不同氮效率基因型冬小麦生理特征的比较研究

采用田间小区试验,通过对两个不同氮效率基因型冬小麦小偃22(XY22)和小偃6号(XY6)产量和构成因素,氮素吸收利用效率以及关键生育期的硝酸还原酶、叶水势、叶绿素含量等生理指标测定,探讨了其对氮素利用的差异及其机理。结果表明,不施氮处理,子粒产量、硝酸还原酶活性、叶水势、叶绿素含量明显降低,而施氮后明显提高;氮素吸收利用效率、叶水势、叶绿素含量在施N150 kg/hm2时保持在较高水平。两个基因型中,小偃22比小偃6号的生理代谢更加旺盛,施氮加强了这种作用,这可为进一步选育氮高效利用型小麦品种提供科学依据。     

不同氮效率小麦品种根系特征及根际土壤酶活性的分析

为探明不同氮效率小麦（Triticum aestivum L.）品种根系特征及其对根际土壤酶活性的响应,以30年的长期定位试验为平台,于2018—2020年采用大田试验的方法,在不同氮效率品种筛选的基础上,以氮高效小麦品种郑麦113、偃高21和氮低效小麦品种丰德存5号、周麦27为试验材料,在不施氮肥（N0）和正常施氮肥（N1）条件下研究其根系特征、氮素吸收利用及根际土壤酶活性的差异。结果表明,各品种小麦的根系活力均在孕穗期达到最大值,N0、N1水平下氮高效小麦品种根系活力的平均值分别比氮低效小麦品种增加了16.13%～24.22%、10.22%～62.49%。N1水平下小麦根长、根表面积和根体积明显高于N0水平。郑麦113、偃高21、周麦27的氮吸收效率显著高于丰德存5号,而周麦27的氮利用效率较低。两种氮水平处理下,郑麦113和偃高21的根际土壤β-葡萄糖苷酶（BG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和多酚氧化酶（POX）活性整体显著高于丰德存5号和周麦27(P<0.05),且根际土壤酶活性与根系形态指标均呈正相关关系。这说明郑麦113和偃高21较高的根系活力、根长、根表面积和根体积促...     

不同氮利用效率小麦氮代谢相关基因的表达特征

深入理解小麦氮利用效率基因型差异的分子生物学机理对于氮高效小麦的分子育种具有重要指导意义。本试验选用两个不同氮利用效率的小麦基因型,设置不同氮水平,分别在小麦的5个生育期收获采样,研究不同氮利用效率小麦基因型中5个氮代谢相关基因的表达特征。研究结果表明,在氮利用方面,无论是在低氮还是高氮条件下,氮利用高效小麦XY107的籽粒氮利用率均高于氮利用低效小麦LM1;在基因表达方面,在低氮条件下,小麦地上部谷氨酰胺合成酶基因(TaGS1c)、丙氨酸转氨酶基因(TaAlaAT)和丙酮酸磷酸双激酶基因(TaPPDK)的表达水平在抽穗期以后均显著增强,且在氮高效小麦XY107中的表达水平显著高于在氮低效小麦LM1中的表达水平;而在高氮条件下,只有基因TaPPDK的表达水平在抽穗期以后显著增强,且在氮高效小麦XY107中的表达水平显著高于在氮低效小麦LM1中的表达水平。本研究发现,TaGS1c、TaAlaAT和TaPPDK 3个基因在决定小麦氮利用效率的基因型差异方面发挥着重要作用。     

小麦苗期耐低氮基因型的筛选与评价

氮是作物吸收的第一大必需营养元素, 对作物生长发育具有不可替代的作用。大量研究表明, 不同基因型小麦对氮的吸收利用能力不同, 培育氮高效小麦品种是提高氮利用效率的根本途径, 而发掘耐低氮小麦种质资源是小麦氮高效育种的基础。为此, 本研究以30 个小麦-冰草远缘杂交的高代品系, 1 个小麦-黑麦远缘杂交的T1BL·1RS 易位系, 2 个"小偃54"×"京411"重组自交系群体中的品系, 以及13 个生产上的主栽品种为试验材料, 通过低氮胁迫和正常供氮2 个处理的苗期水培试验, 进行了耐低氮基因型的筛选与评价。方差分析显示, 13 个氮效率相关性状在2 种氮水平之间及各小麦基因型之间的差异均达到显著或极显著水平。主成分分析显示, 前3 个主成分累积贡献率达到81.2%, 已包含了大部分信息, 能够基本反映整体状况。其中, 相对茎叶吸氮量、相对植株吸氮量、相对根冠比、相对茎叶干重、相对植株干重、相对茎叶氮利用效率、相对根含氮量在3 个主成分中占较大的比重。综合评价结果显示, 在33 个小麦远缘杂交品系中08B41 得分最高, 为1.60,为最耐低氮的品系; 13 个主栽品中"科农9204"得分最高, 为2.10, 为耐低氮的品种。聚类分析显示, 46 份基因型小麦可划分为3 大类: 耐低氮型(15 份)、中间型(22 份)和低氮敏感型(9 份)。筛选出08B41、XJ19-1、08B8、08B10、08B13、08B25、WR9603、08B2、08B5 共9 份耐低氮远缘杂交高代品系, 及"科农9204"、"邯7086"、"河农827"、"石麦18"、"石4185"、"石新733"共6 份耐低氮主栽品种。这些耐低氮的基因型可作为小麦营养高效育种的种质资源, 本文并对小麦近缘种属在小麦营养高效遗传改良中的作用进行了讨论。     

高氮条件下硫氮互作对冬小麦幼苗生长及氮、硫吸收利用的影响

本试验在水培条件下,研究了不同氮、硫水平对小麦幼苗生长及氮、硫吸收利用的影响。结果表明,同一供氮水平下,在0.15 mmol/L～2.40 mmol/L供硫水平范围内,小麦幼苗根系活力随供硫水平的提高而显著下降。在4 mmol/L供氮水平下提高供硫水平,小麦幼苗植株地上部含硫量和含氮量均增加,叶片光合速率提高,对叶片和次生根的发育均有促进作用,增加了地上部和根系干物质积累量,但硫素利用效率和氮素利用效率降低。在8 mmol/L供氮水平下,随供硫水平的提高,小麦幼苗地上部含硫量增加,含氮量无显著变化;供硫水平过高则导致幼苗叶片光合同化能力降低,对幼苗发育、地上部和根部干物质及氮硫素积累不利,氮、硫利用效率降低。在0.15 mmol/L供硫水平下提高供氮水平有利于增加小麦幼苗地上部和根系含氮量,在2.40 mmol/L供硫水平下提高供氮水平对小麦幼苗地上部和根系含氮量无显著影响。说明在一定的氮、硫供应水平下,氮素和硫素之间存在互促效应;供应水平过高,则相互抑制,不利于小麦对氮、硫的吸收和利用。不同品种对氮、硫供应水平的反应不同,与鲁麦21和烟农19相比,在4 mmol/L供氮水平下,较高的供硫水平更有利于豫麦34和淄麦12各器官硫素和氮素的积累;在8 mmol/L供氮水平下,豫麦34和淄麦12对过高供硫水平的耐受能力较强。     

施氮对不同品种玉米产量、氮效率的影响

随着人们对农田氮肥过量施用导致肥料利用率下降和农田地下水硝酸盐污染等问题认识的逐渐加深,不同品种玉米氮素营养效率的研究得到普遍重视。本文选择在我国主要应用的15个玉米品种,在0、120kg.hm 2、240 kg.hm 2氮水平下,通过田间试验研究了施氮对不同品种玉米产量和氮效率的影响。结果表明:"郑单958"、"32D22"、"滑玉14"、"豫丰335"、"新单29"、"中科11"和"漯单9号"在施氮量为120 kg.hm 2时产量最高;"先玉335"、"浚单18"、"蠡玉13"、"浚单20"、"农大108"、"NE8"、"豫禾988"和"洛玉4号"在施氮量为240 kg.hm 2时产量最高。以产量差异的显著性关系为标准进行聚类分析,可将15个玉米品种分为高产、中产、低产3个类型。在3个氮水平下,"蠡玉13"都表现为高产品种,"先玉335"都表现为中产品种,"豫丰335"和"豫禾988"都表现为低产品种。根据玉米在中氮和高氮水平下的氮效率,可以将其划分为4个类型,"郑单958"、"浚单20"、"蠡玉13"、"浚单18"和"漯单9号"为双高效型,"农大108"、"NE8"、"豫禾988"、"豫丰335"和"洛玉4号"为双低效型。根据产量和氮效率的聚类分析结果,"蠡玉13"和"浚单20"在中氮和高氮时都是高产又高氮效率的品种;"郑单958"和"漯单9"在中氮时是高产高氮效率的品种;而"豫丰335"、"豫禾988"、"NE8"和"洛玉4号"在中氮和高氮时都是低产又低氮效率的品种;"农大108"在高氮时是低产又低氮效率的品种。玉米产量与氮营养性状的相关性分析结果表明,氮吸收效率对产量的影响较小,氮素利用效率与秸秆吸氮量之间存在抑制作用,氮素利用效率与氮收获指数间有很好的协同作用。通径分析结果表明,在3个施氮水平下,玉米氮素利用效率对产量有较大的作用,而氮素吸收效率对产量的作用很小。在低氮水平下,氮素利用效率和籽粒吸氮量对产量起决定性作用;在高氮水平下,氮素利用效率起主要作用。     

施氮量对不同氮效率玉米品种根系时空分布及氮素吸收的调控

【目的】研究不同氮效率夏玉米根系的时空分布、 植株氮素吸收利用特性及其对氮素用量的响应,探讨玉米氮素高效利用的生理基础,以期探明通过采用氮高效品种、 促进根土互作、 提高根系与水肥时空耦合、 提高玉米氮素利用效率,强化环境友好型生产的有效途径。【方法】试验于2011-2012年在山东农业大学黄淮海玉米技术创新中心（N3618,E11712）和作物生物学国家重点实验室进行,以氮高效玉米品种郑单958（ZD958）和氮低效品种玉米秀青73-1（XQ73-1）为试验材料,在大田条件下设置两个氮素水平（0和315 kg/hm2）,采用土壤剖面取样法和系统取样法分别进行根系相关指标、 干物质及氮素积累与分配的测定。【结果】ZD958整个生育期根系相关指标（根系干重、 根长密度、 根系TTC还原量、 根系吸收面积及活跃吸收面积）及其在深层土壤（60-100 cm）中所占的比例、 单株生物量、 单株绿叶面积、 植株氮素积累量、 单株籽粒产量均显著高于XQ73-1（P0.05）,抽雄期和完熟期根系干重、 根长密度、 根系TTC还原量、 根系吸收面积、 根系活跃吸收面积、 单株绿叶面积分别比XQ73-1高12.02%、 8.39%、 25.34%、 34.48%、 29.22%、 7.76%和36.74%、 24.21%、 36.29%、 29.94%、 32.83%、 13.73%,完熟期单株生物量、 植株氮素积累量、 籽粒产量分别比XQ73-1高11.65%、 11.78%、 15.16%。施氮后两品种各指标均显著提高,ZD958和XQ73-1根系干重、 根长密度、 根系TTC还原量、 根系吸收面积、 根系活跃吸收面积、 单株绿叶面积抽雄期分别提高8.13%、 6.12%、 18.08%、 15.10%、 24.71%、 12.06%和7.19%、 4.59%、 10.47%、 10.82%、 13.02%、 7.15%,而完熟期分别提高16.48%、 22.43%、 19.26%、 15.03%、 27.45%、 14.97%和15.02%、 14.59%、 13.01%、 12.81%、 21.95%、 11.06%; 单株生物量、 植株氮素积累量、 单株籽粒产量完熟期分别提高9.40%、 10.08%、 13.43%和5.20%、 8.56%、 9.69%。相关分析表明,植株吸氮量与根长密度、 根系干重、 根系活跃吸收面积呈显著线性正相关（相关系数均在0.8以上）。 ZD958花前根系对氮素的响应度高于XQ73-1,花后则低于XQ73-1。【结论】氮高效玉米品种ZD958根系总量大、 深层土壤根系多、 根系活力高、 氮素吸收能力强; 施氮条件下优势更加明显,对ZD958作用大于XQ73-1,说明氮高效玉米品种发达且分布合理的根系保证了植株对氮素的吸收,有利于进行光合生产、 获得较高籽粒产量。两品种对氮素的响应不同,氮高效品种花前对氮素的响应度高于氮低效品种,花后则相反。因此,可过适度减少氮高效品种花前施氮量、 增加花后施氮量,而适度增加氮低效品种花前施氮量、 降低花后施氮量来促进根系发育,提高氮素利用效率。     

施钾对不同小麦品种氮素、磷素吸收利用的影响

盆栽条件下,研究了黄淮麦区当年广泛种植的28个小麦品种在2个供K水平下N、P吸收利用差异。研究结果表明,高K与低K条件下,不同小麦品种N、P吸收利用能力差异都很大,小麦品种间N、P积累量与干物质积累量呈极显著正相关;相关分析表明,无论是低K还是高K下,不同小麦品种K积累量、K利用效率与N积累量、N利用效率及P积累量、P利用效率都存在极显著的正相关,这就显示出K高效小麦品种同时也是N高效、P高效小麦品种。     

植株氮营养状况与冬小麦倒伏的关系

【目的】 研究不同施氮量下的植株氮素营养状况与小麦倒伏的内在联系,揭示施氮影响小麦倒伏的机制。 【方法】 以豫麦49-198和周麦16两个品种为试材,在河南省禹州市布置了田间试验。设0、120、180、240、360 kg/hm2 5个氮肥用量处理,于返青、拔节和开花期测定小麦植株含氮量,收获期调查倒伏情况,测定小麦植株茎秆性状和籽粒产量,并对小麦倒伏与植株氮素营养指标进行相关性分析。 【结果】 随氮肥用量增加,周麦16、豫麦49-198小麦倒伏率和倒伏指数都呈上升趋势,当两个品种小麦的施氮量分别达到180 kg/hm2和240 kg/hm2 时,继续增加施氮量,两个品种的倒伏率和倒伏指数增加不显著,豫麦49-198最高倒伏率为61.8%,周麦16为23.3%;随氮肥用量增加,两品种小麦株高、茎长、穗长、基部节间长度,以及返青、拔节、开花期植株氮浓度和茎基部硝酸盐含量也呈增加趋势。豫麦49-198倒伏率和倒伏指数及茎秆参数均高于周麦16。倒伏后,随着氮肥用量增加,豫麦49-198和周麦16千粒重及产量下降幅度逐渐增加,千粒重平均降幅分别为11.3%和6.3%。相关分析显示,豫麦49-198和周麦16倒伏率都与小麦株高、穗长和基部节间长度呈极显著正相关;两个品种小麦不同生育期整株、茎鞘和根系氮浓度以及茎基部硝酸盐含量均与小麦倒伏率呈显著正相关。 【结论】 施氮量超过180 kg/hm2时,倒伏导致小麦千粒重和产量下降幅度加大,且倒伏所造成的减产负效应大于氮肥的增产作用。因此,应控制施氮量以确保小麦高产稳产。      

不同氮效率小麦品种的籽粒灌浆特性

为明确不同氮效率小麦品种的籽粒灌浆特性及其与产量和氮效率的关系,于2019—2021年选取高产氮高效(HH)、高产氮低效(HL)和低产氮低效(LL)小麦品种为试验材料,利用Logistics模型在大田生产条件下模拟籽粒灌浆进程,分析产量构成参数,探究不同氮效率小麦的籽粒灌浆特性差异及其与氮利用效率的关系。结果表明,不同类型品种间的籽粒灌浆特性均存在较大差异。不同品种的最大灌浆速率和平均灌浆速率均表现为HH>HL>LL,达到最大灌浆速率时的籽粒质量则表现为HL>HH>LL,HH与HL之间差异不明显。灌浆活跃期和有效灌浆时间均表现为HH相似文献   

氮肥对水稻氮素吸收及利用效率的影响

选用超级稻品种沈农265和传统品种辽粳294为试材,比较氮肥对两品种氮素吸收及利用效率的影响。结果表明,氮肥施用量高时,沈农265氮素农学效率、生理效率等指标高于辽粳294,氮肥用量低时则相反,说明高氮肥条件有利于沈农265潜力的发挥;同样肥力水平下,沈农265每100 kg子粒所需氮量少,说明其氮素向子粒转化、运输能力强于辽粳294。     

甘薯对不同形态氮素的吸收与利用

为探讨氮素形态对甘薯氮素吸收、利用及其氮素生产效率的影响。在大田生产条件下,分别施用酰胺态氮、铵态氮和硝态氮肥料,研究了甘薯生长发育过程中吸收根活力变化和氮素吸收动态、收获期氮素积累量和分配以及块根产量。结果表明,与酰胺态氮处理相比,铵态氮和硝态氮处理的吸收根活力和氮素积累起始势较高,氮素积累量、肥料氮素利用率及其生产效率也较高,块根产量提高了16.37%和10.52%。与硝态氮处理相比,铵态氮处理的氮素积累量较低,肥料氮素在块根中的分配比例较高,块根产量、氮素生产效率和肥料氮素生产效率分别提高了5.30%、13.28%和5.29%。甘薯施用铵态氮肥有利于高产和高效。     

水稻氮高效基因型根系分泌物中有机酸和氨基酸的变化特征

采用溶液培养试验,研究水稻氮高效基因型在不同供氮水平下,根系分泌物中有机酸和氨基酸种类及含量的变化情况,并探讨其与氮素利用效率之间的关系。结果表明: 1）水稻氮高效基因型氮积累量随着供氮水平的降低明显下降,而氮素利用效率显著提高; 在供氮水平为20 mg/L时,高效基因型具有较高的氮积累量,且氮素利用效率较低效基因型高42.9%（分蘖期）和21.4%（拔节期）。 2）草酸为高效基因型根系分泌的主要有机酸种类,其分泌量占有机酸总量的80%以上,其次是乙酸和柠檬酸; 有机酸分泌总量和草酸分泌量在分蘖期和拔节期随供氮水平的降低而降低,乙酸和柠檬酸分泌量在拔节期也呈相同趋势; 相同供氮水平下,高效基因型有机酸分泌总量均显著低于低效基因型,且在20 mg/L时差异明显。 3）丙氨酸为高效基因型根系分泌的主要氨基酸种类,其分泌量占氨基酸总量的50%以上,其次是丝氨酸、 谷氨酸、 天冬氨酸、 苯丙氨酸、 甘氨酸和苏氨酸,且氨基酸分泌总量和各组分氨基酸分泌量均随供氮水平的降低而降低; 在低氮水平（10 mg/L和20 mg/L）下,高效基因型氨基酸分泌总量均显著低于低效基因型。4）在分蘖期和拔节期,水稻根系分泌有机酸和氨基酸总量与氮素利用效率均呈显著或极显著负相关,有机酸分泌组分中的草酸和氨基酸分泌组分的天冬氨酸分泌量与氮素利用效率也呈显著或极显著负相关。以上结果表明,低氮条件下水稻氮高效基因型氮效率优势明显,高效基因型氮素利用效率高,有利于体内同化物质的合理分配。     

灌溉模式和供氮水平对水稻氮素利用效率的影响

以Ⅱ优838为材料,湖北潮土为供试土壤,通过2年稻麦轮作柱栽试验研究了2种灌溉模式（FW: 土表淹水3 cm; CW: 保持土壤湿润但土表不积水）和4个供氮水平(N 0、126.0、157.5、 210.0 kg/hm2）对水稻地上部干物重、 氮素积累量、 氮素利用效率的影响。结果表明,灌溉模式和供氮水平对水稻产量、 地上部氮素积累量和氮素利用效率均有显著（P0.05）或极显著影响（P0.01）。其中,淹水处理下水稻产量、 地上部氮素积累量、 水稻氮素农学利用率、 氮肥吸收利用率、 氮肥偏生产力和氮素生理利用率显著高于控水处理;地上部生物量及氮素积累量随供氮水平的提高而增加趋势明显; 氮肥农学利用率、 氮肥偏生产力和氮素生理学利用率均表现为随施氮量提高而下降的趋势,但减氮25%处理（N 157.5 kg/hm2）与常规施氮量处理（N 210.0 kg/hm2）间的差异并不显著。综合分析水稻产量与氮素吸收利用效率的各项指标,在8个供试处理中,淹水灌溉模式并减氮25%的处理为值得推荐的稳产高效水氮运筹模式。     

Efficiency parameters of nitrogen in hog and cattle manure in the second year following application

The efficiency of nitrogen (N) derived from different manures in the years following application must be determined to optimize use of N and reduce impact on the environment. Five N efficiency parameters that were originally developed for commercial inorganic N fertilizers were selected to measure the manure N efficiency in the second year following application of liquid hog and solid cattle manure in semiarid east‐central Saskatchewan, Canada. The manures were applied at two sites (Dixon and Burr) at four rates covering a range from zero to 912 kg N ha^–1 in 1997. A canola (Brassica napus L.) crop was grown in 1997 followed by a spring wheat (Triticum aestivum L.) in 1998 without fertilization. Tested by the wheat, N utilization efficiency (NUE) was similar between the two manures at either site, but it was higher at Dixon site, where the soil properties were better, than at the Burr site (P < 0.07) with cattle manure. Nitrogen physiological efficiency (NPE) was not affected by either manure source or soil. At the Burr site, N agronomic efficiency (NAE) and N recovery rate (NRR) were all higher with the hog than with the cattle manure (P < 0.08 and P < 0.07, respectively), but N harvest index (NHI) was lower with the hog than with the cattle manure (P < 0.04). The similar trends of the NAE, NRR, and NHI between the hog and cattle manure were also found at the Dixon site. However, the differences in NRR between the hog and cattle manure in the second year was rather small in contrast to the large differences in the year of application. Despite that the wheat crop utilized residual hog and cattle manure N equally efficient in producing grain yield, a higher grain N concentration and a higher NHI with the cattle than with the hog manure revealed different N supply dynamics between the two. Possibly due to the low proportion of ammonium (NH₃)‐N in the total N and the high C : N ratio in the cattle manure, mineralization of cattle manure N provided more available N in the later stage of wheat growth than did the hog manure. The N efficiency parameters were useful tools in understanding the impact of residual manure N on wheat production on the Canadian prairies.     

土壤高残留氮条件下施氮对夏玉米氮素平衡、利用及产量的影响

土壤残留氮是不容忽视的土壤氮素资源.通过田间小区试验研究了土壤高残留氮下不同施氮量(0、80、160、240和320 kg/hm2)对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡、氮素利用及产量的影响,分析了夏玉米的经济效益.结果表明,土壤剖面硝态氮积累量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理;各施氮处理土壤硝态氮在0-60 cm土层含量最高,在0--180 cm剖面呈先减少后增加的变化趋势.不施氮处理夏玉米收获后土壤无机氮残留量高达378 kg/hm2,随施氮量的增加,无机氮残留和氮表观损失显著增加.作物吸氮量、氮表观损失量与总氮输入量呈显著正相关,总氮输入量每增加l kg作物吸氮量增加0.156 kg,而表观损失量增加0.369 kg,是作物吸氮量的2.4倍.高残留氮土壤应严格控制氮肥用量,以免造成氮素资源的大量浪费.夏玉米籽粒吸氮量随施氮量的增加呈增加的趋势,氮收获指数呈降低的趋势.氮肥农学效率、氮肥生理利用率、氮肥利用率和氮素利用率在施氮量80 kg/hm2时最高,随施氮量的增加降低;增施氮肥能降低高残留氮土壤中氮肥的增产效果和利用率.综合考虑产量、氮素利用和环境效应,N 80 kg/hm2是氮素高残留土壤上玉米的合理施氮量.     

Developing nitrogen management strategies under drip fertigation for wheat and maize production in the North China Plain based on a 3‐year field experiment

The intensive winter wheat (Triticum aestivum L.)–summer maize (Zea mays L.) cropping systems in the North China Plain (NCP) rely on the heavy use of mineral nitrogen (N) fertilizers. As the fertigated area of wheat and maize in the NCP has grown rapidly during recent years, developing N management strategies is required for sustainable wheat and maize production. Field experiments were conducted in Hebei Province during three consecutive growth seasons in 2012–2015 to assess the influence of different N fertigation rates on N uptake, yield, and nitrogen use efficiency [NUE: recovery efficiency (RE_N) and agronomic efficiency (AE_N)]. Five levels of N application, 0 (FN₀), 40 (FN_40%), 70 (FN_70%), 100 (FN_100%), and 130% (FN_130%) of the farmer practice rate (FP: 250 kg N ha^?1 and 205.5 kg N ha^?1 for wheat and maize, respectively), corresponding to 0, 182.2, 318.9, 455.5, and 592.2 kg N ha^?1 y^?1, respectively, were tested. Nitrogen in the form of urea was dissolved in irrigation water and split into six and four applications for wheat and maize, respectively. In addition, the treatment “drip irrigation + 100% N conventional broadcasting” (DN_100%) was also conducted. All treatments were arranged in a randomized complete block design with three replications. The results revealed the significant influence of both N fertigation rate and N application method on grain yield and NUE. Compared to DN_100%, FN_100% significantly increased the 3‐year averaged N recovery efficiency (RE_N) by 0.09 kg kg^?1 and 0.04 kg kg^?1, and the 3‐year averaged N agronomic efficiency (AE_N) by 2.43 kg kg^?1 and 1.62 kg kg^?1 for wheat and maize, respectively. Among N fertigation rates, there was no significant increase in grain yield in response to N applied at a greater rate than 70% of FP due to excess N accumulation in vegetative tissues. Compared to FN_70%, FN_100%, and FN_130%, FN_40% increased the RE_N by 0.17–0.57 kg kg^?1 and 0.03–0.34 kg kg^?1and the AE_N by 4.60–27.56 kg kg^?1 and 2.40–10.62 kg kg^?1 for wheat and maize, respectively. Based on a linear‐response relationship between the N fertigation rate and grain yield over three rotational periods it can be concluded that recommended N rates under drip fertigation with optimum split applications can be reduced to 46% (114.6 kg N ha^?1) and 58% (116.6 kg N ha^?1) of FP for wheat and maize, respectively, without negatively affecting grain yield, thereby increasing NUE.     

不同氮效率玉米根系时空分布与氮素吸收对氮肥的响应

【目的】 研究玉米根系时空分布对不同供氮水平的响应及其与植株氮素吸收的关系,对于充分挖掘氮高效基因型,探讨氮高效栽培途径具有重要意义。 【方法】 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) 为材料,以不施氮为对照 (N0),施氮 300 kg/hm2 为适量处理 (N300)、450 kg/hm2 为过量处理 (N450),进行了两年田间试验,调查了玉米根重、根长的时空分布及其与植株氮素吸收量的关系。 【结果】 对照 (N0) 和适量施氮 (N300) 条件下,氮高效品种的根系生物量显著高于氮低效品种,过量施氮 (N450) 条件下二者在吐丝前无显著差异,吐丝后氮高效品种根重降低缓慢,根系生物量高于氮低效品种。N0 和 N300 条件下,氮高效品种 0—100 cm 土层根长均显著高于氮低效品种,吐丝期到乳熟期,N0 处理 0—20 cm 耕层和 40 cm 以下土层内,氮高效品种的根系降低比率显著低于氮低效品种;施氮条件下,两类型品种 0—40 cm 土层内根系降低比率无显著差异,但 40 cm 以下土层氮高效品种根系降低比率显著低于氮低效品种。吐丝前氮素吸收量在 N0 和 N300 条件下,单位根长氮吸收速率对氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.590 和 0.649,在 N450 条件下,根长对于氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.536;吐丝后氮素吸收量在 N0 和 N300 条件下,根长对氮素的吸收直接作用较大,直接通径系数是 1.148 和 0.623,在 N450 条件下,单位根长氮吸收速率对氮素吸收的直接作用较大,直接通径系数是 0.858。 【结论】 不同氮效率玉米品种根系分布和氮素吸收对氮肥的响应存在明显差异。在低氮和适量施氮条件下,氮高效品种较氮低效品种表现出较高的根系生物量、根长和较低的根系衰老速率,其吐丝前氮素吸收主要与单位根长氮吸收速率有关,吐丝后则主要与根长有关;过量施氮条件下,其吐丝前氮素吸收主要受根长影响,吐丝后则主要与单位根长氮吸收速率有关。      

Grain yield and nitrogen dynamics of Mediterranean barley and triticale

Understanding differences in grain yield and nitrogen utilization efficiency (NUtE) between barley and triticale could be useful for designing more sustainable cropping systems. Field experiments were conducted to compare grain yield and dry matter accumulation as well as N accumulation, translocation, and utilization in barley and triticale under Mediterranean conditions with two N fertilization rates (0 and 100 kg ha^?1). Overall, across years and N application rates, barley out-yielded triticale by 30% (6943 vs. 5339 kg ha^?1). Differences in the grain number per m² explained most of the variation between species in grain yield, with barley showing higher values than triticale. Barley showed higher early growth resulting in greater N accumulation in anthesis, and eventually in higher translocation to the grain than triticale. When no N was applied, barley showed a mean increase of 15% in NUtE. Triticale showed an advantage in biomass production efficiency in anthesis only in the drier year. From a practical point of view, barley could be a better choice than triticale under low availability of N, not only concerning profitability, but also sustainability. In dry areas, triticale might be a sustainable choice as a silage crop because of better N exploitation for biomass production than barley.     

免耕覆盖有效提高夏玉米产量及水氮利用效率

【目的】在旱区农业生产中,保护性耕作因具有保持水土、增产增收的优点而受到广泛关注,但其效应因地域环境、气候条件和栽培体系而异。本研究比较了半湿润易旱区旋耕垄作、免耕和免耕覆盖 3 种保护性耕作方式对夏玉米产量及水、氮利用效率的影响,为本地区筛选优化保护性耕作方式提供技术支撑。 【方法】试验于 2014 年和 2015 年 6～10 月份在陕西关中地区进行。采用裂区试验设计,主区为旋耕垄作 (RT)、免耕 (NT) 和免耕覆盖 (NTM) 3 种保护性耕作方式;副区为施氮 (N230) 和不施氮 (N0) 2 个施氮处理。 【结果】1) 与免耕和旋耕垄作相比,免耕覆盖处理可提高夏玉米耕层土壤生育期内含水量,降低高温季节耕层土壤温度,具有显著的增产效应,两年籽粒产量平均值的增幅分别为 13.2% 和 41.8%;2) 与旋耕垄作相比,免耕和免耕覆盖处理可显著降低夏玉米耗水量、增加地上部吸氮量,提高夏玉米的水、氮利用效率。其中,免耕和免耕覆盖的水分利用效率较旋耕垄作分别显著增加 7.1 和 10.3 kg/(hm2· mm),氮肥利用率分别增加 3.8 百分点和 10.1 百分点;3) 与不施氮相比,施氮能够促进夏玉米生长,提高地上部吸氮量、产量及水分利用效率,施氮各处理籽粒产量和水分利用效率的平均值较不施氮处理显著提高 49.5% 和 50.5%。 【结论】免耕和免耕覆盖尤其是免耕覆盖可有效调节土壤水热变化,解决本地区夏玉米生产中苗期干旱少雨导致的土壤水分匮乏问题,提高夏玉米籽粒产量及水氮利用效率。