基于~(15)N示踪的施肥量与水稻叶片氮素含量变化规律的研究

利用~(15)N示踪技术,研究水稻叶片全氮含量、~(15)N丰度的变化以及与施氮水平之间的关系,为基于叶片诊断水稻氮素营养提供研究基础。以3个水稻品种,临稻11,圣稻13和阳光200为材料,进行温室盆栽试验。分别在拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期采集样本,利用凯氏定氮法测试叶片全氮含量,质谱仪测定~(15)N丰度。研究表明,不同生育期水稻叶片全氮含量和~(15)N丰度均随施氮水平逐渐增加。顶1叶片全氮含量和施肥量仅在拔节期极显著相关性,但是在全生育期3个叶位~(15)N丰度均与施氮量均达到0.01水平极显著相关。~(15)N示踪表明拔节期低氮素水平下位叶片~(15)N丰度较上位高;在高氮素水平上位叶片~(15)N丰度增加;孕穗期上位叶的氮素大量转移到穗部,导致孕穗期上位叶的~(15)N丰度明显小于下叶位。由于氮素营养的运转,抽穗期和灌浆期下叶位~(15)N丰度明显小于上叶位;叶片~(15)N丰度的变化更能反映出肥料供应的差异状况。叶片~(15)N丰度的变化更能反映出肥料供应的差异状况,和叶片全氮含量比较,叶片~(15)N丰度与施氮肥量的相关性更能说明施氮肥量和叶片氮素营养的关系。     

氮肥运筹对强筋小麦旗叶生理性状及产量的影响

以优质强筋小麦品种‘郑麦9023’为材料,进行了等氮量不同追氮时期对其旗叶生理性状与产量调控作用的研究。结果表明,等氮量不同追氮时期对旗叶叶绿素和全氮含量及产量均存在明显影响。小麦旗叶叶绿素和全氮含量以及穗粒数、千粒重和产量均以孕穗期追施氮肥（60%）最好,而穗数以拔节期追施氮肥最多,并且,孕穗期追肥与较拔节期追肥、返青期追肥和氮肥全部底施相比,小麦产量分别提高了1.8%、6.2%和9.9%,由此表明,小麦生长发育初期少施氮肥,中后期重追施氮肥,不仅能够为小麦生长快速期提供充足的氮肥供应,提高旗叶叶绿素和全氮含量以及氮素转运率,防止叶片早衰,而且对于增加小麦穗粒数,促进大穗形成、提高千粒重和产量均具有积极的作用。     

施氮量对滴灌冬小麦光合特性、产量及氮素利用效率的影响

在田间研究了5 种施氮量N0 (0 kg/hm2)、N1 (90 kg/hm2)、N2 (180 kg/hm2)、N3 (270 kg/hm2)、N4(360 kg/hm2)处理对‘新冬18 号'旗叶光合特性、干物质积累、产量及氮素利用效率的影响。结果表明：拔节期增加施氮量,增加孕穗期旗叶的叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、叶面积指数、春季总光合势。孕穗期施氮肥延缓旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、光合速率、叶面积指数的衰减;孕穗后均以N3、N4的旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、叶面积指数、春季总光合势较高,干物质积累量和产量也以N3、N4较高。随施氮量的增加干物质积累量和产量增加,氮肥利用效率降低。在本试验条件下增加施氮量使旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、光合速率、叶面积指数增加及其功能期的延长是‘新冬18号’增产的主要原因。综合考虑施氮量在180~270 kg/hm2范围内,氮肥农学利用效率为6.9 kg/kg,可满足‘新冬18号’产量为8004.85 kg/hm2的需要。     

不同氮素水平对甜菜氮代谢酶和可溶性蛋白含量的影响

为了筛选合适的氮素施用量,研究氮素营养和氮素同化关键酶的关系,以尿素为氮源,采用HI003为试材,研究了不同的施氮水平对甜菜叶片、块根中可溶性蛋白含量、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性的影响。结果表明：叶片中,硝酸还原酶的活性随着施氮水平的提高而增加,但是超过 200 kg/hm²酶活性下降;块根中硝酸还原酶活性在0~120 kg/hm²随着施氮量增加而上升,超过 160 kg/hm²酶活力下降。叶片、块根中,整个生育期施氮肥处理增加了谷氨酰胺合成酶活性。试验中发现施氮量和生育期早期的叶片中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性呈显著正相关。施氮量和甜菜叶片可溶性蛋白含量在7月15日和9月15日呈显著正相关;在生育期内,氮素水平和块根中的可溶性蛋白含量呈极显著正相关。     

氮肥施用量对杂交粳稻氮素吸收和利用的影响

探索不同氮肥施用量对水稻产量形成及氮肥吸收利用的影响。以杂交粳稻‘6优53’为材料,应用精确定量栽培技术原理,设置5个氮肥用量处理,分析氮素吸收利用指标。结果表明：叶片和茎鞘的氮素积累高峰出现在孕穗期,成熟期稻穗氮素总积累量随施氮量的增加而增加。叶片和茎鞘的氮素转运量、转运率、转运贡献率、氮生理效率和氮肥表现利用率在施氮量300.00 kg/hm²时达最大值。氮素收获指数、氮肥效率、氮肥吸收效率、氮肥利用率、氮肥农艺利用率、生理利用率和氮肥偏生产力、土壤氮素依存率随施氮量增加均呈下降趋势。氮肥表现利用率与产量极显著正相关,与穗数显著正相关,与每穗颖花数显著负相关;穗数与氮肥吸收效率、氮素收获指数极显著负相关,与氮肥效率、农艺利用率、生理利用率、偏生产力、土壤氮素依存率显著负相关;千粒重与氮素转运量和转运率显著正相关。合理施用氮肥对提高产量、促进氮素吸收利用具有重要作用。     

不同施氮水平对春小麦生长发育及其氮素代谢指标的影响

利用盆栽试验,研究不同氮肥用量对春小麦中前期生长情况的影响。结果表明,施用氮肥促进了小麦的生长发育,使小麦的株高、茎基宽、分蘖数、茎叶干重等生长量提高0.05~1倍,但增长并不与氮肥用量同步。在分蘖期和拔节期,施氮处理的小麦茎叶中全N含量均高于不施氮处理,而全P、全K含量随着施氮量的增加呈现先增后减的趋势。在分蘖期和拔节期,小麦茎基部NO3--N含量、叶片中叶绿素含量与施氮量之间均有显著正相关性,小麦茎基部NO3--N含量、叶片中叶绿素的含量可以反映出土壤的供氮水平。     

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。     

冬小麦光合速率对施氮量与光照强度的响应分析

为了探索施氮量在不同光照强度下对冬小麦光合速率的影响,基于小区施氮控制试验,设置4个施氮量水平和5个光照强度,分析施氮量对冬小麦叶片氮素含量的响应规律,研究光照强度和叶片氮素对冬小麦叶片净光合速率的影响。结果表明,随施氮量的提高,叶片含氮量逐渐上升,过量施氮会抑制灌浆初期和灌浆中期叶片含氮量的增加;从拔节期-灌浆中期,叶片含氮量总体降低,冬小麦净光合速率随光照强度的增大呈增加趋势,光合速率在低施氮量下先上升后下降,而在不施氮和中、高施氮量下随生育时期推进呈下降趋势;在人工控制的固定光照强度下,冬小麦叶片净光合速率与叶片含氮量呈极显著正相关,即随着叶片含氮量的增加光合速率呈上升趋势,故适量增施氮肥有助于冬小麦光合速率的提高。     

冬小麦叶片氮含量时空分布及其与植株氮营养状况的关系

以低蛋白小麦品种宁麦9号和高蛋白小麦品种淮麦20为材料,研究了冬小麦不同生育时期冠层叶片氮素时空分布特征及其与植株氮含量的关系。结果表明,叶片氮含量在不同叶位间的分布因生育时期而异,拔节期、抽穗期和开花期叶片氮含量都呈现顶1>顶2>顶3>顶4的趋势,而在药隔期及孕穗期,两品种顶2叶氮含量均大于顶1叶。     

不同氮素水平对小麦孕穗期生育特性的影响

为了明确不同氮素水平对小麦生长发育的影响,提高氮素利用效率,以‘豫麦49’为材料,通过设置4个不同的氮素处理,对小麦孕穗期株高、叶面积系数、叶片鲜干重、茎鞘鲜重和干重、根鲜重和干重、根体积等形态指标以及小麦叶片中的叶绿素、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量等生理指标的测定。结果表明,在一定范围内增施氮肥可以明显提高小麦株高、叶面积系数、叶片鲜重和干重、茎鞘鲜重和干重、根体积,但施氮水平达到240 kg/hm2后,增幅不明显。叶绿素和可溶性糖含量随施氮量的增加而增加,但MDA含量随施氮量的增加而减少。试验表明,施氮量为180~240 kg/hm2时有利于小麦孕穗期的生长发育。     

Agronomic Performance and Nutrient Concentration of Maize (Zea mays L.) as Influenced by Nitrogen Fertilization and Plant Density

A field experiment was conducted at Samaru, Nigeria to study the influence of nitrogen fertilization and plant density on the agronomic performance and nutrient concentration of maize ( Zea mays L.). The treatments were factorial combinations of five nitrogen fertilization rates (0, 50, 100, 150 and 200 kg N/ha) and three plant density levels (25000, 50000 and 75000 plants/ha).
Nitrogen fertilization up to 150 kg N/ha enhanced grain and stover yields and increased kernel number and weight up to 100 kg N/ha. Nitrogen supply also increased maize ear length. Increased N fertilization rates increased concentrations of N, K and Mg but had no effect on P and Ca concentrations. Higher grain yield was closely associated with higher N concentration in ear leaf; with 0.1 % change in N concentration causing 177 kg/ha change in grain yield. Increased plant density increased stover yield up to 50 or 75 thousand plants/ha but depressed kernel number and weight and ear length.     

棉花主茎叶SPAD值与氮素营养诊断研究

选用美棉33B和泗棉3号两个叶色深浅差异明显的品种,设置氮素水平（0、120、240、360和480 kg hm^-2纯氮）试验,研究棉花主茎叶SPAD值的叶位分布,对棉花进行氮素营养诊断。结果表明,棉花主茎顶部4张定型叶片的SPAD值对施氮水平反应的敏感程度存在显著差异,随施氮量增加,棉花主茎顶1、2、3、4定型叶SPAD值的大小位次发生明显变化,其中以顶1定型叶对施氮量增加的响应最为敏感,顶4定型叶最为迟钝。利用顶1定型叶与顶4定型叶SPAD值的相对差值,可较精确地诊断棉花的氮素营养水平,并能克服品种和生育时期不同的影响,是一种具有普适性的棉花氮素营养诊断指标。     

施氮量对高粱产量、品质及氮利用效率的影响

为了更好地对高粱进行氮素管理,采用盆栽试验研究了施氮量对高粱生长、籽粒产量及品质、氮素累积及转运利用的影响。选取肥力较低的土壤,设6个氮水平：0（N0）、0.05（N1）、0.1（N2）、0.2（N3）、0.4（N4）和0.6g/kg（N5）（风干土）。结果表明,N3处理干物质累积量、叶片SPAD值、籽粒产量、穗粒数及收获指数均显著高于N0和N5处理;N3处理籽粒淀粉含量低于N1处理,但淀粉产量最高;随施氮量的增加籽粒单宁含量降低,蛋白质含量增加,蛋白质总产量以N3和N4最高。随施氮量的增加叶鞘中NO₃^--N含量增加,N3处理挑旗期和穗花期叶鞘中NO₃^--N含量明显高于N0、N1和N2,但在灌浆期N0~N3处理间硝态氮含量没有显著差异;N3处理从茎叶向籽粒的转运率最高,达到76.76%。综上,适宜的施氮量有利于高粱生长及产量的提高,且在生长前期提高了叶鞘中硝态氮累积,能协调籽粒产量和功能成分的关系,获得较高的淀粉和蛋白总产量。     

棉花花后果枝叶生物量和氮累积特征及临界氮浓度稀释模型的研究

在大田栽培条件下,于江苏南京（长江流域下游棉区）和河南安阳（黄河流域黄淮棉区）设置了棉花施氮水平试验,依据Justes的临界氮浓度稀释模型确定方法,研究棉花花后果枝叶临界氮浓度稀释模型及其与棉花产量的关系。结果表明, 花后棉花果枝叶的生物量增长和氮吸收累积均受施氮水平的影响,其动态变化符合S型曲线,氮累积的快速起始时间较干物质早2~4 d;棉花产量与果枝叶氮浓度关系密切,氮浓度过高或过低均不利于产量形成,花后果枝叶存在氮奢侈消费现象;棉花花后果枝叶氮浓度随施氮量的增加而增加、随生育进程而降低,其干物质累积量与氮浓度间符合幂函数关系,2试点果枝叶氮稀释曲线模型形式相同,但参数不同,不同气候区域存在独立的果枝叶氮临界、最高和最低稀释曲线模型;根据果枝叶氮浓度与产量间的关系,安阳、南京2试点,棉花果枝叶在盛花期和吐絮期的适宜氮浓度分别为4.93%、3.70%和3.33%、3.01%。临界氮稀释曲线的氮营养指数和异速生长模型对果枝叶氮营养状况的诊断与此相符。临界稀释模型具有明确的生物学意义,可以作为定量诊断果枝叶氮营养动态变化的指标之一。     

小麦旗叶衰老过程中Rubisco周转初探

为了探讨叶片衰老过程中Rubisco的合成与降解的机理,在抽穗期对小麦进行了增施¹⁵N同位素标记的(NH₄)₂SO₄处理以延缓旗叶的衰老进程,同时对旗叶中Rubisco及Rubisco的组成成分LSU、SSU的含量及其相应的¹⁵N丰度进行了测定。结果表明,Rubisco及LSU、SSU等的含量均增加;且在小麦旗叶光合功能高值持续期,Rubisco及LSU、SSU等的丰度均处于较高水平,表明Rubisco仍处于动态的降解、合成这一周转过程中,仍有Rubisco的重新合成,但Rubisco同时也被不断地降解;而在光合功能低值期,Rubisco及LSU、SSU等的¹⁵N丰度均处于低水平,且基本无变化,表明此时无Rubisco的重新合成。另外土壤¹⁵N丰度的降低说明植株在生长发育后期仍有较强的从土壤中吸收氮素的能力。因此抽穗期施氮肥对小麦产量的提高有重要意义。     

玉米不同水肥耦合方式下氮肥肥效滞后时间研究

研究了玉米对氮肥施用后的肥效反应时间,以期实现玉米高产精准施肥.结果表明：随施氮肥方式的不同,施肥后8～11d玉米叶片性状才会表现出肥料效果的发生,其中以氮肥表施的滞后时间最长,氮肥施后覆土次之,氮肥兑水施用的肥效滞后时间最短;玉米叶片性状的叶长、叶宽、生长速率及叶绿素含量指标中,叶绿素含量指标反应时间为8～11d、叶片生长速率指标为10～13d、叶长指标为11～14d,叶宽为11～15d,通过叶绿素仪测定叶绿素是确定肥料发生时间较好的方法,而通过叶片外观性状诊断较为迟缓.     

不同氮素用量对黄瓜幼苗生长及养分吸收的影响

为确定黄瓜幼苗对氮素用量及氮素形态的响应特性以指导育苗期间合理施肥,以硝酸铵磷（NO3--N:NH4+-N为0.9:1.0）为供试肥料,研究同时提供NO3--N和NH4+-N的情况下,不同氮素用量对黄瓜幼苗生长及养分吸收的影响。结果表明：与不施氮对照相比,氮素施用可显著增加植株叶面积和株高,但各施氮处理之间差异不明显（50~200 mg N/株）;植株幼苗茎粗和地上部干物质累积量不同处理间差异不显著;施用氮素黄瓜幼苗根系的根长、根表面积和干物质累积量降低（尤其氮用量100 mg/株）,根系直径在0.5~1.3 mm和1.8~2.6 mm范围内的根长下降明显。氮素用量显著影响了地上部氮、磷、钾的浓度及吸收量,对根系的磷、钾浓度和氮、磷、钾的吸收量影响较小;综合地上部和根系的生长状况,氮素用量在50 mg/株及150 mg/株时,黄瓜幼苗的生长健壮。     

水稻高光谱红边位置与叶层氮浓度的关系

实时无损监测叶片氮素状况对水稻精确氮素管理具有重要意义。本研究基于多年不同施氮水平和不同水稻品种的田间试验观测资料,系统分析了水稻高光谱红边区域和位置特征与冠层叶片氮浓度的定量关系。结果表明,水稻冠层的红边区域光谱受施氮水平和品种影响较大,一阶导数光谱在红边区域出现“三峰”现象。经典的红边位置(660~750 nm之间光谱反射率的一阶导数最大值)由于“三峰”特征现象而对水稻氮素浓度变化不够敏感,难以适用于水稻氮素状况的准确监测。基于倒高斯模型、线性内插法和线性外推法构造的红边位置随水稻氮浓度呈现连续变化模式,适用于水稻叶层氮浓度的定量监测;另外,基于695 nm、700 nm和705 nm等3个波段的拉格朗日算法也可估测水稻叶层氮浓度。比较不同红边位置发现,改进型线性外推法较其他几种算法更能有效地监测水稻冠层叶片氮浓度。     

Effect of shading and nitrogen application on yield, grain size distribution and concentrations of nitrogen and water soluble carbohydrates in malting spring barley (Hordeum vulgare L.)

Experiments to investigate the effects of periods of low radiation, combined with different rates of nitrogen fertilization, on growth, grain yield, mean grain weight, grain size distribution and concentrations of nitrogen and water soluble carbohydrates (WSC) were carried out in 1991 and 1993. The low radiation (60% of ambient radiation) was achieved by placing shading nets in fields of barley (cv. Prisma). There was an unshaded control (S1), plus three shading period treatments during the main phenological phases, with three rates of nitrogen fertilization (unfertilized control, 90 kg ha⁻¹ minus soil nitrogen and this rate plus 60 kg ha⁻¹ at the flag leaf stage). It was found that total grain yield was 5% lower after shading during tillering (S2), 35% lower after shading during stem elongation (S3) and 45% lower after shading during grain filling (S4). Treatments S2 and S3 considerably reduced the concentration of WSC in plant organs and increased the nitrogen concentration and, in general, the concentrations returned to the values of the control after the shading period. The S3 treatment markedly reduced the number of grains m⁻², mainly because there were 35% fewer grains per spike. This treatment resulted in a mean grain weight 14% above that of the control, but only in 1991. Weather was probably responsible for this disparity: in 1991, the spring was cold and wet and the summer was warm and dry, but in 1993 the spring was warm and dry and the summer was cool and wet. The S4 treatment reduced mean grain weight by 40% in 1991 and by 25% in 1993 and shifted the median of the size distribution towards smaller grains in both years. In S4, the N concentration in the grains was markedly increased, resulting in unacceptably high protein concentrations (14–21%) for malting quality. Higher rates of nitrogen fertilization increased leaf area index (LAI), total dry matter production and grain N concentration. Nitrogen had a positive effect in establishing yield potential because it increased grain number per unit area; however, it did not improve assimilate supply during grain filling, and hence grain number and mean grain weight were negatively correlated. Only in 1993 did nitrogen increase grain yield. It is concluded that shading during the growing period and high rates of nitrogen fertilization adversely affect the quality (in terms of grain size, size distribution and grain nitrogen concentration) of malting barley.