氮素形态及水分胁迫对水稻根系生理特性的影响

采用室内营养液培养、聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫的方法，在3种供氮形态下（NO3^- -N、NH4^＋ -N和NO3^- -N与NH4^＋ -N等体积混合），研究了在非水分胁迫及模拟水分胁迫（添加10％PEG，约相当于-0．15MPa）下，苗期水稻根系的生长状况、水分吸收状况及木质部汁液特性。结果表明，水分胁迫抑制了供NO3^- -N营养水稻根系的生长，而对供NH4^＋ -N水稻根系的生长没有影响；水分胁迫提高了NH4^＋ -N营养水稻木质部汁液pH值，并增加其渗透势。提示：水分胁迫条件下，NH4^＋ -N营养对根系生长及木质部汁液调节可能是氮素增强水稻抗旱性的原因之一。     

硝酸还原酶抑制剂和NH+4对不同基因型水稻苗期NO-3吸收的影响

在不同培养方式(水培和土培)下，选择4种不同基因型水稻(常规籼稻、杂交籼稻、常规粳稻、杂交粳稻)，研究其苗期NH4^ 及硝酸还原酶抑制剂对NO3^-吸收的影响。结果表明：土培条件下，NH4^ 对NO3^-吸收的抑制主要表现在粳稻上，对杂交粳稻的抑制尤为明显；硝酸还原酶抑制剂对粳稻NO3^-吸收的抑制程度大于其对籼稻的抑制。水培条件下，NH4^ 能较大程度地降低杂交粳稻对N3^-的吸收；在硝酸还原酶活性(NRA)受抑制后，对杂交粳稻NO3^-吸收的影响却很小，说明NH4^ 对NO3^-吸收的影响并非完全通过影响硝酸还原酶的活性来完成。     

营养液pH对玉米幼苗吸收不同形态氮素的影响

在pH4．0、6．0水培条件下，分别供应NH4^ -N和NO3^-—N2种不同形态的氮源，研究玉米根系对氮素的吸收与溶液中H^ 浓度变化的关系以及不同pH条件下不同氮索形态对玉米生长的影响。结果表明：①在介质中有NH4^ -N存在时，玉米对NH4^ 的吸收会导致pH值下降，且无论起始pH值的高低，最终达到的最低pH值相当接近；②起始pH值为4．0和6．0时，玉米每吸收1个NH，后释放大约0．8～0．9个H^ ；③起始pH值为4．0时，玉米根系每吸收1个NO4^ 大约消耗1．22个H^ ，但在起始pH值为6．0时，吸收1个NO3^-仅需消耗0．024个H^ ；④低pH值能促进NO3^--N的吸收，高pH值更有利于NH4^ -N的吸收；⑤尽管NH4^ 的净吸收速率大于NO3^-，但其对生物量的积累作用小于后者。     

不同形态氮素比例对水稻苗期水分利用效率及其生物效应的影响

通过水培试验研究了不同形态和比例的氮素对水稻苗期水分利用效率及其生物效应的影响。结果表明：随着NH4^ -N/NO3^--N比例的减小，根系鲜重、根日生长率、根系含水量、全氮和全磷含量增加，但在全硝态氮条件下减少；当NH4^ -N/NO3^--N比例为50／50时，水分利用率最高；叶片光合作用对不同形态比例的氮素反应差异明显，NH4^ -N/NO3^--N比例为25／75时，光合速率最大。由此表明，过高的铵态氮和硝态氮比例均会引起水稻有机物合成和生物量积累的减少，其中铵态氮的影响尤为严重。当NH4^ -N/NO3^--N比例为50／50和25／75时，水稻表现出最佳的生物效应。     

无机氮和氨基酸态氮对甜瓜幼苗生长和氮素吸收的影响

水培条件下，研究相同浓度（3．0mmol·L^-1）的无机氮（NO3^--N、NH4^＋-N）和氨基酸态氮（Gly-N）对甜瓜幼苗生长和氮素吸收的影响。结果表明，NO3^--N、NH4^＋-N和Gly-N显著影响甜瓜幼苗的生长、根系形态和氮素吸收。与NO3^-N处理相比，NH4^＋-N和Gly-N处理都显著抑制了甜瓜幼苗根系和地上部的生长。不同氮素形态处理的甜瓜植株根长、根体积和根表面积均表现为NO3^-N〉Gly—N〉NH4＋-N（p〈0．05）。甜瓜的叶绿素含量、植株平均氮素含量和氮素吸收量均表现为NO3-N〉Gly—N〉NH4^＋-N（p〈0．05）。与NO3^-N处理相比，NH4^＋-N和Gly-N处理提高了甜瓜根系的氮素分配比例。NH4^＋-N处理显著降低了营养液的pH值，而Gly-N处理提高了营养液的pH值。不同氮素形态处理营养液pH值的变化是影响甜瓜幼苗生长和氮素吸收的重要因素。虽然甜瓜是喜硝作物．氨基酸态氮也可以成为其良好的氮源。     

水稻增硝营养的生理与分子生物学机制

 前人对水稻氮（N）营养的研究主要侧重在铵（NH4+）营养而忽略了对硝（NO3－）营养的研究。但值得注意的是，水稻根系能分泌氧气（O2），这些O2能被硝化微生物利用，从而将NH4+氧化成NO3－。因此，即便是完全淹水，水稻根系也是处于铵、硝混合营养中。本文首先论述了水稻根际的硝化作用及增硝营养的可行性，然后提出增硝营养可促进水稻根系生长、氮素吸收和同化，并阐述了目前增硝营养条件下硝酸盐转运蛋白、铵转运蛋白和基因芯片的分子生物学研究进展，并提出水稻对增硝营养的响应度强弱可能是水稻品种氮素效率差异性的因子之一，最后提出了今后在水稻增硝营养方面的研究方向。     

模拟水分胁迫条件下水稻的氮素营养特征

在正常及PEG模拟水分胁迫条件下研究水稻对不同质量比例(100／0，75／25，50／50，25／75和0／100)铵态氮/硝态氮处理的响应特征。结果表明，两种培养条件下，水稻均在NH4^ -N和NO3^--N混合营养时生长更好，氮素养分吸收更多；正常培养的水稻幼苗在NH4% -N／NO3^--N为75／25时生长最好，而模拟水分胁迫培养则以25／75处理生长最好；模拟水分胁迫处理显著促进水稻对NO3^--N的吸收并抑制NH4^ -N的吸收；正常培养条件下，NH4^ -N／NO3^-N为75／25时水稻幼苗可获得最高的水分生产效率，而模拟水分胁迫培养的幼苗水分生产效率随NO3^-N施用比例增加而提高。     

不同形态氮素比例对棉花苗期生长及物质积累的影响

利用控制条件下的水培试验方法。系统评价不同一棉花品种（冀棉20）对不同NH4^ /NO3^-比例的氮素营养（0/100，25/75，50/50，75/25，100/0）的形态及物质积累的反应。结果表明，不同形态氮素比例对棉花苗期生长和物质的积累有不同的影响。与单一氮素营养相比，NH4^ /NO3^-比例为25/75时棉花植株地上部，地下部生长量和棉株总干物质的积累量最大。从而表明，营养液中较低比例的NH4^ 可能对棉花的营养生长较为有利。     

水分胁迫条件下不同形态氮素营养对水稻叶片光合效率的调控机理研究

 【目的】研究不同形态氮素和水分胁迫耦合作用下水稻的光合生理特性。【方法】采用营养液培养及聚乙二醇（PEG，6000）模拟水分胁迫的方法，研究不同形态氮素营养和水分胁迫耦合作用下水稻叶片光合特性及1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）含量的变化规律，分析羧化效率（CE）、全氮含量、可溶性蛋白与Rubisco含量之间的关系。【结果】在水分胁迫条件下，NH4+-N营养水稻新完全展开叶中Rubisco含量与非水分胁迫下的相比显著增加，单位Rubisco活性（CE/Rubisco含量）与非水分胁迫条件下相应供氮形态处理相比下降了13.3%；而NO3--N营养水稻的Rubisco含量则明显降低，单位Rubisco活性下降了23.0%。因此，水分胁迫对NH4+-N营养水稻单位Rubisco活性的抑制作用小于供NO3--N营养水稻；其次，水分胁迫提高了NH4+-N营养水稻新完全展开叶的全氮含量，而对NO3--N营养水稻则无明显影响；此外，水分胁迫虽然也明显增加了3种形态氮素营养条件下水稻新完全展开叶中可溶性蛋白的含量，但其对NH4+-N营养水稻的Rubisco含量占可溶性蛋白的比例无显著影响，而对NO3--N营养水稻则有显著的降低效应。【结论】水分胁迫对供NH4+-N营养水稻光合效率的抑制效应小于供NO3--N营养水稻。     

不同氮浓度和形态对高羊茅叶片活性铁及叶绿素合成的影响

以2年生高羊茅（Festuca arundinacea Shreb．）为供试材料，采用移植盆栽方法，不同浓度硝酸盐（NO3^- -N）和氨盐（NH4^＋-N）溶液供给为处理，研究不同形态氮素对高羊茅叶片活性铁含量，叶绿素合成及叶片氮、磷、钾含量的影响，为进一步优化草坪施肥方案和改善观赏品质提供理论依据。研究表明：（1）NH4^＋-N有利于植物叶片对Fe的吸收，叶片内活性铁含量高；NO3^--N不利于叶片对Fe的吸收．活性铁含量偏低。（2）不同形态氮浓度从1-8mmol／L范围内，随着氮浓度的增加叶绿素含量提高，在12mmol／L浓度时叶绿素含量均下降。（3）随两种形态氮素浓度增加，叶片氮、磷的含量随之增加，施用NH4^＋-N叶片内钾的吸收和分配受到抑制。NH4^-N有利于植株对活性铁的吸收和叶绿体的合成；NO3-N有利于植株对营养元素的吸收。     

Effects of nitrogen fertilizer on nitrogen use efficiency and yield of rice under different soil conditions

Four rice cultivars were used to study the effects of nitrogen fertilizer on nitrogen use efficiency, yield and characteristics of nitrogen uptake under two soil conditions (sandy and clay soil) in soil culture pool. The results were as follows. First, yield of rice in sandy and clay soil was increased by nitrogen application, and that in clay soil was higher than that in sandy soil, but the effect of nitrogen on yield increment was greater in sandy soil than in clay soil. Second, nitrogen utilization of rice was different under different soil conditions. Nitrogen harvest index (NHI) and physiological Nitrogen use efficiency (PNUE) were higher in sandy soil than in clay soil. Apparent Nitrogen recovery efficiency (ANRE), partial factor productivity for applied Nitrogen (PFP), and soil Nitrogen dependent rate (SNDR) were higher in clay soil than in sandy soil. Agronomic Nitrogen use efficiency (ANUE) was varied in different cultivars under different soil conditions. Third, N harvest index, agronomic N use efficiency, physiological N use efficiency, partial factor productivity for applied N, and soil N dependent rate were decreased significantly with the increment of the amount of nitrogen applied under two soil conditions. In sandy soil, ANRE was increased with the increasing nitrogen application and reached the highest value at high nitrogen level. However, in clay soil, ANRE was increased with the increasing of nitrogen application at first, and reached the highest value at medium nitrogen level, then decreased dramatically at high nitrogen level. Fourth, N uptake rate for rice straw and for rice grain and total N uptake rate for rice were higher in sandy clay soil than in sandy soil, but the difference between them was relatively small. Fifth, under different soil conditions, there were significant genotypic differences in the effects of applying nitrogen fertilizer on nitrogen use efficiency, yield, and characteristics of nitrogen uptake. __________ Translated from Acta Agronomoca Sinica, 2005, 31(11): 1422–1428 [译自: 作物学报]     

作物花后氮素吸收·转移生理生态与模拟研究进展

禾本科作物开花后是产量形成的最主要时期。水稻抽穗至成熟期的物质积累量占产量的50%~90%,开花后叶片量和质动态变化在很大程度上又决定于开花后氮素的吸收和分配。花后氮素的吸收与运转还与氮素的生理效率密切相关。作物生长模拟技术在描述作物生长发育和生理生态动态过程和作物管理决策方面取得显著的成效。该研究就作物花后氮素吸收与分配的生理生态、氮素吸收与分配的动态模拟以及开花后氮素吸收、转移与籽粒蛋白质含量遥感监测的关系等方面的研究进行了综述。     

水稻空间诱变突变系苗期养分效率性状的差异

利用水培方法对农艺性状明显变化的几个水稻空间诱变突变系Sp211、Sp151和Sp8的苗期氮、磷、钾的吸收和利用效率进行评价。结果表明：3个突变系的植株生物量、根系、植株养分吸收量在养分正常供应和养分胁迫条件下均低于野生型;除Sp8在养分正常供应条件下氮浓度高于野生型外,其他系的植株体内养分浓度在两种条件下与野生型无显著差异;3个突变系均是根系性状的突变导致其养分吸收能力的变化。因此,可利用空间诱变创造的突变体开展植物养分效率的遗传机制研究。     

不同产量类型籼稻品种氮素吸收利用特征的研究

在群体水培条件下，于2001和2002年分别以国内外不同年代育成的88、122个具代表性的籼稻品种(品系)为供试材料，采用组内最小平方和的动态聚类方法对供试品种的产量进行聚类，研究不同产量类型籼稻品种氮素吸收利用的基本特征。结果表明：抽穗期植株含氮率高，抽穗前、后的氮素吸收量大，抽穗后吸收的氮素比例大，成熟期运转到穗部的氮素比例高，氮素籽粒生产效率及氮素收获指数高是高产品种氮素吸收利用的基本特征。多元回归分析表明：在9个氮素吸收和利用的性状中，对产量有显著影响的为抽穗前吸氮量、抽穗后吸氮量和氮素籽粒生产效率，随着抽穗前吸氮量、抽穗后吸氮量和氮素籽粒生产效率的增加，供试籼稻品种的产量显著提高。     

重庆稻田基础地力水平对水稻养分利用效率的影响

【目的】土壤基础地力水平与土壤养分的供应能力有着直接的关系,进而影响作物对土壤和肥料养分的吸收。研究基础地力与水稻养分利用效率的关系,评价不同地力水平下水稻对土壤和肥料养分利用的影响,为在不同地力下提高养分利用效率提供依据。【方法】利用2006—2012年重庆测土配方施肥项目水稻"3414"试验,调查每个试验点无肥区(N0P0K0)、无氮区(N0P2K2)、无磷区(N2P0K2)、无钾区(N2P2K0)和全肥区(N2P2K2)处理的产量及秸秆和籽粒氮磷钾养分含量,计算重庆不同区域水稻养分吸收量、土壤有效养分利用效率和依存率以及肥料回收率、农学效率,采用指数及线性拟合、基础地力产量分级方法评价基础地力对水稻养分利用效率的影响。【结果】重庆不同区域稻田基础地力产量5.40—6.45 t·hm~(-2),基础地力等级处于低和中低等级的(4 t·hm~(-2)和4—5 t·hm~(-2))样本数为63,占总样本量的25.6%。随着稻田基础地力等级的提高,水稻产量和养分吸收量也随之不断增加,高基础地力等级稻田其有机质和碱解氮也相对较高,p H过低可能是低基础地力等级稻田(4 t·hm~(-2))的限制因素。重庆水稻施氮磷钾肥增产率分别为18.5%、5.2%和3.9%,在相同的施肥水平下,随着基础地力等级的提高,水稻氮磷钾肥料回收率分别下降6.9%、4.5%和3.1%。基础地力产量与土壤有效氮利用效率、土壤养分依存率存在正相关,说明较高的基础地力会促进水稻对土壤养分的吸收,提高土壤养分利用效率,而基础地力与氮肥回收率、肥料农学效率呈负相关,说明高基础地力会降低肥料的利用效率。基础地力与土壤有效磷、有效钾养分利用效率和磷钾回收率相关性不强,但与相应氮指标能够达到显著相关或极显著相关,说明基础地力对氮的反映能力高于磷钾。【结论】高基础地力可以提高水稻产量和对土壤养分的吸收量,但对肥料养分的利用效率下降。在高基础地力条件下,施肥对水稻的增产作用和地力提升作用有限,应限制肥料的投入。     

氮素高效吸收型粳稻品种源库指标的基本特点

群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的94个常规粳稻品种为供试材料,测定植株叶面积、各器官干物重和含氮率、库容量和产量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按吸氮量的大小从低到高依次分为A、B、C、D、E、F等6类,研究氮素高效吸收型粳稻品种源库指标的基本特点。结果表明:①供试品种间吸氮量的差异很大,成熟期总吸氮量最大品种为最小品种的2.94倍(2008年)和2.59倍(2009年),成熟期单穗吸氮量最大的品种为最小品种的4.67倍(2008年)和3.51倍(2009年);②氮素高效吸收型品种抽穗期、成熟期群体叶面积系数和单穗叶面积较大;③氮素高效吸收型粳稻品种抽穗期绿叶重、净同化率较大,但比叶重无明显优势;④氮素高效吸收型品种群体库容量与单穗库容量均大于氮素低效吸收型品种;⑤叶面积系数和库容量对粳稻品种总吸氮量均有重要的影响,库容量的作用大于叶面积系数。增源扩库是粳稻品种增加氮素累积量,实现高产更高产的重要途径。     

不同氮素籽粒生产效率类型籼稻品种氮素吸收利用的差异

[目的]研究不同氮素籽粒生产效率类型品种氮素吸收利用的基本特点。[方法]在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年88个2、002年122个)为材料,测定干物重、氮素含量、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)从低到高依次分为A、B、C、D、EF、6种类型。[结果]供试品种间NUEg的差异很大;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种成熟期全株、根系、茎鞘叶、穗含氮率低;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种抽穗前吸氮量、成熟期总吸氮量较小;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种成熟期氮素干物质生产效率和氮素收获指数高。[结论]高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种吸氮量小、植株含氮率低、氮素利用效率高。     

氮素高效吸收型粳稻品种物质生产与分配的基本特征研究

[目的]明确氮素高效吸收型粳稻品种物质生产与分配的特点及影响粳稻品种氮素吸收的主要物质生产因素,以期为粳稻品种氮素高效吸收利用的遗传改良提供参考依据。[方法]2008～2009年,在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的94个常规粳稻品种为供试材料,测定植株各器官干物重和含氮率、产量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按吸氮量的大小从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究不同氮素吸收型粳稻品种物质生产与分配的差异。[结果]供试品种间吸氮量的差异很大。氮素高效吸收型粳稻品种平均产量极显著高于氮素低效吸收型品种;氮素高效吸收型粳稻品种各生育阶段群体及单穗干物质生产量大,根干重、茎鞘叶干重、穗干重也显著大于氮素低效吸收型品种,但经济系数无明显差异;成熟期群体干物质生产量对总吸氮量的作用大于经济系数的作用;抽穗前物质生产量、抽穗后物质生产量对成熟期物质生产量均有重要的作用,前者略大于后者;单穗干物质生产量对群体干物质生产量的作用大于单位面积穗数的作用,抽穗前更明显;提高抽穗前后茎鞘叶干重和成熟期穗干重有利于成熟期干物质生产量提高。[结论]促进单穗干物质生产量尤其是抽穗前单穗干物质生产量,促进抽穗前后茎鞘叶干重和抽穗后穗干重的提高可显著提高氮高效吸收型品种成熟期群体物质生产量。     

基于RGB颜色空间的早稻氮素营养监测研究

针对双季稻区水稻过量施肥带来环境污染和成本提高问题,设计不同品种氮肥梯度大田试验,应用数码相机获取早稻冠层数字图像,研究不同色彩参数及早稻氮素营养指标的时空变化特征,以期确立双季早稻氮素营养预测模型。结果表明:不同品种同一氮肥处理下图像色彩参数差异不大;拔节期数字图像参数对氮素营养指标敏感;模型构建结果显示,图像参数INT与水稻氮素营养指标构建的模型决定系数(R2)最大,模型预测效果最佳,R2分别为0.895 7和0.924 7;进一步采用多元回归分析和BP神经网络分析法进行预测,预测效果均较好。对预测结果进行检验,发现品种对于模型的构建影响不大,以BP神经网络分析法构建的叶片氮浓度(LNC)模型和以INT为敏感色彩参数构建的叶片氮积累量(LNA)回归模型效果最优,而多元回归分析方法则效果不佳。早稻冠层RGB颜色空间敏感参数与氮素营养指标间相关性较好,可以实现氮素营养的无损监测诊断。