玉米氮素效率基因型差异的研究进展

玉米氮素效率基因型存在一定的差异,本文综述了玉米氮素效率基因型差异的研究意义及研究现状,指出了存在的问题及其发展趋势,为玉米氮高效的深入研究提供参考。     

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。     

玉米苗期氮素吸收利用效率差异及聚类分析

采用循环营养液培养法,研究安徽省23个玉米主推品种苗期吸收与积累氮素的差异.结果表明,在常氮(5 mmol/L)和高氮(45 mmol/L)水平下,玉米茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量的变异系数分别在0.34～0.58和0.35～0.51;其中,常氮和高氮条件下茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量呈极显著正相关(P<0.01),其相关系数分别在0.529～0.998和0.821～0.995.以玉米茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量为玉米苗期氮高效评价指标,玉米苗期氮效率综合值在常氮和高氮水平下分别在0.199～1.113和0.216～1.128,其中,浚单20在常氮和高氮条件下的氮效率综合值均大于0.90,且聚类分析中均在第一类群,为氮高效品种.     

不同基因型水稻氮素的吸收和利用效率研究综述

综述了水稻氮素的吸收量和利用效率及其与产量、产量构成、株高、叶面积指数等农艺性状的关系,指出水稻氮素的吸收量和氮素的籽粒生产效率,在不同籼粳亚种间和相同亚种的不同品种间均存在显著的基因型差异,并与籽粒产量呈显著正相关,这为超级稻实现高产量和氮素高效利用的目标提供了理论依据。还讨论了根系吸收氮素的能力,土壤氮素的供应能力和栽培环境条件对水稻氮素吸收效率的影响,以及增强水稻氮素吸收能力和高利用效率的育种学途径。     

玉米氮素利用效率的提高途径

如何提高氮素利用效率是目前国内外玉米生产中急需解决的重要问题.重点综述了从育种和栽培方面提高氮素利用率的有效途径及该研究对我国农业持续发展的重要意义.     

施肥方式对玉米－大豆套作体系氮素吸收利用效率的影响

通过田间试验探讨了A1（N,210kg•hm-2）、A2（N,270kg•hm-2）、A3（N,330kg•hm-2）3种施氮水平和距窄行玉米0cm(B1)、15cm(B2)、30cm(B3)、45cm(B4) 4种施肥距离对玉米——大豆套作体系氮素吸收利用效率的影响。结果表明,与习惯施氮（A3）相比,减量施氮（A1、A2）提高了大豆R2、R5期单株根瘤数、根瘤干重和根瘤固氮潜力,以距玉米15cm处施肥的根瘤固氮能力较强;玉米、大豆的籽粒产量、地上部植株氮素吸收量和氮肥利用率随施氮量的增加呈先增加再降低的趋势,以A2处理的最高;施肥距离过大和过小均不利玉米、大豆产量的提高和氮素的吸收利用,以距玉米15~30cm处施肥效果最佳;减量施氮18%（A2）时,B2、B3处理相对常规穴施（B1）处理,玉米、大豆及玉米－大豆系统的籽粒产量、植株氮素吸收量、氮肥利用率和土壤总氮含量均显著提高,土壤氮素贡献率显著降低。     

不同基因型马铃薯产量和氮素吸收利用差异

采用大田试验,以氮高效型马铃薯品种云薯401和氮低效型马铃薯品种云薯304为试验材料,研究3种氮素水平下(0、105和210 kg/hm^2)马铃薯产量、产量构成、氮素积累量和氮效率的差异。结果表明,云薯401和云薯304分别在中氮和高氮水平下产量达到最大值,云薯401产量均大于云薯304;云薯401植株成熟期氮素积累量、氮素吸收效率和氮素利用效率均高于云薯304。云薯401耐低氮能力强,适合广泛种植,云薯304适合于高氮条件下种植。成熟期植株氮素积累量可作为氮高效型马铃薯品种筛选指标,发掘和利用具有较高的氮素吸收效率和利用效率的马铃薯品种,有助于筛选和培育马铃薯氮高效品种。     

不同基因型大麦苗期氮素利用效率的评价分析

通过对42个大麦品种在氮为0.4、2.0、5.0 mmol/L 3个不同水平水培条件下苗期相关性状及氮素利用效率进行分析,结果表明:在3个氮素水平条件下,不同大麦品种苗期最大根长、茎长和叶长差异极显著;正常氮(2.0 mmol/L)条件对大麦苗期生长影响较小,而低氮(0.4 mmol/L)和高氮(5.0 mmol/L)则因大麦苗期性状的不同对其有促进或抑制作用,其中低氮严重影响不同基因型大麦品种叶片的生长,进而会影响光合作用,最终对整个植株的生长不利。氮素利用效率的分析结果表明,随着供氮水平的提高,大麦幼苗氮利用效率也随之增强。初步筛选出氮高效利用材料3份,分别为Sampsom、Z0099001、08京222。     

砂姜黑土区玉米氮磷钾吸收利用的基因型差异

以郑单958、先玉335、郑单538、豫单606这4个品种为试验材料,在河南省西平县试验基地,通过2015、2016年的大田试验探讨玉米氮磷钾吸收利用的基因型差异,研究河南省砂姜黑土区玉米丰产高效精准施肥问题.研究表明,各玉米品种之间因基因型差异,对养分的肥效特性不同,进而造成玉米产量的差异.根据各品种的肥效特性进行针...     

不同氮素吸收利用效率类型油菜的农艺性状、干物质及氮素积累特征

为合理调整不同氮素吸收利用效率油菜品种的氮肥用量,提高氮素利用效率,大田试验条件下,根据长江流域冬油菜主产区广泛种植的34个甘蓝型油菜品种的氮素吸收和利用效率的差异,以氮素吸收和利用效率的平均值为界线将供试品种分为4类,即A-高效吸收高效利用型、B-低效吸收高效利用型、C-高效吸收低效利用型和D-低效吸收低效利用型,研究4类油菜的生长性状、干物质及氮素积累和分配的特点。结果显示,A类品种在主序长、主序角果数、一次分枝数和一次分枝角果数等农艺性状上表现很强的生长优势,B、C两类居中,D类品种最低。氮素吸收效率高的品种,其干物质量、氮素积累量相对越多,不同类型油菜的地上部生物量及氮素积累量顺序为C、A>D、B;氮素利用效率高的品种,干物质量和氮素积累在籽粒中的分配相对较多,而在果壳中分配相对较少,籽粒产量以及籽粒氮素积累量顺序则为A>B、C>D。     

氮高效玉米基因型氮素生产效率研究

通过田间试验,在高氮和低氮条件下对不同氮效率的27个玉米自交系氮素生产效率进行研究。结果表明,高氮和低氮下,高产氮高效型自交系在吐丝期氮素干物质生产效率最高,分别为53.69、58.69 g/g,高产氮高效型自交系在吐丝期干物质量高于低产氮低效型自交系。施氮肥后氮素子粒生产效率和氮素干物质生产效率均有下降趋势。高氮和低氮下高产氮高效型自交系在生育后期植株氮积累量高于低产氮低效型自交系,低氮下二者差异显著,高产氮高效型自交系比低产氮低效型自交系高5.88%,氮积累量的差异主要来自于吐丝后氮的积累。高产氮高效型植株生育后期根系吸收能力强,子粒氮素利用效率高,施氮肥后高产氮高效型植株生育后期氮吸收积累能力增强。     

高产栽培下施氮水平对春玉米氮素吸收与利用的影响

以金山27为试验材料,采用田间试验的方法,研究高产栽培下施氮水平对春玉米氮素吸收与利用的影响。结果表明,玉米植株体内的氮含量总体上随施氮水平的提高而增加,氮的累积量随施氮水平的提高先升后降。在300 kg/hm2施氮水平下,生物产量、子粒产量和子粒中氮的分配比例均最大。氮生理效率以增氮(390 kg/hm2施氮处理)最低,氮素利用效率以减氮(210 kg/hm2施氮处理)最高,氮收获指数以300 kg/hm2施氮处理最大。与300 kg/hm2施氮处理相比,390 kg/hm2施氮处理导致氮生理利用率、氮肥效率和氮肥吸收效率下降;210 kg/hm2施氮处理的氮生理利用率、氮肥效率和氮肥吸收效率升高。氮肥利用率以施氮300 kg/hm2处理最高,增氮(390 kg/hm2处理)和农户传统高产施氮(270 kg/hm2施氮处理)均相对较低。在研究地区,高产玉米栽培适宜的施氮量为300 kg/hm2,其种肥、拔节肥、大喇叭口肥的比例为1∶3∶6。     

深松与施氮量对春玉米产量及氮素吸收利用率的影响

以郑单958为供试材料,采用裂区试验,设置深松模式为主区（CK：不深松;T1：隔行深松;T2：行行深松）,施氮量为副区（N0：不施氮肥;N1：纯氮112.5 kg/hm²;N2：纯氮225 kg/hm²;N3：纯氮337.5 kg/hm²）,研究不同栽培模式下春玉米产量形成特点和氮素吸收利用特征。试验结果表明,深松与施氮量对春玉米产量的影响均达到显著水平,行行深松和隔行深松产量分别较不深松高9.62%和8.81%;N2、N1和N3处理产量分别较不施氮肥提高65.32%、62.60%和49.09%,穗粒数和千粒重的提高是深松和合理的施氮量显著提高春玉米产量的原因。随着氮肥用量的增加,作物氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率和氮肥农学利用率呈降低趋势,隔行深松和行行深松的氮吸收利用率和氮肥偏生产力均高于不深松,且隔行深松的氮吸收利用率更高。     

玉米自交系氮效率基因型差异分析

对27个玉米自交系材料分高产氮高效型、高产氮低效型、低产氮高效型、低产氮低效型4种氮效率类型,对其氮效率进行分析。结果表明,在高氮和低氮条件下,对氮效率的贡献均以利用效率大于吸收效率,是氮效率差异的主要决定因素。高产氮高效型基因型在高氮和低氮条件下氮效率均最高,高氮条件下氮效率平均比高产氮低效型、低产氮高效型、低产氮低效型高10.85%、122.52%、60.04%;低氮条件下高74.06%、100.34%、175.57%。高氮条件下的玉米氮效率低于低氮条件下的氮效率。     

氮肥运筹对玉米氮素动态变化和氮肥利用的影响

通过氮肥运筹对雨养条件下玉米氮素动态变化和氮肥利用的影响研究表明,氮素积累量在吐丝后45d前后达到最大;高密度有利于氮量积累;植株总氮量与产量呈正相关,高密度下相关系数大;高密度下子粒氮含量和氮收获指数均与产量呈显著正相关;吐丝期氮肥比例相对高有利于叶片和穗部(子粒+苞叶+穗轴)氮素在生育后期的积累及茎鞘氮素的转运,前期氮肥比例大易造成穗部氮代谢延后。氮素吸收高峰在吐丝到吐丝后15 d;吐丝期氮肥比例高的施肥方式提高了生育后期的氮素吸收速率,在较高密度下吸收速率前移。氮肥施用比例适当后移有利于氮肥利用;前期氮素累积太多对后期氮素吸收利用有抑制作用。     

低磷土壤条件下玉米磷吸收和利用效率的混合遗传分析

运用主基因-多基因模型分离分析法对低磷土壤条件下玉米082×掖107组合的P1、P2、F₁、F₂和F_2∶3代磷吸收和利用效率联合遗传分析。结果表明,玉米磷吸收效率遗传符合一对加性-显性主基因与加性-显性-上位性多基因混合遗传模型(D-0)。F₂和F_2∶3估计的主基因遗传力分别为51.96%和56.29%,估计的微效多基因遗传力分别为34.17%和29.72%。主基因的遗传力都高于微效多基因,磷吸收效率的遗传主要由一对加性-显性主基因控制,同时微效多基因对玉米磷吸收效率的影响较大。表明可以利用磷吸收效率高的玉米亲本配制杂交组合,并且在育种的早期阶段选育磷吸收效率高的单株或家系,以获得磷吸收效率高的玉米品种。玉米磷利用效率遗传符合加性-显性-上位性多基因模型(C-0),属非主基因控制的遗传。表明玉米磷利用效率主要由微效多基因控制,可以结合玉米磷吸收效率性状的选育,培育磷利用效率高的玉米品种。     

控释氮肥在土壤中的释放特征及其对春玉米养分吸收及氮肥利用率的影响

通过田间试验,研究控释氮肥在田间的养分释放特征及其在玉米生长期内养分需求和氮素供应状况以及对土壤无机氮、玉米产量和氮肥利用率的影响。结果表明,控释氮肥的养分释放达到了控释效果,其养分释放与玉米的养分吸收规律基本一致。与普通氮肥相比,施用控释氮肥有效地提高土壤中的无机氮含量,促进玉米植株对氮素的吸收利用。施用控释氮肥处理的玉米吸氮量比普通氮肥处理增加8.41%,玉米产量较普通氮肥增产720 kg/hm~2,氮肥利用率较普通氮肥处理高10.13个百分点,氮肥农学效率较普通氮肥处理高19.48%。     

紫玉米氮素吸收利用的基因型差异

以7个不同血缘的紫玉米杂交组合ZS11、ZS15、ZF39、FS11、SF38、FG01、68G1为试验材料,研究不同基因型紫玉米氮素吸收利用的基因型差异。结果表明,不同基因型紫玉米植株氮素含量和积累量均存在显著差异,紫玉米植株氮素含量在整个生育期间均呈逐渐下降趋势,氮素积累量呈上升趋势。7个品种中成熟期子粒产量高、吸氮总量大、氮素利用效率高的组合为SF38和68G1。通径分析和相关分析表明,氮素利用效率对不同品种产量的高低起主要作用,氮素吸收总量对产量的作用相对较小。从氮素的阶段积累与产量的关系来看,开花期至灌浆期吸氮量增加有助于紫玉米产量的提高,其次为大喇叭口期至开花期。     

玉米氮效率及其研究进展

玉米氮效率的基因型差异决定了不同氮肥供应条件下氮素吸收能力的差异,选用氮高效品种可以在低氮条件下获得高产,减少氮肥的浪费.近年来国内外对玉米氮效率的研究主要有以下几个方面:植株性状与氮效率的关系、氮效率的生理生化基础、氮效率的遗传改良等.对玉米氮效率及研究进展进行了综述,并讨论了如何继续开展对玉米氮效率的研究工作。