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。     

施氮对不同氮效率类型玉米自交系产量、干物质及氮素积累的影响

以前期筛选出的低氮高效型玉米自交系(PH6WC)和低氮低效型玉米自交系(ZY118)为试验材料,设置N0(0 kg/hm²)、N90(90 kg/hm²)、N180(180 kg/hm²)和N360(360 kg/hm²)4个氮处理,研究不同氮效率类型玉米自交系产量、干物质积累、氮素积累及氮素代谢相关酶活性对氮浓度的响应规律。结果表明,玉米自交系的群体产量、干物质积累、氮素积累随施氮水平的增加,呈先升高后降低的趋势,且高效型玉米自交系群体产量、干物质积累、氮素积累和氮素代谢相关酶(硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶及谷氨酸合成酶)活性及氮肥利用效率均显著高于低效型自交系,以产量为例,高效型自交系比低效型自交系从N0到N360分别高51.99%、46.27%、32.43%和19.86%;而干物质转运量及其对籽粒的贡献率和氮素转运量显著低于低效型自交系。相关分析结果表明,干物质、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性与产量、氮素积累量及氮肥利用效率呈极显著正相关,可作为玉米氮高效自交系的筛选指标。因此,高效型玉米自交系(PH6WC)在不同氮处理下具有较高的产量、干物质积累、氮素积累及氮素代谢相关酶活性,可以在低氮水平下达到稳产高产。     

秸秆还田下寒地水稻实现高产高氮肥利用率的氮肥运筹模式

  【目的】  秸秆还田是东北寒地水稻种植区培肥土壤的重要措施,研究调整水稻基蘖氮肥与穗氮肥比例,为促进寒地水稻氮肥的合理施用提供科学依据。  【方法】  田间试验于2016、2017年在吉林省进行,供试水稻品种为吉粳511。上一季水稻收获后,秸秆9000 kg/hm2粉碎至10 cm左右,翻压还田。在总施氮 (N) 量200 kg/hm2不变的前提下,设置5个基蘖肥与穗肥比例处理5∶5 (N 5∶5)、6∶4 (N 6∶4)、7∶3 (N 7∶3)、8∶2 (N 8∶2) 和9∶1 (N 9∶1),以不施氮肥 (N0) 为对照。在水稻6个生育期调查植株生物量和氮素含量,成熟期测定产量及产量构成因素。计算了氮素积累与转运特征,以及氮素利用效率。  【结果】  与N0处理相比,施氮提高了水稻穗数、穗粒数和结实率,进而显著提高了产量,以N 8∶2处理的水稻产量最高。水稻返青期至拔节期,氮积累量随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加而增加,而齐穗期至成熟期阶段则表现为随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加先增后减,氮素积累总量以N 8∶2处理最高。施氮显著提高了氮素转运量和齐穗后积累氮素对籽粒氮积累量贡献率,其中氮素转运量随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加而增加,而齐穗后积累氮素对籽粒氮积累量贡献率随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加先增后降,以N 8∶2处理最高。随基蘖氮肥占总施氮量比例的提高,氮素回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均呈现先增后减趋势,均以N 8∶2处理最高。相关分析结果表明,水稻齐穗期前后氮素积累量与水稻产量均呈显著或极显著正相关 (r = 0.8943～0.9476),其中水稻齐穗后氮积累量与产量的相关性高于齐穗前。  【结论】  在秸秆还田条件下,基蘖氮肥与穗氮肥比例为8∶2最有利于提高水稻齐穗期至成熟期氮积累量,促进氮素向籽粒的转运,使水稻产量和氮素利用效率协同提高。因此,在本试验条件下,总施氮量200 kg/hm2,基蘖肥与穗肥比例为8∶2的施氮制度是优化水稻氮素积累特性及获得高产的理想运筹模式。     

基于高氮投入和基因型差异的水稻氮素营养特征

采用氮素低效品种武育粳3(WY3)、氮素吸收高效品种连粳7(LJ7)和氮素吸收利用双高效品种南粳9108(NJ9)，开展了包括不施氮肥(LN)、适宜或减量氮肥投入(MN, 200 kg/hm2)和过量施氮(HN, 350 kg/hm2)三个条件的田间试验，探究了不同基因型差异的水稻植株整体和关键功能叶含氮量对施氮水平的响应，及其导致的光合特征的变化对氮素利用效率的作用特征。结果表明：在生育后期，氮高效品种的干物质和氮素积累强于氮低效品种。在MN条件下，LJ7和NJ9在齐穗期至完熟期干物质积累量相比WY3分别高46.44%和29.12%，氮素积累量分别高26.28%和32.31%；在该条件下，施用穗肥后27 d的时间段内(灌浆阶段)，WY3的剑叶氮含量降低21.86%,LJ7和NJ9的剑叶氮含量分别降低26.3%和34.74%，降幅次序为NJ9>LJ7>WY3,LJ7和NJ9的剑叶干重、光合速率、气孔导度、单穗重和产量显著高于WY3，氮高效品种的氮素利用效率指标优于WY3。在HN条件下，LJ7和NJ9在灌浆阶段的干物质和氮素积累量仍高于WY3，剑叶干重、气孔导度和单穗重显著优...     

不同氮效率水稻生育后期氮代谢酶活性的变化特征

以不同氮效率水稻基因型为供试材料,研究了两个供氮水平下水稻生育后期功能叶和茎秆的氮、可溶性蛋白浓度和氮转运量以及氮代谢关键酶的变化。结果表明:与对照相比,施氮处理能显著增加不同氮效率水稻功能叶和茎秆的氮、可溶性蛋白的浓度和氮转运量。在不同的施氮水平下,水稻从齐穗至成熟顶三叶的氮浓度降低了60%～67%;而茎秆氮在生育后期对籽粒氮的贡献取决于环境供氮水平,与对照相比施氮处理水稻从茎秆转运出的氮大幅提高,在不同的供氮水平下南光的叶片和茎秆氮转运量显著高于Elio。与对照相比,施氮处理增加齐穗期时硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性。随生育期的推进,四种氮代谢酶活性随之降低。南光的NR和GS酶活性显著高于Elio,但NR活性受水稻生育期和环境供氮水平的影响较大;南光的GOGAT和GDH的活性显著低于Elio。相关分析表明,NR和GS活性与功能叶和茎秆的氮转运量呈显著正相关。这就意味着水稻生育后期功能叶和茎秆的NR和GS活性高,尤其是GS活性高是筛选水稻氮高效的重要指标。     

秸秆还田方式与施氮量对春玉米产量及干物质和氮素积累、转运的影响

【目的】 探讨秸秆还田方式与施氮量对东北春玉米产量、干物质和氮素积累、转运的影响,明确适宜的秸秆还田方式及施氮量。 【方法】 连续两年在辽宁铁岭市进行了田间试验。设置秸秆还田方式 (旋耕、翻耕) 与施氮量两因素田间定位试验,研究了春玉米产量及干物质和氮素积累、转运特性。 【结果】 秸秆旋耕和翻耕还田产量和籽粒氮素积累量差异并不显著,但前者显著增加了地上部干物质和氮素积累量,及花后氮素积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率、花后氮素积累对籽粒氮素积累贡献率,而后者则显著提高了花前营养器官干物质、氮素转运量和转运率,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了12.4%、44.1%。随着施氮量的增加,产量和籽粒氮素积累量,地上部干物质和氮素积累量呈逐渐增大的趋势。但施氮量超过262.5 kg/hm2后,产量和籽粒氮素积累量差异则不显著。施氮量262.5 kg/hm2时,花前营养器官干物质和氮素转运量和转运率最高,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了16.7%、45.2%。 【结论】 短期秸秆旋耕和翻耕还田,春玉米产量和籽粒氮素积累量差异不显著,然而秸秆旋耕还田作业成本较低,且配施262.5 kg/hm2氮产量较高,可作为秸秆还田初期推荐施氮量。      

改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著提高群体颖花量并增产,在N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为5.18%7.10%,高于N2水平的2.70%4.29%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加6.52%和5.55%,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素积累量和氮肥利用效率。     

甬优系列籼粳杂交稻氮素积累与转运特征

【目的】 比较分析甬优系列籼粳杂交稻氮素吸收利用与转运特征,从氮素层面阐明甬优系列籼粳杂交稻高产形成特征。 【方法】 2013～2014 年,选用 7 个甬优系列籼粳杂交稻组合为试验材料,以 2 个常规粳稻品种和 2 个杂交籼稻品种为对照,比较研究甬优系列籼粳杂交稻主要生育时期植株含氮率、氮素积累量,不同生育阶段氮素积累量与吸收速率,抽穗期和成熟期各器官的含氮率和氮积累量所占比例,抽穗至成熟期各器官间的氮素转运,以及氮素利用效率等特征。 【结果】 甬优系列籼粳杂交稻抽穗期植株含氮率和氮积累量分别为 1.47%、202.67 kg/hm2,成熟期植株含氮率与氮积累量分别为 1.31%、257.23 kg/hm2,极显著大于对照类型。甬优系列籼粳杂交稻氮素最大阶段性积累量为 107.63 kg/hm2,所占比例为 41.84%,最大吸收速率为 2.73 kg/(hm2·d),且均出现在拔节至抽穗阶段,杂交籼稻出现在移栽至拔节阶段。甬优系列籼粳杂交稻抽穗期茎鞘和叶的含氮率分别为 1.19% 和 2.34%,成熟期分别为 0.75% 和 1.58%,高于对照类型。甬优系列籼粳杂交稻抽穗期茎鞘和叶氮积累量所占比例分别为 43.92% 和 43.87%,成熟期分别为 16.44% 和 17.44%,极显著大于杂交籼稻。甬优系列籼粳杂交稻氮素转运量大,表观转运率和转运贡献率不高,抽穗后的氮素净积累量贡献率为 32.06%,显著大于对照类型。甬优系列籼粳杂交稻百公斤籽粒吸氮量为 2.29 kg,极显著大于杂交籼稻;氮肥偏生产力为 37.54 kg/kg,极显著大于常规粳稻;氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率和氮素收获指数偏低。 【结论】 甬优系列籼粳杂交稻总吸氮量大,在拔节期足量氮素积累的基础上,提高了拔节至抽穗期与抽穗至成熟期两个阶段的氮积累比例;抽穗至成熟期茎鞘和叶的氮素转运量大,但表观转运率与表观转运贡献率低,抽穗后氮素积累优势明显,氮素净积累量贡献率高,满足了灌浆期籽粒对氮素的需求。      

应用 15N分析施氮量对弱筋小麦氮素吸收利用与产量的影响

为分析氮素水平对弱筋小麦植株氮素吸收利用的影响,以弱筋小麦品种宁麦13和扬麦13为材料,设置不同施氮水平(N 105、210和315 kg·hm-2),应用~(15)N示踪分析技术研究弱筋小麦植株氮素积累、转运与利用的变化。结果表明,弱筋小麦开花期、成熟期植株及成熟期籽粒氮素积累量均随施氮量增加而显著增加;来源于肥料氮和土壤氮均随施氮量增加而增加,且来源于土壤氮比例显著高于肥料氮。籽粒蛋白质含量随施氮量的增加而增高。弱筋小麦花后营养器官氮素向籽粒的转运率为29.44%～41.25%,对籽粒氮素积累的贡献率为36.51%～60.89%,均随施氮量的增加而降低。2个小麦品种的氮肥生产效率、氮肥利用效率均表现为N105N210N315,且N315处理的氮素收获指数低于N105、N210处理,即弱筋小麦籽粒氮肥生产效率、氮肥利用效率随施氮量的增加而降低。本试验条件下,保证弱筋小麦籽粒品质的同时,又有相对较高的籽粒产量、氮肥生产效率和氮素利用效率,适宜的施氮量应在105～210 kg·hm-2之间。     

机插稻鸭共作系统氮素基蘖肥用量对水稻群体质量与氮素利用的影响

以武粳15为试材,研究了氮素基蘖肥用量对机插稻鸭共作水稻群体特征、氮素吸收利用的影响。结果表明:1）在稻鸭共作系统中,随氮素基蘖肥用量的减少,机插水稻群体最高分蘖数减少,最高分蘖数前后的分蘖发生和消亡速率降低,粒叶比、有效叶面积率、高效叶面积率提高,齐穗期和成熟期干物质积累量降低,各阶段尤其是拔节至齐穗期的吸氮量降低。2）当氮素基蘖肥用量适宜,基、穗肥比4.5 : 5.5时,机插水稻群体的分蘖成穗率较高,叶面积指数适宜,齐穗期至成熟期的干物质积累量最大,拔节前氮素基蘖肥利用率、氮肥当季利用率、氮素农学利用率、氮素收获指数和氮肥偏因素生产力协同提高,群体穗数合理,产量最高。3）稻鸭共作不仅提高拔节前氮素基蘖肥利用率和氮肥当季利用率,而且改善机插水稻的群体质量,提高抽穗后群体的生产能力和水稻产量。     

施氮量对氮高效水稻种质4007的氮素吸收、转运和利用的影响

田间条件下,以当地水稻品种武运粳15(WJ15)为对照,对氮高效水稻种质4007在不同施氮水平(0、100、150、200和250 kg hm-2)下的氮素吸收、累积、转运、产量及氮肥利用率进行了研究。结果表明施氮量显著促进水稻各生育期地上部氮素的累积,水稻从分蘖盛期到拔节期植株氮素累积量最大,占总生育期的32.7%～41.6%。当施氮量从0增加至250 kg hm-2,水稻种质4007的氮素转运量的从72.0上升至104kg hm-2,氮素转运率从66.2%下降至51.3%;而WJ15的氮素转运量从57.0上升至96.5 kg hm-2,氮素转运率也从57.1%下降至46.8%。籽粒中的氮素65.3%～87.6%来自营养器官的转运,仅12.4%～34.7%是后期从土壤吸收所得。由于较高的收获指数(HI)和氮收获指数(NHI),水稻种质4007的平均氮肥表观回收率(REN)和氮肥农学利用率(AEN)分别较品种WJ15高出24.5%和95.6%。本试验结果还显示4007和WJ15的适宜施氮量分别是150 kg hm-2和200 kg hm-2,此时,水稻可维持较高的产量和保持较高的氮肥利用率。     

不同的水稻品种产量及生理氮素利用效率的差异

Efficient use of N in agricultural practice can increase yield, decrease production costs and reduce the risk of environmental pollution. Effects of N fertilizer application rates on grain yield and physiological N use efficiency (PE) in relation to the accumulation and redistribution of biomass and N in rice (Oryza sativa L.) cultivars were studied at two experimental farms of Nanjing Agricultural University, Nanjing, China in 2004. Three high N use efficiency (NUE) rice cultivars (Wuyunjing 7, Nanguang and 4007) and one low NUE rice cultivar (Elio) with similar growth patterns were studied under seven N rates (0, 60, 120, 180, 240, 300 and 360 kg ha^-1). Grain yield increased with the N application rate and attained plateau at 180 kg N ha^-1 for rice cultivars at each site. Increasing N rate decreased PE for biomass and grain yield. Grain yield and PE of Elio were about 20% and 18% lower than those of high NUE cultivars. Differences in biomass, N accumulation and N redistribution were observed at the post-heading stage among rice cultivars with differing NUEs. The less reproductive tillers of Elio resulted in less demand for C and N during grain filling, thus leading to lower PE of Elio compared with the high NUE rice cultivars.     

不同氮效率水稻品种增硝营养下根系生长的响应特征

试验采用两室分根盒和溶液培养方法,研究了在增硝营养下不同氮效率水稻品种根系生长的响应特征。结果表明,在本试验条件下,与全铵培养下的根系相比,氮高效水稻品种南光在铵硝混合培养下的根系干重和氮积累量显著增加,增幅达33%和41%;同时其根系表面积、根系体积和侧根数增幅均达到显著水平,但根系长度却无明显增加。氮低效水稻品种Elio在铵硝混合培养下的根系生长差异均不显著。这表明氮高效水稻品种南光的根系生长对增硝营养的响应度强,进而促进了根系对氮素的吸收利用。从本试验的结果可推论,水稻对增硝营养的强响应度可能是水稻氮素高效吸收利用的生理机制之一。     

Nitrogen Use Efficiency of Rice Under Cadmium Contamination:Influence of Rice Cultivar Versus Soil Type

There is a need for rice cultivars with high yields and nitrogen (N) use efficiency (NUE), but with low cadmium (Cd) accumulation in Cd-contaminated paddy soils. To determine the relative effects of rice genotype, soil type, and Cd addition on rice grain yield and NUE, a pot experiment consisting of nine rice cultivars was conducted in two types of paddy soils, red soil (RS) and yellow soil (YS), without or with Cd spiked at 0.6 mg kg^-1. The N supply was from both soil organic N pools and N fertilizers; thus, NUE was defined as the grain yield per unit of total crop-available N in the soil. Cd addition decreased grain yield and NUE in most rice cultivars, which was mainly related to reduced N uptake efficiency (NpUE, defined as the percentage of N taken up by the crop per unit of soil available N). However, Cd addition enhanced N assimilation efficiency (NtUE, defined as the grain yield per unit of N taken up by the crop) by 21.9% on average in all rice cultivars. The NpUE was mainly affected by soil type, whereas NtUE was affected by rice cultivar. Hybrid cultivars had higher NUEs than the japonica and indica cultivars because of their greater biomass and higher tolerance to Cd contamination. Reduction of NUE after Cd addition was stronger in RS than in YS, which was related to the lower absorption capacity for Cd in RS. Canonical correspondence analysis-based variation partitioning showed that cultivar type had the largest effect (34.4%) on NUE, followed by Cd addition (15.2%) and soil type (10.0%).     

不同氮肥水平下水稻产量以及氮素吸收、利用的基因型差异比较

采用田间试验在施氮量为06、0、120、1802、40、3003、60.kg/hm27个水平下研究了不同水稻子粒产量、产量构成因子以及氮素吸收和利用的差异。结果表明,水稻品种4007的子粒产量在各个施氮水平下显著高于品种ELIO对氮肥的响应度高。施氮水平显著影响子粒产量构成因子。有效穗数与子粒产量存在显著正相关:ELIO和4007的相关系数(r)分别为0.839**和0.933**,表明有效穗数对水稻子粒产量起着非常重要的作用。本试验条件下,ELIO和4007获得最高产量所需的有效穗数分别为332、561个/m2;两者的氮素吸收效率在各施氮素水平下差异很小,均随着施氮量的增加而增加,而氮素利用效率均随着施氮量的增加而下降。4007的氮素利用效率在各个施氮水平下显著高于ELIO,较高的氮素收获指数(NHI)是主要原因之一。水稻氮素利用效率与成熟期茎秆、叶片的氮含量显著负相关,说明开花期后植物将吸收的氮素从营养器官有效地转运到子粒中是氮素利用效率高的重要原因之一。     

不同基因型水稻苗期氮营养特性差异及综合评价

氮肥过量施用,不仅造成氮肥大量流失,还增加了农业生产成本,对生态环境带来了巨大的威胁。筛选氮高效基因型水稻品种是提高氮素利用效率、降低环境污染的有效途径。本文利用营养液培养方法,研究了55个水稻品种(系)在相同供氮水平(40 mg·L~(-1))、不同供氮形态(NH_4~+-N和NO_3~–-N)条件下苗期吸收与积累氮素的差异。并采用隶属函数法将评价指标进行标准化,基于氮效率综合值,运用分层聚类热图分析,进行55个水稻品种氮效率类型的划分,为氮高效水稻品种的筛选提供依据。在NH_4~+-N和NO_3~–-N培养下,不同水稻品种的整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、根系氮含量、茎叶氮累积量差异性显著,变异系数分别在0.69~0.80和0.57~0.74之间。通过因子分析发现,在NH_4~+-N和NO_3~–-N培养条件下的主成分情况相同,第1主成分由整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、整株氮累积量、茎叶氮累积量、根系氮累积量决定,主要为反映植株的生物量及氮素累积量指标;第2主成分由不同器官的氮含量决定。综合水稻苗期氮素吸收累积变异特征及因子分析,将整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、茎叶氮累积量作为水稻苗期氮高效综合评价指标。根据隶属函数法计算出的氮效率综合值和采用欧氏距离平方拟合的分层聚类热图,55个供试水稻品种可分为氮高效型、氮中效型、氮低效型3大类,分别占供试品种总数的10.91%、27.27%、61.82%。在NH_4~+-N和NO_3~–-N供应条件下,初步确定‘广两优3905’、‘甬优9号’、‘中籼2503’、‘Ⅱ优602’、‘两优766’和‘深两优1813’为氮高效型品种。     

不同品种水稻的产量构成因素及其对氮磷吸收的差异研究

为筛选出适合江苏地区种植的高产、高效水稻品种,采用盆栽试验,测定了江苏地区常见的11个水稻品种的株高、产量、结实率、总干物质量以及不同部位N、P含量,分析了水稻产量与其构成因素、氮磷积累量、氮磷收获指数间的相关关系。结果表明,水稻平均产量为16.85 g pot~(-1),变化幅度为8.28~25.18 g pot~(-1),品种间产量差异显著(P0.05),其中泰瑞丰5产量最高。水稻各部位氮素含量从大到小依次为:籽粒叶≈根茎谷壳,其中苏秀9籽粒中氮含量显著高于其他品种。磷素在水稻各部位中的含量分布为:籽粒根≈茎叶≈谷壳,籽粒中的磷含量最多的是南粳5055。相关分析表明,水稻的产量与总干物质量、穗粒数、氮磷积累量及氮磷收获指数均存在显著的相关性。不同品种水稻的产量、籽粒氮磷含量存在显著差异,这为高产、高效水稻品种的筛选提供了重要的科学依据。     

小黑麦氮素吸收利用的基因型差异研究

以69个小黑麦品种为材料,研究了同一供N水平下,不同小黑麦品种在分蘖、抽穗和成熟期对N素吸收利用的基因型差异,考查了单株籽粒产量、地上部N积累量、地上部N收获指数、N运转率和N利用效率等指标。结果表明：①在3个时期,不同品种小黑麦对N素的吸收利用均存在着显著的基因型差异,其中地上部N积累量和N利用效率与单株籽粒产量呈极显著正相关（r = 0.84,r = 0.63）,是决定小黑麦经济产量的重要因子。②通过聚类分析,在供试的69个小黑麦品种中,具有较高籽粒产量、N素吸收总量和N素利用效率的共4个品种,分别为Clxt75、P1428736、P1429227和P1466703。     

我国南方主推水稻品种氮效率筛选及评价

【目的】评价我国南方地区主推水稻品种氮效率,筛选氮高效和氮低效品种,并探索其高效和低效的原因及其生理机制。【方法】选用34份我国南方主推水稻品种,采用大田小区试验和盆栽试验,进行正常氮和低氮处理,利用产量法并结合产量构成因子、叶片SPAD值以及水稻地上部氮素累积量,筛选出氮高效和氮低效品种。【结果】 1）在2011年大田试验中,34个品种正常氮处理产量大多高于低氮处理的产量。通过对氮效率的分析发现,徽两优6号、广两优35和天优华占3个品种具有较高的氮效率,分别达到1.11、1.02和1.00,而秀水134、富稻2号和五丰优7025的氮效率较低,分别为0.55、0.61和 0.61。通过对各品种的产量构成因子分析发现,正常氮处理下,各品种产量构成因子大多高于低氮处理。在低氮条件下,氮高效品种的穗数和穗粒数以及千粒重均较高。通过筛选发现徽两优6号、广两优35和天优华占3个水稻品种表现为氮高效;秀水134、富稻2号和五丰优7025 3个品种表现为氮低效。2）通过2012年大田和盆栽试验的复筛,发现大田与盆栽试验结果基本一致。实际产量和理论产量均表现出徽两优6号和广两优35的产量和氮效率较高,秀水134、五丰优7025和富稻2号的氮效率较低。通过对各品种的产量构成因子分析发现,2012年大田试验中,在正常氮条件下,高效品种广两优35的穗数、千粒重均显著高于低效品种。在对SPAD值的分析中发现,2012年大田试验中,低氮处理下氮高效品种在同一生育时期其SPAD值普遍高于或者显著高于低效品种。2012年盆栽试验中,正常氮处理下,高效品种叶片SPAD值略高于低效品种。在对水稻地上部氮累积量的研究中发现,在正常氮处理下,不同生育期高效品种与低效品种间普遍没有显著性差异,仅低效品种秀水134显著低于其他几个品种;而在低氮处理下,在分蘖期高效品种与低效品种并无显著性差异,甚至高效品种徽两优6号氮素累积量还要低于低效品种;但在灌浆期和成熟期,两个高效品种的氮素累积量高于或显著高于低效品种。【结论】确定广两优35为高效品种,秀水134为低效品种。氮高效品种在低氮胁迫下,能够获得较高的穗数和穗粒数,从而获得较高产量。特别在生育后期,高效品种地上部能够积累更多的氮素,从而可促进光合作用,提高碳、氮同化效率,并获得较高产量。     

基于重组自交系群体水稻氮素利用效率分析和利用

本文以水稻重组自交系群体为试验材料,设置不施氮与施低氮(150 kg·hm-2)两种处理的大田试验,研究了水稻重组自交系群体氮素吸收利用及主要农艺性状分布特征,并通过相关、聚类、主成分等统计方法阐明性状间的相互关系,为氮素高效利用水稻新品种培育提供理论依据。结果表明,水稻重组自交系群体的氮素利用效率性状在施氮150 kg·hm-2条件下的变异系数较大;施氮促进了群体穗、茎秆、叶氮含量的增加和单株干物质总量(包括单株穗重、单株茎秆重和单株叶重)的提高。在两种氮环境下,氮素干物质生产效率均与株高、穗长、单株茎秆重、单株干物质总量呈正相关,与茎秆氮含量、叶氮含量、穗氮含量呈负相关;氮素籽粒生产效率均与单株谷重、结实率、千粒重、穗总粒数和穗长呈正相关,与单株茎秆重、叶氮含量、单株叶重、单株氮素积累总量呈负相关。逐步回归分析结果显示,茎秆氮含量、穗氮含量和单株茎秆重对氮素干物质生产效率影响尤为显著,而对氮素籽粒生产效率影响更为显著的是穗数、穗总粒数与结实率。主成分分析表明,氮利用效率较高时,植株体内氮含量较低,尤其是茎秆的氮含量。因此,在大田低氮条件下,要注重筛选植株较高、茎秆较重的重穗型(穗较长,穗总粒数较多,结实率较高)株系;且具有较低茎秆与穗氮含量,尤其是较低的茎秆氮含量,将有利于氮高效利用水稻新品种的选育。从中选出的氮高效品系如Q149与氮低效品系Q114等优良品系13份,可作为优质资源研究使用。