水稻氮高效利用的研究进展

氮肥在我国水稻种植中投入量巨大,但氮肥利用效率却远低于世界平均水平。这不仅消耗高额的成本,而且破坏生态。因此,选育氮高效水稻具有重要意义。主要针对高效氮水稻的氮素吸收利用效率、生理机制、提高水稻氮高效吸收的方法及水稻氮高效基因的挖掘等方面进行了综述,以期为今后更好地开展氮高效水稻农业育种研究工作提供科学依据。     

水稻氮高效利用的研究进展

氮肥在我国水稻种植中投入量巨大,但氮肥利用效率却远低于世界平均水平.这不仅消耗高额的成本,而且破坏生态.因此,选育氮高效水稻具有重要意义.主要针对高效氮水稻的氮素吸收利用效率、生理机制、提高水稻氮高效吸收的方法及水稻氮高效基因的挖掘等方面进行了综述,以期为今后更好地开展氮高效水稻农业育种研究工作提供科学依据.     

玉米高效利用氮素的生理机制研究进展

基于经济效益和环境保护的考虑,玉米的氮效率引起了许多科技工作者的重视。玉米的氮效率可以分解为吸收效率和利用效率,近几年来,国内外对玉米吸收和利用氮素效率的评价方法和生理机制进行了较深入的研究。本文对这一领域的研究进展进行了综述,并提出了该领域今后的重点研究方向。     

水稻氮素吸收、利用与硅素营养的关系

 研究了30个水稻品种氮素吸收、利用与硅素积累的关系及高效硅肥对2个水稻品种氮素吸收与利用的影响。结果表明,水稻品种氮素积累量与硅素积累量呈极显著正相关,但氮素含量与硅素含量的相关性不显著。水稻品种的氮素干物质生产效率(NDMPE)与其体内N、P、K、Si积累的平衡有关,NDMPE与养分平衡指数呈显著正相关,与养分偏离系数呈显著负相关,但氮素吸收量与养分平衡指数和养分偏离系数的相关不显著。硅肥提高了叶片GPT转氨酶和籽粒淀粉分支酶(Q酶)活性,从而促进了水稻对氮素的吸收,但其NDMPE却随氮素积累量的增加而降     

水稻氮素吸收利用及水杨酸的调节效应

水稻氮代谢决定了氮素的吸收、转运和同化,最终影响产量形成.外施水杨酸(SA)对植物氮代谢和氮肥利用效率发挥积极作用,但对其作用方式及SA与氮代谢之间的关系知之甚少,尤其缺乏分子水平的解析.本文从氮素的吸收形式、生理生化代谢及内源SA含量变化等方面对水稻氮素吸收利用的研究进行了综述,旨在从氮代谢角度阐释植株对氮素的运移特性、SA的调节效应及可能的作用方式,为发展节肥增效栽培和环境友好型稻作提供新思路.     

不同氮素籽粒生产效率类型水稻在氮素吸收利用上的差异

以氮素利用效率高的水稻品种多产稻和氮素利用效率低的TR22183为亲本杂交后经单粒传获得的F9代重组自交系群体(RILs)为材料,采用动态聚类分析方法对不同施氮水平条件下重组自交群体的氮素籽粒生产效率进行聚类,研究在3个施氮水平(N0、N10和N20)下不同氮素籽粒生产效率类型水稻在氮素吸收利用上的差异.结果表明,不同施氮水平下,稻草和籽粒氮素含量随着氮素籽粒生产效率提高呈明显减少的趋势,而除穗数和千粒重外,其它性状呈明显增加的趋势,其中,籽粒产量、收获指数、稻草氮素含量、氮收获指数和氮素干物质生产效率在3种氮素水平下均呈显著或极显著差异.相关性分析显示,氮素籽粒生产效率与每穗总粒数、结实率、收获指数、籽粒产量、氮收获指数和干物质生产效率在不同的施氮水平下均呈极显著正相关,而与籽粒氮素含量、稻草氮素含量均呈极显著负相关.     

高产水稻对氮的吸收、分配和利用研究

采用不同生态类型的6个主栽品种和组合,分别在热带(IRRI)和亚热带(云南涛源)不同生态区研究了高产水稻对氮的吸收、分配、运转和生理效率。结果表明,涛源比IRRI平均产量高49%,总氮量高25%,吸氮量差异主要在营养生长期。在涛源水稻营养生长期吸氮量高达62%,而IRRI较低,仅42%。在涛源开花期叶氮的运转率高达71.0%。涛源的氮生理效率比IRRI高20%。每100 kg产量需氮量,涛源为1.80 kg,而IRRI为2.15 kg。产量与氮生理效率呈正相关。     

营养型酸性土壤改良剂对氮素吸收利用的影响

营养型酸性土壤改良剂(以下简称NSM)施入氮、磷、钾养分水平差异较大的3种土壤,分别进行了土壤恒温培养试验和玉米盆栽试验。土壤恒温培养试验结果表明:酸性土壤施用NSM后,土壤碱解氮含量下降,提高了土壤对氮的保蓄能力,可以减少氮的淋失和挥发损失;玉米盆栽试验结果显示:酸性土壤施用NSM后,促进了玉米的生长和玉米对氮的吸收,提高氮的吸收利用效率。施用NSM后,养分水平较高的土壤1,氮吸收利用效率提高5.43%-12.31%;养分水平较低的土壤3,氮吸收利用效率提高5.14%-36.34%。     

米糠整体加工利用研究进展

米糠是糙米碾白过程中的主要副产物,营养丰富,年产量巨大,但是由于易酸败、口感粗糙、加工性质差 等原因而未能在食品中充分利用。为了提高其利用率,除从中分离蛋白、油脂、膳食纤维和谷维素等角度深度利用 外,近年来关于米糠的整体加工利用研究较为活跃。综述了米糠的稳定化、挤压膨化、生物酶解、发酵处理和超微粉 碎等整体加工技术的研究现状,总结了米糠整体作为配料在食品中的应用状况,并对其加工中存在的问题进行了分 析和展望,以期为米糠的加工利用研究提供参考。     

野生稻种质在水稻高产育种上的应用研究进展

野生稻种质拥有许多优良的性状和基因,与栽培稻的亲缘关系最近,是栽培稻遗传改良的重要候选资源.文章通过综述野生稻种质在常规稻、三系杂交稻、两系杂交稻上的应用研究进展,并结合生产实践对水稻高产育种方向提出了建议:在科研体制上应加强顶层设计,允许实施一定数量的中长期育种项目,为培育重大品种创造环境;对于普通野生稻的利用,宜选择具有所需优异性状的栽培稻作亲本进行回交、复交或选择不同野栽杂交后代中的优良株系进行兄妹交,使各亲本的优良基因结合于同一栽培品种上;通过胚拯救、转基因、花粉管导入或穗茎注射野生稻DNA、MAS等方法相结合、构建野生稻外源种质渗入的近等基因系和染色体片段替换系等生物技术手段,充分利用其优异性状;利用骨干亲本材料与野生稻种质资源构建遗传材料进行基础理论研究,同时利用MAS技术在骨干亲本材料中进行高产QTL遗传效应验证,从而促进遗传育种科研项目在实践中推广应用.     

施氮量和栽插密度对粳稻D46产量及氮肥利用率的影响

[目的]探明成都平原区粳稻产量与氮素吸收利用效率协同高效的最优施氮量和栽插密度,为制定高效栽培技术提供理论依据.[方法]以粳稻D46为供试品种,设置3个施氮水平(N 150、225、300 kg·hm-2)和3个栽插密度(2.000×105、2.667×105、4.000×105穴·hm-2),研究施氮量和栽插密度对粳稻D46产量和氮素利用效率的影响.[结果]施氮量和栽插密度均显著影响粳稻D46产量及其构成因素(P＜0.05).粳稻D46籽粒产量随施氮量(＜225 kg·hm-2)和栽插密度(＜2.667×105穴·hm-2)的增加而增加,在施氮量225 kg· hm-2和栽插密度为2.667×105穴hm-2时,水稻产量最高(7 580 kg·hm-2)且显著高于其他处理(P＜0.05).提高氮肥施用量,氮肥农学利用率(NAE)、生理利用率(NPE)、偏生产力(NPFP)和氮素稻谷生产效率(NUEG)均显著降低(P＜0.05),而氮收获指数(NHI)和氮素表观利用率(NAUR)无明显变化.随着栽插密度提高,NAE、NPE和NPFP均降低,其中NAE和NPE降低程度较大,而NUEG、NHI和NAUR变化不大.[结论]在本试验条件下,成都平原稻作区施氮量为225 kg·hm-2、栽插密度为2.667×105穴hm-2时,能够促进粳稻D46高产和提高氮素的利用效率.     

利用同源转基因技术培育氮高效利用转基因水稻

为了提高水稻对氮素的吸收利用率,培育不含任何标记基因、报告基因和载体骨架序列的转基因水稻,从硅藻中克隆了硝酸盐转运蛋白(Diatom Nitrate Transporter, NAT)基因,构建了3个植物表达载体：可使NAT在水稻中高效表达但无抗性筛选标记基因的植物表达载体pANW2300K-、带有负选择标记—大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶CodA的正负筛选植物表达载体pCodA1301和植物表达载体pIpt121。明确Ipt基因可显著抑制转基因烟草的生长发育,但对水稻的影响较小;建立了以短暂选择和正负筛选为基础的水稻同源转基因技术;获得了 18 株有目标基因NAT,但不含任何筛选标记基因和载体的骨架序列的转基因水稻植株,转化率达27.7%;实现了同源转基因技术在水稻中的应用,这在国内尚属首例。     

缓释肥占基肥比例对单季晚稻分蘖和氮素吸收利用的影响

通过温室盆栽试验,研究在基肥中施用不同比例的缓释肥对单季晚稻分蘖动态、水稻生长和氮素吸收的影响,拟为单季晚稻一次性施肥技术提供理论指导。试验共设5个处理:N0,不施氮;CF,常规施肥;20%SRN,基肥中20%的氮用缓释氮肥提供;40%SRN,基肥中40%的氮用缓释氮肥提供;60%SRN,基肥中60%的氮用缓释氮肥提供。除N0外,各处理的施氮量相等。结果表明:各施氮处理的水稻分蘖数随移栽时间的变化均符合一元二次方程(P<0.05)。与CF相比,施用缓释肥并未显著(P>0.05)增加水稻的理论最大分蘖数和成穗率,对水稻产量亦无显著影响。在分蘖盛期、孕穗期,各施氮处理根部和地上部的氮素累积量无显著差异,但与CF处理相比,20%SRN和40%SRN处理显著(P<0.05)降低了水稻成熟期地上部的氮素吸收量和氮素表观利用率。综上,与CF处理相比,在基肥中施用不同比例的缓释氮肥并不会增加水稻的无效分蘖。60%SRN处理的水稻产量、成穗率、氮素吸收利用与CF处理并无显著差异。     

稻草还田与施氮量对水稻氮素吸收及产量影响

以寒地水稻品种为试验材料,设置稻草不还田、0.5倍、1.0倍、1.5倍、2倍还田5个处理,N0(不施入尿素)、N1(150 kg·hm~(-2))、N2(300 kg·hm~(-2))3个氮肥施用水平,研究不同时期水稻氮素吸收情况、氮素积累量、氮素分配率以及水稻产量。结果表明,分蘖期稻草还田量增加抑制水稻氮素吸收及积累,抑制作用随施氮量增加而降低;幼穗分化期稻草还田促进水稻地下部分氮素吸收,在不同施氮量条件下,0.5倍还田处理氮素积累量达最高值;收获期水稻地上和地下部分氮素均向籽粒部分转移,稻草还田配施氮肥情况下水稻分蘖及有效分蘖提升,N1施肥水平下1.0倍还田处理产量达最高值,N2施肥水平下0.5倍还田处理达最高值,稻草还田不配施氮肥或配施氮肥情况下稻草还田过量均降低水稻产量。     

秸秆还田与蘖肥增氮对寒地水稻产量和氮素吸收、利用的影响

为明确秸秆还田同时增施氮肥对寒地水稻产量及氮素吸收利用的影响,采用盆栽试验,二因素完全随机试验设计,测定秸秆离田(S₁)、还田(S₂)和常规施氮(N₁)、蘖肥增氮(N₂)处理的水稻产量、氮素积累量、氮素生产效率及氮素利用效率等指标。结果表明,在S₂条件下,水稻生物产量和籽粒产量分别下降3.18%和3.90%,氮素积累量和穗部氮增加量分别减少9.34%和6.48%,氮素干物质生产效率和氮素稻谷生产效率可分别提高6.87%和6.34%。相较(秸秆还田+常规施氮),(秸秆还田+蘖肥增氮)处理的生物产量和籽粒产量分别增加4.60%和4.38%,氮素积累量和氮素穗部增加量分别提高13.69%和11.69%,氮素干物质生产效率下降7.98%。S₂的氮素农学利用率、吸收利用率及偏生产力较S₁分别降低8.54%、15.77%和3.93%,生理利用率较秸秆离田提高9.52%。秸秆还田和蘖肥增氮二因素互作对水稻的氮素农学利用率、吸收利用率及偏生产力的影响...     

氮素对水稻产量和品质形成的影响研究进展

氮素是水稻产量和品质形成的基础,也是水稻生长过程中需求最大的元素,而氮肥的大量使用在保障水稻产量和维护国家粮食安全的同时,也造成了资源利用率低、稻米品质下降和环境污染等问题.本文综述了水稻产量和品质形成过程中的碳氮生理基础及其对氮肥的响应机制;并提出今后要开展精确定量施肥研究以提高水稻的氮素利用率,相关研究将更注重在高...     

氮素调控直播稻倒伏的研究进展

与传统插植方式相比,直播稻无育秧和移栽环节、生产效率高、生产成本低,已逐渐发展成为我国目前广受欢迎的一种重要种植方式.但易倒伏是直播稻生产中存在的关键问题,常常导致水稻减产,甚至绝收,同时降低稻米品质.生产上,氮素用量及运筹是提高直播稻抗倒伏能力的关键途径之一.就直播稻的倒伏类型、氮素对直播稻倒伏的影响、直播稻的氮素吸收特征、优化氮肥管理措施对直播稻抗倒伏的作用加以综述,为直播稻抗倒的氮素调控栽培技术构建提供参考.