论文答辩葛体达.ppt

1、1,番茄对有机氮的吸收及土壤可溶性有机氮行为特性研究,博士生：葛体达 导 师：黄丹枫 教授 专 业：蔬菜学 研究方向：植物营养生理生态,2020年9月23日,2020/9/23,.2.,1. 论文的背景,2. 研究思路和主要内容,4. 土壤可溶性有机氮行为特性,5. 主要结论,3. 番茄对有机氮的吸收利用特性,论 文 内 容 提 要,6. 后续工作展望,2020/9/23,.3.,1. 论 文 背 景,氮是植物生长最重要的元素之一，亦是全球生态系统物质循环的重要组成部分 土壤有机氮直接或间接影响微生物活性及氮养分的生物有效性，是矿质氮的源和汇 土壤有机氮矿化被认为是调节生态系统营养循环和全球碳

2、循环的重要过程 植物有机氮营养现象的深刻揭示 传统的矿质营养观念的改变导致许多生态学问题的再认识,2020/9/23,.4.,有机氮源（ON）利用植物氮源利用的多样性,极端环境野生植物（白毛羊胡子草、莎草）对ON的吸收 作物（水稻、番茄等 ）对氨基酸态N的吸收 植物对根际氨基酸分泌物的再吸收 菌根对植物吸收ON的促进作用,2020/9/23,.5.,植物对氨基酸的吸收,Gly是土壤中含量最高的游离氨基酸，也是分子量最小，结构最简单的氨基酸，因此成为植物有机营养氨基酸态氮研究的理想氮源。,2020/9/23,.6.,土壤有机氮生态系统中有机氮对植物的潜在有效性,土壤可溶性有机氮来源：有机质分解的

3、中间产物、施入的有机肥料和作物秸杆、微生物和根系的代谢产物和分泌物等 土壤氮素主要以有机态氮形式存在，约占土壤全氮的90%以上 土壤SON和土壤DON 土壤活性有机氮 土壤游离氨基酸：有可观的数量(浓度或库大小)；有足够大的通量,土壤中各种N素形态,2020/9/23,.7.,生态系统可溶性有机氮循环,Shoot SOM,NO3-,NH4+,Stable DON,Labile DON,Leached,Leached,Plant and microbial,Root SOM,MB SOM,Stable SOM,Sorbed,Solution phase,?,?,?,?,2020/9/23,.8.

4、,2. 研究思路和主要内容,2020/9/23,.9.,3. 番茄对有机氮的吸收利用特性,主要内容 氨基酸态氮对番茄幼苗生长、碳氮积累的影响 番茄氨基酸态氮营养效应机理 有机氮对番茄的氮营养贡献率 材料和方法 供试作物：申粉918（大番茄）；沪樱932（樱桃小番茄） 试验体系：开放水培、无菌水培、土壤植物微区模拟试验 供试氮源：NO3-,NH4+ 和Gly-N以及0,1.5,3.0,6.0mM 四种浓度的Gly-N,2020/9/23,.10.,不同氮素对番茄幼苗株高和生物量积累的影响,2020/9/23,.11.,不同氮素对番茄幼苗可溶性糖的影响,2020/9/23,.12.,不同氮素对番茄

5、幼苗植株氮积累的影响,2020/9/23,.13.,不同氮素形态对番茄木质部、韧皮部汁液氮含量及其分泌速率的影响,2020/9/23,.14.,不同氮素形态及甘氨酸浓度对无菌水培番茄生长及氮代谢产物的影响,2020/9/23,.15.,不同甘氨酸浓度与无菌水培番茄总氮量及干物质重的关系,2020/9/23,.16.,不同氮素形态对无菌水培番茄GS酶活性的影响,2020/9/23,.17.,不同甘氨酸态氮浓度对无菌水培番茄地上部、根系NR活性的影响,2020/9/23,.18.,不同氮素形态对番茄地上部、根系15N原子超的影响,2020/9/23,.19.,番茄15N原子超和13C原子超的相关关

6、系,Y =0.42 X11.5 R2 = 0.945,Y =0.25X5.75 R2 = 0.945,2020/9/23,.20.,4. 土壤可溶性有机氮行为特性,主要内容 不同土壤可溶性有机氮含量及特性 氨基酸、多肽在土壤中的吸附、矿化及其吸收动力学 不同园艺生产系统土壤氮素的矿化特性 材料和方法 供试土壤：园艺和草原生态系统土壤 试验体系：土壤通气培养、14C标记的氨基酸、多肽室内培养 供试氨基酸、多肽：14C标记的Glu，Val，Glu-Phe， Val-Pro-Pro,2020/9/23,.21.,土壤可溶性氮含量,供试土壤DON含量占可溶性N的比例在18-75之间 游离氨基酸占DON

7、的比例在1-5之间 农业生态系统土壤：NO3- NH4+ FAA,2020/9/23,.22.,氨基酸、多肽在土壤中的吸附,2020/9/23,.23.,不同土壤对外源氨基酸、多肽矿化的影响,2020/9/23,.24.,培养24h后，外源氨基酸、多肽在不同土壤中的半衰期及微生物碳量,2020/9/23,.25.,不同生化抑制剂和土壤灭菌方式对氨基酸、多肽矿化的影响,2020/9/23,.26.,不同温度对园艺生产系统土壤外源添加14C-Glu-Phe矿化的影响,2020/9/23,.27.,不同温度对土壤外源添加氨基酸、多肽吸收动力学的影响,2020/9/23,.28.,氨基酸的吸收速率是多

8、肽的2倍左右,2020/9/23,.29.,土壤N素的硝化作用迅速 （通气培养）,NH4+ 在矿化过程中不积累,有机土壤,NH4+,DON,NO3-,2020/9/23,.30.,5. 主要结论（1）,不同氮素对番茄幼苗的生长、碳水化合物、氮素积累等有不同的影响 番茄能够直接吸收甘氨酸，且通过转氨酶的作用，最终合成蛋白质，促进植株生长 申粉918、沪樱932能直接吸收12.5%和21%的外源甘氨酸分子 番茄根系吸收甘氨酸态N的能力比土壤微生物弱 沪樱932吸收氨基酸的能力大于申粉918,2020/9/23,.31.,供试土壤DON含量占可溶性N的比例在18-75之间 在培养过程中，SON的含量

9、呈增加趋势 氨基酸、多肽在土壤中的矿化周转速率非常迅速，其半衰期仅为1-4h 氨基酸、多肽等可溶性有机氮在土壤中的矿化过程是一个完全依靠微生物参与的生物降解过程 氨基酸、多肽等SON在土壤中的矿化速度表现为有机土壤转化期土壤常规土壤 影响SON含量的瓶颈不是微生物利用低分子量SON的速率，而是SON从生物体释放进入土壤的速率,5. 主要结论（2）,2020/9/23,.32.,6. 后续工作展望,生 态 系 统 碳 氮 循 环,2020/9/23,.33.,附：攻读学位期间完成的论文,Dynamics of Nitrogen Speciation in Horticultural Soils

10、in Suburbs of Shanghai. Pedosphere (SCI, in press ) (第1作者) Influence of inorganic and amino acid nitrogen on the growth and nitrogen assimilatory enzymes of tomato seedlings. Journal of Horticultural Science & Biotechnology (SCI, in press ) (第1作者) Soluble Organic Nitrogen Pools in Soils. Communicati

11、ons in Soil Science and Plant Analysis (under review, SCI) (第1作者) Characterization of peptide and amino acid dynamics in soil. Soil Biology and Biochemistry (under review, SCI) (第1作者) Absorption of glycine by tomato seedlings under soil microcosms culture conditions. Environmental and Experimental B

12、otany (under review, SCI) (第1作者),2020/9/23,.34.,番茄根系分泌物、木质部和韧皮部汁液组分对矿质氮、有机氮的响应研究 园艺学报 2008，35（1）：39-46 (第1作者) 循环经济下的有机（生态）农业：可持续农业发展的方向 上海交通大学学报（农业科学版）2006，24（9）：50-53 (第1作者) 不同氮素形态对番茄幼苗碳、氮积累的影响 中国农业科学 （已接受）(第1作者) 矿质氮和有机氮对番茄幼苗碳水化合物及氮素吸收的影响 应用与环境生物学报 （已接受）(第1作者) 无菌条件下，不同甘氨酸浓度对番茄幼苗生长和氮代谢的影响 生态学报 （已接收）

13、(第1作者) 园艺作物有机生产系统中可溶性有机氮研究进展.见:王秀峰，李宪利 主编.园艺学进展:第七辑. 北京，中国农业出版社，2006：805-811 (第1作者) 矿质氮和氨基酸态氮对番茄木质部和韧皮部汁液中矿质养分的影响 西北植物学报 （审稿中) (第1作者) 不同园艺生产系统土壤可溶性有机氮和溶解性有机氮的含量及特征. 应用生态学报 （审稿中）(第1作者),附：攻读学位期间完成的论文,2020/9/23,.35.,附：攻读学位期间申请的专利,专利 (第一发明人) 土壤液相和固相快速分离装置；专利受理号：200710041707.7,2020/9/23,.36.,致谢,感谢我的恩师黄丹枫

14、教授 感谢英国Wales大学资源与环境学院的Davey Jones教授 感谢各位参加答辩的专家老师 感谢所有关心我、支持我的老师和同学 感谢我伟大的父母 感谢国家“863项目”（2006AA10Z221）；上海市“蔬菜学”重点学科建设项目（B209）和上海交通大学博士生国外访学项目的联合资助,37,请批评指正！,Email：,2020/9/23,.38.,Experimental set-up for injecting amino acids into the rhizosphere,Plant-microbial competition microcosm experiment : using 14C or 13C-15N labelled amino acid,2020/9/23,.39.,Soil solution extraction,Centrifugation in the laboratory,SON defined as the dissolved organic N extracted from soil by shaking with water or salt solutions in