根际溶铁细菌与AM真菌协同提高石灰性土壤铁有效性的机制研究

石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象,严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌（AMF）协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄（Lycopersicon esculentum）为试材进行盆栽试验,分别接种Advenella kashmirensis（B1）、Arthrobacter cupressi（B2）、Klebsiella variicola（B3）、Variovorax guangxiensis（B4）和Enterobacter ludwigii（B5）5株细菌,以不接菌处理为对照（CK）,筛选出高效溶铁菌株B1、B2和B3。将其与纯培养得到的AM真菌孢子（Rhizoshagu irregularis, Ri）组合,设置单独接种AM真菌（Ri）、单菌与Ri（B1+Ri、B2+Ri和B3+Ri）、菌群与Ri（B1+B2+B3+Ri）共接种处理,进一步探究单菌及菌群与AMF协同促进石灰性土壤难溶性铁的活化和促进植物铁吸收的机制。结果表明：（1）与对照相比,接种B1、B2和B3能够显著促进番茄生长,根系和地上部全铁积累量分别提高6.48倍和2.61倍（B1）、4.11倍和2.03倍（B2）、4.37倍和2.25倍（B3）;新叶活性铁含量分别提高74.21%、1.33倍和1.75倍。（2）与单接AMF相比,不同共接种组合显著增加番茄生物量,各部位平均全铁积累量显著提高58.32%~119.43%,其中B3+Ri处理、B1+B2+B3+Ri处理下番茄根系活性铁含量分别提高41.47%和44.30%、新叶活性铁含量分别提高12.61%和12.77%。不同共接种组合处理显著提高AM真菌的菌根侵染率,较单接AM真菌处理提高13.35%~30.99%;根系铁还原酶活性增加9.86%~22.07%,根系LeFIT1、LeFRO2和LeMYB72基因表达显著上调。与单接AM真菌相比,B3+Ri和B1+B2+B3+Ri处理下根际土壤pH分别降低0.21和0.09,土壤有效铁含量分别提高15.78%和55.23%。综上,AM真菌与3株高效溶铁细菌的协同作用可显著提高石灰性土壤铁有效性并改善植物铁营养,不同类型溶铁细菌与AMF的协同作用机制不同,为解决石灰性土壤铁有效性低的问题提供了微生物途径。     

石灰性土壤中铁肥的形态转化及其供铁机理研究

通过土培试验的方法 ,研究了复混铁肥、硫酸亚铁两种肥料在石灰性土壤中的形态转化、对土壤因子的调控作用及在有效性上的差异。结果表明 ,与硫酸亚铁相比 ,复混铁肥具有更强的调控土壤因子的能力 ,并提高了铁在有效和较有效形态中的分配 ,显著增加了有效铁的供给。结果也表明 ,交换态铁、碳酸盐结合态铁和氧化锰结合态铁是石灰性土壤中有效铁的主要供给形态。土壤pH值、有机质与土壤铁动态密切相关     

酸性根际肥对石灰性土壤pH和铁有效性的影响研究

在无植物栽培的条件下通过肥料在土壤中的扩散试验研究酸性根际肥对石灰性土壤 pH值、有效铁含量的影响 ,利用盆栽试验验证对石灰性土壤上花生缺铁失绿黄化症的矫正效果。结果表明 ,酸性根际肥 (pH 1.0～ 2 .0 )中的酸在土壤中扩散的影响半径可达 6cm ,但对土壤pH降低作用最显著的是在距肥料 2cm内 ;在施肥 2 8d内 ,距肥料 2cm处 ,土壤 pH值降低了 0 .9个单位 ,土壤铁有效性 (DTPA浸提量 )增加了 5 .9mg kg ;施用酸性根际肥可使花生叶绿素SPAD值与叶片活性铁含量显著提高 ,克服了花生缺铁黄化症状 ,使施肥区 (肥料周围 2cm内 )土壤pH值显著降低 ,并显著提高了该区土壤铁的有效性和花生对土壤Fe的吸收量。     

常见铁肥品种及其使用效果综述

铁是植物正常生长必需的微量营养元素之一。铁虽然在土壤中的丰度很高,但植物可以吸收利用的有效铁很少,导致植物极易缺铁,尤其是在干旱、半干旱的石灰性土壤上,缺铁现象较为严重。利用农艺和生物技术手段解决植物缺铁的效果尚不十分明显,施用铁肥仍是纠正植物缺铁常用的有效方法。国内常用铁肥品种主要有硫酸亚铁为主的无机铁肥和一些有机物与铁复合形成的铁肥(木质素磺酸铁、腐殖酸铁)。乙二胺四乙酸(EDTA)铁肥稳定性相对较低,且EDTA会转化成二酮哌嗪,成为持久性有机污染物。国外推广使用乙二胺二邻羟苯基乙酸(EDDHA)、乙二胺二(2-羟基-4-甲酰-苯基)乙酸(EDDHMA)、乙二胺二(2-羟基-4-磺基-苯基)乙酸(EDDHSA)等新型螯合铁肥,用作土施或叶面喷施。另外市场上也出现了新型缓释铁肥和一些可生物降解螯合铁肥,如亚氨基二琥珀酸铁(IDHA/Fe3+)和乙二胺二琥珀酸铁(EDDS/Fe3+)。本文就常见的铁肥品种及其性质与效果等方面的研究进展进行了综述。     

波尔多液营养保护剂对石灰性土壤铜、铁有效性及花生产量的影响研究

选用山东省花生主产区的代表性石灰性土壤，通过土培试验的方法，研究了波尔多液营养保护剂BNPP和美国铜基杀菌剂Koeide两种可湿性粉剂对石灰性土壤pH值和铜、铁有效性及其对花生产量的影响。结果表明，与CK（喷清水）相比，喷施BNPP后，土壤pH值有所降低，而土壤有效铁、铜含量都有所提高。同时喷施BNPP后土壤有效铜含量要低于Kocide处理。另外．BNPP处理花生叶绿紊、活性铁、全铁含量以及生物量都有显著提高，产量比CK提高了1．25～1．53倍。波尔多液营养保护剂效果要优于美国Kocide产品。     

植物多酚与低分子量有机酸联合作用对紫色土铁形态分布的影响

植物多酚(PP)和低分子量有机酸(LMWOA)对土壤铁形态转化有重要影响。以酸性、中性和石灰性紫色土为研究对象,采用不完全随机区组试验,用2种PP(即表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)和芦丁)和2种LMWOA(即柠檬酸和草酸)溶液浸提供试土壤,测定其可溶铁(Fes)、游离铁(Fed)、活性铁(Feo)、络合铁(Fep)含量,探讨了PP与LMWOA对紫色土铁形态分布的影响。结果表明:PP与LMWOA各自单独作用均能使酸性紫色土Fes增加、中性紫色土Fes减少;对于石灰性紫色土,PP会促进其Fes增加,而LMWOA作用相反。EGCG与LMWOA联合作用,在酸性和石灰性紫色土上均表现为LMWOA通过促使本应转化为Fes的转化为Fep而掩蔽EGCG对铁的溶解作用;芦丁与LMWOA联合作用,在酸性紫色土铁的溶解上表现为协同效应,在石灰性紫色土上则表现为LMWOA会抑制芦丁对铁的溶解作用;对于中性紫色土,PP与LMWOA联合作用可促进Fed向Fes转化而削弱PP对铁溶解的抑制作用。     

旱地石灰性土壤上长期施磷对小麦籽粒铁锰铜锌含量的影响

  【目的】  研究石灰性土壤上施用磷肥引起的小麦铁、锰、铜、锌含量的变化及其与作物养分吸收和土壤养分有效性的关系,为旱地小麦磷肥合理施用和丰产优质生产提供科学依据。  【方法】  于2004年在陕西杨凌设置不同磷肥用量的长期定位田间试验,土壤为石灰性土壤,pH 8.3。试验在每个小区施氮(N) 160 kg/hm2的基础上,设置施用P₂O₅ 0、50、100、150、200 kg/hm2 5个水平。于2013—2016年3个收获期取样,测定了小麦地上部各器官生物量和铁、锰、铜、锌含量,及0—20和20—40 cm土层土壤有效铁锰铜锌含量。  【结果】  与不施磷相比,施用磷肥提高了小麦产量和籽粒铁、锰含量,但降低了籽粒铜、锌含量,同时提高了土壤有效铁、锰、锌含量,对有效铜含量影响不显著。进一步回归分析得出,施P₂O₅ 165 kg/hm2时产量最高,为6492 kg/hm2;施P₂O₅ 100 kg/hm2时籽粒铁含量最高,为41.7 mg/kg;施P₂O₅ 94 kg/hm2时籽粒锰含量最高,为37.5 mg/kg;施P₂O₅ 136 kg/hm2时籽粒锌含量最低,为25.4 mg/kg;籽粒铜含量在每增施P₂O₅ 100 kg/hm2时会降低0.4 mg/kg。土壤有效锰、锌在施P₂O₅ 100 kg/hm2时达到最大值,比对照分别提高24%和35%;土壤有效铁在施P₂O₅ 200 kg/hm2时增幅最大,为8%;土壤有效铜在各施磷量下无显著变化。产量为最高产量的95% 时施磷量为 108 kg/hm2,当超过这一施磷量时,产量增幅减小,籽粒铁锰含量不再增加,铜锌含量持续降低。  【结论】  黄土高原石灰性旱地土壤上,长期施磷提高了小麦籽粒铁、锰含量,降低了籽粒铜、锌含量。籽粒铁、锰含量增加与土壤有效铁、锰增加促进了小麦的吸收及向籽粒的转移有关,而籽粒铜、锌含量降低与施磷后土壤有效铜没有显著提高,且高磷抑制铜转运和锌吸收有关。为了兼顾小麦高产与营养平衡,这一地区的施磷量应不超过P₂O₅ 108 kg/hm2,以防止小麦籽粒铜、锌含量进一步降低,并维持合适的籽粒铁、锰含量。     

果树专用肥的供铁机理研究

采用土培方法系统研究了不同施肥处理下土壤有机质、PH值、HCO3^-及有效铁含量的动态变化。表明，果树专用肥高效供铁与增加土壤有机质含量，降低PH值密切相关，对土壤中HCO3^-含量没有明显调控作用，同时说明专用肥中的有机螯合态铁在土壤中具有很强的稳定性与有效性。     

有机肥与植物种类对铁肥形态转化及其有效性的影响

通过盆栽试验的方法，研究了牛粪和植物种类对石灰性土壤中铁肥形态转化及其有效性的影响。结果表明，牛粪施用改变了土壤中铁（含外源铁）的有效性及其在各形态铁间的分配，从长期的观点来看，牛粪施用能提高土壤铁的有效性，有利于土壤铁有效供给的维持，与花生相比，油菜对土壤铁具有更高的利用和活性能力，种植油菜后，土壤交换态铁被耗竭，而有效铁、氧化锰结合态铁和无定形氧化铁结合态铁的含量明显提高。有机肥的合理施用和铁效率差异性植物间的轮作或间作是增加、维系土壤铁有效性的重要农艺措施。     

花生耐低铁性的基因型差异及其生理特性研究

通过田间试验对16个花生品种在石灰性土壤上的耐低铁性进行了评价。不同花生品种耐低铁能力存在显著的基因型差异,这种差异表现在生长过程中叶片活性铁含量、叶绿素含量以及最终的荚果产量上。溶液培养试验结果表明,根系Fe3+还原力提高是抗缺铁花生品种适应缺铁胁迫的主要机制,抗缺铁品种铁还原力高峰出现期早于铁敏感品种,且峰值远高于铁敏感品种。同时缺铁胁迫下介质pH值、新叶过氧化氢酶活性也存在显著的基因型差异。     

低铁胁迫对玉米苗期根系生长和铁素吸收利用的影响

为了揭示不同耐低铁玉米品种苗期根系生长和铁素吸收利用的差异,为玉米耐低铁能力的遗传改良提供依据,以耐低铁玉米品种‘正红2号’和不耐低铁玉米品种‘川单418’为材料,采用重度[10μmol(Fe~(3+))·L~(-1)]、中度[30μmol(Fe~(3+))·L~(-1)]和轻度[50μmol(Fe~(3+))·L~(-1)]3种低铁胁迫及对照[100μmol(Fe~(3+))·L~(-1)]的铁营养液处理3叶1心玉米幼苗,分析低铁胁迫对不同耐低铁玉米品种苗期根系生长和铁素吸收利用的影响。结果表明,随着营养液铁浓度降低,两个玉米品种幼苗的根长、根体积、根系活力、干物质、铁含量、铁积累量、相对吸铁能力均显著降低,但根系麦根酸分泌量增多,铁素向地上部转移分配能力增强,铁素的生理效率提高,这是玉米适应低铁胁迫的重要生理机制之一。玉米幼苗的铁素积累量与根长、根体积、根干重、根系活力等根系性状均呈极显著或显著正相关。耐低铁玉米品种在中度和重度低铁胁迫下根长、根体积、根干重、根系活力均较不耐低铁玉米品种高,是其铁素吸收积累量高的重要原因。根系麦根酸分泌量与铁素茎叶分配率呈正相关,铁素茎叶分配率与铁素生理效率呈极显著正相关,增加根系麦根酸的分泌量可在一定程度上提高玉米铁素的茎叶分配率,从而提高铁素生理效率;耐低铁玉米品种在中度和重度低铁胁迫下麦根酸分泌量增幅高于不耐低铁玉米品种,是其铁素生理效率高的主要原因。     

不同年代玉米品种氮素利用效率与其根系特征的关系

【目的】玉米品种根系构型及解剖结构决定着其氮素利用的效率。研究不同年代推广的玉米品种根系构型与解剖结构的演进规律,可为选育高产氮素高效利用型玉米新品种提供理论依据。 【方法】以20世纪80年代至今推广的8个玉米品种掖单13号（YD13）、农大108（ND108）、郑单958（ZD958）、先玉335（XY335）、京科968（JK968）、中单909（ZD909）、登海605（DH605）、登海618（DH618）为试验材料,进行大田和土柱栽培两种试验。大田试验施氮量为N 236.25 kg/hm2和不施氮,土柱试验为N 4.5和1.5 g/plant,定期取样测定根系相关指标、干物质及氮素积累与分配。 【结果】近代玉米品种籽粒产量和氮素积累量均显著高于早期品种,高氮处理2000's以后品种（JK968、ZD909、DH605、DH618）较之前的4个品种分别增加14.7%和11.7%,低氮条件下分别增加16.1%和20.6%;高氮处理,1990's玉米品种ND108、ZD958根系干重较1980's品种YD13平均减少54.2%,2000's以后的品种JK968、ZD909、DH605、DH618较1990's玉米品种平均增加23.2%,但仍少于YD13;次生胚根数目随品种更替呈现逐渐增加趋势;根系皮层通气组织（RCA）占根系横截面积的比例随品种更替呈现增加趋势,而根系皮层细胞层数（CCFN）和细胞大小（CCS）虽有差异,但并无明显变化趋势;2000's以后品种D95（95%的根系干重所达到的土层深度）较之前品种增加23.7%,表明近代品种根系下扎能力增强,在深层土壤中的根系分布比例增加。在同一氮素水平下,根干重、D95、RCA%与氮素积累量呈显著线性正相关,根系呼吸速率和氮素积累量呈显著线性负相关。 【结论】现代玉米品种的氮素吸收量与氮素利用效率显著高于早期品种,在低氮条件下优势更明显。随品种更替,次生胚根数目增多,利于玉米苗期的生长;根系总量呈现先减少后增加的趋势,根系下扎能力明显增强,深层土壤中根系显著增加。现代玉米品种根系RCA占根系横截面积比例显著增加,减少了根系呼吸消耗,有利于产量的提高。     

不同耐密性玉米品种地上部与根系性状的协同效应

【目的】阐明不同玉米品种在增密种植条件下地上部性状和根系构型的协同响应,为耐密性玉米的遗传改良提供理论支撑。【方法】以我国18个主栽玉米品种为试材,设置2个种植密度(6万株/hm²和7.5万株/hm²),分别在吐丝期和成熟期测定14个地上部农艺性状和8个根系构型性状,利用方差分析与回归分析等统计方法解析耐密高产品种的地上地下协同关系。【结果】随着种植密度的增加,玉米单株地上部和根系生物量及籽粒产量等指标下降,群体地上部生物量和籽粒产量显著提高。根据两个种植密度下的群体产量,受试品种中6个被划分为高低密度下均高产的双高型(DH);3个品种为仅高密度下高产的高密高产型(HH);7个品种为高低密度下均低产的双低型(DL);2个品种为仅低密度下高产的低密高产型(HL),供试品种主要为双高型(DH)和双低型(DL)。在高密度下,DH品种比DL品种具有更多的吐丝前干物质累积量和更高的收获指数,DH品种在减少根系干重、节根数和根系宽度的同时,保持了较高的根系表面积与总根长。综合两个种植密度下地上部与根系性状对产量的贡献,发现吐丝期茎秆干物质、成熟期籽粒干物...     

硅、磷配施对玉米苗期生长及氮磷钾积累的影响

以‘正红2号’和‘正红115’玉米为材料,采用砂培方式,设置3个纯磷水平[1.0 mmol·L~(-1)(正常磷水平,P_(1.0))、0.1 mmol·L~(-1)(中度缺磷,P_(0.1))和0.01 mmol·L~(-1)(重度缺磷,P_(0.01))]和3个纯硅水平[1.5 mmol·L~(-1)(Si_(1.5))、0.75mmol·L~(-1)(Si_(0.75))和0 mmol·L~(-1)(Si_0)],通过对玉米苗期干物质、叶面积、根系形态和氮磷钾含量的测定分析,研究硅、磷配施对玉米苗期根系生长、各器官干物质及氮、磷和钾养分积累与利用的影响,为磷、硅肥合理配施提供理论依据。结果表明:缺磷抑制玉米苗期生长,降低根长、根体积、根表面积和叶面积,减少磷和氮、钾的吸收以及干物质积累量,这种效应随磷浓度的降低而增强;玉米通过提高根冠比,增加磷、氮在根系中的分配率,提高氮、磷、钾的干物质生产效率来适应低磷环境;低磷胁迫对‘正红115’根系生长和磷吸收积累量的影响大于‘正红2号’,但‘正红115’在低磷条件下大幅度提高磷在根系中的分配率。在正常磷(P_(1.0))条件下加硅可促进玉米根系生长,增加磷和氮、钾积累量,提高其在地上部分配率,增加叶面积和干物质积累量;在中度缺磷(P_(0.1))条件下加硅也可增加玉米的磷和氮、钾积累量,促进根系和地上部生长,缓解低磷胁迫;在重度缺磷(P_(0.01))条件下,增施硅对玉米根系生长和干物质积累无显著的改善作用,但会增加根系中磷、钾素积累量。由此表明,硅和磷存在显著的协同作用和配合效应,生产上硅和磷应配施。     

缺锌对玉米根系发育、生长素含量及生长素转运基因表达的影响

【目的】研究缺锌对玉米根系生长及根系中生长素含量与生长素运输关键基因表达的影响,揭示缺锌胁迫下玉米根系生长与生长素响应特征。【方法】以郑单958玉米为材料,进行营养液培养试验,设置Zn 0缺锌 (0 μmol/L) 和正常供锌 (1 μmol/L) 两个处理。植株干样经硝酸–过氧化氢消煮,利用原子吸收分光光度计测定消煮液锌浓度。保存于FAA溶液 (70% 乙醇︰38% 甲醛︰乙酸 = 90︰5︰5,体积比) 中的根系样品,经洗涤扫描获得数字图像,利用WinRHIZO软件分析得到根长、根表面积、根体积等指标;采用气相色谱-质谱联用仪检测根系中生长素吲哚乙酸含量;采用实时荧光定量PCR技术对玉米根系生长素转运基因ZmAUX1和ZmPIN1c表达进行定量分析。【结果】缺锌胁迫下,植株地上部锌含量低于20 μg/g,生物量显著降低;缺锌根系表面积与体积变小,总根长、侧根总长度与侧根平均长度变短,侧根密度增大,直径变细。缺锌条件下,距根尖2 cm的区域中生长素较正常供锌处理降低近30%。缺锌根系中ZmAUX1和ZmPIN1c基因表达明显受抑。【结论】缺锌胁迫下玉米根系中生长素转运关键基因表达降低,生长素含量下降,生长素分布改变,影响根系生长发育。     

低磷胁迫下马尾松无性系磷效率性状对氮沉降的响应

【目的】剖析不同类型低磷胁迫下马尾松应对大气氮沉降的生长表现和适应机制,为在大气氮沉降背景下选育营养高效利用的马尾松速生优质新品种提供理论依据。 【方法】以来自马尾松 (Pinus massoniana) 全同胞子代的 5 个优良无性系 1 年生扦插幼苗为材料,分别在同质低磷 (介质表层与深层均缺磷) 和异质低磷 (介质表层磷丰富、深层缺磷) 两种土壤磷素环境下设置两种浓度梯度的模拟氮沉降试验,以研究低磷胁迫下马尾松无性系苗木生长、根系发育及氮、磷效率对模拟氮沉降的响应差异和规律。 【结果】1) 不同类型低磷胁迫下马尾松苗高和干物质积累量均表现出显著的无性系变异,且在同质低磷下存在明显的无性系 × 氮交互效应 (P < 0.05)。2) 马尾松无性系在不同类型低磷胁迫下应对氮沉降的适应机制有所差异。同质低磷、高氮环境下,33-4 和 19-5 等生长势较强的无性系,其根系长度、根表面积以及根分泌的酸性磷酸酶活性显著高于生长势较弱的无性系,干物质积累量与酸性磷酸酶活性之间的相关性增强,表明根系可通过增加在土壤中的分布面积和提高酸性磷酸酶活性来应对高氮、低磷的外界环境;异质低磷下,生长势较强的无性系,其根系长度和表面积在高氮沉降下显著增加,但比根长反而显著下降,意味着根系在高氮下增加吸收面积的同时,降低自身内部消耗可能是马尾松高磷效率的重要生物学基础之一。3) 马尾松无性系的磷吸收效率受氮沉降影响较大,在不同氮、磷水平下,其磷吸收效率与氮吸收效率均呈极显著正相关 (P < 0.01),表明模拟氮沉降有利于马尾松无性系对土壤中磷素的活化吸收,但磷利用效率无显著差异。4) 马尾松无性系的干物质积累量、根系长度、根表面积以及根分泌的酸性磷酸酶活性等指标的变幅较大,且无性系重复力均达到 0.75 (P < 0.05) 以上,这为高氮、低磷环境下马尾松耐受型植株的选择提供了可能。 【结论】以马尾松根系形态和根分泌的酸性磷酸酶活性变异为突破口,选育氮沉降下具有高磷效率的马尾松无性系将有利于遗传效益的提高。     

两个氮素利用率不同的水稻品种根系形态及生理特性的差异

The variation in nitrogen (N) uptake by rice has been widely studied but differences in rice root morphology that may contribute to this variation are not completely understood. Field and greenhouse experiments were carried out to study N accumulation, root dry weights, total root lengths, root surface areas, and root bleeding rates of two rice cultivars, Elio with low N-use efficiency and Nanguang with high N-use efficiency. Low (1 mmol N L^-1) and high (5 mmol N L^-1) N applications were established in the greenhouse experiment, and the N rates were 0, 120, and 240 kg ha^-1 in the field experiments at Jiangning and Jiangpu farms, Nanjing, China. The results showed that the N accumulation, root dry weight, total root length, and root surface area increased with an increase in N application. At the heading stage, N accumulation in the shoots and roots of Nanguang was greater than that of Elio in the field experiments and that of Elio at 5 mmol N L^-1 in the greenhouse experiment. After the heading stage, N accumulation was higher for Nanguang at both 1 and 5 mmol N L^-1 in the greenhouse experiment. The total root length and root surface area were significantly different between the two cultivars. Over the range of the fertilizer application rates, the root lengths of Nanguang at Jiangning Farm were 49%-61% greater at booting and 26%-39% greater at heading than those of Elio, and at Jiangpu Farm they were 22%-42% and 26%-38% greater, respectively. Nanguang had a greater root bleeding rate than Elio. It was concluded that the N-use efficiency of the two rice cultivars studied depended to a great extent on the root morphological parameters and root physiological characteristics at different growth stages.     

玉米杂交种苗期耐低氮指标的筛选与综合评价

为探明耐低氮玉米杂交种的苗期筛选鉴定方法,筛选出耐低氮能力强、可推广应用到生产上的玉米杂交种,本研究采用蛭石和珍珠岩盆栽、Hoagland营养液培养方式,以西南地区生产中应用的51个玉米杂交种为材料,对供试品种进行了2年的低氮胁迫苗期筛选试验。结果表明:低氮胁迫对各玉米品种苗期主要形态、生理指标均有显著影响,但影响的程度在指标间和品种间均有较大差异。根据相对值变异系数大小,筛选出叶面积、氮积累量、根冠比、地上部干重、根体积、根干重和单株干重7个指标作为耐低氮能力的评价指标。以7个指标归一化的变异系数为权重进行耐低氮能力模糊隶属函数综合评价,并与用全部指标(第1年为13个指标,第2年为25个指标)模糊隶属函数评价和主成分分析法评价的结果进行比较,7个指标评价结果与全部指标综合评价结果基本一致,得出的耐低氮能力强和弱的前10个品种的重合率分别达90%和80%,说明筛选指标的代表性和评价方法的可行性。本研究表明上述7个指标可以作为玉米苗期耐低氮能力评价指标,并筛选出‘正红311’、‘成单30’、‘黔北2号’等适宜于中国西南丘陵山区种植的耐低氮品种。     

低氮胁迫对不同耐低氮玉米品种苗期伤流液性状及根系活力的影响

【目的】研究了低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期生长、伤流性状及根系活力的影响,比较不同耐低氮性玉米品种对低氮胁迫响应的差异,以期为西南丘陵地区耐低氮玉米品种的选育提供理论依据。 【方法】以两个耐低氮品种‘正红 311’、‘成单 30’和两个低氮敏感品种‘先玉 508’、‘三北 2 号’为试验材料进行水培试验,营养液设置 4 个氮水平:0、0.05、0.5、5 mmol/L。测定了苗期株高等形态指标、干物质积累量、根系活力,计算了根冠比、活跃吸收面积比、伤流液中可溶性蛋白等转运速度及氨基酸/硝态氮浓度的比值。 【结果】低氮胁迫下玉米苗期苗高、茎粗、叶面积、SPAD、单株干重、地上部干重、伤流强度,伤流液中可溶性蛋白和可溶性糖转运速度,氨基酸和硝态氮转运速度及浓度,根系活力,根系总吸收面积和根系活跃吸收面积均显著下降,但耐低氮品种各指标的降幅均低于低氮敏感品种。根冠比、伤流液中氨基酸/硝态氮浓度比值均显著升高,可溶性蛋白和可溶性糖浓度随胁迫时间的延长表现出先下降后升高的趋势。耐低氮品种根冠比增幅低于低氮敏感品种,而可溶性蛋白浓度的增幅高于低氮敏感品种,且低氮胁迫下耐低氮品种根系活力、伤流液中可溶性蛋白和可溶性糖浓度显著高于低氮敏感品种。 【结论】耐低氮品种在低氮胁迫下能够保持较高的根系活力,进而促进了根系对营养物质的吸收和转运,提高了伤流液中各组分的浓度和转运速度,较好地维持了碳氮循环,从而有效地协调了植株地上、地下部养分和物质的分配,控制了根冠比的增加,维持了地上部的生长。     

低氮胁迫下玉米幼苗氮素和蔗糖分配特性

  【目的】  明确玉米自交系幼苗氮素吸收、转运与利用特性,探究低氮胁迫下其不同表型和生理性状的变化规律。  【方法】  以玉米自交系XY4和PH4CV为供试材料,进行了水培试验。设置正常氮 (N 2 mmol/L,NN) 和低氮 (N 0.04 mmol/L,LN) 两个氮水平,从培养3 h起,每3天测定一次幼苗生物量、光合特性、根系性状及氮素和蔗糖含量,直至第12天。  【结果】  玉米幼苗根系对低氮胁迫的反应早于地上部,与NN处理相比,LN处理PH4CV和XY4的根干重分别在培养第3和第6天时增加了65.15%和84.63%,而从培养第9天开始,LN处理下两自交系幼苗地上部干重显著低于NN处理,由此导致根冠比增加;与NN处理相比,LN处理下除了胞间CO₂浓度 (Ci) 和水分利用效率 (WUE) 外,两自交系幼苗叶片的SPAD值、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr) 和气孔导度 (Gs) 等光合特性均显著降低,且XY4下降幅度均大于PH4CV;LN处理下两自交系幼苗根干重的变异来源并不一致,XY4根干重的增加与总根长、根表面积、根体积、侧根数和初生根长增加有关,而PH4CV主要与侧根数目增加有关;与NN处理相比,LN处理两自交系幼苗地上部的氮素积累量和蔗糖含量显著降低,且XY4老叶的氮素含量下降速率明显快于PH4CV,而根系的氮素积累量、单株氮素生理利用效率和根中蔗糖含量均显著增加,且XY4增加的幅度均大于PH4CV。  【结论】  低氮胁迫促使玉米幼苗分配给地上部的氮素和蔗糖相对较少,因此限制地上部生物量积累及叶片光合能力的发挥,而分配给根系的氮素和蔗糖相对较多,从而促进根系形态建成,以利于吸收更多的氮素。