水稻氮素同化关键酶活性与叶色变化的关系

 【目的】明确水稻叶色变化的内在生理机制。【方法】采用无氮肥和常规氮肥两个处理的水培试验,测定水稻地上部不同叶位叶片叶色值、叶绿素含量及氮素同化关键酶活性的变化。【结果】在氮饥饿和常规施肥条件下,水稻地上部不同叶位的叶色具有明显的黑黄变化规律。氮饥饿处理剑叶抽出前不同叶位叶片叶色值基本上表现为顶二叶＞顶一叶＞顶三叶,剑叶抽出后表现为顶一叶＞顶二叶＞顶三叶。不同叶位叶片GS、GOGAT活性分别在拔节期、剑叶抽出期出现两次高峰,各叶位的叶片GS、GOGAT活性基本表现为顶二叶＞顶一叶＞顶三叶。不同叶位叶片的GOGAT活性与当周叶片的SPAD值、叶绿素a、叶绿素b及叶绿素（a+b）含量均呈显著或极显著相关。常规施肥处理条件下水稻叶色及酶活性在整个生育期变化趋势与氮饥饿处理相似,GS酶活性与酶活性测定一周后的叶色关系非常密切,GOGAT活性与顶三、四叶叶色呈显著负相关,与酶活性测定1周后顶二、顶三叶的叶绿素a含量、2周后顶二、顶三叶的叶绿素（a+b）含量及2周后顶二叶的叶绿素b含量也呈显著正相关。【结论】水稻叶色变化是一个复杂的生理生化代谢过程,水稻不同叶位叶片叶色及氮素同化关键酶GS、GOGAT酶活性均具有明显的高低变化,氮素同化关键酶活性高低与叶绿素的合成及叶色变化具有密切的因果关系,在叶绿素的合成和叶色形成过程中具有一定作用。水稻叶色黑黄变化是一个受内生节奏制约的生物学过程,氮素水平对叶色深浅具有一定的调节作用,但不能改变内生黑黄变化节奏。     

利用叶绿素计诊断水稻氮素营养的研究

以2个叶色不同的晚熟粳稻品种为试验材料,测定了4个氮肥水平下水稻分蘖盛期和抽穗期主茎顶部3张叶片的叶色SPAD值以及叶片氮含量.结果表明:2个水稻品种顶3叶SPAD值在不同氮肥水平下变化最大,不受品种的影响,并且与水稻总叶片含氮量及植株含氮量呈极显著的相关性.因此,通过测定水稻顶3叶的SPAD值可以诊断水稻的氮素营养状况.     

氮素对水稻冠层叶片SPAD值影响试验研究

SPAD计可快速无损诊断水稻生长过程中的氮素营养状况。在大田试验中设置6个施氮水平,每7d对水稻叶片进行SPAD值测量,对其分布规律、变化特征进行研究以指导田间氮肥施用。结果表明,在生育期内,水稻SPAD值出现"二黑二黄"交替变化规律;高施氮水平处理组的SPAD值较高;顶3、顶4叶比其他叶位叶片更适合作为氮素营养诊断的叶片;生育期内冠层4张叶片的SPAD均值与水稻产量可以通过二次回归曲线拟合。     

杂交中稻品种产量及其氮素利用效率的比较研究

【目的】为了提高水稻生产氮肥利用效率,避免过多施用氮肥对环境污染,并为水稻大面积生产选择氮高效率品种提供科学依据。【方法】以利用水稻齐穗期和成熟期叶片叶绿素含量（SPAD值）衰减指数作为鉴评方法,筛选出的氮高效率品种进入区试而审定的20个杂交中稻品种及对照品种宜香2115（迟熟品种）和辐优838（中熟品种）为材料,比较了品种间叶片的叶绿素含量（SPAD值）及其衰减指数、产量、地上干物重、收获指数与氮素利用效率等研究指标。【结果】中迟熟品种13个、中熟品种7个,与区试对照品种相比,叶绿素含量（SPAD值）衰减指数、产量、氮肥偏生产力、氮素干物重生产效率和氮素稻谷生产效率,分别显著提高14.22%～54.32%、2.58%～8.35%、2.59%～8.51%、3.80%～19.02%和5.62%～25.73%,其中氮肥偏生产力、氮素干物重生产效率、氮素稻谷生产效率分别与SPAD值衰减指数呈极显著正相关（0.828**～0.941**）。进一步证明在水稻齐穗期和成熟期利用水稻叶片SPAD值衰减指数鉴评氮素利用率是完全可行的。20个审定品种中产量和氮素利用率较高的迟熟品种有内6优103、内6优...     

水稻叶片SPAD空间分布与氮素营养及种植密度的关系

通过大田试验,研究在4个施氮水平和3个种植密度下,水稻孕穗和抽穗两个时期水稻不同叶位叶片SPAD值的空间分布特征,并对叶片氮素营养和种植密度与不同叶位的SPAD值之间的相关性进行分析。结果表明,随着施氮量的增加,孕穗期SPAD值表现为顶3叶>顶2叶>顶4叶>顶1叶;抽穗期SPAD值表现为顶1叶>顶2叶>顶3叶>顶4叶。不同种植密度对水稻各叶位的SPAD值差异不显著。相关分析发现,孕穗期不同叶位SPAD值与施氮量的相关性顺序是顶4叶>顶3叶>顶2叶;抽穗期不同叶位SPAD值与施氮量的相关性顺序是顶1叶>顶3叶>顶2叶>顶4叶。     

氮素、品种及光照对水稻冠层叶片SPAD读数的影响

借助SPAD计可以确定水稻生产过程中的氮肥施用量,但该方法受到很多因素的影响.通过研究氮素水平、品种、光照条件对水稻冠层叶片SPAD读数的影响.发现水稻冠层叶片SPAD读数,在水稻生长周期内具有规律性的动态变化,经历3个“上升—下降”阶段,且受到水稻品种、氮素用量的影响.随着水稻冠层叶片年龄增加,上下叶位之间的SPAD读数差异扩大,第一叶位叶片和其他叶位叶片SPAD读数差异最大,且随着施氮量的增加上下叶位SPAD差值减少.水稻叶片SPAD读数对于光照的响应,不同品种表现出不同的变化.因此,在应用SPAD计诊断氮肥施用量时,需要根据不同的水稻品种,针对水稻生长的生理周期采用不同的SPAD阈值,来指导氮肥的施用,此外,可以利用水稻上下叶位叶片SPAD读数差异来指导氮肥施用.     

不同柠檬品种叶片SPAD值、氮素含量与叶绿素含量相关性分析

利用叶绿素仪测定田间种植的不同柠檬品种幼树功能叶片的SPAD值、叶绿素含量及叶片氮素含量,并分析了柠檬叶片SPAD值与叶绿素含量及氮素含量的关系。结果表明:4个柠檬品种叶片SPAD值与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及氮素含量间均存在极显著正相关关系;幼龄期柠檬叶片的SPAD值与叶绿素含量呈非线性关系,与叶片氮素有较好的线性关系。在相同时期不同品种间的SPAD值存在显著性差异。应用SPAD值能够快速准确地预测柠檬叶片叶绿素含量和氮素营养状况,可为确定柠檬最佳施肥时期及施肥量提供理论依据。     

叶绿素计(SPAD-502)在水稻氮素营养诊断和推荐施肥中的应用、研究及展望

叶绿素计(SPAD-502)在追踪作物叶片氮素营养水平和确定适宜氮肥追施量所需的信息方面具有便捷、快速、无损叶片的优势。但是,作物的品种、生育时期、不同叶位、叶片的位点、厚度和生态环境等因素对SPAD值会产生较大影响,这给SPAD计的广泛应用提出了新的挑战。着重分析了水稻品种及上述影响因素对SPAD计在诊断水稻叶片氮含量中的影响,并提出了消除这些影响因素的方法。详细阐述了量化SPAD值与叶片氮含量和追肥方案的关系,以提高作物的氮素营养诊断和施肥的精度。重点分析其在水稻叶片氮素营养诊断中的优势及出现的瓶颈问题,并提出解决这些问题的思路,为SPAD计在水稻定量施氮和提高氮肥利用率方面的应用推广开辟更广阔的空间。     

关于用水稻“顶3顶4叶叶色差”作为高产群体叶色诊断统一指标的再论证

【目的】进一步论证用水稻"顶3顶4叶叶色差"作为高产群体叶色诊断的统一指标。【方法】以2001—2002年的试验结果进行再论证。选择叶色(SPAD)差异较大的金南风、9915、越光、9325等4个粳稻材料,白稻、H97-322等2个籼稻材料;通过不同施氮量试验,用SPAD-502型叶绿素计于有效分蘖临界叶龄期(N-n)、倒2叶期和齐穗期测定全株各叶的SPAD值,比较单叶SPAD值、顶3顶4叶色差跟植株含氮率、产量形成的关系差异。【结果】单叶SPAD值品种间或生育期差异很大,难以用某一叶的SPAD值诊断氮素营养状态,而在生育各期会出现顶4顶3、顶4=顶3和顶4顶3三种叶色差,是氮素不足、正常和过剩的生理反映;单叶的SPAD值与分蘖率、成穗率、每穗颖花数和结实率之间没有规律性的关系,不能作为共同诊断指标,而顶3顶4叶叶色差和产量三因素的形成存在规律性的变化关系;单叶SPAD值不能作为产量诊断的指标值,而在N-n叶龄期、倒2叶龄期和齐穗期3个叶龄期顶3顶4叶色差值相等的群体,均可以获得最高的产量。【结论】顶3叶顶4叶叶色差是稻体氮素营养水平的表观指标;单叶SPAD测定和顶3顶4叶色差诊断配合,可以准确诊断水稻植株氮素的丰亏。     

不同施氮水平下黄瓜叶片SPAD值与硝态氮含量及硝酸还原酶活性的关系

【目的】确定黄瓜氮素营养缺乏诊断的最佳时期、最佳部位和临界浓度。【方法】采用溶液培养法,研究不同氮素水平(0,70,140,210和280 mg/kg)下,黄瓜不同生育期(幼苗期,开花期和结果期)、不同叶位叶片的SPAD值、硝酸还原酶活性(NRA)和叶柄硝态氮含量的变化特征。【结果】黄瓜不同叶位叶片的SPAD值对施氮水平反应的敏感程度存在显著差异。随施氮量的增加,黄瓜各叶位叶片SPAD值均有所增加,但不同叶位叶片SPAD值增长的幅度明显不同;黄瓜叶片的SPAD值、NRA和叶柄硝态氮含量3个参数的变化,因黄瓜生育时期的不同而有明显差异,幼苗期和开花期三者显著相关,开花期叶片SPAD值和叶柄硝态氮含量极显著相关。【结论】黄瓜幼苗期和开花期的第3叶、结果期的第7叶对施氮水平的反应最敏感,可以作为黄瓜氮素缺乏诊断的最佳部位;氮素缺乏的临界浓度为210 mg/kg;诊断的最佳时期为开花期。     

不同氮素水平下水稻叶片及相邻叶位SPAD值变化特征

通过大田试验,研究在3种不同施肥方案和6个施氮水平下,水稻植株整个生长周期SPAD值的变化情况以及水稻分蘖、孕穗和抽穗3个重要时期主茎顶1叶至顶4叶的SPAD值分布变化特征。结果表明:水稻整个生长期叶色呈现"黑黄"交替的变化规律,而主茎顶4叶对氮素供应盈缺的反应最为敏感,可作为反映水稻N素营养状况的理想指示叶;对水稻主茎上各个相邻叶位的SPAD差值与施氮水平之间的相关性比较发现,顶4叶和顶3叶的SPAD差值(SPADL4-L3)与施氮水平之间存在明显的相关性,随着施氮水平的提高,顶4叶与顶3叶间的SPAD值差异逐渐缩小,且这一结果不受施肥条件和水稻生长时期的影响,因此,也可以利用SPADL4-L3值作为水稻整个生育期N素营养状况实时诊断的指标。     

基于高光谱的水稻叶片含水量监测研究

【目的】建立快速、无损诊断水稻叶片含水量的估测模型,为水稻水分精确管理提供依据。【方法】基于2年不同土壤水分处理和水稻品种的池栽试验,于水稻主要生育时期同步测定顶部4张叶片的光谱反射率和含水量,系统分析350-2 500 nm波段范围内任意两波段组合而成的比值（RSI）、归一化差值（NDSI）及差值（DSI）光谱指数,并分析其与叶片含水量的量化关系。【结果】不同土壤水分处理和叶位间,叶片反射光谱具有显著的时空变化特征,叶片含水量的敏感光谱波段主要位于近红外及短波红外区域;RSI （R1402, R2272）及NDSI （R1402, R2272）光谱指数与叶片含水量呈现良好的线性相关,线性拟合R2均达到0.80。基于独立试验资料对所建模型进行测试检验也显示,预测值和观察值的拟合R2也均达到0.86。【结论】RSI（R1402, R2272）、NDSI（R1402, R2272）均可用于水稻叶片含水量的定量监测。     

樟树叶片示踪高速路附近大气氮沉降

[目的]研究维管束植物组织监测大气氮沉降的可行性。[方法]在距高速路不同距离的地点采集不同树冠位置的樟树叶片及其下方的根际土壤,按照叶片面积大小对叶片进行分类,用元素分析仪分析叶片和土样所含氮量,统计分析叶片年龄、污染源和树冠对樟树叶片的影响。[结果]大叶片氮含量显著低于中叶片和小叶片;叶片氮含量随着离高速路距离的增大逐渐降低,而且差异显著,其与土壤氮含量变化无一致趋势;树冠不同位置氮含量也有差异：树顶叶片氮含量显著高于树底和树沿。这说明在土壤条件不同的情况下,樟树叶片也可以很好地指示大气氮沉降。[结论]维管柬植物监测大气环境具有可行性。     

水稻氮素供需差与不同叶位叶片氮转运和衰老的关系

 采用去穗和疏花方法调节稻穗氮需求量 ,研究了水稻氮素供需差 (NSDB)对不同叶位叶片氮转运和衰老的影响。结果表明 ,在NSDB <0的条件下 (对照 ) ,植株上部 4张叶输出氮素 ,叶片正常衰老 ;随NSDB提高 ,顶部叶片尤其是顶 4叶的氮素输出显著减少 ,叶片MDA含量下降 ,SOD和CAT酶活力提高 ,上位叶与下位叶之间的叶色差缩小 ;当NSDB >0以后 (去穗 ) ,上部 4叶的氮积累量不仅未减少 ,相反还有显著的增加 ,叶片的衰老进程被延缓。研究证实顶 4叶叶色受氮素供需差的影响最大 ,当土壤供氮不能满足库需氮时 ,顶 4叶叶色浅于顶 3叶     

基于SPAD值的水稻施氮叶值模型构建及应用效果

【目的】研究分析不同地力条件、施氮量、SPAD值衍生指标、产量之间的关系,实现简便、快速、无损地推荐水稻施氮量,构建基于SPAD值的水稻施氮叶值模型。【方法】2015年和2016年以杂交籼稻Q优6号为试验材料,设4种施氮水平(0、75、150、225 kg·hm~(-2)),探讨产量、SPAD值衍生指标与田块表观供氮量之间的关系,并对初步构建的叶值模型进行变量施氮应用效果研究。【结果】产量与抽穗期田块表观供氮量之间具有极显著的曲线关系,两年拟合度R2分别为0.5523,0.7148。在其拟合关系下2年度最高产量分别为9 264.93 kg·hm~(-2)、11 167.97 kg·hm~(-2),相差1 903.14 kg·hm~(-2),2016年产量相比2015年增加20.54%;达到最高产量的表观总吸氮量较为接近,分别为575.27 kg·hm~(-2),546.71 kg·hm~(-2),仅相差28.56 kg·hm~(-2),2016年表观总吸氮量相比2015年减少4.96%。不同年度的拔节期和抽穗期,SPAD值衍生指标中SPADL3(顶3叶SPAD值)、SPADL4(顶4叶SPAD值)、SPADmean(顶部4张叶片的平均SPAD值)、SPADL3×L4/mean(顶3叶SPAD值×顶4叶SPAD值/顶部4张叶片的平均SPAD值)与田块表观供氮量之间具有显著或极显著的线性关系。单张叶片中,SPADL3与拔节期田块表观供氮量,SPADL1与抽穗期田块表观供氮量线性拟合的系数在年份间变化均较小,分别为0.0156,0.0154;0.0172,0.0173。年份间,2016年SPADL3×L4/mean与田块表观供氮量线性拟合的系数和b值比2015年的拔节期依次增加了-28.70%,17.41%;抽穗期依次增加了-15.34%,56.11%。叶值模型施氮总量为表观总吸氮量与土壤表观供氮量之差,通过SPAD值衍生指标可以估测土壤表观供氮量,且抽穗期时SPAD值衍生指标与田块表观供氮量的线性拟合度较拔节期时的高。拔节期时,SPADL4与SPADL3×L4/mean,SPADL3与SPADmean之间估测推荐的施氮总量较为接近,且SPADL4、SPADL3×L4/mean估测的施氮量高出SPADL3、SPADmean50%左右。基于叶值模型的变量施氮效果表明,变量区产量高出对照区产量820.68kg·hm~(-2),变量区的氮素偏生产力、农学利用率和贡献率均明显高于对照区,分别高出13.74%,103.45%,104.12%。确定叶值模型的一般表达式为:Nw=Nz-[(Ys-b)/k-Ng],式中Nw表示施氮总量(kg·hm~(-2)),Nz表示水稻品种表观总吸氮量(kg·hm~(-2)),Ys表示叶片SPAD值衍生指标,Ng表示追肥之前已经施入的氮量(kg·hm~(-2)),k、b是田块表观供氮量(Nx)与叶片SPAD值衍生指标线性关系中的斜率和截距,而田块表观供氮量等于土壤表观供氮量(Nt)与人工已施氮量(Ng)之和。【结论】应用叶值模型的变量施氮减少了产量差,提高了产量以及氮素农学利用率、偏生产力和贡献率。     

实时实地氮肥管理对不同杂交水稻氮肥利用率的影响

 【目的】探讨两系和三系杂交水稻在实时实地氮肥管理模式下对氮素的吸收和氮肥利用率的差异。【方法】试验于2004和2005年在大田条件下,以两优培九、汕优63为材料比较研究了实时实地氮肥管理模式下不同叶绿素仪（SPAD）预设阈值对其吸氮特性与氮肥利用率的影响。【结果】水稻叶片叶色存在基因型差异,汕优63顶叶的SPAD值比两优培九平均低1.7～2.0个数值单位。在实时氮肥管理模式下,施氮量与SPAD预设阈值呈指数相关关系。对于汕优63而言,Nrate=0.9956 e0.132 SPAD （r2=0.8338**）,对于两优培九则为Nrate=0.1565 e0.173 SPAD（r2=0.9508**）。在SPAD预设阈值介于36～40的范围内,若要保持两个品种同一时期顶叶的SPAD值相同,汕优63比两优培九需要多施用氮肥37.3 kg N•ha-1。【结论】在实时实地氮肥管理模式下,当氮肥平均用量接近160 kg N•ha-1时,两优培九的吸氮能力、氮肥吸收利用率和氮素籽粒生产效率与汕优63相当;其氮素干物质生产效率、氮肥农学利用率高于汕优63;其氮素收获指数低于汕优63。此外,两优培九比汕优63表现出较高的耐肥抗倒伏能力。     

干旱条件下葡萄叶片气孔导度和水势与节位变化的关系

【目的】研究干旱条件下葡萄叶片气孔导度和水势随叶片节位变化的规律及其机理。【方法】利用3005F01植物水势测定仪和SC-1气孔计测量不同干旱程度下葡萄主梢各节位叶片气孔导度和水势。【结果】浇水良好的条件下,葡萄叶片气孔导度随叶片节位的升高而升高,且两者有很好的线性关系;轻度干旱可导致上部节位叶片气孔导度大幅度下降,而下部节位叶片气孔导度变化不大,叶片水势随着节位上升而提高;和轻度干旱相反,严重干旱时,叶片气孔导度随叶片节位的升高而下降,叶片水势仍然随着叶片节位的升高而上升,两者呈现出明显的线性关系。【结论】浇水良好的条件下,叶片气孔导度和叶片水势没有相关性;不同节位叶片对干旱的响应敏感度存在明显的差异,这种差异和叶片水势的变化及其反馈调节有密切的联系。     

不同产量水平苹果园氮磷钾营养特点研究

【目的】获得不同产量水平苹果园土壤与植株叶片、果实氮磷钾营养特点。【方法】将10年生红富士/平邑甜茶苹果园按产量水平分为4类，1997～2000年连续4年定期采集土壤与植株样品进行测定分析，并从2001年开始对4类果园进行不同施肥量试验。【结果】随产量水平提高，土壤碱解氮、有效磷、速效钾均呈增高趋势，反映了增加土壤养分供应能力对提高产量水平具有重要作用，但在同一产量水平上，这3项指标测定值变化幅度大，且与产量的相关系数较低。高产园植株叶片一般表现出较高的全氮、全磷含量，较低的全钾含量，果实则表现为较高的全氮含量，较低的全磷含量，全钾含量变化不大，其中高产园叶片全钾含量下降最显著，在土壤有效钾含量较高的条件下，高产园叶片全钾含量并不高，并且叶钾与土壤速效钾的相关性较差，此时叶钾主要受产量的影响，随产量的上升而下降。不同产量水平果园施肥反应存在差异，各类果园增施磷肥均未表现出增产效果，增施钾肥均有增产效果，仅中低产园对增施氮肥表现出增产效果。【结论】根据目标产量确定施肥量时，要根据土壤有效养分含量对施肥量进行调整；根据叶分析结果判断植株钾素营养状况时应考虑产量对钾素吸收分配的影响。