一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法及应用，根据N/P元素同化率的差异及其吸收速率的快慢，结合响应N/P元素的生物标记基因的表达特征，制定精准组合施肥的新策略，通过不同元素在特定时间间隔施肥，扩大不同元素的同步互作增效期，提高肥效，减少肥料使用量，从而节省成本、降低环境污染，该方法操作相对简单、成本较低、灵敏度高、精准度与肥效高。度与肥效高。度与肥效高。

【技术实现步骤摘要】
一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法及应用


[0001]本专利技术涉及精准施肥
，尤其涉及一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法及应用。

技术介绍

[0002]肥料为完成作物的生长和生命周期提供多种营养成分。在农业生产中，人们对土壤增施各种肥料，尤其是大量元素，促进作物充分生长获得高产保证食品安全，因而施肥在农业生产中被广泛应用。通常根据作物需求量的多少，肥料元素分别被分为大量元素和微量元素。其中，氮(N)、磷(P)和钾(K)等几种营养素被归类为大量营养元素。相对于其他营养元素，植物对其需求量比较大，其不足可限制植物生长和发育。目前，随着农业生产投资的不断增加，为追求作物高产过量施肥的现象非常普遍，这势必造成肥料浪费和环境污染。因此，开发一种高效、低用量、低成本、低污染的施肥方法是当前农业生产的一项紧迫任务。
[0003]化肥的使用大大提高了土壤生产力，并以惊人的效率有力地促进了农业发展，据估计，化肥的使用使中国粮食总产量提高40％
‑
60％。无论是大量元素N、P、K等或微量元素Mo、Zn、Fe、Ca、Mg、S等其施用方式均可分为单肥和复合肥使用。与单肥相比，复合肥可以在一次施肥中同时获得多种营养元素，拓宽各种元素同步互作期，通过同步互作增效提高肥效，同时节省劳力、减少用量从而降低污染。因此，过去的几十年来，中国的肥料使用结构发生了巨大变化，复合肥施用比例不断增加，其用量增加了约32.3％。尽管复合肥给农业生产带来了巨大的效益，但我们忽略了由于N、P、K等不同营养元素吸收快慢的差异，造成植物对不同元素吸收存在一定的不同步期，从而降低肥效造成肥料浪费。如果通过不同时间段精准组合施肥拓宽复合肥各元素间的同步期，从而使各元素互作增效作用增强，可导致肥效大大提高、节省用量、减少环境污染、节约成本。因而，如何使用肥料增强不同元素间的同步互作增效，从而达到最佳肥效的问题倍受关注。近来，有报道称
‘
可控缓释肥
’
可以高效调节肥效释放时间，从而提高肥效，更有利于作物生长发育和高产，但其成本较高，这在一定程度上限制了其在农业生产中的广泛利用。因此，开发低成本、高效、安全的施肥新策略是发展精简农业的迫切需求之一。
[0004]本专利旨在提出一种新的分步精准施肥策略，以期实现较少的肥料成本获得更高的经济效益。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对磷酸二氢铵复合肥中N/P元素的同化率及吸收快慢不同限制其肥效高效发挥等技术问题，而提出的一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法及应用，根据N/P元素同化率的差异及其吸收速率的快慢，结合响应N/P元素的生物标记基因的表达特征，制定精准组合施肥的新策略，通过不同元素在特定时间间隔施肥，扩大不同元素的同步互作增效期，提高肥效，减少肥料使用量，从而节省成本、降低环境污染。本专利技术通过拓宽不同肥料元素间的同步期提高肥效、减少用量，节省成本并降低污染的施肥新策略。以草莓
磷酸氢二铵复合肥为例，在复合肥施用(草莓第一朵花)前7天增施P肥，并在其后9天补施N肥，进行分步精准组合施肥，N、P元素间的同步期拓宽7
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10天，提高了复合肥的利用效率，减少用量、降低污染。本专利技术建立了一种高效的精准组合施肥新方法，该策略高效、低成本、少污染，既有利于绿色安全农业生产，也有助于现代精准农业中精简施肥的发展，属于精准农业的施肥新策略的范畴。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法，包括以下步骤：
[0008](1)、N/P响应时间确定：植株单一N/P肥施后，每两天采集叶片并测定N和P的含量，根据对NP吸收快慢差异，确定其对N和P的高效响应持续时间；
[0009](2)、利用N/P肥施肥后样品转录组测序结果，鉴定NP同化过程的响应基因的表达，通过对比分析N/P肥处理与对照样品差异基因的表达情况，鉴定N/P处理与对照基因表达水平的LOG2值≥2的基因，对其进行排序，取其LOG2值位居前三的基因，初步确定为N/P元素响应的候选生物标记基因；
[0010](3)、针对候选生物标记基因及内参基因设计引物检测标记基因的表达水平，结合N、P含量的测定结果，确定氮同化标记基因和磷同化标记基因；
[0011](4)、分析鉴定植株对不同肥料同化率快慢与长短，同时利用qRT
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PCR技术分析氮同化标记基因和磷同化标记基因对氮磷施肥的响应快慢及持续时间；
[0012](5)、结合施肥组合中表型数据以及生理数据加权分析，同时结合检测的N/P含量和氮磷同化标记基因的表达，确定最佳肥效施肥方法。
[0013]优选的是，所述步骤(1)中植株包括草莓植株和葡萄植株中的至少一种。
[0014]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中N、P单元素肥料为尿素和过磷酸钙。
[0015]上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中N/P元素响应的候选生物标记基因包括FaNR(XM_004300392)、FaNIR(XM_004294755)、FaGS(XM_011471924.1)、FaAS(XM_004294250.2)、FaGDH(XM_004288369.2)、FaPHO(XM_004296337.2)、FaPHT1(XM_004301571.2)、FaPHT2(XM_004301571.2)、FaPAP(XM_004297185.2)的一个或多个。相关基因序列可从如下网址下载(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/)。
[0016]上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中FaNIR作为氮同化标记基因，FaPAP作为磷同化标记基因。
[0017]FaNIR基因(Fragaria vesca nitrite reductase)是氮循环的关键酶，能催化亚硝酸盐还原，减少对植物体的伤害。FaPAP基因(Fragaria vesca purple acid phosphatase 1)具有催化磷酸酯水解释放无机磷的功能，在根部能够促进无机磷Pi从有机磷中释放。
[0018]上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中氮同化标记基因FaNIR的引物如下：
[0019]FaNIR
‑
F：
[0020]FaNIR
‑
R：
[0021]上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中磷同化标记基因FaPAP的引物如下：
[0022]FaPAP
‑
F：
[0023]FaPAP
‑
R：
[0024]上述任一方案中优选的是，步骤(5)中表型数据包括花和果实。
[0025]本专利技术还公开上述所述的方法应用于植株的的分步精准组合施肥方法的确定，进而提高肥效。
[0026]优选的是，所述植株至少包括草莓和/或葡萄。
[0027]上述任一方案中优选的是，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、N/P响应时间确定：植株单一N/P肥施肥后，每两天采集叶片并测定N和P的含量，根据对NP吸收快慢差异，确定其对N和P的高效响应持续时间；(2)、利用N/P肥施肥后样品转录组测序结果，鉴定NP同化过程的响应基因的表达，通过对比分析N/P肥处理与对照样品差异基因的表达情况，鉴定N/P处理与对照基因表达水平相比的LOG2值≥2的基因，对其进行排序，取其LOG2值位居前三的基因，初步确定为N/P元素响应的候选生物标记基因；(3)、针对候选生物标记基因及内参基因设计引物检测标记基因的表达水平，结合N、P含量的测定结果，确定氮同化标记基因和磷同化标记基因；(4)、分析鉴定植株对不同肥料同化率快慢与长短，同时利用qRT
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PCR技术分析氮同化标记基因和磷同化标记基因对氮磷施肥的响应快慢及持续时间；(5)、结合施肥组合中表型数据以及生理数据加权分析，同时结合检测的N/P含量和氮磷同化标记基因的表达，确定最佳肥效施肥方法。2.根据权利要求1所述的一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法，其特征在于：所述步骤(2)中N/P元素响应的候选生物标记基因包括FaNR、FaNIR、FaGS、FaAS、FaGDH、FaPHO、FaPHT1、FaPHT2、FaPAP的一个或多个。3.根据权利要求1所述的一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法，其特征在于：所述步骤(3)中FaNIR作为氮同化标记基因，FaPAP作为磷同化标记基因。4.根据权利要求3所述的一种确定复合肥与单肥的分步精准组合施肥的方法，其特征在于：所述步骤(3)中氮同化标记基因FaNIR的引物如下：F...

【专利技术属性】
技术研发人员：房经贵，王晨，张孜博，刘志龙，上官凌飞，卢素文，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：