ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｐａｒｔ>ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌ.Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆ１３Ｃｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｃａｒｂｏｎ.Ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆ１３Ｃｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｃａｒｂｏｎｉｎｔｈｅａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｐａｒｔꎬｒｏｏｔａｎｄｒｈｉｚｏ￣ｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌｏｆｎｏｎ￣ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａｗｅｒｅ２７.１４％ꎬ７２.８０％ａｎｄ０.０６％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬｗｈｉｌｅｔｈｏｓｅｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａｗｅｒｅ５９.３８％ꎬ４０.５９％ａｎｄ０.０３％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.ＩｎｓｕｍｍａｒｙꎬｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｏｆＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａ.Ｔｈｅｐｈｏｔｏ￣ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｃａｒｂｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｉｎｔｏｔｈｅｒｏｏｔｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｉｍｅｉｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇＳ.ｍｉｌｔｉ￣ｏｒｒｈｉｚａꎬｗｈｉｃｈｌｉｍｉｔｅｄｔｈｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｏｏｔｓ.Ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｗａｓａｎｉｍｐｏｒ￣ｔａｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｔｕｓｏｆＳ.ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀１３ＣｐｕｌｓｅｌａｂｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎻＰｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｃａｒｂｏｎꎻＳａｌｖｉａｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａꎻＧｒｏｗｔｈｍｅｔａｂｏｌｉｓｍꎻＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅ㊀㊀植物生长过程中ꎬ大气中的ＣＯ２在植物光合作用下由气孔向叶内扩散ꎬ一部分以有机物的形式被固定于植物体内ꎬ传输至各个组织用于植物的正常生长发育ꎬ另一部分以呼吸作用产物㊁根际沉积㊁根系分泌物等形式输入到外界环境中[１－２]ꎮ光合碳在植物体内的转化速率和分配比例与植物的生长状态息息相关ꎬ目前一般认为植物在发育初期与生长旺盛期碳转化效率较高ꎬ此时植物根系活力强ꎬ碳转移速率也相应较高[３－４]ꎮ此外ꎬ植物体内光合碳的分配比例也受温度㊁光照强度及土壤理化性质等生长环境因子的综合影响ꎮ当生长条件不利于植物生长时ꎬ光合碳会优先分配到根部ꎻ当生长环境中的营养充足时ꎬ光合碳则在地上部分的分配比例较大[５]ꎮ因此ꎬ量化光合碳在植物体内的分配比例与存留情况ꎬ可直接判断植物的生长状态与光合作用强弱ꎮ丹参(ＳａｌｖｉａｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａＢｇｅ.)为唇形科鼠尾草属多年生直立草本植物ꎬ其干燥根茎为我国传统大宗药材[６]ꎬ在«神农本草经»«本草纲目»等古籍中均有记载ꎮ药用丹参制品多用于预防和治疗心脑血管疾病[７]ꎮ丹参的临床需求量随我国老龄人口数量的增加不断上升ꎬ目前主要依赖人工栽培满足市场需求ꎮ由于市场对中药材道地性的追求ꎬ目前丹参重茬种植现象普遍ꎮ丹参的根部性状与其大部分活性成分含量呈正相关ꎬ是决定丹参药材质量与药材分级的重要依据[８]ꎮ而丹参连作后植株矮小ꎬ根部变色萎缩ꎬ严重影响丹参药材的产量与质量ꎮ因此ꎬ重茬种植引发的连作障碍已成为制约丹参产业发展的常见问题ꎮ本课题组前期研究发现ꎬ丹参连作２年后根部鲜重与干重下降８０％左右ꎬ根粗减少２０％~３３％ꎬ主要有效成分丹参酮ⅡＡ与丹酚酸Ｂ的平均降幅分别为１９.３５％与６４.４０％[９]ꎻ张辰露等[１０]的研究也发现在丹参连作２~４年的种植区ꎬ丹参幼苗存活率低于４０％ꎬ且连作４年后减产达８５.６％ꎮ因此ꎬ连作障碍的形成机制及其消减技术成为目前丹参产业亟待研究和解决的问题ꎮ稳定性同位素１３Ｃ脉冲标记技术可有效示踪碳在植物体内的流转信息ꎬ是目前研究植物光合碳分配规律的常用方法之一[１１]ꎮ该方法在国内外多用于研究玉米㊁水稻㊁大豆㊁小麦等常见粮食和经济作物的光合碳分配情况[１２－１７]ꎮ基于以上成果ꎬ本研究选择稳定性同位素１３Ｃ脉冲标记技术ꎬ以１年生盆栽丹参为试验对象ꎬ探究连作与非连作条件下丹参在１３Ｃ－ＣＯ２脉冲标记３０ｄ后的光合碳分配情况ꎬ同时分析连作与非连作丹参的形态学与生理学差异ꎬ以期为连作对丹参生长的影响研究提供理论依据ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验材料丹参种子来自山东莱芜紫光生态园有限公司中药材种植基地ꎬ由山东中医药大学李佳教授鉴定为唇形科鼠尾草属植物丹参Ｓａｌｖｉａｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａ６９㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５６卷㊀Ｂｇｅ.ꎮ供试丹参连作与非连作土壤均采自山东莱芜紫光生态园有限公司中药材种植基地ꎬ质地为砂壤土ꎬ基本理化性质为:ｐＨ值７.９ꎬ电导率１.１ｍＳ/ｃｍꎬ有机质含量０.６１％㊁全氮０.０６％㊁镁１１.０３ｇ/ｋｇ㊁铁４９.８６ｇ/ｋｇ㊁钙１４.８９ｇ/ｋｇ㊁有效磷０.０３ｇ/ｋｇ㊁速效钾０.２８ｇ/ｋｇꎮ标记用１３Ｃ－ＣＯ２纯度为９９ａｔｏｍ％ꎬ购于武汉纽瑞德特种气体有限公司ꎮ１.２㊀试验方法１.２.１㊀试验设计㊀试验于山东省分析测试中心的光照培养室进行ꎮ其平均温度(２３ʃ１)ħꎬ空气相对湿度７０％ꎬ光照时间为８ʒ００１８ʒ００ꎬ采用盆栽土培的试验方式ꎮ丹参生长周期为２０２１年１２月育苗ꎬ２０２２年４月移栽至花盆中ꎬ２０２２年１０月选择长势良好㊁大小相似的丹参植株进行后续试验ꎮ本试验共设５个处理:ＣＫ组(１３Ｃ－ＣＯ２标记ꎬ无丹参种植的非连作土壤)㊁Ａ组(１３Ｃ－ＣＯ２标记ꎬ丹参移栽至非连作土壤)㊁Ｂ组(１３Ｃ－ＣＯ２标记ꎬ丹参移栽至连作土壤)㊁Ｃ组(１２Ｃ－ＣＯ２标记ꎬ丹参移栽至非连作土壤)㊁Ｄ组(１２Ｃ－ＣＯ２标记ꎬ丹参移栽至连作土壤)ꎮ其中ꎬＡ组与Ｃ组为非连作丹参组(Ｆ组)ꎬＢ组与Ｄ组为连作丹参组(Ｌ组)ꎮ在１３Ｃ与１２Ｃ环境中标记同化４０ｄ后破坏取样ꎬ测定各项指标ꎮ试验时间为２０２２年１１１２月ꎮ１.２.２㊀盆栽试验㊀选择颗粒饱满㊁大小相近的丹参种子ꎬ清洗干净后浸泡并于４ħ冰箱中密封保存备用ꎮ将培育用土与基质均匀铺在２４穴育苗盘中ꎬ每穴放置３~５粒前处理好的丹参种子ꎬ轻撒一层薄土ꎬ放于光照培养室中等待萌芽ꎮ待长至１２~１６叶且抵抗力较强时ꎬ选择大小相似的丹参幼苗移到较大陶瓷花盆中继续培养ꎮ１.２.３㊀稳定性同位素１３Ｃ脉冲标记㊀取丹参种植田中的连作土与非连作土ꎬ选择大小相同㊁长势良好的盆栽丹参进行换土处理ꎬ在阴暗处过渡５~７ｄꎬ然后于光照培养室内继续培养ꎮ标记试验在特制的玻璃同化箱(８０ｃｍˑ８０ｃｍˑ１００ｃｍ)中进行ꎬ箱中配有光谱灯㊁温度计㊁风扇与ＣＯ２浓度检测仪ꎮ标记参照参考文献[１８－１９]中的方法进行ꎮ将ＣＫ组㊁Ａ组㊁Ｂ组放进同化箱后密封ꎬ检查密闭性ꎬ每天光照１０ｈ(８ʒ００１８ʒ００)ꎬ昼夜温度分别为(２３ʃ１)ħ和(２０ʃ１)ħꎬ相对湿度为５０％ꎮ标记前用３.５ｍｏｌ/ＬＮａＯＨ溶液吸收箱内ＣＯ２至浓度为４００ｍｇ/Ｌ后ꎬ用软管通过预留孔注入１３Ｃ－ＣＯ２气体ꎬ每次充气至ＣＯ２浓度在７５０~９５０ｍｇ/Ｌ范围内ꎬ待浓度降至４５０ｍｇ/Ｌ以下时再次充气ꎮ３０ｄ后打开同化箱与根箱ꎬ让试验组丹参继续同化培养１０ｄ后ꎬ破坏性取样用于后续指标检测ꎮ１.３㊀测定项目及方法１.３.１㊀丹参生物量㊀将各组丹参从花盆中取出ꎬ刷去叶子与根部的表面浮土ꎬ清理干净后分别测定地上部分与地下部分生物量ꎬ记录好数据后放于烘箱中８５ħ烘１５~３０ｍｉｎꎬ温度调至７０ħ后烘干至恒重ꎬ记录干重并计算折干率ꎮ１.３.２㊀丹参形态学指标㊀记录各组丹参的完整叶片数㊁枯叶数以及总叶片数ꎻ用直尺测量每个叶片的最大叶长与最大叶宽ꎬ计算叶长/叶宽与叶面积ꎻ用直尺测量丹参主根从芦头到根尖之间的长度与横向直径ꎬ记为最长根长与主根直径ꎻ同时记录直径在０.２ｃｍ以上的根数ꎬ记为分根数ꎮ１.３.３㊀１３Ｃ同位素指标㊀用抖根法采集Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ组丹参的根际土壤ꎬ烘干ꎮ将丹参地上部㊁根部以及根际土壤干样过８０目筛ꎬ分别取１ｇ送至深圳市华科精信检测科技有限公司进行１３Ｃ丰度(δ１３Ｃ)㊁碳同位素比率(１３Ｃ/１２Ｃ)㊁碳原子百分比与单位干重样品的１３Ｃ总量检测ꎮ１２Ｃ－ＣＯ２生长环境下的对照组丹参存在１３Ｃ自然丰度ꎬ１３Ｃ丰度用δ１３Ｃ值表示ꎬ标准物选择美国卡罗莱纳州白垩系ＰｅｅＤｅｅ组美洲拟箭石化石(ＰＤＢ)ꎮ其计算公式如下:δ１３Ｃɢ()＝１３Ｃ样品/１２Ｃ样品－１３ＣＰＤＢ/１２ＣＰＤＢ１３ＣＰＤＢ/１２ＣＰＤＢˑ１０００ꎮ式中ꎬ１３Ｃ样品/１２Ｃ样品为物质中稳定碳同位素相对量的比值ꎬ１３ＣＰＤＢ/１２ＣＰＤＢ为固定值０.０１１２３７２[２０]ꎮ１.３.４㊀丹参生理指标㊀分光光度法测定丹参叶片叶绿素含量ꎻ采用蒽酮比色法测定丹参叶片与根部的可溶性糖㊁葡萄糖以及果糖含量ꎻ间苯二酚法测定丹参蔗糖含量ꎻ采用分光光度法测定丹参超氧化物歧化酶(ＳＯＤ)活性和丙二醛(ＭＤＡ)含量ꎬ微量法检测过氧化物酶(ＰＯＤ)活性ꎮ１.３.５㊀丹参有效成分含量㊀对照品溶液配制:精密称取丹参酮Ⅰ０.００３９ｇ㊁丹参酮ⅡＡ０.００３７ｇ㊁隐丹参酮０.００３４ｇ㊁二氢丹参酮Ⅰ０.００３４ｇꎬ分别溶解于甲醇后定容于２５ｍＬ容量瓶中ꎬ依次吸７９㊀第２期㊀㊀㊀孟缘ꎬ等:基于１３Ｃ同位素标记法探究连作对丹参生长及光合碳分配的影响取１㊁３㊁３㊁３ｍＬ于１０ｍＬ试管中配成脂溶性混标ꎻ精密称取丹酚酸Ｂ０.００３０ｇ㊁迷迭香酸０.００４２ｇ㊁丹参素０.００４１ｇꎬ溶解于甲醇后分别定容于１０ｍＬ容量瓶中ꎮ供试品溶液的配制与色谱条件的选择参考本课题组前期检测丹参有效成分的方法[２１]ꎬ并进行线性关系考察ꎮ１.４㊀数据处理与分析用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ处理数据ꎬ用ＳＰＳＳ２６.０软件进行差异显著性分析㊁Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析以及主成分分析ꎬ用Ｏｒｉｇｉｎ软件制图ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀连作对丹参１３Ｃ－光合碳分配比例的影响根据１３Ｃ同位素丰度检测结果(表１㊁图１)ꎬ丹参标记同化后１３Ｃ－光合碳的分配比率表现为根部>地上部>根际土壤ꎬ真正到达根际土壤的光合产物占比极小ꎮ连作丹参根部的１３Ｃ丰度较非连作丹参增加８.９８％ꎬ地上部增加１倍以上ꎬ但根际土壤中的１３Ｃ丰度却降低１８.６０％ꎮ分析原因可能为本次１３Ｃ标记同化时间在４０ｄ以上ꎬ非连作丹参的生长活动旺盛ꎬ光合碳转移速率较快ꎬ１３Ｃ－光合碳自上而下转移ꎬ大部分存留于根部ꎬ一部分向根际土壤中释放ꎮ地上部的１３Ｃ－光合碳逐渐被１２Ｃ－光合碳取代ꎬ因此非连作丹参体内固定的１３Ｃ－光合碳仅为连作丹参的７４.８４％ꎬ且根部含量较高ꎮ连作丹参地上部与根部的１３Ｃ－光合碳分配量差异明显小于非连作ꎬ正是因为连作条件下丹参中１３Ｃ－光合碳转化效率较低的缘故ꎮ连作丹参(Ｂ组)地上部㊁根部的１３Ｃ/１２Ｃ值分别较非连作丹参(Ａ组)增加８０.９４％与８.２８％ꎬ但根际土壤中却降低０.１５％ꎮＢ组地上部㊁根部的１３Ｃ含量分别较Ａ组增加７５.０５％㊁２.９９％ꎬ根际土壤中含量则减少４.７７％ꎮ这均说明连作丹参的１３Ｃ－光合碳大部分滞留于地上部ꎬ根际土壤中分配的量较少ꎬ而非连作丹参的光合碳转化效率则较高ꎻ非连作丹参叶片中的光合碳被自然环境中的１２Ｃ－ＣＯ２逐步取代ꎬ所以地上部的１３Ｃ含量明显降低ꎬ根部与根际土壤中的含量则较高ꎮ㊀㊀表１㊀标记试验１３Ｃ同位素丰度检测及１３Ｃ－光合碳分配部位组别δ１３Ｃ/ɢ１３Ｃ/１２Ｃ值１３ＣＡＴ/％１３Ｃ/(ｍｇ/ｇ)地上部Ａ组４１３８.３６３０ʃ７.６７６１０.０５７７ʃ０.００１０５.４５８９ʃ０.００３９２１.１３２５ʃ０.０１６９Ｂ组８２９４.１１３０ʃ１０.４７１１０.１０４４ʃ０.０００３９.４５６３ʃ０.００２５３６.９９２６ʃ０.００１２自然丰度－２７.０９３３ʃ１.４０２７０.０１０９ʃ０.０００１１.０８１５ʃ０.０００４４.０２２８ʃ０.０００２根部Ａ组１１１４９.６７００ʃ７.９９１９０.１３６５ʃ０.０００２１２.０１２２ʃ０.０００９４７.４９９６ʃ０.００８２Ｂ组１２１５１.２４００ʃ９.６４２４０.１４７８ʃ０.０００２１２.８７５５ʃ０.００１７４８.９２０７ʃ０.００１１自然丰度－２２.１８３３ʃ０.７６５７０.０１１１ʃ０.０００２１.０８６９ʃ０.００１０４.４３５２ʃ０.００２０根际土壤Ａ组－１３.２９００ʃ０.７４５７０.０１１１ʃ０.０００１１.０９６６ʃ０.００１１０.４０２９ʃ０.００２６Ｂ组－１４.９２００ʃ１.６２０００.０１１１ʃ０.０００１１.０９４８ʃ０.００２２０.３８３７ʃ０.０００３ＣＫ组－２.１６６７ʃ０.０７４１０.０１１２ʃ０.０００１１.１０８９ʃ０.０００９０.３４０２ʃ０.０００３自然丰度－２２.０５３３ʃ０.７３０８０.０１１０ʃ０.０００１１.０８７０ʃ０.０１５６０.４６４０ʃ０.０１３５㊀㊀注:δ１３Ｃ１３Ｃ丰度ꎬ１３Ｃ/１２Ｃ碳同位素比率ꎬ１３ＣＡＴ碳原子百分比ꎬ１３Ｃ单位干重样品的１３Ｃ含量ꎻ各部位自然丰度样品均来自１２Ｃ－ＣＯ２对照组混合取样ꎻＣＫ组为无丹参种植且未遮蔽状态下的空白土壤取样ꎮ图１㊀连作与非连作丹参各部位１３Ｃ－光合碳含量比率２.２㊀连作对丹参生物量积累的影响由表２可知ꎬＬ组丹参地上㊁地下部的鲜㊁干重都明显低于Ｆ组ꎮＢ组地上㊁地下部的鲜㊁干重较Ａ组分别降低２８.１％㊁１５.２％㊁５１.２％㊁３２.６％ꎬＤ组较Ｃ组分别降低２７.１％㊁３０.２％㊁２５.３％和２５.２％ꎮＢ组丹参的折干率高于Ａ组ꎬ差异不显著ꎬＤ组丹参的折干率低于Ｃ组ꎬ差异也不显著ꎮ在通入１３Ｃ－ＣＯ２后ꎬ１３Ｃ试验组的丹参生物量积累８９㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５６卷㊀高于１２Ｃ试验组ꎬ这可能是因为ＣＯ２短时间内快速升高刺激丹参生长的缘故ꎮ以上结果表明连作不利于丹参地上部与地下部的生物量积累ꎬ重茬种植明显影响丹参总体产量ꎮ㊀㊀表２㊀连作与非连作丹参的单株生物量积累差异组别地上部鲜重/ｇ地上部干重/ｇ地下部鲜重/ｇ地下部干重/ｇ折干率/％Ｆ组Ａ组８.１１ʃ３.１８ａ１.３２ʃ０.１６ａ８.９１ʃ３.３９ａ１.８７ʃ１.３５ａ１９.７５ʃ６.８７ａＣ组４.７６ʃ１.１７ａｂ０.８６ʃ０.１６ｂｃ４.７８ʃ１.７９ａｂ１.２７ʃ０.４８ａ２６.７５ʃ４.３２ａＬ组Ｂ组５.８３ʃ１.１６ａｂ１.１２ʃ０.２１ａｂ４.３５ʃ２.４７ａｂ１.２６ʃ０.７２ａ２９.２５ʃ３.６３ａＤ组３.４７ʃ０.９０ｂ０.６０ʃ０.０７ｃ３.５７ʃ１.２５ｂ０.９５ʃ０.５０ａ２４.７５ʃ５.８５ａ㊀㊀注:同列数据后不同小写字母表示组别间差异显著(Ｐ<０.０５)ꎬ下同ꎮ２.３㊀连作对丹参形态学指标的影响２.３.１㊀连作与非连作丹参地上部形态学指标差异㊀连作丹参植株较矮小ꎬ叶片发黄萎蔫ꎮ由表３可知ꎬＬ组丹参的枯叶数高于Ｆ组ꎬ叶片数㊁总叶片数和叶面积均低于Ｆ组ꎬ叶长与叶宽的比值相差不大ꎮ连作丹参叶片数少㊁叶面积小ꎬ不利于丹参进行光合作用ꎬ直接影响丹参的光合产物积累ꎮ㊀㊀表３㊀连作与非连作丹参的地上部形态学指标差异组别叶片数枯叶数总叶片数叶面积/ｃｍ２叶长/叶宽Ｆ组Ａ组６７.５ʃ１５.３４ａ１２.０ʃ６.７８ａｂ７９.５ʃ８.５６ａ４２２.７４ʃ７３.８１ａ１.００~２.０８Ｃ组３１.０ʃ３.６７ｂｃ７.５ʃ３.２０ｂ３８.５ʃ１.６６ｂ２１７.６０ʃ３７.９４ｂ１.３３~１.９３Ｌ组Ｂ组４８.５ʃ１０.２３ａｂ２０.５ʃ５.１７ａ６９.０ʃ５.３９ａ３２６.６８ʃ１６.３０ａ１.２９~２.４０Ｄ组２６.０ʃ７.８７ｃ１２.５ʃ４.１５ａｂ３８.５ʃ４.５０ｂ１８３.７６ʃ４７.８６ｂ１.２２~１.７７２.３.２㊀连作与非连作丹参地下部形态学指标差异㊀丹参根部的形态与活力直接影响其对营养物质的吸收能力ꎬ养分吸收能力差不仅不利于丹参的正常生长发育ꎬ对光合产物的运输也会产生消极影响ꎮ由表４可以看出ꎬＦ组丹参的地下部明显比Ｌ组发达ꎮＦ组主根较粗ꎬ根长且分根较多ꎬＬ组的各项数据均小于Ｆ组ꎬ其中最长根长的差距最大ꎮ㊀㊀表４㊀㊀㊀连作与非连作丹参的地下部形态学指标差异组别最长根长/ｃｍ主根直径/ｃｍ分根数/条Ｆ组Ａ组３１.００ʃ７.７１ａ０.７０ʃ０.１６ａ８.００ʃ１.８７ａＣ组１６.００ʃ２.４５ａ０.６３ʃ０.１３ａ５.７５ʃ０.４３ｂＬ组Ｂ组２０.５０ʃ１.６６ａ０.６３ʃ０.１３ａ４.７５ʃ１.０９ａｂＤ组１４.７５ʃ２.５９ｂ０.５０ʃ０.０７ａ４.２５ʃ１.０９ｂ㊀㊀２.４㊀连作对丹参理化性状的影响２.４.１㊀连作与非连作丹参叶绿素含量及抗氧化酶活性差异㊀叶绿素含量的降低会影响丹参的光合作用ꎬ降低光合产物的积累量ꎬ不利于光合碳在丹参体内的固定ꎬ从而影响丹参的正常生长发育ꎮ由图２可以看出ꎬ连作丹参的叶绿素ａ㊁叶绿素ｂ㊁叶绿素ａ＋ｂ及类胡萝卜素含量与非连作丹参相比分别降低４２.４％㊁４１.５％㊁４２.１％和３７.０％ꎮ图２㊀连作与非连作丹参叶片叶绿素含量差异作为植物体内的抗氧化能力指标ꎬＳＯＤ可催化超氧阴离子自由基ꎬＰＯＤ可降低毒性ꎬＭＤＡ含量可以直观反映植株受胁迫损伤的程度ꎮ由图３可以看出ꎬ连作丹参叶片的ＳＯＤ㊁ＰＯＤ活性与ＭＤＡ含量都有不同程度的增加ꎬ且ＭＤＡ含量增幅较大ꎬＳＯＤ㊁ＰＯＤ活性分别升高１６２.２％㊁２６.３％ꎬＭＤＡ含量增加２８４.２％ꎮ表明丹参连作后细胞受到胁迫与氧化损伤ꎬ体内的抗氧化酶系统积极应答ꎬ以对抗连作带来的伤害ꎮ２.４.２㊀连作与非连作丹参糖类成分含量差异㊀由图４可以看出ꎬ连作丹参叶片和根中可溶性糖㊁９９㊀第２期㊀㊀㊀孟缘ꎬ等:基于１３Ｃ同位素标记法探究连作对丹参生长及光合碳分配的影响蔗糖㊁葡萄糖与果糖的含量均低于非连作丹参ꎬ其中与Ｆ组相比Ｌ组叶片各糖类成分分别减少６５.４％㊁５８.６％㊁３５.４％和４４.６％ꎬ根部可溶性糖㊁蔗糖㊁果糖含量分别减少５９.９％㊁２６.３％㊁３１.８％ꎮ光合作用的主要产物为碳水化合物ꎬ该结果表明连作丹参的光合能力明显低于非连作丹参ꎮ图３㊀连作与非连作丹参抗氧化能力指标差异２.５㊀丹参有效成分含量分析由图５可知ꎬ与非连作丹参相比ꎬ连作丹参水溶性有效成分中的丹酚酸Ｂ含量升高２８.８％ꎬ迷迭香酸含量减少５１.４％ꎮ由图６可知ꎬ连作条件下丹参的脂溶性有效成分除隐丹参酮含量增加５０.０％外ꎬ丹参酮Ⅰ㊁丹参酮ⅡＡ㊁二氢丹参酮Ⅰ含量都有所下降ꎬ质量分数分别降低５５.４％㊁４.４％㊁１００％ꎬ其中二氢丹参酮Ⅰ含量急剧下降ꎬ在连作丹参根部难以检测到ꎮ总而言之ꎬ连作后丹参的有效成分含量降低明显ꎬ质量整体下降ꎮ图４㊀连作与非连作丹参叶片与根中糖分含量差异图５㊀连作与非连作丹参水溶性有效成分含量差异Ｌ组二氢丹参酮Ⅰ含量极低ꎬ未达到检测最低值ꎮ图６㊀连作与非连作丹参脂溶性有效成分含量差异２.６㊀丹参各项生长指标间的Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析以丹参地上部１３Ｃ含量(ａ)㊁根部１３Ｃ含量(ｂ)㊁根际土壤１３Ｃ含量(ｃ)㊁地上部鲜重(ｄ)㊁地下部鲜重(ｅ)㊁总叶片数(ｆ)㊁最长根长(ｇ)㊁主根直径(ｈ)㊁叶绿素ａ＋ｂ含量(ｉ)㊁ＳＯＤ活性(ｊ)㊁ＰＯＤ活性(ｋ)㊁ＭＤＡ含量(ｌ)㊁脂溶性有效成分含量(ｍ)和水溶性有效成分含量(ｎ)为相关性分析因子ꎬ进行丹参光合碳分配比例㊁形态指标与理化００１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５６卷㊀指标的Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析ꎬ相关系数见表５ꎮ表明ꎬ丹参地上部１３Ｃ含量和根部１３Ｃ含量与丹参水溶性有效成分含量㊁ＳＯＤ活性以及ＭＤＡ含量极显著正相关(Ｐ<０.０１)ꎬ与总叶片数(Ｐ<０.０５)㊁最长根长(Ｐ<０.０５)㊁叶绿素ａ＋ｂ含量(Ｐ<０.０１)以及丹参脂溶性有效成分含量(Ｐ<０.０１)呈显著或极显著负相关ꎻ叶绿素ａ＋ｂ含量与其他指标的相关性较强ꎮ表明ꎬ丹参有效成分含量受多种因素的综合影响ꎬ包括总叶片数㊁叶绿素含量以及ＳＯＤ活性等ꎮ㊀㊀表５㊀丹参光合碳分配比例㊁形态指标与理化指标的Ｐｅａｒｓｏｎ相关性(ｎ＝１４)因子ａｂｃｄｅｆｇｈｉｊｋｌｍｎａ１.０００ｂ１.０００∗∗１.０００ｃ－０.２００－０.２０９１.０００ｄ－０.４９０－０.５０２０.１４８１.０００ｅ－０.７２９－０.７３２０.０６００.６９８１.０００ｆ－０.８３０∗－０.８３５∗－０.１２１０.７３４０.７９８１.０００ｇ－０.８３７∗－０.８４１∗０.５１９０.７０１０.７６７０.６５０１.０００ｈ－０.３７４－０.３７２－０.３７２０.３０９０.８１３∗０.５５００.２７５１.０００ｉ－１.０００∗∗－１.０００∗∗０.１９３０.４８２０.７３２０.８２９∗０.８３２∗０.３８４１.０００ｊ０.９６４∗∗０.９６２∗∗－０.３６６－０.３５１－０.６７１－０.６６３－０.８５８∗－０.３０６－０.９６５∗∗１.０００ｋ０.３６６０.３７４－０.２６４－０.４６１－０.８２０∗－０.４５９－０.５０２－０.７６０－０.３７２０.３７５１.０００ｌ０９９５∗∗０.９９４∗∗－０.２１７－０.４１１－０.６６３－０.７８３－０.８０７－０.３１２－０.９９５∗∗０.９７３∗∗０.３０２１.０００ｍ－０.９９９∗∗－０.９９９∗∗０.１８７０.５１００.７３５０.８５３∗０.８２８∗０.３８２０.９９９∗∗－０.９５２∗∗－０.３７７－０.９９１∗∗１.０００ｎ０.９４５∗∗０.９４７∗∗－０.１５６－０.６７５－０.６８５－０.８５９∗－０.８５８∗－０.２５３－０.９４０∗∗０.８６４∗０.２３５０.９２６∗∗－０.９４７∗∗１.０００㊀㊀注:∗㊁∗∗分别表示在０.０５㊁０.０１水平上显著相关ꎮ２.７㊀丹参各项生长指标的主成分分析丹参各项生长指标之间存在较强相关关系ꎬ通过对以上指标进行主成分分析可以筛选出主成分因子ꎬ从而对丹参的生长状况进行综合评价ꎬ结果见表６ꎮ地上部１３Ｃ含量㊁根部１３Ｃ含量㊁根际土壤１３Ｃ含量三者的特征根值均>１.０ꎬ方差百分比之和超过９０％ꎬ累积方差贡献率达９２.７５４％ꎬ因此ꎬ前三个主成分已足够描述丹参的生长状况ꎮ地上部１３Ｃ含量㊁根部１３Ｃ含量和根际土壤１３Ｃ含量所表现出来的植物固碳能力与光合作用强弱可直接反映丹参的生长发育状况ꎮ㊀㊀表６㊀丹参主要生长指标的主成分分析成分初始特征值总计方差百分比/％累积贡献率/％提取载荷平方和总计方差百分比/％累积贡献率/％地上部１３Ｃ含量９.７０５６９.３２４６９.３２４９.７０５６９.３２４６９.３２４根部１３Ｃ含量１.９５４１３.９６０８３.２８４１.９５４１３.９６０８３.２８４根际土壤１３Ｃ含量１.３２６９.４７０９２.７５４１.３２６９.４７０９２.７５４地上部鲜重０.８４８６.０５５９８.８０９地下部鲜重０.１６７１.１９０９９.９９９３㊀讨论与结论稳定性同位素１３Ｃ标记技术使定量研究光合碳的动态变化与存留状态成为现实ꎬ有效揭示了碳元素在植物体内与植物－土壤－微生物之间的周转循环[２２]ꎬ目前被广泛应用于研究陆生与水生植物的光合碳分配规律㊁土壤有机碳循环以及鉴定土壤微生物的群落结构和功能等方面[２３]ꎮ孔玉华等[２４]利用１３Ｃ脉冲标记法发现侧柏光合碳分配规律为地上部>地下部>根际土壤ꎬ大部分１３Ｃ－光合碳被用于侧柏自身的生长ꎬ根际土壤中只存留了极少部分的１３Ｃ－光合碳ꎻ蔡章林等[１]发现１３Ｃ在枫香和山乌桕幼苗体内首先富集于叶片ꎬ后慢慢向根部转移ꎮ以上研究结果与本研究对丹参光１０１㊀第２期㊀㊀㊀孟缘ꎬ等:基于１３Ｃ同位素标记法探究连作对丹参生长及光合碳分配的影响合碳分配情况的结论大致相似ꎬ光合碳在植物－土壤系统中基本以植物叶ң茎ң根再到根际土壤的路径向下转移ꎬ大部分存留于植物体内ꎬ根际土壤中１３Ｃ－光合碳含量较少ꎮ生长环境的变化可能改变植物代谢与生理适应情况ꎬ从而引发植物光合碳分配比例与碳同位素比值的变化[２５]ꎮ刘萍等[２６]利用１３Ｃ脉冲标记法发现施氮量为１００ｍｇ/ｋｇ时ꎬ水稻的生长势显著高于其他施氮量ꎬ且提高了光合碳在根际土壤的分配比例ꎮ光合碳通过根系凋亡与根系分泌物的释放进入根际土壤ꎬ连接起植物㊁土壤及土壤微生物ꎬ因此植物的光合作用是生物与地球环境碳循环的首要驱动因子[２７－２８]ꎮ孔玉华等[２４]也发现种植密度影响１３Ｃ－光合碳在植物地上部与根部的分配比例ꎬ地上部的光合碳分配量随种植密度的增大而增加ꎬ根部的光合碳分配量则随之减少ꎮ本研究中ꎬ连作条件下丹参的总生物积累量与生长发育情况都与非连作丹参有明显差异ꎮ其中ꎬ连作丹参水溶性有效成分中的丹酚酸Ｂ含量升高２８.８％ꎬ但迷迭香酸含量降低５１.４％ꎬ且连作条件下丹参的脂溶性有效成分总量明显降低ꎻ在１３Ｃ标记试验中ꎬ连作丹参地上部的光合碳含量明显高于非连作丹参ꎬ而根部光合碳含量相差不大ꎬ表明连作条件下光合碳传递至根部的量较少ꎬ说明连作丹参受连作土壤的负面影响ꎬ光合碳转移速率明显低于非连作丹参ꎮ综上ꎬ连作对丹参的生长发育与药效均有明显的负面影响ꎮ丹参光合作用的强弱是反映丹参生长状况的重要指标ꎮ则连作引发的丹参形态不佳及生理状态受损在影响其光合产物积累的同时ꎬ还减缓了光合产物的运输速率ꎬ从而降低光合产物在根部的分配比例ꎬ造成连作丹参质量受损㊁产量下降ꎻ连作条件下丹参光合作用产生的初生代谢产物合成受限ꎬ进而影响丹参次生代谢产物的积累ꎬ最终影响其药效ꎮ因此推测连作对丹参光合作用的影响是连作丹参药效降低的原因之一ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀蔡章林ꎬ赵厚本ꎬ蔡继醇ꎬ等.用１３Ｃ标记法研究光合碳在枫香和山乌桕幼苗体内的留存及分配动态[Ｊ].应用与环境生物学报ꎬ２０２３ꎬ２９(２):４０８－４１３.[２]㊀王艳红ꎬ于镇华ꎬ李彦生ꎬ等.植物－土壤－微生物间碳流对大气ＣＯ２浓度升高的响应[Ｊ].土壤与作物ꎬ２０１８ꎬ７(１):２２－３０.[３]㊀解丽娜.水盐因子对滨海盐沼土壤微生物及植物－土壤碳分配的影响[Ｄ].上海:华东师范大学ꎬ２０２２. [４]㊀ＲｅｍｕｓＲꎬＨüｖｅＫꎬＰöｒｓｃｈｍａｎｎＪꎬｅｔａｌ.Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｔｉｍｅ￣ｐｏｉｎｔｗｈｅｎ１４Ｃｔｒａｃｅｒａｃｃｕｒａｔｅｌｙｒｅｆｌｅｃｔｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈａｔｅｕｓｅｉｎｔｈｅｐｌａｎｔ￣ｓｏｉｌｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＰｌａｎｔａｎｄＳｏｉｌꎬ２０１６ꎬ４０８(１/２):４５７－４７４.[５]㊀ＬｕｏＹꎬＸｉａｏＭＬꎬＹｕａｎＨＺꎬｅｔａｌ.Ｒｉｃｅｒｈｉｚｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｏ￣ｍｏｔｅｓｔｈｅｂｕｉｌｄ￣ｕｐｏｆｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｉｎｓｏｉｌｖｉａｆｕｎｇａｌｎｅｃｒｏ￣ｍａｓｓ[Ｊ].ＳｏｉｌＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０２１ꎬ１６０:１０８３４５. [６]㊀国家药典委员会.中国药典:一部[Ｍ].北京:中国医药科技出版社ꎬ２０２０:７７.[７]㊀杨萍ꎬ李杰ꎬ周风华ꎬ等.丹参酮ⅡＡ对过氧化氢损伤心肌细胞的保护作用及机制研究[Ｊ].时珍国医国药ꎬ２０１０ꎬ２１(ｌ):３－５.[８]㊀尉广飞ꎬ李佳ꎬ刘谦ꎬ等.丹参根部颜色及其与活性成分含量的相关性研究[Ｊ].山东农业科学ꎬ２０１５ꎬ４７(８):５９－６２. 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李比希矿质营养学说对农业发展的意义

一、前言李比希（Justus Freiherr von Liebig，1803年5月12日-1873年4月18日）是德国著名的化学家和农学家，他的矿质营养学说对于农业发展产生了深远的影响。

本文将探讨李比希矿质营养学说对农业发展的意义。

二、矿质营养学说的基本内容李比希矿质营养学说主要包括以下几个基本内容：1. 植物生长需要的主要元素：李比希通过大量的实验研究，发现植物生长需要的主要元素包括氮、磷、钾等。

这些元素对植物的生长发育起着至关重要的作用。

2. 土壤肥力的源泉：李比希提出了土壤肥力的源泉是来自于矿物质的观点。

他认为土壤中的各种矿物质是植物生长的重要营养物质来源。

3. 人工合成肥料的研发：基于对矿物质营养学的研究，李比希提出了人工合成肥料的概念，并进行了相应的实验研究。

这为农业生产提供了新的营养补给途径。

三、矿质营养学说对农业发展的意义李比希矿质营养学说对农业发展产生了深远的影响，主要体现在以下几个方面：1. 提高了农业生产效率：通过研究土壤中的矿物质，李比希指出了土壤肥力的重要来源，为农民提供了科学的施肥方法，提高了农作物的产量和质量。

2. 推动了肥料工业的发展：李比希的矿质营养学说为肥料工业的发展提供了科学依据，促进了肥料的生产和应用，推动了肥料工业的发展。

3. 促进了农业科技的进步：李比希的研究推动了农业科技的进步，激发了更多人对农业生产的关注和研究，促进了农业科技的发展。

4. 为土壤保护和管理提供了科学依据：李比希的矿质营养学说为土壤保护和管理提供了科学依据，促进了科学化的农业生产方式。

四、结语通过对李比希矿质营养学说对农业发展的意义的探讨，我们不难发现，作为一位杰出的化学家和农学家，李比希的研究对于农业生产产生了深远的影响。

他提出的土壤肥力的源泉来自于矿物质的观点，为农业生产提供了新的思路和方法，推动了农业科技的进步，为农业的可持续发展做出了重要贡献。

在今后的农业生产中，我们应该继续借鉴李比希的矿质营养学说，不断完善科学的施肥方法，促进农业生产的高效、可持续发展。