不同基因型糯玉米氮素吸收利用效率的研究 II.氮素积累动态的基因型差异

为了解糯玉米氮素积累进程的变化规律,阐明不同生育时期氮素积累的基因型差异及其对产量形成的作用,分析了31个糯玉米品种在同一施氮水平下四叶期、拔节期、大口期(12叶期)、开花(吐丝)期、鲜穗采收期和成熟期的植株氮素积累量。结果表明,植株氮素含量随生育进程逐渐下降,植株氮素积累量随生育进程的增加呈不对称的S型曲线变化,可用Richards方程拟合。不同品种各生育时期的氮素含量和积累量均存在显著差异。鲜穗高产品种主要在大口至开花阶段增加了吸氮量;而鲜子粒及成熟子粒高产品种主要在大口至开花,其次在开花至鲜穗采收阶段增加了吸氮量。通径分析表明,氮素积累过程主要影响氮素积累总量的高低,而对氮素利用效率影响较小。氮素积累过程S型曲线的Richards方程特征参数品种间差异显著。最大积累速率大、活跃积累期长、快增期的积累速率大和持续时间长对提高品种的氮素吸收总量有利。属于高产、氮素吸收量大、氮素利用效率高的基因型有6个品种,其大口至开花及开花至鲜穗采收阶段的吸氮量平均值分别为1.136和0.554.g/plant,比其它品种分别高24.3%和37.8%;最大积累速率和快增期的积累速率分别为0.068和0.059.g/(d.plant),比其它品种分别高15.8%和15.9%。活跃积累期和快增期的持续时间平均值分别为63.4和29.5.d,比其它品种分别延长了1.9和0.9d。     

甜玉米氮素积累和分配的基因型差异

为了解甜玉米高产品种氮素积累和分配的规律,阐明不同生育阶段氮素积累和分配的基因型差异,及其对产量形成及氮素利用效率的作用,分析了22个甜玉米品种在同一施氮水平下拔节期、开花期和鲜食期的植株氮素积累量和分配量。结果表明,甜玉米品种不同阶段的氮素积累和分配存在着显著的基因型差异。随着生育进程的推进,植株氮素含量逐渐下降,氮素积累量逐渐上升,不同生育阶段的氮素积累量以拔节到开花期最高;氮素在开花前主要分布在叶片中,在开花后开始由叶片逐渐向果穗转移。到鲜食期,甜玉米不同品种果穗中氮素分配量最高,占全株氮素总积累量的41.32%,其次为子粒,氮素分配量占全株氮素积累量的28.53%。高产品种拔节—鲜食期氮素积累量高,鲜果穗高产品种在鲜食期叶片和子粒中的氮素分配较高,鲜子粒高产品种在鲜食期叶片和雄穗中氮素分配量较高且轴中氮素分配量较低。鲜果穗氮素利用效率高的品种主要是由于其减少了开花—鲜食期的氮素积累量,其次是减少了拔节—开花期的氮素积累量,且其在鲜食期叶片、轴和叶鞘中的氮素分配量较少。鲜子粒氮素利用效率和各阶段的氮素积累量及鲜食期各器官的氮素分配量无显著相关关系。     

不同基因型糯玉米氮素吸收利用效率的研究Ⅰ.氮素吸收利用的基因型差异

为明确糯玉米的氮素吸收利用特性及为因种施肥和氮素高效利用提供依据,开展了同一氮素供应水平下31个糯玉米品种氮素吸收利用的基因型差异研究。结果表明,生产鲜穗、鲜子粒和成熟子粒糯玉米的氮素利用效率品种间变异范围分别为57.829~8.65、39.436~1.31和31.705~3.70 kg/kg。聚类分析指出,无论其收获产品是鲜穗、鲜子粒还是成熟子粒,均属于高产、氮素高效吸收利用的品种有6个,其百公斤鲜穗、鲜子粒及成熟子粒需氮量平均值分别为1.244、1.884和2.091 kg。通径分析表明,提高品种鲜穗和鲜子粒产量,改良吸氮总量起主导作用;提高成熟期子粒产量,改良吸氮总量和氮素利用效率并重。     

不同基因型糯玉米氮素吸收利用效率的研究Ⅲ.氮素分配转移特性的基因型差异

为了解糯玉米氮素分配转移规律及其与氮索吸收利用的关系，揭示氮素分配转移的基因型差异及其对产量形成的作用，本文在同一氮素供应水平下研究了31个糯玉米品种的氮素分配转移特性。结果表明，糯玉米生育期间氮素的分配中心是随生长中心转移而变化的，开花前主要分配在叶片和茎秆中，开花后氮素的分配中心开始由茎、叶转向雌穗，并逐渐以子粒建成为中心。糯玉米不同品种各器官氮素转移率及其对收获产品的贡献率存在显著差异。相关分析表明，氮素转移率主要影响产量、氮素利用效率及氮收获指数的高低，而对氮素吸收总量的影响较小。通径分析表明，鲜穗高产品种茎秆的氮素转移率较高，鲜子粒高产品种茎秆和雄穗的氮素转移率较高，成熟子粒高产品种叶片、苞叶及穗轴的氮素转移率均较高；叶片的氮素转移率高有利于品种鲜穗、鲜子粒及成熟子粒氮素利用效率的提高。属于高产、氮素吸收量大、氮素利用效率高基因型的6个品种，其鲜食期和成熟期的氮素总转移率平均值分别为25．53％和47．60％，比其他品种分别高27．48％和22．94％；鲜食期和成熟期的子粒氮收获指数平均值分别为0．35和0．62，比其他品种分别高8．43％和9．90％。     

不同基因型糯玉米氮素吸收利用效率的研究 工．氮素吸收利用的基因型差异

为明确糯玉米的氮素吸收利用特性及为因种施肥和氮素高效利用提供依据，开展了同一氮素供应水平下31个糯玉米品种氮素吸收利用的基因型差异研究。结果表明，生产鲜穗、鲜子粒和成熟子粒糯玉米的氮素利用效率品种间变异范围分别为57．82～ 98．65、39．43～ 61．31和31．70～ 53．70 kg／kg。聚类分析指出，无论其收获产品是鲜穗、鲜子粒还是成熟子粒，均属于高产、氮素高效吸收利用的品种有6个，其百公斤鲜穗、鲜子粒及成熟子粒需氮 量平均值分别为1．244、1．884和2．091 kg。通径分析表明，提高品种鲜穗和鲜子粒产量，改良吸氮总量起主导作用；提高成熟期子粒产量，改良吸氮总量和氮素利用效率并重。     

甜玉米氮素吸收利用的基因型差异

以近年来育成的22个甜玉米品种为材料,在同一供氮水平下对其氮素吸收利用的基因型差异进行了研究。结果表明,不同品种产量、氮素积累量和氮素利用效率都存在着显著差异。氮素积累量变幅为126.6～243.8 kg/hm2,鲜果穗和鲜子粒氮素利用效率的变幅分别为43.5～62.0 kg/kg和28.4～46.0 kg/kg。聚类分析结果看出,鲜果穗、鲜子粒均表现为高产、氮素积累量大、氮素利用效率高的品种是金凤5号、穗美9701和金师王,其氮素积累量均值为214.4kg/hm2,鲜果穗和鲜子粒的氮素利用效率分别为50.8kg/kg和38.2kg/kg。通径分析表明,氮素积累量对不同品种产量的作用大于氮素利用效率对产量的作用,说明鲜食甜玉米品种的高产关键在于改良品种的氮素积累量,并在此基础上提高氮素的利用效率。     

不同施氮水平对南方甜玉米氮素吸收利用的影响

【目的】探明南方鲜食玉米区高产条件下施氮量对甜玉米产量、氮素利用及其转运规律的影响。【方法】于2015年和2016年,选用国审甜玉米品种粤甜16为供试材料,设置N (0、100、150、200、250、300、450 kg/hm2) 7个施氮量处理进行连续2年的大田试验。在拔节期 (8片展开叶)、大喇叭口期 (12片展开叶)、雄穗开花期和乳熟收获期测定甜玉米植株及各器官干重、氮养分含量,研究分次施肥条件下,不同施氮量对甜玉米乳熟收获期植株体内的氮养分吸收积累与分配比例、氮收获指数和效率,以及对不同生育时期植株、叶片、茎鞘氮素积累的影响。【结果】在2个生长季,施氮量均显著影响甜玉米鲜穗产量、植株总氮素积累量、氮素收获指数、氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力。随着施氮量 (0～450 kg/hm2) 的增加,鲜穗产量、植株氮素总积累量呈现先增加后保持上下小幅波动的趋势;氮肥农学效率先增加后下降;氮肥利用率、氮肥偏生产力持续下降。在施氮量为N 250 kg/hm2时,粤甜16的鲜穗产量、植株氮素总积累量达到或接近最高,两年平均值分别为17544 kg/hm2和145.6 kg/hm2;而氮肥农学效率达到最高值,两年平均值为48.4 kg/kg;氮素利用率和偏生产力两年平均值分别为28.5%、70.2 kg/kg,处于中间水平;鲜穗产量、植株氮素总积累量和氮肥农学效率均达到最大。施N 250 kg/hm2提高了茎鞘、叶片的氮素转运量和花后氮素同化量,氮素茎鞘转运、叶片转运和氮素花后同化对鲜穗的贡献率两年平均值分别为48.8%、10.2%、41.0%。甜玉米整株氮素积累随生育进程持续增加,乳熟期最高,日均最高积累速率在8展叶至12展叶期;叶片和茎鞘的氮素积累进程呈单峰曲线,在雄穗开花期达到峰值,日均最快积累速率分别在8展叶至12展叶、12展叶至雄穗开花期。施氮能提高各器官在各生育时期的氮素积累量和积累速率,但不改变氮素积累变化趋势。【结论】在本试验条件下,采用多次施肥,施N 250 kg/hm2可提高氮肥农学效率,有效调控开花前氮素转运及花后吸收同化,促进鲜穗氮素积累,实现甜玉米高产高效。     

不同类型专用小麦氮素吸收积累差异研究

2000至2002年在田间条件下,研究3个不同类型专用小麦品种(强筋小麦皖麦38、中筋小麦扬麦10号和弱筋小麦宁麦9号)氮素吸收积累差异。试验结果表明,成熟期植株含氮率与子粒含氮率均以强筋小麦皖麦38最高,弱筋小麦宁麦9号最低。成熟期植株氮积累量为皖麦38最高,子粒氮积累量为扬麦10号最高。不同品种不同生育阶段吸收的氮素占一生总氮量的比例不同,弱筋小麦宁麦9号在出苗拔节期氮积累量占整个生育期中的比例较其它品种高,而强筋小麦皖麦38在开花成熟期较其它两个品种高。结果还表明,不同类型专用小麦品种每生产百公斤子粒所需吸收的氮量也不相同。     

不同氮效率的玉米自交系氮素生产效率分析

试验研究了不同氮水平下27个玉米自交系的氮素生产效率。结果表明,高氮和低氮水平下,高产氮高效型玉米吐丝期干物质积累量高于低产氮低效型,吐丝期氮素干物质生产效率最高。施氮后,氮素子粒生产效率和氮素干物质生产效率均下降。高氮条件下,氮素子粒生产效率与成熟期氮素干物质生产效率达到极显著正相关;低氮条件下,氮素子粒生产效率与吐丝期、灌浆期、成熟期氮素干物质生产效率呈显著相关性。高氮和低氮条件下,高产氮高效型生育后期植株氮积累量高于低产氮低效型,氮积累量的差异主要在于吐丝后氮积累,高产氮高效型生育后期根系具有强吸收能力,子粒氮素利用效率高;施氮后,后期氮吸收能力进一步增强。     

施氮时期对超高产夏玉米产量及氮素吸收利用的影响

选用登海661（DH661）和郑单958（ZD958）为试材,研究了超高产条件下施氮时期对夏玉米子粒产量、氮素利用率以及转运特性的影响。结果表明,拔节期一次性施氮较不施氮增产不显著;随着施氮次数的增加产量显著提高,灌浆期施氮可以显著提高粒重,从而提高产量。拔节期、大口期、花后10d按2:4:4施氮,DH661产量可达14188.9 kg/hm2;基肥、拔节期、大口期、花后10d按1:2:5:2施氮,ZD958产量可达14529.6 kg/hm2。生长期内分次施氮及灌浆期施氮可显著提高植株和子粒中氮素积累,延长氮素积累活跃期;同时可以显著提高氮素收获指数、氮肥农学利用率、氮素表观回收率和氮肥偏生产力。DH661和ZD958在2:4:4和3:5:2施肥方式下开花前和开花后氮素吸收比例分别为51:49和60:40。开花前分次施氮可显著提高氮素转运量和转运效率,灌浆期施氮可显著提高花后子粒氮素同化。DH661和ZD958在2:4:4和3:5:2施肥方式下花后氮素同化量分别占子粒吸氮量63.0%和50.5%。本试验条件下,DH661采用拔节期、大口期、花后10d按2:4:4施入,ZD958基肥、拔节期、大口期、花后10d按1:2:5:2施入或拔节期、大口期、花后10d按3:5:2施入可提高氮素利用率,实现高产高效。     

The dynamics of soil-soluble nitrogen and soil-retained nitrogen in greenhouse soil

Field experiments were conducted to determine the effects of nitrogen (N) fertilization and manure addition on the soil-soluble nitrogen (SSN) (soil mineral N (SMN); soil-soluble organic N (SSON)) and soil-retained N (SRN) (soil fixed ammonium; soil microbial biomass N). The combined application of manure and inorganic N (different N fertilizer rates: M3N0, M3N1, M3N2, and M3N3; different manure rates: M0N2, M1N2, M2N2, and M3N2) was used in a greenhouse fertilization experiment. SSN and SRN increased with increasing N rate up to M3N2. SSON decreased with increasing manure rate and was the highest in the M1N2, whereas SMN and SRN were the highest in the M3N2, and increased with increasing manure rate on all sampling dates. Both SSN and SRN declined significantly with increasing soil depth in the different application rates of manure (p < .05). Moreover, the SSN and SRN significantly varied with plant growth and followed a different pattern during the growing season. SSN and FA peaked in the first ear fruit period, but SMBN was at its highest level in the second ear fruit period. There was a significant positive relationship (p < .05) between SSN and SRN throughout the plant growing season, and the annual apparent loss of N in the M3N3 was the highest. The combined application of inorganic N fertilizer and manure at an appropriate rate may be an effective strategy for maintaining the long-term health of greenhouses.     

The biology of nitrogen transformations

Abstract. A brief resumé of the organisms involved in the nitrogen cycle is given. Benefits accruing to micro-organisms are considered in two categories: (1) where the reaction product is incorporated into cells (nitrogen-fixing and nitrate assimilating species), (2) where the reaction is used to provide energy for growth (nitrifying and denitrifying species). Some aspects of nitrogen cycling in soils are briefly considered, including inhibition of nitrification, the importance of C/N ratios and nitrate pollution.     

The effect of inorganic nitrogen on the added nitrogen interaction of soils in incubation experiments

A laboratory incubation experiment was conducted to study the effect of indigenous inorganic N on the immobilization of applied N and on the occurrence of an added N interaction (ANI). Samples of six Mollisols from Illinois were incubated with ¹⁵N-labelled (NH₄)₂SO₄ (100 or 200 mg N kg^-1 soil), with or without the use of 0.01 M CaCl₂ to extract inorganic N (mainly NO _inf3 ^sup- ) before incubation. From 6 to 49% of the N applied was immobilized, higher percentages being obtained with unextracted soils than with the extracted soils and with the higher rate of N addition. Net mineralization of native N occurred in both the unextracted and extracted soils, but was more extensive in the unextracted soil and increased with the addition of N. The increases were accompanied by a positive ANI, which usually exceeded the amount of applied N immobilized and increased with the rate of addition. The ANI values observed with extracted soils were attributed to increased mineralization of native organic N.     

甘蔗氮素吸收利用的生理机制研究进展

施用氮素是甘蔗产量的重要保证,目前氮肥的过量施用已经成为阻碍我国甘蔗产业发展的主要限制因子之一,高氮肥的施用不仅增加了甘蔗生产成本,还造成了环境污染和土壤酸化。如何在持续提高甘蔗产量的同时,控制或降低氮肥的施用量,减少因氮肥过量施用带来的甘蔗生产成本上涨和环境污染,已经成为我国甘蔗产业面临的重要科学问题。本文主要从甘蔗氮素利用的生理机制,甘蔗氮素在各器官的分布特征,参与甘蔗氮素吸收、同化、运输相关酶的生理特性等方面介绍了甘蔗氮素生理研究进展,以期为提高甘蔗氮素利用效率及甘蔗氮肥高效管理提供理论依据。     

施氮量对夏玉米碳氮代谢和氮利用效率的影响

本试验研究了施氮量（0、90、180、270 kg/hm2）对夏播玉米CF008、金海5号和郑单958碳氮积累、运转及氮肥利用的影响。结果表明,3个品种的茎叶碳氮积累量、成熟期地上部总氮量均为在施氮量180 kg/hm2或270 kg/hm2下较高,但是最终碳氮运转率、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥利用率均在施氮量90 kg/hm2下较高。本试验中,碳运转率与产量呈正相关,氮运转率与氮肥利用率呈正相关,表明较高的碳氮运转率可以促进产量和氮肥利用率的提高。本研究在施氮量90 kg/hm2下,CF008和金海5号茎鞘的C/N值在吐丝期和成熟期分别为22.11～22.91、35.66～54.23,叶片的C/N值分别为4.32～5.11、9.06～10.57;在施氮量90～180 kg/hm2下,3个品种夏玉米产量达到了10688～11461 kg/hm2;CF008和金海5号的氮肥利用率达到了31.55%～49.33%,而郑单958的氮肥利用率仅为15.11%～19.20%。     

硝酸磷肥中氮含量测定方法的研究

研究了硝酸磷肥中总氮量的测定，在测定过程中，在浓硫酸的存在下，硝酸根与过量尿素发生反应，过量尿素水解成铵根离子，加入一定量的中性甲醛，生成定量的酸，用碱标准溶液滴定，所得结果和国标法（真值）比较，相对误差在0．4％以内，具有较高的准确度和精密度。文章还对测定条件做了正交实验，选择了最佳实验条件，通过试验，说明了这种方法的可行性。     

The application timing of nitrogen fertilizer

This paper is concerned with factors affecting a farmer's decision concerning the timing of nitrogen ferilizer application. These factors include the expected nitrogen loss associated with different application times, the expected seasonal fluctuations in nitrogen fertilizer prices and operating costs, and the perceived risk of not being able to apply nitrogen fertilizer during the growing season. This paper shows that a split application of nitrogen fertilizer is an optimal strategy for both risk-neutral and risk-averse cotton farmers in the United States if there is a possibility that they may be unable to apply nitrogen fertilizer after planting. Furthermore, a risk-averse cotton farmer relative to a risk neutral farmer will apply more nitrogen fertilizer prior to planting.The authors are with the Economic Research Service, U.S. Department of Agriculture, Washington, DC. The views expressed are those of the authors and do not necessarily represent the policies of the U.S. Department of Agriculture or the views of other U.S. Department of Agriculture staff members. They would like to thank the anonymous referees for useful suggestions. Senior authorship is not assigned.