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| 內容簡介： |
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本书稿为博士论文。开篇对春大豆锰素营养研究的历史进行了回顾，接下来用六章内容，以实验记录的方式，分别叙述了锰素含量的多少对春大豆方方面面的影响。极具创新性和参考价值。
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| 關於作者： |
张玉先，1968年出生，辽宁省东沟县人，1991年毕业于黑龙江八一农垦大学农学专业；1998年毕业于东北农业大学农业生态学专业，硕士学位；2005年毕业于沈阳农业大学作物栽培学与耕作学专业，博士学位。曾工作于黑龙江八一农垦大学农学院，博士，教授；现于黑龙江八一农垦大学新农村发展研究院工作，博士生导师，处长，现代农业产业（大豆）技术体系岗位科学家、黑龙江省耕作学会理事、作物学会理事、《黑龙江八一农垦大学学报》编委。先后主持过国家基金项目、国家科技支撑计划项目，农业部公益性项目等多项省部级课题；获得全国农牧渔业丰收奖三等奖1项，黑龙江省科技进步奖一等奖1项、三等奖3项，黑龙江省农委一等奖1项，黑龙江省农垦总局科技进步一等奖1项、二等奖2项。参与教材《经济作物栽培学》、《粮食作物栽培学》、《农业生态学》的编写，发表论文20余篇。目前主要开展大豆优质高效生产技术研究与示范、锰对大豆产量和品质的影响及其作用机理研究、抗旱防涝土壤耕作技术研究，同时，致力于经济作物栽培与耕作技术研究和农业技术人员的培养。
张玉先，1968年出生，辽宁省东沟县人，1991年毕业于黑龙江八一农垦大学农学专业；1998年毕业于东北农业大学农业生态学专业，硕士学位；2005年毕业于沈阳农业大学作物栽培学与耕作学专业，博士学位。曾工作于黑龙江八一农垦大学农学院，博士，教授；现于黑龙江八一农垦大学新农村发展研究院工作，博士生导师，处长，现代农业产业（大豆）技术体系岗位科学家、黑龙江省耕作学会理事、作物学会理事、《黑龙江八一农垦大学学报》编委。先后主持过国家基金项目、国家科技支撑计划项目，农业部公益性项目等多项省部级课题；获得全国农牧渔业丰收奖三等奖1项，黑龙江省科技进步奖一等奖1项、三等奖3项，黑龙江省农委一等奖1项，黑龙江省农垦总局科技进步一等奖1项、二等奖2项。参与教材《经济作物栽培学》、《粮食作物栽培学》、《农业生态学》的编写，发表论文20余篇。目前主要开展大豆优质高效生产技术研究与示范、锰对大豆产量和品质的影响及其作用机理研究、抗旱防涝土壤耕作技术研究，同时，致力于经济作物栽培与耕作技术研究和农业技术人员的培养。
张明聪，1983年出生，辽宁省铁岭市人，毕业于东北农业大学作物栽培学与耕作学专业，博士学位。现工作于黑龙江八一农垦大学农学院。主持国家博士后基金1项、黑龙江省自然基金1项，黑龙江省农垦总局科研项目1项；获得黑龙江省农垦总局科技进步二等奖1项，黑龙江省大庆市科学进步奖1项，发表论文10余篇。目前主要开展大豆施肥与优质高效技术研究与示范。
金喜军，1979年出生，黑龙江省嫩江人，毕业于东北农业大学作物栽培学与耕作学专业，博士学位。现工作于黑龙江八一农垦大学农学院。主持国家自然科学青年基金项目1项，黑龙江省农垦总局科研项目2项；获得全国农牧渔业丰收奖三等奖1项，黑龙江省农垦总局科技进步二等奖1项，发表论文20余篇。目前主要开展大豆优质高产技术研究与示范。
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| 目錄：
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第一章锰素营养研究进展（）
第一节植物中锰素研究进展（）
第二节土壤中锰素研究进展（）
第三节锰对作物生理指标及产量影响的研究进展（）
第四节大豆锰素营养研究（）
第二章研究概况与研究方法（）
第一节研究概况（）
第二节研究方法（）
第三章锰对大豆形态建成的影响（）
第一节锰对大豆株高的影响（）
第二节锰对大豆地上部植株含水量的影响（）
第三节锰对大豆根系的影响（）
第四节小结（）
第四章锰对大豆干物质积累的影响（）
第一节锰拌种对大豆苗期和初花期地上干重的影响（）
第二节锰拌种与叶面喷施对大豆盛花期和鼓粒期地上干重的
影响（）
第三节锰浸种和叶面喷施对大豆干重的影响（）
第四节小结（）
第五章锰对大豆物质代谢相关指标及其相关酶活性的影响（）
第一节锰对大豆可溶性蛋白质含量的影响（）
第二节锰对大豆转化酶活性的影响（）
第三节锰对大豆氮代谢的影响（）
第六章锰对大豆保护系统的影响（）
第一节锰对大豆叶片过氧化物酶（POD）活性的影响（）
第二节锰对大豆叶片过氧化氢酶活性的影响（）
第三节锰对大豆叶片超氧化物歧化酶活性的影响（）
第四节锰对大豆叶片脯氨酸含量的影响（）
第五节锰对大豆叶片丙二醛含量的影响（）
第七章锰对大豆根系吸收能力的影响（）
第一节锰拌种对大豆苗期和初花期根系活力的影响（）
第二节锰拌种与叶面喷施对大豆盛花期和鼓粒期伤流量的
影响（）
第三节锰浸种与叶面喷施对大豆不同生育期伤流量的
影响（）
第四节小结（）
第八章锰对大豆相关生理指标的影响（）
第一节锰对大豆叶绿素含量的影响（）
第二节锰对大豆叶片含水量的影响（）
第三节锰对大豆叶面积指数的影响（）
第四节锰对大豆光合色素含量的影响（）
第五节锰对大豆光合参数的影响（）
第六节锰对大豆光合产物的影响（）
第七节锰对大豆内源激素的影响（）
第八节锰对大豆叶片和种子中锰含量的影响（）
第九章锰对大豆产量和品质的影响（）
第一节锰对大豆产量及产量构成因素的影响（）
第二节锰对大豆品质的影响（）
第三节锰与锌、铜的交互作用及对大豆产量和品质的影响（）
附表（）
参考文献（）
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| 內容試閱：
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大豆产量提高和品质改良是一个系统工程，不仅要重视优质品种的培育，栽培技术也至关重要。多年来，我国大豆施肥技术的研究主要集中在N、P、K等大量或中量元素的施用数量及方法，人们长期关注氮、磷、钾等肥料的使用，而忽视了微量元素的应用，造成施肥中各种营养元素比例失调，严重影响大豆单产和品质。近年来，各地学者逐渐重视微量元素研究，其中锰元素的营养功能是当前研究的热点。我国缺锰的土壤面积较多，从黑龙江省目前情况来看，大部分地区属于缺锰土壤，特别是黑龙江省西部地区的大面积盐碱土壤，已成为影响大豆产量和品质的重要限制性因素之一。因此，研究锰素营养对春大豆生长发育和产质量的影响、对提高大豆潜在产能具有重要理论价值。
本书涵盖了锰素形态、锰素施用方式和锰素施用量对大豆形态建成、干物质积累、物质代谢、保护系统、产质量等相关生理指标的研究，是一部比较全面系统介绍春大豆锰素营养生理的专著。在写作过程中，编写人员结合本课题组的研究进展，在查阅大量国内外资料的基础上，力求全面展现春大豆锰素营养生理的研究进展，以供大豆生产、管理工作者和高等农业院校师生及有关科技人员参考。
本书由黑龙江八一农垦大学农学院教师张玉先教授、黑龙江八一农垦大学农学院教师张明聪和金喜军共同完成，其中张玉先教授完成第一章、第三章的编写，张明聪老师完成第四章、第五章、第七章、第八章的编写，金喜军老师完成第二章、第六章、第九章的编写。
由于编者水平有限，书中难免存在错误和疏漏之处，敬请读者批评指正。
第一章锰素营养研究进展
第一节植物中锰素研究进展
随着农业生产的发展，因土壤营养障碍、作物缺素及施肥不当所引起的生长发育失常严重影响作物的产量和品质。农业的根本任务是如何使作物生长发育旺盛，以获得不断增长的产量、高质量的农产品和良好的经济效益，并维持最佳的环境生态平衡。微量元素是动植物生命的必需营养元素，近10年来的研究发现，许多疑难杂症和大面积的地方病，原来都与生物体内微量元素失去平衡有关。微量元素在生物圈的循环和生物效应，主要是通过岩石土壤植物动物人体这条食物链来实现的。在生物圈的循环中，土壤是植物所需微量元素的主要来源，当土壤中微量元素不足时，会使作物生长不良，产量和品质降低，当人类或动物食用微量元素含量不正常的农产品或饲料时，会影响健康，长期下去，生态平衡就会遭到破坏。很多人认为，通过施用微量元素肥料来提高农产品中与生物有机物相结合的微量元素含量，对人和动物更安全。
锰在农业上的应用有悠久的历史，对农业生产起了重大作用。锰是1774年由瑞典著名的化学家 Schecle 首先发现，同年由其同事 Ghan 分离出来的，于1922年被确定为作物必需的微量营养元素。我国在20世纪40年代才开始了微量元素对植物生长发育的影响研究。锰是植物维持正常生命活动所必需的微量元素之一。人和动物赖以生存的氧来自植物的光合作用，锰参与光合作用，使水分子氧化而释放出氧（Dismukes，1986）。同时，又为动物和人提供了氧。尽管植物对锰的需求量很小，但其对植物的光合放氧、维持细胞器的正常结构、活化酶活性等方面都具有不可替代的作用。然而，大量的锰又会造成植物锰毒害。我国缺锰的土壤面积较多（刘铮，1991），就目前情况来看，低含量的锰已成为不少地区作物生产的限制性因子。同时，由于耕作制度和酸雨的影响而形成的环境酸化，正在不断增加着酸性土壤的面积和土壤锰毒的危害性。大豆是对锰敏感的作物，锰营养的丰缺也会对大豆的生长发育、产量、品质及抗逆性有显著影响（郭玉虹，1995）。
JSMcHargue（1922）通过小麦及豌豆试验确定了锰是作物必需的营养元素。锰在植物体内起着非常重要的生理作用，缺锰会严重影响作物的生长发育，使作物的产量降低。但关于作物缺锰胁迫机理的研究和锰肥的应用研究进行得并不多，也很不深入。由于锰直接参与光合作用，对锰肥有良好反应的作物很多，几乎包括了果树、蔬菜等各种农作物，这一巨大的生产潜力有待进一步发挥（刘铮，1991）。
一、植物中锰素含量与分布
植物体的正常含锰量一般在20～100mgkg，但作物种类与生长条件不同，含锰量相差很大。相同作物，不同器官含锰量也不同；相同器官不同生长时期，含锰量不同。麦类作物籽粒含锰16～40mgkg，茎秆含锰30～350mgkg；豆类作物籽粒含锰14～80mgkg，茎秆含锰110～130mgkg；水稻籽粒含锰20～250mgkg，稻草含锰280～900mgkg；根类作物的块茎、块根含锰10～240mgkg，茎叶含锰120～320mgkg。
正常生长的作物叶片中锰的含量应分别为烟草160mgkg，洋芋40mgkg，番茄46mgkg，苹果25～50mgkg，甘蓝类60mgkg，高于这一含量就会出现锰中毒（郝来成，2003）。
锰在植物中的分布与作物生育期有关，如小麦含锰量随生育期而降低，分蘖期为55～57mgkg，返青拔节期为41～44mgkg，抽穗期为23～27mgkg，收获期为20～25mgkg。但大豆叶片锰浓度在各生育期比较稳定。
二、植物对锰的吸收和转运
土壤中的锰有二、三、四价等多种价态，这些价态的锰以多种形态存在，如水溶态、交换态、氧化物结合态、有机结合态、矿物结合态等。其中水溶态锰和交换态锰都以Mn2 的状态存在，是植物可直接吸收利用的有效态锰。植物主要由根表面吸收锰，特别是须根细胞的原生质膜具有较高的电位差，对于二价离子进入细胞有很强的吸引力Tiffin，1969。土壤溶液中的Mn2 离子很容易进入表皮细胞以及皮层细胞的非原生质体空间，参与细胞壁表面的负电荷位置上的离子交换反应（Epstein，1972）。试验证明锰的吸收量与作物根的半径显著相关（USSadana，2000）。
Mn2 是植物吸收锰的主要形态。此外，还有植物和微生物来源的含锰络合物和螯合物。植物主要由根表面吸收锰，特别是须根细胞的原生质膜具有较高的电位差，对于二价离子进入细胞有很强的吸引力Tiffin，1969。土壤溶液中的Mn2 离子很容易进入表皮细胞以及皮层细胞的非原生质体空间，参与细胞壁表面的负电荷位置上的离子交换反应（Epstein，1972）。试验证明锰的吸收量与作物根的半径显著相关（USSadana，2000）。
锰在植物体内的运转通过导管和筛管进行，水化的Mn2 通过蒸腾流和向中柱渗透的水分而向上移动（Epstein，1972；Tiffin，1969），速率与K 相似。皮层对锰的吸收则通过质膜进行，当锰通过质膜进入皮层后，由内皮层通过胞间连丝。最后流向中柱、然后再向上移动（Tiffin，1969）。
锰在木质部和韧皮部中运转情况不同，在木质部锰离子可自由移动，而在韧皮部中则较难，与钙的运转有相似之处。锰在韧皮部中移动因部位不同而有不同情况，例如向种子移动较易，向根部移动较难，因而在地下形成种子的植物例如花生和地三叶草等对缺锰十分敏感（Kenten，1955）。
韧皮部与木质部液中锰的浓度比值充分说明锰的运转问题（Christopher，2002）。韧皮部中锰的浓度常高于木质部数倍之多。在缺锰的羽扇豆中，韧皮部与木质部的锰浓度比值在锰的供给不足时为最大，当供给改善时则降低（Hocking，1977）。营养元素在韧皮部移动的情况可区分成难、易、中间型，由于锰在韧皮部移动的复杂性，不宜把它归属于任一类中（Maschner，1986）。经用54Mn试验，将它涂探在大豆、番茄的叶片上，证实锰在韧皮部中移动比易于移动的元素弱例如磷，比不移动的元素容易移动例如钙（Ohki，1976;Bukival，1957），并且很难由叶中再活化而进入韧皮部。
总之，在植物体内锰优先运转到分生组织，因此幼嫩的器官通常富含锰。大豆植株中锰积累量以鼓粒期为最高，对锰的吸收强度以初荚期最大。不同时期同一器官的锰含量，根部从分枝期至成熟期一直呈下降趋势。叶部则为上升趋势，茎部从分枝期上升到结荚期，以后则下降。荚皮从结荚至鼓粒为上升时期，鼓粒以后下降，种子从鼓粒后一直呈增加趋势（张瑞朋,2006）。
第二节土壤中锰素研究进展
一、我国土壤中锰素的基本情况
1我国其他省（市、区）几种土壤和黑龙江省几种土壤有效锰含量和土壤有效性锰元素缺乏分布频率
详见表1-1、表1-2。
表1-1我国其他省（市、区）和黑龙江省主要土壤锰有效含量单位：mgkg
全国［省（市）平均值］*黑龙江省（垦区）**
土壤名称有效锰含量土壤名称有效锰含量
红壤64～1170白浆土144～164
黄壤67～257草甸暗棕壤79～150
黄棕壤199～401砂质草甸暗壤143
棕壤111～246黑土型草甸土202
褐土68～322草甸土282～289
黑土109～282
黑钙土53～74
暗棕壤71～390
黑垆土45～97
黄绵土52～86
灰钙土36～64
盐碱土19～71
水稻土129～610
〖1〗*引自邓英（1999）;**引自叶喜文（1997）
表1-2我国各地土壤有效性锰元素缺乏分布频率
（缺锰面积占总面积%）（邓英，1999）
指标
（mgkg）华北
地区华南
地区华中
地区西南
地区东北
地区西北
地区
＜7081284935
〖1〗
2缺锰临界指标
由于不同形态锰所使用的提取剂不同（司友斌，2000），因而土壤缺锰的临界值尚无一致的意见。中国科学院南京土壤研究所提出交换锰的临界值为2mgkg，易还原锰为100mgkg，并提出活性锰的含量分级和评价指标，见表1-3。
表1-3土壤活性锰的分级及评价指标
活性锰含量（mgkg）评价
＜50很低
50～100低
101～200中等
201～300高
＞300很高
〖1〗
3缺锰土壤条件
土壤供锰不足主要是不良土壤条件引起的（Khabaz，2002）。导致土壤缺锰和易缺锰的条件如下（刘铮，1980；John OAgbenin，2003）。
（1）富含碳酸盐、pH值大于65的石灰性土壤，特别是质地比较轻的石灰性土壤，成土母质富含钙的冲积土和沼泽土容易发生缺锰。
（2）通透性良好的质地轻的土壤，较高的氧化还原电位易使锰形成价态高的氧化锰；排水不良，富含有机质的土壤。
（3）酸性土壤过量施用石灰。
（4）水旱轮作时，淹水时锰溶解度增加，可溶性锰因渗漏而损失，旱作时土壤变干，锰又迅速氧化，容易造成缺锰。
（5）低温、弱光照和干燥季节，容易缺锰。
（6）富含铁、铜、锌的土壤。
二、土壤中锰素的形态及转化
锰是变价元素，在化合物里可呈2 、3 、4 、5 、6 、7 价。价态的改变可引起离子性质的变化，从而导致其化学性质的规律性变化。锰离子半径随电价增高而逐渐变小，离子电位和电负性相应增高，从而引起离子的非金属性增强，锰的氧化物性质也由碱性低价态向酸性高价态变化（刘英俊，1984；Khan，1996）。
土壤中锰的主要形态如下。
1有机态锰
指与腐殖质相结合或与有机质的分解产物相结合的锰。这些锰可以随有机质的分解而转入溶液中，或者以有机络合物的形态存在于溶液中，对植物的有效性高，其含量与植物残体的含锰量有关。
2矿物态锰及含锰无机盐
在矿物态中，锰常以二、三、四价的混合价态存在，并保持平衡。这些含锰矿物，作物一般不能利用。
3交换态锰
吸附在土壤胶体上的锰，主要是二价锰离子，它易被其他阳离子所交换，能被植物吸收利用的锰。在高pH值且通气良好土壤中，交换性锰含量很低，常不易测出（Meubles Borges，2001）；而在酸性土壤中含量很高，甚至导致植物中毒（Nguyen，2001）。
4水溶态锰
指水溶液中的锰，主要以络合态存在。
土壤的全锰含量代表锰的贮备并不能作为供锰能力的指标，常以有效锰来表示土壤中锰的生物有效性，一般认为包括3种形态的锰，即
有效锰=水溶态锰 交换态锰 易还原态锰
易还原态锰指含锰矿物中，晶粒较小和结晶程度轻的三价和四价锰较易还原。也有的研究者认为，并不是全部的易还原态锰都是有效的，其有效成分仅占120（Mchenzie，1977）。
有效锰=水溶态锰 交换态锰 120易还原态锰
土壤中二、三、四价的锰离子可以相互转化，如下（图1-1）。
图1-1土壤中锰的氧化还原反应
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