田间条件下水稻根系钾素吸收限制因子研究

根据4个钾肥试验结果,探讨水培条件下建立的水稻整个生长周期的根系钾素吸收稳态模型在田间条件下的适用性,应用Monte Carlo法校准水稻根系钾素吸收力常数a0、根表面水流速率常数v0和土壤钾素有效扩散系数De等3个关键参数。结果表明：a0和De与土壤理化性状、水稻品种和施肥等因素有关,施钾肥使a0和De下降,但v0值在不同试验点或处理中基本一致;由a0和v0校准结果计算得到的根系钾素吸收力a和根表面水流速率V0及De的数值,与已知的短期生物试验结果有相同的数量级范围;稳态模型模拟值与田间水稻不同生育期吸     

水稻苗期根系铵钾离子吸收的交互作用研究

【目的】为探讨水稻幼苗根系NH_4~+、K~+吸收的交互作用,深化水稻养分吸收理论,【方法】采用溶液培养的方法,对低钾及高钾浓度下水稻在有铵和无铵时的K~+吸收动力学特征进行了研究,对不同钾浓度下水稻根系NH_4~+的吸收速率进行了比较。【结果】1)当K~+0.2 mmol/L时,水稻根系通过高亲和转运系统吸收K~+服从Michaelich-Menten动力学方程;NH_4~+的存在显著降低K~+的最大吸收速率(Vmax),且降幅随着NH_4~+浓度的增加而增大;NH_4~+对水稻根表载体与K~+的亲和力(Km)影响较小,在1.62 mmol/L NH_4~+浓度下,水稻品种齐粒丝苗和沪科3号的Km分别下降了12.33%和16.46%,远低于Vmax 47.30%和39.21%的降幅。2)当K~+0.5 mmol/L时,水稻根系K~+低亲和转运系统发挥作用,K~+吸收速率随浓度的增加而不断增加,呈不饱和特征;但在相同K~+浓度下,水稻根系的K~+吸收速率随NH_4~+浓度的增加而下降。3)水稻根系对NH_4~+的吸收速率随着NH_4~+浓度的增加而增加;在相同NH_4~+浓度下,水稻根系对NH_4~+的吸收速率受K~+浓度的影响很小。【结论】NH_4~+抑制水稻苗期根系K~+的高亲和转运和低亲和转运,NH_4~+对K~+高亲和吸收的影响主要是由于铵竞争细胞膜上的钾载体所致;外界K~+浓度的变化对水稻幼苗的NH_4~+吸收速率影响很小。水稻铵钾的交互作用主要表现在NH_4~+对K~+吸收的抑制作用。     

低钾胁迫对两个耐钾能力不同水稻品种养分吸收和分配的影响

通过土培和大田试验,研究了不同供钾水平对两个耐缺钾能力不同水稻品种的氮钾钠等营养特性及其生长的影响。结果表明,不耐低钾的81394具有生物量大但体内钾素含量低的遗传特性,在缺钾条件下,其生长及钾素积累都受到明显抑制,而供钾水平的变化对耐低钾品种辐简稻的影响不大。缺钾条件下,生育前期辐简稻钾素利用效率大于81394,但生育后期及供钾充足时相反。钾效率表现为辐简稻始终大于81394。低钾胁迫使水稻体内含氮量增大,N/K升高,养分比例失调,81394表现更为显著。缺钾促进水稻对钠的吸收,在辐简稻根系中更为突出。     

我国超级稻根系特性及根际生态研究现状与趋势

以超级稻为代表的一批超高产水稻研发成功使水稻单产获得大幅度提高。较大的根系生物量、根重密度、根长、根长密度和根直径,根系偏向纵深分布且土壤深层根系生物量增大是超级稻根系生物学主要特征;高的单株根系氧化力、总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系细胞分裂素(玉米素与玉米素核苷)含量是超级稻扩库增产的重要根系生理基础。生产中的施肥管理、水分管理、种植方式和根际土壤生态环境pH、氧、微生物、氮素形态等均可显著影响水稻根系的生长发育。通过适当的技术措施调控水稻根际生态环境向有利于水稻生长生理需求方向发展,以促进水稻根系健壮生长,实现水稻增产。水稻高产群体根系构型的形成与根际土壤生态因子匹配原理与调控,高产水稻地下根系、根际生态因子与地上群体的互作机制与调控路径,水稻根系定量化等方面是今后水稻根系深入研究的主要方向。     

不同品种甘蔗对钾素吸收差异性的研究

研究了温室沙培条件下不同品种甘蔗在0.02和2 mmol/L钾水平处理下的吸钾特性与钾利用效率的关系。结果表明:施钾促进甘蔗根部、茎(叶)部生长,降低根冠比,提高光合速率,有利于生物量的积累;低钾胁迫,促进粤糖159(YT159)根系生长,增加吸收面积,提高根际钾素有效性。随着钾水平的提高,粤糖2号(YT2)和新台糖22号(ROC22)的根系也随着生长,YT159的根系生长则受到抑制;在两种钾水平的处理下,YT159的生物量、根系形态指标值、光合速率都比ROC22和YT2要高,说明YT159是钾高效品种。从低钾到高钾处理中,YT159的生物量增幅小,发达的根系使其能够正常生长,因此,YT159也是耐低钾品种。     

华北平原一熟春棉干物质积累与养分吸收特性

 以转Bt+CpTI抗虫棉中棉所45为材料,研究了华北平原一熟春棉干物质积累及氮、磷、钾吸收特性。结果表明：花铃期是棉花一生干物质及氮、磷和钾养分积累最旺盛的时期,此期干物质及氮、磷和钾养分积累速率与数量最大,其次为蕾期;吐絮期干物质及磷、钾积累速率与数量高于苗期,而氮素积累速率与数量低于苗期。棉株干物质与氮、磷、钾积累动态符合Logistic曲线方程,干物质与氮、磷、钾养分积累的高峰期分别出现在棉花出苗后80～117 d、73～109 d、75～114 d和69～110 d,积累速率最大的日期分别在出苗后98 d、91 d、95 d和89 d。成熟棉株各器官的干物质、氮素和磷素积累量顺序：子棉＋铃壳＞叶柄＋叶片＞茎＞根;钾素积累量顺序：子棉＋铃壳＞茎＞叶柄＋叶片＞根。各器官氮素含量：叶柄＋叶片＞子棉＋铃壳＞茎＞根;磷素含量：子棉＋铃壳＞叶柄＋叶片＞茎≈根;钾素含量：子棉＋铃壳＞茎＞根＞叶柄＋叶片。棉花全生育期氮、磷和钾养分吸收总量分别为213.83,30.11,156.45 kg·hm^-2,全株养分吸收比例为N∶P∶K=1∶0.14∶0.73。     

不同供钾水平下烤烟生长及硝态氮吸收动力学特征

采用盆栽砂培试验方法研究了不同钾水平供应下烤烟生长及其对吸收硝态氮的动力学参数特征的影响。主要结论如下：与低钾（K₁）、高钾（K₃）处理相比,烤烟在中钾（K₂）处理时地上部、根系鲜、干重均增加;随钾浓度增加,钾由根系向地上部运输比例增加,而烤烟生育前期净光合速率无显著性差异,但后期净光合速率显著增加;中钾（K₂）水平增加根系总根长、总表面积、平均直径和总体积,而高钾（K₃）水平反而有抑制作用。不同供钾水平预处理后,烤烟对NO₃ ^--N吸收符合离子吸收动力学模型,其吸收动力学参数表现为钾水平预处理浓度增加后,V_max增大,K_m值增加,但增加的幅度不一致。与低钾（K₁）预处理相比,高钾（K₃）预处理降低烤烟根系高亲和力系统对NO₃ ^--N的吸收速率,而中钾（K₂）处理提高烤烟根系高亲和力系统的NO₃ ^--N的吸收速率,表明烤烟根系吸收NO₃ ^--N的高亲和力系统受钾水平调控,适宜钾浓度预处理提高烤烟根系对低浓度NO₃ ^--N的吸收。对低亲和系统来说,与低钾预处理相比,中钾（K₂）和高钾（K₃）预处理均提高了烤烟根系低亲和力系统对NO₃ ^--N吸收,表明长期高钾环境生长下的烤烟,根系对硝态氮吸收的低亲和力系统影响较小,而长期低钾环境生长下的烤烟,根系对硝态氮吸收低亲和力系统有抑制作用。     

不同供镁浓度对芝麻生长及养分累积的影响

 为促进芝麻高产营养与栽培,探讨不同镁浓度对芝麻生长和养分累积的影响。以品种中芝13为材料,设置5个供镁浓度处理（0、50、100、500和1 000μmol/L）,30d后测定不同处理芝麻生物量、根系形态参数、氮磷钾含量等指标。结果显示：不同供镁浓度对芝麻生长有着不同程度的影响,镁在100μmol/L及以下时,芝麻出现缺素症状,表现为植株矮小、老叶失绿黄化,根系生长受阻。芝麻植株生物量随着供镁浓度增加而增加,根系生长对镁浓度的变化尤为敏感,缺镁抑制根系生长。与1 000μmol/L相比,3个缺镁浓度（0、50和100μmol/L）处理下根系干重分别减少97.83%、93.88%和86.65%,且侧根长、侧根数、根表面积、根体积以及根平均直径显著降低。同时,随着镁浓度增加,芝麻叶片和根系中氮、磷、钾累积量显著上升,说明适宜供镁有利于芝麻生长和养分累积。此外,与供镁浓度500μmol/L相比,1 000μmol/L处理下的芝麻植株,叶片与根系中钙的积累量均显著降低,暗示芝麻在钙和镁吸收方面可能存在拮抗关系     

根际氧浓度对水稻分蘖期养分吸收和根系形态的影响

以秀水09和春优84为材料,利用在线溶氧仪(氧气、氮气调节)设置4个氧浓度(低氧,0~1 mg/L;中氧,2.5~3.5 mg/L;高氧,>6 mg/L,即饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气;CK,常规水培,不进行氧调节),研究根际氧浓度对水稻幼苗生物量、养分吸收、积累以及根系形态的影响,探讨根际氧浓度变化情况下两个水稻品种幼苗养分吸收、积累和根系形态的差异。结果表明,与O₂浓度正常水平(对照)相比,中氧处理增加两个水稻品种幼苗根系、茎叶和总生物量。秀水09分别增加30.30%、32.96%和32.46%;春优84分别增加7.01%、1.77%和9.17%;高氧处理减少两个水稻品种幼苗根系、茎叶和总生物量,秀水09分别减少35.35%、15.62%和17.76%;春优84分别减少43.95%,18.92%和21.34%。低氧处理增加供试品种的根冠比。中氧处理增加两个水稻品种的N、P、K、Mn、Mg和Ca的吸收累积总量,低氧处理增加其Fe、Cu和Zn的吸收累积总量。中氧处理增加两个供试品种幼苗根系总根长、表面积、总根尖数和细根比例,降低幼苗粗根比例,有利于水稻幼苗对养分的吸收,使部分营养元素含量增加。同时,中氧处理对水稻幼苗生物量、养分吸收、积累、分配和根系形态的影响存在显著品种差异。     

水稻苗期氮素吸收及其相关性状的QTL分析

以来自于Koshihikari/Kasalath//Koshihikari的回交重组自交系群体为材料,采用流动液体培养和同位素示踪技术,对水稻苗期氮素吸收速率及其相关性状进行QTL分析。结果表明,地上部干质量(SW)、根系干质量(RW)、根冠比(R/S)、地上部相对生长速率(RGRS)和根相对生长速率(RGRR)等与氮素吸收力(NAA)和氮素吸收速率(NAR)密切相关。在SW、RW、植株含氮量、NAA、高氮下的氮吸收速率(HNAE)和低氮下的氮吸收速率(LNAE)上分别检测到1、4、1、3、1和1个主效QTL,主要分布在第6、7、8和10染色体上;R/S、RGRS和RGRR没有检测到主效QTL;NAA、LNAE和RW间存在明显的QTL一因多效或邻近表达现象。     

中籼水稻品种改良过程中米质和根系特征对灌溉方式的响应

【目的】研究不同灌溉方式下中籼水稻品种的稻米品质与根系特征。【方法】以江苏省近80年来各阶段具有代表性的中籼水稻品种为试验材料,全生育期设置干湿交替灌溉(AWD)和常规灌溉(CI)处理。在矮秆、半矮秆常规稻和半矮秆杂交稻中各选择2个水分利用效率(WUE)存在明显差异的品种进行稻米品质和根系特征分析。【结果】无论是在AWD还是CI下,各类型品种的产量和WUE均随品种改良逐渐提高。与CI相比,AWD显著增加了产量和水分利用效率。在AWD下,各类型品种(矮秆品种、半矮秆品种、半矮秆杂交稻)的产量分别为6.96 t/hm²、8.71 t/hm²和10.14 t/hm²,WUE分别为1.30 kg/m³、1.62 kg/m³和1.91 kg/m³。各类型品种的精米率、整精米率、蛋白质含量、淀粉溶解度与膨胀度、根干质量、根冠比、根系氧化力、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积、根系伤流液中玉米素和玉米素核苷以及脱落酸含量随品种改良显著提高。与CI相比,AWD改善了稻米的加工和外观品质及根系形态生理特征,提高了稻米淀粉的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值,降低了淀粉的消减值和相对结晶度。相关分析表明,产量、WUE及稻米品质均与根系生长密切相关。【结论】现代半矮秆品种尤其杂交稻在全生育期干湿交替灌溉条件下可获得较高的产量和水分利用效率以及较优的稻米品质,这与根系形态和生理特征的改善密切相关。     

温度对不同水稻品种糙米镉(Cd)含量的影响

本研究以不同早晚稻品种为试验材料,重点研究温度对不同耐镉型水稻品种糙米镉含量的影响,以期为不同耐镉型水稻品种糙米Cd积累的影响机理提供一定科学依据。结果表明,对于4种不同耐镉型品种,早晚稻稳定型品种在不同温度下糙米镉含量的变化幅度均明显低于变异型品种,早稻的变异型品种(S6)在不同温度与处理时期间差异达5.29倍,分别比稳定型品种S1、S5、S4增加67.4%、12.8%、181.4%,晚稻变异型品种(K11)的差异达4.04倍,分别比稳定型品种K2、K33、K7增加50.2%、78.8%、160.6%。综合多个试验品种糙米镉含量表现可见,分蘖期及灌浆期是温度影响水稻对镉吸收的敏感时期;生育前期低温处理及生育后期高温将促进水稻籽粒对镉的积累。     

生物炭对双季水稻产量、养分吸收和土壤性状的残留效应

生物炭对改良酸性土壤质量和提高作物产量具有重要作用。本研究以常规稻中嘉早17(早稻)和杂交稻五优308(晚稻)为供试品种,于2015年开始设置不施生物炭(C0)和一次性施用生物炭20 t/hm^2(C20)处理,以阐明施用生物炭3年后对双季稻产量、养分吸收和土壤性状的残留效应。结果表明,与C0处理相比,C20处理显著提高双季早稻产量,但对晚稻产量无显著影响;C20处理显著提高早、晚稻钾素吸收,对早稻氮素和磷素吸收有增加的趋势,但未达显著水平。试验进行4年后,C20处理显著提高土壤有机质含量和pH值。因此,在本试验中的酸性红壤上一次性施用生物炭后的第4年,生物炭仍然对双季水稻产量和土壤肥力具有提升效应。     

实地氮肥管理下的水稻生长发育和养分吸收特性

 以代表性水稻品种为材料，研究了实地氮肥管理模式下水稻的生长发育和养分吸收规律。与农民习惯施肥方法相比，实地氮肥管理在产量不降低甚至有所提高的前提下可以较大幅度地降低施氮量。实地氮肥管理水稻有效穗数有所下降，但其分蘖成穗率明显提高。穗分化前实地氮肥管理水稻叶面积指数和根质量低于农民习惯施肥法，抽穗后结果则相反。实地氮肥管理提高了抽穗期水稻的有效叶面积和高效叶面积的比率、抽穗至成熟的干物质积累、抽穗后根冠比和剑叶的光合速率以及齐穗期群体透光率。实地氮肥管理水稻对氮、磷、钾的吸收高峰均出现在穗分化至抽穗期，此阶段氮、磷、钾的吸收量约占最终总吸收量的45.6%~46.2%、39.6%~43.6％和44.2%～45.2％，均明显高于农民习惯施肥方法。对实地氮肥管理产量提高原因及养分吸收规律进行了讨论。     

粳型超级杂交稻辽优3225根系生理特性研究

以粳型杂交稻辽优3225及其亲本和常规品种为材料,在不同生育时期对根系的形态和生理特性进行了研究。结果表明,粳型杂交稻根系粗壮,在根系吸收面积、根系活力、合成氨基酸和吸收无机磷的能力等方面都表现明显的优势,尤以生长前期优势表现更为明显。杂交稻根系衰老较早较快,抽穗后虽然其根系SOD活性较强,但MDA含量迅速上升,衰老严重。     

控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响

为探究控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响,在大田条件下,以小麦品种扬麦16和扬麦20为材料,设置不施氮（T1）、常规速效氮肥分次施用（T2,对照）、常规控释氮肥一次性基施（T3）、速效氮肥减量分次施用（T4）、控释氮肥减量一次性基施（T5）、控释+速效氮肥一次性基施（T6）、控释+速效氮肥配合分次施用（T7）共7种氮肥处理,比较分析了不同处理下稻茬小麦产量、叶面积指数（LAI）、叶绿素相对值（SPAD值）、干物质积累量、氮素积累量、根系吸收面积和根系氧化力等性状的差异。结果表明,两个品种的产量均表现为T6>T7>T3>T5>T2>T4>T1。与T2处理相比,两个品种的平均产量在T3、T6和T7处理下分别增加17.9%、30.3%和25.1%,平均氮肥农学效率（AE）分别增加40.0%、84.8%和72.4%,平均氮肥偏生产力（PFP）分别增加22.2%、52.3%和45.6%。与单一施用速效氮肥（T2、T4）或控释氮肥（T3、T5）处理相比,在控释氮肥与速效氮肥配施（T6、T7）处理下两个品种的地上部农艺性状（干物质积累量、LAI和SPAD值）显著改善,氮素积累量、根干重、根冠比、根系氧化力、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积均显著增加。因此,控释氮肥配施速效氮肥策略可以同步促进稻茬小麦地上部与地下部生长,最终实现高产与氮肥高效吸收利用。     

香蕉对低pH和铝毒胁迫的响应

香蕉是世界重要的热带亚热带水果,在热带经济的发展中占有重要的地位.我国是世界香蕉重要生产国之一,总产量仅次于印度,位居世界第二.低pH和铝毒是香蕉生产中面临的重要限制因子,严重影响香蕉的产量和品质.明确低pH和铝毒胁迫对香蕉生长和养分吸收的影响,为调控酸性土壤提供重要的理论依据.本研究分别在盆栽和水培条件下开展试验,盆...     

Morphological and physiological traits of roots and their relationships with shoot growth in “super” rice

Success in “super” rice breeding has been considered a great progress in rice production in China. This study aimed to test the hypothesis that an improved root system may contribute to better shoot growth and consequently to higher grain yield in “super” rice. Two “super” rice varieties Liangyoupeijiu (an indica hybrid) and Huaidao 9 (a japonica inbred) and two elite check varieties Yangdao 6 (an indica inbred) and Yangfujiang 8 (a japonica inbred) were field-grown at Yangzhou, China in 2006 and 2007. Root and shoot dry weight (DW) was significantly greater in “super” rice varieties than in check ones throughout the growth season in both years, so was the root length density. Root oxidation activity (ROA) and root zeatin (Z) zeatin riboside (ZR) content, in per plant basis, were significantly greater in “super” rice than check varieties before and at heading time. However, both ROA and root Z + ZR content, either in per plant basis or per unit root DW basis, were significantly lower in ‘super’ rice than in check varieties at the mid- and late grain filling stages. Grain yield of the two ‘super’ rice varieties, on average, was 10.2 t ha⁻¹ in 2006 and 11.4 t ha⁻¹ in 2007, and was 13% and 21% higher than that of check varieties, respectively. The high grain yield was mainly due to a larger sink size (total number of spikelets) as a result of a larger panicle. The percentage of filled grains of the two “super” rice varieties, on average, was 72.9% in 2006 and 79.0% in 2007, and was 19.4% and 12.9%, respectively, lower than that of the check varieties. The mean ROA and root Z + ZR content during the grain filling period significantly correlated with the percentage of filled grains. Collectively, the data suggest that an improved root and shoot growth, as showing a larger root and shoot biomass and greater root length density during the whole growing season and higher ROA and root Z + ZR content per plant at early and mid-growth stages, contributes to the large sink size and high grain yield in the “super” rice varieties. The data also suggest the yield of “super” rice varieties can be further increased by an increase in filled grains through enhancing root activity during grain filling.     

光周期对青饲玉米养分吸收及利用的影响

通过3个对光周期不同敏感型的玉米品种进行光周期试验,研究了光周期对玉米的营养生长及其N、P、K养分吸收及利用率的变化。结果表明,光周期对敏感型青饲玉米品种华农1号的地上部营养生长、根系生长和养分吸收有显著的调控作用,而对相对不敏感型的青饲玉米品种粤农9号的调控作用则不显著。华农1号在长日照条件下根干物重较短日照条件下增幅为390.38 %,光周期相对敏感型品种大暑麦的增幅为119.34 %,粤农9号的增幅为45.47 %;华农1号与粤农9号吸收的N总量分别增加了42.42 %和12.38 %,吸收P总量分别增加了171.76 %和12.23 %,吸收的K总量分别增加了319.27 %和62.42 %。试验结果还表明,随着光照时数的延长,光周期敏感型品种在长日照条件下的N养分利用率提高了,而P、K养分利用率却与光周期敏感特性无显著直接关系。     

盐逆境下两个水稻品种根系Na+吸收及质膜ATP酶的作用

 以两个不同耐盐力水稻品种80-85 (耐盐) 和83-51(不耐盐)为材料进行研究。根系Na⁺总吸收随盐胁迫的加重而增高，耐盐品种始终具有较低的Na⁺总吸收和较高的整株K⁺／Na⁺比；在10 mmol／L NaCl浓度下显示出根系具有较低的Na⁺吸收速率和较强的对K⁺选择性，低盐浓度(0.2% NaCl) 对根质膜ATP酶活性略有提高；在高盐浓度(0.5% NaCl以上)下，质膜ATP酶活性受到明显抑制，而耐盐品种受抑程度更大．ATP酶活性的下降与根部Na⁺积累以及K⁺吸收的减少相伴随，推测根系K⁺、Na⁺吸收与质膜ATP酶有关