水稻实地氮肥管理的氮肥利用效率及其生理原因

以代表性品种为材料,研究了水稻实地氮肥管理(SSNM)的氮肥利用效率及其生理机制。结果表明,SSNM的施氮量较常规施肥方法(FFP)降低了48.1%~63.0%,产量提高了0.1%~9.3%。SSNM的氮肥吸收利用率和农学利用率分别较FFP提高了31.4%~56.8%和143.6%~166.0%。水稻氮吸收高峰出现在穗分化期至抽穗期,此阶段SSNM处理氮的吸收量和其占最终总吸收量的比例均明显高于FFP。抽穗后SSNM水稻的吸氮量也明显高于FFP。自幼穗分化期开始,SSNM水稻根系重量和根系活力(尤其是单茎占有的根系活性)逐步超过FFP。SSNM 明显提高了幼穗分化期和抽穗期水稻叶片中谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶和Fd-谷氨酸合酶的活性。抽穗后SSNM处理水稻剑叶的光合速率高于FFP,上述结果表明SSNM有利于促进水稻中后期根系生长,提高物质生产和养分吸收,从而提高氮肥的利用效率。     

不同氮肥利用效率水稻基因型剑叶光合特性

选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225 kg hm^-2施氮条件下水稻剑叶光合特性的差异及其与氮肥利用效率、水稻结实性的相互关系。结果表明,齐穗后,氮高效基因型水稻的叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、光合功能期和叶绿素荧光动力学参数中的最大光化学效率(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(q_N)均显著高于氮低效基因型。相关性分析表明,齐穗后不同时期,剑叶中叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、剑叶的光合功能期和叶绿素荧光动力学参数值(F_v/F_m、F_v/F_o、Φ_PSII、q_P、q_N)与水稻的氮肥利用效率、结实性均呈极显著的正相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期具有较好的光合特性,较长的光合功能期;同时,其PSII反应中心更加稳定,具有更大的光能转化为电化学能的潜力,非光化学猝灭对光合机构也有更好的保护作用。因而,其在促进植株光合物质积累,提高结实性的同时能通过地上部与地下部的调节反馈增强植株对氮肥的吸收利用。     

不同氮肥吸收利用效率水稻基因型叶片衰老特性

选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225kghm-2施氮条件下其氮素吸收积累特性。与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻在拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的氮素吸收速率、氮素积累量和积累比例均具有明显优势,其中以抽穗至成熟阶段的优势尤为显著。该阶段水稻各器官逐渐衰老,植株各项生理功能逐渐衰退,为明了水稻衰老与植株中后期氮素吸收与积累、氮肥吸收利用效率的相互关系,相继研究了花后各基因型水稻的衰老特性。结果表明,齐穗后的不同时期,氮高效基因型水稻的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于氮低效基因型,而膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的含量却要显著低于氮低效基因型水稻。相关性分析表明,水稻的氮肥利用效率与齐穗后剑叶中的SOD、POD和CAT活性呈极显著正相关,而与其剑叶中的MDA含量呈极显著负相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期剑叶中用于清除活性氧自由基的SOD、POD、CAT活性较高,能有效阻止高浓度氧的积累和膜脂过氧化作用,降低MDA的含量,因而降低叶片的衰老进程,在维持较长光合功能期的同时能增强物质积累,促进植株对氮肥的吸收和利用。     

种植密度及氮肥投入量对水稻氮素利用效率的协同效应研究

影响水稻生长和产量的因素中,肥料用量和种植密度占据重要比重,分析移栽密度和氮肥用量对于水稻氮素利用效率的影响,是促进水稻科学栽植和施肥的重要依据。选择华优2号、B优827、丰优香占及Q优1号为试验材料进行大田种植试验。通过统计和分析不同品种在不同氮肥用量和种植密度下的生长、产量及氮素利用率情况等特征,得出结论,使用常规氮肥和中密度种植方案可以确保水稻高产,上述4个水稻品种在中氮高密度下的产量比在中密度和常规氮量下的产量低,但对提升水稻氮肥利用率有积极作用。相对于常规施氮用量,合理增加种植密度并适当减少氮肥用量的种植方案下,水稻产量变化并不明显,但是可以提升氮肥利用率。综合来看,增密减氮是一种资源节约型和环境友好型的水稻生产模式。     

不同供氮条件下谷氨酰胺合成酶与谷氨酸合成酶对油菜氮素再利用的影响

为了探究不同供氮水平下氮素利用相关酶的贡献程度,采用单株砂培培养,严格控制氮素等营养供应,用15N饲喂追踪。研究了氮高效油菜品系742谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)交替抑制情况下,油菜的子粒氮素转运和积累量、氮素损失的情况以及对氮素利用率的影响。结果表明,氮胁迫与正常供氮2种情况下,在抑制GOGAT活性时,氮素利用效率最低,子粒中氮素转运比例最低,氮素损失最大,在抑制GS时影响较小。缺氮时GOGAT对子粒氮素积累、作物产量形成及作物体内氮素再利用影响很大,GS影响较小。同时发现在生育后期,正常供氮与氮胁迫2种情况下子粒中来源于营养器官前期积累的氮素达到50%⁷0%。油菜营养器官生育前期积累的氮素主要用于氮素再利用,子粒中积累的氮素大部分来源于营养器官。     

不同土壤及氮肥条件下水稻氮利用效率和增产效应研究

在土培池条件下,研究了2种土壤(砂土和黏土)和4种施氮水平下4个水稻品种(组合)施用氮利用效率、增产效应及吸氮特性。结果表明,(1)在砂土和黏土上施用氮肥均能显著提高水稻产量,但黏土上的产量显著高于砂土上的,而砂土施用氮肥的增产效应显著高于黏土。(2)不同土壤条件下,水稻对氮肥的利用情况不同。氮素收获指数和氮肥生理利用率呈砂土>黏土的趋势,氮肥表观利用率、氮肥偏生产力和土壤氮素依存率呈黏土>砂土的趋势,而氮肥农艺利用率则因水稻基因型不同在不同土壤上表现有所差异。(3)随施氮水平的提高,氮素收获指数、氮肥农艺利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力和土壤氮素依存率,在2种土壤条件下,均呈显著下降趋势;而氮肥表观利用率在砂土条件下呈一直上升趋势,以高肥处理最高,在黏土条件下则呈现先上升,至中肥最大,高肥显著下降的趋势。(4)秸秆吸氮量、籽粒吸氮量和总吸氮量均呈黏土>砂土的趋势,但差异相对较小。(5)在不同土壤条件下,水稻施用氮肥的增产效应、氮肥利用效率和对氮素的积累与分配均存在显著的基因型差异。     

氮肥运筹对水稻产量和氮肥利用率的影响

以辽星1号和辽优5218为供试材料,通过大田试验研究氮肥运筹方式对水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明,辽星1号处理B(4∶3∶2∶1)产量达11572.5kg/hm²,显著高于对照处理,增产幅度为16.7%;同时,该处理氮肥利用率也较高;C(4∶3∶2)处理在降低10%氮肥用量的条件下仍然能够获得较高的产量,比对照增产15.8%。辽优5218以D(3∶5∶2)处理产量最高,达到12768.9kg/hm²,同时,氮肥农学利用率和氮素稻谷生产率也较高。本研究认为,对于大穗型品种,应适当提高分蘖肥的比例,以提高有效穗数;而对于穗粒兼顾型品种来说,则应适当地施用粒肥,以促进形成大穗并提高千粒重,从而使产量和氮肥利用率得到提高。     

氮肥用量及移栽密度对杂交水稻产量及氮肥利用率的影响

针对目前部分地区水稻生产中氮肥用量过高及水稻移栽密度越来越低的问题,以豫南主栽的杂交水稻品种冈优1237为试验材料,设置施氮水平和移栽密度互作试验,分析2因素及其互作对水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明,施氮水平和移栽密度对水稻产量有较大影响,但其互作效应不明显;同一施氮水平时,提高移栽密度,稻谷产量增加588～2 579 kg/hm2。高移栽密度的氮肥吸收利用率比低移栽密度增加5.2%～12.9%。说明提高移栽密度,减少氮肥用量,能显著提高氮肥利用率。在资源日益短缺、生产成本渐高及面源污染越来越严重的形势下,密植少氮应是值得推广的水稻栽培技术。     

氮肥形态与用量对槟榔幼苗形态和生理特性的影响

本研究以两叶一针‘热研1号’槟榔幼苗为试验材料,通过应用三种氮肥形态(硝态氮,酰胺态氮,铵态氮)与三种氮肥用量(50%当地氮肥用量, 100%当地氮肥用量, 150%当地氮肥用量)处理,以不施氮肥为对照(CK),测定槟榔幼苗的形态、光合、叶绿素含量、生物量和含氮量等指标,探究氮肥形态与用量对槟榔幼苗形态和生理特性的影响。结果表明：不同氮肥形态与用量对槟榔幼苗形态和生理均有显著影响(P<0.05),其中株高增长量在50%硝态氮下达到最大值;茎粗增长量、细胞间CO2浓度、叶绿素a含量均在150%酰胺态氮肥下效果最佳;150%铵态氮肥处理下有利于槟榔幼苗干物质量的积累,根系干重、根冠比和干物质量达到最大;净光合速率、蒸腾速率和气孔导度在50%酰胺态氮肥处理下显著提升;植株茎秆全氮含量随氮肥用量增加而增加。从植株氮素总积累量来看,槟榔幼苗更偏好积累铵态氮肥。综上所述,酰胺态氮处理下50%用量槟榔幼苗的光合作用最强;增施铵态氮肥,利于根系的养分积累,促进植株地上和地下部的生长,从而适应热带的生存环境。研究结果为热带地区槟榔幼苗培育选择合理氮肥形态与用量提供了参考。     

氮肥对超绿水稻齐穗期光合特性的影响

为探明氮肥用量对超绿水稻光合速率的影响和揭示其内在的生理机制。采用盆栽的方法,在齐穗期对叶色深绿的超绿水稻SN19-6、浅绿叶色水稻SN07-015和常规叶色品种丰锦的叶绿素含量指数(CCI)、光合特性、叶绿素荧光特性和生理特性进行分析。结果表明,氮肥对3个材料的CCI都有显著影响,但对超绿水稻的影响程度明显小于其他两个品种(品系);在各氮肥处理下,SN19-6的净光合速率(Pn)、气孔导度(GS)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)都高于对照,并在低肥处理下SN19-6仍能保持较高的Pn、CCI、Gs;SN19-6的最大荧光产量(Fm)、原初光能转化率(Fv/Fm)和PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)受氮肥的影响较小,且在各个氮肥处理下都高于SN07-015和丰锦。在低肥处理下,SN19-6的Fm、Fv/Fm和Fv/Fo仍然能保持较高水平,且SN19-6仍然有较高的硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量。超绿水稻SN19-6的光合速率受氮肥影响较小,在较低的氮肥水平下仍具有较高的光合速率,其硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量也没有受到明显的影响。这种特殊水稻种质对于提高水稻的氮肥利用效率可能具有重要作用。     

水稻不同生育时期N素营养对FACE响应的研究

2001、2002年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)系统平台,研究不同施N量条件下,对武香粳14不同生育时期N素含量、N素吸收、N素分配和N素效率的影响,结果表明：(1)除移栽后16 d,FACE使其他生育期稻株含N率显著或极显著下降,生育中期的降幅大于生育前、后期;(2)FACE使水稻不同生育期N素吸收量增加,生育前期     

不同氮效率茄子氮代谢相关酶活性的差异

以3个不同氮效率基因型茄子为供试材料,采用大田培养,研究了正常供氮和低氮胁迫下,茄子幼苗期到结果期的氮代谢相关酶活性,探讨氮代谢相关酶活性的差异.结果表明,与正常供氮相比,低氮胁迫下,不同氮效率基因型茄子的硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性均降低,且大多数指标达到显著水平.与低氮高效基因型07-860及氮双低效基因型07-857相比,氮双高效基因型07-862具有较强的氮代谢相关酶活性.在供氮水平相同条件下,通过对幼苗期至结果期不同氮效率基因型进行GS及NR活性测定,选择具有相对高活性GS及NR的氮效率基因型是对氮高效基因型的有效早期选择.     

利用分子标记鉴定水稻品种的Wx等位基因及其与直链淀粉含量的关系

应用Wx基因的微卫星标记484/485和PCR-AccⅠ分子标记对93份籼、粳水稻品种（系）的Wx基因的多态性进行了研究,并探讨了不同基因型与直链淀粉含量的关系。484/485扩增结果表明,该微卫星标记表现为3种基因型,即Wx1Wx1、Wx2Wx2和Wx3Wx3,其中籼稻以Wx1Wx1和Wx3Wx3为主,粳稻以Wx2Wx2为主,具有Wx1Wx1和Wx2Wx的品种（系）直链     

水稻光合作用及相关生理性状的QTL分析

为了探讨光合作用及相关生理性状的遗传规律，利用由籼稻品种IR24 和粳稻品种Asominori杂交衍生的65个染色体片段置换系（Chromosome Segment Substitution Lines, CSSL）为材料，研究了水稻光合作用及相关生理性状的QTL。在水稻抽穗后7 d测定叶片光合速率（Pn）、蒸腾速率（G_s）、气孔导度（T_r）、细胞间隙CO₂浓度（C_i）、叶绿素含量（CHL）、全氮含量（TLN）。共检测到10个QTLs，分布于第1、3、4、5、7、8和10染色体上，LOD值在2.77~8.42之间，贡献率为9.5%~46.5%。其中仅有控制气孔导度的qGs-8 与控制叶绿素含量的qCHL-8以及第10染色体上控制气孔导度的qGs-10与控制细胞间隙CO₂浓度的qCi-10位置相同，分别位于第8染色体上标记R727和第10染色体上标记C1166附近。其他QTL在染色体上的位置不同，暗示了水稻光合功能遗传规律的复杂性。     

模拟大气温度和CO_2浓度升高对双季稻氮素利用的影响

未来气候主要表现为大气温度和CO2浓度升高的变化趋势,升温2℃和CO2浓度达到450μL L–1(同比增加60μL L–1)情景是哥本哈根共识下的安全阈值。本研究采用自主研制的开顶式气室(open-top chamber,OTC)进行双季稻大田原位模拟试验,以早稻两优287和晚稻湘丰优9号为试验材料,设置了大田(UC)、对照(CK)、增温2℃(CT)、增CO2 60μL L–1(CC)和同时增温2℃增CO2 60μL L–1(CTC)5个处理,研究温度和CO2浓度升高对双季稻产量和氮素利用的影响。结果表明,早稻CT的籽粒产量和氮素积累量均低于CK,CC和CTC比CK提高籽粒产量19.7%和2.0%,提高氮素积累量15.7%和5.1%;晚稻CT、CC和CTC籽粒产量和氮素积累量比CK分别提高9.2%、14.4%和18.8%,及7.3%、10.2%和15%。茎叶氮素转运率和贡献率早稻CC和CTC略低于CK,晚稻CC、CTC均高于CK。氮素吸收利用率早稻以CC最高(45.7%),晚稻以CTC最高(48.5%),分别比CK提高了35.5%和33.1%。氮素农学利用率与之一致,早稻和晚稻的CC和CTC均最高(23.1 kg kg–1和26.9 kg kg–1),比CK提高了56.3%和46.2%。氮素生理利用率早稻和晚稻均以CC最高,相比CK提高了12.7%和10.5%,但差异不显著。CK与UC之间各项指标差异不大,这表明OTC覆盖对水稻生长造成的影响在可接受误差之内。综上所述,本研究认为温度升高2℃对早稻产量和氮素利用倾向于不利影响,对晚稻则相反;CO2浓度增加60μL L–1对早稻和晚稻产量和氮素利用倾向于有利影响;同时增温和增CO2对早稻表现抵消作用,对晚稻表现协同作用。     

不同氮效率水稻品种叶片光合作用及氮利用特征的差异分析

以扬稻6（氮高效品种）、武玉粳3（氮低效品种）为材料,在含有2.86mmol/L NH₄ ⁺溶液培养条件下,分别在开花期和灌浆期分析了中位叶、旗叶的净光合速率、氮同化酶的活性、叶片氮含量与转移率以及对子粒的贡献。结果表明：（1）旗叶的净光合速率显著高于中位叶;扬稻6旗叶的净光合速率显著高于武玉粳3,而中位叶净光合速率在品种间差异不显著。（2）硝酸还原酶活性（NRA）、谷氨酰胺合成酶活性（GSA）是中位叶高于旗叶、灌浆期高于开花期、扬稻6高于武玉粳3。从开花到灌浆期,旗叶可溶性糖含量呈增加的趋势,而中位叶可溶性糖含量呈减少的趋势。旗叶可溶性糖含量高于中位叶、扬稻6高于武玉粳3。可溶性蛋白含量呈下降的趋势,扬稻6可溶性蛋白含量高于武玉粳3。扬稻6、武玉粳3中位叶可溶性蛋白的转出率分别是50.3%、37.6%;旗叶可溶性蛋白的转出率分别是69.5%、44.4%。（3）中位叶总氮积累量显著高于旗叶、开花期显著高于灌浆期。扬稻6中位叶、旗叶氮转移量分别为35.6%、34.7%;武玉粳3中位叶、旗叶氮转移量分别为26.9%、35.3%。（4）去除中位叶,子粒氮分别比对照减少了6.9%（扬稻6）、4.6%（武玉粳3）;子粒产量分别比对照减少了7.3%（扬稻6）、4.9%（武玉粳3）。去除旗叶,子粒氮分别比对照减少了10.5%（扬稻6）和9.2%（武玉粳3）;子粒产量分别比对照减少了13.8%（扬稻6）、11.1%（武玉粳3）,表明旗叶对子粒氮和产量的贡献更大。总之,氮高效品种旗叶光合作用和氮同化能力显著高于氮低效品种,另一方面,其中位叶储存的氮也能及时转移到子粒中,提高了氮效率,这反映了不同氮效率品种氮素利用差异的机制。     

水稻叶鞘相关性状的遗传分析

本研究以典型釉粳交(春江06/台中本地1号)的F1代花药加倍的DH群体为材料,系统考察了DH群体及其双亲在抽穗期的叶鞘长、叶鞘重、叶鞘厚等性状上的分布情况.结果表明,叶鞘长度的遗传力较高,受环境的影响相对较小,叶鞘长与叶鞘厚及叶鞘干重间大多呈极显著的正相关.QTL分析共检测到31个与叶鞘有关的QTL,分布于水稻第1、第...     

不同水、氮供应条件下水稻锰素营养状况研究

为探明不同水、氮供应条件下水稻锰素营养状况，观察了不同地下水埋深模拟水分胁迫、铵态氮和硝态氮施用比例对水稻锰素养分吸收的影响，并分析比较了8个水稻品种在水、旱作条件下分蘖期和成熟期植株样品的锰含量。结果表明，在10~50 cm范围内，随着地下水埋深增加剖面各层土壤中有效性锰含量显著下降，平均从3.96 mg·kg相似文献   

氮肥配施纳米镁对水稻产量、品质和氮肥利用率的影响

以水稻品种南粳9108为试验对象,于2019-2020年在扬州大学校内试验基地采用盆栽试验研究纳米镁（12kg Mg/hm²）在0、225、270、315kg N/hm²条件下对水稻的产量、稻米品质及氮素利用率的影响。结果表明,纳米镁的施用能有效提高产量和氮肥利用率。相同氮肥施用水平下,施用纳米镁处理的水稻产量均高于不施镁处理,2年籽粒产量分别提高2.85%~8.86%和5.22%~7.16%,单位面积穗数和穗粒数显著提高。与不施镁处理相比,施用纳米镁处理的氮肥利用率提高了4.18%~5.97%,稻米品质也有一定改善。施用纳米镁处理的稻米整精米率和蛋白质含量分别提高了3.51%和6.26%,垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量分别降低了2.45%、2.40%和4.30%,胶稠度变化不明显。与不施镁处理相比,施用纳米镁处理的稻米食味值、峰值黏度、热浆黏度和崩解值分别提高了0.79%、1.35%、1.64%和0.48%,最终黏度降低了0.66%,但均未达到显著差异。兼顾产量和稻米品质,在225~270kg/hm²的施氮量下,施用纳米镁有利于实现水稻的高产高效优质栽培。     

夏玉米光合特性对氮素用量的反应

随氮素用量增加,植株下位叶、穗位叶和上位叶的光合速率（P_n）、叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（Pro）、Hill反应活性、Ca²⁺-ATPase活性、Mg²⁺-ATPase活性和PEPCase活性均不断增大。植株不同叶位Pn和Pro随生长进程均不断下降;不同叶位Chl的变化动态表现为下位叶在各测定时期之间差异较小、穗位叶和上位叶为单峰曲线。Hill反应活力、Ca²⁺-ATPase活性和Mg²⁺-ATPase活性的变化规律不同,随生长进程表现不断下降、单峰曲线和双峰曲线等不同形式。各叶位PEPCase活性均表现单峰曲线型变化。随氮素用量增加,叶源量、生物产量和籽粒产量不断增加。适量施氮具有全面改善玉米光合效率和内在生理、生化过程的作用。Ca²⁺-ATPase活性是影响光反应活力的重要因素;在叶片生长前中期,P_n受到PEPCase的影响较小,主要受到光反应活力和暗反应效率的调控。可采用叶源量作为玉米单株生产力的参考诊断指标。