水培燕麦根系形态和氮吸收流量对硝态氮供应浓度的响应

【目的】苗期根系的形态结构与作物的养分吸收和抗倒伏性密切相关,对燕麦如何合理施肥以达到最大的增产效果,需要对不同燕麦品种的氮吸收利用效率做出评价。【方法】本研究以3个不同燕麦栽培品种(坝莜9号、 坝莜3号和200215)为材料,分析了低、 中、 高NO-3-N浓度下(NO-3浓度为1、3、6 mmol/L)根系生长以及NO-3吸收流量的变化。将燕麦种子萌发至一片真叶展开时,每个品种挑选长势一致的10株幼苗放入含不同NO-3浓度的Hoaglands培养液中培养,培养3周后选取长势基本一致的幼苗,采用非损伤微测技术测定根系NO-3流量并利用根系图像分析系统WinRhizo分析根系形态指标。【结果】NO-3-N浓度对不同燕麦品种节根数影响不显著,对侧根密度、 总根长、 根系平均直径和不同直径范围内根系长度分布均有显著影响; NO-3-N浓度的变化对坝莜3号根系吸氮量有显著影响,对坝莜9号和200215根系吸氮量的影响不显著; 根系NO-3吸收流量的动态变化与侧根数量变化有一致性; NO-3平均吸收流量与总根长、 平均直径及根系平均直径≤0.16 mm的细根在根系中所占比例的变化一致。【结论】不同NO-3-N供应浓度主要影响燕麦苗期侧根(直径≤0.16 mm的细根)的形成和生长,对根系NO-3吸收流量的影响因品种而异; 根系NO-3吸收流量的变化主要受总根长、 根系平均直径及细根在根系中所占比例的影响。     

硝态氮促进水稻生长和氮素吸收的生理机制

Rice is being increasingly cultivated in intermittently irrigated regious and also in aerobic soil in which Nitrate (NO₃^-) plays important role in nutrition of plant. However, there is no information regarding the influence of nitrate on the overall growth and uptake of nitrogen (N) in rice plant. Solution culture experiments were carried out to study the effects of NO₃^- on the plant growth, uptake of N, and uptake kinetics of NH₄⁺ in four typical rice (Oryza sativa L.) cultivars (conveutioual indica, conventional japonica, hybrid indica, and hybrid japonica), and on plasma membrane potential in roots of two conventional rice cultivars (indica and japonica) at the seedling stage. The results obtained indicated that a ratio of 50/50 NH₄⁺-N/NO₃^--N increased the average biomass of rice shoots and roots by 20% when compared with that of 100/0 NH₄⁺-N/NO₃^--N. In case of the 50/50 ratio, as compared with the 100/0 ratio, total N accumulated in shoots and roots of rice increased on an average by 42% and 57%, respectively. Conventional indica responds to NO₃^- more than any other cultivars that were tested. The NO₃^- supply increased the maximum uptake rate (V_max) of NH₄⁺ by rice but did not show any effect on the apparent Michaelis-Menten constant (K_m) value, with the average value of V_max for NH₄⁺ among the four cultivars being increased by 31.5% in comparison with those in the absence of NO₃^-. This suggested that NO₃^- significantly increased the numbers of the ammonium transporters. However, the lack of effect on the K_m value also suggested that the presence of NO₃^- had no effect on the affinity of the transporters for NH₄⁺. The plasma membrane potential in the roots of conventional indica and japonica were greatly increased by the addition of NO₃^-, suggesting that NO₃^- could improve the uptake of N by roots of the rice plant. In conclusion, the mechanisms by which NO₃^- enhances the growth and N uptake of rice plant was found by the increased value of V_max of NH₄⁺ and increased plasma membrane potential. Thus promotion of nitrification in paddy soil is of great significance for improving the production of rice.     

控释尿素对水稻生理特性、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响

为了探明控释尿素(CRU)提高氮肥利用率并减少土壤中硝态氮累积的作用机理,通过田间试验,研究了控释尿素对水稻氮代谢关键酶活性、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,控释尿素能显著提高齐穗期和乳熟期叶片中的硝酸还原酶活性,特别是乳熟期最为明显;能显著增强水稻叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性,且增强作用可持续到蜡熟期,其增强效果在齐穗期最为明显;还能显著提高乳熟期和蜡熟期叶片的蛋白水解酶活性。其中,以处理4(CRU60%+PU40%)最为明显。控释尿素还能显著增强籽粒中的谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性活性,并能显著提高水稻的产量及氮肥利用率,也是以处理4增强效果最为明显。控释尿素还明显增加了蛋白质的含量,在一定程度上改善了稻米品质。同时,控释尿素还可明显降低水稻土壤中硝态氮的含量,减少硝态氮向土壤深层渗漏数量,以减轻对地下水污染风险。     

我国南方主推水稻品种氮效率筛选及评价

【目的】评价我国南方地区主推水稻品种氮效率,筛选氮高效和氮低效品种,并探索其高效和低效的原因及其生理机制。【方法】选用34份我国南方主推水稻品种,采用大田小区试验和盆栽试验,进行正常氮和低氮处理,利用产量法并结合产量构成因子、叶片SPAD值以及水稻地上部氮素累积量,筛选出氮高效和氮低效品种。【结果】 1）在2011年大田试验中,34个品种正常氮处理产量大多高于低氮处理的产量。通过对氮效率的分析发现,徽两优6号、广两优35和天优华占3个品种具有较高的氮效率,分别达到1.11、1.02和1.00,而秀水134、富稻2号和五丰优7025的氮效率较低,分别为0.55、0.61和 0.61。通过对各品种的产量构成因子分析发现,正常氮处理下,各品种产量构成因子大多高于低氮处理。在低氮条件下,氮高效品种的穗数和穗粒数以及千粒重均较高。通过筛选发现徽两优6号、广两优35和天优华占3个水稻品种表现为氮高效;秀水134、富稻2号和五丰优7025 3个品种表现为氮低效。2）通过2012年大田和盆栽试验的复筛,发现大田与盆栽试验结果基本一致。实际产量和理论产量均表现出徽两优6号和广两优35的产量和氮效率较高,秀水134、五丰优7025和富稻2号的氮效率较低。通过对各品种的产量构成因子分析发现,2012年大田试验中,在正常氮条件下,高效品种广两优35的穗数、千粒重均显著高于低效品种。在对SPAD值的分析中发现,2012年大田试验中,低氮处理下氮高效品种在同一生育时期其SPAD值普遍高于或者显著高于低效品种。2012年盆栽试验中,正常氮处理下,高效品种叶片SPAD值略高于低效品种。在对水稻地上部氮累积量的研究中发现,在正常氮处理下,不同生育期高效品种与低效品种间普遍没有显著性差异,仅低效品种秀水134显著低于其他几个品种;而在低氮处理下,在分蘖期高效品种与低效品种并无显著性差异,甚至高效品种徽两优6号氮素累积量还要低于低效品种;但在灌浆期和成熟期,两个高效品种的氮素累积量高于或显著高于低效品种。【结论】确定广两优35为高效品种,秀水134为低效品种。氮高效品种在低氮胁迫下,能够获得较高的穗数和穗粒数,从而获得较高产量。特别在生育后期,高效品种地上部能够积累更多的氮素,从而可促进光合作用,提高碳、氮同化效率,并获得较高产量。     

太湖地区主要类型水稻土上施用不同硫肥对水稻氮、硫吸收的影响

硫是植物生长发育不可缺少的16种主要营养元素之一，目前已被认为是继氮、磷、钾后第4位主要营养元素。硫在植物体内许多功能与氮相似，其吸收量与磷大致相当，只有当作物吸收充足数量硫后才可能实现高产和优质。水稻上氮硫交互作用的试验结果表明，在同等施氮水平下，施硫肥和不施硫肥相比，施硫能够显著促进作物对氮的吸收，提高氮肥利用率。在同样施硫情况下，氮肥也能够促进作物对硫的吸收。在施硫肥增产或不增产的情况下，可相对减少施氮量5％～10％。     

农田硝态氮淋溶规律对不同水氮运筹模式的响应

为探明不同水氮运筹对淋溶水中NO_3~--N时空分布特征以及施氮量和灌水定额对NO_3~--N淋失量的影响,进而制定安全有效的水氮运筹模式。试验采用裂区设计,主区为灌水定额,设置3个水平,分别为525(W1),750(W2),975(W3)m~3/hm~2。副区为施氮量,设置5个水平,分别为0(N0),80(N1),160(N2),240(N3),320(N4)kg/hm~2。每个灌水定额下有5种施氮量处理,共15个处理。并于2014—2015年连续2年进行田间试验。采用多孔PVC法和土钻法采集水样和土样,测定淋溶水中NO_3~--N浓度并计算NO_3~--N淋失量。结果表明,0—40cm埋深内,对比第1次灌水前后NO_3~--N浓度发现,随着施氮量的增加,W1水平下NO_3~--N浓度2年的平均增幅远低于W2和W3水平下NO_3~--N浓度2年的平均增幅。随着灌水定额的增加,N1、N2水平下的NO_3~--N浓度平均增幅远低于N3、N4水平下的NO_3~--N浓度平均增幅。NO_3~--N浓度平均增幅最大的为52.5%的W3N3。NO_3~--N浓度平均值最高的为8.29mg/L的W3N4。与0—40cm埋深内的各处理相比,40—80cm埋深的各处理NO_3~--N浓度整体下降,但整个生育期内淋溶水中NO_3~--N浓度的变化趋势与0—40cm埋深内相一致。80—120cm埋深内,施氮量、灌水定额以及两者的交互作用对NO_3~--N淋失量的影响呈极显著。当灌水定额一定时,2014年、2015年2年的NO_3~--N淋失量随着施氮量增加而递增,淋失率随着施氮量的增加而减少;当施氮量一定时,NO_3~--N淋失量及淋失率均随着灌水定额的增加而递增。鉴于根层内需要充足的NO_3~--N以被作物吸收,并保证NO_3~--N淋失量对地下水的污染在可控安全范围内,故推荐W2N3为适用于当地的水氮运筹模式。     

冬小麦对铵态氮和硝态氮的响应

在陕西省永寿县和河南省洛阳市分别设置了11和7处大田试验,分5层采集0~100 cm土壤样品并测定其起始硝态氮含量。永寿试验设7个处理,分别为不施氮,硝态氮、铵态氮品种、硝态氮与铵态氮2∶1组合各2个处理;洛阳试验设6个处理(硝态氮肥只有1个品种),施氮处理均施N 150 kg hm-2,研究小麦对铵态氮和硝态氮肥响应的差异及其与不同深度土层硝态氮累积量的关系。试验表明,同一形态不同氮肥品种之间的增产差异显著低于不同形态之间的差异。比较不同形态氮肥的小麦产量、增产量和增产率的平均值,硝态氮肥最高,硝态氮、铵态氮组合次之,铵态氮最低。氮肥增产量和增产率随土壤累积硝态氮量增加而显著下降;累积量越低,氮肥增产效果越突出,硝态氮的效果也越显著。由此可见,土壤累积的硝态氮量是决定氮肥肥效的主要因子,也是决定不同形态氮素效果的主要因子。只有在硝态氮累积量低的土壤上,氮肥才能充分发挥作用,硝态氮也才能表现出明显的优势。     

苏南太湖地区水稻土中硝态氮淋溶的定位研究

对植稻条件下的水稻土进行研究。结果表明,６～８月之间施肥集中期硝态氮渗漏量较大;硝态氮渗漏量随施氮量增加而增加,当施Ｎ量超过２５４ｋｇ／ｈｍ２后,硝态氮渗漏量增加很快,呈非线性增长。     

菠菜叶片硝态氮还原对叶柄硝态氮含量的影响

选用3个菠菜品种,设置N.0.1和0.3.g/kg2个施氮水平进行盆栽试验。在不同时期采样测定叶片内、外源硝酸还原酶活性、硝态氮代谢/贮存库大小,以及加入外源硝态氮培养后叶片硝酸还原酶活性的变化,探讨菠菜叶片的硝态氮还原与叶柄硝态氮含量的关系。结果表明,叶片内源硝酸还原酶活性、内源/外源硝酸还原酶活性比值、叶片的硝态氮代谢库大小及代谢/贮存库比值与叶柄硝态氮含量呈相反趋势。加入外源硝态氮培养后叶片硝酸还原酶活性的增加程度与叶柄硝态氮含量相一致。叶片内源硝酸还原酶活性高低及其发挥程度,叶片硝态氮代谢库大小及硝态氮在代谢、贮存库中的分配是造成品种间叶柄硝态氮含量高低差异的重要原因。     

不同氮效率水稻品种增硝营养下根系生长的响应特征

试验采用两室分根盒和溶液培养方法,研究了在增硝营养下不同氮效率水稻品种根系生长的响应特征。结果表明,在本试验条件下,与全铵培养下的根系相比,氮高效水稻品种南光在铵硝混合培养下的根系干重和氮积累量显著增加,增幅达33%和41%;同时其根系表面积、根系体积和侧根数增幅均达到显著水平,但根系长度却无明显增加。氮低效水稻品种Elio在铵硝混合培养下的根系生长差异均不显著。这表明氮高效水稻品种南光的根系生长对增硝营养的响应度强,进而促进了根系对氮素的吸收利用。从本试验的结果可推论,水稻对增硝营养的强响应度可能是水稻氮素高效吸收利用的生理机制之一。     

不同水稻基因型的根系形态生理特性与高效氮素吸收

土培盆栽试验下，采用3个氮素吸收效率（NAE）有显著差异的水稻基因型五优244（低NAE）、R83—12（中NAE）和水源349（高NAE）为材料，研究了水稻拔节期根系形态特征和生理特性的基因型差异及其与高效氮索吸收的关系。结果表明，水源349总根长、根密度、根表面积和根干重极显著高于R83．12和五优244，且根系总吸收面积、活跃吸收面积和活跃吸收面积／总吸收面积最大，为高效氮索吸收提供了条件。水源349具有较强的根系耗能、氧化还原力、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶和谷氨酸脱氢酶活性，促进根内碳水化合物的合成及氮吸收和同化，提高了根系伤流强度及可溶性糖和游离氨基酸含量，进而显著提高了地上部氮含量和氮积累量。逐步回归表明，拔节期较高的根密度、根系总吸收面积和地上部氮含量是水稻氮索高效吸收的重要特征，可作为水稻氮素高效管理和遗传改良的可靠指标。     

水稻根际的硝化作用与水稻的硝态氮营养

由于淹水条件下土壤硝化作用被强烈抑制 ,人们对水稻氮素 (N)营养的研究主要侧重在铵(NH 4 )营养而忽略了对硝 (NO-3 )营养的研究。但值得注意的是 ,水稻根系能分泌氧气 (O2 ) ,这些O2 能被硝化微生物利用 ,从而将NH 4 氧化成NO-3 ,在根表形成的NO-3 立即被水稻吸收。但通常情况下从水稻土中采集的土样中较难测到NO-3 或数量极微。事实上 ,即便是完全淹水 ,水稻根系也是处于铵、硝混合营养中。本文首先论述了水稻根际通过硝化作用产生NO-3 的过程 ,然后从吸收速率和根系生物量两方面提出了NO-3 对水稻NH 4 吸收和同化的促进机理 ,并比较了NO-3 对侧根生长发育的局部刺激作用和系统抑制作用 ,其中对于NO3 -对侧根生长发育的局部刺激作用是由于NO3 -的营养作用 (NO-3 对植物体内糖类、氨基酸和内源激素的影响 )还是信号物质作用进行了详细阐述 ,最后提出了今后在水稻硝酸盐营养方面的研究方向。     

不同水稻品种对低氮反应的差异及其机制的研究

在低氮(中度缺乏)和高N(丰足)条件下,地上部干物质生长量和稻谷产量在供试品种间的差异顺序为:汕优64>汕优6号>浙丽1号>秀水48,其中杂交稻与常规稻的差异最大,低N条件下的差异又比高N条件下的明显。结果还表明在低N条件下产量较高的品种吸收利用土壤中N素能力较强,其相关的生物学和生理学特征为:1.根系发达,根系生长量、分布密度以及根对NH₄⁺的亲和力均较大;2.地上部干物质生产量和功能叶氮、碳同化代谢关键酶,即硝酸还原酶,各氨酸合酶,RuBP羧化酶的活力均较高。此外RuBP羧化酶活力以及其水平受氮素的提高效应也N-高效品种较明显。这些特性均可以作为筛选和鉴别N-高效作物基因型的生理生化指标。     

不同水稻品种对钾的吸收及其对钾肥的反应

测定了９个水稻品种在０．１ｍｍｏｌ／ＬＫ２ＳＯ４＋０．２ｍｍｏｌ／ＬＣａＳＯ４溶液中吸收２小时和４小时的Ｋ＾＋浓度和ＰＨ值的变化。结果表明溶液的ＰＨ变化与Ｋ＾＋浓度变化呈极显著的正相关，这为建立快速简便地筛选高吸钾速率水稻品种的方法提供了基础。幼苗耗竭试验表明，水稻利用土壤中的钾大部分来自非交换性钾源。各品种的吸钾总量与来自非交换性钾及１ｍｏｌ／ＬＨＮＯ３不能撮的钾和矿物钾均有极显著的相关性，这可     

PHYSIOLOGICAL RESPONSE OF SPRING DURUM WHEAT GENOTYPES TO SALINITY

Soil salinity is a serious threat in many parts of Iran, which negatively affects plant production. In order to investigate response of durum wheat to salinity, two genotypes, ‘Turkey 506’ (salt tolerant) and ‘Egypt 557’ (salt sensitive), were grown in hydroponic conditions, exposed to various salt levels (0, 50, 100, 150 and 200 mmol NaCl) in a split split plot based on randomized complete block design with three replications of each treatment. Salinity stress decreased relative water content (RWC), potassium content, potassium/sodium ratio, chlorophyll a (chla), chlorophyll b (chlb), and total chlorophyll contents, efficiency of photosystem II (F_v/F_m) and membrane stability index (MSI), and increased sodium, proline and soluble sugars concentrations and ratio of chla/chlb in both genotypes. The decrease in RWC, chla, chlb, F_v/F_m, and MSI were significantly higher in ‘Egypt 557’ than ‘Turkey 506’. ‘Turkey 506’ showed higher content of potassium, potassium/sodium ratio, proline, and soluble sugar concentrations as well as lower sodium content as compared with ‘Egypt 557’. The salinity tolerance of ‘Turkey 506’ is associated with higher RWC, potassium content, osmolyte concentrations, chlorophyll contents, F_v/F_m ratio, and maybe more vacuole sequestration of sodium.     

MODELING RICE GRAIN YIELD RESPONSE TO NITROGEN FERTILIZATION FOR DELAYED-FLOOD PRODUCTION

Nitrogen (N) fertilization decisions are important for farm profit and environmental stewardship. The objective of this research was to evaluate and compare three models (linear-plateau, quadratic-plateau, and quadratic) that can potentially be used to describe rice yield response to N fertilization. Fertilizer N response trials of four newly released rice cultivars from seven sites located in both Mississippi and Louisiana over a two-year period were used. Similar R² values indicated that each model fit the data equally well. The linear-plateau model had a tendency to produce lower estimates of the economical optimum N rate (EONR) while providing high estimates of yield at the EONR which, in turn, produced higher economic returns compared with other models. All models were equally stable with respect to input and output cost changes. The model used to predict EONR and economic estimates should be considered when evaluating published planning budgets supplied by economists to producers.     

不同水稻品种根尖吸收NO3-过程中表皮细胞膜电位变化特征

越来越多的结果表明给水稻提供部分硝酸盐营养可促进水稻的氮素总吸收量并明显改善水稻的生长发育。利用微电极技术分别测定了4个水稻品种即农垦57(粳稻)、泗优917(杂粳)、扬稻6号(籼稻)和汕优63(杂籼)幼苗根尖表皮细胞在3种NO3^-浓度(0．1mmol L^-1、1mmol L^-1、10mmol L^-1)处理过程中膜电位的变化特征。结果表明：水稻根系吸收NO3^-引起膜的去极化，去极化到一定程度出现复极化。去极化程度随外界处理液中NO3^-浓度的增加而加强，0．1mmol L^-1 NO3^-处理产生的去极化值平均为7mV，1mmol L^-1 NO3^-处理的平均为11mV，10mmol L^-1 NO3^-处理的平均为21mV；就复极化来说，0．1mmol L^-1 NO3^-处理自动出现复极化，1mmol L^-1 NO3^-处理和处理10mmol L^-1 NO3^-处理只有当除去NO3^-时才出现复极化。就单位时间膜电位变化大小而言，扬稻6号对外界NO3^-较敏感，3种NO3^-浓度引起的去极化值均高于其他3个品种，表现出对NO3^-的吸收能力较强；泗优917和汕优63表现出相似的去极化大小和相似的反应时间，而农垦57对NO3^-相对不敏感，3种NO3^-浓度引起的去极化值均低于其他3个品种，表现出对NO3^-的吸收能力较弱。另外，有部分品种的水稻根在吸收NO3^-以后表现为膜电位先超极化后去极化。上述结果表明用根系对NO3^-响应的细胞膜电位变化来研究水稻的硝酸盐营养是有可行性的。     

EXOGENOUS APPLICATION OF POTASSIUM NITRATE TO ALLEVIATE SALT STRESS IN RICE SEEDLINGS

□ Overall growth characteristics of many plant species cultivated in soil affected by salinity could be alleviated by the application of potassium nitrate (KNO₃) to the soil. The aim of this research was to investigate salt-tolerance in a salt-sensitive rice cultivar, ‘Pathumthani 1’ (PT1), in response to the exogenous application of 11.8 mM KNO₃, in comparison to ‘Homjan’ (HJ), a salt tolerant cultivar. Water potential (ψ_w) in both the roots and leaves of PT1 seedlings under salt stress dropped significantly, while it was maintained in PT1 pretreated with KNO₃, and similarly in HJ. The reduction of leaf water potential was positively related to total chlorophyll degradation, leading to diminished chlorophyll fluorescence, directly affecting growth in plants exposed to salt stress. In salt-sensitive PT1, the application of 11.8 mM KNO₃ improved salt-tolerance via the conservation of water use efficiency, the maintenance of photosynthetic pigments, enhancement of chlorophyll a fluorescence, and stimulation of growth characters.     

增硝营养对不同基因型水稻苗期吸铵和生长的影响

随着水稻节水栽培技术越来越得到广泛的应用与推广以及水稻在淹水条件下根际氧化圈的存在,水稻的硝酸盐营养作用受到更大的关注。利用水培方法研究了4种具代表性的水稻基因型(常规籼稻、常规粳稻、杂交籼稻、杂交粳稻)在苗期(2 8d)的铵(NH 4 )吸收动力学特性以及硝(NO-3 )对NH 4 吸收动力学特征和叶片谷氨酰胺合成酶活性(GSA)的影响。结果表明:增NO-3 营养可以增加水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率,进而促进水稻生长;不同基因型之间NH 4 吸收速率的差异为:杂交籼稻>常规籼稻>杂交粳稻>常规粳稻;NO-3 的存在促进了水稻对NH 4 的吸收,增加水稻吸收NH 4 的Vmax值(4个品种平均增加31 5 % ) ,而对其Km 值影响不大(4个品种平均增加4 2 6 % ) ,说明NO-3 对NH 4 吸收的影响主要在于影响NH 4 载体的运转速率而非吸收位点与NH 4 之间的亲和性;增NO-3 营养可以增加叶片谷氨酰胺合成酶(GS)的活性,提高水稻同化NH 4 的能力     

用~(60)Coγ射线诱导水稻抗瘟突变体的筛选

以水稻为材料,通过60Coγ射线辐射诱变,结合组织培养技术,采用以黑龙江省优势稻瘟病菌谱系产生的混合粗毒素提取液作为选择压力,进行继代培养和分化培养筛选抗瘟水稻突变体。研究表明,水稻成熟胚经过60Coγ射线辐照后,获得的愈伤组织诱导率很低而且褐化率很高,但是通过苗瘟抗性鉴定发现,再生植株中对稻瘟病表现抗性的植株比例较大,说明辐射诱发突变与生物技术相结合的抗病育种途径具有较大的应用潜力和较好的发展前景。