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。     

水稻甬优12产量13.5t hm~(–2)以上超高产群体的氮素积累、分配与利用特征

为探明甬优12超高产群体的氮素吸收与积累特征,2013—2014年,对高产(10.5~12.0 t hm–2)、更高产(12.0~13.5 t hm–2)、超高产(13.5 t hm–2)3个产量群体的氮素吸收与积累特征等进行了系统比较研究。结果表明,与高产和更高产群体相比:(1)超高产群体拔节期植株含氮率较低,抽穗期和成熟期植株含氮率高于对照。超高产群体拔节期氮素吸收量较低,抽穗和成熟期氮素吸收量较高。(2)超高产群体播种至拔节期氮素积累量和积累比例低于对照;拔节至抽穗期、抽穗至成熟期植株氮素积累量和积累比例高于对照。播种至拔节期氮素积累量与产量呈极显著线性负相关,拔节至抽穗期、抽穗至成熟期植株氮素积累量与产量呈极显著线性正相关。(3)超高产群体抽穗期和成熟期茎鞘、叶片和穗部氮素吸收量较高,且花后茎鞘氮素转运量和穗部氮素积累量也较高。花后茎鞘氮素转运量与实产呈显著线性正相关;穗部氮素积累量与实产呈极显著线性正相关。(4)甬优12超高产群体氮素吸收利用参数为,籽粒生产率50.8 kg grain kg~(–1)、百千克籽粒吸氮量1.97 kg、氮肥偏生产力42.1 kg kg–1、氮收获指数0.552。本研究表明,与一般高产群体相比,甬优12超高产群体氮素吸收具有拔节前较低、拔节至抽穗期和抽穗至成熟期高的特点;促进花后茎鞘氮素转运量有利于提高水稻产量。甬优12超高产群体百千克籽粒吸氮量2.0 kg左右,其氮素利用效率较低,在其超高产栽培管理中应重视氮素的高效利用。     

油菜不同产量类型品种氮素吸收与利用特性研究?靠

探讨甘蓝型油菜不同产量类型品种氮素吸收与利用特性.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.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.     

不同氮收获指数水稻基因型的氮代谢特征

采用土培盆栽试验,以3个氮收获指数(NHI)有显著差异的水稻基因型4434(低NHI)、滇瑞302(中NHI)和余赤23(高NHI)为材料,研究了灌浆期叶片、穗颈和籽粒的氮代谢特点及与NHI的关系。结果表明,各基因型的籽粒产量、收获指数和籽粒氮积累量与NHI的变化一致,均以余赤231最大。花后植株氮素转运量表现为4434<滇瑞302<余赤231,基因型间差异极显著,而氮素转运率和转运氮的贡献率差异较小。成熟期水稻茎叶和籽粒的全氮含量、蛋白氮和非蛋白氮含量均表现为4434<滇瑞302<余赤231,全氮含量和蛋白氮含量存在显著差异,而非蛋白氮无显著差异;余赤231茎叶蛋白氮积累量显著低于4434和滇瑞302,而籽粒蛋白氮积累量显著升高,是高NHI水稻氮积累的主要特征。余赤231灌浆期叶片和籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性显著高于4434和滇瑞302,有利于叶片游离氨基酸合成及外运,使得穗颈节伤流强度和游离氨基酸含量升高,为籽粒氮素积累提供了物质基础;同时,较高的籽粒GS和GOGAT活性促进了籽粒蛋白质合成,提高了NHI。逐步回归表明,灌浆期较高的穗颈伤流游离氨基酸含量是高NHI水稻氮代谢的主要生理特征,与较高的花后氮转运量和籽粒蛋白氮积累量可共同作为水稻氮素高效管理和遗传改良的可靠指标。     

缓释肥施用量对超高产夏玉米氮素积累分配的影响

明确缓释肥施用量对超高产夏玉米氮素积累和分配的影响及其对产量形成的作用。以‘苏玉29’‘、苏玉30’为材料,采用裂区设计,设置7个缓释肥水平（N0、270、315、360、405、450、495kg/hm²）,研究夏玉米氮素积累和分配在不同处理下的变化趋势。结果表明：随着缓释肥施用量增加,两品种（‘苏玉29’、‘苏玉30’）氮素积累量与氮素利用效率均呈单峰变化趋势,在N405kg/hm²水平下达最大值,且‘苏玉29’氮素利用率显著高于‘苏玉30’。百千克籽粒需氮量随缓释肥施用量增加先升后降,在N405kg/hm²水平下达最大值,而每千克氮生产籽粒量的变化规律相反。随着施氮水平提升,玉米偏生产力降低。最高产处理下,茎、叶、鞘氮素转移率和对籽粒产量的贡献率显著高于其他处理。回归分析表明,成熟期叶片中氮素分配比例较高有利于‘苏玉29’高产,苞叶和穗轴中氮素分配比例较高有利于‘苏玉30’高产。在本实验条件下,两品种在N405kg/hm²时产量最高,氮素积累量、氮肥利用率和百千克籽粒需氮量最高,茎、叶、鞘的氮素转移率及其对产量的贡献率较高。     

钾对不同类型水稻氮素吸收利用的影响

以常规粳稻武运粳7号、武香粳14和杂交粳稻86优8号、泗优422为材料,研究了钾对水稻氮素吸收、分配和利用的影响。结果表明,钾对水稻有明显增产效应,增产率4.56%~14.77%;钾提高了水稻不同生育阶段植株吸氮量,以拔节期到抽穗期氮素积累增量最大,但吸氮比例下降;钾促进了抽穗后氮素转运量和转运率,提高了氮素在不同器官分配量及叶片、穗分配比例,但降低了茎鞘分配比例;钾增强了植株对肥料氮吸收,基肥氮素利用率、全生育期氮素利用率和氮素收获指数显著增长,但降低了植株氮生产效率;以180 kg hm^-2K₂O处理产量最高,氮素积累量、转运量和转运率以及不同器官分配量最大,基肥氮素利用效率、植株对肥料氮吸收量和全生育期氮素利用率最大,但拔节期到抽穗期氮素吸收比例、茎鞘氮素分配比例和植株氮生产效率最低;常规粳稻产量高于杂交粳稻,其氮素利用率相对较大。     

施氮对杂交小麦不同器官氮素积累与转运及其杂种优势的影响

氮肥对小麦不同器官的氮素代谢及生长发育影响显著。在施氮（200 kg hm^-2）和不施氮条件下,以6个杂交小麦及其7个亲本为材料,研究了叶片、茎鞘、穗轴及颖壳和籽粒中的氮素积累量、氮素含量和转运及其杂种优势。结果表明,施氮显著提高各器官的氮素积累量和含量,但不影响其变化趋势。花期前叶片是贮存氮素的主要器官,花期后籽粒成为贮存氮素的最主要部位,其次为茎鞘。施氮对氮素积累量的杂种优势没有显著的影响,但对氮素含量的杂种优势有显著的抑制效应。施氮极显著促进叶片中的氮素转运,而对茎鞘、穗轴及颖壳无显著影响。总麦草90%以上的氮素转运自叶片。施氮与不施氮处理的氮素转运率和贡献率均以叶片最大,穗轴及颖壳次之,且同一器官中处理间并无显著差异。不施氮的各器官氮素的转运量、转运率和贡献率多表现正的杂种优势,施氮的多呈负优势,表明施氮对氮素转运的杂种优势有抑制作用。     

麦秸还田和氮肥运筹对超级杂交稻茎鞘物质运转与籽粒灌浆特性的影响

为探究不同栽培条件和耕作方式对大穗型超级稻籽粒灌浆结实的影响及不同粒位籽粒间差异,寻求超级稻高产优质栽培调控途径。以超级杂交籼稻扬两优6号和II优084为材料,设置麦秸还田和氮肥运筹两因素试验,研究其对茎鞘光合同化物生产、运转及强、弱势粒灌浆特性影响。结果表明,抽穗前麦秸不还田处理(A1)的叶片SPAD值和茎鞘干物质积累量大于麦秸还田处理(A2),抽穗期以后则相反;抽穗前,基蘖肥∶穗肥=7∶3 (B2)的处理叶片SPAD值高于基蘖肥∶穗肥=5∶5 (B1)处理,生育各期茎鞘物质积累量与运转率均为B2大于B1,但干物质积累量抽穗期前差异不大,抽穗与成熟期呈显著与极显著差异;A2与B2互作显著提高生育中后期茎鞘干物质积累量、茎鞘物质输出率与运转率及非结构性碳水化合物(NSC)运转率;强、弱势粒粒重与抽穗至成熟期干物质积累量、抽穗期茎鞘NSC积累量、成熟期干物质量均呈显著正相关,与成熟期NSC积累量呈显著负相关;强、弱势粒的起始灌浆势与抽穗期NSC含量均呈极显著正相关,平均灌浆速率与抽穗期NSC含量及运转率呈显著正相关,强势粒的最大灌浆速率与抽穗期NSC含量及NSC运转率呈显著正相关,弱势粒的最大灌浆速率与NSC运转率呈显著正相关。     

小麦不同器官氮素累积分布动态规律的研究

在自然条件下,研究了4个小麦基因型各组织器官氮素的动态分布与累积变化。结果表明：基因型间在叶、茎、颖壳、叶鞘未包被的穗下节部分的氮素含量和籽粒蛋白质含量上存在着显著差异。叶片是前期组织氮素的重要贮存器官和籽粒灌浆中氮素的主要供给源。叶片组织氮素的含量在幼苗期最高,而叶氮总量的累积则在孕穗期最多。籽粒     

氮肥水平对不同育种时代粳稻产量、氮素吸收利用差异的影响

以选育时期不同(两个选育时代)的12个水稻品种为材料,于施氮量为0,225,300 kg/hm~2纯氮大田条件下,研究了不同氮肥水平下两选育时代的水稻品种产量、物质生产积累量及氮素吸收、利用效率的差异.结果表明,水稻产量随着选育时代的更替有所提高,并随施氮量的增加两时代产量表现不同,早期品种中有83.3%的水稻基因型的产量随施氮量增加呈增加趋势,当代品种产量则有一半基因型在225 kg/hm~2氮肥水平下产量达最大,说明早期品种对氮肥反应较当代品种敏感.农艺性状中的株高和穗长随着育种时代的更替有矮化和减小的趋势,着粒密度有所增加.干物质和氮素平均积累量在生育时期各阶段均表现为当代品种大于早期品种,氮素利用效率亦表现相同的规律.相关分析表明,水稻产量与抽穗、成熟期物质积累量和氮素吸收量均呈显著或极显著正相关关系,与拔节期关系不密切.氮素利用效率与产量呈显著正相关,与株高和穗长呈显著负相关.说明随着选育时代的更替,水稻产量、吸氮量及氮素利用效率有所提高,株型趋于矮化,穗型由散穗向密穗型演变.     

不同氮素籽粒生产效率类型籼稻品种氮素分配与运转的差异

在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定干物重、氮素含量、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6种类型,研究不同氮素籽粒生产效率类型品种氮素分配与运转的基本特点。结果表明,供试品种间NUEg的差异很大(244%、325%),A、B、C、D、E、F类品种的平均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;NUEg高的品种抽穗期、成熟期茎鞘叶中氮素比例小、穗中氮素比例大,成熟期更明显,结实期茎鞘叶氮素运转量大、运转率高;提高结实期茎鞘叶氮素运转量和运转率有利于提高结实期茎鞘叶干物重运转量和经济系数。     

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。     

氮肥基追比和调亏灌溉对小麦水分利用效率和产量的影响

优化水肥管理对提高小麦生产效率,改善农业生态环境具有重要意义。在防雨棚下,采用桶栽土培法研究氮肥基追比和调亏灌溉对小麦水分利用效率、叶片光合速率的影响,为优化小麦水氮运筹模式提供依据。设置4种氮肥基追比（播前和拔节期施氮比例）处理,分别为10:0、7:3、5:5和3:7,记为N_10:0、N_7:3、N_5:5和N_3:7。2种水分处理:水分调亏（返青-拔节期）—复水—调亏（灌浆-成熟期）,记为D;全生育期正常供水,记为N。结果表明,拔节期追施氮肥显著提高小麦灌浆期的单茎叶面积;相同水分条件下,N_7:3、N_5:5和N_3:7灌浆期单茎叶面积递增且显著高于N_10:0处理。水分调亏显著降低拔节期N_10:0处理小麦最上部展开叶的光合速率,对其他氮肥处理小麦光合速率的影响则未达显著水平;相同水分条件下,N_5:5处理拔节期和灌浆期均具有较高的光合速率。随追氮比例的增加,小麦叶片光合速率和水分利用效率呈先升后降的趋势。氮肥基追比和水分调亏显著影响小麦产量和水分利用效率,且两者对小麦产量存在显著的互作效应。综合考虑产量和水分利用效率等因素,水分调亏配合氮肥基追比处理比例为5:5是最合理的水氮运筹模式。     

不同水分供给对小麦叶与非叶器官叶绿体结构和功能的影响

在田间不同灌水条件(春季不灌水、春季灌2水和春季灌4水, 每次灌水750 m3 hm^-2)下, 于灌浆后期对小麦叶片与非叶器官(穗颖、穗下节和叶鞘)叶绿体结构进行了电镜观察, 并对不同器官的净光合速率(P_n)和光化学效率(F_v/F_m)进行了测定, 以期探明小麦叶与非叶器官光合结构和功能对水分变化的适应性差异。结果表明, 在充足供水条件(春季灌4水)下, 叶片的叶绿体数目明显多于各非叶器官, 但护颖和外稃叶绿体含有较多的淀粉粒。在灌浆期上层土壤重度水分亏缺(春季不灌水)条件下, 植株各器官叶绿体均出现明显的衰老特征, 但衰老程度存在器官间显著差异, 旗叶叶片叶绿体受损程度明显大于非叶器官。在所测非叶器官中, 外稃叶绿体对干旱胁迫反应较为敏感, 而护颖、穗下节间和旗叶鞘叶绿体结构具有较强的稳定性。水分胁迫下各器官P_n和F_v/F_m值均降低, 叶片降低幅度最大, 且随灌浆进程其光合下降最快, 但穗下节间、旗叶鞘和穗器官较为稳定, 可能与其叶绿体结构的稳定性有关。说明小麦非叶绿色器官光合结构与功能对水分亏缺具有较强的耐性。     

影响常规籼稻品种氮素籽粒生产效率的主要源库指标

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，测定叶面积系数、库容量、干物重以及氮素含量等，采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种的氮素籽粒生产效率从低到高依次分为A、B、C、D、E、F等6种类型，研究各类型籼稻品种有关源库指标的差异以及影响氮素籽粒生产效率的主要源库指标。结果表明，A、B、C、D、E、F类籼稻品种的平均氮素籽粒生产效率2001年分别为20.51、31.04、35.64、39.46、43.55和50.92 g g^-1，2002年分别为24.33、31.61、35.83、39.06、43.51和50.00 g g^-1；高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种源、库的基本特点为抽穗期的叶面积系数较小、灌浆结实期叶面积下降速度慢、净同化率高、库容量大，抽穗期的单位叶面积、单位干物重和单位氮素所承担（形成）的库容量大。多元逐步回归分析表明，单位氮素库容量、单位干物质库容量、单位库容量形成的产量、抽穗期叶面积系数以及抽穗期至成熟期叶面积系数减少量对氮素籽粒生产效率有显著影响（R²=0.749～0.805）。通径分析表明，抽穗期的单位氮素库容量和单位干物质库容量以及单位库容量形成的产量对籼稻品种氮素籽粒生产效率的影响力明显大于抽穗期叶面积系数和抽穗期至成熟期叶面积系数减少量。     

钾对不同类型水稻氮素吸收利用的影响

以常规粳稻武运粳7号、武香粳14和杂交粳稻86优8号、泗优422为材料,研究了钾对水稻氮素吸收、分配和利用的影响。结果表明,钾对水稻有明显增产效应,增产率4.56%~14.77%;钾提高了水稻不同生育阶段植株吸氮量,以拔节期到抽穗期氮素积累增量最大,但吸氮比例下降;钾促进了抽穗后氮素转运量和转运率,提高了氮素在不同器官分配量及叶片、穗分配比例,但降低了茎鞘分配比例;钾增强了植株对肥料氮吸收,基肥氮素利用率、全生育期氮素利用率和氮素收获指数显著增长,但降低了植株氮生产效率;以180 kg hm^-2K₂O处理产量最高,氮素积累量、转运量和转运率以及不同器官分配量最大,基肥氮素利用效率、植株对肥料氮吸收量和全生育期氮素利用率最大,但拔节期到抽穗期氮素吸收比例、茎鞘氮素分配比例和植株氮生产效率最低;常规粳稻产量高于杂交粳稻,其氮素利用率相对较大。     

乙烯利和氮肥对夏玉米氮素吸收与利用及产量的调控效应

以玉米品种"郑单958"为材料,在大田条件下,研究了乙烯利(0和180 g hm–2)和氮肥水平(0、75、150和225kg N hm–2)对夏玉米产量、氮素吸收和利用以及SPAD值的影响。结果表明,乙烯利处理显著降低了氮吸收量和吸收效率,但显著提高氮利用效率,其中乙烯利处理氮农学效率比对照提高了32.7%~34.6%,而且乙烯利处理对玉米产量及其产量构成因素没有显著影响;随着施氮量增加,夏玉米产量、产量构成因素和氮吸收量显著增加,而氮吸收效率、氮利用效率、氮偏生产力和氮农学效率随之降低,其中225 kg N hm–2处理氮吸收量比0 kg N hm–2处理提高了68.4%~91.8%,但225 kg N hm–2和150 kg N hm–2处理之间的氮吸收量差异不显著。乙烯利和氮肥对氮吸收量、氮吸收效率和氮农学效率具有互作效应。喷施乙烯利和增施氮肥均能提高灌浆期穗位叶SPAD值,但两者之间没有互作效应。通过相关性分析表明,夏玉米产量与吐丝期氮吸收量、收获期氮吸收量、灌浆期穗位叶SPAD值显著正相关。     

有序摆抛栽水稻的氮素吸收、利用与分配特征

有序化栽插是抛秧稻稳定高产和进一步超高产的基础,明确有序抛栽水稻氮素吸收利用及转运特点对其氮素高效利用有重要意义。本试验通过摆栽、点抛、撒抛3种抛栽方式以及对新型秧盘培育稻株氮素吸收利用特征的比较,研究水稻钵苗有序化栽插超高产的氮素吸收积累特性。试验结果表明:(1)水稻有序摆抛栽各生育时期全株含氮率低于撒抛,有效分蘖临界叶龄期和拔节期吸氮量相对较低,拔节后吸氮量显著或极显著高于撒抛,阶段吸氮量均表现为摆栽点抛撒抛。三连孔和二连孔植株各生育时期含氮率较高,且前期能保持适宜的吸氮量,拔节后吸氮能力显著增强,抽穗期、成熟期吸氮量和阶段吸氮量表现为二连孔三连孔单孔。(2)氮素农学利用率、生理利用率、偏生产力、氮素干物质生产效率、籽粒生产效率、氮素收获指数和产量均表现为摆栽点抛撒抛、机插,氮素利用率各指标、偏生产力、氮素收获指数在不同连孔处理间均表现为二连孔三连孔、单孔,百千克籽粒需氮量表现为二连孔、三连孔单孔,氮素干物质生产效率、籽粒生产效率为二连孔、三连孔单孔。(3)不同抛栽方式处理穗后穗部含氮率和吸氮量均表现为摆栽点抛撒抛、机插,茎鞘和叶片呈现相反的趋势;不同连孔处理穗后叶片和穗部含氮率均表现为二连孔三连孔单孔,抽穗期茎鞘的含氮率差异不显著,各器官中的吸氮量亦表现为二连孔三连孔单孔。不同抛栽方式间氮素转运量和转运率表现摆栽点抛撒抛,而茎鞘和叶的氮素转运量和转运率在不同连孔处理间均表现为二连孔、三连孔单孔。水稻有序摆抛栽,尤其是二连孔有序摆抛,前期有合理含氮量和积累量,抽穗后具有较高的氮素积累量、转运量和转运率,其氮素农学利用率、生理利用率、偏生产力、氮素干物质生产效率、籽粒生产效率、氮素收获指数相对较高,是水稻有序摆抛栽高产的营养生理基础。