不同氮利用效率水稻基因型的根系形态与生理指标的研究

选用氮素利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种, 研究了225 kg hm-2施氮条件下根系形态和生理指标的差异及其与氮素利用效率的相互关系。结果表明, 有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期和成熟期, 氮高效型水稻的根干重、根系体积、总吸收表面积、活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均显著或极显著大于氮低效型水稻。有效分蘖临界叶龄期和拔节期, 氮高效类型水稻的根冠比显著大于氮低效型, 而抽穗和成熟期则表现相反趋势。成熟期前, 氮高效型水稻的根系α-NA氧化量极显著大于氮低效型, 而成熟期, 氮高效型中杂交水稻的根系α-NA氧化量略低于个别氮低效型水稻品种。相关性分析表明, 有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期和成熟期, 水稻的根干重、根系体积、根系的α-NA氧化量、总吸收表面积、活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比与氮素利用效率呈显著或极显著正相关。有效分蘖临界叶龄期和拔节期, 植株的根冠比与氮素利用效率呈显著正相关, 而抽穗和成熟期则呈极显著负相关。氮高效型水稻在其一生中具有良好的根系形态和保持较强的根系活力, 为植株大量吸收和高效利用氮素奠定了良好基础。同时, 在水稻的生长过程中, 地下部与地上部的合理比例及协调生长也是促进植株高效吸收利用氮素的重要因素。     

直播水稻在早分蘖期施氮对氮利用效率的改良

为了提高淹没水田中直播水稻的N利用效率，本研究确立了精细的N施用方法。播种后25天前，水稻植株对N吸收是不显著的，并且以后逐渐开始增加。在这早期生长阶段，水稻植株只吸收底肥N的4％，而水田土壤中残留了45％。水稻植株对底肥N的吸收几乎在施N后46，天就完成了。     

玉米根系分泌碳、氮动态及与根系特征的关系

为深入认识玉米根系分泌碳、氮规律及其与根系特征的关系,以玉米品种'迪卡653'为材料,采用土培-水培相结合的方法,测定了玉米根系形态指标和根系分泌物中碳、氮的含量.结果表明,玉米根系碳、氮分泌比强度(EIroot-C、EIroot-N)在生育前期高于生育后期,与比根长、比根表面积、比根体积呈显著正线性相关,而与根系C/...     

水稻氮高效吸收利用机制及栽培调控措施

氮素的大量施用不仅会造成资源的浪费还会造成环境的污染。水稻氮素的高效利用是实现资源高效利用,建立环境友好型农业的关键。从氮素高效吸收与利用的机制及其调控途径等角度进行阐述,一是根系对氮素的高效吸收,包括形态特征和生理特性对氮高效的响应;二是地上部对氮素的高效利用,包括光氮分布、氮代谢相关酶和氮代谢相关激素等方面;三是提高水稻氮高效的栽培调控途径,如秸秆还田、实地养分管理新技术和轻干湿交替灌溉等措施。并讨论分析目前氮素高效吸收面临的问题以及今后研究的重点。     

抑制无效分蘖对不同基因型水稻根系特征及养分吸收的影响

为了研究抑制无效分蘖对不同基因型水稻根系特征及养分吸收积累的影响,以培杂泰丰和粤晶丝苗为材料(分别记为P和Y),通过设计不同的栽插孔穴直径(栽插孔径分别为20,28,35 mm,依次记为D1、D2、D3)限制水稻的无效分蘖,试验采用水培法。结果表明:与D1、D3相比,D2显著提高了水稻培杂泰丰和粤晶丝苗的穗粒数和产量;在幼穗分化期,D2处理水稻培杂泰丰和粤晶丝苗根系根长、根表面积、根系体积以及根尖数和分叉数均明显高于D1处理;D2与D3处理培杂泰丰水稻抽穗期茎鞘P、K含量显著高于D1处理;D2处理抽穗期的钾素积累总量显著高于D1、D3处理;D3处理水稻粤晶丝苗幼穗分化期、抽穗期的氮素积累总量、磷素积累总量和钾素积累总量均显著高于D1处理。相关分析结果也表明,水稻齐穗期的总根长与氮素积累总量和钾素积累总量存在显著的正相关关系,根系的表面积和总体积与氮素、磷素和钾素积累总量均存在显著或极显著的正相关关系,而且,根系的平均直径与磷素积累总量和钾素积累总量也显著正相关。     

不同水肥优化模式下冬小麦根系生长及水氮利用效率

针对中国华北地区冬小麦生产中所面临的水资源不足、氯素污染和秸秆资源严重浪费等问题，1999年以来，中国农业大学和德国霍恩海姆大学(Hohenheim University of Germany)开展了中国国际合作项目“华北平原作物高产高生产力条件下环境可承受的持续农业研究”。2000-2001年度北京试验基地研究结果表明：在优化水肥及秸秆还田优化水肥条件下，冬小麦总根量不仅显著高于传统灌溉-优化施肥、优化灌溉-传统施肥和传统水肥，而且根长密度和根重密度随土层深度递减速度慢。传统灌溉-优化施肥、优化水肥、秸秆还田优化水肥的氮肥当季利用率显著高于优化灌溉-传统施肥和传统水肥。各处理间水分利用效率差异不明显。     

水稻产量对氮肥响应的品种间差异及其与根系形态生理的关系

以籼稻天优华占、两优培九和粳稻陵香优18、宁粳1号为材料,研究了水稻产量对氮肥的响应。结果表明,水稻产量对施氮量的反应存在明显的品种间差异。上述4个水稻品种在获得最高产量(10.1~10.3 t hm^-2)时,天优华占和陵香优18所需施氮量为242.5~255.5 kg hm^-2,明显低于两优培九和宁粳1号的327.3~328.0 kg hm^-2。天优华占和陵香优18的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均明显高于两优培九和宁粳1号,表明天优华占和陵香优18产量对氮肥的反应较两优培九和宁粳1号敏感。在高产(10.5~10.9 t hm^-2)条件下,天优华占和陵香优18主要生育期根系的重量、长度和总吸收表面积低于两优培九和宁粳1号,而根系活跃吸收表面积及其占总吸收表面积的比例、根系伤流量以及根系活力则显著高于两优培九和宁粳1号。上述结果表明,通过栽培措施调控或选用根系活跃吸收表面积、根系伤流量和根系活力高的水稻品种将更有利于降低水稻施氮量和提高产量及氮肥利用效率。     

水稻根系研究进展

本研究总结了近30年水稻根系研究中的形态建成规律,活力功能机理及环境因子对根系影响等内容,讨论了未来水稻根系的研究方向。     

大穗型品种协同提高水稻产量和氮利用效率的研究

为阐明不同穗型水稻品种产量和氮利用效率的差异,探讨不同穗型品种高产高效的栽培技术。以大穗型品种‘Y两优900’和多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’为供试材料,设置3个施氮量处理(0、180、270 kg N/hm²)。结果表明：大穗型品种‘Y两优900’在3个氮肥处理下的平均产量为10.83 kg/hm²,分别比多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’高17.3%和5.5%。大穗型品种‘Y两优900’的产量优势主要源于较高的每穗粒数和较高的干物质积累;大穗型品种‘Y两优900’的氮肥农学利用率分别比多穗型品种‘丰两优4号’和‘C两优华占’高310.6%和28.5%,而其氮肥偏生产力则分别高23.5%和6.7%。大穗型品种产量和氮肥利用效率均显著高于多穗型品种,大穗型品种具有协同提高水稻产量和氮利用效率的潜力。     

水稻根系与氮素吸收利用之研究进展

当前中国过高的氮肥施用量引起相对严重的环境问题。氮素是作物最主要的营养元素,而根系则是水稻吸收养分的主要器官,多项研究表明,作物对氮素的高效吸收取决于根系的生物学特征。因此研究水稻根系与氮素吸收利用的关系对于提高氮肥利用率、缓解环境污染具有重要意义。综述了近年来与水稻对氮素养分吸收和利用有关的根系研究的情况,归纳和比较了水稻根系形态及其活力的一般研究方法,并对氮素养分与水稻根系形态及根系生理活性的关系进行了探讨。     

不同种植方式下水稻氮素吸收利用的特性

以早熟晚粳、迟熟中粳和中熟中粳3种生育类型水稻品种(含常规粳稻和杂交粳稻)为材料,比较研究了旱育中苗壮秧精量手栽、小苗机插、直播3种种植方式下水稻的氮素吸收利用特性。结果表明,拔节期植株含氮率和吸氮量为直播>机插>手栽,抽穗期和成熟期为手栽>机插>直播,手栽成熟期总吸氮量较机插和直播分别高11.68%和39.03%,机插较直播高24.49%;氮素吸收速率,拔节前为直播>机插>手栽,拔节至抽穗期和抽穗至成熟期为手栽>机插>直播,手栽和机插拔节至抽穗期的吸收速率最大,直播中熟中粳拔节至抽穗期最大,早熟晚粳和迟熟中粳拔节前最大;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期的氮素积累量为手栽>机插>直播,不同种植方式间差异均达显著或极显著水平;氮素吸收利用率,手栽、机插、直播分别为44.49%、39.00%、31.41%,且手栽和机插为早熟晚粳>迟熟中粳>中熟中粳,直播为中熟中粳>迟熟中粳>早熟晚粳,同一生育类型常规粳稻大于杂交粳稻;百千克籽粒需氮量,手栽、机插、直播分别为1.959 (1.900~2.009) kg、1.842 (1.681~1.914) kg、1.638 (1.540~1.721) kg,常规粳稻手栽与机插间差异不显著,但都显著高于直播,杂交粳稻不同种植方式间差异均显著,直播稻为中熟中粳>迟熟中粳>早熟晚粳,手栽和机插在不同生育类型品种间没有明显变化规律。科学选择种植方式并配套适宜的品种类型对实现水稻氮素高效吸收和利用具有重要意义。     

有序摆抛栽水稻的氮素吸收、利用与分配特征

有序化栽插是抛秧稻稳定高产和进一步超高产的基础,明确有序抛栽水稻氮素吸收利用及转运特点对其氮素高效利用有重要意义。本试验通过摆栽、点抛、撒抛3种抛栽方式以及对新型秧盘培育稻株氮素吸收利用特征的比较,研究水稻钵苗有序化栽插超高产的氮素吸收积累特性。试验结果表明:(1)水稻有序摆抛栽各生育时期全株含氮率低于撒抛,有效分蘖临界叶龄期和拔节期吸氮量相对较低,拔节后吸氮量显著或极显著高于撒抛,阶段吸氮量均表现为摆栽点抛撒抛。三连孔和二连孔植株各生育时期含氮率较高,且前期能保持适宜的吸氮量,拔节后吸氮能力显著增强,抽穗期、成熟期吸氮量和阶段吸氮量表现为二连孔三连孔单孔。(2)氮素农学利用率、生理利用率、偏生产力、氮素干物质生产效率、籽粒生产效率、氮素收获指数和产量均表现为摆栽点抛撒抛、机插,氮素利用率各指标、偏生产力、氮素收获指数在不同连孔处理间均表现为二连孔三连孔、单孔,百千克籽粒需氮量表现为二连孔、三连孔单孔,氮素干物质生产效率、籽粒生产效率为二连孔、三连孔单孔。(3)不同抛栽方式处理穗后穗部含氮率和吸氮量均表现为摆栽点抛撒抛、机插,茎鞘和叶片呈现相反的趋势;不同连孔处理穗后叶片和穗部含氮率均表现为二连孔三连孔单孔,抽穗期茎鞘的含氮率差异不显著,各器官中的吸氮量亦表现为二连孔三连孔单孔。不同抛栽方式间氮素转运量和转运率表现摆栽点抛撒抛,而茎鞘和叶的氮素转运量和转运率在不同连孔处理间均表现为二连孔、三连孔单孔。水稻有序摆抛栽,尤其是二连孔有序摆抛,前期有合理含氮量和积累量,抽穗后具有较高的氮素积累量、转运量和转运率,其氮素农学利用率、生理利用率、偏生产力、氮素干物质生产效率、籽粒生产效率、氮素收获指数相对较高,是水稻有序摆抛栽高产的营养生理基础。     

不同穗型常规籼稻品种氮素吸收利用的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定干物质重(包括根系)、产量及其构成因素、氮素含量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按单穗重从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种氮素吸收利用的基本特点。结果表明,(1)供试品种单穗重差异较大,适当增加穗重有利于水稻品种产量的提高;(2)不同穗型水稻品种植株含氮率差异较小,大穗型水稻品种抽穗期、结实期、成熟期群体氮素累积量和个体(单穗)氮素累积量均显著大于小穗型品种,个体(单穗)吸氮量特别是抽穗前单穗吸氮量大,是大穗型品种主要生育阶段群体氮素累积量显著大于小穗型品种的重要因素;(3)中等偏大穗型的水稻品种氮素收获指数、氮素籽粒生产效率较高;(4)大穗型水稻品种播种到抽穗天数、全生育期天数较长;(5)氮素累积量、氮素籽粒生产效率均是影响穗重的重要因素,但氮素累积量作用较大;(6)吸氮强度尤其是个体(单穗)吸氮强度是不同穗型水稻品种群体与个体(单穗)氮素累积量差异的主要因素。     

水稻高产氮高效型品种的根系形态生理特征

选用低产氮低效型、高产氮中效型和高产氮高效型具有代表性的6个粳稻品种,在各自最适氮素水平下,研究了根系形态生理特征的差异。结果表明,较之低产类型品种,高产类型品种在根干重、根体积、根系总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系α-NA氧化量及根系伤流强度等方面在各个生育时期均存在着明显的优势,说明生产力的提高伴随着根系形态特征的改善和生理活性的加强。同为高生产力类型品种,因氮利用率的差异根系形态生理特征表现不同。较之高产氮中效类型,高产氮高效型水稻的群体根干重、群体根体积、群体根系伤流强度和根系总吸收表面积均有所降低,而单茎根干重、单茎根体积、单茎根系伤流强度、活跃吸收表面积比及根系α-NA氧化量却有显著或极显著提高。表明适当控制高生产力水稻的群体生长量,促进群体和个体协调发展,着力提高抽穗后单茎根系质量,将是水稻高产和氮高效协调统一的可靠途径。     

氮素基、蘖肥用量对水稻氮素吸收与利用的影响

以粳稻品种武香粳9号和籼稻品种H97-322为材料,在基础地力和穗肥施氮相同的条件下,研究了氮素基、蘖肥不同施用水平对水稻氮素吸收利用的影响。结果表明：(1)各处理水稻相对吸氮速率随生育进程而降低,其降低速度随氮素基、蘖肥占总施氮量比重增大而加快。增施氮素基、蘖肥,增加了拔节前吸氮量,但抑制了拔节后吸氮,尤其     

起身肥对水稻分蘖和氮素吸收利用的影响

以宁粳2号为材料, 通过塑盘穴播育秧,带土、带肥移栽,研究了起身肥对水稻分蘖的发生、氮素积累量、氮肥利用率和产量的影响。结果表明,移栽后17 d,基蘖肥水平相同条件下,起身肥处理 (N-100%) 群体茎蘖数比非起身肥处理 (CK) 高3´105 hm-2。有效分蘖临界叶龄期N-100%处理中,>3叶龄分蘖比率显著高于CK。与CK相比,N-100%处理多施5.55 kg N hm-2,而分蘖成穗率、有效穗数、氮素积累量、氮肥利用率和产量均显著提高。N-75%处理 (施起身肥,基蘖肥施量为常规的75%) 中,总施肥量比CK低32.4 kg N hm-2,而氮素积累量和氮肥利用率均高于CK。N-50%处理 (施起身肥,基蘖肥施量为常规的50%) 基蘖肥水平过低,影响分蘖的发生与生长,与CK相比,氮肥利用率和产量都显著降低。因此,适量的起身肥可以促进分蘖的早生快发,提高水稻的分蘖成穗率,减少基蘖氮肥的施用量,促进水稻对氮肥的吸收和利用,提高氮素积累量和氮肥利用率。     

不同施氮量对饲用燕麦光合特性及氮素光合利用效率的影响

为探明不同施氮量下饲用燕麦在晋北地区光合特性及氮素光合利用效率的差异,以4个国内外具有代表性的饲用燕麦品种为试验材料,研究其生物产量、光合特性及氮素光合利用效率的变化特点。结果表明,4个参试品种的干草产量均随着施氮量的增加呈递增趋势,均在施氮量180kg/hm²时最高;随着施氮量的增加,各品种净光合速率和氮素光合利用效率呈持续增加的趋势。综合各项指标可知,晋北地区蒙燕1号、甜燕麦、KONA和坝燕7号4个燕麦品种生产时,田间施氮量可控制在180kg/hm²水平。     

不同氮肥群体最高生产力水稻品种的氮素吸收利用差异

选用长江中下游地区有代表性的50个早熟晚粳品种(系),设置7个氮肥水平(0、150.0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg hm^-2),得出各品种在各个氮肥水平下出现的最高生产力及其对应施氮水平,将该最高生产力定义为氮肥群体最高生产力。在此基础上,比较研究不同氮肥群体最高生产力水稻品种间氮素吸收利用的差异。结果表明,生产力处于顶层与高层水平品种的颖花量极显著高于中层、低层品种,颖花量的增加主要表现为每穗粒数的极显著增加。各生育阶段的植株吸氮量和氮素吸收速率均随着生产力等级的增加而显著增加。4个生产力等级品种间在移栽至拔节和拔节至抽穗阶段氮素积累比例差异均不大,但随着生产力等级的增加呈减小趋势;抽穗至成熟阶段氮素积累比例随着生产力等级的增加呈显著增加趋势,顶层水平品种在抽穗至成熟阶段氮素积累比例为14.94%。氮肥表观利用率、农学利用率和生理利用率均随着生产力等级的增加而增加。初步筛选出13个集高产与氮高效于一体的品种。