不同氮效率小麦品种苗期根系氮代谢及其吸收能力差异分析

为了解不同氮效率小麦品种根系氮代谢特征及其吸收能力的差异,明确小麦氮高效利用的生理机制,在水培条件下,研究了氮高效小麦品种漯麦18和氮低效小麦品种西农509的根系氮代谢特征和对NO-3、NH+4吸收的动力学特征。结果表明,漯麦18的根系GS活性、硝酸还原酶活性、游离氨基酸含量、可溶性蛋白质含量均高于西农509;而西农509的根系硝态氮和铵态氮含量高于漯麦18;漯麦18根系对NO-3、NH+4吸收的最大吸收速率(Vmax)显著高于西农509;漯麦18根系对NO-3、NH+4的亲和力(以Km的倒数衡量)低于西农509。结果说明,氮高效型小麦品种根系对NO-3、NH+4的吸收能力和同化能力均显著高于氮低效型小麦品种;小麦根系对NO-3、NH+4的吸收和同化是相互促进的关系。     

硝态氮供应对小麦根系形态发育和氮吸收动力学的影响

为给小麦氮素利用效率的提高及氮高效品种的选育提供依据,以秦麦11号和宁麦9号作为供试材料,采用溶液培养方法,研究了不同浓度硝酸盐对小麦根系形态发育特征和硝酸盐吸收动力学的影响。结果表明,在较低的浓度范围内,NO3-可增加小麦总根长和根尖数,促进根系生长;当NO3-浓度超过2 mmol/L时,总根长和根尖数受到强烈抑制,但由于根系平均直径的增加,根系总体积并未明显减少。两个供试小麦品种之间根系NO3-含量并无明显差异,而两个品种的叶片NO3-含量在介质NO3-浓度超过10 mmol/L时表现出了明显差异。叶片、根系NO3-含量与根冠比之间的关系可用一次函数来进行描述,与根长、根尖数之间的关系可用二次函数来进行描述。与宁麦9号相比,秦麦11号的NO3-吸收具有更高Vmax值和Km值,这可能与两个供试小麦品种根系形态特征的差异有关。     

氮素形态对两个不同氮效率小麦品种籽粒蛋白质的影响

为探索提高氮素利用率的途径，采用盆栽方法研究了两个不同氮效率小麦品种籽粒蛋白质形成的差异及不同形态氮素对其的影响。结果表明，高氮吸收型小麦品种秦麦11灌浆期籽粒GS、GPT活性、蛋白质及其组分含量均大于低氮吸收型小麦品种扬9817。不同氮素形态对两个不同氮效率小麦品种籽粒蛋白质及其动态变化、蛋白组分含量及其动态变化的影响不同。高氮吸收型小麦品种秦麦11籽粒蛋白质及其组分含量均表现为酰胺态氮处理〉铵态氮处理〉硝态氮处理。处理间蛋白质含量、球蛋白含量、谷蛋白含量的差异达到显著水平。低氮吸收型小麦品种扬9817籽粒蛋白质含量、清蛋白含量、球蛋白含量、醇溶蛋白含量均表现为酰胺态氮处理〉硝态氮处理〉铵态氮处理，谷蛋白含量在酰胺态氮处理下最高，硝态氮处理下最低，处理间清蛋白含量、醇溶蛋白含量、谷蛋白含量的差异达到显著水平。     

水稻根系细胞膜H+ ATPase对铵硝营养的响应差异

用两相法分离了铵态氮（NH4+ N）和硝态氮（NO3- N）营养下水稻苗期根系的细胞膜,并测定了细胞膜上H+ ATPase的水解活性,以期阐明水稻根系细胞质膜上H+ ATPase对不同氮素形态的响应差异。两相法分离的细胞膜纯度达到95%以上。在离体条件下,NH4+ N营养的水稻根系细胞膜H+ ATPase的水解活性和H+ ATPase的Km和Vmax均显著高于NO3- N营养。NH4+ N营养的水稻根系细胞膜H+ ATPase最适pH值为6.0,而NO3- N营养的在pH 6.2左右。Western blot结果表明,NH4+ N营养的水稻根系细胞膜H+ ATPase浓度显著高于NO3- N营养的H+ ATPase。说明NH4+ N营养的水稻根系细胞膜H+ ATPase活性高是因为单位细胞膜上的H+ ATPase分子数量大于NO3- N营养,并且在NH4+ N营养的水稻根系细胞膜上可能存在着与NO3- N营养不同的H+ ATPase的同工酶。因此,NH4+ N营养的水稻根系细胞膜H+ ATPase活性高很可能是水稻根系对铵态氮营养的一种适应机制。     

稻瘟病诱导的抗病水稻和不抗病水稻氮素吸收差异研究

利用动态离子流检测技术对稻瘟病侵染的水稻根系NH4+和NO3-做了动态检测。发现抗病水稻在病害侵染时,根系对NH4+和NO3-具有很好的保持能力,而不抗病水稻根系对NH4+和NO3-的吸收能力明显下降,氮素含量测定也证实了不抗病水稻的氮素吸收减少,造成这种现象的原因可能是因为稻瘟病菌对不抗病水稻根系的NH4+和NO3-转运体直接或间接的起到了抑制作用。此外,在正常生长情况下两种水稻具有不同的NH4+和NO3-离子吸收特征,动态离子流检测技术对这种离子吸收特征的检测,为早期快速、无损筛选氮营养高效水稻品种提供了有效工具。     

局部根系水分胁迫下不同形态氮素营养对水稻幼苗生长的影响

为区分水稻根系与地上部对水分胁迫的生理响应,采用分根营养液培养及聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫的方法,研究了局部根系在水分胁迫下不同形态氮素营养(NH4+、NO3- 、NH4+与NO3-等体积混合) 对水稻幼苗水分与氮素吸收利用的影响。结果表明： 1）全根水分胁迫显著抑制了单供NO3- N营养条件下水稻的生长,而对单供NH4+ N营养条件下水稻生长的影响较小。局部根系水分胁迫对3种供氮形态营养下水稻总生物量没有明显影响,但对单供NO3- N营养水稻根系的生物量、根系总长、根体积、平均直径以及根表面积的影响最大,均以未受水分胁迫的一侧根系生物量明显高于另一侧（受水分胁迫）。2）水分胁迫促进根系对NO3- N的消耗。3）全根水分胁迫严重抑制了单供NO3- N营养水稻的光合速率,但对单供NH4+ N营养水稻的影响较小。不论局部根系水分胁迫还是全根水分胁迫对3种供氮形态的生理水分利用率均无显著影响。4）全根水分胁迫显著降低了单供NO3- N营养水稻的光合氮素利用率。     

不同铵硝配比对香蕉幼苗硝态氮吸收动力学特征影响

将香蕉苗移植到0.2 mmol/L CaSO4溶液中饥饿3d,采用改进耗竭法研究了香蕉幼苗期在5种铵硝配比营养液中的硝态氮的吸收动力学特征,以探讨香蕉铵硝营养特点.结果表明,香蕉幼苗所有铵硝配比处理的硝态氮吸收曲线特征均符合Michaelis-Menten酶动力学模型的描述.加铵不仅显著影响香蕉幼苗硝态氮吸收动力学参数Vax,对Km的影响也达显著水平.在霍格兰营养液的基础上直接添加10％NH4+-N比将10％NO3-N用NIH4+-N替换更能降低香蕉对硝态氮的吸收速率,但这两种处理对Km的影响不显著.在100％硝态氮的基础上,增铵降低了香蕉对硝态氮的吸收速率,增10％NH4+-N降低香蕉对硝态氮的亲和力,增25％ NH+4-N对香蕉对硝态氮的亲和力的影响则相反.在本实验条件下,香蕉硝态氮吸收系统属于低亲和吸收系统.     

不同氮源条件下橡胶树小苗NH4+和NO3-的吸收特征

采用改进常规耗竭法,研究(NH)SO4,KNO3,NH4NO3三种氮源条件下橡胶树小苗对N4+和NO3-的吸收特性.结果表明:不论是单一氨源(NH4+-N或NO3--N)还是NH4+-N和NO3--N的混合氮源,橡胶树小苗对NH4+的吸收量均大于NO3-的吸收量,其差异在浓度大于0.5 mmol/L的混合氮源下达显著水平.混合氮源条件下,不论是NH4+还是NO3-的吸收量,均比单一氮源条件下的大,且其差异分别在浓度小于1.25 mnlol,L(NH4-)和0.25 mmol/L(NO3-)时达显著水平.吸收动力学特征表现为,单一氮源条件下,橡胶树小苗对NH4+的最大吸收速率和离子亲和力大于NO3-,表明小苗更喜好NH4+-N.而在NH4+-和NO3-N的混合氮源条件下,橡胶树小苗吸收NH4+的Vma值和离子亲和力都较单一氮源时高;吸收NO3-的Vma和KmI值都有所下降,但Km值的下降幅度比Vma值的大,说明混合氮源条件能同时促进橡胶树小苗对NH4+和NO3-的吸收.与单一NH4++N营养相比,橡胶树小苗可能更喜好NH4+-N和NO3--N混合营养.用LB法和H法2种方法处理数据,橡胶树小苗吸收NH4+和NO3-的动力学特性基本相同,不同之处仅在于H法所得的参数值Vma和Km普遍略大于LB法的.     

春性和半冬性小麦苗期氮肥吸收效率的差异及其与根系性状的关系

为探明半冬性与春性小麦苗期氮肥吸收效率的差异及其与根系形态与生理性状之间的相关性,在盆栽条件下,选用半冬性、春性小麦品种各3个,研究了不同氮源(NH_4~+-N、NO_3~--N、NH_4~+-N+NO_3~--N三种类型)供应条件下小麦苗期(6叶期)根系性状的差异及其与氮素吸收能力的关系。结果表明,不同生态类型小麦苗期氮素吸收能力存在显著差异,植株总吸氮量和氮肥吸收效率表现为半冬性类型显著高于春性类型,不同氮源处理变化趋势基本一致。根系性状中,平均根长、根系总长、根系总吸收面积表现为半冬性类型高于春性类型,而根系活跃吸收面积和比表面积表现为半冬性类型低于春性类型,根系重量、氧化力则因供应的氮源不同,生态类型间存在差异。根干重、根系氮积累量与氮肥吸收效率显著相关,其他性状与氮肥吸收效率的相关性不显著。     

不同形态氮素及铵硝比例对咖啡氮吸收和生长的影响

为提高咖啡氮肥肥料有效性,采用溶液培养的方法,研究NH4+和NO3- 2种不同形态氮吸收速率、5种铵硝比例(10∶0、7∶3、5∶5、3∶7、0∶10)对咖啡生长及其氮素利用的影响。结果表明,不同形态氮素对咖啡的生长影响差异显著,铵硝混合营养下咖啡的生长明显优于单一形态氮素处理。在单一形态氮素条件下,咖啡对NH4+的最大吸收速率大于对NO3-的最大吸收速率;当2种形态氮素同时存在时,铵态氮会抑制硝态氮的吸收,硝态氮促进铵态氮的吸收;铵态氮促进地上部分生长,但浓度过高反而抑制地上部分生长;硝态氮的增加有利于根系的生长,但抑制了咖啡地上部分的生长。因此,在咖啡苗期,铵硝比例控制在7∶3～3∶7有利于咖啡生长。     

氮源对马铃薯微型薯的影响

本文报道不同氮素来源对马铃薯微型薯形成的影响。结果表明:NO_3~-—N 浓度与成薯指数呈直线负相关关系;NH_4~+—N 浓度与成薯指数呈二次抛物线形式;NO_3~-—N/NH_4~+—N 比值对微型薯形成的影响呈双曲线形式;当总氮浓度在30～40m 时,成薯指数有较大值;降低 NO_3~-—N/NH_4~+—N 比值或总氮含量有利于微型薯的形成。NO_3~-—N 与 NH_4~+—N 的最佳组合为[NO_3—N]=17.325mM,[NH_4~+—N]=16.612mM。     

pH值对茶树生理活动的影响

水培试验结果表明,硝态氮源茶树的适宜pH值为4.5—6.0,最适pH值为6.0;氨态氮源茶树的适宜pH值为4.5—6.5,最适pH值为5.5。硝态氮茶苗比氨态氮生长好,但叶色发黄。在适宜pH范围内,茶树对氮磷钾的吸收量多,水分代谢旺盛,光合效率高,呼吸作用随pH升高而增强;在适宜pH范围外,茶树的生理活动明显受到抑制,生长不良和伤害致死。在水培过程中,溶液的pH不断向酸性方向变化,表现了茶树的喜酸性特性,但在适宜pH范围内向酸性变化小,范围外变化大,氨态氮源较硝态氮源变化大。     

水稻苗期氮素吸收利用效率的遗传分析

利用主基因 多基因混合遗传模型,对由韭菜青×IR26杂交和自交构建的一个由220个家系组成的重组自交系群体 (F8)的苗期吸氮能力和氮素生理利用率进行了遗传分析。水稻苗期硝态氮吸收能力、铵态氮吸收能力和氮素生理利用率均由两对主基因+多基因模式控制。硝态氮吸收能力的主基因遗传率为6320%,多基因遗传率为20.64%,两对主基因之间有加性和上位性效应;铵态氮吸收能力的主基因遗传率为55.67%,多基因遗传率为0.03%,两对主基因之间具有显性上位性效应;氮素生理利用率的主基因遗传率仅为19.47%,多基因遗传率达67.46%,两对基因之间具有重叠效应。对水稻氮高效利用品种的选育策略进行了讨论。     

供氮形态和水分胁迫耦合作用对磷在苗期——分蘖期水稻植株不同部位含量与分配的影响

为探讨不同形态氮素营养对干旱条件下水稻P吸收与分配的影响, 采用室内营养液培养及聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫处理的方法,在分蘖期设置3种供氮形态（NH4+ N、NO3- N以及NO3- N和NH4+ N相同浓度下等体积混合）和两种水分条件（非水分胁迫及水分胁迫）的耦合处理进行研究。结果表明： 1）在水分胁迫条件下,水稻植株及各部位含P量均是全NH4+ N营养明显高于全NO3- N营养;同时,在分蘖期,全NO3- N营养水稻植株含P量明显低于非水分胁迫条件下的相应处理,但水分胁迫对全NH4+ N以及NO3- N和NH4+ N混合营养水稻含P量影响不大;2）在两种水分条件下,全NH4+ N以及NO3- N和NH4+ N混合营养均相对降低了水稻对吸收进入体内的P向叶片和根系的运输比例;而全NO3- N营养则只相对降低了水稻体内的P向叶片的运输比例。此外,由分蘖初期到中期,在水分胁迫条件下,全NH4+ N营养水稻积累的P素增加比例最高。     

氮素形态对豫麦34地上器官游离氨基酸和籽粒蛋白质含量的影响

为给小麦优质生产中合理施用氮肥提供理论依据,以小麦品种豫麦34为材料,采用盆栽方法研究了三种氮素形态对豫麦34地上器官游离氨基酸和籽粒蛋白质含量的影响。结果表明,小麦叶片、茎、鞘和籽粒中游离氨基酸含量均以开花期最高;穗轴和颖壳中游离氨基酸含量以花后10 d最大;各叶位游离氨基酸含量高低表现为旗叶>倒二叶>倒三叶>倒四叶。三种氮素形态处理比较,各器官中（开花期倒三叶、倒四叶、穗轴和颖壳除外）游离氨基酸含量于花后30 d前均以酰胺态氮处理最大,铵态氮和硝态氮处理下互有高低,花后30 d以酰胺态氮处理最低;硝态氮处理下籽粒球蛋白含量最高,铵态氮处理下醇溶蛋白和麦谷蛋白含量最高,酰胺态氮处理下清蛋白含量、麦谷蛋白/醇溶蛋白比值、蛋白质含量最高,氮素形态间差异显著。说明施用酰胺态氮肥能够提高籽粒灌浆前、中期地上各器官中游离氨基酸含量,促进灌浆后期游离氨基酸向籽粒中的转运,提高籽粒蛋白质含量,因此,酰胺态氮肥是豫麦34品质栽培中首选的氮源。     

不同冬小麦品种根际土壤氮素转化微生物及酶活性分析

为了解小麦氮素吸收效率与土壤微生物及酶活性的关系,给小麦品种选育和合理施氮提供参考,通过大田试验,比较分析了氮素吸收效率不同的四个冬小麦品种(豫麦49-198、矮早8、偃展4110和衡观35)根际土壤氮素转化微生物及酶活性的动态变化。结果表明,氮吸收效率在偃展4110与衡观35间、豫麦49-198与矮早8间均无显著差异,但前两个品种显著低于后两个品种。不同氮吸收效率冬小麦品种根际土壤微生物活性及酶活性不同。随生育时期的推进,四个品种的硝化细菌活性均呈先降后升再降的趋势,其中氮吸收效率低的品种(偃展4110和衡观35)的硝化细菌活性在拔节期至花后15d大于高氮吸收效率品种(豫麦49-198和矮早8);氨化细菌活性在拔节期至花后15d无显著变化,至成熟期活性迅速升高,品种间无显著性差异;反硝化细菌活性在整个测定时期均表现为低氮吸收效率品种大于高氮吸收效率品种;各品种脲酶活性均在拔节期最高,且此时高氮吸收效率品种大于低氮吸收效率品种;蛋白酶活性均在花后15d最高,拔节至开花期低氮吸收效率品种蛋白酶活性小于高氮吸收效率品种。     

土壤剖面硝态氮非均匀分布条件下小麦根系生长和氮素吸收特征

为探讨土壤硝态氮非均匀分布条件下小麦根系生长及氮素吸收特征,选用石麦15、衡观35、H10和L14等4个小麦品种为材料,进行土壤分层培养试验,模拟土壤剖面中上下层硝态氮空间分布差异,测定和分析了小麦根系长度、直径、分布等形态学特征及植株氮素含量和累积量。结果表明,当土壤中硝态氮施用量上层较低、下层较高时,小麦植株根系总长和表面积在上下土层中分布比值降低,根系趋向下层土壤生长。上下层土壤中硝态氮施用量均较高时,上下层土壤中的根系总长和表面积比值较大,根系趋向上层土壤生长。土壤剖面不同层次中硝态氮供应非均匀条件下,小麦根系发育呈现明显的可塑性反应。小麦根系总长和表面积以及直径≤0.15mm的细根长(占整个根系的比重很大)与植株地上部氮含量和氮素积累量极显著正相关,与土壤中硝态氮含量极显著负相关。     

不同小麦品种氮素利用效率特征差异的研究

为了给氮高效优质小麦品种的选育和栽培提供理论依据,采用盆栽试验,研究了郑麦0943、郑麦0856和郑麦7698三个中强筋小麦品种的氮素利用效率特征以及茎叶中氮组分、氮代谢酶活性的差异。结果显示,施氮可显著促进小麦氮素的吸收和累积,不同小麦品种氮素利用效率特征存在明显差异。3个小麦品种中,郑麦0943氮素吸收量最大,氮素吸收效率和氮素利用效率均较高,氮素收获指数也显著高于其他两个品种,且籽粒中氮素来源以后期根系氮素的吸收和转移为主,前期地上部营养体的氮素转移能力也明显强于其他两个品种;不施氮条件下,郑麦0943开花期茎叶中具有较高的营养性氮含量和较低的结构性氮和功能性氮含量,且施氮后功能性氮含量增幅最大,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性也最高;不施氮条件下,郑麦7698氮素干物质生产效率和氮素收获指数均最低,郑麦0856氮素干物质生产效率最高,但氮素收获指数低于郑麦0943。综合而言,郑麦0943的氮肥生产效率最高,而郑麦0856的氮素农学利用效率最高,二者的氮素吸收效率和氮素表观回收率均高于郑麦7698。     

不同磷水平对不同基因型烤烟磷素吸收动力学参数特征的影响

采用砂培营养液培养方法,研究了不同基因型烤烟在缺磷(-P)、适磷(+P)、过磷(++P)处理10 d后对磷吸收情况及(H2PO4--P)吸收动力学参数特征。结果表明:经不同磷水平预处理后,不同基因型烤烟品种对H2PO4--P的吸收符合离子吸收动力学模型,其吸收动力学参数Vmax值与Km值随磷浓度的增加存在较大差异,随磷浓度的增加,K326的Vmax值增大,Km值增加;粤烟97在+P浓度处理时Vmax值最大,Km值最小;粤烟98在++P浓度处理时Vmax值最大,Km值最小。-P处理时,不同烤烟品种对H2PO4--P的吸收速率表现为:K326>粤烟97>粤烟98;+P处理时,对H2PO4--P的吸收速率表现为:K326≈粤烟97>粤烟98;++P处理时,对H2PO4--P的吸收速率表现为:K326>粤烟97≈粤烟98。上述结果表明,不同浓度磷供应对不同品种烤烟H2PO4--P吸收速率影响较大,不同基因型烤烟亲和力水平存在差异;低磷胁迫对K326低亲和力系统H2PO4--P吸收速率具有促进作用,高磷胁迫对粤烟98高亲和力系统H2PO4--P吸收速率具有促进作用,而低磷、高磷胁迫对粤烟97磷吸收速率均存在抑制作用。