水稻氮素的生物学特性及其高产运筹研究概况

本文着重对氮素营养与水稻生育特性、氮素与水稻群体的产量形成、氮素的吸收及其利用、水稻氮素高产运筹技术等进行了阐述,并提出了水稻氮素在栽培学与育种学研究上需要深入研究的几个方面,以其为今后水稻大面积生产上氮素的高效利用提供依据。     

试论大气CO2浓度升高条件下水稻碳氮代谢变化及其调控途径

 以水稻为例，从分析高等植物光合速率对大气CO2浓度升高的短期与长期反应入手，结合水稻的氮素营养特性，通过分析大气CO2浓度倍增下，水稻体内氮素营养状况与光合速率的关系，以及光合作用过程中酶的活性与总量、光合底物的再生与水稻氮素营养的关系，论述了大气CO2浓度升高对水稻体内碳氮代谢的影响。对稻田生态系统的氮素营养管理提出了建议，并从产量和生态角度对今后水稻氮素营养的研究进行了展望。     

水稻氮素利用研究进展

介绍了目前国内水稻氮素利用概况,详细论述了水稻植株和土壤氮素吸收利用的研究进展,分析了氮素对植物生长发育的重要作用、氮素存在形态和损耗、植株与土壤对氮素吸收利用差异及水稻生产中氮素利用存在的问题,并结合水稻生产实际对如何提高氮肥利用效率做了初步探讨。     

不同基因型水稻氮素的吸收和利用效率研究综述

综述了水稻氮素的吸收量和利用效率及其与产量、产量构成、株高、叶面积指数等农艺性状的关系,指出水稻氮素的吸收量和氮素的籽粒生产效率,在不同籼粳亚种间和相同亚种的不同品种间均存在显著的基因型差异,并与籽粒产量呈显著正相关,这为超级稻实现高产量和氮素高效利用的目标提供了理论依据。还讨论了根系吸收氮素的能力,土壤氮素的供应能力和栽培环境条件对水稻氮素吸收效率的影响,以及增强水稻氮素吸收能力和高利用效率的育种学途径。     

水稻氮钾吸收的交互作用研究

氮和钾都是水稻生长的大量必须营养元素,在水稻的生长发育过程中起着不可替代的作用。水稻对氮、钾的吸收存在着一定的交互作用。本文在综述水稻氮、钾吸收的机理上,探讨了氮素对水稻钾素吸收的影响,以及钾素对水稻氮素吸收的影响。     

水稻根际环境与氮素利用的关系研究进展

氮素高效利用是实现水稻高产和建立环境友好型农业的关键一步。根际环境与氮素能否高效利用密切相关,也是近年来栽培、土壤及生态学领域的研究热点。本文总结了水稻根际环境的定义及范畴,解析了水稻氮素吸收利用的相关机制,阐述了根际土壤、根系以及根际微生物与氮素利用的关系,分析了目前存在的问题和对未来研究的展望。     

氮素高效利用高产优质水稻新品种选育及其应用基础研究

概述了氮素高效利用水稻选育工作研究进展,阐述了水稻根系活力与根系吸氮速率关系,水稻品种在不同生育时期氮素吸收量的差异以及不同施氮水平在各生育时期和不同生育时期硝酸还原酶活性等有关应用基础研究,提出了在氮素高效利用水稻新品种育种中可以把较高的稻谷产量、多穗、高结实率和高收获指数作为其选育的主要参考指标。     

不同灌溉方式及施氮量对水稻生长和氮素利用效率的影响

以T-43为材料开展田间小区试验,研究不同灌溉方式及施氮量对水稻干物质积累量及分配率、氮素积累、氮素利用效率及产量的影响。结果表明,淹灌处理水稻干物质积累量和氮素积累量显著大于膜下滴灌处理;施用氮肥显著提高了水稻的氮素积累量,水稻产量在施氮量为480 kg/hm~2时最大;与淹灌处理相比,滴灌处理的水稻产量降低了19.02%,氮肥利用率提高了1.92个百分点,水分利用效率提高了0.21 kg/m~3(105%)。     

水稻不同基因型氮素利用效率差异

在施氮和未施氮两种条件下,探讨了9个不同生态类型水稻品种的氮素利用效率差异、稻谷产量及氮素利用效率相关性状之间的相关关系以及水稻品种各生育时期氮素吸收量的差异。研究表明,在施氮和未施氮两种处理下,水稻品种间氮素吸收总量、收获期氮素生理利用效率和氮素转移效率有着显著差异;在未施氮条件下氮素利用效率显著高于施氮的;在施氮和未施氮两种条件下,收获期生理氮素利用效率、氮素吸收总量和氮素转移率均呈显著的正相关,且与稻谷产量、穗数、结实率和收获指数呈显著的正相关;孕穗期至黄熟期氮素吸收量在水稻不同基因型间有着显著差异,而在生育前期和中期氮素未见显著差异。     

水稻氮素营养诊断及施用策略研究进展

氮素是水稻生长不可缺少的元素之一,对水稻进行氮素诊断,根据诊断结果和栽培目标,及时调整相应施肥措施,实现精准施肥,可最大限度地提高肥料利用率,并减轻环境污染。综述了水稻氮素诊断的发展历史、诊断手段的优缺点、未来氮素诊断发展趋势等多方面内容,分析了穗肥对于水稻产量、产量构成因素和稻米品质的影响,以期充分发挥氮肥效应,为氮素诊断和穗肥追肥提供参考。     

根际氧浓度对水稻产量及其氮素利用的影响

在网室水培条件下,以IR45765-3B(深水稻品种)、中浙优1号(水稻品种)和中旱221(旱稻品种)为材料,研究不同根际氧浓度[1.0mg/L(T1,低氧浓度)、3.0mg/L(T2)、5.5mg/L(T3)、7.5mg/L(饱和氧浓度,T4)]对水稻产量及其氮素吸收利用的影响。结果表明,根际氧浓度显著影响水稻产量和干物质积累,这3个水稻材料的产量表现一致(T2T1T3T4),处理间差异显著。其中,IR45765-3B和中旱221产量差异主要是由每穗粒数和结实率导致的,而根际氧浓度对中浙优1号产量构成的影响,还表现在有效穗数上。在氮素吸收利用方面,水稻生长前期T1和T2处理有利于水稻对氮素的吸收;灌浆后期增氧处理在一定程度上可增加植株氮素积累,但氧浓度过高不利于氮素向籽粒中转运;这3个水稻品种以T2处理氮素利用效率最高,比低氧处理(T1)分别提高6.9%、12.8%和13.8%;根际氧浓度升高提高了水稻营养生长阶段的氮素干物质生产效率。综上所述,3.0mg/L根际氧浓度处理对不同类型水稻产量的形成及其对氮素利用优于其他处理。     

水分与氮素及其互作对水稻产量和水肥利用效率的影响研究进展

了解水分、氮素及其互作对水稻产量与水、氮利用效率的影响,对协同提高水稻产量与水氮利用效率有重要意义。本文概述了水稻节水灌溉技术、氮肥利用效率与氮肥施用技术、水分与氮素对水稻产量及水氮利用效率的耦合效应、作物-土壤关系及水氮调控机制等方面取得的进展;讨论了存在的问题,这些问题包括:高产水稻作物与土壤的水氮互作效应尚不明确;高产水稻水氮耦合与高效利用的分子机理不清楚;协同提高水稻产量与水氮利用效率的调控途径尚未掌握。针对这些问题,建议今后重点研究:高产水稻作物与土壤的水氮互作效应及其机制;水氮互作调控水稻吸收利用水分和氮素的生理与分子机理;协同提高水稻产量和水氮利用效率的调控途径与关键技术。     

不同供氮模式对水稻根系形态及生理特征的影响

【目的】为明确氮素优化管理模式(OPTs)下水稻根系形态和生理特征及其与氮素吸收和产量形成的关系。【方法】以镇稻11为材料,采用营养液培养,通过三种氮素供应模式分别模拟农民习惯施肥(FFP)、高效施肥(HE)及高产高效施肥(HEHY),研究了不同供氮模式对水稻主要生育期生物量和氮素累积、根系形态和生理特征以及产量形成的影响。【结果】与FFP相比,HE和HEHY(OPTs)通过提高每穗粒数、结实率和千粒重而使水稻籽粒产量分别增加5.7%和16.0%。与FFP相比,OPTs增加了生育期内水稻根系生物量、根系长度、根系总表面积、根系体积以及单个分蘖不定根数目,并提高了灌浆期根系活力、根系氮素同化能力以及叶片光合速率。相关分析表明,开花期根系生物量、总表面积、根体积、单个分蘖平均不定根数目、伤流液流速和谷氨酰胺合成酶活性均与总氮素累积量及产量显著正相关。【结论】因此,OPTs通过养分调控,可促进水稻根系的生长、优化根系形态结构,并能维持水稻生育后期较高的根系活力,从而促进了水稻对氮素的累积以及产量的形成。     

缓控释氮肥施用技术在水稻上应用研究进展与展望

缓控释氮肥作为一种新型肥料，兼顾增产和环境友好两大特点，在提高水稻产量与氮素利用率以及缓解环境污染方面展现出了显著优势。在前人研究基础上，总结了缓控释氮肥的概念、分类、不同缓控释氮肥作用机理，及缓控释氮肥在水稻生产上形成的不同施肥技术的特征及其效果，如缓控释氮肥一次性施肥、与速效尿素混合一次性基施、不同的缓控释氮肥相互混合一次施用，以及与速效尿素分次施用的施肥技术。介绍了缓控释氮肥不同施用技术对水稻产量形成的影响，以及施用缓控释氮肥对土壤和大气环境的影响。明确缓释氮肥在水稻生产应用中的优势，进一步指出缓控释氮肥在水稻生产应用中存在的问题并且提出相关建议，为推动缓控释氮肥在水稻生产上的广泛应用提供一定的参考依据。     

基于多光谱图像的水稻叶片叶绿素和籽粒氮素含量检测研究

先利用常规技术分析了水稻的叶片叶绿素和籽粒氮素含量,然后用包含绿(G)、红(R)和近红外(NIR)三波段通道的电荷耦合器件(CCD)成像技术对水稻叶片和籽粒进行了无损检测。试验结果显示,水稻叶片叶绿素a、叶绿素b分别与G、NIR通道图像灰度呈极显著线性相关,叶绿素(a+b)含量则与上述两通道图像灰度呈显著线性相关;而且,水稻籽粒氮素含量与G、NIR通道、归一化植被指数(NDVI)灰度呈显著线性相关。由此建立了水稻叶片叶绿素和籽粒氮素含量的多光谱图像预测模型,并分别用21个样本对模型进行检验,其中线性显著相关的7个模型的相对误差RE(%)介于9.36%~157%,实现了对水稻叶片叶绿素和籽粒氮素含量的快速、准确、非破坏性检测。     

水稻高效利用氮素的生理机制及有效途径

阐述了水稻高效吸收和利用氮素的生理机制,分析了水稻高效利用氮素的遗传潜力和改良途径以及农田资源管理技术对氮素效率的影响,并提出了需要研究的重要课题。     

缓控释肥在水稻上施用效果试验

为确定缓控释肥在水稻上的施用效果及施用次数对产量的影响,进行了以习惯施肥作对比,多处理重复的田间试验。结果显示,与习惯施肥相比,在水稻上将缓控释肥采用"一基一追"的2次施肥方式,能增加水稻的有效穗数,产量增产7.1%,氮素利用率也有所提升,减少了土壤氮素残留,起到了节本增效,环境友好的作用,是值得推广应用的施肥新技术。     

施用锌肥和石灰对双季稻生理特性及氮肥利用率的影响

为探究锌肥和石灰对双季稻生理特性及氮肥利用率的影响，在南方典型双季稻种植区进行2 a试验，综合评价在有机肥、无机肥配施（30%有机肥+70%无机肥）条件下施用锌肥和石灰对双季稻生理特性及氮肥利用率的影响，以期为提高水稻产量和科学施肥提供理论依据。设置T1(30%有机肥+70%无机肥)、T2（锌肥+30%有机肥+70%无机肥）、T3（石灰+30%有机肥+70%无机肥）、T4（锌肥+石灰+30%有机肥+70%无机肥）4种施肥模式，另外设置T5（不施氮肥只施磷肥和钾肥），用于计算氮肥利用率，测定LAI、剑叶SPAD值、植株氮积累量、产量，计算氮素农学利用率和氮素偏生产力。结果表明，与T1处理相比，施用锌肥能提高水稻剑叶的SPAD值和孕穗期LAI，有利于各生育时期的氮素积累和孕穗—完熟期的氮素积累，还可提高氮素农学利用率和氮素偏生产力。连年施用石灰则会降低LAI、氮素农学利用率和氮素偏生产力。2017年早、晚稻以T4处理的产量最高；2018年早、晚稻以T2处理的产量最高。综合考虑水稻产量、LAI、氮素积累量和氮素利用率，各处理中以T2处理（锌肥+30%有机肥+70%无机肥）表现最佳。     

铵态氮和硝态氮营养对水、旱稻根系形态及水分吸收的影响

为研究不同形态氮素营养对水稻和旱稻根系生长及水分吸收的影响,采用水培供应不同形态氮素(铵态氮、硝态氮、铵态氮和硝态氮混合)的方法培养水稻和旱稻,并对水稻和旱稻的根系形态进行了扫描分析;同时,通过测定根系伤流液和采用HgCl2抑制水通道蛋白活性的方法,比较了水稻和旱稻根系对不同氮素形态响应的差异。 铵态氮营养水稻（或旱稻）的根干质量明显低于硝态氮营养水稻（或旱稻）,但单位根表面积的水分吸收与根系伤流液量比硝态氮营养高;3种形态氮素营养水稻（或旱稻）运输水分的主要方式均是水通道蛋白的跨膜运输途径,但铵态氮营养水稻（或旱稻）的根系通过水通道蛋白跨膜运输途径运输水分的能力明显高于硝态氮营养水稻（或旱稻）;与水稻相比,旱稻对硝态氮营养具有较强的适应性。     

水稻品种广陆矮4号与中嘉早17产量形成和氮素利用比较

为探明不同年代水稻品种产量形成与氮素利用间的差异,于2018年早稻季在湖南永安镇进行大田试验,比较了两个年代水稻品种广陆矮4号(1960S)和中嘉早17(2000S)在5个施氮水平0(N0)、50(N50)、100(N100)、150(N150)和200(N200) kg/hm~2下的产量、产量构成、干物质与氮素利用率。结果表明:(1)两个年代水稻品种间产量、干物质积累量、收获指数、氮素积累量、氮素籽粒生产效率、氮素吸收利用率、氮素农学利用率和氮素生理利用率均无显著差异。(2)随着氮肥施用量的增加,两个品种的单位面积穗数、每穗粒数、干物质量、氮素积累量和产量均呈增加趋势,而氮素吸收利用效率、氮素生理利用效率、氮素农学利用率均呈下降趋势,但上述各指标(除氮素积累量外)在N150与N200间的差异均未达显著水平。综合考虑产量和氮素利用率,在本试验条件下两个品种的适宜施氮量均为150 kg/hm~2。