诱变结合小孢子培养的氮高效大麦DH株系评价

为了筛选大麦氮高效种质资源,以花30和8份不同诱变来源的DH株系为研究对象,采用田间试验方法,设置高氮(160 kg·hm~(-2))和低氮(45 kg·hm~(-2))两个氮肥水平,研究不同DH株系对两个氮肥水平的响应,同时对不同氮效率类型DH株系的干物质和氮素积累、转运以及氮素吸收利用特性进行分析。结果表明,在两个氮肥水平下,根据平均产量可将花30和8份突变体材料划分为双高效型、低氮高效型、高氮高效型和双低效型四种类型。双高效型株系在两个氮肥水平下均具有较高的干物质和氮素积累量,而低氮高效型株系在低氮条件下具有较高的干物质和氮素积累量,这为籽粒产量的提高奠定了生理基础,也可以作为氮高效种质材料筛选的基础指标。本研究还分别获得了氮素吸收效率和氮素利用效率提高的DH株系,其中双高效型株系A9-47和低氮高效型株系A5-24在两个氮肥水平下氮效率的提高主要是由氮素吸收效率提高所致,双高效型株系A1-184在高氮水平下氮效率的提高主要是由于氮素利用效率提高所致,而低氮高效型株系A4-17在低氮水平下氮素利用效率也略高于亲本花30。这些种质材料的获得为氮高效育种及相关分子机理研究奠定了基础。     

高产氮高效春玉米品种筛选及节氮潜力与氮素利用特征分析

以辽宁地区适栽的17个玉米品种为试材,通过不施氮(N₀)和正常施氮(N₂₂₅,225 kg/hm²)处理筛选高产氮高效品种,分析其节氮和增产潜力、干物质积累及氮素利用特征。结果表明,DK301、XY335、ZD958、DD1331、LD585、LD706、DY485、LD1281、LD575、LD1205、TY58、DD1775共12个品种为高产氮高效型(双高效和高氮高效)品种,节氮潜力为15.4%～29.7%。高产氮高效型品种节氮潜力与产量极显著正相关,产量在N₀下与百粒重、行粒数、开花和成熟期生物重显著正相关,N₂₂₅下仅与行粒数显著正相关。施氮提高各类型品种花后氮转移对子粒的贡献率(前),同时相较于花后氮吸收对子粒氮贡献率(后),双高效品种均表现为“前后相当”,高氮高效型品种均为“前低后高”。因此,在穗行数相近下,行粒数可作为筛选高产氮高效品种的一个参考指标,通过适当减氮,加强高氮高效型品种的花前氮素供应,可促进玉米节氮增效生产。     

玉米自交系氮效率基因型差异分析

对27个玉米自交系材料分高产氮高效型、高产氮低效型、低产氮高效型、低产氮低效型4种氮效率类型,对其氮效率进行分析。结果表明,在高氮和低氮条件下,对氮效率的贡献均以利用效率大于吸收效率,是氮效率差异的主要决定因素。高产氮高效型基因型在高氮和低氮条件下氮效率均最高,高氮条件下氮效率平均比高产氮低效型、低产氮高效型、低产氮低效型高10.85%、122.52%、60.04%;低氮条件下高74.06%、100.34%、175.57%。高氮条件下的玉米氮效率低于低氮条件下的氮效率。     

甘蓝型油菜苗期氮效率评价及基因型差异

为筛选氮高效油菜资源提供参考，本研究建立甘蓝型油菜苗期氮效率评价以及氮效率基因型差异的鉴别方法，以162份油菜育种品系为材料，设置正常氮供给（氮浓度为9 500μmol/L）和低氮胁迫（氮浓度为237.5 μmol/L）两个氮水平处理，采用营养液培养方法，研究不同氮水平下油菜苗期生物学性状及氮累积量，并对所有品系进行氮效率评价和基因型差异分类。两年试验结果显示，油菜生物量、主根长、侧根长、根冠比、氮累积量及氮吸收和利用效率在不同氮水平处理间差异极显著。不同氮水平下，油菜苗期生物量与氮累积量、氮利用指数、氮吸收效率极显著正相关，与侧根长显著正相关。低氮胁迫下油菜主根长、侧根长和根冠比增加，且根冠比与侧根长显著正相关，说明低氮胁迫下侧根伸长是油菜苗期适应低氮胁迫的重要途径之一。相比氮利用效率，氮吸收效率对油菜苗期生物量的形成影响更大，油菜苗期生物量与氮吸收效率存在极显著相关性，侧根长、氮累积量、氮利用指数与氮吸收效率存在显著正相关。因此，生物量可作为评价油菜苗期氮效率的主要指标，侧根长、氮积累量、氮利用指数可作为辅助指标。以不同氮水平下植株生物量的平均值为阈值，对162份供试油菜品系氮效率进行分类，其中双高效型油菜基因型23份、双低效型油菜基因型28份、中间型油菜基因型111份。进一步分析表明，双高效型油菜生物量、氮累积量、氮吸收效率均高于双低效型油菜，低氮胁迫下双高效型油菜在氮吸收累积方面更有优势。     

黄淮海地区夏玉米氮高效品种筛选及增产潜力分析

以 51个玉米品种为研究对象，在河南浚县、河北赵县和山西定襄同时开展大田试验，设置低氮和高氮两个氮素水平，研究各品种在不同供氮条件下的产量差异。聚类分析结果表明，锦华228、 C3288、潞玉1611、汉单169、迪卡 653、 C1210和汉单 777为高产品种，潞玉 1611、新单 58和锦华 228在 3个试验点均为双高效型品种，金海 2010、郑单 958和 C2235在河南和山西点为低氮高效型， ND1602、龙单 81和敦玉 323在河北和山西点为低氮高效型，浚单 3136和农华 5号在河北和山西点为高氮高效型。双高效品种的增产潜力为 8.00%～13.58%。因此，在黄淮海地区，选择种植潞玉 1611和锦华 228等高产氮高效型品种，进行合理田间管理，可实现黄淮海地区夏玉米高产稳产和节本增效。     

不同钾效率类型油菜的农艺性状及钾素积累特征比较

为了解甘蓝型油菜不同钾素利用效率的植株所具有的表型特征,以长江流域冬油菜主产区广泛种植的34个甘蓝型油菜品种为试验材料,在田间试验小区以最佳肥料用量（每公顷210kg 氮,45kg五氧化二磷,67.5kg氧化钾）种植油菜,比较不同品种油菜对钾素的吸收利用率。根据平均值法可将材料分为四类：A-高效吸收高效利用型、B-低效吸收高效利用型、C-高效吸收低效利用型、D-低效吸收低效利用型。比较发现：A类的一次分枝数、一次分枝角果数、籽粒产量和茎秆干物质均显著高于B、C、D三类,每角粒数显著大于D类,而分枝节位则显著小于D类。A类籽粒钾含量和钾（氧化钾）积累显著高于其他类型。地上部钾积累总量表现为A（和C）高于B（和D）。     

不同氮效率油菜苗期根系形态及养分累积差异研究

为了解低氮胁迫下氮效率差异油菜在根系形态及养分吸收累积方面的差异,以一对氮效率差异油菜种质为材料,通过水培研究在低氮胁迫下苗期根系形态和养分累积的变化及差异。结果表明,在不同氮浓度处理下,两个材料根系和养分累积量都存在显著差异（P<0.01）。低氮胁迫下（N浓度为0.38mmol/L）,油菜主根长和侧根长显著增加,根系木质化程度降低,养分累积量显著下降。与氮低效油菜种质相比,氮高效油菜总根长、根表面积、根体积、侧根数及主根长,分别高出30.96%、22.02%、24.13%、28.20%和40.62%,且植株氮、磷、钾累积量分别是氮低效油菜的2.02、1.89、3.37倍。此外,氮高效油菜根尖分生区细胞分裂数目增加,伸长区细胞长度增加,可能导致了油菜主根的伸长生长。综上所述,与氮低效油菜相比,氮高效油菜对低氮胁迫耐受力更强,根系较为发达、养分累积 量降低幅度小。因此,氮高效油菜种质可能通过更发达的根系和更多的养分累积来应对低氮胁迫。     

新疆粳稻审定品种氮效率类型的鉴定

在田间试验条件下,对3个施氮水平下的6个新疆粳稻审定品种8项性状指标进行考查和分析,划分各品种的不同氮效率类型,为氮高效水稻品种的筛选和指标鉴定提供依据。在不同施氮水平下,对粳稻品种各性状的相对值进行描述性统计分析表明,不同性状的变异系数呈现出较大的差异;就各性状的平均值而言,叶面积指数和SPAD值在不同施氮水平间的差异达极显著水平;就氮效率综合值而言,不同施氮水平间因品种不同而表现出较大差异。依据品种在不同施氮水平下的氮效率综合值,将各品种划分为氮高效型、低氮高效型、高氮高效型和氮低效型4种氮效率类型。新稻41号为氮高效型;新稻36号和新稻45号为低氮高效型;新稻11号为高氮高效型;新稻44号和新稻47号为氮低效型。相关性分析表明,有效穗数、叶面积指数和SPAD值可作为新疆粳稻品种成熟期氮高效评价的关键鉴定指标。     

供氮水平对不同氮效率玉米品种氮素吸收、干物质形成及产量的影响

以低氮高效型玉米品种郑单958、高氮高效型玉米品种先玉335、双低效型玉米品种豫单606、双高效型玉米品种秋乐368为材料，研究不同氮效率玉米品种在不施氮肥和纯氮90、180、270、360 kg/hm2处理下产量、干物质积累与转运及氮素吸收利用的差异。结果表明，与双低效型品种相比，低氮高效型品种在低氮条件下可以正常维持物质合成，具有较高的氮素积累量和干物质积累量，粒重增加，进而具有较高产量优势；高氮高效型品种在高氮条件下具有较高的花后干物质积累量、氮素积累量，能维持较长时间的光合作用，子粒库容量较高，库调节能力较强，子粒产量存在优势；双高效型品种同时具有以上特性。     

不同氮素吸收利用效率类型油菜的农艺性状、干物质及氮素积累特征

为合理调整不同氮素吸收利用效率油菜品种的氮肥用量,提高氮素利用效率,大田试验条件下,根据长江流域冬油菜主产区广泛种植的34个甘蓝型油菜品种的氮素吸收和利用效率的差异,以氮素吸收和利用效率的平均值为界线将供试品种分为4类,即A-高效吸收高效利用型、B-低效吸收高效利用型、C-高效吸收低效利用型和D-低效吸收低效利用型,研究4类油菜的生长性状、干物质及氮素积累和分配的特点。结果显示,A类品种在主序长、主序角果数、一次分枝数和一次分枝角果数等农艺性状上表现很强的生长优势,B、C两类居中,D类品种最低。氮素吸收效率高的品种,其干物质量、氮素积累量相对越多,不同类型油菜的地上部生物量及氮素积累量顺序为C、A>D、B;氮素利用效率高的品种,干物质量和氮素积累在籽粒中的分配相对较多,而在果壳中分配相对较少,籽粒产量以及籽粒氮素积累量顺序则为A>B、C>D。     

水分管理方式对水稻产量和氮肥利用率的影响

 以杂交籼稻汕优63和丰优香占及粳稻武育粳3号和9516为材料,研究了中期搁田、结实期干湿交替灌溉以及旱作对水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明,与水层灌溉相比,搁田处理显著提高了水稻产量。结实期干湿交替灌溉对水稻产量的影响因施氮量不同而有所差异。在常规施氮量（240 kg/hm2）下,干湿交替灌溉对水稻产量无显著影响,而在高氮（300 kg/hm2）条件下,干湿交替灌溉显著提高了水稻产量。水稻旱作与常规水作产量无明显差异。除武育粳3号外,中期搁田处理显著提高了汕优63和丰优香占的氮肥利用率;结实期干湿交替灌溉提高了高施氮量处理氮肥的农学利用率和生理利用率;水稻旱作有利于提高氮肥吸收利用率。     

部分春性和半冬性小麦品种氮效率差异分析

为了解小麦冬春性与氮素利用的关系,在大田条件下,以江苏省主栽的15个小麦品种为材料,比较了半冬性和春性小麦的氮效率差异。结果表明,相同施氮条件下,半冬性小麦的平均氮肥吸收效率(NUEa)和氮肥生产效率(NGPE)分别比春性小麦高12.19%和9.64%,差异均达显著水平。其中,NUEa和NGPE最高的半冬性小麦品种均为济麦22,春性小麦两个指标最高的品种均为扬麦15。半冬性小麦的平均氮肥表观利用率(NUR)、氮肥农学效率(NAE)、氮素生理效率(NPE)及氮收获指数亦高于春性小麦,但差异均不显著。半冬性或春性类型小麦中各指标都存在氮高效和氮低效的品种,且品种间差异均极显著;不同品种氮效率高或低的机制不同,使得对氮肥的吸收、利用、转运的能力存在差异,生产中应根据不同品种氮效率机制特点采用不同的施肥应对策略。     

施肥对甜菜氮代谢的效应研究

为明确不同品种在氮吸收、积累、氮效率、氮肥利用率等方面的差异及施肥的效应,选用HI0466及SR411两个品种,在黑龙江大学呼兰校区进行田间试验。结果表明:①施肥对甜菜的氮吸收和积累影响显著,其中以NPK组合最高,NP或NK组合次之,PK组合增加最低;②不同品种氮吸收能力不同,品种HI0466的氮吸收能力高于SR411,并主要体现在地上部植株含氮量和吸氮总量两个性状指标上;③品种SR411的氮肥利用率、氮肥生理效率、氮肥农学效率均显著高于品种HI0466;④施肥对不同品种甜菜的氮肥生理效率、氮肥农学效率影响各异,三要素配合施用时两个品种的这两个效率均为最高,缺P对HI0466的农学效率和SR411的生理效率的负效应高于缺K,而缺K对SR411的农学效率和HI0466的生理效率的负效应高于缺P。     

不同品种甘蔗生长对氮肥的响应与利用

本文以研究区当家甘蔗品种台糖22(ROC22)、柳城5136(LC5136)、粤糖236(YT236)为材料,设5个不同氮肥施用量,研究施氮量对不同品种甘蔗生长及氮肥利用的影响。结果表明:(1)施氮量增加,3种甘蔗的茎重和产量先增加后无显著变化。ROC22和LC5136在施氮量为351.9 kg/hm2时较为适宜,而YT236在234.6 kg/hm2时较适宜;ROC22的产量最高,分别比LC5136和YT236增产8.6%和40%。(2)随施氮量的提高,LC5136和YT236的产糖量呈先增加后无明显变化的趋势。ROC22的产糖量在施氮量为351.9kg/hm2时显著大于无氮处理的,但不同施肥量处理间无显著差异;ROC22的平均产糖量分别比LC5136和YT236高20%和57%。(3)随着施氮量的增加,ROC22和YT236的氮肥利用率呈递减趋势,施氮量为117.3kg/hm2时利用率最高。而LC5136的肥料利用率呈递增趋势,施氮量为469.2 kg/hm2时利用率最高;ROC22的氮肥利用率比LC5136和YT236的均高出10个百分点。综合考虑甘蔗产量、产糖量、氮肥利用率的情况,氮肥用量为351.9kg/hm2时,对ROC22和LC5136较适宜,而在234.6kg/hm2时,对YT236较适宜。在研究区种植甘蔗ROC22明显优于LC5136和YT236。     

直播油菜产量、产量构成及品质性状的综合分析

油菜直播方式在长江中下游得到广泛运用,为因地制宜地制定高产稳产栽培措施,探究不同环境条件下 种植密度和施肥量对直播油菜产量、产量构成及品质的影响,选取江西宜春、湖北荆州、安徽六安3个试验点,以中 双11号、中油杂12号为材料,设置3个密度（1.3×105·hm-2、2.6×105·hm-2、5.2×105·hm-2 和2个施氮水平（N1 90 kg· hm-2;N2 180 kg·hm-2）。试验结果表明：适当增密油菜产量显著增加,高密比低密平均增产25.6%,比中密平均增产 10.8%。与N2相比,N1条件下3个试点油菜产量分别降低25.9%、36.9%和28.9%。油菜产量均通过单位面积分枝 数、单位面积主枝数和分枝角果数的提高实现增产,且单位面积分枝数与单位面积主枝角果数和单位面积分枝角 果数均呈极显著正相关关系。改变密度（或者增密至5.2×105·hm-2）对油菜籽粒含油量、芥酸、硫苷和粗蛋白含量没 有显著影响,适当减施氮肥（如在低氮的荆州和六安）能增加含油量、硫苷,减少粗蛋白。不同环境条件与栽培措施 下植株性状的综合得分差异显著,油菜植株性状综合评价指标为：地上部干物质重>单位面积角果数>分枝数>千粒 重>主枝有效长>每角果粒数>含油量。     

密度和氮肥用量对油菜产量及氮肥利用率的影响?

 为机械化种植油菜,研究不同施氮水平下密度对直播油菜生长发育和氮肥利用效率的影响。以甘蓝型油菜品种中双11号为材料,在低密（15万株/hm2）和高密（45万株/hm2）两种密度下,设施氮0、90、180和270kg/hm2处理,分析施氮量与密度对油菜农学性状、产量、氮肥利用效率的影响,并对比分析了密度与油菜需氮量之间的关系。结果表明,增密后油菜的株高、分枝数、单株角果数和每角粒数显著降低,分枝高度和千粒重显著增加。高密油菜群体株型结构整齐均一,更能满足机械化收获需要。高密处理油菜籽粒产量高于低密处理。施氮0～180kg/hm2时,两个密度下的籽粒产量均随施氮量增加而显著提高,但在270kg/hm2时两密度下油菜产量均有所下降。油菜氮肥表观利用率随着施氮量的增加而下降,但是又随种植密度的增加而增加。说明增加密度能促进氮素向油菜籽粒转移,降低每生产100kg籽粒油菜需氮量,提高氮肥表观利用率。在相同的目标产量（低密下的经济产量、湖北省油菜平均单产和全国油菜平均单产）下,油菜增密后可以节约氮肥用量22.9%~30.6%,增密减氮效果明显。       

吸胀期低温与水分条件对油菜种子萌发的耦合效应

为了探讨晚播油菜适宜播种的田间温度和水分条件,以华杂62和华双5号品种为材料,在土壤和PEG溶液两种介质中研究了吸胀温度与水势对种子萌发的影响。结果表明,吸胀期温度和水分条件对油菜种子的萌发具有显著影响。在5~15℃范围内,种子萌发活力随吸胀期土壤温度的升高而提高。在10℃和15℃下吸胀,土壤相对含水量为58.6%、水势为-0.1MPa时较适宜于种子萌发;在5℃低温下吸胀,适当降低土壤水势有利于种子萌发。华杂62种子具有吸胀冷害现象,在低温和高水势下吸胀,种子萌发活性降低,吸水速度加快,种子浸泡液K+渗漏量升高,而Na+渗漏量和Na+/K+比值降低。华双5号种子则具有较强的抗吸胀冷害能力,表现为在低温下吸胀受水势的影响较小。     

Nitrogen use efficiency in selected rice (Oryza sativa L.) genotypes under different water regimes and nitrogen levels

Water and nutrient availability are two major constraints in most rice-based rainfed shallow lowland systems of Asia. Both stresses interact and contribute to the low productivity and widespread poverty in this environment. The objective of this study was to improve the understanding of interaction between the two factors and to identify varietal characteristics beneficial for productivity in a water- and nutrient-limited rice environment. For this purpose, we screened 19 rice genotypes adapted to different rice environments under two water and two nutrient treatments during the wet season of 2004 and 2005 in southern Luzon, Philippines. Across all genotypes tested and in comparison with the irrigated control, rainfed conditions reduced grain yield of the treatment without N application by 69% in 2004 and by 59% in 2005. The mean nitrogen fertilizer response was highest in the dryer season of 2004 and the rainfed treatment, indicating that water stress had no effect on fertilizer response. Nitrogen application reduced the relative yield loss to 49% of the irrigated treatment in 2004 and to 52% of the irrigated treatment in 2005. Internal efficiency of N (IEN) and recovery efficiency of applied N (REN) were significantly different between genotypes, but were not affected by water availability (REN) or by water and nutrient availability (IEN). In contrast, grain yield and total N uptake were affected by cultivar, N and water availability. Therefore, germplasm for rainfed environments should be screened under conditions of limited and good nitrogen and water supplies. The four best cultivars, CT6510-24-1-2, IR55423-01, IR72, and IR57514-PMI5-B-1-2, performed well across all treatments and both years. Except for IR72, they were all characterized by medium height, medium duration, high early vigor, and a moderate level of drought tolerance. This combination of characteristics seems to enable the optimal use of limited water and nutrient resources occurring in many shallow rainfed lowlands. We also concluded that moderate drought stress does not necessarily affect the response to moderate N rates, provided that drought does not induce high spikelet sterility and that fertilizer N is properly managed.     

麦/油-稻轮作下秸秆还田与氮肥管理对直播杂交稻氮素利用特征的影响

【目的】探明秸秆还田和氮肥管理对麦/油后直播杂交稻氮素积累、转运、氮肥利用效率及籽粒产量的影响。【方法】选用优质三系杂交稻宜香优2115，采用二因素裂区设计，麦、油茬田同步开展试验，处理完全一致。主区为麦/油秸秆全量翻埋还田(M1)和秸秆不还田(对照，M0)，副区设4个氮肥管理，即不施氮对照(N0)、m基肥∶m分蘖肥∶m促花肥∶m保花肥比例分别为1∶0∶0∶0(N1)、3∶3∶2∶2(N2)、2∶2∶3∶3(N3)，测定了直播杂交稻主要生育时期各器官的氮素积累量及籽粒产量。【结果】结果表明，两种轮作方式下，氮肥管理对直播杂交稻主要生育时期的氮素积累、齐穗后茎鞘、叶片的氮素转运及稻株氮素利用效率均存在显著或极显著的调控效应。秸秆还田显著提高麦/油茬杂交稻中后期的氮素积累量、茎鞘和叶片的氮素转运量以及氮肥利用效率，其中，氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥表观利用率较秸秆不还田分别提高了34.96%/28.76%、2.52%/2.61%和31.91%/22.30%。同时，油菜秸秆还田下直播杂交稻各生育时期氮素积累和产量较麦秆还田表现更好，籽粒产量提高481 kg/hm2(5.22%)。M1N2处理、M0N3处理下，直播杂交稻各阶段的氮素积累速率明显加大，促进结实期茎鞘和叶片的氮素向穗部转运，成熟期稻株氮素积累量优势明显且有较高的氮素利用效率(麦/油茬稻氮肥农学利用率、偏生产力和表观利用率分别达17.87 kg?kg–1/17.85 kg?kg–1、67.27 kg?kg–1/71.28 kg?kg–1、74.93%/75.05%)，最终实现高产。【结论】在麦/油-稻轮作下秸秆全量还田，配合N2氮肥管理，可有效提高直播杂交稻氮素吸收、利用效率，增加籽粒产量，尤以油菜秸杆还田的效果更好。