植物根系对养分缺乏和毒害的适应及其与养分吸收效率的关系

根系是植物对养分最敏感的部位,直接与养分接触,参与养分的吸收过程,在养分胁迫(缺乏或毒害)下最先引起反应。植物在低氮、低磷、低钾和元素中毒胁迫下,其形态和生理上都发生一定的变化。综述了养分缺乏和元素毒害胁迫下植物根系形态的变化、生理反应、分子生物学基础及其与养分吸收效率和对元素毒害的抗性的关系。     

夏玉米根系活性、养分吸收和产量对不同施肥方式的响应

采用盆栽试验方法研究夏玉米根系脱氢酶活性、植株氮磷钾养分吸收、干物质积累和产量对不同施肥方式的响应,以期为夏玉米合理施肥提供理论依据。结果表明:与农民习惯施肥(T6)比,推荐施肥量分2层施用的T4效果最佳,其成熟期干物质积累量增加30.4%,氮、磷、钾养分吸收量分别提高30.6%、28.5%、26.4%,增产34.3%;推荐施肥量分3层施用的T5效果次之,其成熟期干物质积累量增加13.1%,25～35 cm根系脱氢酶活性显著提升40.3%,氮、钾养分吸收量分别提高5.7%、7.7%,增产16.0%。推荐施肥量分层施用配施有机肥能满足玉米后期养分需求,促进根系下扎,有效促进各土层根系脱氢酶活性,提高干物质与氮、磷、钾养分积累量,增产效果显著;综合以推荐施肥量分2层施用(推荐施肥量一半氮肥施在5～15 cm,另一半氮肥和全部磷钾肥、生物有机肥施在15～25 cm)的处理较为合适。     

不同养分配比对高粱根系生长及养分吸收的影响

为探明高粱养分吸收和根系生长对氮、磷、钾胁迫的响应,通过长期定位试验,在高粱/玉米轮作条件下研究了不同养分配比NPK、PK、NK、NP、CK对高粱根系生长及养分吸收的影响。结果表明:与NPK相比,长期不施氮肥(PK)条件下高粱总根长增加18.29%,总根体积降低26.52%,且根系主要分布在0~10 cm土层,直径小于0.5 mm细根所占比例显著增加。不施磷肥(NK)显著抑制了高粱根系生长,总根长、总根表面积和总根体积分别降低24.03%、27.48%和41.29%。不施钾肥(NP)对细根生长有明显抑制作用。不施氮、磷、钾均降低高粱对相应养分的吸收和累积,不施氮促进了营养器官中氮和钾素向籽粒转运,不施磷或钾肥抑制了氮、磷及钾的转运。高粱对养分的吸收、积累和转运与根系形态有关,不同养分积累与运转与根系形态关系表现不尽相同:氮素、钾素积累和转运与根系形态具有较好的相关性,氮素的积累和转运与植株生物量和产量的相关性大于磷素和钾素。综上,高粱根系形态及养分吸收对氮、磷及钾胁迫响应不同,该研究可为不同养分瘠薄地高粱高效栽培提供理论依据。     

柚木优良无性系根系养分吸收动力学研究

以4个柚木优良无性系1年生苗木为试材,采用营养液培养和离子消耗曲线模拟方法,测定了根系的Ca2+、Mg2+、K+、NO-3吸收动力学参数。结果表明,以根系总吸收面积和总干重计算的Ca2+、Mg2+、K+、NO3-最大吸收速率相接近。在Ca2+、Mg2+、K+、NO3-最大吸收速率(Vmax)及离子流入速率(α值)指标上,不同基因型之间差异较大,而在养分离子吸收亲合力(Km)指标上,则没有明显差异。缅甸种源无性系VI-23根系对Ca2+、Mg2+、NO3-的Vmax及α值均为最大,而印度种源无性系70-12根系则对K+的Vmax及α值为最大,表明缅甸种源无性系VI-23为Ca、Mg和NO3--N硝态氮高效吸收基因型,印度种源无性系70-12为钾高效吸收基因型。     

烤烟根系分泌物对烤烟幼苗生长和养分吸收的影响

连作是烟草栽培中的普遍现象,已引起生长抑制、产量下降和品质恶化等问题。本试验采用溶液培养的方法,在培养液中分别加入未分组和分组后的烤烟根系分泌物,研究根系分泌物对烤烟幼苗生长和养分吸收的影响。结果表明,加入未分组的烤烟根系分泌物显著抑制幼苗的生长,降低根系活力,并随加入量的增加抑制作用增强;加入酸溶性、碱溶性、中性组分的根系分泌物,均降低幼苗根系活力,以中性组分的抑制作用较强。三种不同组分的根系分泌物均显著降低根系对NO3-、PO43-、K+离子的吸收,其中中性组分对NO3-吸收的影响最大,而酸溶性组分对K+的吸收抑制作用较强。推测在烤烟根系分泌物中,可能存在多种抑制烤烟生长和养分吸收的化学物质。     

不同耕作方式对玉米根系特性及养分吸收转运的影响

  【目的】  耕作方式影响玉米根系的生长发育及养分吸收，比较东北中部雨养区不同耕作制度下玉米根系生长和养分吸收特征，为建立合理的耕作方式提供理论依据和技术支撑。  【方法】  2011―2012年，在吉林省连续进行了2年的田间定位试验，设置4种耕作方式:浅灭茬后直接播种 (对照，T1)，苗带深松后镇压 (T2)，行间深松且苗带镇压 (T3)，苗带行间全部深松 (T4)。在6展叶期、吐丝期和生理成熟期，取0—60 cm土层的植株根系样品，分析玉米产量、养分吸收转运及根系生长发育特征。  【结果】  不同耕作方式下玉米产量差异显著 (P < 0.05)，两年平均值表现为T3 > T2 > T1 > T4，T2处理和T3处理的产量分别比T1处理增加8.1%和10.2%。与T1处理相比，T2和T3处理均增加了玉米吐丝后氮磷钾养分累积量，吐丝后累积养分对籽粒的贡献率显著增加 (P < 0.05)。T2和T3处理下的氮、磷、钾累积量对籽粒的贡献率分别比T1处理增加了0.4%～3.6%、16.9%～33.8%、70.5%～82.1%，T3处理增幅高于T2处理。T2和T3处理显著增加了玉米各生育期的总根干重、总根长和总根表面积 (P < 0.05)，其中，6展叶期至成熟期，总根干重、总根长、总根表面积的增幅分别为9.8%～22.8%、16.1%～33.1%、19.9%～38.2%。T2和T3处理在各土壤剖面的根系形态均优于T1处理，其中以T2处理最佳，且在20—40 cm土层间差异最为显著 (P < 0.05)。与T1处理相比，T3处理下各生育时期在20—40 cm土层的根干重、根长、根表面积平均增幅为34.1%、48.3%、47.8%，根直径平均增幅为22.1%。  【结论】  与浅灭茬后直接播种相比，苗带行间全部深松不利于根系发育，而行间深松且苗带镇压方式促进了根系的生长发育和纵向延伸，尤其是在20—40 cm土层根系干重、根长和根表面积明显增加，有利于根系对深层土壤养分的吸收利用，进而提高玉米花后累积养分对籽粒的贡献率，增加产量。     

紫云英翻压量对单季晚稻养分吸收和产量的影响

通过2年田间试验,研究了不同紫云英翻压量对单季晚稻养分吸收、 养分利用效率和产量的影响,并以此确定紫云英鲜草的最佳翻压量。试验设CK（不施肥）,CF（常规施化肥）和4个紫云英鲜草翻压量（30、 60、 90、 120 t/hm2）共6个处理。结果表明,在所有紫云英翻压处理中,稻谷中氮、 磷、 钾吸收量,水稻氮、 磷、 钾的养分农学利用效率和稻谷产量均以翻压紫云英鲜草60 t/hm2处理最高。与不施肥处理相比,施化肥和紫云英翻压处理分别增加稻谷产量11.8% 和7.4%1~3.5%。将紫云英作为单季晚稻的唯一肥源不会产生僵苗现象,并可获得高产。     

水、氮供应和土壤空间所引起的根系生理特性变化

在限制根系生长的胁迫条件下.,研究了补充和不补充供应水、氮对玉米根系生理特性及养分吸收的影响。结果表明.,正常生长条件下.,水、氮供应促进了根系生长.,增加了根系吸收总面积、活跃吸收面积和TTC还原量.,促进了根系对养分的吸收.,从而提高了产量.;限制根系生长.,水分的作用与正常条件下相同.,氮素的作用则受控于土壤水分。补充灌水增强了氮肥作用.,供氮促进了根系生长.,改善了根系生理特性.,减少了限制根系生长所引起的不良影响.;不补充灌水限制了氮肥作用的发挥.,供氮导致了根系生物量和生理特性下降.,加重了限制根系生长的不良影响。     

木薯—野花生间作的根系分布及营养吸收研究

木薯单作和间作处理的根系有８６．８％和９１．１％分布在０～４０ｃｍ土层,间作根系生物量比单作增加了５５．４％;覆盖率提高了５６．８％,表土流失量比单作低４倍。木薯与野花生间作促进了木薯对养的吸收,提高了地上部生物量和养分含量,并极显著地促进木薯对钾素的吸收。     

木薯-野花生间作的根系分布及营养吸收研究

木薯单作和间作处理的根系有86.8%和91.1%分布在0～40cm土层,间作根系生物量比单作增加了55.4%;覆盖率提高了56.8%,表土流失量比单作低4倍.木薯与野花生间作促进了木薯对养分的吸收,提高了地上部生物量和养分含量,并极显著地促进木薯对钾素的吸收.     

水稻栽后植株氮素积累特征及其与根系生长的关系

以冈优22、Ⅱ优162和K优047为材料,通过大田试验研究了不同种植方式下水稻秧苗栽后根系和地上部氮素积累的动态特征及其与根重的关系。结果表明,栽后40.d内,地上部及根系氮素积累量呈指数模型增加。茎鞘、发根节和叶片氮含量与根重呈极显著正相关;根系氮含量与根重呈显著负相关;各器官氮积累动态与根重均呈极显著的正相关关系。全生育期植株氮积累量拟合Logistic曲线较好,决定系数在0.988以上,氮素积累量与根重呈显著的正相关关系,生育期越靠前,相关系数值越大。3种种植方式中,自移栽至孕穗期氮积累量以常耕插秧最高,常耕抛秧其次,免耕高留茬抛秧较低;孕穗后免耕高留茬抛秧各器官氮含量最高,氮积累量也逐渐超过常耕抛秧。3个杂交稻组合中,前期以冈优22的氮积累量最高,后期Ⅱ优162增加速率较快,K优047在整个生育期中均最低。     

水稻根长增长和养分吸收动态及其模拟模型

采用溶液培养和田间试验研究水稻根长增长和氮磷钾吸收动态。在改进蔬菜根长和养分吸收动态模型基础上,建立了适用于一个生长周期的水稻根长增长模型、单位根表面积氮磷钾吸收速率模型及其累积吸收动态模型。6个根长增长模型和18个根表氮磷钾吸收速率模型以及36个氮磷钾吸收动态模型的模拟效果达统计显著水平。结果表明,随着种植时间的推移,水稻根长增长和氮磷钾累积吸收量在整个生育期呈现S型特征;根表养分吸收速率在生长前期随种植时间迅速提高并达到最大值,过后则按指数规律下降。溶液培养试验看出,生育期120 d水稻最大根长增长速率和最大根长分别为播种后（68.85.4）d和（108.43.9）d,品种间差异很小;最大根长增长速率和根长则为（4531.51529.4）cm/( pot?d)和 (2.8931 0.6237)105 cm/pot,品种间差异较大。田间试验看出,不同施肥处理的氮磷钾吸收速率基本同步,早晚稻插秧后约50~60 d根系养分吸收能力达到峰值,临近成熟时养分吸收量达到高峰。研究结果为水稻中后期养分管理提供了科学依据。     

氮素施用比例对双季超级稻产量和氮素吸收、利用的影响

以超级早、晚稻品种淦鑫203和淦鑫688为材料,研究了氮素基蘖肥:穗肥的施用比例对产量及氮肥利用率的影响.结果表明,在早稻180 kg/hm2和晚稻232.5 kg/hm2的施氮水平下,早稻在N(8∶2)和N(7∶3)、晚稻在N(6∶4)时的生物产量、稻谷产量、总吸氮量、氮肥利用率最高.     

改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著提高群体颖花量并增产,在N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为5.18%7.10%,高于N2水平的2.70%4.29%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加6.52%和5.55%,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素积累量和氮肥利用效率。     

紫云英还田配施化肥对单季晚稻养分利用和产量的影响

研究旨在探讨紫云英较高鲜草翻压量条件下配施不同比例常规用量化肥对单季晚稻养分吸收、养分利用效率和产量的影响。试验设置7个处理:CK(不翻压紫云英和不施化肥),CF(常规用量施肥)及翻压45 t hm-2(GM45)紫云英鲜草配施0、20%、40%、60%和80%常规用量化肥(CF)。在浙江省金华市蒋堂农业科学试验站进行为期2年的田间试验,结果表明,在所有的紫云英翻压配施化肥处理中,虽然水稻N、P、K的总吸收量以GM45+80%CF处理最高,但稻谷P、K养分最高吸收量出现在GM45+40%CF处理中,水稻养分内部利用效率随化肥配施量的增加而降低;水稻的N、P和K的农学利用效率和稻谷产量均以GM45+40%CF处理最高。从提高肥料利用率和降低环境风险的角度出发,紫云英鲜草异地还田量为45 t hm-2时,以配施N 80.6 kg hm-2、P2O521.5 kg hm-2和K2O 43.3 kg hm-2为宜。与CK处理相比,CF和紫云英鲜草翻压配施化肥处理的稻谷产量分别提高13.7%和8.5%～17.4%。在紫云英—单季晚稻耕作制中,紫云英异地还田量45 t hm-2不会使单季晚稻苗期产生僵苗现象。     

60天释放期缓释尿素可实现早稻和晚稻的一次性基施

【目的】缓释肥料是一次性施肥及减量化施肥的重要载体,探讨缓释尿素对水稻养分吸收动态及产量形成的影响,为新型肥料的研发以及水稻产量的进一步提高提供重要的理论指导。 【方法】早稻及晚稻的大田试验共设5个处理:1）不施氮（CK）;2）普通尿素分次施用（PU1,基肥50%、返青肥20%、拔节肥30%）;3）普通尿素一次性基施（PU2）;4）60天型养分释放期的缓释尿素一次性施用（PCU60）;5）90天型养分释放期的缓释尿素一次性施用（PCU90）。除不施氮处理外,其他处理氮肥用量均为N 150 kg/hm2,所有处理磷钾的用量分别为P₂O₅ 55 kg/hm2、K₂O 130 kg/hm2,肥源分别为过磷酸钙及氯化钾。田间小区随机排列,各处理重复4次。在早稻拔节期、孕穗期、抽穗期及灌浆期采集植株样品进行养分分析,在灌浆期采集剑叶及籽粒样品进行养分分析,并测定灌浆期伤流液中氮的含量以及灌浆期剑叶SPAD值的变化;在早稻及晚稻采收后记录产量和产量构成要素。 【结果】早稻产量以60天型缓释尿素处理及分次施肥处理最高,其次为普通尿素一次性施用处理及90天型缓释尿素处理,不施氮对照产量最低;而在晚稻上90天型缓释尿素处理、60天型缓释尿素处理与分次施肥处理之间水稻产量没有显著性差异。90天型缓释尿素养分释放期过长,导致了灌浆期氮素供应过剩,水稻贪青导致灌浆不足,降低了千粒重。90天及60天型缓释尿素的处理提高了早稻拔节期、孕穗期、抽穗期及灌浆期地上部及地下部氮、磷的含量,其中以90天型缓释尿素处理最高。在早稻灌浆期,90天及60天型缓释尿素的处理水稻剑叶及籽粒氮含量、茎导管伤流氮含量以及剑叶SPAD值均高于其他处理。一次性施用60天及90天缓释尿素还可以提高土壤碱解氮的含量。 【结论】缓释尿素可以用于水稻一次性施肥,但在水稻上90天型缓释尿素的养分释放期过长,而60天型缓释尿素养分释放期适中。缓释尿素可以促进水稻对氮素的吸收并且可以用于减量化施肥,缓释尿素对磷的吸收有显著的协同作用,在施用缓释尿素时还可以适当减少磷的施用量。     

施氮量与栽插密度对超级早稻中早22产量的影响

以超级早稻中早22为材料,采用裂区设计,研究了不同施氮量与栽插密度组合对其产量的影响.结果表明,施氮量和栽插密度及其互作对产量的影响均达显著水平.在中、低施氮水平下,不同密度间产量差异很小,而在高氮水平下,适当降低密度有利高产.在0～195 kg/hm<'2>施氮范围内,有效穗数、生物产量、产量、氮素积累总量、最高茎蘖...     

施肥模式对双季稻产量、养分吸收及经济效益的影响

水旱轮作田间定位试验条件下研究了连续4年（20052008）不同施肥模式对双季稻产量、养分吸收及经济效益的影响。结果表明,氮磷钾肥配施能显著提高水稻产量,长期有机无机肥配施增产效果明显。定位4年后,有机无机肥配施处理早稻和晚稻平均产量分别比未施肥处理增产135%和130%。随着产量的增加,稻草与稻谷中氮、磷和钾养分吸收量呈增大的趋势,表明水稻植株养分吸收量与稻谷产量呈显著正相关。不同施肥模式显著影响水稻稻草、稻谷中的氮、磷、钾养分含量。氮磷钾肥配施处理,特别是有机无机肥配施处理稻谷的养分吸收量最高,在土壤中的氮、磷盈余也最少。肥料配施虽增加了支出,但提高了经济产出,其纯收益相对较高,以有机无机肥配施处理的纯收益最高。双季稻生产实践中,有机无机肥配施模式值得推荐且需合理增施磷、钾肥。