增硝营养对不同基因型水稻苗期吸铵和生长的影响

随着水稻节水栽培技术越来越得到广泛的应用与推广以及水稻在淹水条件下根际氧化圈的存在,水稻的硝酸盐营养作用受到更大的关注。利用水培方法研究了4种具代表性的水稻基因型(常规籼稻、常规粳稻、杂交籼稻、杂交粳稻)在苗期(2 8d)的铵(NH 4 )吸收动力学特性以及硝(NO-3 )对NH 4 吸收动力学特征和叶片谷氨酰胺合成酶活性(GSA)的影响。结果表明:增NO-3 营养可以增加水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率,进而促进水稻生长;不同基因型之间NH 4 吸收速率的差异为:杂交籼稻>常规籼稻>杂交粳稻>常规粳稻;NO-3 的存在促进了水稻对NH 4 的吸收,增加水稻吸收NH 4 的Vmax值(4个品种平均增加31 5 % ) ,而对其Km 值影响不大(4个品种平均增加4 2 6 % ) ,说明NO-3 对NH 4 吸收的影响主要在于影响NH 4 载体的运转速率而非吸收位点与NH 4 之间的亲和性;增NO-3 营养可以增加叶片谷氨酰胺合成酶(GS)的活性,提高水稻同化NH 4 的能力     

增硝营养对水稻不同生育时期生长及氮素吸收同化的影响

The effect of nitrate （NO3^-） on rice （Oryza sativa L.） growth as well as N absorption and assimilation during different growth stages was examined using three typical rice cultivars. Dry weight, yield, N uptake, nitrate reductase activity （NRA） in leaves, and glutamine synthetase activity （GSA） in roots and leaves during their entire growth periods, as well as the kinetic parameters of ammonium （NH4^＋） uptake at the seedling stage, were measured with solution culture experiments. Results indicated that addition of NH4^＋-N and NO3^-N at a ratio of 75：25 （NH4^＋＋NO3^- treatment） when compared with that of NH4^＋-N alone （NH4^＋ treatment） increased the dry weight of ‘Nanguang＇ cultivar by 30% and ‘Yunjing 38＇ cultivar by 31%, and also increased their grain yield by 21% and 17%, respectively. For the four growth stages, the total N accumulation in plants increased by an average of 36% for ‘Nanguang＇ and 31% for ‘Yunjing 38＇, whereas the increasing effect of NO3^- in the ‘4007＇ cultivar was only found at the seedling stage, in the NH4^＋＋NO3^- treatment compared to the NH4^＋ treatment, NRA in the leaves increased by 2.09 folds, and GSA increased by 92% in the roots and 52% in the leaves of the three cultivars. NO3^- supply increased the maximum uptake rate （Vmax） in the ‘Nanguang＇ and ‘Yunjing 38＇ cultivars, reflecting that the NO3^- itself, not the increasing N concentration, increased the uptake rate of NH4^＋ by rice. There was no effect on the apparent Michaelis-Menten constant （Kin） of the three cultivars. Thus, some replacement of NH4^＋ with NO3^-could greatly improve the growth of rice plants, mainly on account of the increased uptake of NH4^＋ promoted by NO3^-, and future studies should focus on the molecular mechanism of the increased uptake of NH4^＋ by NO3^-.     

肥力水平对水稻苗期生长及氮素吸收同化的影响

通过盆栽试验研究了不同肥力水平红壤水稻土种植条件下,水稻苗期生长及其N素吸收同化的差异.结果表明,在高肥力土壤中水稻的苗期生物量均显著高于低肥力土壤,主要表现为根生物量的差异,而且高肥力显著增加了水稻根数,但对水稻根冠比无显著影响.高土壤肥力对水稻N素吸收有显著促进作用,在一定程度上提高了水稻N素利用率,但并无显著影响.与低肥力红壤水稻土相比,水稻在高肥条件下叶片和根硝酸还原酶活性(NRA)和谷氨酰胺合成酶活性(GSA)均显著提高,显著促进水稻对N素的吸收同化.因此,适当提高和改善红壤水稻土肥力对红壤区水稻生长及N素营养具有重要意义.     

水分及铵、硝营养对水稻幼苗氮素吸收的影响

采用5% PEG模拟水分胁迫,研究武育粳3号水稻幼苗生长状况以及在水分胁迫下对不同NH4+-N / NO3--N质量比例（100/0、75/25、50/50、25/75、0/100）处理的响应。结果表明,模拟水分胁迫后水稻幼苗生长对不同的NH4+-N/NO3--N处理反应不同,水稻对NH4+-N和NO3--N的吸收发生显著改变,水稻幼苗更偏向于吸收NO3--N营养,与正常水分处理相比其对总氮和NO3--N的吸收量显著增加。     

不同水稻基因型的根系形态生理特性与高效氮素吸收

土培盆栽试验下，采用3个氮素吸收效率（NAE）有显著差异的水稻基因型五优244（低NAE）、R83—12（中NAE）和水源349（高NAE）为材料，研究了水稻拔节期根系形态特征和生理特性的基因型差异及其与高效氮索吸收的关系。结果表明，水源349总根长、根密度、根表面积和根干重极显著高于R83．12和五优244，且根系总吸收面积、活跃吸收面积和活跃吸收面积／总吸收面积最大，为高效氮索吸收提供了条件。水源349具有较强的根系耗能、氧化还原力、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶和谷氨酸脱氢酶活性，促进根内碳水化合物的合成及氮吸收和同化，提高了根系伤流强度及可溶性糖和游离氨基酸含量，进而显著提高了地上部氮含量和氮积累量。逐步回归表明，拔节期较高的根密度、根系总吸收面积和地上部氮含量是水稻氮索高效吸收的重要特征，可作为水稻氮素高效管理和遗传改良的可靠指标。     

增硝营养对不同基因型水稻苗期硝酸还原酶活性及其表达量的影响

利用控制条件下的溶液培养方法,研究了增硝营养(NH4+∶NO3-比例为100∶0和50∶50)对两种不同的基因型水稻南光和云粳苗期生长和硝酸还原酶(NR)活性及基因表达量的影响。结果表明,不同基因型水稻在增NO3-营养下生物量、氮素含量、氮积累量的增幅南光大于云粳。NO3-的存在增强了水稻硝酸还原酶的活力和NR基因OsNia1、OsNia2的表达。不同基因在水稻幼苗中,两个品种OsNia2的相对表达量均高于OsNia1。就品种而言,无论叶片还是根系,增硝后南光OsNia2mRNA表达量都高于云粳;南光叶片OsNia1mRNA表达量也较云粳叶片高。增硝营养提高了水稻NR基因的表达,增加了NR活性,促进了水稻NO3-的同化利用,从而增加了氮素在植株地上部的积累同化。南光和云粳相比,前者对NO3-的响应更为强烈。     

氮素形态对不同磷效率基因型小麦生长和氮素吸收及基因型差异的影响

对2种不同磷效率基因型小麦幼苗水培结果表明,NO3-N和NH4NO3-N对小麦植株地上部生长的影响无明显差异,但是对根系生长的影响明显不同。NH4-N对小麦幼苗的生长有明显的抑制作用,且对根系生长的抑制程度显著大于对地上部;对磷低效基因型Jing411的抑制程度明显大于对磷高效基因型Xiaoyan54。NH4NO3-N处理有利于提高植株地上部氮含量和植株的氮吸收效率。Xiaoyan54的植株吸氮量在NH4NO3-N处理中最高,Jing411在NO3-N处理中最高。不同处理对营养液pH值的影响明显不同。NH4NO3-N和NH4-N处理导致营养液pH值降低,NO3-N处理使营养液pH值升高,不同磷效率基因型小麦使营养液pH值降低或升高的程度不同。小麦磷效率基因型差异的表现与否和氮素形态有关,以植株地上部干重为磷效率指标的基因型差异在供应NO3-N时不表现。磷高效基因型Xiaoyan54的生长显著优于磷低效基因型Jing411。     

不同施氮处理对水稻氮素吸收及产量的影响

从水稻高效施肥的角度,通过田间小区试验,分析不同施氮肥处理对水稻氮素吸收及产量的影响。结果表明,在一定氮肥施用量范围内,水稻氮素吸收量及产量随氮肥施用量增加而提高,氮肥施用过量时,水稻氮素吸收量及产量降低;等量的氮肥(210 kg.hm-2)处理下,随着追肥次数的增加,其水稻氮素吸收量及产量也随之提高;在基肥∶分蘖肥∶穗肥∶粒肥=3∶3∶3∶1的情况下,水稻氮素吸收量及产量均达到最高水平。     

不同氮效率水稻品种增硝营养下根系生长的响应特征

试验采用两室分根盒和溶液培养方法,研究了在增硝营养下不同氮效率水稻品种根系生长的响应特征。结果表明,在本试验条件下,与全铵培养下的根系相比,氮高效水稻品种南光在铵硝混合培养下的根系干重和氮积累量显著增加,增幅达33%和41%;同时其根系表面积、根系体积和侧根数增幅均达到显著水平,但根系长度却无明显增加。氮低效水稻品种Elio在铵硝混合培养下的根系生长差异均不显著。这表明氮高效水稻品种南光的根系生长对增硝营养的响应度强,进而促进了根系对氮素的吸收利用。从本试验的结果可推论,水稻对增硝营养的强响应度可能是水稻氮素高效吸收利用的生理机制之一。     

根系通气组织发育程度对水稻苗期生长及氮素吸收的影响

水稻苗期由于根系通气组织发育不完善导致根际缺氧是限制水稻生长的因素之一。本研究在水培条件下通过施用不同种类通气组织刺激剂，硝普钠、亚硒酸钠、硫氢化钠，研究其对水稻苗期生长、氮素积累、根系内部通气组织发育（孔隙度）及外部形态、根际氧含量的影响。结果表明，不同通气组织刺激剂均能通过刺激通气组织发育改善根际氧环境从而促进苗期水稻生长。其中施用0.01 mmol/L亚硒酸钠处理效果最佳，植株干重、氮积累量、根孔隙度及根际氧含量分别较不添加刺激剂的对照处理显著增加36.7%、16.1%、70.5%和39.9%。无论是生物量还是氮积累均与水稻苗期通气组织发育程度存在一个明显的突变阈值（42.0%）。当孔隙度小于该阈值时，孔隙度每增加1%时，单株水稻生物量和氮积累量分别显著增加6.5及0.2 mg；而当孔隙度超过阈值时，二者则迅速降低。因此，苗期添加适宜浓度的通气组织刺激剂可以通过提高根系泌氧来缓解苗期水稻根际环境中溶解氧不足对水稻发育的抑制，同时也为提高水稻氮素吸收提供新的思路。     

NO3-和NH4+对水稻和旱稻生长及水分利用的影响

用分根法研究NO3-和NH4 对水稻‘越富’和旱稻‘297’生长和水分利用的影响,结果表明:与水稻相比,旱稻在NO3-中的生长最好。NH4 提高氮素在水稻根中的分配比率,同时也提高了水稻和旱稻根系在NO3-/NH4 处理中NH4 一侧的吸氮速率。旱稻水分利用率高于水稻,且二者的水分利用率都遵循NH4 >NH4NO3≥NO3-的规律。     

NH4+对不同基因型棉花幼苗K+吸收和利用的影响

溶液培养条件下研究了NH4+对棉花不同基因型幼苗干物质积累以及K+吸收和利用的影响。结果表明,NH4+在不同供钾条件下均显著降低了棉花幼苗的干重、钾吸收量和钾利用指数,低钾条件下（K+ 0.03 mmol/L）尤其如此。中等供钾（K+ 0.5 mmol/L）在一定程度上缓解了NH4+对棉花幼苗干物质积累以及K+吸收和利用的抑制; 充分供钾 （K+ 2.5 mmol/L）却未能在中等供钾的基础上进一步减轻NH4+的毒害作用。鲁棉研22苗期的干物质积累在不同供钾条件下受NH4+影响的程度均较153018品系大,这主要与其体内钾利用能力受NH4+影响较153018大有关。     

不同硝响应型水稻品种苗期根系生长对增硝营养的响应

利用控制条件下的水培试验方法,研究了两种铵硝配比(NH4+/NO3-为100/0和75/25)营养条件对4种不同硝响应型水稻品种苗期根系生长的影响。结果表明,在增硝营养(NH4+/NO3-为75/25)条件下,不同水稻品种NO3-的反应差异明显。与全NH4+营养条件相比,增硝营养条件下对NO3-强响应的水稻品种南光的根系干重和氮积累量显著增加,增幅达50%和79%;同时南光的根系总根长、总不定根长和总侧根长增幅均达到显著水平;不定根数、新根数和侧根数亦显著增加;平均不定根长和平均侧根长差异不显著;对硝弱响应型的水稻品种上海97、辽粳和Elio在增硝营养培养下的根系不定根、新根和侧根的长度和数量差异均不显著。这表明增NO3-营养仅仅促进了对NO3-强响应型水稻南光根系的不定根和侧根的发生,进而促进根系对氮素的吸收,并没有促进不定根和侧根的伸长。从本试验的结果可推论,水稻根系对硝态氮的响应度强弱可能是水稻品种氮素效率差异性的因子之一。     

铵态氮/硝态氮对水稻铝吸收的影响及其机制研究

选用两个水稻品种武运粳7号（耐铝品种）和扬稻6号（铝敏感品种）作为实验材料,利用水培试验,通过长期和短期处理相结合的方式研究了NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响及其作用机制。结果表明,与NH4+-N相比,NO3--N促进了水稻对Al的吸收。而且随着NO3--N浓度的提高,水稻根中Al含量显著增加,随着NH4+-N浓度的提高,水稻根中Al含量显著降低。这些结果表明NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响具有浓度效应。当向Al溶液添加pH缓冲剂后,NH4+-N和NO3--N对根尖Al累积的影响变小,表明NH4+-N和NO3--N处理下溶液pH的变化可能是NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收影响不同的一个原因。     

Inhibition of nitrogen uptake by rice after wheat straw application determined by tracer NH4 +-15N

This experiment was carried out to determine whether the delay in rice growth associated with wheat straw application, especially at the early stage, was due to the acceleration of N assimilation or N uptake inhibition.

Tracer ¹⁵N was used for rice plants cultivated in pots. After 24 h of tracer application the plants and soils were sampled for analysis. Seventeen days after transplanting, N uptake of rice decreased and the amount of unavailable tracer remaining in soil increased by wheat straw application. At the booting stage, 6 d before heading, N uptake was larger and the amount of remaining tracer was lower in the plots in which wheat straw was applied than in the control.

It was obvious that the decrease of N uptake by wheat straw application was caused by N uptake inhibition and not by N starvation for a period of time at the early stage. The inhibition was removed at the booting stage.     

施氮水平对五种苹果砧木生长以及氮素吸收、分配和利用特性的影响

以一年生平邑甜茶（M. hupehensis Rehd.）、 八棱海棠（M. micromalus Makin）、 楸子［M. micromalus (Willd) Borkh.］、 新疆野苹果［M. micromalus (Ledeb.) Roemer］、 东北山荆子（M. baccata Borkh.）为试材,采用15N示踪技术,研究了施氮量对5种砧木生长及15N吸收、 分配和利用特性的影响。结果表明, 砧木的生物量、 根系总表面积、 总根长和根尖数均随施氮量的增加而增加,但不同砧木增加的程度不同,且地上部生长量对氮素的反应比地下部更敏感。平邑甜茶的生物量最大,楸子的根系总表面积、 总根长和根尖数均最大; 东北山荆子的生物量、 根系总表面积、 总根长和根尖数均最小。不同品种的15N利用率随施氮量增加变化不同且差异显著,并与根系总表面积存在显著正相关关系; 楸子的15N利用率最高,东北山荆子的最低。低氮处理（N1）中各器官从硝态氮中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献（Ndff）从大到小顺序为根叶茎,高氮处理（N2）中各器官的Ndff值从大到小顺序为叶根茎。不同砧木的Ndff随施氮量增加变化不同。各砧木15N均主要分配在叶中,其次是根,茎中最少。     

不同基因型水稻苗期氮营养特性差异及综合评价

氮肥过量施用,不仅造成氮肥大量流失,还增加了农业生产成本,对生态环境带来了巨大的威胁。筛选氮高效基因型水稻品种是提高氮素利用效率、降低环境污染的有效途径。本文利用营养液培养方法,研究了55个水稻品种(系)在相同供氮水平(40 mg·L~(-1))、不同供氮形态(NH_4~+-N和NO_3~–-N)条件下苗期吸收与积累氮素的差异。并采用隶属函数法将评价指标进行标准化,基于氮效率综合值,运用分层聚类热图分析,进行55个水稻品种氮效率类型的划分,为氮高效水稻品种的筛选提供依据。在NH_4~+-N和NO_3~–-N培养下,不同水稻品种的整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、根系氮含量、茎叶氮累积量差异性显著,变异系数分别在0.69~0.80和0.57~0.74之间。通过因子分析发现,在NH_4~+-N和NO_3~–-N培养条件下的主成分情况相同,第1主成分由整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、整株氮累积量、茎叶氮累积量、根系氮累积量决定,主要为反映植株的生物量及氮素累积量指标;第2主成分由不同器官的氮含量决定。综合水稻苗期氮素吸收累积变异特征及因子分析,将整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、茎叶氮累积量作为水稻苗期氮高效综合评价指标。根据隶属函数法计算出的氮效率综合值和采用欧氏距离平方拟合的分层聚类热图,55个供试水稻品种可分为氮高效型、氮中效型、氮低效型3大类,分别占供试品种总数的10.91%、27.27%、61.82%。在NH_4~+-N和NO_3~–-N供应条件下,初步确定‘广两优3905’、‘甬优9号’、‘中籼2503’、‘Ⅱ优602’、‘两优766’和‘深两优1813’为氮高效型品种。     

铵硝比例对不同基因型小白菜硝酸盐积累影响机理研究

本研究以前期工作中筛选出的硝酸盐积累量存在显著差异的2个不同基因型小白菜品种为材料,在人工气候箱水培条件下研究了不同铵硝比例对小白菜硝酸盐积累量、硝酸还原酶活性（NRA）和硝酸盐吸收基因NRT1和NRT2的表达量的影响。结果表明,不同铵硝比例对小白菜硝酸盐积累量有显著影响,且存在基因型差异。四月慢对硝酸盐吸收、积累及同化利用的能力都强于华冠青梗菜,尤其是在高NO3- 比例处理时。与华冠青梗菜相比,四月慢对NO3- 的同化利用的能力更不易受铵硝比例的影响。NRT1和NRT2主要在根部表达,且NRT1的表达量显著高于NRT2,NRT1和NRT2的表达量变化规律只能在一定程度上解释小白菜不同基因型间硝酸盐积累量的差异,小白菜不同基因型品种间硝酸盐积累量差异的机理还需要进一步研究。     

不同硝铵比氮素供应对广藿香生长及药效成分的影响

【目的】探讨不同硝铵比氮素营养对广藿香生长、产量、生理效应、挥发油及药效成分的影响,为提高广藿香的产量和药用品质提供氮肥施用依据。【方法】以海南藿香为研究材料进行了砂培盆栽试验。设5个不同NO₃–-N/NH₄+-N比处理为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100,每隔10天浇一次,每次250 mL/盆,每盆定植1株6 cm高的广藿香组培苗。采收期分为定植后60、120、180、240天,每个处理每次采取4盆,分析了广藿香生长指标、叶绿素、抗氧化活性及药效成分。【结果】硝铵比为75∶25的处理更能促进广藿香的株高、茎粗、分蘖数、叶面积指数、地上部鲜重、地上部干重、茎含油率、叶含油率、全株含油率和单株含油量增加,也有利于叶绿素a和叶绿素a + b含量提高。硝铵比为75∶25处理的广藿香植株N、P、K、Ca、Mg元素吸收最多,硝铵比为25∶75和0∶100处理的较低。硝铵比为50∶50的处理有利于叶绿素b含量和苯丙氨酸解氨酶 (PAL酶) 活性的提高,有助于广藿香茎叶的广藿香酮的提高。硝铵比为25∶75和50∶50的处理更有利于羟自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基清除率的提高。硝铵比25∶75处理有利于广藿香茎叶广藿香醇和其他主要药效成分含量的提高。全硝态氮和全铵态氮 (硝铵比为100∶0和0∶100) 处理不利于或抑制广藿香茎叶油的药效成分形成和积累。【结论】供应硝铵比为75∶25的氮更能促进广藿香生长和光合效能的提高,硝铵比为50∶50、25∶75处理更能促进广藿香主要药效成分含量的提高。