施氮量与花期水分胁迫对不同氮效率油菜产量性能及氮肥利用效率的影响

为了明确花期水分胁迫下施氮对油菜产量形成、产量性能及氮肥利用效率的影响,以2个氮高效基因型(Monty和湘油15)和2个氮低效基因型(R210和Bin270)为供试材料,在不同氮水平(低氮0.05 g/kg,中氮0.2 g/kg,高氮0.4 g/kg),研究了花期水分胁迫下氮肥对不同氮效率基因型油菜产量、产量性能及氮肥利用效率的影响。结果表明,水分胁迫明显抑制了油菜的产量、产量性能和氮素吸收利用能力;就不同施氮量看,少量或过量施氮影响油菜产量及产量性能,所有供试材料的单株角果数、干物质量、收获指数和产量在中氮(0.2 g/kg)处理效果表现最好;水分对油菜生长发育的影响大于氮素养分,氮高效基因型对水分胁迫具有一定的减缓作用;适量供氮能够减轻水分胁迫对油菜生长发育的影响,氮高效基因型较氮低效基因型对水分和氮素胁迫具有更强的适应性。     

不同马铃薯品种的氮利用效率及其分类研究

以7个马铃薯品种为供试材料,设置大田条件下施氮和不施氮2种处理,在对块茎产量和植株氮素吸收、利用评价的基础上,将不同氮效率品种马铃薯分类并解析了其差异机制。基于2016年施氮和不施氮条件下各品种马铃薯的平均产量,把不同氮效率品种马铃薯分为双高效型、低氮高效型、高氮高效型和双低效型。2017年选择双高效型、低氮高效型、双低效型的代表性品种,对各类型氮效率差异进一步解析表明,双高效型氮素利用效率显著高于另两个类型,氮素吸收效率则是双高效型、低氮高效型显著高于双低效型。不施氮条件下,双高效型马铃薯的干物质累积量在整个生育时期均显著高于另2个品种;双高效型、低氮高效型氮素累积速率在出苗后0～50d显著高于双低效型马铃薯。施氮条件下,双高效型马铃薯的干物质累积量显著高于另2个品种,与双低效型马铃薯相比,双高效型和低氮高效型产量的提高主要归因于它们前期较高的干物质累积;双高效型氮素累积速率显著高于双低效型、低氮高效型。双高效型马铃薯在各生育期的物质生产和氮素吸收能力强,从而有利于氮效率提升和产量的形成。该研究结果可为马铃薯氮高效品种筛选和利用提供理论支撑。     

茄子氮高效基因型苗期筛选指标的研究

为明确茄子氮高效基因型苗期筛选指标,以茄子高氮高效低氮高效型基因型06-991和高氮高效低氮低效型基因型06-867为材料,采用溶液培养方法在高氮(11 mmo L/L)和低氮(2 mmo L/L)处理下,研究茄子苗期植株形态、根系特征和氮素在各个器官中的累积与分配的特性。结果表明,高氮处理下06-991和06-867茄子的植株形态、根系形态差异不显著;低氮处理下06-991的株高、叶片总叶绿素含量、植株干质量、平均根长、根体积、根干质量和植株氮累积量显著高于06-867,分别达到06-867的1.40,1.78,1.29,1.30,1.67,2.00倍。06-991的根冠比和植株向根部分配的氮素显著高于06-867。茄子各性状与氮素累积量相关性分析表明,2个氮水平下植株干质量和根干质量与植株氮素累积量呈极显著正相关,适合作为茄子苗期氮高效基因型筛选指标。     

不同氮效率类型茄子苗期生理特性差异的研究

为了解不同氮效率类型茄子苗期生理特性,以高氮高效低氮高效型（ HH-LH）06-991和高氮高效低氮低效型（ HH-LL）06-867茄子基因型为试验材料,采用溶液培养方法在低氮和高氮处理下研究了不同氮效率类型茄子苗期植株形态和根系形态的差异。结果表明,在高氮处理下06-991和06-867茄子的植株形态、根系形态差异不显著;低氮处理下06-991的平均株高、叶片总叶绿素含量、植株叶面积、植株干质量、平均根长、根体积、根干质量和氮累积量显著高于06-867,06-991的植株向根系中分配的氮素较06-867显著增加。     

稻种资源苗期氮素营养效率的分类、鉴定与评价

在低氮(20 mg/kg)、中氮(40 mg/kg)和高氮(60 mg/kg)3个水平下，调查了88份稻种资源的苗期性状并测定了氮素营养效率，包括氮素利用效率(NUE)、氮素吸收效率(NAE)和氮素利用效率响应度(NUER)。结果表明，苗期不同性状对低氮、中氮和高氮的敏感性不同，不同氮素水平间的单株根体积、地上部干重、吸氮量和根干重等性状变异较大，低氮胁迫加大了种质间的差异。不同水稻苗期性状对氮素的响应度不同，性状在种质间的变异服从正态分布。通过分类、 鉴定和评价，供试稻种资源分为13种氮素营养效率类型，它们存在明显的基因型差异，呈典型的正态分布，即低效和高效的较少，以NUE、NAE和NUER中效类型最多。NUE、NAE和NUER三指标间还存在很强的互补性和拮抗性，极少存在两个以上指标同为低效或高效的稻种资源类型。水稻氮素营养效率类型较陆稻丰富，但分布较分散，总体分布明显偏向于低氮素利用效率一侧。籼稻氮素营养效率的类型略多于粳稻，而粳稻类型的总体分布明显偏向于低氟素利用效率一侧。地方晶种氮素营养效亭类型较多、分布较集中，总体分布明显偏向于高氮素利用效率一侧：杂交稻氟素营养效率的类型最少、分布最集中，而常规稻氮素营养效率类型最多、分布较分散，常规稻和杂交稻品种的总体分布明显偏向于低氮素利用效率一侧。上述研究结果对探讨稻种资源蓖素营养效率的遗传特性、选育高效氮素营养的新型种质及阐明高效氮素营养的生理机制等具一定参考价值。     

低氮高效红甜菜形态特征分析

筛选低氮高效基因型红甜菜是提高氮素利用效率,减少氮污染的有效途径。采取液体培养方法,设置低氮(1.5 mmol/mL)、正常氮(5 mmol/mL)、高氮(10 mmol/mL)3种氮素水平处理,选用中国农业科学院甜菜研究所育种品系,通过生长指标统计、因子分析、聚类分析来确定评价指标,并筛选出耐低氮基因型。在低氮和高氮条件下,茎叶氮含量、茎叶氮素干物质生产效率、整株氮累积量、氮生理利用效率、整株氮素干物质生产效率差异性显著,变异系数分别为0.169~0.217和0.110~0.271。通过因子分析发现,在低氮和高氮条件下主成分培养情况基本相同,第一主成分是由根系氮含量、根系氮素干物质生产效率、整株氮素干物质生产效率、整株氮含量、氮生理利用效率决定,第一主成分所占的方差贡献率较大。综合红甜菜氮素吸收累积变异特征及因子分析,将茎叶氮含量、茎叶氮素干物质生产效率、整株氮累积量、氮生理利用效率、整株氮素干物质生产效率作为初步筛选红甜菜氮高效综合评价指标。再根据隶属函数法计算出的氮效率综合值和采用欧氏距离平方拟合的分层聚类分析,将整株氮素干物质生产效率作为筛选氮高效综合评价指标。最终筛选出对氮素高效吸收利用的材料（低氮高效型‘YeginaS2’、低氮低效高氮高效型‘CYCLHDAR’）,结合其株高、叶面积、叶柄长、根长等形态特征、干物质量及根冠比等实用特征,分析不同基因型红甜菜对土壤氮素吸收利用特点,进一步验证对增施氮肥反应敏感的低氮高效型、低氮低效高氮高效型品种。     

小麦氮素吸收利用的基因型差异研究

采用裂区试验设计,施氮和不施氮(对照)处理下,对16个不同基因型小麦拔节期和收获期氮素吸收利用差异进行研究。结果表明,不同基因型小麦的氮素吸收、利用特性存在很大差异,相关分析表明,氮素胁迫条件下,氮素吸收过程是全生育期的限制因素。依据收获期小麦相对吸氮总量和相对利用效率(对照处理与施氮处理的比值),将16个基因型分为5种类型:双高型、氮吸收高效型、氮利用高效型、双低型和中间型,为小麦氮高效育种提供理论依据。     

低氮胁迫不同氮效率基因型茄子光合特性差异

以4个不同氮效率基因型茄子为供试材料,采用营养液进行培养,研究了正常供氮和低氮胁迫下,茄子五叶期到八叶期的光合特性.结果表明,与正常供氮相比,低氮胁迫下,不同氮效率基因型茄子的光合速率(Pn)、叶片叶绿素相对含量(SPAD)和光系统Ⅱ的最大光化学效率(Fv/Fm)均较低,并表现先上升后下降趋势;与低氮高效及双低效基因型相比,氮双高效基因型具有较强的光合能力.     

水稻氮高效基因型及其评价指标的筛选

以48份不同水稻基因型为供试材料，研究了它们的氮素吸收和利用率，及其与主要农艺性状之间的关系。结果表明，水稻基因型在氮素吸收利用率方面间存在明显差异，从现有的材料中可筛选出氮高效基因型。长伦占不论在低氮处理还是高氮处理均表现出氮高效利用特性，为典型的氮高效基因型。此外，还筛选了适于低氮条件种植的广恢128和茉莉占选；适于高氮条件种植的97香、2466和银花占。低氮高效型适合在贫瘠地区种植，而高氮高效型适合在肥沃地区种植。结果表明，水稻氮素利用率与抽穗期及乳熟期倒2、倒3叶的叶绿素含量呈显著或极显著负相关；与收获指数、稻谷产量和穗数之间均呈极显著正相关，它们可作为水稻氮素利用效率的评价指标。但是水稻氮素吸收率与利用率之间存在极显著负相关，因此，如何协调二者关系，既能提高稻谷产量和氮素利用率，又减少施氮量是急需解决的问题。     

耐低氮烟草基因型的筛选及其氮效率类型

筛选耐低氮及氮高效的烟草基因型是提高氮素利用效率,减少氮污染的一种有效途径。本文采用营养液培养方法,以低氮(0.5 mmol L~(-1))和正常氮(5.0 mmol L~(-1))处理74个烟草基因型幼苗,通过指标统计、因子分析、聚类分析来确定评价指标,并筛选出耐低氮基因型。不同基因型烟草的根系体积、根系生物量、茎叶氮累积量、地上部生物量变异明显,低氮和正常氮处理的变异系数分别为0.37~0.68和0.38~0.64。两种氮水平下的主成分基本相似,并表明茎叶氮累积量和地上部生物量起主要作用。根据评价指标的Heatmap聚类和氮效率综合值散点图分析结果,筛选出15个耐低氮基因型,占供试材料的20.3%,其中8个属于低氮高效正常氮低效型,6个属于低氮低效正常氮低效型,1个属于低氮高效正常氮高效型;还筛选出8个低氮敏感基因型,其中6个属于低氮低效正常氮高效型,2个属于低氮低效正常氮低效型。初步确定14P9为耐低氮且氮高效基因型,中烟100和K394为低氮敏感且氮低效基因型。     

高氮条件下不同黄瓜品种氮素吸收利用的差异

为了研究高氮条件下黄瓜对氮素吸收利用的特性,以5个黄瓜品种为材料,在高氮地块中研究施氮和不施氮水平下黄瓜品种氮素吸收利用的差异。结果表明：施氮处理中黄瓜品种产量、干物质量及总吸氮量无显著差异,在氮素利用效率上有显著差异;在不施氮处理中黄瓜品种产量、干物质量、总吸氮量及氮素利用效率均有显著差异。相关分析及通径分析表明,土壤高氮情况下不论施肥与否,氮素利用效率对黄瓜产量起主导作用。     

Genetic variation in nitrogen uptake and utilization efficiency in a segregating DH population of winter oilseed rape

Genetic variation in nitrogen (N) use efficiency, N uptake, and N utilization was analyzed in a doubled haploid (DH) population derived from winter oilseed rape cultivars. The aim was to analyze the relative importance of uptake and utilization efficiency and to identify parameters that allow an easy selection of N efficient genotypes. Fifty-four DH lines were tested in four to seven environments at two levels of N supply: no fertilization and 240 kg N ha^?1. N uptake efficiency is defined as the amount of N acquired by a genotype as the proportion of the N available in the soil. N utilization efficiency is measured as unit grain yield per unit of N taken up. Significant genotypic variation was observed for both uptake and utilization efficiency. At low N supply, variation in N efficiency was mainly the result of differences in uptake efficiency. Seed yield was correlated positively with N uptake and N utilization efficiencies at low N supply and with N uptake at high N supply. The correlation was positive between harvest index (HI) and N use efficiency at both N levels (r = 0.45**; r = 0.36**) and for HI and N utilization at low N supply (r = 0.46**), indicating that a shorter plant ideotype might be more N efficient. The interaction between genotypes and N supply for grain yield was highly significant, and the correlation between low N and high N was of only medium size (r = 0.60**), suggesting the possibility of selecting genotypes with specific adaptation to low N supply.     

淮北地区水稻品种氮肥群体最高生产力及氮素吸收利用特性

以淮北地区有代表性的34个中熟中粳品种为试材,设置7个氮肥水平(0、150、187.5、225、262.5、300、337.5 kg hm^-2),得出各品种在这7个氮肥水平下出现的最高产量,将该最高产量定义为氮肥群体最高生产力。在此基础上,按氮肥群体最高生产力高低将品种划分为4个等级,即顶层水平( ≥10.50 t hm^-2)、高层水平(9.75~10.50 t hm^-2)、中层水平(9.00~9.75 t hm^-2)和底层水平( ≤9.00 t hm^-2),比较研究不同氮肥群体最高生产力等级品种的产量及其构成因素、群体光合物质生产和氮素吸收利用差异。结果表明,所有品种的氮肥群体最高生产力均出现在225、262.5、300 kg hm^-2三个氮肥水平,不同氮肥群体生产力差异极显著;随着生产力水平的提高,单位面积穗数先增加后降低,每穗粒数与群体颖花量显著增加,结实率显著下降;茎蘖成穗率、叶面积指数、光合势、有效叶面积率、高效叶面积率、粒叶比、总干物质积累量均以顶层水平最高,底层水平最低;移栽至拔节阶段的氮素积累比例表现为底层>中层>高层>顶层水平,拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段表现为顶层>高层>中层>底层水平;移栽至拔节、拔节至抽穗及抽穗至成熟阶段的氮素吸收速率以顶层最高,顶层水平较底层水平分别高36.59%、34.36%和51.85%;随着氮肥群体生产力等级的提高,氮素吸收利用率和百千克籽粒吸氮量均提高;中熟中粳稻品种有氮低效型、氮中效型、氮较高效型和氮高效型,武运粳27、中稻1号、宁粳4号、连粳7号为高产氮高效品种。     

湿地松半同胞家系氮素吸收特性研究

为了筛选不同的营养型和不同耐瘠薄基因型的湿地松半同胞家系,使在不同营养条件下,选择合适的半同胞家系进行造林,采用离子消耗曲线方法,研究不同湿地松半同胞家系根系吸收氮离子动力学特性,探讨湿地松的不同半同胞家系吸收氮素营养的差异性。结果表明,不同半同胞家系的氮离子动力学特性差异性较大,最大吸收速率Vmax与各半同胞家系年均生长树高、年均单株材积高度相关,其大小顺序为：0-464>0-1027>Ⅱ-101>0-609>CK。优良家系0-464和0-1027属于氮高效吸收型,适合在高氮素环境条件下生长,0-609和Ⅱ-101耐氮素瘠薄能力较强,适合在低氮素的环境下生长。研究结果为筛选耐氮瘠薄和氮高效吸收型湿地松种质资源和高产培育提供理论依据。     

Nitrogen uptake and utilization efficiency of European maize hybrids developed under conditions of low and high nitrogen input

Maize varieties with improved nitrogen(N)‐use efficiency under low soil N conditions can contribute to sustainable agriculture. Tests were carried to see whether selection of European elite lines at low and high N supply would result in hybrids with differential adaptation to these contrasting N conditions. The objective was to analyze whether genotypic differences in N uptake and N‐utilization efficiency existed in this material and to what extent these factors contributed to adaptation to low N supply. Twenty‐four hybrids developed at low N supply (L × L) were compared with 25 hybrids developed at high N supply (H × H). The N uptake was determined as total above‐ground N in whole plants, and N‐utilization efficiency as the ratio between grain yield and N uptake in yield trials at four locations and at three N levels each. Highly significant variations as a result of hybrids and hybrids × N‐level interaction were observed for grain yield as well as for N uptake and N‐utilization efficiency in both hybrid types. Average yields of the L × L hybrids were higher than those of the H × H hybrids by 11.5% at low N supply and 5.4% at medium N level. There was no significant yield difference between the two hybrid types at high N supply. The L × L hybrids showed significantly higher N uptake at the low (12%) and medium (6%) N levels than the H × H hybrids. In contrast, no differences in N‐utilization efficiency were observed between the hybrid types. These results indicate that adaptation of hybrids from European elite breeding material to conditions with reduced nitrogen input was possible and was mainly the result of an increase in N‐uptake efficiency.     

不同氮效率茄子氮代谢相关酶活性的差异

以3个不同氮效率基因型茄子为供试材料,采用大田培养,研究了正常供氮和低氮胁迫下,茄子幼苗期到结果期的氮代谢相关酶活性,探讨氮代谢相关酶活性的差异.结果表明,与正常供氮相比,低氮胁迫下,不同氮效率基因型茄子的硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性均降低,且大多数指标达到显著水平.与低氮高效基因型07-860及氮双低效基因型07-857相比,氮双高效基因型07-862具有较强的氮代谢相关酶活性.在供氮水平相同条件下,通过对幼苗期至结果期不同氮效率基因型进行GS及NR活性测定,选择具有相对高活性GS及NR的氮效率基因型是对氮高效基因型的有效早期选择.     

Genetic differences for nitrogen uptake and nitrogen utilisation efficiencies in winter wheat

Due to economic and ecological factors, European agricultural practices are likely to go towards extensive systems with lower inputs of nitrogen (N) fertilisers. The objective of this study was to assess varietal differences for N use at two nitrogen levels. A set of 20 winter wheat (Triticum aestivum L.) genotypes was studied over 2 years in northern France on a deep loam soil without (N0) and with 170 kg ha⁻¹ N fertiliser (N+) as ammonium nitrate. Results were consistent on both years as the genotype×year or genotype×year×N level interactions were not significant. The genotype×N level interaction was highly significant except for total N utilisation efficiency (total above-ground dry weight/total above-ground N) and grain N concentration. The genotype×N level interaction for grain yield was mainly due to three contrasting genotypes: Cappelle, a cultivar from the 1940s, had the same yield at N0 and N+; Arche had a high yield at both N levels; and Récital had a high yield with added N and a very low one without N. The number of kernels/ear explained most of the variations of grain yield at N0 (48%) and N+ (80%), and of the interaction (67%). N uptake efficiency (total above-ground N/soil N supply) accounted for 64% of the variation in N use efficiency (grain yield/soil N supply), while at N0 and at N+ it accounted for only 30%. N utilisation efficiency (grain yield/total above-ground N) was then more important at N+ than at N0. Grain N explained most of total plant N variation at both N levels. The interaction for N use efficiency was best explained by the interaction of N uptake (63%). The applications of these results to a breeding programme to create varieties adapted to low-input management systems are discussed.     

氮素籽粒生产效率不同的籼稻品种物质生产和分配的基本特点

在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的籼稻代表品种（2001年为88个、2002年为122个）为材料,于抽穗期和成熟期测定根、茎鞘、绿叶、黄叶和穗等器官的干物重及不同器官的氮素含量,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)进行聚类,研究不同NUEg类型籼稻品种干物质生产与分配的特点。结果表明,（1）供试籼稻品种间NUEg的差异很大,A、B、C、D、E、F类籼稻品种的平均NUEg 2001年分别为20.51、31.04、35.64、39.46、43.55、50.92 g g^-1,2002年分别为24.33、31.61、35.83、39.06、43.51、50.00 g·g^-1;（2）不同NUEg类型籼稻品种间生物产量差异不大,但高NUEg类型籼稻品种抽穗期干物质积累量较小,抽穗后干物质生产量大且占生物产量的比例高;（3）不同NUEg类型籼稻品种间抽穗期的根干重和茎鞘干重占全株干重的比例差异不大,但NUEg水平越高的籼稻品种,其成熟期的根重和茎鞘重占全株干重的比例越小;（4）NUEg水平越高的籼稻品种,其抽穗期和成熟期的叶片干重占全株干重的比例越小,穗干重占全株干重的比例越大。     

不同硝态氮供应水平对平邑甜茶生长及氮素吸收利用和分配特性的影响

氮的吸收和合理分配对果树生长发育和产量及品质的形成具有重要作用,适宜供氮可实现植物的最适生长,充分挖掘植物的生长潜力。以平邑甜茶幼苗为试材,利用~(15)N同位素示踪技术,在砂培盆栽条件下研究不同硝态氮供应水平(0.00、4.00、8.00、12.00、16.00、20.00、24.00 mmol/LNO_3~-,分别用N_0、N_1、N_2、N_3、N_4、N_5、N_6表示)对植株生长及植株氮素吸收、利用和分配特性的影响。结果表明:随着供氮水平的提高,平邑甜茶幼苗的生物量、叶绿素(SPAD)、叶面积、根系长度、根表总面积、根尖数、根系活力、植株全氮均是先升高后降低,分别在N_3处理达到最高水平;Ndff值、~(15)N吸收量、氮肥利用率随着供氮水平提高均是一直降低。在低氮(N_1~N_2)条件下,~(15)N主要分布在叶片,N_1、N_2处理分别51.39%、45.90%,其次是根、茎。高氮(N4~N6)条件下,~(15)N开始向根部转移,N_4、N_5、N_6处理分别占43.80%、45.40%、51.46%。综合考虑在保证氮肥利用率较高的同时,Hoagland营养液硝态氮浓度在12.00 mmol/L水平时,显著促进了平邑甜茶幼苗的生长、根系的发生和氮素的吸收,各器官氮素分配比较均匀,平邑甜茶幼苗生长最适。     

甬优系列籼粳杂交稻产量及氮素吸收利用的差异

从24个甬优系列籼粳杂交稻品种(系)中,根据不同产量水平和氮素农学利用率筛选出具有代表性的3种类型(高产氮高效、高产氮中效、中产氮中效),系统比较各类型产量和氮素农学利用率,以探究高产氮高效型籼粳杂交稻产量和氮素吸收利用特征。结果表明,高产氮高效型产量显著高于高产氮中效型和中产氮中效型,分别高4.04%～4.38%和13.37%～13.41%,其高产原因在于群体颖花量大,能达到5.87×10~8～6.20×10~8 hm~(–2)。与高产氮中效型和中产氮中效型相比,高产氮高效型成穗率高,能保持在68.83%～70.05%;抽穗期叶面积指数高,且生育后期衰减平缓,成熟期叶面积指数在3.85以上;抽穗至成熟期干物质积累量大,达7.91～7.99thm~(–2),全生育期干物质量可达21.15～21.46thm–2。在氮素吸收利用方面,高产氮高效型总吸氮量显著高于高产氮中效型和中产氮中效型,分别高5.07%～5.14%和4.50%～5.96%;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期氮素吸收速率表现为高产氮高效型高产氮中效型中产氮中效型,花后茎鞘氮素转运量、穗部氮素积累量和氮素收获指数也有相同表现;氮素回收利用率、农学利用率、生理利用率和偏生产力均以高产氮高效型最高;高产氮中效型除氮素回收利用率和百千克籽粒吸氮量外,其他各项氮素利用指标均高于中产氮中效型。