玉米苗对氮素吸收和利用效率的研究

用溶液培养的方法,设置4个氮素水平,研究了西南地区9个主栽玉米品种在苗期对氮素的吸收和利用效率。结果表明：(1)与“适中”水平比较,登海1号和农大108在低氮和高氮水平下均有较高的相对氮吸收量;农大3138、川单21号、东单60号和西单2号的相对氮吸收量在高氮水平下较高,而在低氮水平下较低;雅玉2号、成单14号和屯玉2号在低氮及高氮浓度下,其相对氮吸收量都不高。(2)几乎所有参试品种在低氮和极低氮素水平下植株对氮素的利用率都高于适中和高氮水平;农大3138、东单60号、屯玉3号、西单2号等品种在低氮和高氮水平下均有较高的氮利用效率。本试验中还没有发现在苗期对氮素营养既高效吸收又高效利用的材料。     

不同菠菜基因型氮素吸收与利用效率的差异及其评价

以30个菠菜基因型为材料,采用水培方法评价其在低氮(2mmol/L)和高氮(10mmol/L)水平下对氮素吸收与利用效率的差异。结果表明,供试菠菜基因型在2个氮水平下氮素吸收和利用效率的相关指标均存在显著差异。在高氮水平下,菠菜地上部干质量、含氮量、氮累积量和氮素吸收效率显著高于低氮水平;而氮素利用效率和氮素利用效率指数明显低于低氮水平。其中地上部干质量在低氮和高氮条件下均具有较大的变异系数,可以作为同一供氮水平下氮效率(NUE)的重要评价指标,而地上部氮累积量、氮素吸收效率和氮素利用效率指数的变异系数也较高,且与地上部干质量具有极显著的正相关,故可作为菠菜氮效率的辅助评价指标。根据不同菠菜基因型在低氮和高氮条件下低于或高于供试基因型地上部干质量的平均值作为氮低效基因型和氮高效基因型,所筛选出的氮高效基因型在低氮和高氮水平下均具有较高的地上部干质量、地上部氮累积量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮素利用效率指数。通径分析表明,氮素吸收效率在2个氮水平下对菠菜氮效率的贡献明显高于氮素利用效率,但氮素利用效率对氮效率也有一定的贡献。由此可见,在菠菜氮高效品种的选育工作中应协同提高低氮和高氮条件下氮素的吸收和利用效率。     

不同冬小麦品种产量和氮素吸收利用效率差异

【目的】研究新疆南疆不同冬小麦品种产量、氮素吸收利用效率的差异及对氮肥的响应,为小麦氮高效育种、氮高效品种选择及氮肥优化施用提供参考依据。【方法】设置3个施氮量,选择新疆南疆种植12个品种（系）为材料,研究不同氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素积累量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标差异。【结果】随着施氮量的增加不同品种收获穗数、穗粒数增加,千粒重降低,氮素积累量和产量增加;氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率随着施氮量的增加而降低。氮素利用率较高品种为新冬40号,新冬60号,15/6317。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,在不施氮（N_o）条件下新冬40号,新冬60号,15/6317氮素利用率高主要是氮素吸收效率和氮素利用效率的共同作用,以氮素利用效率为主;在施氮条件下新冬60号和新冬40号在氮素吸收效率高来自其较高氮素吸收能力,而15/6317氮素利用率较高是氮素吸收效率和氮素利用效率的共同作用。【结论】不同品种达到氮高效的途径不同,针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行调控,提高小麦氮素吸收和利用效率。     

北方地区不同黄瓜品种氮素吸收与利用效率的差异

【目的】研究北方地区栽培黄瓜品种氮素吸收利用的差异,为氮高效黄瓜品种筛选提供参考依据。【方法】选用华北型黄瓜品种为材料,采用二因素裂区设计,以氮素营养水平为主区,设低氮素（3.5 mmol·L^-1）和高氮素（11.0 mmol·L^-1）两个水平;以品种为副区,设32个水平,进行水培试验。测定含氮量、氮素吸收与利用效率,并划分品种营养效率类型。【结果】供试黄瓜品种在两个氮素水平下氮素吸收效率和氮素利用效率的相关指标均存在显著差异。两氮素水平下的植株干物重（CV N3.5 21.49%和CV N11 18.51%）、氮素吸收效率（CV N3.5 19.90%和CV N11 19.94%）和氮素利用指数（CV _N3.5 25.49%和CV _N11 19.25%）均有较大的品种差异。干物重与茎叶氮素累积量和氮素利用指数极显著相关（P<0.01）,相关系数分别为r_N3.5 0.933**和r_N11 0.925**,r_N3.5 0.964**和r_N11 0.941**。氮素吸收效率与茎叶氮素累积量和氮素利用指数极显著正相关,相关系数分别为r_N3.5 0.986**和r_N11 0.963**,r_N3.5 0.809**和r_N11 0.768**;氮素利用效率与茎叶含氮量极显著负相关,相关系数分别为r_N3.5 -0.909**和r_N11 -0.886**。以两个氮素水平下的植株干物重平均值为标准,对黄瓜品种的氮素营养效率进行分类,干物重大于平均值的为高效型,小于平均值的为低效型,可将32个华北型黄瓜品种分成4种氮素营养类型,即双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型。其中低氮高效型品种数量最少,占供试品种的15.6%。通径分析显示,氮素吸收效率在两氮素水平下对氮效率（植株干物重）的贡献率远大于利用效率,二者对氮效率的通径系数分别为q_N3.5 1.069和q_N11 0.931,q_N3.5 0.347和q_N11 0.361。【结论】黄瓜苗期的氮效率存在品种差异。植株干物重可作为同一供氮水平下苗期氮效率评价的首选指标,茎叶氮素累积量、茎叶含氮量和氮素利用指数可作为氮效率选择的次级指标。植株氮素吸收效率是品种苗期氮效率高的主要因素。水培试验可有效地反应不同黄瓜品种苗期氮素营养效率差异,为黄瓜品种苗期氮素营养效率的批量筛选和快速鉴别提供了可能。     

谷子苗期氮高效品种筛选及相关特性分析

【目的】评价不同基因型谷子苗期氮素吸收利用差异性,筛选谷子氮高效利用基因型材料,为谷子氮高效利用品种选育和机理研究提供理论依据。【方法】采用沙培盆栽试验,以具有代表性生态类型的79个谷子品种为材料,分析其在低氮(0.2 mmol·L~(-1))和高氮(6 mmol·L~(-1))处理下茎叶干物重、含氮量、氮素吸收量、氮素吸收与利用效率的差异及相关性,并划分不同生态类型品种的氮效率类型。【结果】供试谷子品种在2个氮素水平条件下的茎叶干物重(CV_(N0.2) 35.39%和CV_(N6) 50.83%)、氮素含量(CV_(N0.2) 11.52%和CV_(N6) 11.22%)、氮素吸收量(CV_(N0.2) 32.82%和CV_(N6) 48.46%)、氮素吸收效率(CV_(N0.2) 32.82%和CV_(N6) 48.45%)、氮素利用效率(CV_(N0.2) 11.53%和CV_(N6) 11.27%)和氮效率(CV_(N0.2) 35.35%和CV_(N6) 50.61%)均存在较大差异。不同生态类型谷子品种的氮素吸收和利用效率差异显著,西北春谷类型氮素吸收效率的变化(CV_(N0.2) 39.99%和CV_(N6) 54.38%)显著高于华北夏谷类型(CV_(N0.2)29.31%和CV_(N6) 45.68%)和东北春谷类型(CV_(N0.2) 29.49%和CV_(N6) 40.30%),而氮素利用效率以华北夏谷类型品种间差异最大(CV_(N0.212.03%和CV_(N6) 12.70%)。茎叶干物重与氮素吸收和氮素利用效率呈极显著正相关(P0.01),相关系数分别为R~2_(N0.2)=0.1827**和R~2_(N6)=0.1027**及R~2_(N0.2)=0.8985**和R~2_(N6)=0.9442**;氮效率与氮素吸收量极显著正相关,与氮含量极显著负相关,相关系数分别为R~2_(N0.2)=0.8985**和R~2_(N6)=0.9442**及R~2_(N0.2)=0.1962**和R~2_(N6)=0.0998**;氮素利用效率与氮含量极显著负相关,相关系数分别为R~2_(N0.2)=0.9924**和R~2_(N6)=0.9910**。氮素吸收效率与氮素含量和氮素利用效率间无显著相关性。以两氮素水平条件下茎叶干物重和氮效率的平均值为标准,将3种生态类型的谷子品种划分为4种氮效率类型,双高效型、双低效型、高氮高效型和低氮高效型。其中,东北春谷双高效型和高氮高效型品种所占比重最高(P_(东北)52.9%P_(西北)36.0%P_(华北)29.7%和P_(东北)23.5%P_(华北)18.9%P_(西北)4.0%),双低效型比重最低(P_(东北)17.6%P_(华北)32.4%P_(西北)36.0%),而低氮高效型在西北春谷类型中所占比重最高(P_(西北)24.0%P_(华北)18.9%P_(东北)5.9%)。【结论】不同谷子品种苗期氮效率差异显著,且西北春谷类型品种间氮素吸收效率差异最大,华北夏谷类型品种间氮素利用效率差异最大;氮素吸收效率和利用效率之间无显著相关性,应作为2个独立的氮效率指标进行评价和改良。     

不同基因型高粱的氮效率及对低氮胁迫的生理响应

【目的】探讨不同基因型高粱氮素吸收效率和利用效率及其差异机制,研究低氮胁迫对不同基因型高粱叶片无机氮含量和氮同化酶活性的影响,为耐低氮型高粱品种的选育提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,选取2个低氮敏感型高粱(冀蚜2号和TX7000B)和2个耐低氮型高粱(SX44B和TX378)为试验材料,设置高氮(0.24g·kg-1风干土)和低氮(0.04 g·kg-1风干土)2个处理,分别在挑旗期和灌浆期测定高粱叶片NO3--N、NO2--N及NH4+-N含量和硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,分析不同基因型高粱在2个氮处理下的氮效率相关指标及其差异。【结果】(1)不同基因型高粱籽粒产量对低氮的响应不同,低氮处理显著降低了冀蚜2号和TX7000B的籽粒产量,与高氮处理比较分别降低13.87%和19.25%,但没有降低SX44B和TX378的籽粒产量。(2)与高氮处理比较,低氮处理的相对籽粒氮累积量、相对植株氮累积量和相对氮收获指数不能表征各基因型高粱是否具有耐低氮特性;但相对低氮敏感型高粱,耐低氮型高粱在低氮处理下有着较高的相对氮肥偏生产力和相对氮素利用效率。低氮处理下SX44B和TX378的氮肥偏生产力是高氮处理的6.19和7.49倍,而冀蚜2号和TX7000B则分别为5.17和4.85倍;低氮处理下SX44B和TX378的氮素利用效率是高氮处理的1.84和1.85倍,而冀蚜2号和TX7000B则分别为1.67和1.35倍。(3)通径分析表明,高氮处理下,植株氮累积量和氮素利用效率对籽粒产量贡献相同;而在低氮处理下,氮素利用效率对籽粒产量关联作用更大。(4)高粱的叶片无机氮含量不能表征高粱是否具有耐低氮特性,灌浆期叶片无机氮含量较挑旗期显著降低。(5)与高氮处理比较,低氮处理时冀蚜2号和TX7000B叶片中NR、GS和GOGAT活性显著降低,SX44B酶活性变化不显著,而TX378叶片中GS活性增加。【结论】耐低氮型高粱在低氮胁迫时有着较高的相对籽粒产量和相对氮素利用效率。低氮胁迫时叶片较高的氮同化酶活性是高粱耐低氮的生理基础。发掘和利用低氮条件下具有较高的叶片氮同化酶活性和氮素利用效率的高粱种质资源,有助于提高耐低氮高粱品种的培育效率。     

不同种源速生桉幼苗氮素效率的差异

探讨不同种源王速生桉树幼苗对氮素的响应差异,为氮素高效利用的种源筛选标准提供依据。2009年在广西农科院试验大棚,采用水培方法研究施氮与不施氮2种水平下5个不同种源速生桉树幼苗对氮的吸收利用效应。结果表明:标准施氮下,不同种源速生桉氮吸收量、吸收效率、氮素效率和氮响应度均存在显著差异,均可作为标准施氮下速生桉种源氮素效率类型的划分依据,其中,氮素吸收总量和吸收效率是决定氮素效率差异的主要影响因子;氮素效率类型划分尾赤桉为高氮高效型,广林4号和尾巨桉为高氮中效型,广林12号和广林9号为高氮低效型,高氮高效型和高氮低效型的种源均可为下一步的低氮高效型和双高型的速生桉选育种工作提供基础。速生桉植株干重、枝叶干重、根干重、氮吸收量、吸收效率、氮响应度和氮素效率均可作为氮高效种源的筛选指标,枝叶干重作为筛选指标有利于筛选工作的快速开展,为拓宽筛选方法类型提供科学依据。     

芝麻苗期氮高效品种筛选及氮效率评价体系建立

为筛选苗期氮高效芝麻品种,构建芝麻苗期氮效率评价体系,在不同氮水平下测定18个芝麻品种苗期生理指标和氮效率指标,利用变异系数、相关分析、主成分分析、通径分析、隶属函数分析和灰色关联度分析筛选芝麻苗期氮高效品种,确定芝麻氮高效筛选评价指标,构建芝麻苗期氮高效评价体系。结果表明,各性状在不同供氮水平和品种间均存在显著差异,正常氮和高氮水平下植株各部位的氮含量和氮利用效率的变异系数明显低于低氮水平。不同氮水平下,供试芝麻品种的茎干质量、叶干质量、根氮吸收效率和叶氮吸收效率任何2个指标之间均呈显著或极显著正相关。通过用欧式距离最长距离法将18个品种划分成3个等级,其中,郑太芝3号和郑芝HL05为氮高效品种,扶绥三合黑芝麻和缅甸高产者为氮低效品种。不同施氮水平下,茎鲜质量、叶鲜质量、叶干质量和茎干质量均与芝麻氮高效综合得分值关联系数较高,是芝麻氮高效筛选的重要指标。不同氮水平下,2个氮高效品种在根鲜质量和干质量上表现出较高的优势,低氮水平下2个氮高效芝麻品种的主根长及各组织的氮吸收、利用效率均显著高于高氮和正常氮水平。可见,低氮水平更适合筛选芝麻苗期氮高效品种,芝麻苗期的氮效率主要由氮吸收效率决...     

不同类型小麦植株氮素吸收积累的差异

为了筛选适宜旱作麦区高产、高效品种,2012—2013年在山西闻喜县进行大田试验,根据产量指标,通过聚类分析将16个品种分为高产品种和低产品种,并选择其中8个品种研究植株氮素吸收、运转特性的差异。结果表明,高产品种拔节—成熟期植株氮素积累量、各生育阶段植株氮素吸收量、开花—成熟期氮素吸收量所占比例、花前氮素运转量(除运旱618外)、花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮素生产效率均高于低产品种;高产品种中运旱20410、运旱805的花前氮素运转量及其对籽粒的贡献率、花后植株氮素吸收量、氮素吸收效率和氮素收获指数均高于其他品种;石麦19号、临Y8159的花后氮素积累量对籽粒的贡献率、氮素利用效率和氮素生产效率均高于其他品种。可见,运旱20410、运旱805具有较高的氮素吸收积累能力,石麦19号、临Y8159能够高效利用氮素,形成较高的产量。因此,石麦19号、临Y8159是适宜该旱作麦区生长的高产、高效品种。     

不同氮效率基因型小麦根系吸收特性与氮素利用差异的分析

【目的】通过研究分析不同基因型小麦根系吸收特性与地上部氮素利用的差异,明确不同氮效率基因型小麦氮素吸收利用的生理机制,为氮高效小麦品种的选育和高效栽培提供理论依据。【方法】2012-2015年采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,在不同氮效率品种筛选的基础上,以氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28、开麦20为试验材料,在不同氮素水平条件下研究其根冠关系、根系生物量、根系吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力以及地上、地下部氮素转运分配能力的差异。【结果】两类品种小麦拔节期前根系特性无明显差异,拔节期之后氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28根系生物量、根冠比、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积均显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366根系活力显著高于氮低效品种周麦28和开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28氮素积累量和花后氮素吸收量也显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366籽粒产量、植株氮素利用效率、氮肥生理利用率、花前氮素转运量、氮素籽粒分配比例均显著高于氮低效品种周麦28、开麦20。与常规供氮水平相比,降低供氮量,4个基因型小麦根系生物量、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟氮素积累量、花前氮素转运量和产量降低,根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用效率升高。增加供氮量,根系生物量表现为周麦27、郑麦366、开麦20降低而周麦28增加。4个基因型小麦根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟期氮素积累量、花前氮素转运量和产量均显著升高,而根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用率降低。【结论】氮高效品种周麦27、郑麦366较高的根系生物量、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积促进了其对氮素的吸收,是氮高效的基础。较高的氮素转运、氮素籽粒分配能力和合理的根冠比促进了其对氮素的高效利用,是氮高效的关键。氮低效品种周麦28虽然也有较强的氮素吸收能力,但其氮素转运能力过低、生育后期根冠比过大限制了植株对氮素的合理利用,不利于氮效率的提高。氮低效品种开麦20氮素吸收能力不足,不能满足地上部生长的需要,限制了氮效率的提高。