不同氮素营养对水稻的生理效应

水稻是中国主要的粮食作物，氮是作物吸收利用的大量元素之一，水稻对氮的吸收利用效率成为人们关注的焦点。从水稻根的特性分析可知，在大田条件下水稻不仅吸收NH4^ ．而且吸收相当数量的NO3^-。对在不同氮素营养条件下水稻的生长、氮的吸收动力学、离子吸收、氮同化酶活性和内源激素的研究进行综述，探讨了在不同氮营养条件下不同基因型水稻的生理过程；并从水稻根际的硝化作用，不同NH4^ ／NO3^-对水稻的生理机制，不同氮素形态对旱作水稻水分利用的效率等方面对今后水稻氮营养的研究方向提出了建议。     

水稻叶片氮素营养对光合作用的影响

于盆某条件下从叶绿体密度，基粒结构，光合色素，气孔导度四方面定量研究了水稻叶片氮素营养对光合作用的影响，剑叶净光合速率随含氮量增加而提高，其原因为叶绿体数目、积密度和体积密度增加，以致光合场所增加，且叶绿体与外界能量，物质的交换界面扩大，基粒直径扩大，基粒类囊体变厚，垛叠数增多，致使基粒圆柱体表面积及体积剧增，而类囊体膜上光合色素即叶绿素ａ，ｂ及类胡萝卜含量也增加，从而提高了叶绿体光合能力；叶片气     

氮素形态对作物生理特性及生长的影响

简要综述了近年来对不同氮素形态膜转运蛋白的研究概况。细胞膜上硝态氮和铵态氮均有高亲和和低亲和转运系统。目前已从多种作物中克隆了硝态氮低亲和系统的基因。根系吸收铵态氮,具有双动力学特征。研究表明,铵高亲和转运体应是AMTl家族的成员,此基因在酵母中得到了表达。还综述了氮素形态对作物生理特性影响的研究情况。作物在铵营养增加时,NR(nitrate reductase,NR)活较高;铵态氮营养条件下的GS活性更高。氮素形态对作物光合作用各环节等均产生明显影响。大多数研究认为,铵硝态氮混施,叶绿素含量高;增加铵态氮,希尔反应活性升高;氮素形态对光合速率的影响尚无定论。氮素形态对RuBPCase活性的影响因植物而异;硝态氮明显提高叶片的光呼吸速率。施用硝态氮,作物吸收的阳离子量明显增加,施用铵态氮,作物吸收较多的阴离子。氮素形态使作物体内呼吸途径改变,并可改变呼吸商。氮素形态对作物生长的影响,至今有不同的看法。     

根际溶氧量对分蘖期水稻生长特性及其氮素代谢的影响

【目的】研究不同根际溶氧量对分蘖期水稻生长及其氮素代谢的影响,并探讨适宜水稻生长及提高其氮素利用效率的溶氧浓度。进一步完善水稻需氧规律、了解氧气在水稻生长中的作用,为中国中低产田--潜育性稻田的改良、水稻产量及氮肥利用效率进一步提高提供参考及理论依据。【方法】正式试验在2013年于中国水稻研究所网室进行。试验采用国际水稻所营养液配方进行水培,营养液中添加双氰胺抑制硝化作用,控制营养液铵硝比约为1﹕1;供试材料为常规籼稻中嘉早17和常规粳稻秀水134;移栽行间距为15 cm,移栽后10 d进行不同梯度的氧处理,通过安装水体循环泵将空气中的氧气带入营养液以控制营养液中的氧气含量,试验设置了对照（CK：氧气含量为0.3-2.5 mg·L^-1）、中氧（MO：氧气含量为2.3-5.5 mg·L^-1）、高氧（HO：氧气含量为6.5-8.0 mg·L^-1）3个处理,处理时间为15 d。采用便携式溶氧仪（YSI550A,美泉,美国）测定营养液中溶氧量。【结果】（1）2个品种的根茎叶干物重及氮积累量均呈MO＞HO＞CK的趋势,并且MO处理与CK达到显著水平;（2）2个品种MO处理的叶面积指数、根系数、根系吸收面积,叶片氮光合利用效率和分蘖数均显著高于HO处理和CK,增氧处理MO和HO最长根长显著高于CK;（3）和秀水134相比,中嘉早17对根际氧含量比较敏感。相对于CK,中嘉早17 MO处理根茎叶干物重和氮积累量的增长幅度显著高于HO处理,且HO处理的根数、根系活力吸收面积及总吸收面积与CK之间差异不显著。虽然秀水134增氧处理的根茎叶干物质积累量、根叶氮积累量、根系体积和根系活力吸收面积均显著高于CK,但MO和HO处理之间没有显著的差异;（4）两品种氮代谢关键酶谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸还原酶（NR）活性在根系和叶片之间的变化趋势不一致,但两品种在3个处理间变化一致,MO处理两品种叶片氮光合利用效率显著高于HO处理和CK。【结论】适量的根际溶氧量促进地上分蘖、叶面积的形成,增加光能截获,同时促进根系形态建成,根系吸收面积增加,形成水稻早期快速生长势,同时显著增加叶片氮光合利用效率;但过高浓度的溶氧量将会减弱增氧对水稻生长的促进作用,不同品种对根际溶氧量的敏感程度也有所不同,相对于秀水134,中嘉早17对根际氧含量较敏感,较适的溶氧量范围为2.3-5.5 mg·L^-1。     

氮素营养对短季棉生理代谢和产量的影响

氮素营养对短季棉生理代谢及产量有显著的调节作用．在杭州、慈溪两试点,浙５０６的适宜施氮量（纯Ｎ）分别为８７．７,９７．０ｋｇｈｍ－２,可显著提高功能叶比叶重及全氮、钾和叶绿素含量,增强ＳＯＤ活性,降低ＭＤＡ含量,延缓叶片衰老;提高光合作用强度,协调碳、氮营养代谢,增强盛花前根系活动,促进棉株稳健生长．同时合理施氮能显著增加伏桃的数量、提高铃数、铃重和产量,但衣分略有下降．     

四川东部地区水稻产量形成与氮素营养生理的研究

四川东部地区,长期施用有机肥后,土壤全N量和有机质增加,水稻产量提高。杂交水稻的产量主要取决于有效穗数,相关系数达0.96。分蘖期土壤NH_4~ —N如能保持在1.50～1.70mg/100g土以上,功能叶片游离氨基酸不低于80mg/100g鲜样,每公顷有效穗即可达到225万,产量可超7500kg。土壤NH_4~ —N与植株功能叶片游离氨基酸和叶绿素的变化规律相似,与功能叶片可溶性糖的变化规律相反。说明功能叶片游离氨基酸、叶绿素和可溶性糖的含量能指示土壤氮素水平,反应水稻的氮素营养生理,可用于指导施肥。     

日本水稻氮素营养诊断简介

日本SPAD—501型叶绿素计系日本农林水产省农蚕园艺局农产科土壤、作物分析仪器开发事业机构(简称SPAD)协同美能达照象机公司开发而得的新产品。据黑龙江省农业科学院水稻研究所引用结果,该叶绿素计体积小(70×212.3×37毫米)、重量轻(350克)、携带方便,测定方法简单,所得数据精确,适于各种作物及林木氮素营养诊断,尤其适于水稻,是看苗施肥实行科学种田的得力助手。可供科研、生产单位广泛应用。     

干旱胁迫下氮素营养对作物生长及生理代谢的影响

就干旱胁迫下氮素营养对作物的生长、光合作用、氮代谢、渗透调节及水分状况等方面的影响作了简要综述,旨在为农业生产中干旱条件下合理使用氮素营养提供参考。     

几种植物生长调节剂对水稻氮素积累与转运及贮存的影响

为了植物生长调节剂的开发利用，给提高水稻籽粒蛋白质含量新技术的推广提供理论依据，采用盆栽试验探讨了几种植物生长调节剂对水稻氮代谢、籽粒、糙米蛋白质含量、籽粒蛋白质产量的影响．结果表明：早稻籽粒灌浆期间功能叶、茎鞘的全氮、蛋白氮含量随着生育期的延长而逐渐减少，其减少幅度是各喷施植物生长调节剂处理明显高于对照．各喷施植物生长调节剂处理早稻籽粒的全氮、蛋白氮含量在灌浆的5个时期均高于对照；黄熟期早稻籽粒的全氮、蛋白氮含量的大小顺序与糙米的全氮、蛋白氮含量的大小顺序均依次为：PGR4，PGR3，PGR2，PGRl，PGR5，对照．早稻籽粒的蛋白质产量也是各喷施植物生长调节剂处理高于对照，其中PGR4处理最高，PGR3处理次之．     

5-甲酰四氢叶酸促进水稻幼苗在低氮条件下生长发育的研究

叶酸又称为维生素B9,是生物体生长发育的重要辅因子。前期研究发现拟南芥叶酸代谢突变体的氮代谢也出现异常,但目前叶酸代谢影响植物氮代谢的分子机制还不是很清晰。以水稻日本晴为材料,分析不同氮浓度条件下施加5 甲酰四氢叶酸对水稻幼苗生长发育、氮代谢的影响及分子机制。结果表明：在低氮条件下,水稻幼苗的叶片发育缓慢,叶绿素含量、株高、鲜重均显著降低;在水稻幼苗根部施加5 甲酰四氢叶酸（200 μmol·L-1）能够显著促进幼苗在低氮条件下的生长发育,株高、鲜重、叶绿素含量均有提高,叶酸衍生物含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量均显著提高; 5 甲酰四氢叶酸处理后,幼苗体内的谷氨酸合酶活性增加、谷氨酸合酶基因的转录水平上调,推测叶酸可能通过促进水稻谷氨酸合酶基因表达、酶活性进而影响氮代谢。这些结果为理解叶酸代谢与植物氮代谢的作用关系奠定基础,为农业生产中缓解低氮胁迫、提高植物氮素利用效率提供新思路。     

植物生长调节剂对水稻氮代谢关键酶活性的影响

为了给新型植物生长调节剂的开发利用提供理论依据，采用盆栽试验探讨了几种新型生长调节剂对水稻氮代谢关键酶活性的影响，并从中筛选出效果显著的两种新型植物生长调节剂。结果表明，各处理水稻功能叶的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性及籽粒的谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性在乳熟前期差异较大，随着水稻生育期的延长，各处理之间的差异逐渐变小，各喷施植物生长调节剂处理的水稻功能叶及籽粒中上述酶活性均高于对照，其中以PGR4处理酶活性最强，PGR3处理次之，灌浆前期各处理的水稻功能叶蛋白水解酶活性之间的差异较小，而灌浆中、后期各处理之间的差异增大，且喷施植物生长调节剂处理的水稻功能叶蛋白水解酶活性均高于对照，其中以PGR4处理酶活性最强，PGR3处理次之。     

植物生长调节剂对水稻氮素累积和转运及籽粒蛋白质含量的影响

采用盆栽试验探讨了新型植物生长调节剂不同配方对水稻氮代谢、籽粒和糙米蛋白氮含量、籽粒蛋白质产量的影响，并筛选出效果显著的一种新型植物生长调节剂配方。结果表明，水稻籽粒灌浆期间功能叶、茎鞘的全氮、蛋白氮含量随着生育期的延长呈减少趋势，其减少量以喷施植物生长调节剂不同配方处理高于对照，水稻糙米的全氮、蛋白氮含量以喷施植物生长调节剂不同配方处理高于对照，其中PGRF4处理最高，PGRF2处理次之，籽粒蛋白质产量以PGRF3处理为最高，比对照增产17．90％，其次为PGRF2处理，比对照增产15．93％。     

不同配方植物生长调节剂对水稻氮代谢的影响

采用盆栽试验研究了植物生长调节剂不同配方对水稻氮代谢，籽粒、糙米的全氮、蛋自氮含量和籽粒蛋白质产量的影响．结果表明：喷施合理配方的植物生长调节剂，可使水稻在生殖生长前期叶片和茎鞘保持较强的氮素同化能力，在生殖生长后期叶片和茎鞘中氮的降解和转运再利用能力增强；可增强水稻功能叶的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和蛋白水解酶活性及籽粒的谷氨酰胺合成酶活性；提高籽粒和糙米中全氮及蛋白氮含量．籽粒蛋白质产量以新型植物生长调节剂配方7＋吐温80（PGRF7）为最高，其次为新型植物生长调节剂配方6＋吐温80（PGRF6），再次为新型植物生长调节剂配方3＋吐温80（PGRF3），分别比对照增产17．9％，15．9％，13．7％．研究结果表明，PGRF7与PGRF6配方处理效果最好，PGRF3配方处理次之。     

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为分析水稻地上部形态结构及生长发育指标对氮素的响应,以不同株型水稻品种为材料,研究不同氮素水平[N0(0 kg/hm2),N1(168.5 kg/hm2),N2(337 kg/hm2)〕下各生育时期水稻叶片形态、节间长、叶片叶绿素相对含量(SPAD)、叶面积指数(LAI)、株高、分蘖数及主茎叶片、叶鞘干重的变化规律.结果表明:叶片大小分蘖期同一叶位差异不大,成熟期较分蘖期和抽穗期差异明显;叶鞘长分蘖期倒1叶的差异明显,抽穗期和成熟期差异不大,但节间长差异较明显;叶绿素含量从倒1叶至倒6叶呈增加趋势;叶面积指数分蘖期和抽穗期以N1水平较大,成熟期以N2水平较大,不同品种间略有差异;随着施氮量的增加,分蘖期分蘖数呈减少趋势,抽穗期和成熟期呈增加趋势.     

氮肥运筹对水稻氮素吸收和稻田渗漏液氮素浓度影响

通过大田试验,设计3个不同氮肥水平(0、150、240 kg N·hm~(-2))和两种不同施肥比例(基肥:分蘖肥:穗粒肥=40%:30%:30%、基肥:分蘖肥:穗粒肥=30%:20%:50%),研究了氮肥运筹对水稻氮素吸收和稻田渗漏液氮素浓度的影响.结果表明,稻田渗漏液中NH~+_4-N、NO_3~--N和总N浓度在施肥后第3 d达到最大、随后降低,在施氮后的第7 d,分别降为峰值的5.6%～16.9%、13.8%～22.5%、22.5%～34.5%.施氮水平处于0～240 kgN·hm~(-2)时,水稻产量、氮素积累总量(total N accumulation,TNA)和稻田渗漏液NH~+_4-N、NO_3~--N和总N浓度随着氮素水平的提高而显著增加;在较高氮肥水平(240 kg N·hm~(-2))下,与氮肥前移相比(基肥:分蘖肥:穗粒肥=40%:30%:30%),采用氮肥后移(基肥:分蘖肥:穗粒肥=30%:20%:50%)的施肥比例,水稻产量和成熟期TNA分别增加6.2%和16.4%,稻田渗漏液NO_3~--N及总N浓度分别降低8.9%和4.8%.而对NH~+_4-N浓度影响不显著,说明适宜的氮肥运筹可以增加水稻的产量和氮'素吸收,减少氮素渗漏损失.     

饲料稻氮代谢特性研究

以饲料稻品种湘早籼24号和普通早稻品种中优早81为材料，研究了饲料稻氮代谢特性，结果表明，两水稻品种上三叶叶片内氮代谢关键酶活性变化趋势基本一致，氮素还原同化酶类硝酸还原酶、谷氨酰胺转化酶、谷氨酰胺合成酶的活性随着叶片的衰老籽粒成熟逐渐下降；而叶片内催化氮素降解的蛋白水解酶活性在籽粒灌浆初期在所下降，在籽粒灌浆后期又有所上升，加速了氮素的降解转移；籽粒蛋白质含量高的饲料稻品种比蛋白质含量较低的普通水稻品种具有更强的氮代谢关键酶活性。氮代谢关键酶活性的高低直接影响到籽粒内蛋白质的积累。     

控释氮肥对水稻氮代谢关键酶活性及糙米蛋白质含量的影响

为了探明控释氮肥提高氮素利用率的作用机理，研究了控释氮肥对水稻氮代谢关键酶活性以及糙米蛋白质含量的影响。结果表明，施用控释氮肥能显著增强齐穗期和乳熟期叶片中的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性，且其增强作用可持续到蜡熟期。施用控释氮肥还能提高乳熟期和蜡熟期叶片中的蛋白水解酶活性，对水稻籽粒中谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性有明显的促进作用，可增加糙米的全氮和蛋白氮含量，提高水稻产量。