减氮处理对不同小麦品种干物质积累及氮素转运特性的影响

为了解低氮对小麦的氮累积量、干物质累积量、产量及氮利用率的影响,在豫北高产田常规施氮量的基础上,研究了减氮处理下小麦品种漯麦18、豫麦49-198、西农509和豫农202开花期和成熟期氮素积累量、花前和花后干物质和氮素转运、积累特性及产量和氮素利用效率的差异。结果表明,减氮处理下,漯麦18和豫麦49-198开花期和成熟期的氮素积累量均大于西农509和豫农202,且氮素积累量下降幅度均小于后两个小麦品种;4个小麦品种花前贮存氮素对籽粒的贡献率均在73.78%以上,而花后氮素积累量对籽粒的贡献率较低;4个小麦品种花前干物质转运量对籽粒的贡献率为35.05%~39.71%,而花后干物质积累量对籽粒的贡献率均高于60.29%。减氮处理后,漯麦18和豫麦49-198的产量、氮肥偏生产力和产投比均高于西农509和豫农202,产量降低幅度小于西农509和豫农202,植株氮素利用效率、氮肥偏生产力和产投比提高幅度均显著高于西农509和豫农202。说明减氮处理下种植漯麦18和豫麦49-198更有利于在获得较高产量的同时,提高氮素利用效率和经济效益,减少氮素损失。     

高氮与低氮处理对不同氮效率小麦根系及相关生理特性的影响

提高氮素利用效率是促进农业可持续发展的重要举措之一。为研究高、低氮条件下不同氮效率小麦的根系特征及其生理特性,以3个高效吸收利用氮素（氮高效）小麦品种与3个低效吸收利用氮素（氮低效）小麦品种为试验材料,分析了水培条件下高氮和低氮处理对小麦根系特征和硝酸盐转运蛋白基因表达水平的影响;并分析了大田条件下高氮和低氮处理对不同时期小麦氮代谢关键酶（硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶）活性和氮素积累量的影响。结果表明,在高氮和低氮处理下,氮高效品种的根尖数、根长、根体积、根表面积和根活力均显著高于氮低效品种。氮高效品种的6个硝酸盐转运蛋白基因（ TaNRT2.1、 TaNRT2.2、 TaNRT2.3、 TaNAR2.1、 TaNAR2.2和 TaNAR2.3）的平均相对表达量均显著高于氮低效品种。高氮和低氮处理下,不同时期氮高效品种的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及氮素积累量均显著高于氮低效品种;与高氮处理相比,低氮处理下氮高效品种和氮低效品种的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及氮素积累量均有所降低,其中氮低效品种降低幅度较高。这说明不同氮效率材料在根系相关性状、硝酸盐转运、氮代谢关键酶活性以及氮素积累量存在显著的基因型差异。综上所述,在低氮条件下,小麦根系形态、根系活力、硝酸转运蛋白相关基因和氮代谢关键酶活性对氮素吸收具有重要的调控作用,其综合改良可为氮高效小麦品种的选育提供帮助。     

不同氮效率小麦品种苗期根系的NO3-、NH4 吸收动力学特征

为了给氮素高效利用品种的选育提供依据，采用水培方法研究了3个不同氮效率小麦品种（秦麦11、扬麦9号、扬9817）苗期根系NO3^-、NH4^＋吸收动力学特性的差异及培养液中添加NH4^＋对根系NO3^-吸收的影响。结果表明，3个不同氮效率小麦品种苗期根系对NO3^-和NH4^＋吸收的最大速率（Vmax）和亲和力（1／Km）有显著差异，表现趋势均为：秦麦11＞扬麦9号＞扬9817。氮高效品种苗期根系对NO3^-、NH4^＋的吸收显示出了较为明显的优势，而且对NH4^＋的吸收动力学参数均大于对NO3^-吸收的参数。NH4^＋的存在明显抑制了根系对NO3^-的吸收，主要表现为对NO3^-吸收速率（Vmax）的影响．而不是对亲和力值（1／Km）的影响。表明根系氮素吸收动力学特征的测定可以作为确定高产优质小麦最适施氮量的参考依据，同时亦可作为小麦育种高世代材料选育氮高效吸收小麦品种的方法之一。     

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。     

两种肥力水平下冬小麦氮素吸收运转和代谢研究

为给高产、优质、养分高效小麦新品种的选育提供理论依据,研究了大田高肥和低肥两种处理对强筋小麦品种郑麦7698和中筋小麦品种周麦18的氮素吸收运转特性和氮代谢影响。结果表明,小麦植株氮素累积量随生育进程的推进和肥力水平提高均呈逐渐增加趋势,到成熟期积累量达到最高值。增加施肥量可以提高小麦氮素吸收转运量、花后氮同化量和旗叶中游离氨基酸含量。低肥水平下氮代谢同化途径关键酶基因的相对表达量显著高于高水平。郑麦7698的氮素积累量、旗叶中总游离氨基酸含量和氮代谢同化关键酶基因的相对表达量均高于周麦18。两种肥力水平下,郑麦7698的产量和穗粒数均高于周麦18,其中穗粒数差异达到显著水平。增强氮代谢途径关键酶基因的相对表达量,提高小麦植株氮素积累量、花后氮同化量和旗叶总游离氨基酸含量,可实现小麦高产、优质、高效目标。     

磷素对不同磷效率基因型大豆根系养分吸收特性的影响

以两类不同磷效率基因型大豆(磷高效品种锦豆33和辽豆13,磷低效品种铁丰3号和锦8-14)为试验材料,设3个磷浓度用量(0,82.5,165 kg·hm-2),测定大豆根系氮、磷和钾的百分含量和积累量,考察磷素对不同类型大豆根系养分吸收特性的影响和磷高效基因型大豆根系N、P、K吸收动态特征。结果表明:在低磷处理下,鼓粒期和始熟期磷高效品种根系氮的百分含量显著高于磷低效品种;除分枝期外其它生育时期磷高效品种的根系磷的百分含量均高于磷低效品种的,平均高41.4%;整个生育期磷高效品种根系钾的百分含量均高于磷低效品种的,平均高84.8%。磷高效品种的磷和钾的积累量也均高于磷低效品种的(平均高73.3.7%和122.9%)。与低磷相比,中磷和高磷处理能显著增加磷低效品种的根系氮、磷和钾的积累量,而磷高效品种则相对变化较小,即使在较低的磷浓度下其根系也能吸收较多的氮、磷和钾。     

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。     

外源二乙基二硫代氨基甲酸钠对初花期淹水大豆根系氮代谢的影响

为明确二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）对淹水胁迫下大豆根系氮代谢的调控作用,采用盆栽试验,以大豆品种徐豆18（敏感）和南农1138-2（耐涝）为试验材料,在大豆初花期（R1）叶面喷施蒸馏水或DDTC,喷施1 d后进行淹水胁迫8 d（水面淹至大豆子叶节部位）,研究DDTC对花期淹水大豆根系活力、根系含氮化合物以及氮代谢酶活性的影响。结果表明：淹水胁迫下,与徐豆18相比,南农1138-2根系活力、固氮能力以及根系含氮化合物输出能力的下降幅度较小,根系中铵态氮（NH4+-N）含量增加幅度较小,而根系中硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合酶（GS）活性、硝态氮（NO3--N）和游离氨基酸（FAA）含量增加幅度较大。DDTC处理提高了淹水胁迫下根系活力和根系干质量,进而有利于缓解淹水胁迫对大豆产量的抑制;增加了根系中NR、GS活性,NO3--N、FAA、可溶性蛋白含量,并降低了NH4+-N含量,从而增强了根系对氮素的吸收、同化能力;抑制了根瘤干物质重和根瘤固氮酶活性下降,进而提高了淹水胁迫下大豆固氮能力;DDTC处理也能缓解淹水胁迫下伤流液中NO3--N、FAA总量下降,表明DDTC处理促进了根系中含氮化合物向地上部转运。总之,淹水胁迫下,外源DDTC能够通过调控根系氮代谢减轻淹水胁迫对大豆植株的伤害。     

不同施氮水平下GS抑制剂对小麦灌浆期碳氮代谢的影响

为了解小麦叶片和籽粒内碳代谢和氮代谢之间的关联性,采用盆栽试验,研究了谷氨酰胺合成酶(GS)抑制剂(Glufosinate)对不同施氮水平下两个小麦基因型灌浆期氮、碳同化特性的影响及其相互关系.结果表明,叶片GS被抑制后,高蛋白类型品种豫麦47籽粒内氮含量显著升高、叶片内可溶性糖含量上升;而低蛋白类型豫麦50则表现出相反的趋势.穗GS被抑制后,高蛋白类型品种豫麦47叶片和籽粒内氮含量均显著下降、叶片和籽粒内的可溶性糖含量也显著下降;而低蛋白类型豫麦50则表现叶片和籽粒内氮含量均显著下降,但可溶性糖含量显著上升.说明高蛋白品种豫麦47籽粒和叶片内氮、碳同化相对独立,而低蛋白品种豫麦50籽粒和叶片内氮、碳同化过程关联紧密.这一结果还说明高蛋白品种籽粒花后氮同化可以直接利用从根部或茎秆而来的氮素,而低蛋白品种则必须经过叶片.因此,在小麦生产上,不同类型品种必须采取不同的氮肥运筹方案,对于低蛋白类型品种,氮肥可适当前移,而对于高蛋白类型品种,则宜采用前促后补的策略.     

干旱胁迫下氮素对不同基因型小麦根系活力和生长的调控

为了探讨不同水氮耦合处理对小麦根系活力和吸收氮素能力的影响,以多穗型小麦品种西农979和大穗型小麦品系2036为材料进行营养液培养试验,设置正常水分供应、轻度和重度水分胁迫及低氮、中氮和高氮处理,研究了不同水氮耦合对小麦根系形态、根系吸收面积、根系活力、植株氮素积累量的影响。结果表明,水分与氮素存在着明显的互作效应,重度水分胁迫和低氮处理都会降低小麦的生物量、根系总吸收面积、活跃吸收面积和活力、氮含量和植株的氮素积累量,低氮处理增加了根长和根冠比。高氮处理的西农979根系总吸收面积、活跃吸收面积和活力较低,中氮处理显著提高,且分别比2036高11%、14%、27%。西农979在中氮和高氮处理之间的氮素积累量无显著性差异。中氮处理下西农979的植株氮素积累量比2036高13%~62%。相关分析表明,小麦的活跃吸收面积、根系活力与植株氮素积累量呈极显著正相关(P0.01),和根冠比呈极显著负相关(P0.01)。在轻度水分胁迫下,增加氮素供给能有效提高西农979的根系吸收面积和根系活力;过高的氮素不利于2036根系的生长,表明不同基因型小麦的根系活力和生长对不同水氮耦合的响应不同。通过适宜的水氮耦合调控,有利于创造良好的小麦根系形态,提高根系活力及对水分和养分的吸收能力。     

大气NH3浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响

为揭示大气NH₃浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响，通过开顶式气室，以小偃22为试验材料，于2020-2022两年进行田间微区试验，设置3个施氮水平（0、180和240 kg·hm^-2）和两种大气NH₃浓度（空气背景NH₃浓度:0.01~0.03 mg·m^-3;高NH₃浓度:0.30~0.60 mg·m^-3）,对不同处理下小麦地上部和根系干物质、氮素积累量及氮素利用效率进行分析。结果表明，大气NH₃浓度升高能显著提升小麦地上部生物量、根系生物量、地上部氮素积累量和根系氮素积累量，2年内平均增幅分别为5.77%、6.74%、8.94%和9.98%。在空气背景NH₃浓度下，施氮后小麦显著增产， 180和240 kg·hm^-2施氮水平下产量较0 kg·hm^-2施氮水平分别提高了45.26%和50.67%。在大气NH₃浓度升高环境中，随着施氮量的增加，小麦产量出现先升后降趋势， 180 kg·hm^-2施氮水平下产量最高， 240 kg·hm^-2施氮水平下小麦产量较0 kg·hm^-2施氮水平降低17.97%，小麦氮肥农学效率和氮素利用率也随之降低。这说明，大气NH₃浓度升高的环境中适当减少氮肥施用量能有效提升冬小麦的氮素利用率，稳定小麦产量。     

不同生态条件下品种和施氮量对冬小麦产量及氮肥利用效率的影响

为给河南省不同生态区域小麦氮肥高效利用提供理论依据,于2012-2013年在南阳和信阳2个地点,2013-2014年南阳、信阳和郑州3个地点,通过田间试验研究了施氮量对10个小麦品种产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,小麦产量和氮肥利用效率均显著受品种、地点和施氮水平的影响,同时显著存在品种×地点和地点×施氮量的互作效应;其中,品种效应相对较小,地点对产量和氮肥农学利用效率的影响较大,施氮水平对氮肥偏生产力的调控效应最大。10个品种中,周麦28在各地点均获得了较高的产量和氮肥偏生产力,表现出较好的适应性。3个地点中,郑州和南阳的小麦产量和氮肥偏生产力均显著高于信阳,而信阳具有较高的氮肥农学利用效率,说明适量的氮肥供给对于信阳改善小麦生产非常重要。增施氮肥可以显著提高小麦产量,但降低了氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率,且不同地点和品种对施氮水平的响应存在差异。综合各品种产量和氮肥利用效率对施氮水平的响应,在3个地点小麦在较低施氮水平(120kg·hm-2)下均可达到高产高效的生产目标,但各地点也存在需要高氮肥投入的小麦品种,如郑州的郑麦3596、南阳的洛麦24及信阳的西农509和宛麦16。     

氮素形态配比对玉米氮素积累及转运的影响

通过田间试验,研究6种(N_1~N_6)硝态氮与铵态氮配比处理对旱地全膜双垄沟播玉米植株氮素积累、转运、氮素利用及子粒产量的影响。结果表明,单施硝态氮时玉米的养分吸收、氮素利用及产量均最低。N6(硝态氮与铵态氮3∶1配比)处理下玉米全生育期氮素积累量最高,氮素吸收强度较单施硝态氮处理高55.19%~73.28%(P0.05),该处理下叶片和茎中氮素转移量较单施硝态氮处理高78.99%和93.52%(P0.05);叶片和茎中分别有66.50%~71.89%和43.44%~55.59%的氮素转移到子粒中;叶片和茎对子粒的氮素贡献率分别较单施硝态氮处理高43.80%和56.00%(P0.05);玉米子粒产量、氮素吸收效率及氮肥偏生产力较其他处理显著增加3.31%~9.94%、4.62%~33.89%和3.31%~9.93%。硝态氮和铵态氮配施对玉米的养分吸收有明显的促进作用,提高硝态氮的施用比例有利于提高玉米叶片和茎对子粒氮素的贡献率,硝态氮与铵态氮按3∶1比例配施有利于提高当地玉米子粒产量。     

肥料增效剂对夏玉米植物学性状、产量构成及土壤中NH4+-N和NO3--N的动态影响

2014、2015年夏季,试验采用单因素随机区组设计,以先玉335为材料,设置两种肥料增效剂、7种施肥方式,研究大喇叭口期和抽雄期植物学性状、施肥后0、14、28、42 d时0~30 cm和31~60 cm土壤中NH_4~+-N和NO_3~--N含量以及收获时玉米穗部性状和产量差异。结果表明,分期施肥比全部氮肥作底肥更能促进夏玉米茎粗、叶面积、气生根数量、穗长、穗行数和行粒数等增加。与对照和不施用肥料增效剂相比,0~30 cm和31~60 cm土层中施用两种肥料增效剂的NH_4~+-N含量较高,NO_3~--N含量较低,控制了NH_4~+/NO_3~-比例。两种肥料增效剂相比,Entrench效果明显优于NMAX。     

水分胁迫和供氮形态耦合作用下分蘖期水稻的光合速率、水分与氮素利用

采用室内营养液培养及PEG模拟水分胁迫的方法,在3种供氮形态\[NH4+、NO3-、NH4+/NO3-(质量比)为50∶50\]下,主要研究分蘖期水稻在非水分胁迫及水分胁迫条件下的氮素利用效率及对不同形态氮素的消耗。在非水分胁迫条件下,分蘖期水稻在NH4+/NO3-为50∶50时生物量增量最大;而在水分胁迫条件下,单一供NH4+ N营养的水稻生物量增量最大。在两种水分条件下,当NH4+/NO3-为50∶50时,分蘖期水稻对营养液中NO3- N的消耗量明显大于NH4+ N;此外,在两种水分条件下,均以单一供NH4+ N营养水稻的光合速率、氮素利用率和水分利用率最高。     

外源硝态氮对高铵胁迫下小麦幼苗生长的影响

为明确外源硝态氮对高铵胁迫下小麦幼苗生长的影响及其生化机理,采用温室水培的方式,以豫麦49(耐高铵品种)和鲁麦15(高铵敏感型品种)为材料,研究了外源硝态氮对高铵胁迫下小麦幼苗形态、激素含量和抗氧化系统的影响。结果表明,高铵胁迫条件下,外源硝态氮显著增加两个小麦品种株高、根长、干重,其中鲁麦15的地上部干重增加量高于豫麦49,而根系干重增加量则表现为豫麦49高于鲁麦15。高铵胁迫下,两个小麦品种植株的IAA、CTK含量、IAA/CTK显著低于对照;外源硝态氮处理5 d后,豫麦49地上部和根系IAA含量、根系CTK含量显著增加,恢复至对照水平;鲁麦15植株虽亦表现显著增加,但仍低于对照。另外,外源硝态氮对高铵胁迫下两个小麦品种地上部和根系的O■释放速率、SOD和POD活性及MDA含量没有显著影响。综上,外源硝态氮缓解小麦幼苗生长高铵胁迫的原因可能是通过增加IAA和CTK合成和转运,影响IAA和CTK之间的平衡,进而达到缓解效果。品种间比较,耐铵型品种豫麦49缓解作用可能源于对地上部和根系IAA含量以及根系CTK含量的协同调控;而高铵敏感型品种鲁麦15的缓解作用可能主要源于对地上部IAA含量的调控。     

Growth and carbon economy of nodulated white clover in the presence and absence of combined nitrogen

An investigation of the carbon economy of single S184 white clover plants nodulated with an effective strain of Rhizobium trifolii growing on N-free nutrient solution and supplied with 150 parts/10⁶ N as NH₄NO₃ has shown that 10% more of the C fixed per day is available for growth in the plants supplied with combined N. The difference between the two groups of plants is a result of higher respiratory activity in the roots of plants growing exclusively on N₂. In terms of shoot growth, however, the difference in growth rate is likely to be less than 10%, because the rate of root growth is greater in the plants supplied with a moderate level of combined N. There is no evidence that NO^-₃ and CO₂ compete for photosynthetically produced reductant in the leaves of plants grown on N₂+NH₄NO₃, since no reduction in net photosynthesis was observed in plants assimilating combined N. An experiment carried out on detached leaflets of white clover grown on N₂ and on N₂+ NH₄NO₃ has shown that NO^-₃ -reducing activity is present in the leaflets of plants grown on N₂+ NH₄NO₃ but not in plants grown on N₂ and that the activity is light-dependent. Measurements of ¹⁴CO₂ respired in the light and dark by leaflets previously allowed to photosynthesize ¹⁴CO₂ showed that the ratio of ¹⁴CO₂ output in the light to ¹⁴CO₂ output in the dark was no higher in plants grown on N₂+ NH₄NO₃ than in plants grown on N₂. This observation is consistent with the finding that N source does not affect net photosynthesis in whole plants.     

Potato Stolon and Tuber Growth Influenced by Nitrogen Form

Abstract

Potato tuber initiation and its growth are key processes determining tuber yield, which are closely related to stolon growth, and are influenced by many factors including N nutrition. We investigated the influences of different forms of nitrogen (N) on stolon and tuber growth in sand culture with a nitrification inhibitor during 2010 – 2011, and using two potato cultivars. Plants supplied with NO₃-N (N as nitrate, NO₃^-) produced more and thicker stolons than those supplied with NH₄-N (N as ammonium, NH₄⁺) at tuber initiation stage. In the plants fed NO₃-N, the stolon tips swelled or formed tubers earlier and produced more tubers than in those fed with NH₄-N. However, no significant difference was observed among N forms in terms of tuber yield at harvest, this may have been because of the shoot growth rate at tuber initiation stage was lower in the plants fed NO₃-N. During the tuber bulking stage, the difference in shoot DWs among N forms began to decrease, and the shoot DW of plants fed NO₃-N was even heavier than those fed NH₄-N in some cases. The influence of N form on potato plant growth may therefore vary with the potato growth stage.