不同氮素利用效率型小麦品种的生理差异分析

以不同氮素利用效率型小麦品种（2个氮高效、2个氮低效和2个中间型）为材料,分别在灌溉及雨养条件下测定其花后旗叶氮素同化及转运相关酶等生理性状的动态变化,同时在开花期和成熟期测定氮素积累及转运相关性状。结果表明,氮高效型品种晋麦54和晋麦66具有更高的植株氮素积累总量、氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率、花后氮素转运量、花后氮素转运效率和单株产量,以及更低的花前氮素转运量和花前对籽粒氮积累的贡献率。同时,氮高效型品种的各酶活性及可溶性蛋白质含量高于其他4个品种,而中间型品种晋麦73和泰麦269又高于氮低效型品种晋麦61和泰农18。相关性分析结果显示,参试小麦品种多数关键酶活性与氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率、花后氮素转运量、花后氮素转运效率、花后对籽粒氮积累的贡献率和单株产量呈显著正相关;与花前对籽粒氮积累的贡献率和花前氮素转运量呈显著负相关。     

低氮高效红甜菜形态特征分析

筛选低氮高效基因型红甜菜是提高氮素利用效率,减少氮污染的有效途径。采取液体培养方法,设置低氮(1.5 mmol/mL)、正常氮(5 mmol/mL)、高氮(10 mmol/mL)3种氮素水平处理,选用中国农业科学院甜菜研究所育种品系,通过生长指标统计、因子分析、聚类分析来确定评价指标,并筛选出耐低氮基因型。在低氮和高氮条件下,茎叶氮含量、茎叶氮素干物质生产效率、整株氮累积量、氮生理利用效率、整株氮素干物质生产效率差异性显著,变异系数分别为0.169~0.217和0.110~0.271。通过因子分析发现,在低氮和高氮条件下主成分培养情况基本相同,第一主成分是由根系氮含量、根系氮素干物质生产效率、整株氮素干物质生产效率、整株氮含量、氮生理利用效率决定,第一主成分所占的方差贡献率较大。综合红甜菜氮素吸收累积变异特征及因子分析,将茎叶氮含量、茎叶氮素干物质生产效率、整株氮累积量、氮生理利用效率、整株氮素干物质生产效率作为初步筛选红甜菜氮高效综合评价指标。再根据隶属函数法计算出的氮效率综合值和采用欧氏距离平方拟合的分层聚类分析,将整株氮素干物质生产效率作为筛选氮高效综合评价指标。最终筛选出对氮素高效吸收利用的材料（低氮高效型‘YeginaS2’、低氮低效高氮高效型‘CYCLHDAR’）,结合其株高、叶面积、叶柄长、根长等形态特征、干物质量及根冠比等实用特征,分析不同基因型红甜菜对土壤氮素吸收利用特点,进一步验证对增施氮肥反应敏感的低氮高效型、低氮低效高氮高效型品种。     

不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布及农田氮素平衡的影响

阐明不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布及农田氮素平衡的影响, 是挖掘品种氮素高效利用的生物学潜力, 提高氮素供应与作物需求的匹配度, 进而提高氮肥利用效率的重要途径。本研究以氮高效玉米品种郑单958、金山27和氮低效玉米品种蒙农2133、内单314、四单19为材料, 在不同施氮量下(0、300和450 kg hm^-2), 系统研究了不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布、农田氮素平衡的影响, 并分析了植株氮积累量与土壤硝态氮累积量的关系。结果表明, 不同施氮水平下, 氮高效品种的产量、氮素吸收效率、氮肥利用率都显著高于氮低效品种; 相关分析表明植株氮素积累量与土壤硝态氮累积量呈显著负相关。从土壤硝态氮时空分布来看, 随生育进程, 土壤硝态氮含量最大土层逐渐下移, 下移速率不受品种氮效率影响, 其年际间差异与降雨量差异显著相关; 但吐丝后氮高效品种的60~100 cm土壤剖面内硝态氮含量显著低于氮低效品种, 差异达显著水平; 收获后土壤硝态氮残留量则表现为氮低效品种显著高于氮高效品种, 且随施氮量的增加显著增加。从农田氮素平衡来看, 品种的氮效率显著影响农田土壤氮素残留及表观损失, 氮低效品种的农田氮素表观损失是氮高效品种的2.2倍(300 kg hm^-2)和1.5倍(450 kg hm^-2), 且年际间差异较大。因此, 不同氮效率品种通过对氮素的差异性吸收显著影响农田氮素平衡。选用氮高效品种可显著降低土壤中硝态氮残留和表观损失, 降低氮素淋溶风险, 是提高氮肥利用率的有效途径。     

施氮对不同氮效率玉米干物质形成及籽粒发育的影响

为了揭示不同氮效率玉米在不同氮素水平下籽粒发育和地上部干物质积累的差异,通过田间小区试验,在3个氮素供应水平N0、N1、N2（施纯氮量分别为0、140、210 kg/hm²）下,对6个不同玉米品种（‘屯玉99’(A),‘并单390’(B)、‘郑单958’(C)、‘晋单65’(D)、‘先玉335’(E)、‘潞玉19’(F)）干物质的积累变化和籽粒发育进行了对比分析。结果表明：这6个品种可以分为3种不同氮效率类型：高氮高效型（‘屯玉99’和‘并单390’）;双高效型（‘晋单65’和‘先玉335’）;低氮高效型（‘潞玉19’和‘郑单958’）。在N1(140 kg/hm²)水平下氮素能够明显促进玉米营养体干物质的积累,促进籽粒产量的增加。随着施氮量的增加,高氮高效型和双高效型品种光合碳量增加,为籽粒提供了充足的碳源;高氮高效性品种地上部干物质积累的增加大于籽粒干物质的积累的增加,而双高效品种籽粒干物质积累增加较快。同时,施氮还可以促进这2种类型玉米顶部籽粒发育,增加产量。而低氮高效品种在氮素作用下,营养体干物质有明显增加,籽粒没有明显变化;施氮会促进营养体干物质的转移;同时过高(N2)或过低(N0)的施氮量都会造成其顶部籽粒发育不完善,影响产量。     

不同氮吸收效率品种油菜氮素营养特性的差异

采用土培盆栽试验,在不同供氮水平下对50份甘蓝型油菜进行氮吸收效率筛选,并比较其不同品种的氮素营养特性。结果表明,油菜的氮素营养特性表现出一定的品种差异,其中根系氮累积量及其占总吸氮量的百分比变异系数最大,超过50%,而生长前期植株含氮量的变异系数最小。不论氮素供应水平高低,油菜氮高效品种的总吸氮量和各器官的氮素累积量均显著高于氮低效品种,其中根系氮素累积量的差异最大,而果荚氮素累积量的差异最小;氮高效品种根系中累积的氮素比例均显著高于氮低效品种,而果荚中累积的氮素比例均显著低于氮低效品种;氮高效品种营养生长阶段地上部的含氮量与氮低效品种的差异不显著,而地上部的氮素累积量显著高于氮低效品种;营养生长阶段功能叶片的SPAD值也显著高于氮低效品种。随着供氮水平的改变,氮高效品种各器官的含氮量、氮素累积量和氮素分配比例的变化幅度均显著高于氮低效品种。不同品种油菜氮素营养指标的显著差异为通过遗传改良途径培育作物新品种和提高作物氮肥利用效率提供了基础。     

水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响

以高产氮高效品种(德香4103)和中产氮低效品种(宜香3724)为材料,通过“淹水灌溉+氮肥优化运筹(W1N1)”、“控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(W2N1)”、“旱种+氮肥优化运筹(W3N2)” 3种水氮管理模式处理,研究其对氮素利用及产量的影响及其生理特性,并探讨氮素利用及产量与生理响应间的关系。结果表明,氮效率品种间的差异与水氮管理模式对水稻氮素利用特征、灌溉水生产效率、生理特性及产量均存在显著影响;不同氮效率品种间在氮肥利用效率方面的差异明显高于水氮管理模式的调控效应;而水氮管理模式对灌溉水生产效率、总吸氮量、氮素干物质生产效率及稻谷生产效率的调控作用显著。W2N1相对于W1N1及W3N2水氮管理模式能促进不同氮效率水稻拔节至抽穗期、抽穗至成熟期氮素的累积,提高功能叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、光合速率(P_n)及根系活力,进而提高稻谷产量及氮肥利用率,且对中产氮低效品种的调控效应显著高于对高产氮高效品种,为本试验最佳的水氮管理模式。高产氮高效品种的平均总颖花数、拔节至抽穗期稻株氮累积量、功能叶GS活性、P_n及根系活力均显著高于氮低效品种,尤其结实期高产氮高效品种更有利于维持叶片及根系的代谢同化能力,利于氮素转运、再分配到籽粒中提高稻谷生产效率及氮肥利用效率,是氮高效品种相对于氮低效品种高产、氮高效利用的重要原因。相关分析表明,水氮管理模式下不同氮效率水稻主要生育时期功能叶GS活性、P_n及根系活力与氮素利用及稻谷产量均存在显著或极显著的正相关;尤其以水稻抽穗期剑叶GS活性及根系活力与氮素利用及稻谷产量的正相关性最高。     

茄子氮效率基因型差异的研究

为了解茄子的氮素吸收利用特性和筛选氮高效基因型,采用田间小区试验和测试分析方法,通过测定茄子产量、氮利用效率、氮响应度和氮素吸收总量等指标,对10个茄子基因型进行了氮效率方面的研究。结果表明,不同基因型茄子的产量、氮利用效率、氮响应度和氮素吸收总量均存在显著差异。根据供试材料在施氮和不施氮处理下氮效率的不同将供试10个基因型划分为5种类型:高氮高效-低氮高效型(HH-LH)包括06-991;高氮高效-低氮中效型(HH-LM)包括06-917;高氮高效-低氮低效型(HH-LL)包括06-961和06-867;高氮中效-低氮低效型(HM-LL)包括06-972,06-947,06-854,06-830和06-909;高氮低效-低氮低效型(HL-LL)包括06-910。对氮效率构成因素通径分析表明,氮素吸收总量对氮效率的直接作用大于氮利用效率的直接作用,氮素吸收总量是决定氮效率的主要因素。     

不同氮肥用量条件下花后遮光对冬小麦干物质和氮素积累与转运的影响

为了研究不同氮肥用量(0,120,240 kg/hm~2)和花后弱光(不遮光和遮去自然光照的60%)对冬小麦植株各营养器官干物质和氮素积累与转运的影响,在大田条件下,以济麦22和济核916为试验材料进行研究。结果表明:施氮提高了2个小麦品种总干质量与干物质转运总量,而相同施氮量条件下遮光降低小麦总干质量和干物质转运总量;遮光与不遮光条件下,2个小麦品种总干物质积累最适施氮量均为120 kg/hm~2,施氮提高了2个小麦品种茎、叶和鞘中氮素积累量,并可显著提高济核916在遮光与不遮光条件下氮素积累总量,而相同施氮量为120,240 kg/hm~2条件下,遮光降低2个小麦品种氮素积累总量;施氮显著提高济核916在遮光与不遮光条件下氮素转运总量,而在相同施氮量为120,240 kg/hm~2条件下遮光降低济麦22氮素转运总量,提高其氮素转运总量。施氮对小麦干物质积累与转运在正常光照和弱光条件下影响不显著,但显著提高遮光条件下济麦22氮素转运总量;施氮主要影响2个小麦品种成穗数而显著提高小麦产量,遮光主要降低2个小麦品种穗粒数和千粒质量进而导致产量显著降低,但在遮光条件下,不同施氮量均能提高小麦产量,说明施氮能在一定程度上缓解遮光对小麦产量的影响;遮光和施氮均能显著提高2个小麦品种籽粒蛋白质含量。     

8个鲜食型甘薯品种的氮营养差异研究

在田间试验条件下,以不同鲜食型甘薯为试材,研究了施氮对8个鲜食型甘薯品种产量、氮素积累量和氮效率的影响。结果表明,施氮可提高甘薯地上部生物量,供试的8个甘薯品种薯块产量平均值表现为N90>NO>N135,在3个氮水平下薯块产量相对较高的品种是黄皮苏薯8,较低的品种是济薯21;施氮能提高甘薯整株氮素积累量,但不同鲜食型甘薯品种的薯块氮素积fir.量对施氮的响应也不尽相同。8个甘薯品种的氮素干物质生产效率、氮素利用效率和氮效率基本表现为随施氮量的增加而减小,而氮素吸收效率的总体趋势是随施氮量的增加先减小后增加。根据研究结果将鲜食型甘薯的氮效率划分为5种类型。     

冬小麦不同基因型氮素利用效率的差异及机理分析

该研究在过去几年工作的基础上,根据当地常栽的10个冬小麦品种（陕253;陕229;小偃503;陕农78;陕225-47;小偃22;小偃128;小偃6号;西农1043;西农2208）的氮效率类型划分,从中选择氮高效高响型（小偃22）和低效低响型（小偃6号）2个冬小麦基因型,在高、中、低3个不同施氮水平下通过田间小区试验进一步研究其氮效率差异,并通过测定关键生育期叶片叶绿素含量、硝酸还原酶、光合作用日变化等生理代谢指标探讨了产生这种差异的作用机理,以便为进一步选育氮高效作物品种提供理论依据。结果表明,在不同施氮水平下,小偃22的氮素利用效率均高于小偃6号,施氮提高了其氮素利用效率。同时,比较了引起2个小麦基因型氮素利用效率差异的机理,发现氮高效基因型在拔节期的硝酸还原酶活性、叶绿素含量和光合速率均高于氮低效型。     

甬优系列籼粳杂交稻产量及氮素吸收利用的差异

从24个甬优系列籼粳杂交稻品种(系)中,根据不同产量水平和氮素农学利用率筛选出具有代表性的3种类型(高产氮高效、高产氮中效、中产氮中效),系统比较各类型产量和氮素农学利用率,以探究高产氮高效型籼粳杂交稻产量和氮素吸收利用特征。结果表明,高产氮高效型产量显著高于高产氮中效型和中产氮中效型,分别高4.04%～4.38%和13.37%～13.41%,其高产原因在于群体颖花量大,能达到5.87×10~8～6.20×10~8 hm~(–2)。与高产氮中效型和中产氮中效型相比,高产氮高效型成穗率高,能保持在68.83%～70.05%;抽穗期叶面积指数高,且生育后期衰减平缓,成熟期叶面积指数在3.85以上;抽穗至成熟期干物质积累量大,达7.91～7.99thm~(–2),全生育期干物质量可达21.15～21.46thm–2。在氮素吸收利用方面,高产氮高效型总吸氮量显著高于高产氮中效型和中产氮中效型,分别高5.07%～5.14%和4.50%～5.96%;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期氮素吸收速率表现为高产氮高效型高产氮中效型中产氮中效型,花后茎鞘氮素转运量、穗部氮素积累量和氮素收获指数也有相同表现;氮素回收利用率、农学利用率、生理利用率和偏生产力均以高产氮高效型最高;高产氮中效型除氮素回收利用率和百千克籽粒吸氮量外,其他各项氮素利用指标均高于中产氮中效型。     

氮素籽粒生产效率不同的籼稻品种物质生产和分配的基本特点

在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的籼稻代表品种（2001年为88个、2002年为122个）为材料,于抽穗期和成熟期测定根、茎鞘、绿叶、黄叶和穗等器官的干物重及不同器官的氮素含量,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)进行聚类,研究不同NUEg类型籼稻品种干物质生产与分配的特点。结果表明,（1）供试籼稻品种间NUEg的差异很大,A、B、C、D、E、F类籼稻品种的平均NUEg 2001年分别为20.51、31.04、35.64、39.46、43.55、50.92 g g^-1,2002年分别为24.33、31.61、35.83、39.06、43.51、50.00 g·g^-1;（2）不同NUEg类型籼稻品种间生物产量差异不大,但高NUEg类型籼稻品种抽穗期干物质积累量较小,抽穗后干物质生产量大且占生物产量的比例高;（3）不同NUEg类型籼稻品种间抽穗期的根干重和茎鞘干重占全株干重的比例差异不大,但NUEg水平越高的籼稻品种,其成熟期的根重和茎鞘重占全株干重的比例越小;（4）NUEg水平越高的籼稻品种,其抽穗期和成熟期的叶片干重占全株干重的比例越小,穗干重占全株干重的比例越大。     

肥料类型及用量对玉米产量形成及氮肥效率的影响

【研究目的】研究了不同施氮量下,普通尿素和包膜复合肥对夏玉米氮肥效率和产量的影响;【方法】采用随机区组设计5个施氮水平,研究不同类型尿素对夏玉米干物质量、籽粒灌浆速率、氮肥效率和产量的影响,讨论氮肥效率与产量的关系;【结果】与普通尿素相比,相同施氮水平下,包膜复合肥处理玉米干物质量和籽粒灌浆速率均显著提高,玉米籽粒产量比普通尿素平均提高6.9%。包膜复合肥处理的氮肥农学利用率（AE）和偏生产力（PFP）比普通尿素平均分别提高6.6%和9.8%。包膜复合肥施用量较高时对产量、AE和PFP的增加效果更显著;【结论】与常规尿素相比,包膜复合肥可显著提高籽粒产量和氮肥效率,其原因是提高了玉米花后干物质积累和籽粒灌浆速率。随着包膜复合肥产量的增加和成本的降低,它在粮食作物生产上应用前景非常广阔。     

滴灌模式和水分调控对夏玉米干物质和氮素积累与分配及水分利用的影响

采用裂区试验设计探究了地下滴灌和地表滴灌(drip underground, DU; drip surface, DS)模式下土壤水分调控(分别为田间持水量的40%～50%、60%～70%和80%～90%,记为W40、W60和W80)对夏玉米干物质和氮素积累与分配及水分利用效率的影响。结果表明,DU处理的吐丝后氮素积累量及水分利用效率分别较DS显著提高了6.18%和4.85%～8.61%。夏玉米的干物质、氮素指标及产量对滴灌模式的响应依赖于土壤水分调控水平,在W40和W60处理条件下,DU处理显著增加夏玉米的净光合速率,提高了吐丝后干物质和氮素的积累量及向籽粒的转运,最终DU处理的干物质积累量、籽粒氮素积累量、产量及氮肥偏生产力分别提高了3.29%～19.94%、?1.10%～20.65%、3.29%～19.94%和3.31%～23.64%。而在W80处理条件下, DS处理的干物质积累量、吐丝后氮素积累量、产量及蒸散量比DU处理分别提高了6.80%～12.24%、5.93%、8.39%～14.91%和9.73%～14.57%。综上所述,在限水灌溉条件下,地下滴灌能够增加吐丝后干物质积累量、氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率,最终增加产量。在充分供水条件下,地表滴灌更有利于干物质及氮素的积累,但由于消耗过多的水分,因此水分利用效率未显著增加。     

长江流域棉花主推品种氮素吸收与利用效率比较与分类

 以长江流域推广应用的8个棉花品种为材料,探讨了品种间氮素吸收与利用效率的差异。结果表明：参试品种氮素回收利用效率（RE）差异较大,变化幅度在29.0%~48.2%之间,且高氮素回收利用效率品种具有铃吸氮量、总吸氮量较高、茎叶吸氮量适宜的特征;氮素子棉生产效率（NUEsp）差异也较大,其中泗棉3号和科棉6号较高,分别为20.67 kg·kg^-1和20.35 kg·kg^-1。对不同品种RE进行聚类分析结果表明,参试品种可以分为3种类型：类型Ⅰ,回收利用效率高效型;类型Ⅱ,回收利用效率中效型;类型Ⅲ,回收利用效率低效型。NUEsp聚类分析结果表明,不同品种可以分为2种类型：类型Ⅰ,氮素子棉生产效率高效型;类型Ⅱ,氮素子棉生产效率低效型。进一步分析可知,参试品种RE与NUEsp存在4种类型：即二者都高效型,二者都低效型,高NUEsp和低RE型以及低NUEsp和高RE型。     

微区尺度下探索缓效氮不同添加比例对玉米专用肥的肥效影响

通过田间微区埋袋试验,研究玉米专用肥中缓效氮成分不同添加比例对春玉米产量和氮素利用效率的影响,同时探讨对盐渍土壤环境变化的影响,以期找出在山西晋北轻度盐碱地上玉米生产中适合的专用肥缓效氮添加比例。结果表明:配施缓效氮不仅能够显著增加玉米干物质的积累,促进玉米对氮素的吸收,大幅增加玉米的产量,而且能有效降低土壤pH值。其中,33%缓效氮处理比普通尿素处理产量增加48.72%,成熟期玉米吸氮量和干物质积累量分别增加40.92%和21.60%。配施缓效氮能显著提高春玉米的氮素利用率,其中缓效氮添加比例为33%和50%处理分别比普通尿素处理提高30.90%和15.49%。通过添加缓效氮,土壤pH值的最大降幅为0.45个单位。综上所述,在山西晋北区域轻度盐碱耕地玉米专用肥中添加33%缓效氮,可以使氮素释放与玉米对氮素的吸收相吻合,在保证玉米高产的同时对土壤环境也有所改善。     

施氮量对超级稻‘松粳9号’产量及氮肥利用率的影响

为了探讨施氮量与‘松粳9号’干物质积累、产量、氮肥利用率之间的关系,明确最佳氮肥施用量,使其在生产中真正发挥超级稻的增产潜力。以超级稻‘松粳9号’为材料,通过田间小区对比试验,研究了不同氮肥施用量对超级稻‘松粳9号’产量及氮肥利用率的影响。结果表明,在水稻齐穗期,地上部植株干物质积累量和吸氮量都随着施氮量的增加而增加;成熟期地上部植株干物质积累量和吸氮量都随着施氮量的增加出现先增后减的趋势。氮肥利用率随着施氮量的增加而降低。随着施氮量的增加产量出现先增后减的趋势。产量与成熟期稻穗和植株干物重、齐穗期稻穗含氮量、成熟期稻穗和植株含氮量呈极显著正相关,与氮肥生理利用率呈显著正相关。施氮量195 kg/hm²能实现超级稻‘松粳9号’最高产量。     

油菜不同产量类型品种氮素吸收与利用特性研究

摘要: 【研究目的】探讨甘蓝型油菜不同产量类型品种氮素吸收与利用特性。【方法】在不同土壤肥力条件下以甘蓝型油菜品种（2006-2007年度73个、2007-2008年度98个）为材料,成熟期测定各器官干物重、氮素含量,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种产量进行聚类。研究不同产量类型品种氮素积累与分配差异。【结果】结果表明：供试品种间产量差异很大,类型间差异显著。随着产量增加,氮素吸收总量、氮素籽粒生产效率增加,籽粒氮素积累量增加,茎枝、果壳氮素分配比例下降,籽粒氮素比例增加。土壤肥力高,植株吸氮总量增加,氮素籽粒生产效率降低。【结论】增加氮素吸收总量,促进氮素向籽粒中输送,使得高产和高氮素利用效率统一。     

大穗型品种协同提高水稻产量和氮利用效率的研究

为阐明不同穗型水稻品种产量和氮利用效率的差异,探讨不同穗型品种高产高效的栽培技术。以大穗型品种‘Y两优900’和多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’为供试材料,设置3个施氮量处理(0、180、270 kg N/hm²)。结果表明：大穗型品种‘Y两优900’在3个氮肥处理下的平均产量为10.83 kg/hm²,分别比多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’高17.3%和5.5%。大穗型品种‘Y两优900’的产量优势主要源于较高的每穗粒数和较高的干物质积累;大穗型品种‘Y两优900’的氮肥农学利用率分别比多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’高310.6%和28.5%,而其氮肥偏生产力则分别高23.5%和6.7%。大穗型品种产量和氮肥利用效率均显著高于多穗型品种,大穗型品种具有协同提高水稻产量和氮利用效率的潜力。