土壤—作物系统氮素损失行为及高效利用的研究进展

根据国内外研究概况,综述了土壤-作物系统中主要氮素损失途径,作物高效吸收、利用氮素的生理生态机制及调控作物高效利用氮素的最新理论与方法,以期为实现氮素高效利用提供理论依据。     

中国冬油菜氮素养分管理策略

油菜是中国重要的油料作物,长江流域是其最主要种植区域,该区域的气候、土壤和种植制度决定了土壤养分供应特征、油菜生长和养分需求特征。作物高产、经济和养分高效是农业生产及其可持续发展的决定因素,油菜氮素吸收和土壤氮素供应在时间和空间上的不协调造成氮的缺乏或过量是油菜产量和收益的重要限制因子,合理的氮肥施用是保证油菜高产和氮肥高效的关键。论文从作物氮素需求、土壤氮素供应、氮肥施用关键技术及其配套措施等方面综述了国内外油菜氮肥管理的进展。在此基础上,结合中国冬油菜种植区域土壤和作物的特点,提出以"前促后稳"为核心,协调作物氮素需求和土壤氮素供应的冬油菜氮素养分综合管理策略。该策略的核心内容是:通过调节氮肥施用时期、比例和配比,满足油菜前期快速生长的氮素需求,后期则主要通过发挥土壤氮素供应,促进油菜氮素转移再利用;综合考虑不同轮作、秸秆还田条件下土壤氮素供应特点及后效,统筹氮肥的施用;配合合理密植、水肥管理、同其他元素肥料配施、机械深施等措施,以协同增效的方式实现油菜的高产和氮肥的高效。     

小麦氮素高效利用的研究进展

氮是植物生长发育所必需的营养元素之一,采用氮高效品种挖掘作物高效吸收利用氮素的潜力是提高氮肥利用率的有效途径.就小麦对氮素高效利用及其影响因素的研究进展进行了综述,对国内外有关小麦在氮素利用效率方面的差异性及其在不同生育期干物质与氮素变化状况等内容进行了分析,并在此基础上提出了进一步研究需要关注的问题.     

化肥有机肥配合对水稻产量和氮素利用的影响

通过对不同施肥下水稻产量和氮肥利用率连续4年的定位观测研究,结果表明:在红壤丘陵区稻田上,土壤氮素来源以施肥带入为主,占土壤氮素总收入95%以上,氮素带出以作物吸收和氨挥发损失为主要途径;水稻对氮素吸收利用与氮素形态关系密切,早稻对无机氮吸收利用好于有机氮,晚稻对有机氮利用优于无机氮;对水稻4年产量统计分析,单施有机肥(M)处理与化肥(NPK)处理具有同等的产量效果,但有机肥料处理提高土壤有机质含量,提升了土壤生产力;单施有机肥(M)处理氮肥利用率达37.8%,化肥有机肥配施(NPKM)处理氮肥利用率为35.1%,而单施化肥(NPK)处理氮肥利用率仅为25.7%.     

氮素在植物中的利用综述

氮素是植物生长的必需营养元素,世界范围内常施用大量氮肥以提高作物的产量。然而,氮肥不仅价格昂贵,还会污染环境,威胁人类身体健康。解决这一问题的其中一个策略是开发一些能够固氮和高效利用氮肥的作物,这样可以在减少氮肥施用的情况下获得较高的作物产量。本文梳理了植物对氮元素从源到库器官的吸收、重组和利用的整个过程,分析了植物中参与分配和瞬时存储的无机氮和有机氮的形式,以及它们如何影响氮的可用性、代谢和再活化。同时,介绍了氮素转运蛋白在源和库器官中的基本功能及其在调节氮的运输、氮信号传导调控中的重要性。认为氮素转运蛋白是提高氮素利用效率和作物产量有效靶标,这为如何结合当前的研究发现来推动未来的作物工程发展提供了有价值的线索。     

水稻根系与氮素吸收利用之研究进展

当前中国过高的氮肥施用量引起相对严重的环境问题。氮素是作物最主要的营养元素,而根系则是水稻吸收养分的主要器官,多项研究表明,作物对氮素的高效吸收取决于根系的生物学特征。因此研究水稻根系与氮素吸收利用的关系对于提高氮肥利用率、缓解环境污染具有重要意义。综述了近年来与水稻对氮素养分吸收和利用有关的根系研究的情况,归纳和比较了水稻根系形态及其活力的一般研究方法,并对氮素养分与水稻根系形态及根系生理活性的关系进行了探讨。     

氨水施用技術

作物需要氮素,土壤缺乏氮素,增施氮肥就能提高产量,这已是众所周知的事实了。开辟氮肥来源的办法有二,卽利用生物固定空气中氮素,制成氮肥;利用化学方法合成氮肥。     

水稻高产与氮肥高效利用技术及其生物学基础

氮素是作物生产上施用量最多的肥料,氮肥施用量过多是我国水稻生产上的突出问题。介绍了氮肥施用方法对水稻产量和氮肥利用效率的影响及其生物学基础,并对实现水稻高产与氮肥高效利用提出了建议。     

作物氮素高效利用研究进展

当前,作物氮肥利用率偏低,氮肥的过量施用带来了经济、环境问题,除了传统农艺措施,可以通过充分挖掘作物自身的潜力来实现氮肥高效利用。总结了目前作物氮素高效利用的研究进展,介绍了不同的氮效率评价指标。就同氮效率密切相关的硝态氮转运蛋白、铵态氮转运蛋白、根系特性以及氮同化关键酶因素,从氮的吸收以及同化2个方面对已取得的研究成果进行了综述,并对其进行了研究展望。     

不同杂交稻品种产量与氮素积累利用的差异

为研究不同杂交水稻品种在不同氮肥水平下的产量与氮素积累利用的差异,以4个高产优质的国审杂交水稻品种(宜香优2115、宜香优1577、冈优188、冈优1577)为材料,在低氮、正常氮和高氮肥3个水平下进行试验。结果表明:杂交水稻的产量和氮素积累利用性状均受品种和氮肥水平互作效应控制,宜香优2115在正常氮肥水平的产量与氮素收获指数均最高,其在正常氮肥水平表现为氮素高效利用;宜香优1577在低氮水平的氮素收获指数最高且产量也较高,其在低氮水平表现为氮素高效利用;冈优188在高氮水平的产量与氮素收获指数均最高,其在高氮水平表现为氮素高效利用;冈优1577在高氮水平的氮素收获指数最高且产量也较高,其在高氮水平表现为氮素高效利用。在不同氮肥水平下,4个杂交水稻的产量均受氮素收获指数影响最大。因此,不同杂交水稻品种对氮素的高效利用所适合的氮素水平不尽相同,在不同肥力水平的生态区域,需谨慎选择水稻品种。     

生长调节剂对油菜产量及氮素利用效率的影响

采用土培试验,以高氮素利用效率油菜品种2号及低氮素利用效率油菜品种6号为试验材料,在不同氮素水平上,研究了油菜生育后期涂抹生长素(IAA)、细胞分裂素(6-BA)及脱落酸(ABA)3种不同生长调节剂对产量及氮素利用效率的影响。结果表明:生长调节剂能提高油菜单株角果数、每角果粒数、千粒重、籽粒产量及生物产量。与低氮素利用效率油菜品种6号相比,高氮素利用效率油菜品种2号增加效果更加明显。同时生长调节剂对氮素生理效率的影响与品种及氮水平的高低有着密切的关系。     

不同氮肥用量对水田旱整机插水稻产量和氮肥利用率的影响

[目的]研究不同氮肥用量对水田旱整机插水稻产量和氮肥吸收利用率的影响。[方法]以常规粳稻品种圣稻18为试验材料,研究了水田旱整条件下,氮肥用量对水稻的茎蘖动态、产量构成、氮肥吸收利用率的影响。[结果]施氮量315.00 kg/hm~2时水稻产量最高,达到10 957.20 kg/hm~2,并能获得较高的出糙率、谷草比和氮肥利用率,过低施氮量不能获得高产,过高施氮量则氮肥利用率显著下降。[结论]该研究可为水田旱整技术的进一步推广提供科学依据。     

不同氮素籽粒生产效率类型籼稻品种氮素吸收利用的差异

[目的]研究不同氮素籽粒生产效率类型品种氮素吸收利用的基本特点。[方法]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88个2、002年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、EF、6种类型。[结果]供试品种间NUEg的差异很大;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种成熟期全株、根系、茎鞘叶、穗含氮率低;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种抽穗前吸氮量、成熟期总吸氮量较小;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种成熟期氮素干物质生产效率和氮素收获指数高。[结论]高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种吸氮量小、植株含氮率低、氮素利用效率高。     

甲壳素包裹缓释肥料对农作物生长的作用

[目的]为提高肥料利用率,获得高产高质的农作物打下基础。[方法]考察自制甲壳素包裹缓释肥料对番茄、黄瓜和玉米生长的影响,并对其在农艺性状、产量、肥料利用率和残效方面的作用进行比较。[结果]番茄-黄瓜试验表明甲壳素包裹型缓释肥料的氮素利用率可达58%。[结论]甲壳素包裹型缓释肥料较速效氮肥能够更好地促进农作物植株的稳定生长,实现作物的增产。     

西北地区不同小麦品种氮营养效率差异及其机理研究

通过盆栽试验,研究了西北地区20世纪50年代以来,15个耐肥性不同的主要小麦品种的氮营养效率差异及其机理。结果表明,供试的15个小麦品种中,丰产3号、周麦9号和长武134在低氮和高氮下均可获得高产,是适应性较广的品种类型;西农1376、西农6028和陕229对氮素累积量大,但体内氮的利用效率低,对土壤氮利用能力也差,需肥量大,氮肥利用率高,比较耐肥,适用于高肥土壤种植;低氮条件下,周麦9号、小偃6号属高产-氮高效型品种,而在高氮条件下,丰产3号、周麦9号和偃师9号属高产-氮高效型品种;低氮条件下耐瘠品种主要靠发达的根系和对NO-3的有效利用获得高产,高氮条件下耐肥品种主要靠对肥料氮的吸收及在体内的有效利用而获得高产。     

氮肥运筹对节水高产冬小麦产量及水分利用率的影响

[目的]研究氮肥运筹对节水高产冬小麦产量和水分利用率的影响,以形成最佳的氮肥底追比例,保护有限水资源。[方法]在统一施用270 kg/hm2纯氮条件下,选取节水高产冬小麦品种衡4399为材料,研究了底施与追肥比例3∶7、5∶5及7∶3这3种氮肥运筹方式对其产量、水分利用率的影响。[结果]氮肥运筹方式与产量及水分利用率高度相关,种植衡4399等节水高产冬小麦品种采用底追比3∶7的施氮方式,平均产量最高,为7268.21 kg/hm2,水分利用率最大,为21.56 kg/(hm2·mm)。[结论]在黑龙港地区施用270 kg/hm2纯氮条件下,种植衡4399这类分蘖能力较强的节水高产冬小麦品种宜采用底追比3∶7的施氮方式。     

油菜角果SPS活性变化对其碳氮代谢及油分形成的影响

[目的]探明油菜角果蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)活性变化对其碳氮代谢产物及油分含量的影响,为进一步研究油菜SPS表达调控机理、改良油菜品质和产量的矛盾提供理论依据.[方法]以氮低效和氮高效油菜品种为试验材料,在正常供氮和氮胁迫条件下进行土培试验.角果发育中期涂抹SPS抑制剂,以涂抹蒸馏水为对照,处理后第3 d上午测定角果皮及籽粒的SPS活性、可溶性糖和游离氨基酸含量,成熟期测定籽粒油分含量.[结果]角果涂抹SPS抑制剂后,不同氮水平条件下不同氮效率油菜品种的SPS活性均明显下降,其差异达显著水平(P<0.05).氮胁迫条件下,氮低效品种的SPS活性受抑制较明显,而在常氮条件下,氮高效品种的SPS活性受抑制较明显;角果发育期的SPS活性表现为正常供氮处理高于氮胁迫处理,氮高效品种高于氮低效品种;可溶性糖含量的变化规律与SPS活性一致;游离氨基酸含量在不同氮水平间和品种间的差异与SPS活性一致,而对SPS抑制剂的反应与SPS活性和可溶性糖含量不同,即在SPS活性受抑制条件下呈升高趋势.籽粒油分产量也与SPS活性的变化趋势相同,在SPS抑制剂处理下明显下降,氮胁迫和常氮水平下氮低效和氮高效品种的籽粒油分含量分别降低5.00%、13.13%、17.57%和21.88%,表现出氮高效品种的籽粒油分产量高于氮低效品种、常氮处理高于氮胁迫处理.[结论]无论氮水平如何,氮低效和氮高效油菜品种油菜角果的SPS活性受抑制时,角果皮和籽粒的碳代谢减弱、氮代谢增强,最终导致油分产量降低.     

水稻营养生长期谷氨酰胺合成酶活性的研究

[目的]为选育高氮素利用效率的水稻新品种提供参考。[方法]对6个基因型不同的水稻样本在不同生育期内用不同浓度的氮素诱导,测定水稻营养生长期叶片谷氨酰胺合成酶活性。[结果]在不同浓度的氮素条件诱导下,高氮素利用率的母本谷氨酰胺合成酶活性都比低氮利用效率的父本要高,并且对应杂交组合产生的杂交子一代表现出的谷氨酰胺合成酶活性比亲本要高。[结论]谷氨酰胺合成酶活性可以作为选育高氮素利用效率水稻新品种的一种生理预测指标。     

氮肥利用率的研究进展

为了提高作物的氮肥利用率，减少资源浪费、降低环境污染和提高作物产量提供科学依据。文章回顾了国内外近年来氮肥利用率的研究成果，从氮肥利用率的研究方法及影响因素等方面分析了氮肥利用率的研究历史、现状和存在问题。归纳得出中国氮肥利用率较低，施肥缺乏科学性，具体表现为氮肥施用量过大、氮肥挥发及硝化反硝化损失严重、施肥时期及施用量与作物氮素吸收规律不协调、肥料品种较单一等。建议结合测土配方施肥、实时监控管理等技术，合理地确定氮肥种类、用量、施用方式及时期，加强新型肥料及肥料增效剂等新技术的研发和推广，并注重作物氮高效品种资源的挖掘和应用，进而从土壤、肥料、品种、管理方式等多方面提高氮肥利用率。     

Research Progress on Nitrogen Use and Plant Growth

The application of nitrogen （N） fertilizers in agriculture has been increasing dramatically since 1970s. However, the over-fertilization causes could cause environmental problems, as well as low N use efficiency （NUE）. Promoting NUE in plants and minimizing the environmental impacts of N fertilizers had been the focus of the current research. We reviewed the importance of N, N metabolism and plant growth, plant N physiology and the molecular aspect of N metabolism in this paper. The future development of N use and NUE of plants was also discussed.