不同氮效率粳稻生育后期产量形成的生理基础

为明确不同施氮量下高产粳稻在产量形成的关键时期光合生理特性的差异，在盆栽条件下，选取3个中粳（武育粳3号、南粳45、02102）和4个晚粳（武运粳7号、南粳44、南粳46、南粳5055），在开花后不同天数，研究了不同施氮量下（150．0 kg/hm2：LN、300．0 kg/hm2：MN、450．0 kg/hm2：HN ）剑叶光合作用对光强和二氧化碳（CO2）响应曲线，氮代谢关键酶如硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合酶（GOGAT）谷氨酸脱氢酶（GDH），抗氧化酶和非酶系统的抗氧化能力以及耐光氧化表现等，并在收获期考察其产量构成因子。结果表明：超级稻中粳南粳45和晚粳南粳44在LN、MN和HN的单株产量分别比对照武育粳3号和武运粳7号有所提高；随着施氮量的增加，水稻对高光强的利用能力增强，并可缓解开花后35 d剑叶的最大净光合速率（ Maximum net photosynthetic rate ，Pnmax ）的下降；而供试材料在LN或者MN下，在高CO2浓度下可通过提高表观羧化效率（ Apparent carboxylation efficiency ，ACE），达到与HN的Pnmax ，提高CO2浓度有利于减氮；开花前期氮代谢相关酶活性诱导增加，后期超氧化物歧化酶（ Superoxide dismutase，SOD）的活性诱导增加以缓解后期光氧化，其中超级稻南粳44和南粳45在不同的氮素处理下，均具有中等耐光氧化和耐荫的特性。相关性分析表明，花后7 d的叶片的光合能力与千粒质量有关，而花后35 d，功能叶片的抗氧化能力则影响其结实率。可见，超级粳稻南粳44和南粳45在中等氮素下，可通过开花前期诱导NR和开花后期抗氧化能力增强，最大限度地发挥其叶片的光合功能，从而表现稳产高产。今后兼顾选择具有高光合特性的水稻品种，将是实现水稻高产和减氮统一的有效途径。     

不同施氮方式对花生生理特性及产量的影响

通过氮肥不同施用方式对花生光合性能、酶活性及产量构成因素的影响研究发现,在施纯氮270k岁h耐条件下,缓释尿素(100%基肥)或常规尿素(40%基肥,20%始花期追施,40%开花下针盛期追施)的施用方式,花生净光合速率最大,可达约25mmol/m²·s;同时各生育时期过氧化物酶、可溶性蛋白含量显著高于时照与常规尿素(100%基肥),丙二醛含量显著低于对照与常规尿素(l00%基肥);产量比对照增加9%以上。说明施用缓释尿素或常规尿素(40%基肥,20%始花期追施,40%开花下针盛期追施)的方式对花生光合性能、酶活性及产量提升具有显著效果。     

转玉米C_4光合途径pepc、ppdk、nadp-me基因拟南芥光合特性对强光胁迫的反应

为了明确玉米C_4型pepc(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因)、ppdk(丙酮酸磷酸双激酶基因)、nadp-me(NADP-苹果酸酶基因)基因对拟南芥光合特性的影响效应,以PC(转Zm pepc基因)、PK(转Zm ppdk基因)、ME(转Zm nadp-me基因)、PCK(转Zm pepc+ppdk基因)、PKM(转Zm ppdk+nadp-me基因)5种转基因拟南芥和野生型WT为材料,鉴定了5种转基因拟南芥株系的外源基因表达量,测定了250μmol·m~(-2)·s~(-1)、800μmol·m~(-2)·s~(-1)、1 400μmol·m~(-2)·s~(-1)3种光照强度处理下转基因拟南芥株系相应的光合酶活性、光合速率。结果表明,5种转基因拟南芥在转录、翻译水平上均高表达了导入的外源基因。250μmol·m~(-2)·s~(-1)光强下,转基因拟南芥材料PC、PK、ME、PCK、PKM的PEPC酶活性较WT分别提高14.4%、9.1%、4.4%、21.6%、3.5%;PPDK酶活性较WT分别提高5.2%、33.2%、14.8%、24.9%、8.1%;NADP-ME酶活性较WT分别提高12.8%、42.0%、126.4%、31.9%、64.6%;净光合速率较WT分别提高26.6%、26.4%、5.4%、43.1%、14.1%,其中PC、PCK的C_4光合酶活性和净光合速率表现最为突出。随着光强胁迫的增加,转基因拟南芥上述测定指标较WT高出的幅度增加,较250μmol·m~(-2)·s~(-1)光强下降低的幅度小于WT,说明转基因拟南芥耐强光胁迫能力更强。转基因拟南芥酶活特性、光合速率存在基因型差异,单基因材料PCPKME,双基因材料PCKPKM,且PCK为本研究所有基因型中最优的材料。     

水氮耦合对滴灌冬小麦光合特性、产量及水氮利用效率的影响

旨在明确水氮耦合对滴灌下超高产冬小麦光合特性和产量的影响。本研究采用裂区试验,研究了3种灌水量2775 m3/hm2(W1)、3900 m3/hm2(W2)、4350 m3/hm2(W3)水平与3 种施氮量0 kg/hm2(N0)、180 kg/hm2(N1)、270 kg/hm2(N2)水平对‘新冬41 号’旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、水分利用效率以及产量的影响。结果表明,水氮同时增加对花后旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、旗叶光合速率,水分利用效率和产量的提高比仅增加水或氮的作用更大,均以W2N2、W3N2处理花后旗叶叶绿素（分别较W1N0增加44.5%、41.2%）和可溶性蛋白含量（分别较W1N0增加20.8%、16.85%）、光合速率（分别较W1N0增加46.4%、54.5%）、水分利用效率（分别较W1N0 增加31.9%、34.7%）和产量（分别较W1N0 增加19.05%、20.86%）较高,W2N2、W3N2处理的旗叶光合性能大幅度提高是其产量较高的重要原因。综合水氮利用效率,W2N2(3900 m3/hm2、270 kg/hm2)是本试验条件下冬小麦产量近9000.0 kg/hm2的水氮高效运筹模式。     

控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响

采用旱棚盆栽试验,以郑单958为材料设置3个水分水平(正常水分W3、轻度水分胁迫W2、重度水分胁迫W1)和高氮N3(施纯氮315 kg hm–2)、中氮N2(施纯氮210 kg hm–2)、低氮N1(施纯氮105 kg hm–2)、不施氮N0四个控释尿素施氮水平,探讨控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响。结果表明,控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性具有显著影响。相同水分条件下,夏玉米产量随施氮量增加而增加,W1条件下增产13.17%~20.96%,W2条件下增产13.93%~32.48%,W3条件下增产14.37%~21.83%。相同施氮水平下,产量也随水分增加而增加,W2N3、W3N2和W3N3的产量在所有处理中较高。水氮耦合对夏玉米穗位叶净光合速率的影响显著,W1条件下N3、N2和N1处理间差异不显著,均显著高于N0,W2、W3各施氮处理的净光合速率随施氮量增加而增加,W3各处理的平均净光合速率高于其他2个水分处理,W2N3比W3N3和W3N2前期略低,后期无显著差异。水氮耦合效应能有效减缓穗位叶的实际光化学效率ΦPSII、叶片光化学猝灭系数qP以及PSII反应中心的最大光能转换效率的下降速率,提高光能利用率。控释尿素水氮耦合能有效提高夏玉米花后穗位叶净光合速率,保证籽粒对营养物质的需求,提高穗位叶实际和最大光化学效率,从而提高夏玉米的产量,产量构成因素中增加千粒重和穗粒数的优势较大。综合产量与光合特性、荧光特性的表现,在田间持水量为75%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮210 kg hm–2为最佳;在田间持水量为55%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮315 kg hm–2为宜。     

9000 kg/公顷小麦施氮量与生理特性分析

在本试验生产条件下和施氮量范围内, 具有9000 kg/hm2产量潜力的品种鲁麦22与7500 kg/hm2产量潜力的鲁麦14相比较, 鲁麦22品种随着施氮量的增加, 开花后旗叶光合速率高值持续期长, 旗叶磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性和籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG-Ppase)活性高, 标记旗叶的14C同化物滞留在标记叶中的比例少、向籽粒分配的     

施氮量对高产春大豆光合特性及产量的影响

为揭示不同施氮量对滴灌条件下高产春大豆不同冠层光合特性的影响规律,在大田条件下,研究4种施氮量(0、75、150、225 kg/hm ²)对高产春大豆植株形态特征及不同冠层叶片叶绿素含量、光合参数的影响。结果表明：增施氮肥显著提高大豆植株中上部节间长度、叶柄长度和叶形指数;提高大豆不同冠层叶片叶绿素含量,施氮处理使植株后期中上部叶片叶绿素含量的下降幅度较N₀处理减缓1.31%~4.44%;提高不同生育时期不同冠层叶片的净光合速率(P_n),减缓了中后期不同冠层净光合速率的下降幅度;施氮增加产量,以N₁₅₀产量较高,为4889.62 kg/hm ²,氮肥农学利用效率3.58 kg/kg。     

低氮密植栽培对超级稻产量和氮素利用率的影响

为了研究低氮密植栽培对水稻分蘖发生及成穗率、干物质积累及其转化、氮素利用率和产量的影响,2012—2013年以超级稻Y两优1号为材料,在湖南长沙和海南澄迈进行了施氮量(75、150、225 kg N hm–2)与栽插密度(68、40、27、19穴m–2),每穴苗数(单、双、三本穴–1)与栽插密度(40、27、19、14穴m–2)的大田栽培试验。结果表明,在基本苗数相同或相近的条件下,减苗增密在齐穗期和成熟期的干物质量及产量分别比增苗减密高10.5%、5.2%和2.9%,有效穗数对产量的贡献最大,达到显著水平;在低氮密植条件下,有效分蘖期缩短6 d左右,分蘖成穗率、表观转化率、氮肥偏生产力和氮素籽粒生产效率分别提高10.9%、21.0%、150.6%和19.6%。在施氮量为75 kg N hm–2的密植(40~68穴m–2)条件下,齐穗期和成熟期的干物质量及长沙点产量分别比中、高氮(150~225 kg N hm–2)常规密度(19~27穴m–2)低3.2%、7.5%和1.2%,但差异不显著,而澄迈点产量在2012年和2013年分别比之低5.2%和高9.1%,且差异均达显著水平。在施氮量为150 kg N hm–2的密植条件下,成熟期干物质量比高氮常规密度低1.7%,但齐穗期干物质量和产量比高氮常规密度高10.3%和3.3%。因此,超级稻采用低氮密植栽培,在100~150 kg N hm–2和40穴m–2条件下提早了够苗期,增加了有效穗数,提高了分蘖成穗率和结实率,加之齐穗期适宜的干物质积累和较高的表观转化率,有利于高产的形成和氮肥利用率的提高。     

水稻生理生化特性对氮肥的反应及与氮利用效率的关系

选用水稻氮高效基因型IR72和9311及氮低效基因型Lemont和PECOS,采用土培方法,在5个施氮量（0、0.51、1.02、1.53、2.04 g N 钵^-1,分别相当于0、75、150、225、300 kg N hm^-2）处理下,研究了生理生化特性对氮肥的反应及与氮效率的关系。结果表明,在幼穗分化期,氮高效基因型水稻的可溶性蛋白含量相对低,而谷氨酰胺合成酶（GS）活性高;不同氮效率基因型间1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)含量的差异不大;两种氮效率基因型间的净光合速率（P_n）在幼穗分化期差异不明显。而在齐穗期,氮低效基因型的P_n比高效基因型的低28.66%左右;氮低效基因型在两个时期的单位叶绿素光合速率（P_n/Chl）比氮高效基因型分别低18.51%和29.67%左右。在成熟期,氮高效基因型干物质积累能力强,籽粒产量高。这些结果说明氮效率不同的基因型对氮肥的生理反应差异大。相关性分析表明,低氮水平时(0~1.53 g N 钵^-1), GS酶活性与收获时生物量呈显著或极显著正相关;氮肥偏生产力（PFP）、氮肥农学利用率（AE）及氮素生理利用率（NUEb）分别与GS活性、P_n/Chl和齐穗期的Pn呈显著正相关,而与可溶性蛋白含量、Rubisco含量显著负相关;氮肥吸收效率（RE）与这些生理指标没有显著相关。结果表明水稻光合特征及氮代谢与水稻氮效率间存在紧密的关系,GS活性和可溶性蛋白含量对评价水稻氮肥利用率具有重要的参考价值。     

不同土壤耕作模式对双季水稻生理特性与产量的影响

为探明双季稻区不同土壤耕作模式下双季水稻生理特性、干物质积累及产量的变化,本文以双季稻–紫云英大田定位试验为平台,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO,对照)4种土壤耕作处理,于2016—2017年取样,系统分析了不同处理对双季水稻植株叶片保护性酶活性、光合特性、干物质积累及产量的影响。研究结果表明,早、晚稻各个主要生育时期CT和RT处理植株叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于RTO处理(P0.05),而叶片丙二醛(MDA)含量均显著低于RTO处理(P0.05)。CT处理植株叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和叶片气孔导度(Gs)均显著高于RTO处理(P0.05),均表现为CTRTNTRTO。CT和RT处理水稻植株物质生产能力强,干物质积累多,而且在各器官间的分配合理。2个年份的早稻产量均以CT处理最高,均显著高于RTO处理(P0.05),比RTO处理增加731.1～733.3 kg hm–2;晚稻产量均以CT处理为最高,均显著高于RTO处理(P0.05),比RTO处理增加582.5～717.6 kg hm–2。总之,土壤翻耕、旋耕结合秸秆还田处理有利于提高双季水稻叶片保护性酶活性、光合特性和干物质积累量,为水稻高产奠定了生理和生物学基础。     

施氮量对小麦花后氮素分配及氮素利用的影响

为研究黄淮海麦区化肥投入不断增加,而产量却徘徊不前的问题,以当地主栽品种矮抗58和周麦22为材料,采用4个施氮水平（0、120、240、360kg/hm ²）和品种的二因素分析方法研究了施氮量对小麦植株地上部各器官氮素分配及氮素利用的影响。结果表明：开花期至成熟期小麦植株地上部各营养器官氮含量和氮素积累量均下降。施氮量对开花期和成熟期小麦植株地上部各器官氮含量的影响均达显著水平,增加氮肥能显著促进小麦营养器官氮素向子粒转运和花后氮同化。开花期周麦22叶片氮素转运量优于矮抗58。矮抗58和周麦22花后氮同化量均以施氮量360kg/hm ²最高,花前氮素积累转运量对子粒贡献率达60.25%~97.55%,子粒氮收获指数为59.82%~79.48%,随施氮量的增加而呈下降趋势。施氮量120kg/hm ²处理的氮素养分利用效率、农学利用效率及生产效率均最高。增施氮肥对小麦子粒产量有显著促进影响,矮抗58在施氮量为360kg/hm ²时有最大子粒产量,周麦22在施氮量为240kg/hm ²时有最大子粒产量。推荐矮抗58和周麦22在黄淮海麦区的施氮量为240~360kg/hm ²。     

施氮量对冬马铃薯氮素利用和土壤氮含量的影响

在大田条件下,以马铃薯品种费乌瑞它为试验材料,研究施氮量(N 0、80、160、240kg/hm2)对冬马铃薯氮素吸收利用和土壤氮含量变化的影响。结果表明,施氮可显著提高马铃薯根、茎、叶及块茎全N含量;施N量在0~160kg/hm2范围,马铃薯茎、叶、块茎及植株全N积累量随施N量的增加而明显增加,但继续增加施N量,茎、块茎及植株全N积累量增加不明显;马铃薯氮肥农学利用率、吸收利用率、偏生产力及氮素块茎生产效率随施N量的增加呈明显下降趋势,氮肥生理利用率和氮素收获指数呈先增加而后降低趋势。马铃薯收获后,施N量为0~80kg/hm2的种植地0~30cm土层碱解氮含量不同程度下降,施N量为160~240kg/hm2的各土层碱解氮含量显著增加,但施N量对土壤全N含量影响不明显。可见,本研究条件下施N量应控制在80~160kg/hm2。     

Nitrogen Fixation by Irrigated Berseem Clover versus Soil Nitrogen Supply

Nitrogen fixation was estimated by the difference method for two cultivars of berseem clover ( Trifohum alexandrinum L.), using annual ryegrass ( Lolium multiflorum Lam.) as the control in field trials from 1983 to 1988. Five or six cuttings were obtained each year under supplemental irrigation, and dry matter production and uptake of nitrogen into harvested forage were measured.
Estimates of nitrogen fixation by berseem clover ranged from 272 to 400 kg N/ha depending on year and cultivar, while plant N derived from soil (based on N uptake by the ryegrass) ranged from 50 to 235 kg N/ha. Graphs of nitrogen fixed versus available soil nitrogen had a reverse linear-plateau shape with a plateau at lower soil nitrogen levels that broke sharply in a linear decline as available soil N surpassed a minimum threshold. Such a two-phase response suggests that nitrogen fixation by the clover was limited by soil N supply above this threshold and by other limiting factors at low soil N levels, perhaps genetic traits controlling carbon assimilation or environmental limitations other than nitrogen. Seasonal nitrogen process patterns showed abundant nitrogen fixation by the clover after it had depleted most of the soil nitrogen supply.     

硝铵氮源配比对谷子苗期生长及氮素利用的影响

通过营养液浇灌盆栽试验，以晋谷21号为供试材料，基于总氮水平（5mmol/L）设置5个氮素形态配比，无氮素营养液处理作为对照，分析不同形态氮素配比对谷子幼苗生长、氮代谢关键酶活性及氮效率的影响。结果表明，与对照相比，施氮能显著促进谷子幼苗地上部和根系生长、氮代谢关键酶活性及氮素利用，且在硝铵比为50%:50%时达到最大；与单施一种氮源相比，硝铵氮源混施能显著促进谷子幼苗地下部生长和谷氨酸合成酶活性；与铵态氮占比在50%以上的处理相比，硝态氮占比在50%以上的处理更有利于促进谷子幼苗地上部生长、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性及氮效率。隶属函数综合分析得出，氮源配施较单一氮源更有利于谷子幼苗的生长，且在硝铵比为50%:50%时效果最佳。     

堆肥过程中氮素转化及保氮措施研究进展

堆肥过程中氮素损失既降低堆肥质量,又污染环境。为了深入研究堆肥过程中的氮素转化及合理的堆肥保氮措施,笔者归纳总结了堆肥中氮素的氨化作用、氨同化作用、硝化作用、反硝化作用以及形成鸟粪石沉淀等过程,分析了与氮素损失密切相关的堆体的C/N比、pH值、温度、通风与氧气供应等因素,指出可通过调节C/N比、接种微生物菌剂、添加吸附剂和化学物质、控制通风等措施控制氮素损失。今后有必要从基于堆料碳氮组成形态的C/N比、氮素转化的微生物学机理以及适合规模化堆肥生产的保氮技术等方面进一步开展研究。     

控释氮肥对土壤硝态氮和玉米植株全氮含量及产量的影响

为了探讨控释氮肥施用的最佳用量比例,在大田条件下,试验设6个处理：T1不施氮肥、T2常规施肥（基施）、T3常规尿素（基施+追施）、T4控释尿素100%、T5控释尿素90%、T6控释尿素80%。研究控释氮肥对土壤硝态氮和玉米植株全氮及产量的影响。结果表明：土壤硝态氮和秸秆全氮含量随着生育期的推进呈下降趋势,且拔节期含量最高。控释氮肥处理灌浆期到成熟期不同氮素含量高于常规施肥处理。控释氮肥处理提高了玉米不同生育时期的地上部干物重,而从拔节期到成熟期,控释尿素100%、控释尿素90%处理地上部干物重高于普通尿素处理,且控释尿素90%处理最大。控释氮肥合理用量提高了玉米的茎粗、穗粒数,减少了玉米秃尖长度,但对百粒重影响不大。控释尿素90%处理产量最高,达到8637.6 kg/hm2,与不施氮肥和常规施肥相比差异达到显著水平。     

乙烯利和氮肥对夏玉米氮素吸收与利用及产量的调控效应

以玉米品种"郑单958"为材料,在大田条件下,研究了乙烯利(0和180 g hm–2)和氮肥水平(0、75、150和225kg N hm–2)对夏玉米产量、氮素吸收和利用以及SPAD值的影响。结果表明,乙烯利处理显著降低了氮吸收量和吸收效率,但显著提高氮利用效率,其中乙烯利处理氮农学效率比对照提高了32.7%~34.6%,而且乙烯利处理对玉米产量及其产量构成因素没有显著影响;随着施氮量增加,夏玉米产量、产量构成因素和氮吸收量显著增加,而氮吸收效率、氮利用效率、氮偏生产力和氮农学效率随之降低,其中225 kg N hm–2处理氮吸收量比0 kg N hm–2处理提高了68.4%~91.8%,但225 kg N hm–2和150 kg N hm–2处理之间的氮吸收量差异不显著。乙烯利和氮肥对氮吸收量、氮吸收效率和氮农学效率具有互作效应。喷施乙烯利和增施氮肥均能提高灌浆期穗位叶SPAD值,但两者之间没有互作效应。通过相关性分析表明,夏玉米产量与吐丝期氮吸收量、收获期氮吸收量、灌浆期穗位叶SPAD值显著正相关。     

施氮量对抚仙湖流域烟田氮磷流失及氮素利用的影响

为探究抚仙湖流域植烟区烤烟适宜施氮量,减少烟田径流氮磷流失,通过田间试验研究了不同施氮(N)水平(N0：0 kg/hm²、N60：60 kg/hm²、N75：75 kg/hm²、N90：90 kg/hm²、N105：105 kg/hm²)对植烟区农田地表径流氮磷流失、烤烟(Nicotiana tabacum)氮素吸收利用和经济性状的影响。结果表明：（1）随着氮肥施用量增加,地表径流总氮(TN)和总磷(TP)浓度及其流失量逐渐升高;（2）与常规施氮处理(N105)相比,N60、N75、N90处理径流TN和TP平均浓度分别降低18.6%、14.7%、9.15%和12.3%、7.66%、5.25%,TN和TP流失总量分别降低19.2%、18.1%、9.81%和14.4%、10.1%、6.78%;（3）烟株氮累积量随施氮量的增加而增加,氮肥利用率呈先上升后下降趋势,以处理N75的氮肥利用率最高,为27.00%;氮肥偏生产力随着施氮水平的提高而显著下降(P<0.05);（4）烤烟产量随施氮量提高而增加,施氮处理较N0处理增产3.02%~13.90%,上等烟、上中等烟比例、产值和均价,随施氮量增加呈先上升后下降趋势,以施氮量75 kg/hm²的效果最佳。综合考虑烤烟经济性状及环境效益,N75处理既可提高烤烟经济性状,又能有效降低植烟区氮磷流失风险。