小麦氮素利用效率的基因型差异及相关特性分析

【目的】对长江中下游麦区小麦种质进行氮素利用效率基因型差异分析,明确不同种质材料的氮素利用特性,为小麦氮素高效育种及相关分子机理研究奠定基础,同时探讨氮素利用效率与不同生育期性状的相关关系,为建立小麦氮素高效利用的评价指标提供参考。【方法】大田条件下,设置低氮(纯氮62.55 kg·hm~(-2))和正常氮(纯氮187.5 kg·hm~(-2))2种氮素水平,以主要来自于长江中下游麦区不同时期的小麦种质118份为材料进行氮素利用效率基因型差异分析,通过对苗期地上部干重、分蘖数、叶绿素含量;花期地上部干重、植株氮素浓度、氮素积累量;灌浆期旗叶叶绿素含量;成熟期籽粒产量、茎秆重、籽粒氮素浓度、茎秆氮素浓度、籽粒与茎秆氮素积累量、穗数、穗粒数、千粒重、收获指数和氮素收获指数等22个性状的测定与计算,研究氮素利用效率与不同性状之间的相关关系,并根据材料的氮素利用效率差异对不同种质材料进行划分。【结果】供试小麦材料在2种氮素水平下,各研究性状均存在较大的差异。相关性分析显示植株成熟期茎秆重、地上部生物学产量、收获指数、穗数、植株花期生物学产量、成熟期籽粒氮素积累量、茎秆氮素积累量、氮素收获指数和花期氮素积累量均与籽粒产量呈显著正相关关系;植株氮素生理利用率除了与氮素收获指数显著正相关外,与茎秆重、穗数、籽粒和茎秆氮素浓度及氮素积累量均显著负相关。根据2种氮素水平下产量,供试材料被划分为双高效型、双低效型、高氮高效型和低氮高效型。双高效型和高氮高效型材料对增施氮素反应更为敏感。低氮高效型材料灌浆期旗叶叶绿素含量显著高于其他3种类型,说明氮素胁迫条件下,旗叶持绿性有助于提高植株氮素利用效率。【结论】供试小麦材料氮素利用效率在不同氮素水平下差异显著。不同氮效类型小麦材料对氮素响应不同,高氮高效型对氮素反应敏感,适合于高氮种植;双高效型和低氮高效材料具有耐贫瘠的能力,是氮素高效育种的优质材料。在2种氮素水平下,除了植株成熟期及花期地上部干重、植株氮素积累量等常规指标外,植株穗数也可作为小麦氮素高效利用的评价指标。     

不同冬小麦品种产量和氮素吸收利用效率差异

【目的】研究新疆南疆不同冬小麦品种产量、氮素吸收利用效率的差异及对氮肥的响应,为小麦氮高效育种、氮高效品种选择及氮肥优化施用提供参考依据。【方法】设置3个施氮量,选择新疆南疆种植12个品种（系）为材料,研究不同氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素积累量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标差异。【结果】随着施氮量的增加不同品种收获穗数、穗粒数增加,千粒重降低,氮素积累量和产量增加;氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率随着施氮量的增加而降低。氮素利用率较高品种为新冬40号,新冬60号,15/6317。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,在不施氮（N_o）条件下新冬40号,新冬60号,15/6317氮素利用率高主要是氮素吸收效率和氮素利用效率的共同作用,以氮素利用效率为主;在施氮条件下新冬60号和新冬40号在氮素吸收效率高来自其较高氮素吸收能力,而15/6317氮素利用率较高是氮素吸收效率和氮素利用效率的共同作用。【结论】不同品种达到氮高效的途径不同,针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行调控,提高小麦氮素吸收和利用效率。     

不同氮效率基因型小麦根系吸收特性与氮素利用差异的分析

【目的】通过研究分析不同基因型小麦根系吸收特性与地上部氮素利用的差异,明确不同氮效率基因型小麦氮素吸收利用的生理机制,为氮高效小麦品种的选育和高效栽培提供理论依据。【方法】2012—2015年采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,在不同氮效率品种筛选的基础上,以氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28、开麦20为试验材料,在不同氮素水平条件下研究其根冠关系、根系生物量、根系吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力以及地上、地下部氮素转运分配能力的差异。【结果】两类品种小麦拔节期前根系特性无明显差异,拔节期之后氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28根系生物量、根冠比、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积均显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366根系活力显著高于氮低效品种周麦28和开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28氮素积累量和花后氮素吸收量也显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366籽粒产量、植株氮素利用效率、氮肥生理利用率、花前氮素转运量、氮素籽粒分配比例均显著高于氮低效品种周麦28、开麦20。与常规供氮水平相比,降低供氮量,4个基因型小麦根系生物量、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟氮素积累量、花前氮素转运量和产量降低,根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用效率升高。增加供氮量,根系生物量表现为周麦27、郑麦366、开麦20降低而周麦28增加。4个基因型小麦根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟期氮素积累量、花前氮素转运量和产量均显著升高,而根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用率降低。【结论】氮高效品种周麦27、郑麦366较高的根系生物量、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积促进了其对氮素的吸收,是氮高效的基础。较高的氮素转运、氮素籽粒分配能力和合理的根冠比促进了其对氮素的高效利用,是氮高效的关键。氮低效品种周麦28虽然也有较强的氮素吸收能力,但其氮素转运能力过低、生育后期根冠比过大限制了植株对氮素的合理利用,不利于氮效率的提高。氮低效品种开麦20氮素吸收能力不足,不能满足地上部生长的需要,限制了氮效率的提高。     

泾惠渠灌区不同水氮供应对冬小麦氮素吸收运转的影响

【目的】研究泾惠渠灌区不同水氮供应对冬小麦植株氮素吸收运转的影响,为泾惠渠灌区提供合理的灌水施肥运筹方式。【方法】在泾惠渠灌区,通过田间小区试验研究不同灌水(W_(90)和W_(120),即灌水定额为90和120mm)和施氮(底肥60和120kg/hm~2,追肥0,60和120kg/hm~2,即施氮的底追肥处理组合为N_(60/0),N_(60/60),N_(60/120);N_(120/0),N_(120/60),N_(120/120))对冬小麦籽粒产量、各部位氮素积累量、氮素利用效率等的影响。【结果】除净积累量对籽粒氮的贡献率及氮素收获指数外,灌水和施氮对冬小麦籽粒产量、各器官氮素积累量、氮素转移量、氮素利用效率、氮肥农学利用效率均有显著影响。低水处理(W_(90))的籽粒产量、氮素积累量、氮肥农学利用效率显著高于高水处理(W120),其中产量增幅为4.88%~7.44%,植株氮素积累量增幅为6.15%~18.66%,氮肥农学利用效率增幅为19.48%~35.94%。随施氮量的增加,冬小麦籽粒产量、氮素积累量均呈显著增长趋势,其中籽粒产量表现为N_(0/0)(5 653.68kg/hm~2)N_(60/0)(6 777.71kg/hm~2)N_(60/60),N_(120/0)(7 165.63kg/hm~2)N_(60/120),N_(120/60)(7 376.92kg/hm~2)N_(120/120)(7 659.88kg/hm~2);氮素积累量表现为N_(0/0)(188.97kg/hm~2)N_(60/0)(229.49kg/hm~2)N_(60/60),N_(120/0)(275.23kg/hm~2)N_(60/120),N_(120/60)(310.00kg/hm~2)N_(120/120)(327.40kg/hm~2);当施氮量过高时,继续增加施氮量对冬小麦籽粒产量和氮素积累量的调节作用不显著。总施氮量相同的条件下,适当提高追肥的施氮比例,有利于提高产量、各器官氮素积累量及各营养器官氮素转移量,其中N_(60/60)与N_(120/0)处理相比,W_(90)和W_(120)灌水水平下籽粒产量分别提高3.92%和4.44%,各器官氮素积累量提高11.43%~27.99%,各营养器官转移量提高18.37%~71.81%;N_(60/120)与N_(120/60)处理相比,各营养器官转移量提高15.06%~39.63%。【结论】综合考虑籽粒产量、氮肥农学利用效率和氮素利用效率等因素,灌水定额为90mm、底肥施氮量60kg/hm~2、追肥施氮量120kg/hm~2,即W_(90)N_(60/120)为本试验条件下泾惠渠灌区冬小麦的最佳水氮组合。     

不同氮素利用效率基因型油菜氮素营养性状的差异

【目的】研究盆栽条件下不同氮素利用效率基因型油菜氮素营养性状的差异,为揭示植物高效利用氮素的机理和氮高效基因型油菜品种的选育提供依据。【方法】在低氮(施N 0.1g/kg)和高氮(施N 0.3g/kg)条件下,采用土培盆栽试验对50份不同基因型甘蓝型油菜的氮利用效率进行分析,从中筛选氮高效基因型和氮低效基因型油菜,研究不同氮利用效率基因型油菜各器官及其不同生长阶段的氮含量、氮素累积量及各器官氮累积量占植株总氮素累积量的比例的差异。【结果】1)油菜氮利用效率与籽粒、果荚皮壳、茎叶氮含量均呈显著或极显著负相关,无论氮素供应水平高低,氮高效基因型各器官氮含量均低于氮低效基因型。2)高氮条件下,油菜氮利用效率与果荚皮壳、茎叶、根系氮素累积量和植株总氮累积量均呈显著或极显著负相关;成熟期氮高效基因型油菜果荚皮壳、茎叶、根系氮素累积量和总氮素累积量均显著低于氮低效基因型。低氮条件下,油菜氮利用效率与成熟期果荚皮壳、茎叶氮素累积量均呈显著或极显著负相关,而与成熟期籽粒氮素累积量和植株总氮累积量呈显著正相关;氮高效基因型油菜的籽粒氮素累积量显著高于氮低效基因型,果荚皮壳和茎叶氮素累积量均低于氮低效基因型,总氮素累积量高于氮低效基因型。3)高氮条件下,油菜氮利用效率与茎叶和根系氮素累积量占总氮素累积量的比例均呈显著或极显著负相关,而与籽粒氮素累积量占植株总氮素累积量的比例呈极显著正相关;氮高效基因型油菜籽粒氮素累积量占总氮素累积量的比例明显高于氮低效基因型,而茎叶和根系氮素累积量占植株总氮素累积量的比例均明显低于氮低效基因型。在低氮条件下,油菜氮利用效率与果荚皮壳、茎叶和根系氮素累积量占植株总氮素累积量的比例均呈显著或极显著负相关,而与籽粒氮素累积量占植株总氮素累积量的比例呈正相关;氮高效基因型籽粒氮素累积量占总氮素累积量的比例明显高于氮低效基因型,而果荚皮壳和茎叶氮素累积量占总氮素累积量的比例则明显低于氮低效基因型。4)相对于氮低效基因型,氮高效基因型油菜氮含量对氮素反应更敏感;氮低效基因型油菜氮素累积量对氮素供应水平的敏感性较氮高效基因型油菜高。无论是氮高效基因型还是氮低效基因型,茎叶和果荚皮壳氮含量及氮素累积量对氮素的反应均较籽粒和根系敏感。【结论】不同氮素利用效率油菜的氮含量、氮素累积量和氮素分配比例以及对供氮水平的敏感性存在明显差异。     

福建杂交早稻氮素吸收及利用效率的研究

对福建杂交早稻金优2155和T78优2155进行施氮量试验,结果显示,两品种各器官的含氮量随着植株生长发育进程而逐渐降低;移栽后,两品种各生育期各器官的含氮量、氮素积累量、籽粒中氮素来自营养体转运量随施氮量的增加而增加;T78优2155氮素积累量和灌浆期间籽粒的氮素吸收更依赖于营养体;两品种的氮收获指数、土壤氮贡献率在不同氮肥处理间差异不显著,两品种的氮收获生理效率随施氮量的增加而减少,而两品种的氮肥利用率随施氮量的增加表现出不同的变化趋势。     

北方地区不同黄瓜品种氮素吸收与利用效率的差异

【目的】研究北方地区栽培黄瓜品种氮素吸收利用的差异,为氮高效黄瓜品种筛选提供参考依据。【方法】选用华北型黄瓜品种为材料,采用二因素裂区设计,以氮素营养水平为主区,设低氮素(3.5 mmol·L-1)和高氮素(11.0 mmol·L-1)两个水平;以品种为副区,设32个水平,进行水培试验。测定含氮量、氮素吸收与利用效率,并划分品种营养效率类型。【结果】供试黄瓜品种在两个氮素水平下氮素吸收效率和氮素利用效率的相关指标均存在显著差异。两氮素水平下的植株干物重(CV N3.5 21.49%和CV N11 18.51%)、氮素吸收效率(CV N3.5 19.90%和CVN11 19.94%)和氮素利用指数(CV N3.5 25.49%和CV N11 19.25%)均有较大的品种差异。干物重与茎叶氮素累积量和氮素利用指数极显著相关(P0.01),相关系数分别为rN3.5 0.933**和rN11 0.925**,rN3.5 0.964**和rN11 0.941**。氮素吸收效率与茎叶氮素累积量和氮素利用指数极显著正相关,相关系数分别为rN3.5 0.986**和rN11 0.963**,rN3.5 0.809**和rN11 0.768**;氮素利用效率与茎叶含氮量极显著负相关,相关系数分别为rN3.5-0.909**和rN11-0.886**。以两个氮素水平下的植株干物重平均值为标准,对黄瓜品种的氮素营养效率进行分类,干物重大于平均值的为高效型,小于平均值的为低效型,可将32个华北型黄瓜品种分成4种氮素营养类型,即双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型。其中低氮高效型品种数量最少,占供试品种的15.6%。通径分析显示,氮素吸收效率在两氮素水平下对氮效率(植株干物重)的贡献率远大于利用效率,二者对氮效率的通径系数分别为qN3.5 1.069和qN11 0.931,qN3.5 0.347和qN11 0.361。【结论】黄瓜苗期的氮效率存在品种差异。植株干物重可作为同一供氮水平下苗期氮效率评价的首选指标,茎叶氮素累积量、茎叶含氮量和氮素利用指数可作为氮效率选择的次级指标。植株氮素吸收效率是品种苗期氮效率高的主要因素。水培试验可有效地反应不同黄瓜品种苗期氮素营养效率差异,为黄瓜品种苗期氮素营养效率的批量筛选和快速鉴别提供了可能。     

不同施氮水平对南方早稻氮素吸收利用及其产量和品质的影响

 在大田不同施氮条件下,研究了3个水稻品种的氮素吸收利用效率及其对产量和品质的影响。结果表明,施氮量增加,水稻氮素积累总量增加,而氮素的生产效率和收获指数下降。相同施氮量条件下提高穗肥比率,氮素积累量及其回收效率和运转效率增加,而氮素生产效率下降。不同施氮条件下水稻氮素吸收利用效率的变化对产量和品质性状产生重要影响,稻米蛋白质含量随氮素积累量增加而显著增加,随氮素生产效率提高而极显著下降;垩白米率及面积随氮素收获指数增加而显著提高。穗数随氮素积累量增加而显著增加,随氮素收获指数和氮素生产效率增加而显著下降;结     

不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征

【目的】明确不同氮肥生理利用率小麦品种的氮代谢差异,为小麦高产及合理施肥提供理论依据,实现小麦节氮增产。【方法】采用大田试验方法,从16个小麦品种中筛选出氮素利用效率差异显著的低氮高效型小麦品种漯麦18、豫麦49-198和低氮低效型品种西农509、豫农202。然后进一步分析两类品种在N0(CK),N120(120 kg·hm-2)和N225(225 kg·hm-2)3个供氮水平下各小麦品种的产量、叶片GS活性、可溶性蛋白、游离氨基酸、NO3-及全氮含量等氮代谢指标的差异。【结果】不同供氮水平下,氮肥生理利用率、产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量等均表现为低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198显著高于低氮低效品种西农509、豫农202。增加供氮量,两类品种的产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片GS活性等氮代谢同化物指标均增加,而氮肥生理利用率降低。但两类品种对供氮水平响应不同,与N0相比,增加供氮量,低氮低效品种西农509、豫农202地上部及籽粒氮积累量、叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量的增幅均高于低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198,但是,产量的增幅却显著低于低氮高效品种;氮肥生理利用率的降幅则以低氮高效品种显著高于低氮低效品种。【结论】低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198相对于低氮低效品种西农509、豫农202具有更高的产量及氮素利用效率是因为其具有较高的GS活性,从而促进了植株对氮素的吸收与同化,使整个氮代谢过程利用效率提高,获得更高产量。低氮高效品种耐低氮能力较强,增产潜力较大;低氮低效品种对氮肥反应较为敏感,但是其氮素分配利用能力较低。     

不同年代冬小麦品种氮素吸收利用和产量对施氮水平的响应

为探讨不同年代冬小麦品种施氮量与氮素吸收利用、产量及其构成因素的关系,于2014—2015年采用大田试验进行研究,选取20世纪60年代、80年代和21世纪以后具有代表性的小麦品种为材料,设置3个不同的氮素水平,分别为150、225、375 kg/hm~2,研究不同施氮量对不同年代冬小麦品种氮素吸收利用、干物质积累和产量的影响。结果表明,不同年代品种和氮肥施用量对冬小麦氮素吸收、干物质积累和产量均有显著影响。随施氮量增加,不同年代冬小麦品种氮素吸收利用效率均表现出递增趋势;在施氮量相同的条件下,2000s品种的氮素吸收利用效率、干物质积累量和产量均高于1960s和1980s的品种,主要归因于冬小麦氮素养分利用效率的提高,干物质积累速率在整个生育期均匀稳定,以及灌浆速率下降时间推迟,有利于"源"中积累的干物质向"库"中的转运。不同年代小麦品种的产量均在225 kg/hm~2的施氮量下达到最高水平。2000s以来选育的品种更注重小麦干物质的积累、氮素积累和氮素利用率,适量施氮(225 kg/hm~2)更有利于提高冬小麦产量。研究结果为冬小麦品种改良方向提供了借鉴和依据。     

夏玉米不同施氮水平土壤硝态氮累积及对后茬冬小麦的影响

【目的】探讨夏玉米季不同施氮水平土壤硝态氮（NO3--N）累积及对后茬冬小麦的影响,利用作物轮作降低土壤NO3--N累积,减缓其淋洗,以提高氮肥周年利用率。【方法】夏玉米季设置不同施氮量处理,冬小麦采取节水省肥栽培,研究夏玉米收获后土壤剖面累积的NO3--N对冬小麦生长发育、产量及NO3--N累积动态的影响。【结果】夏玉米季施氮量与作物收获后土壤剖面NO3--N累积量,NO3--N累积量与冬小麦的产量都呈极显著线性正相关关系。冬小麦季采取限氮或不施氮处理作物收获后土壤剖面各层NO3--N含量,与夏玉米收获后相比都有显著降低。夏玉米季施氮240 kg•hm-2、冬小麦季施氮157.5 kg•hm-2（N240+157.5）或者冬小麦季不施氮前茬夏玉米季施氮360 kg•hm-2（N360+0）都能满足冬小麦各生育时期对氮的需求,产量、吸氮量和周年氮肥利用率相近且都保持较高的水平,但夏玉米季高施氮处理,当季氮存在很大的淋洗等损失风险。【结论】夏玉米季施入的氮肥对后茬冬小麦有很强的有效性,小麦季采取节水省肥栽培,能显著减少前茬作物收获后残留的NO3--N,减缓其淋洗,同时保障作物产量,提高氮肥利用率。生产中氮肥的合理分配应充分考虑前茬残留氮素对后茬的有效性。     

不同滴灌毛管布置模式棉花水氮耦合效应

 【目的】研究施肥量和灌水量对不同滴灌模式棉花产量、氮素利用效率（NUE）、水分利用效率（WUE）的水氮耦合效应的影响。【方法】试验设置1带4行、2带4行、2带6行3种滴灌模式，灌水量和施氮量采用二次通用旋转组合设计，进行大田小区棉花膜下滴灌试验。【结果】棉花产量的水氮耦合效应：灌水量和施氮量对棉花产量的影响，1带4行为灌水量＞施氮量，2带4行和2带6行为施氮量＞灌水量。在灌水量65.1～284.9 mm的范围内，3种滴灌模式棉花产量与灌水量呈显著正相关。棉花产量与施肥量，1带4行施氮量16.2～94.2 kg?hm-2呈显著的正相关，2带4行在施氮量为16.2～69.0 kg?hm-2呈负相关，施氮量为69.0～94.2 kg?hm-2呈正相关。2带6行施氮量为16.2～55.2 kg?hm-2呈正相关，施氮量为55.2～94.2 kg?hm-2呈负相关。棉花NUE的水氮耦合效应：灌水量和施氮量对棉花NUE的影响，3种模式均为施氮量＞灌水量。氮素利用效率与施氮量的关系，1带4行施氮量16.2～82.2 kg?hm-2，施氮量与NUE呈显著负相关，当施氮量为82.2～94.2 kg?hm-2呈显著正相关。2带4行施氮量16.2～69.0 kg?hm-2呈显著负相关，当施氮量为69.0～94.2 kg?hm-2呈显著正相关。2带6行在施氮量16.2～94.2 kg?hm-2呈负相关。在灌水量65.1～284.9 mm的范围内，3种滴灌模式氮素利用效率与灌水量呈正相关。棉花WUE的水氮耦合效应：灌水量和施氮量对棉花WUE的影响，1带4行和2带4行灌水量＞施氮量，2带6行为施氮量＞灌水量。施氮量与水分利用效率，1带4行呈正相关，2带4行施氮量为16.2～41.4 kg?hm-2呈负相关，施氮量为44.2～94.2 kg?hm-2呈正相关。2带6行在施氮量为16.2～55.2 kg?hm-2呈正相关，施氮量为55.2～94.2 kg?hm-2呈负相关。在灌水量65.1～284.9 mm范围内，3种滴灌模式棉花水分利用效率与灌水量均呈负相关。【结论】根据不同滴灌模式对水氮耦合效应，建立以棉花产量、NUE、WUE为目标的不同滴灌模式水氮管理策略，得出2带4行棉花滴灌模式为最能够促进水氮耦合效应发挥、有利于膜下滴灌棉花生长的田间水氮管理模式。     

有机肥料氮替代部分化肥氮对稻谷产量的影响及替代率

 【目的】试图探索出有机肥料氮替代化肥氮的最适替代率，为研制水稻专用有机无机复合肥奠定基础。【方法】试验在江苏省常熟市进行，采用田间试验研究4个氮用量下（0、180、240和270 kg?hm-2）有机肥料氮替代部分化肥氮对水稻（4007和常优1号）产量、氮肥利用率和土壤矿质态氮的影响。【结果】（1）与单施化学氮肥相比，氮用量为180 kg?hm-2并且有机肥料氮的替代率在15%～30%或氮用量为240 kg?hm-2并且有机肥料氮的替代率在10%～20%时，能够显著提高水稻的稻谷产量。两个水稻品种（4007和常优1号）的稻谷产量分别达到8 242～10 187 kg?hm-2和10 048～11 654 kg?hm-2;（2）与单施化肥相比，氮用量在180 kg?hm-2并且有机肥料氮的替代率在15%～30%或氮用量在240 kg?hm-2并且有机肥料氮的替代率在10%～20%时，两个水稻品种的氮素累积量分别为172.6～256.4 kg?hm-2、185.9～235.6 kg?hm-2，显著高于单施化学氮肥处理，此时，氮肥利用率也达最高，分别为36.6%～48.1%、34.3%～40.0%;（3）与单施化学氮肥相比，氮用量在180 kg?hm-2并且有机肥料氮的替代率在15%～30%或者氮用量在240 kg?hm-2并且有机肥料氮的替代率在10%～20%时可以获得较为平稳的氮素供应过程。 【结论】有机肥料氮与化肥氮配施能获得比单施化学氮肥处理更高或持平的稻谷产量并有效地提高水稻的氮肥利用率。     

冬油菜施氮的增产和养分吸收效应及氮肥利用率研究

 【目的】分析当前生产条件下长江流域冬油菜施氮增产效应及氮肥利用率,为冬油菜进一步增产和提高氮肥利用率提供依据。【方法】总结2004—2006年在长江流域10个省的73个油菜肥效田间试验数据,通过增产量、增产率、偏生产力、农学效率、生理利用率及表观利用率等指标分析长江流域冬油菜施氮增产效应及氮肥利用率。【结果】长江流域油菜施氮增产效果显著,当氮肥用量为180 kg?hm-2 时,平均增产油菜籽1 109 kg?hm-2,增产率为71.7%,地上部生物总量增加72.7%,但施氮对油菜收获指数无明显影响;施氮处理收获期地上部氮、磷和钾养分吸收量分别比不施氮处理增加90.0%、55.4%和59.8%,氮素收获指数随氮肥的施用而明显下降,磷及钾素收获指数则呈现上升趋势;氮肥偏生产力、农学效率、生理利用率及表观利用率分别为14.7 kg?kg-1、6.2 kg?kg-1、18.5 kg?kg-1和34.6%。【结论】在磷、钾及硼肥基础上施用氮肥,能明显提高油菜地上部生物量及氮、磷、钾养分吸收量,从而显著增加了油菜籽产量;油菜生产的氮肥利用率还不高,改进技术措施提高利用率的空间还很大。     

新疆超高产杂交棉的光合生产特征研究

 【目的】研究超高产条件下棉花的光合生产特征,总结超高产形成规律,提出超高产的产量结构和光合生理指标,对挖掘品种产量潜力,构建超高产栽培技术体系具有重要意义。【方法】以杂交棉标杂A1为研究对象,采取定向培育超高产试验示范田,以一般产量水平条件下常规棉品种（系）为对照,研究超高产条件下标杂A1产量形成过程中叶面积指数、叶绿素相对含量（SPAD值）、光合速率和光合物质积累与分配等变化。【结果】与常规高产棉田相比,标杂A1皮棉单产达到3 500 kg?hm-2时,叶面积指数高且持续期长,叶绿素SPAD值、单叶光合速率在盛铃期至初絮期显著高于对照;群体光合速率峰值高且持续时间长,群体呼吸速率占群体总光合的比例在生育中后期保持在较低水平,初絮期显著低于常规高产棉田;营养器官光合物质积累直线增长期起始时间早、积累持续时间长、物质积累量大,群体总光合物质和生殖器官光合物质积累直线增长期及积累速率峰值出现较晚,积累活跃期较长,物质积累强度大。【结论】杂交棉标杂A1皮棉单产达到3 500 kg?hm-2的产量结构和生育期主要光合生理指标：总铃数每公顷应大于150万个,单铃重大于5.5 g,衣分不低于44%;叶面积指数在盛铃前期应达4.9～5.2,初絮期应维持在3.3以上;叶绿素SPAD值在盛铃期达到65.4～66.5,初絮期仍在64.8以上;单叶光合速率在盛蕾期至盛铃期保持在32.2～36.5μmol?m-2?s-1,初絮期应高于22.2μmol?m-2?s-1;群体光合速率盛铃前期达43.4μmol?m-2?s-1,初絮期在16.3μmol?m-2?s-1以上;总光合物质积累量达26 345.4 kg?hm-2,经济系数不低于31%。     

施肥水平对不同氮效率水稻氮素利用特征及产量的影响

【目的】研究不同施肥水平下不同氮效率杂交水稻产量差异与氮素吸收和利用的关系,以期为水稻品种改良和高产高效栽培技术提供依据。【方法】以氮高效品种(德香4103)和氮低效品种(宜香3724)为材料,通过设置低肥(75 kg N·hm~(-2),37.5 kg P_2O_5·hm~(-2),75 kg K_2O·hm~(-2),记为N_1P_1K_1)、中肥(150 kg N·hm~(-2),75 kg P_2O_5·hm~(-2),150 kg K_2O·hm~(-2),记为N_2P_2K_2)、高肥(225 kg N·hm~(-2),112.5 kg P_2O_5·hm~(-2),225 kg K_2O·hm~(-2),记为N_3P_3K_3)3种施肥水平,并在各施肥水平下均增设一不施氮处理,研究其对不同氮效率水稻产量和氮素利用效率的影响及其结实期氮素吸收、转运和分配特性。【结果】品种与施肥水平对杂交稻主要生育时期及各生育阶段氮素的累积、转运、分配,以及氮素利用特征和产量均存在显著影响;品种对氮肥回收利用率、千粒重,以及总颖花数的影响均不同程度的高于施肥水平的调控效应;施肥水平对主要生育时期及各生育阶段氮素的累积,结实期叶片和茎鞘氮的运转,以及产量调控作用显著。N_2P_2K_2相对于N_1P_1K_1处理能促进不同氮效率水稻主要生育时期及各生育阶段氮素的累积,提高氮收获指数,促进结实期叶片和茎鞘中氮素的运转,进而显著提高稻谷产量及氮肥利用效率,且N_2P_2K_2均显著高于同品种下其他的肥料施用处理,为本试验最佳的氮磷钾肥施用模式;N_3P_3K_3处理易造成结实期叶片及茎鞘中氮滞留量增加,氮转运贡献率显著降低,导致产量及氮肥利用效率显著降低。氮高效品种具有总颖花数、结实率高的特征,其主要生育时期氮素累积量,氮素干物质生产效率,氮素稻谷生产效率及氮素收获指数等均显著高于氮低效品种,但千粒重并不是氮高效品种所独有的特征;此外,氮高效品种结实期更有利于叶片与茎鞘氮素的运转及穗部氮素的累积,尤其氮高效品种具有较高的茎鞘氮素转运率,其与氮肥生理利用率、回收利用率及农艺利用率均存在显著正相关性(r=0.699*—0.743*),是导致不同氮效率品种氮肥利用效率、产量差异的重要因子,可作为氮效率及品种鉴选的评价指标,也可以以进一步提高抽穗至成熟期氮高效水稻品种茎鞘氮素运转率,作为实现水稻高产与氮高效利用协调统一的另一重要途径。【结论】本试验条件下,氮高效品种具备的结实期茎鞘高氮素转运、高总颖花数及结实率是优于氮低效品种而形成产量差异的主要因素,N_2P_2K2_为氮高效品种配套的最优氮磷钾肥施用模式。提高抽穗期至成熟期氮累积量,促进叶片与茎鞘氮运转量,尤其应提高茎鞘氮素运转率,可实现高产与氮高效利用的同步提高。     

不同管理模式下农田水氮利用效率及其环境效应

 【目的】定量化不同水氮管理模式下的农田水氮利用效率和环境效应，为制定优化的水肥管理措施提供理论指导。【方法】在华北平原北部的冬小麦-夏玉米轮作区，设置了农民习惯和基于土壤水分养分实时监测的优化管理两种水氮管理模式。首先，应用田间系统的观测数据（2004年10月至2006年9月）对水氮管理模型进行了校验，然后应用校验后的模型计算得到了两种水氮管理模式下的作物产量、农田水分渗漏、氮素淋失、气体损失和水氮利用效率等。【结果】2年内农民习惯和优化管理下的灌水量差别不大，而优化管理的施肥量（540 kg N·hm-2）仅为农民习惯施肥量（1 100 kg N·hm-2）的一半。农民习惯和优化管理模式下的作物年平均产量分别为11 579和11 748 kg·hm-2；两者的水分利用效率分别为1.65和1.72 kg·m-3；氮素利用效率分别为15和24 kg·kg-1 N。氮素淋失和氨挥发是氮素损失的主要途径，农民习惯和优化管理下的氮素淋失分别为407和68 kg N·hm-2；氨挥发分别达到了282和104 kg N·hm-2。【结论】优化管理下的作物产量和水氮利用效率都高于农民习惯管理的，并且氮素损失明显低于农民习惯管理。因此，为了保证该地区的农业可持续发展，必须改进当前农民习惯的水氮管理措施。     

我国主要麦区主栽高产品种产量差异及其与 产量构成和氮磷钾吸收利用的关系

【目的】明确主栽高产品种产量差异与产量构成、氮磷钾吸收利用的关系,对于通过选育优良品种,进一步优化养分管理和栽培措施,缩小产量差,以指导我国主要麦区小麦的高产优质生产。【方法】于2016—2017年度在我国黄淮北片、黄淮南片和长江中下游3个主要冬麦区进行田间试验,种植各麦区主栽高产品种,研究高产小麦品种产量差异及其与干物质累积、产量构成和氮磷钾吸收利用之间的关系。【结果】黄淮北片、黄淮南片和长江中下游麦区籽粒产量均存在较大差异,分别介于7 751—8 702 kg·hm ^-2、7 302—8 413 kg·hm ^-2、5 554—到6 294 kg·hm ^-2。各麦区品种高产的原因不同,黄淮北片麦区,高产品种具有高的地上部生物量和收获指数,穗数也是高产的原因;黄淮南片麦区高的收获指数和穗粒数是高产的关键;长江中下游麦区高产的主要原因是高的收获指数和千粒重。黄淮北片麦区,高产品种有低的籽粒含氮量和需氮量以及高的氮生理效率;黄淮南片麦区,高产品种茎叶含磷量和需磷量较低,但磷生理效率和茎叶含钾量较高;长江中下游麦区,高产品种的籽粒含钾量低,籽粒含磷量和茎叶含磷钾量高,地上部氮磷吸收量高,磷生理效率低于而需磷量高于对照品种。【结论】总体来看,黄淮北片麦区鲁原118、黄淮南片濮麦168、长江中下游麦区华麦7号等具有较好的产量表现;在我国主要麦区,地上部生物量和收获指数仍是高产的关键,同时提高地上部养分吸收利用和养分收获指数,才能提高生理效率,降低养分需求量,实现小麦高产优质。     

氮素营养水平对棉花衰老的影响及其生理机制

 【目的】探讨在大田条件下，土壤氮素含量水平对棉花生长过程中叶片生理生化指标、干物质积累量、组织含水量、叶面积载荷量的影响，为调控棉花早衰和提高棉花产量提供依据。【方法】设置3个氮素水平（纯N：低氮 0 kg?hm-2;中氮189.50 kg?hm-2;高氮395.0 kg?hm-2）处理，研究棉花衰老过程中主茎功能叶的生理生化指标变化，植株的干物质积累量、组织含水量及载荷量特征。【结果】盛铃末期为处理间生理生化指标产生差异的起始时期。与中氮、高氮相比，从盛铃末期开始，低氮处理棉花的叶绿素含量、蛋白质含量、SOD和POD活性降低，组织含水量和干物质积累量快速下降，而MDA含量、叶面积载荷量快速升高，加速了棉株衰老的进程。增加氮素营养能够明显提高叶片的生理活性，提高组织含水量和干物质积累量，延缓衰老。【结论】在本试验条件下，盛铃末期是棉花叶片生理功能从旺盛生理功能到衰退的转折时期。土壤氮素含量与棉花衰老密切相关，低氮处理加速降低叶片的生理活性，造成早衰;中氮和高氮水平能够延缓棉花衰老现象。     

油菜专用控释尿素用量对冬油菜产量和氮素吸收的影响

【目的】明确不同冬油菜种植区域油菜专用控释尿素用量对冬油菜产量和氮素吸收的影响,验证油菜专用控释尿素一次性施用的可行性和适宜用量,为指导冬油菜轻简化生产提供依据。【方法】于2015—2016年分别开展油菜专用控释尿素静水释放试验和田间埋袋养分释放以及控释尿素用量施用效果田间试验。油菜专用控释尿素用量试验布置于冬油菜3个主产地区——湖南衡阳、江西九江和湖北武穴。试验共设5个氮肥用量梯度,分别为0、60、120、180和240 kg N·hm~(-2),探究油菜专用控释尿素对不同区域冬油菜产量和氮素吸收的影响。【结果】田间埋袋试验结果表明,油菜专用控释尿素的缓释期在150 d左右,累积释放量为83.4%,与冬油菜氮素需求吻合。施用油菜专用控释尿素可以调控收获密度,增加冬油菜的单株角果数和每角粒数。与不施氮处理相比,单株角果数、每角粒数分别增加15.0—81.5角/株和0.2—2.4粒/角,收获密度随氮肥用量增加或降低协调群体与个体。3个产地的籽粒产量均在施氮量达到180 kg N·hm~(-2)时最高,分别较不施氮增产1 118、1 088和2 049 kg·hm~(-2)。用线性加平台模型拟合的最佳控释尿素用量,湖南衡阳、江西九江和湖北武穴分别为174、180和192 kg N·hm~(-2)。油菜专用控释尿素施用显著增加地上部生物量、氮素含量和氮素积累量。在成熟期时,随氮肥用量增加,茎秆中的氮素分配比例逐渐增加,籽粒中氮素积累分配比例减小,而角壳的氮素分配比例保持在10%左右。不同时期氮肥利用率存在差异,苗期最小,花期最大,成熟期居中,分别为19.20%—23.45%、50.69%—56.89%和39.39%—46.71%。苗期和花期的氮肥利用率随着施氮量的增加,出现先增加后降低的趋势,在控释尿素用量为180 kg N·hm~(-2)时达到最大;成熟期的氮肥利用率随着施氮量的增加呈降低趋势。【结论】油菜专用控释尿素一次性施用可以增加油菜各生育时期的氮素吸收、促进油菜生长发育,提高收获密度、单株角果数和每角粒数,增加油菜产量。不同冬油菜主产区所需专用控释尿素推荐用量差异不大,平均为180 kg N·hm~(-2)。