增硝营养对不同基因型水稻苗期氮素吸收同化的影响

利用控制条件下的溶液培养方法,研究了增硝营养(NH4+∶NO3-比例为100∶0和50∶50)对4种不同的基因型水稻(常规籼稻、常规粳稻、杂交籼稻、杂交粳稻)苗期生长和氮素吸收同化的影响。结果表明,增NO3-营养可以增加水稻叶片的光合速率,促进水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率,进而促进水稻生长;不同基因型水稻在增NO3-营养下氮积累量增幅不同主要是由于其生物量增幅不同,而整株氮素含量增幅差异不大;NO3-的存在可增强谷氨酰胺合成酶和硝酸还原酶的活力,促进水稻对NH4+和NO3-的同化利用,从而增加了氮素在植株地上部的积累同化;籼稻与粳稻相比,杂交粳稻与杂交籼稻相比,前者在氮素吸收利用上均表现出更为明显的优势。     

水稻氮素利用效率的研究进展及其动向

本文综述了国内外有关水稻基因型、根系生长、物质积累、生理代谢、植株性状与氮素利用效率关系的研究进展。指出水稻发根力强、根系发达的品种有利于提高对土壤氮素的吸收能力;分蘖力强,齐穗期粒叶比大,抽穗后干物质积累量大,库容量大,结实率、千粒重、生物产量和收割指数高的品种对氮素的利用效率高;其生理学特征表现为硝酸还原酶、谷氨酸合成酶和RuBP羧化酶的活性高。总结了从氮肥种类与平衡施肥、施肥方法与肥水运筹、氮肥精准施用技术方面提高稻田氮肥利用率的有效途径。提出了提高水稻氮效率的研究重点,即建立水稻氮素效率间接评价的有效方法、突出水稻氮素效率的遗传规律与品种选育工作、协调氮素高效吸收与高效利用矛盾的栽培策略和深化以叶色为基础的高效定量施氮技术研究4个方面。     

生育后期干旱对冬小麦产量和生理特性的影响

盆栽试验的结果表明:后期干旱明显降低冬小麦叶片光合速率和蒸腾速率,并导致保护酶活性下降,MDA累积,叶片衰老加速,硝酸还原酶活性下降,干物质生产受到显著影响。但中度干旱会提高籽粒中酸性转化酶、蔗糖合成酶、碱性转化酶的活性,有利于同化物向籽粒库转运分配;而严重干旱会降低籽粒的代谢活性,不利于同化物向籽粒库转运分配。后期中度干旱对穗粒数、千粒重无影响,对籽粒产量的影响较小,提高了收获指数和水分利用效率。严重干旱显著降低了株高、有效穗数、穗粒数和千粒重,显著降低了产量;同时收获指数和水分利用效率也降低。     

镉胁迫对大豆幼苗生理特性的影响

为了探明镉胁迫对作物生理特性的影响,对镉胁迫下大豆叶片镉含量、光合参数、内源激素含量、生长参数变化及内源激素调控气孔开度与光合碳同化的生理机制进行了分析。结果表明:镉胁迫导致了大豆叶片脱落酸(ABA)含量的升高与玉米素核苷(ZR,细胞分裂素的一种)含量的降低,ABA/ZR升高进一步诱导了气孔收缩。镉胁迫初期,大豆叶片气孔导度、光合速率与胞间CO₂浓度均呈现出降低的趋势,表明此时气孔因素是限制大豆光合碳同化的主要因素。随着镉处理时间的延长,叶片镉离子含量逐渐升高,对叶肉细胞造成离子毒害。镉胁迫9 d后,虽然大豆的气孔导度与光合速率降低,但胞间CO₂浓度呈现出升高趋势,此时非气孔因素是限制光合碳同化的主要因素。最终,长期镉胁迫导致了大豆幼苗株高、叶面积与根干重较对照显著降低。     

基因型×环境互作下小麦氮代谢相关性状的遗传和相关性分析

【目的】选育氮高效的小麦品种,可有效提高氮素利用效率和生产效率,对环境安全至关重要。本文分析了小麦氮代谢相关性状的遗传效应,为小麦氮高效品种选育提供理论依据。【方法】选用7个小麦品种及其组配的12个杂交组合,进行田间盆栽试验。设置3个氮水平,利用基因型与环境互作的加性-显性遗传模型,对氮代谢相关的10个性状进行遗传与相关性分析。【结果】株高、开花期和成熟期单茎干物重、开花期氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素吸收总量主要受加性效应控制,花后氮素同化量受显性×环境互作效应影响较大,氮素利用效率、氮素生理效率以加性×环境互作效应为主。10个性状狭义遗传力总体不高(平均值为0.56),广义遗传力总体较高(平均值为0.881)。互作广义遗传力均达到1%显著水平,表明不同的氮水平对遗传表达有较大影响。氮素利用效率、氮素生理效率和开花期氮素积累量的互作狭义遗传力较大,表明不同氮水平对这些性状的选择效果不同。通过加性效应预测值得出,亲本DK138和JN10的氮素利用效率和氮素生理效率的加性效应为显著正效应。大多数组合的显性主效应与不同氮水平下的显性×环境互作效应在方向上不尽一致,表明小麦氮高效杂交后代的选择宜考虑特定的氮水平条件。显性效应预测值表明,组合JN10×W9903的氮素生理效率显性效应值最大且达到显著水平,是氮素生理效率较高的组合。相关分析表明,两两性状间以加性遗传相关为主。氮素生理效率与株高呈加性正相关关系,达到10%显著水平。除株高和谷氨酰胺合成酶活性外,氮素利用效率与其他性状间以显性环境互作相关为主。氮素利用效率与氮素生理效率之间的显性×环境互作相关系数达到10%显著水平。氮素利用率与氮素生理效率的表现型和基因型相关系数为正值且达1%显著水平。【结论】通过性状分析表明,株高在一定程度上可以作为氮素生理效率的间接选择性状,氮素利用效率与氮素生理效率这两个性状进行协同改良。品种DK138和JN10可作为亲本以提高后代的氮素利用效率和氮素生理效率。杂交组合LM14×W9903表现出良好的后代选育利用潜力。     

氮素水平对不同氮效率基因型水稻的物质生产与分配的影响

研究了在群体水培条件下,3种氮素水平(5、15和25mg.kg-1)对6种不同氮效率利用基因型迟熟中粳水稻物质生产与分配的影响。结果表明:氮素水平、基因型对水稻氮素干物质生产效率(NUEdm)、氮素籽粒生产效率(NUEg)均有极显著的影响。6种不同氮效率基因型可分成氮高效和氮低效利用型2类。NUEdm在2类基因型水稻中总体上均随着氮素水平升高呈现上升趋势;而NUEg在氮低效基因型中表现为随氮素浓度升高而先升后降。在水稻的4个关键生育期,不同氮素水平、2类基因型之间水稻干物质积累量差异显著。成熟期,氮素水平对水稻茎鞘、根、穗的干物质分配比例影响显著,对叶片干物质分配比例影响不显著。相同氮素水平下,就平均值而言,水稻茎鞘、叶片、根系干物质比例均表现为氮低效基因型>氮高效基因型,而穗的干物质比例均表现为氮高效基因型>氮低效基因型。氮素水平对不同基因型水稻产量影响显著,同一氮素水平下均表现为氮高效型基因型水稻产量显著高于氮低效型基因型,且施氮量越大差异越大。相关分析表明,水稻各关键生育期的干物质生产量、产量、每穗粒数均与氮素水平、基因型的NUEg、NUEdm显著或极显著相关,与成熟期水稻各器官干物质分配比例相关性则相对较弱。     

氮饥饿水稻利用不同形态氮素的差异及其生理机制

通过水培试验，研究了氮饥饿7d后，恢复供应不同形态氮源对水稻氮吸收和积累及氮同化中关键酶活性和光合色素的影响。结果表明，缺氮促进根系生长，增加根冠比。恢复供氮4d显著增加地上部生物量。铵硝混合营养促进了水稻对氮的吸收和转运，叶片和根系中全氮及叶片中铵态氮的含量以硝酸铵处理最高。与单一铵或硝营养相比，铵硝混合营养增强了根系的谷氨酰胺合成酶和叶片中硝酸还原酶的活性，提高了水稻同化和利用氮的能力。另外，与纯硝营养相比，供应铵态氮显著增加了叶片中总叶绿素，尤其是叶绿素a的含量。因此，改善水肥管理、平衡对水稻供氮的铵硝配比将提高水稻氮素的吸收和利用效率。     

农作物N素利用效率基因型差异及其机理

不同农作物Ｎ素利用效率基因型差异主要与Ｎ素吸收效率和生理利用效率有关,根系Ｎ的吸收动力学、根系形态、吸收时间是影响Ｎ素吸收效率的重要因素;Ｎ素生理利用效率与Ｎ的同化、转运及光合作用、Ｃ转运效率等生理过程有关。分析农作物Ｎ素利用效率基因型差异机理对提高Ｎ肥利用效率,降低Ｎ肥损失,充分发挥Ｎ肥在农业生产中的作用,降低农业生产成本和保护生态环境,促进农业可持续发展具有重要意义。     

农作物N素利用效率基因型差异及其机理

不同农作物N素利用效率基因型差异主要与N素吸收效率和生理利用效率有关。根系N的吸收动力学、根系形态、吸收时间是影响N素吸收效率的重要因素;N素生理利用效率与N的同化、转运及光合作用、C转运效率等生理过程有关。分析农作物N素利用效率基因型差异机理对提高N肥利用效率,降低N肥损失,充分发挥N肥在农业生产中的作用,降低农业生产成本和保护生态环境,促进农业可持续发展具有重要意义。     

水稻氮效率基因型差异及其机理研究进展

提高氮效率是当前水稻生产中亟待解决的问题。针对水稻基因型间氮效率差异的客观事实,从根系、叶片光合与衰老、库容量、氮代谢、物质生产与分配、产量及其构成等方面,详细阐述了水稻氮效率基因型差异的机理。对研究中存在的问题进行了探讨,并对水稻氮效率与高产的协同进行了展望。     

早籼稻米垩白形成与稻株源-库特性关系的研究

以垩白度差异较大的 3个早籼稻品种为材料 ,先后分 3期播种 ,应用14 C示踪技术研究了籽粒灌浆期剑叶净同化速率、籽粒库活力及相应的源 /库比与稻米垩白形成的关系。结果表明 ,稻株源 -库特性与稻米垩白度之间表现出显著的相关性。低垩白品种剑叶净同化速率、籽粒库活力和源 /库比均显著高于高垩白品种。稻株库的容量大、库的活力低而源叶同化物又供应不足 ,势必形成垩白。因此 ,保证源的供给充足、适当的库容 (库的大小 ) ,较大的源 库比和强大的库活力对减少稻米垩白极为重要。研究还发现 ,垩白度高的水稻品种 ,其剑叶中同化物的输出百分率相应较低 ,推测其源叶中同化物的输出或韧皮部装载存在障碍。     

不同时期超级杂交稻光合特性及氮素利用效率研究

为探明不同时期超级杂交稻光合特性及氮素利用效率的差异,以5个不同时期具有代表性的超级杂交稻品种为试验材料,研究其光合特性、氮素利用率及氮素光合效率的变化特点。结果表明,前3期超级杂交稻产量随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,均在施氮量为300 kg·hm^-2水平时最高;后2期超级杂交稻产量随着施氮量的增加而增加,但施氮量为390 kg·hm^-2与300 kg·hm^-2的产量差异不显著。随着施氮量的增加,各时期超级杂交稻净光合速率(Pn)、比叶重(SLW)、氮素吸收利用率(REN)均呈先增加后降低的趋势,氮素光合利用效率(PNUE)和氮素偏生产力(PEPN)呈逐渐降低趋势;在各时期超级杂交稻品种中,随着品种的演进,其叶片氮含量(LNC)和SLW均得到显著改善,而光合生理特性和PNUE则无明显的变化。综上所述,在超级杂交稻品种改良中对氮素吸收利用的提高幅度大于较光合利用明显,在今后超级杂交稻品种改良中应着重对叶片光合生理特性方面的提高。本研究结果为超级杂交稻的选育提供了理论依据。     

不同氮效率小麦品种的光合碳同化特性

不同氮效率小麦品种的子粒产量和氮效率在缺氮条件(-N)下均以氮高效品种(H)最高,中效品种(M)次之,低效品种(L)最低。在-N下,不同氮效率品种相比,旗叶各测定期的光合速率(Pn)、叶肉导度(Gm)、碳酸酐酶(CA)活性、可溶性蛋白含量(SP)和RuBPcase活性均以H最高,M次之,L最低;叶绿素含量(Chl)、气孔导度(Gs)、Ca2+-ATPase活性和Mg2+-ATPase活性在不同氮效率品种之间的表现规律较差。结果还表明,光合作用底物CO2在液相中较强的传导能力和较强的暗反应活性,是氮胁迫条件下氮高效小麦品种具有较强光合碳同化能力和物质生产能力的重要生理基础。-N下的旗叶叶源量(LSC)、光合速率高值持续期(PAD)、叶绿素含量缓降期(RSP)、叶面积(LA)和平均光合速率值以H最大,M次之,L最低;丰氮条件(+N)下,子粒产量、氮效率和旗叶光合生理参数大体以M较好,H次之,L较差,与-N下不同氮效率品种上述性状或参数的表现规律有所不同。     

干湿交替灌溉与氮肥形态耦合对水稻光合特性及氮素利用的影响

  【目的】  探讨干湿交替灌溉与氮肥形态对水稻光合特性及氮肥利用的影响。  【方法】  以徐稻3号为材料，在防雨棚内按处理数量构建9 m × 1.5 m × 0.4 m水泥池，用于2因素3水平完全区组试验。因素1为灌溉方式:浅水层灌溉 (0 kPa，CK)、轻度干湿交替灌溉 (?20 kPa)、重度干湿交替灌溉 (?40 kPa)。因素2为氮素形态:100%NH₄+-N (NH)、50%NH₄+-N+50%NO₃–-N (1/2NH+1/2NN)、100%NO₃–-N (NN)。在水稻分蘖盛期、幼穗分化始期、抽穗期和成熟期取植株样品，测定水稻根系氮代谢酶活性、叶片光合荧光特性及植株各部位氮素含量。  【结果】  在相同氮肥形态下，轻度干湿交替灌溉根系硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS)、谷氨酸合成酶 (GOGAT)、谷氨酸脱氢酶 (GDH) 活性与浅水对照相比分别增加6.4%～80.4%、8.1%～85.9%、5.1%～61.8%与13.4%～94.0%；叶片光合速率及最大光化学效率得到提升；水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率明显提高，重度干湿交替灌溉则抑制根系NR、GS、GOGAT及GDH活性，降低叶片光合速率及最大光化学效率，最终导致水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率显著降低 (P < 0.05)。在浅水对照下，NH处理可改善根系氮代谢酶活性，提高叶片光合速率及最大光化学效率，有利于水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率的提升。干湿交替灌溉下，铵硝混合处理提高了根系氮代谢酶活性，增加了叶片光合速率及最大光化学效率，提高了水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率。相关分析表明，根系GS、GOGAT及GDH活性及叶片光合速率、最大光化学效率与氮素农学效率呈显著 (P < 0.05) 或极显著 (P < 0.01) 的正相关关系，而非光化学猝灭系数则与氮肥吸收利用率呈显著的负相关关系 (P < 0.05)。  【结论】  水稻生长期一直保持浅水层时，供应100%铵态氮可以充分发挥水肥的耦合效应，促进根系氮代谢酶活性，提高叶片的光合速率及最大光化学效率，有利于水稻的高产及氮高效利用。轻度干湿交替灌溉则以施用50%铵态氮和50%硝态氮混合氮肥最佳。     

旱地小麦群体生理变量对氮素供应量的响应

试验研究不同N肥处理对旱作小麦群体结构参数、光合生理特性、产量及水分利用效率的调控效应结果表明,在一定N肥范围内小麦群体结构、分蘖数、光合速率、水分利用效率和产量均随施N肥量的增加而改善,但当N肥用量超过一定量时反而不利于群体结构和功能的改善。旱作农业生产中水肥间有明显耦合关系,肥料对作物增产作用依赖于土壤水分的优劣。     

不同氮素利用效率小麦品种的氮效率相关生理参数研究

在不同氮处理条件下,研究了不同氮效率小麦品种的子粒产量、植株氮含量和植株氮累积量及氮效率相关的生理参数。结果表明,在低氮处理（LN）下,氮高效品种沧核036较氮低效品种衡6599具有较高的子粒产量、植株氮含量和植株氮累积量,其产量比对照的下降幅度也明显小于衡6599;单位面积穗数的大幅减少是衡6599产量明显下降的主导因素。在LN条件下,沧核036在挑旗期、开花期和灌浆期,植株上部三片展开叶均具有较高的硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（NIR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性,以及较高的光合色素含量和可溶蛋白含量;生育后期该品种的气孔导度和光合速率也高于衡6599。在LN条件下,叶片的可溶性糖含量和脯氨酸含量以衡6599较高;各测定时期的丙二醛含量,沧核036也低于衡6599,但SOD活性在两品种间差异较小。表明LN条件下,氮高效品种沧核036表现的氮高效特征,是其具有较强的氮素吸收和同化能力;较高SOD活性,缓解了细胞的膜脂过氧化程度;光合色素含量增加和光合暗反应活性增强,使光合碳同化能力提高的综合作用结果。     

稻田干湿交替对水稻氮素利用率的影响与调控研究进展

稻田干湿交替（alternate wetting and drying,AWD）是提高水稻水、氮利用率的重要水分管理措施。水稻品种、生态环境、氮肥运筹和土壤落干强度是影响AWD下水稻氮素利用率（nitrogen use efficiency,NUE）的主要因素。AWD通过改变土壤水-气环境而影响土壤中生物化学过程,进而影响土壤氮素营养的有效性。轻度AWD促进水稻根系的生长和活力,促进水稻氮素的吸收、同化和转移而提高NUE。轻度AWD不仅提高水稻光合作用,还促进干物质向籽粒的分配,从而提高水稻产量和氮素利用率。AWD还引起植物激素的变化,植物激素也可能参与了对水稻氮素利用的调控。该文从根际氮素营养与环境、根系形态功能、氮素同化和再转移,以及碳同化和分配、植物激素调控等方面综述了 AWD对水稻氮素利用率的影响与调控,并提出了一些值得深入探讨的问题。     

硒对水稻碳氮代谢及产量的影响

通过盆栽模拟试验研究了硒对水稻生长、碳氮代谢以及产量的影响。结果表明,施硒显著提高了水稻叶片、根及大米中硒的含量,硒对水稻株高影响不大,但显著提高了水稻的秸秆鲜重以及籽粒产量;施硒能提高水稻叶片的叶绿素含量,对光合速率具有提升作用,增强了水稻对光合碳的同化能力,从而提升了植株根及叶片的可溶性糖含量;施硒显著提高了水稻叶片及根中谷氨酸脱氢酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶以及硝酸还原酶的活性,增强了水稻对氮素的同化代谢能力;硒对碳氮代谢产物可溶性蛋白影响不大,但是在显著提高水稻叶片氮含量的基础上降低了中间代谢产物游离氨基酸的含量,说明硒促进了碳氮代谢中间产物游离氨基酸向大分子有机含氮化合物的转化。试验结果说明,硒对产量的提升作用可能是通过影响碳氮代谢过程来实现的。