土壤剖面硝态氮非均匀分布条件下小麦根系生长和氮素吸收特征

为探讨土壤硝态氮非均匀分布条件下小麦根系生长及氮素吸收特征,选用石麦15、衡观35、H10和L14等4个小麦品种为材料,进行土壤分层培养试验,模拟土壤剖面中上下层硝态氮空间分布差异,测定和分析了小麦根系长度、直径、分布等形态学特征及植株氮素含量和累积量。结果表明,当土壤中硝态氮施用量上层较低、下层较高时,小麦植株根系总长和表面积在上下土层中分布比值降低,根系趋向下层土壤生长。上下层土壤中硝态氮施用量均较高时,上下层土壤中的根系总长和表面积比值较大,根系趋向上层土壤生长。土壤剖面不同层次中硝态氮供应非均匀条件下,小麦根系发育呈现明显的可塑性反应。小麦根系总长和表面积以及直径≤0.15mm的细根长(占整个根系的比重很大)与植株地上部氮含量和氮素积累量极显著正相关,与土壤中硝态氮含量极显著负相关。     

氮素供应形态对水稻根系形态和磷吸收的影响

 采用水培方法,研究了缺磷条件下不同形态氮（NH₄⁺、NO^₃-和NH₄NO₃）下的水稻根系形态性状,以及它们产生的后效应对磷吸收的影响。结果表明,在氮素供应充足但磷饥饿胁迫的状况下,氮素形态对根系的影响仍然十分显著。与单一的铵营养相比,铵硝混合营养增加了根长和根系的表面积、根系的密度以及磷的总吸收量;与单一的铵或硝营养相比,铵硝混合营养可增加吸收的磷从根系向地上部的运输。因此,铵硝混合营养改善低磷胁迫下水稻对磷的吸收和转运,其部分原因与氮素形态与根系形态发生有关。     

不同铵硝配比对香蕉幼苗硝态氮吸收动力学特征影响

将香蕉苗移植到0.2 mmol/L CaSO4溶液中饥饿3d,采用改进耗竭法研究了香蕉幼苗期在5种铵硝配比营养液中的硝态氮的吸收动力学特征,以探讨香蕉铵硝营养特点.结果表明,香蕉幼苗所有铵硝配比处理的硝态氮吸收曲线特征均符合Michaelis-Menten酶动力学模型的描述.加铵不仅显著影响香蕉幼苗硝态氮吸收动力学参数Vax,对Km的影响也达显著水平.在霍格兰营养液的基础上直接添加10％NH4+-N比将10％NO3-N用NIH4+-N替换更能降低香蕉对硝态氮的吸收速率,但这两种处理对Km的影响不显著.在100％硝态氮的基础上,增铵降低了香蕉对硝态氮的吸收速率,增10％NH4+-N降低香蕉对硝态氮的亲和力,增25％ NH+4-N对香蕉对硝态氮的亲和力的影响则相反.在本实验条件下,香蕉硝态氮吸收系统属于低亲和吸收系统.     

铵态氮和硝态氮营养对水、旱稻根系形态及水分吸收的影响

为研究不同形态氮素营养对水稻和旱稻根系生长及水分吸收的影响,采用水培供应不同形态氮素(铵态氮、硝态氮、铵态氮和硝态氮混合)的方法培养水稻和旱稻,并对水稻和旱稻的根系形态进行了扫描分析;同时,通过测定根系伤流液和采用HgCl2抑制水通道蛋白活性的方法,比较了水稻和旱稻根系对不同氮素形态响应的差异。 铵态氮营养水稻（或旱稻）的根干质量明显低于硝态氮营养水稻（或旱稻）,但单位根表面积的水分吸收与根系伤流液量比硝态氮营养高;3种形态氮素营养水稻（或旱稻）运输水分的主要方式均是水通道蛋白的跨膜运输途径,但铵态氮营养水稻（或旱稻）的根系通过水通道蛋白跨膜运输途径运输水分的能力明显高于硝态氮营养水稻（或旱稻）;与水稻相比,旱稻对硝态氮营养具有较强的适应性。     

硝态氮与氨态氮对大豆幼苗生长及氮素积累的影响

无论是ＮＯ３＾－－Ｎ，还是ＮＨ４＾＋－Ｎ使用单一氮源大豆幼苗长势均不如二者混合。以ＮＯ３＾－－Ｎ或混合氮为氮源时，幼苗生长受ｐＨ值影响较小，而以ＮＨ４＾＋Ｎ为氮源时，ｐＨ７．５时幼苗生长明显优于ｐＨ５．５。在本试验设计的七种氮素形态配比中，大豆茎叶全氮含量高低的顺序为ＮＯ３＾－－Ｎ：ＮＨ４＾＋－Ｎ３：１〉５：１〉１：１〉１：３〉１：５〉１：０〉０：１，与株高及鲜重的顺序相一致。随着营养液中ＮＯ３＾     

不同形态氮素及铵硝比例对咖啡氮吸收和生长的影响

为提高咖啡氮肥肥料有效性,采用溶液培养的方法,研究NH4+和NO3- 2种不同形态氮吸收速率、5种铵硝比例(10∶0、7∶3、5∶5、3∶7、0∶10)对咖啡生长及其氮素利用的影响。结果表明,不同形态氮素对咖啡的生长影响差异显著,铵硝混合营养下咖啡的生长明显优于单一形态氮素处理。在单一形态氮素条件下,咖啡对NH4+的最大吸收速率大于对NO3-的最大吸收速率;当2种形态氮素同时存在时,铵态氮会抑制硝态氮的吸收,硝态氮促进铵态氮的吸收;铵态氮促进地上部分生长,但浓度过高反而抑制地上部分生长;硝态氮的增加有利于根系的生长,但抑制了咖啡地上部分的生长。因此,在咖啡苗期,铵硝比例控制在7∶3～3∶7有利于咖啡生长。     

硝态氮和氨态氮对大豆根瘤固氮的影响

在大豆开花前期追施不同配比的ＮＯ＾－３－Ｎ与ＮＨ＾＋４－Ｎ，分析其根瘤固氮酶活性，叶片ＮＲ活性，幼茎段脲含量、酰脲相对丰度及全氮含量。结果表明：７种酸比的ＮＯ＾－３－Ｎ与ＮＨ＾＋４－Ｎ均不同程度地抑制要瘤固氮酶活性，降低幼茎段酰脲含量及脲相对丰度。其中，ＮＯ＾－３－Ｎ：ＮＨ＾＋４－Ｎ＝１：５时，根瘤固氮酶活性相对最高，幼茎段酰脲含量及酰脲相对丰度也最高；ＮＯ＾－３－Ｎ：ＮＨ＾＋４－Ｎ＝１：０时，根     

温度和供氮形态对龙眼吸收氮素动力学的影响

研究龙眼幼苗在不同温度（10、15、20、25、30、35℃）和不同氮营养（硝态氮、3/4硝态氮+1/4铵态氮、1/2硝态氮+1/2铵态氮、1/4硝态氮+3/4铵态氮、铵态氮）供应条件下吸收氮素的动力学特征,比较龙眼吸氮能力变化,并探讨龙眼对氮形态的偏好性,为龙眼不同季节（物候期）选择适用氮肥形态提供依据。结果显示,温度和供氮形态对龙眼吸氮能力有显著影响（P<0.05）。在中低温度（10~25℃）等量供应硝态氮和铵态氮条件下,龙眼根系吸收氮素（硝态氮和铵态氮之和）的最大吸收速率（I_max）最高或较高,而亲和力（Am）和离子吸收补偿点（C_min）则随温度和氮形态变化不大,故此时龙眼吸氮能力强。在高温（30℃）且仅供应铵态氮时,根系具有最高I_max和A_m,同时C_min最低,最有利于龙眼吸氮。在极端高温（35℃）时将铵态氮和硝态氮以3∶1的比例配合供应,则I_max最高,A_m较高且C_min较低,有利龙眼对氮素的吸收。另外,等量硝态氮和铵态氮共存条件下,龙眼在低温（10~15℃）时吸收铵态氮的I_max更高、A_m更强而且C_min更低,明显偏好铵态氮;在中高温（20~35℃）时吸收硝态氮的I_max更高,但A_m更弱且C_min更高,对氮形态的偏好性不明显。对照华南龙眼生长物候期,建议在龙眼秋梢生长期施用铵态氮为主、硝态氮为辅;在花前至小果期可以1∶1的比例施用硝态氮和铵态氮;在果实膨大期,可全部施用铵态氮或以3∶1的比例施入铵态氮和硝态氮。     

不同供氮形态下水稻苗期磷吸收累积与根系形态的关系

【目的】植物根系形态对于适应低磷胁迫具有一定的可塑性,对提高磷的吸收利用具有重要意义。因此,本研究以长江中下游地区主推的102个水稻品种为供试材料,研究根系形态与水稻幼苗磷吸收利用的相关性。【方法】采用国际水稻所营养液培养方法,研究在NH_4^+-N和NO_3^--N供应条件下苗期植株生物量、磷含量和磷素累积量及其与根系形态指标的相关性。【结果】研究结果表明,在相同供氮水平(40 mg/L)下,供应NH_4^+-N时,水稻苗期平均生物量为67.87 mg/株,比供应NO_3^--N时高4.27 mg/株;水稻苗期平均磷含量为0.49%,比供应NO_3^--N时高0.10%;水稻苗期平均磷累积量为0.37 mg/株,比供应NO_3^--N时高0.10 mg/株。在NH_4^+-N条件下,水稻根系形态指标变异系数呈现根尖数>总根长>分支数>总根面积>交叉数>总根体积>平均根系直径的规律;在NO_3^--N条件下,水稻根系形态指标变异系数呈现根尖数>分枝数>总根长>总根面积>交叉数>总根体积>平均根系直径的趋势。在NH_4^+-N条件下,总根长、总根面积、分枝数、交叉数四个形态指标与植株生物量、磷含量、磷累积相关最为显著(P<0.01),而在NO_3^--N培养下,总根长、总根面积、根尖数、交叉数与植株生物量及磷素吸收累积指标相关性最为显著(P<0.01)。【结论】供应氨态氮,水稻营养指标与根系形态指标的相关性更高。水稻苗期根系总根长、总根面积、交叉数可作为水稻磷高效评价的重要指标。     

不同氮效率小麦品种苗期根系的NO3-、NH4 吸收动力学特征

为了给氮素高效利用品种的选育提供依据，采用水培方法研究了3个不同氮效率小麦品种（秦麦11、扬麦9号、扬9817）苗期根系NO3^-、NH4^＋吸收动力学特性的差异及培养液中添加NH4^＋对根系NO3^-吸收的影响。结果表明，3个不同氮效率小麦品种苗期根系对NO3^-和NH4^＋吸收的最大速率（Vmax）和亲和力（1／Km）有显著差异，表现趋势均为：秦麦11＞扬麦9号＞扬9817。氮高效品种苗期根系对NO3^-、NH4^＋的吸收显示出了较为明显的优势，而且对NH4^＋的吸收动力学参数均大于对NO3^-吸收的参数。NH4^＋的存在明显抑制了根系对NO3^-的吸收，主要表现为对NO3^-吸收速率（Vmax）的影响．而不是对亲和力值（1／Km）的影响。表明根系氮素吸收动力学特征的测定可以作为确定高产优质小麦最适施氮量的参考依据，同时亦可作为小麦育种高世代材料选育氮高效吸收小麦品种的方法之一。     

不同氮效率小麦品种苗期根系氮代谢及其吸收能力差异分析

为了解不同氮效率小麦品种根系氮代谢特征及其吸收能力的差异,明确小麦氮高效利用的生理机制,在水培条件下,研究了氮高效小麦品种漯麦18和氮低效小麦品种西农509的根系氮代谢特征和对NO-3、NH+4吸收的动力学特征。结果表明,漯麦18的根系GS活性、硝酸还原酶活性、游离氨基酸含量、可溶性蛋白质含量均高于西农509;而西农509的根系硝态氮和铵态氮含量高于漯麦18;漯麦18根系对NO-3、NH+4吸收的最大吸收速率(Vmax)显著高于西农509;漯麦18根系对NO-3、NH+4的亲和力(以Km的倒数衡量)低于西农509。结果说明,氮高效型小麦品种根系对NO-3、NH+4的吸收能力和同化能力均显著高于氮低效型小麦品种;小麦根系对NO-3、NH+4的吸收和同化是相互促进的关系。     

高氮与低氮处理对不同氮效率小麦根系及相关生理特性的影响

提高氮素利用效率是促进农业可持续发展的重要举措之一。为研究高、低氮条件下不同氮效率小麦的根系特征及其生理特性,以3个高效吸收利用氮素（氮高效）小麦品种与3个低效吸收利用氮素（氮低效）小麦品种为试验材料,分析了水培条件下高氮和低氮处理对小麦根系特征和硝酸盐转运蛋白基因表达水平的影响;并分析了大田条件下高氮和低氮处理对不同时期小麦氮代谢关键酶（硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶）活性和氮素积累量的影响。结果表明,在高氮和低氮处理下,氮高效品种的根尖数、根长、根体积、根表面积和根活力均显著高于氮低效品种。氮高效品种的6个硝酸盐转运蛋白基因（ TaNRT2.1、 TaNRT2.2、 TaNRT2.3、 TaNAR2.1、 TaNAR2.2和 TaNAR2.3）的平均相对表达量均显著高于氮低效品种。高氮和低氮处理下,不同时期氮高效品种的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及氮素积累量均显著高于氮低效品种;与高氮处理相比,低氮处理下氮高效品种和氮低效品种的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及氮素积累量均有所降低,其中氮低效品种降低幅度较高。这说明不同氮效率材料在根系相关性状、硝酸盐转运、氮代谢关键酶活性以及氮素积累量存在显著的基因型差异。综上所述,在低氮条件下,小麦根系形态、根系活力、硝酸转运蛋白相关基因和氮代谢关键酶活性对氮素吸收具有重要的调控作用,其综合改良可为氮高效小麦品种的选育提供帮助。     

施氮水平对青稞氮素吸收利用率、根系形态和产量的影响

为探讨青稞氮素吸收利用、根系发育及产量对氮素营养的响应规律,以青稞籽粒高产型品种昆仑15号为供试材料,通过2年大田试验,设置3个施氮水平（0、37.5和75 kg·hm^-2）,探讨施氮对青稞氮素吸收利用率、根系形态、光合特性和产量的影响。结果表明,青稞氮素吸收利用率随施氮水平的增加而显著提高,低氮和高氮处理（37.5和75 kg·hm^-2）的氮素农学效率和氮素偏生产力较不施氮处理均显著增加;两施氮处理的根干重在分蘖、开花和成熟期较不施氮处理均呈增加趋势,根长表现为在分蘖期显著增加、在开花期显著降低、在成熟期呈增加趋势,根表面积、根体积、根尖数和根直径在低氮处理下与不施氮处理差异均不显著,但在高氮处理下呈降低趋势;籽粒产量和秸秆产量的较不施氮处理均随着施氮量的增加而显著增加;净光合速率随施氮量的增加而增加,低氮处理下气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率均显著高于其他处理。通过隶属函数分析法综合评价,得出最佳施氮量为37.5 kg·hm^-2。     

花后渍水时长对小麦根系形态和抗氧化酶活性及产量的影响

为研究花后渍水对小麦根系形态特征和衰老特性及产量的影响,以小麦品种齐民7号和淮麦44为试验材料,采用柱栽试验方法,在开花期设置0 d(W0)、3 d(W3)、6 d(W6)和9 d(W9)四个渍水时长,分析了不同渍水处理间小麦根系平均直径、总根长、根干重和根系衰老相关酶活性及产量的差异。结果表明,在整个测定时期,W3处理的小麦根系平均直径、总根长、根干重、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性与W0处理无显著差异,但成熟期千粒重和产量显著低于W0处理。花后21 d, W6和W9处理的根系平均直径、总根体积、总根长、根干重、CAT和SOD活性显著低于W0和W3处理,POD活性和MDA含量显著高于W0和W3处理。成熟期不同处理之间穗数无显著差异,W9处理的穗粒数显著低于其他处理,千粒重和产量表现为W9W6W3W0。齐民7号各处理的穗粒数和产量均显著高于淮麦44,但W3处理下,齐民7号的产量损失显著低于淮麦44。随渍水时长的增加,两品种的产量损失均显著增加,渍水9 d时最终产量损失均达到51%以上,品种之间无显著差异。这说明本试验条件下,开花期渍水胁迫会加快小麦根系衰老,进而影响籽粒灌浆,最终导致产量降低,且渍水时间越长,其影响越大。     

不同小麦品种产量和氮素吸收利用的差异

为明确不同氮肥水平下不同小麦品种产量、氮素吸收和利用的差异,在大田条件下,以山东省主推的21个小麦品种为材料,研究了0、120、180、240和300kg·hm~(-2)共5个氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标。结果表明,氮肥、品种及两者的互作效应显著影响冬小麦籽粒产量、氮素利用率、氮素吸收效率和利用效率;氮肥水平不同则品种间的氮效率差异程度不同。大部分供试品种的氮效率类型在不同氮肥水平下的聚类结果不一致,仅临麦4号、鲁原502、泰山28和山农25在各氮肥水平下的产量、氮素利用率均较高,可划为氮高效品种。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,临麦4号通过高氮素吸收效率、泰山28通过高氮素利用效率、鲁原502和山农25通过氮素吸收效率和利用效率共同作用实现氮高效。由此可知,应在不同氮肥水平下对冬小麦品种进行产量和氮素利用率的综合评价,以筛选出适应不同地力环境的品种和与品种特性相适应的施肥技术;在氮高效品种的选育和推广中,应针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行鉴别和调控,才能最大程度挖掘和利用其高产、高效潜力,实现增产增效。     

不同土壤肥力条件下施氮量对稻茬小麦氮素吸收利用及产量的影响

为给江苏淮北麦区小麦高产栽培中氮素高效利用提供理论依据,以淮麦19和烟农19为材料,在高、中、低三种肥力土壤上研究了施氮量对小麦氮素吸收利用和产量的影响。结果表明,两个小麦品种各生育时期植株的吸氮量在各土壤肥力水平下均随施氮量的增加而提高,且与施氮量存在显著的线性正相关关系;氮肥利用率和产量随着施氮量的增加表现为先升后降的趋势,随土壤肥力的提高表现为上升趋势;氮素的吸收效率和氮肥的农学利用率在不同土壤肥力条件下均以不施氮处理最高。在高、中、低土壤肥力条件下,施氮量分别为202.5、270和337.5 kg·hm-2时,两个小麦品种氮肥利用率和籽粒产量均达到最高。     

臭氧胁迫对大豆根系形态和活性氧代谢的影响

利用开顶式气室(OTCs)对大豆进行臭氧(O3)胁迫试验,研究了高浓度O3对大豆根系体积、根瘤数、根瘤干重、根干重等根系形态指标以及膜脂过氧化程度、活性氧、抗氧化酶活性等活性氧代谢指标的影响.结果表明:在高浓度O3处理下,根系体积、根及根瘤干重、根瘤数降低,根系MDA含量、相对电导率显著上升,膜脂过氧化程度加剧;超氧阴离子(O2)产生速率和H2O2含量增加;O3胁迫处理的SOD活性在分枝期高于CK处理,其余各时期均低于CK处理;CAT活性除在开花期低于CK处理外,其它时期均高于CK处理;POD活性呈先升后降的趋势,各个时期均高于CK处理.高浓度O3导致大豆抗氧化系统的氧化损伤,对大豆表现为伤害效应,从而抑制了大豆根系的正常生长发育.     

施氮水平对芥菜生长及土壤硝态氮残留的影响

利用田间小区试验,研究不同氮用量水平(0、112.5、225、337.5kg/hm2)对芥菜生长、养分吸收利用、品质以及土壤硝态氮残留、累积的影响。结果表明,施氮显著增加芥菜产量、促进芥菜植株对氮、磷、钾养分的吸收,且随氮用量增加,芥菜产量和养分吸收量呈增加趋势。芥菜植株氮肥利用率随氮用量增加而降低。施氮明显提高芥菜地上部可溶性糖、维生素C含量及硝酸盐含量,但随氮肥用量的增加,芥菜可溶性糖含量显著降低,硝酸盐含量有增加趋势,维生素C含量没有显著变化。不同处理土壤硝态氮主要分布于0～40cm土层,随土层深度增加,硝态氮含量总体呈现下降趋势。施氮显著增加菜地土壤0～100cm土层硝态氮残留累积量,且硝态氮累积量随氮用量增加显著提高。从兼顾芥菜产量、氮肥有效利用及减轻氮对环境污染等角度考虑,芥菜以225kg/hm2的施氮量较为适宜。     

玉米根系特征的基因型差异及与氮吸收效率的关系

在4个硝酸盐浓度下进行2个玉米品种盆栽砂培试验,研究玉米根系特征的基因型差异对硝酸盐浓度的响应及与氮素吸收效率的关系。结果表明,氮高效品种郑单958在硝酸盐浓度为0.08、0.8、4.0 mmol/L时,根重、根幅、根长、根表面积、根体积、分枝数、分形维数、根系活力均显著高于氮低效玉米品种内单314。各根系形态指标随硝酸盐浓度的增加逐渐增加,当硝酸盐浓度从4.0 mmol/L增加至8.0 mmol/L时,不同基因型品种间差异不显著。在低氮胁迫条件下,玉米主要通过增加细根比例、增加根表面积吸收更多的氮素;在氮素供应充足条件下,通过增加根系平均直径,形成高密的分枝系统吸收氮素。进一步通径分析表明,根长与根体积对氮吸收效率直接影响最大,是氮吸收效率差异的主要原因。