水氮耦合对滴灌冬小麦光合特性、产量及水氮利用效率的影响

旨在明确水氮耦合对滴灌下超高产冬小麦光合特性和产量的影响。本研究采用裂区试验,研究了3种灌水量2775 m3/hm2(W1)、3900 m3/hm2(W2)、4350 m3/hm2(W3)水平与3 种施氮量0 kg/hm2(N0)、180 kg/hm2(N1)、270 kg/hm2(N2)水平对‘新冬41 号’旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、水分利用效率以及产量的影响。结果表明,水氮同时增加对花后旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、旗叶光合速率,水分利用效率和产量的提高比仅增加水或氮的作用更大,均以W2N2、W3N2处理花后旗叶叶绿素（分别较W1N0增加44.5%、41.2%）和可溶性蛋白含量（分别较W1N0增加20.8%、16.85%）、光合速率（分别较W1N0增加46.4%、54.5%）、水分利用效率（分别较W1N0 增加31.9%、34.7%）和产量（分别较W1N0 增加19.05%、20.86%）较高,W2N2、W3N2处理的旗叶光合性能大幅度提高是其产量较高的重要原因。综合水氮利用效率,W2N2(3900 m3/hm2、270 kg/hm2)是本试验条件下冬小麦产量近9000.0 kg/hm2的水氮高效运筹模式。     

缺氮对细胞质雄性不育玉米产量和光合特性的影响

在露天池栽条件下, 比较研究了玉米细胞质雄性不育系(CMS)与其同型可育系的产量构成及其光合特性对氮素亏缺的响应。结果表明, 在相同氮素供应水平下, CMS的产量显著高于其同型可育系, 平均增产达11.5%, 缺氮条件下千粒重、收获指数显著提高, 而穗粒数差异不显著。花后CMS玉米叶片具有较高的含氮量、叶面积指数、叶绿素含量和可溶性蛋白含量, 且在生育后期降低缓慢, 延长了有效光合持续期, 延缓了植株衰老进程。不育植株生育后期的净光合速率(P_n)、细胞间隙CO₂浓度(C_i)和气孔导度(G_s)均显著高于其可育系, 且气体交换参数对缺氮反应不敏感。不育系的叶绿体荧光参数实际光化学效率(FPSⅡ)、电子传递速率(ETR)和最大光化学效率(F_v/F_o)在生育后期也保持较高水平。说明不育植株生育后期在光合能力、电子传递和光能转化方面均具有明显优势, 其产量提高可能是籽粒充实期叶片生理质量和光合效率共同提高的结果。     

种植密度对夏玉米碳氮代谢和氮利用率的影响

研究了低、中、高3个种植密度对夏播玉米CF008、郑单958和金海5号碳氮积累、运转及氮肥利用的影响, 以期通过密度调控碳氮代谢, 实现产量与氮肥效率协同提高。结果表明, 吐丝期茎叶总糖和全氮积累量和茎叶总糖和全氮的运转率均以中或高密度下较高, 而籽粒产量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥利用率均以中或低密度显著高于高密度。吐丝前地上部氮素积累量以中高密度下较高, 但成熟期地上部总氮量及籽粒氮量均以中低密度较高, 表明吐丝期后植株氮素积累量对玉米籽粒氮贡献较大。在中低密度下, 3个品种夏玉米产量达10 262~11 461 kg hm^-2, 氮肥利用率达23.00%~34.11%。     

施氮水平对大豆光合作用及产量的影响

以绥农14为材料,采用砂培盆栽和测定整株光合作用的方法,研究了施氮水平对大豆光合作用及产量的影响。结果表明,大豆植株CO2吸收速率、光合速率和叶面积大小均随生育时间呈现先升高后降低的单峰曲线变化趋势,高、中氮处理(N135、N90)大豆苗期CO2吸收速率明显高于其他处理,但高氮处理(N135)大豆中后期的CO2吸收速率较低;中氮处理(N90)可以使大豆植株对CO2较高的吸收水平维持到中期;低氮处理(N45)大豆后期CO2吸收速率升高;不施氮处理(N0)大豆前期CO2吸收速率最低,后期维持一般水平。随施氮量增加,明显促进了大豆苗期光合速率的提高,不施氮处理在大豆生育中后期(56～73d)有利于光合速率的提高,施入一定氮(N45)更有利于保持大豆后期较高的光合速率。施氮能促进大豆植株前期叶片的生长,使其在整个生育期内都有较大的叶面积;大豆产量随施氮水平增加呈单峰曲线变化趋势,适度施氮有利于产量的提高。     

氮高效玉米毛状根再生植株的光合特性分析

玉米(Zea mays L.)是世界第三大粮食作物,也是重要的能源、饲料植物。本研究以玉米毛状根再生植株为材料,吉单35自交系为对照,设置三种氮供应条件,探究氮高效利用的玉米毛状根再生植株光合作用特性。结果显示,玉米毛状根再生植株的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(E)均高于对照组玉米,胞间CO2浓度(Ci)低于对照。此外,在低氮供应下,毛状根再生植株的净光合速率显著高于对照,说明玉米毛状根再生植株能在养分供应不足的情况下高效地利用氮素。本研究为培育氮高效利用的玉米新品种奠定基础。     

有机物料还田对夏玉米穗位叶光合性能及氮代谢的影响

明晰不同物料还田对夏玉米穗位叶光合性能及氮代谢的影响,为有效利用农业废弃物提供理论依据。2018—2019年在川中丘陵区石灰性紫色土上进行大田试验,设置无物料还田(CK)、蚕豆秸秆还田(faba bean straw, FS)、油菜秸秆还田(rape straw, RS)、猪粪还田(pig manure, PM) 4个处理,研究不同物料还田下夏玉米产量、叶片光合性能及氮代谢的特征。结果表明:(1)不同有机物料还田第2年FS处理的玉米籽粒增产效果最佳,比CK显著增加24.85%。(2)各物料还田处理的夏玉米叶面积指数、叶面积积累速率、群体光合势和光合色素含量,随生育期推进均呈先增后降的趋势。与CK比, FS、PM处理提高叶面积指数、叶面积积累速率和群体光合势,但RS处理有降低效果;夏玉米六叶期光合色素含量在处理间差异不显著,吐丝期叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均是RS处理比CK显著增加,但吐丝后20d时FS处理的叶绿素a、b、总叶绿素含量分别比RS处理显著增加34.67%、42.08%、36.24%。(3)有机物料还田显著增加夏玉米穗位叶硝酸还原酶活性,各还田处理的营养器官氮素积累与...     

光照和施氮量对水稻根、叶际N2O排放的影响

旨在探讨光照和施氮量对水稻根、叶际N_2O排放的作用机制。采用水培方法,在小型光控培养箱内进行,将水稻(品种为培杂泰丰)地上部和地下部严格分隔在试验装置内室和外室条件下,用气相色谱法测定水稻根、叶际排放的N_2O量。首先进行了室内弱光(8:00-18:00, 4 000 lx)、NH_4NO_3为氮源条件下,不同生育期(如分蘖期、开花结实期、成熟衰老期)的水稻在不同施氮量(低氮,30 mg/L;中氮,60 mg/L;高氮,90 mg/L))情况下的试验。在此基础上,进行了弱光(4 000 lx)、强光(8 000 lx)和自然光的不同光照条件下的脱氮(0 mg/L)、低氮(30 mg/L)、高氮(90 mg/L)试验。弱光试验条件下,低氮(30 mg/L)、中氮(60 mg/L)、高氮(90 mg/L)处理的水稻分蘖期叶际及根际N_2O排放通量分别为34.9,42.4,98.3μg/(m~2·h)和29.6,79.6,246.1μg/(m~2·h),随着施氮量增加,水稻根、叶际N_2O排放显著增强(P0.05),且开花结实期及成熟衰老期试验亦获得相似的结果。在弱光(4 000 lx)、强光(8 000 lx)和自然光的不同条件下,脱氮(0 mg/L)、低氮(30 mg/L)、高氮(90 mg/L)处理的水稻开花结实期叶际平均N_2O排放通量分别为2.9,29.1,116.3μg/(m~2·h),23.6,40.1,120. 1μg/(m~2·h)和10.9,26.2,131.3μg/(m~2·h),强光、自然光照下脱氮与低氮处理间水稻叶际N_2O排放差异不显著(P0.05)。弱、强光及自然光条件下,脱氮、低氮、高氮处理的水稻根际N_2O排放通量分别为3.3,77.1,308.4μg/(m~2·h),14.1,45.6,182.4μg/(m~2·h)和19.3,44.9,224.6μg/(m~2·h),强光、自然光照下脱氮与低氮处理间水稻根际N_2O排放差异亦不显著(P0.05)。弱光条件下,供氮范围内随着施氮量的增加,水稻根、叶界面N_2O排放通量随之增强;但对比弱光试验,相同供氮(1N、3N)水平条件下强光、自然光有抑制水稻根际N_2O排放作用,且强光、低氮(1N)的协同作用限制水稻根、叶际N_2O排放的效果显著。     

施氮量对滴灌冬小麦光合特性、产量及氮素利用效率的影响

在田间研究了5 种施氮量N0 (0 kg/hm2)、N1 (90 kg/hm2)、N2 (180 kg/hm2)、N3 (270 kg/hm2)、N4(360 kg/hm2)处理对‘新冬18 号'旗叶光合特性、干物质积累、产量及氮素利用效率的影响。结果表明：拔节期增加施氮量,增加孕穗期旗叶的叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、叶面积指数、春季总光合势。孕穗期施氮肥延缓旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、光合速率、叶面积指数的衰减;孕穗后均以N3、N4的旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、叶面积指数、春季总光合势较高,干物质积累量和产量也以N3、N4较高。随施氮量的增加干物质积累量和产量增加,氮肥利用效率降低。在本试验条件下增加施氮量使旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、光合速率、叶面积指数增加及其功能期的延长是‘新冬18号’增产的主要原因。综合考虑施氮量在180~270 kg/hm2范围内,氮肥农学利用效率为6.9 kg/kg,可满足‘新冬18号’产量为8004.85 kg/hm2的需要。     

氮密互作对夏玉米物质生产及氮素利用的影响

以夏玉米杂交种郑单958为材料,对不同种植密度和不同施氮水平下夏玉米的物质生产和氮素利用状况进行了研究。结果表明,在中(67 500株/hm2)、高(82 500株/hm2)密度下,氮肥对玉米单株物质生产能力的调控作用更为明显,并主要是通过影响穗粒数来实现的。适量施氮,可促进顶部子粒发育,减少败育,使秃尖缩短、瘪粒数减少,增加穗粒数,增加产量;促进植物体吸收的氮素高效地向籽粒中分配,提高氮肥的利用效率;使玉米叶片维持较高的光合性能,为籽粒形成提供充足的光合碳量,并促进营养体碳氮向子粒运转。     

不同氮敏感性粳稻品种的氮代谢与光合特性比较

本文旨在探明不同氮敏感性粳稻品种氮代谢与光合特性。以2个氮敏感高产品种淮稻5号和连粳7号, 2个氮钝感品种宁粳1号和扬粳4038为材料, 设置0和200 kg hm^-2 2个施氮水平, 研究其产量、氮肥利用效率以及地上部生理性状的变化特点。结果表明, 在2种施氮水平下, 氮敏感品种的产量和氮肥利用效率显著高于氮钝感品种。与氮钝感品种相比, 氮敏感品种具有较高的光合速率和氮素积累, 较强的氮代谢酶活性和较高的光合氮素利用效率, 抽穗期茎叶中积累较多的可溶性糖和淀粉, 抽穗至成熟期茎鞘中非结构性碳水化合物向籽粒转运率较高。表明氮敏感品种在较低施氮量下具有较高的生理活性和物质生产效率; 这些特征可作为筛选高产氮敏感水稻品种的重要生理指标。     

乙矮合剂对不同氮水平夏玉米氮代谢及产量的调控效应

应用化学调控技术改善玉米的氮素代谢过程,从而实现“减氮增效”,是保障玉米绿色可持续生产的重要途径。试验以玉米单交种豫单9953为材料,设置乙矮合剂（ECK）和不同氮肥水平处理（0、96、132、168、204和240kg/hm²）,喷施清水为对照处理（CK）,于2019和2020年分别在河北燕郊和北京顺义进行大田试验,研究ECK对不同施氮量下夏玉米氮素代谢及产量的调控效应。结果表明,ECK处理提高了不同施氮量下夏玉米开花期叶片硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量,提高了施氮量204和240kg/hm²处理下叶片谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性以及灌浆中后期的谷氨酰胺合成酶活性。ECK处理显著提高了施氮量204kg/hm²下玉米植株氮素、籽粒氮素和总氮素积累量,较CK处理分别增加8.9%、8.3%和8.6%。ECK处理下施氮量为204kg/hm²时,夏玉米产量较CK处理显著增加7.5%。ECK处理可有效改善玉米的氮素代谢,促进氮素的吸收、同化和积累,提高产量,从而实现“减氮增效”。     

光、氮及其互作对玉米氮素吸收利用和物质生产的影响

以玉米单交种豫玉22为材料,设置2个光照处理和3个氮肥水平,研究光、氮及其互作下玉米酶活性、干物质生产和产量变化特征及其对玉米氮素吸收利用和物质生产的影响。结果表明,弱光胁迫下玉米叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性降低,植株和籽粒氮积累量下降;干物质积累量显著降低;果穗穗长、行粒数和穗粒数减少,导致产量显著降低。但弱光胁迫下增施氮肥可以提高叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,增加干物质积累量,穗长、行粒数和穗粒数增加,产量显著提高,并且随施氮量的增多,产量增加效果也越显著。可见,光、氮及其互作对玉米氮素吸收利用及物质生产具有显著影响,弱光胁迫条件下增施氮肥可以部分缓解其致害效应,减少玉米产量损失。     

施氮对不同基因型玉米籽粒发育和氮效率的影响

为解决生产中氮肥过度施用造成的资源浪费和环境污染问题,选择适宜的玉米氮高效品种至关重要。在不同施氮水平下,对不同基因型玉米籽粒发育及氮效率的差异进行了比较,采用田间试验,对屯玉99(TY)、潞玉19(LY)、先玉335(XY)3个玉米品种在4个施氮水平N0、N1、N2、N3(0,80,160,240 kg/hm2)条件下的籽粒发育和氮效率进行对比分析。结果表明,各品种玉米的籽粒干质量与氮含量差异在N3水平下最大,依次表现为N3N2N0N1;随着施氮量的增加,双高效型先玉335和高氮高效型屯玉99籽粒发育速率加快,籽粒干质量和籽粒氮含量在各生长时期都有明显增加,增施氮肥可以有效提高其氮肥利用率,促进氮在玉米植物体内的转移;低氮高效型潞玉19在低氮(N0、N1)水平下保持较高的产量,但随施氮量的增加,其籽粒干质量和氮含量无明显变化,产量甚至有所降低,导致氮利用效率降低。双高效型先玉335在低氮和高氮条件下都有较好的产量,是适合广泛种植的玉米品种;低氮高效型潞玉19适合在贫瘠土壤和施氮条件不良的条件下种植。     

麦季氮肥运筹对冬小麦–夏玉米种植体系物质生产及氮肥利用的影响

2009-2011年在山东临沂冬小麦-夏玉米生产田,探讨了麦季施氮水平和施氮时期对两季作物干物质积累与分配、籽粒产量、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力的影响。施氮量设4个处理,分别是0 (N0)、168.75 (N1)、225 (N2)和281.25 kg hm^-2 (N3);氮肥追施时期设2个处理,分别为拔节期(S1)和拔节期+开花期(S2)。在S1条件下,冬小麦和夏玉米的籽粒干物质积累量及夏玉米和周年生物产量均表现为N3>N2>N1,冬小麦和夏玉米的籽粒产量N2和N3处理间无显著差异;氮肥农学利用率和氮肥偏生产力在麦季随施氮量增加显著降低,而在玉米季则逐渐升高,但玉米季氮肥偏生产力N3与N2处理间无显著差异。S2条件下麦季施氮量由N2处理增加25% (N3),冬小麦和夏玉米籽粒干物质积累量、生物产量和籽粒产量无显著变化,氮肥农学利用率和氮肥偏生产力在麦季显著降低、在玉米季无显著变化。与S1相比,S2有利于提高N1和N2条件下冬小麦籽粒与营养器官的干物质积累量、生物产量、籽粒产量和氮肥农学利用率及氮肥偏生产力,但对N3条件下的这些指标无显著影响;而在玉米季,3个施氮量水平下夏玉米的各项指标均显著升高。综合周年生物产量、籽粒产量和氮肥农学利用率及氮肥偏生产力结果,麦季总施氮量225 kg hm^-2及拔节期+开花期追氮是本试验条件和种植模式下的最佳麦季氮肥运筹模式。     

施氮量对一年生黑麦草光合特性的影响

为了探究不同施氮量对一年生黑麦草(Lolium multiflorum Lamk.)光合特性的影响。本研究以‘特高’宽叶型一年生黑麦草为供试材料,采用盆栽试验,设置了4个处理组,分别为:CK对照组(不施肥)、C1低氮处理组(施鸡粪0.38 kg/m^2,即氮100 kg/hm^2)、C2中氮处理组(施鸡粪0.76 kg/m^2,即氮200 kg/hm^2)、C3高氮处理组(施鸡粪1.34 kg/m^2,即氮350 kg/hm^2)。利用Li-6400便携式光合仪测定开花期一年生黑麦草叶片的主要光合参数和光合特性的变化。结果表明:200 kg/hm^2施氮水平的表观量子效率(apparent quantum yield,AQY)和光饱和点(light saturation point,LSP)最高(分别为12.80 μmol·m^-2·s^-1和1 774.47 μmol·m^-2·s^-1),光能利用区间最大。350 kg/hm^2施氮水平下气孔导度(stomatal conductance,Gs)以及蒸腾速率(transpiration rate,Tr)显著低于其它处理,水分利用力(water use efficiency,WUE)强,但光呼吸速率(photorespiratory rate,Pr)较高,不利于干物质积累。同时,0?200 kg/hm^2施氮范围内,随着光照强度和CO2浓度的增加,各处理的净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)均随之增加,但350 kg/hm^2施氮水平下叶片净光合速率的增加反而低于200 kg/hm^2施氮水平。合理的施氮量对黑麦草的光响应和CO2浓度响应曲线有明显的调节作用。在本试验条件下,施氮量为200 kg/hm^2最佳。     

不同氮肥模式对冠层结构及部分生理和农艺性状的影响

以郑单958为试验材料,设基肥低氮、基肥高氮、第1次氮肥在拔节期施入和不施氮4个处理,研究了施氮模式对冠层结构及部分生理和农艺性状的影响。结果显示,施氮处理各指标均优于不施氮处理。适当减少基肥氮量,具有以下优势,(1)在保证苗期氮肥供给的同时,每公顷节肥90 kg;(2)改善了冠层结构,增加了群体底层的透光率,使穗上叶和整株的茎叶夹角更紧凑,与基肥高氮处理相比分别减少4.33°和4.67°,同时降低了株高和穗位高,缩短了基部节间长度,有效防止茎秆倒伏;(3)与前期高氮处理相比,基肥低氮在灌浆初期叶片的叶绿素相对值和全氮含量均处于较高水平;(4)基肥低氮处理提高了单位面积的株数,并减少了秃尖长度,同时千粒重和穗粒数有所增加,最终获得较高产量。第1次氮肥在拔节期施入,前期控氮时间过长,营养元素失衡,苗期发育不良,不利于产量形成。     

弱光胁迫对不同基因型玉米籽粒发育和碳氮代谢的影响

以不耐阴型玉米豫玉22和耐阴型玉米郑单958为试验材料,设置自然光照和弱光胁迫2个处理,研究弱光胁迫对不同基因型玉米籽粒建成和碳氮代谢的影响,探求弱光胁迫下碳氮代谢与籽粒建成的关系。结果表明,弱光胁迫下,玉米籽粒生长发育减缓,败育数增加,体积和干重降低;果穗顶部籽粒可溶性糖、蔗糖含量和全氮含量升高, 淀粉含量和碳氮比降低;豫玉22胚乳细胞中淀粉粒密度降低,郑单958与对照相近。弱光胁迫下,不耐阴型玉米豫玉22果穗籽粒的生长发育减缓程度大于耐阴型玉米郑单958,同一基因型果穗顶部籽粒生长发育减缓程度大于中部籽粒,耐阴型玉米郑单958在恢复自然光照后籽粒体积、干重、籽粒碳氮含量和碳氮比与对照之间的差异均小于豫玉22,表现出更强的补偿效应。淀粉合成能力和碳氮比的下降可能是弱光胁迫条件下籽粒发育不良以致最终造成败育的主要原因。     

青贮玉米对氮磷钾的吸收规律

以粮用玉米、粮饲兼用玉米和青贮专用玉米为材料，研究了植株氮、磷、钾营养的含量、吸收、积累及平衡吸收关系。结果表明，青贮品种植株氮、磷含量变化与粮用品种不同，其全生育期含氮量变化为单峰曲线，峰值出现在出苗后55 d，含磷量较平稳，含钾量呈降低趋势。青贮玉米需氮、磷、钾量比粮用和粮饲兼用玉米高，且更应重视钾肥的投入。青贮玉米适宜的N︰P₂O₅︰K₂O=2.74±0.14︰1︰5.94±0.82，每生产100 kg干物质所需要的氮、磷、钾量分别为(0.57±0.05) kg、(0.26±0.03) kg和(1.58±0.12) kg。     

长期施肥对夏玉米叶片氮代谢关键酶活性的影响

以“国家褐潮土土壤肥力与肥料效益长期监测基地”的大田肥料长期试验为平台,研究了长期施肥对夏玉米叶片中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH）活性的影响。结果表明,长期N、P、K化肥配合（NPK处理）以及N、P、K化肥与有机肥或秸秆配合施用（NPKM与NPKS处理）,叶片氮代谢酶（NR、GS、GOGAT和GDH）在籽粒灌浆时期均具有较高的活性,有利于玉米籽粒产量的形成;长期N、P、K化肥非平衡施肥的处理（NP、N、NK、PK处理）以及不施肥的CK,叶片氮代谢酶活性变化差异较大,且活性高峰期和籽粒灌浆关键期时间不一致,植株整体生产能力较弱,玉米籽粒产量较低。不同的酶对籽粒产量的贡献不同,因而系统研究长期定位配比施肥处理下玉米叶片的氮代谢酶活性具有重要的意义。     

氮肥基因型差异对玉米吸氮量的反应

田间试验研究了11个玉米杂交种在不同施氮条件下的吸氮量。结果表明,玉米吸氮量具有明显的基因型差异。在低氮(N2)处理中,子粒、秸秆、地上部吸氮量高低品种相差分别为1.060、0.134、1.125g/kg,在高氮(N4)处理中,分别为0.836、0.154、0.954g/kg。不同基因型玉米的吸氮量差异低氮条件比高氮条件更大。施氮量对玉米吸氮量有显著的影响。玉米子粒、秸秆、地上部吸氮量和相应的产量呈极显著的正相关