氮利用效率差异水稻品种的根系铵离子吸收特性

【目的】测定不同水稻品种对外界铵浓度（Ammonium ion, NH₄⁺）的响应,通过分析不同水稻品种在不同NH₄⁺ 浓度下的表型差异及NH₄⁺ 吸收特性,揭示水稻品种间氮利用差异的机理。【方法】采用水稻品种齐粒丝苗（QLSM,氮高效品种）和沪科3号（HK3,氮低效品种）,以营养液培养方式在苗期进行3种不同NH₄⁺ 浓度（低、中、高）处理,15 d后分析两个水稻品种的株型特征、氮含量和氮积累量、根系活力及根系呼吸强度,并采用扫描离子选择电极技术分析根系NH4+ 流通量。【结果】氮高效品种QLSM在低NH₄⁺ 条件下生长较好,其株高、分蘖与对照（CK）相比无显著差异,总干物质重和根部氮积累量分别增加25.9%和74.2%。氮低效品种HK3的株高、分蘖、总干物质重及根部N积累量则显著降低,降低幅度分别为10.1%、26.4%、19.5%和2.3%;此外,与CK相比,低NH₄⁺ 条件显著降低QLSM和HK3的地上部和根部氮浓度。同时,低NH₄⁺ 条件使2个水稻品种的根系活力分别降低76.0%和78.2%,根系呼吸强度分别降低29.5%和33.8%,说明水稻并未通过提高根系活力或者根系呼吸强度增加水稻在外界低NH₄⁺ 浓度下对NH₄⁺ 吸收;进一步研究表明,在低NH₄⁺ 条件下,QLSM的根系分生区有较强的NH₄⁺ 吸收,而HK3对NH₄⁺ 不敏感,其净流入量显著偏低。【结论】氮高效水稻品种QLSM低NH₄⁺ 条件下较高的NH₄⁺ 吸收利用能力与其根系分生区较高的NH₄⁺ 流入量有关。     

不同基因型水稻氮效率的差异机理研究

以27份不同基因型水稻为供试材料,从中筛选出5个氮高效基因型和8个氮低效基因型,通过对氮高效基因型和氮低效基因型的氮素吸收效率和生理利用效率的对比,发现氮高效基因型的氮素吸收效率远远高于氮低效基因型的,而氮素生理利用效率则没有明显的规律性,因此,认为影响水稻氮效率高低的主要因素是其氮素吸收效率。     

不同氮效率水稻的生长特性

以氮高效水稻4007和氮低效水稻Elio为材料,在水培条件下设置高(5.72 mmol·L-1)、低(1.43 mmol·L-1)2个供氮处理,研究2个水稻品种的籽粒产量及不同生育期的干物重、吸氮量和根系形态以及功能叶片硝酸还原酶活性(NRA)、功能叶片和根系谷氨酰胺合成酶活性(GSA)的差异.结果表明:2个处理4007的籽粒产量均高于Elio.在分蘖期,Elio的地上、下部生物量及氮积累量均大于4007,至拔节期两者差距减小,齐穗期Elio的地上部氮积累量只有4007的86.4%,且差异显著.高氮条件下,在分蘖期4007的根系特征参数显著低于Elio,而在拔节期两品种却没有显著差异,在齐穗期4007的总根长、根表面积和根尖数已经显著高于Elio.高氮处理的叶片NRA、叶片和根系GSA均显著高于低氮处理;在拔节期和齐穗期,Elio叶片NRA极显著下降,而4007叶片则保持NRA的稳定;在齐穗期4007的GSA显著高于Elio.     

不同棉花品种苗期氮效率筛选的初步研究

通过砂培盆栽试验,分析棉株的株高、干物重以及全氮含量,研究了48个棉花品种苗期氮效率的差异性。结果表明,相对干物重变异系数较大(25.50%),施肥水平间和品种间干物重差异分别达极显著和显著水平,作为品种筛选的首要指标;相对干物重与相对含氮率、相对吸氮量分别呈极显著负相关和极显著正相关,作为辅助筛选指标;供试品种中,602、新陆早12号、新海12号和新陆早8号为氮高效品种,新海14号、新海21号、炮台1、新陆早20号和18-3号品种为氮低效品种。     

不同氮吸收效率水稻品种蔗糖代谢酶的活性比较

[目的]阐明氮素代谢效率的高低与蔗糖代谢强度的关系。[方法]以不同浓度的NH4NO3(0.1、0.5、2.5、12.5 mm/mol)对2个水稻品种桂单4号(GD)和南光(NG)进行水培处理,并对不同供氮水平下不同水稻品种的蔗糖代谢酶的活性进行了比较。[结果]GD叶片蔗糖磷酸合酶以及叶片和根中酸性转化酶活性高于NG,蔗糖含量和低氮水平下谷氨酰胺合成酶(GS)活性高于NG,而中性转化酶的活性在不同供氮水平下的两品种间差异不显著。在所有供氮水平下NG叶片和根中的硝酸还原酶(NR)活性均高于GD。[结论]GD的氮素代谢水平高与低氮水平下GS的活性、蔗糖的合成与分解活性较高有关,而与NR活性无关。     

不同氮效率水稻品种的群体发育特征

选用3个氮高效水稻品种(武运粳7号、南光和4007)和1个氮低效水稻品种(Elio),在田间试验条件下研究了7个施氮水平(0、60、120、180、240、300和360kg·hm-2)下水稻的产量及产量构成、茎蘖变化动态、库容量以及光合产物和根系伤流强度的变化。结果表明:在7个施氮水平下氮高效水稻品种的籽粒产量均显著高于Elio,籽粒产量的差异主要是由穗数决定。Elio的最大茎蘖数与氮高效水稻差异不显著,但其成穗率仅为25%左右,而3个氮高效水稻的成穗率为35%～49%,最终导致氮高效水稻的库容量大,差异呈显著水平。不同氮效率水稻品种齐穗期的叶面积指数差异不显著,但齐穗期后Elio的群体光合速率下降比4007快;不同氮效率水稻品种齐穗前的生物产量无差异,齐穗期后氮高效水稻品种的生物产量显著高于Elio。与地上部分生长相对应的是,从分蘖期到齐穗期后30d氮高效水稻4007的根系伤流强度显著比氮低效水稻Elio高。     

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...     

不同基因型水稻苗期叶片NRA及其受NH4+的影响

对14个基因型水稻幼苗的叶片原始硝酸还原酶活性(NRA)、经NO3^-诱导后的NRA以及添加NH4^ 后的NRA等进行测定。结果表明：在未经诱导的情况下，早稻叶片NRA高于水稻，水稻呈现杂交稻高于常规稻、籼稻高于粳稻的趋势。经NO3^-诱导后，所有供试基因型水稻叶片NRA均大幅度提高，提高幅度为早稻高于水稻、杂交稻高于常规稻、籼稻高于粳稻。NH4^ 的存在对绝大部分基因型水稻叶片NRA有抑制作用，其中以对粳稻的抑制作用最大，对杂交籼稻和早稻的抑制作用较小。     

不同氮效率小麦品种氮素吸收和物质生产特性

氮条件（N-）下，不同氮效率小麦品种的籽粒产量和氮效率以氮高效品种（H）最高，中效（M）次之，低效（L）最低；H具有较多的单位面积穗数且与N-下籽粒产量和氮效率显著相关，表明单位面积穗数的多少对氮胁迫条件下小麦籽粒产量和氮效率具有重要影响。不同氮效率品种的植株全氮含量（TN）无显著差异。不同生育时期的植株氮累积量（AA）在抽穗期和成熟期以H最大，M次之，L最低，表明生育中后期N-下的植株氮素吸收能力是氮胁迫条件下籽粒产量和氮效率的重要影响因素。不同生育时期的株高、群体茎数、叶面积指数（LAI）和群体干物重（PDW）值；各生育阶段群体生长率（CGR）、净同化率（NAR）和光合势（Pp）；各生育时期的叶片NO3-含量和硝酸还原酶（NR）活性均以H最大，M次之，L最低。叶片亚硝酸还原酶（NIR）)活性和谷氨酰胺合成酶（GS）活性在供试不同氮效率品种之间的差异较小。研究表明，N-下较强的氮素吸收能力和较好的植株生长特性是氮胁迫条件下供试氮高效小麦品种获得高氮效率特征的重要基础。在丰氮条件（N+）下，供试不同氮效率品种的籽粒产量、氮效率、植株氮素吸收和物质生产特性与N-下的表现规律不尽相同。     

不同基因型水稻苗期根系吸氮力的研究

利用水培法研究了不同基因型水稻根系对 2种形态氮的吸收特性。结果表明 :水稻秧苗根系在 3 0d时对NO3- 吸收较NH4+ 多 ,不同基因型水稻秧苗根系对氮的吸收存在差异 ;单位鲜根对氮的吸收速率与根的活力有关。     

氮水平对不同生态型稻种资源苗期氮素吸收效率的影响

在低氮(20 mg/kg)、中氮(40 mg/kg)和高氮(60 mg/kg)3个氮素水平下,测定和比较不同生态型稻种资源苗期的氮素吸收效率(NAE)。结果表明:不同生态型稻种资源苗期的NAE随氮水平的升高而升高。不同生态型稻种资源苗期NAE间存在显著或极显著差异,且随氮水平而异。低氮下,陆稻NAE显著低于水稻;高氮下,陆稻NAE极显著低于水稻;而中氮下,两者的NAE未达显著差异。低、中氮下,古老地方品种NAE显著低于现代育成品种;高氮下,古老地方品种NAE极显著低于现代育成品种。低氮下,杂交组合NAE显著高于常规品种;中、高氮下的杂交组合与常规品种的NAE未达显著差异。3种氮水平下,籼、粳稻NAE无显著差异。低、中氮下,粘、糯稻NAE无显著差异;高氮下,粘稻NAE极显著高于糯稻。     

硝酸还原酶抑制剂和NH+4对不同基因型水稻苗期NO-3吸收的影响

在不同培养方式(水培和土培)下，选择4种不同基因型水稻(常规籼稻、杂交籼稻、常规粳稻、杂交粳稻)，研究其苗期NH4^ 及硝酸还原酶抑制剂对NO3^-吸收的影响。结果表明：土培条件下，NH4^ 对NO3^-吸收的抑制主要表现在粳稻上，对杂交粳稻的抑制尤为明显；硝酸还原酶抑制剂对粳稻NO3^-吸收的抑制程度大于其对籼稻的抑制。水培条件下，NH4^ 能较大程度地降低杂交粳稻对N3^-的吸收；在硝酸还原酶活性(NRA)受抑制后，对杂交粳稻NO3^-吸收的影响却很小，说明NH4^ 对NO3^-吸收的影响并非完全通过影响硝酸还原酶的活性来完成。     

不同生育期水稻品种氮素吸收利用的差异

 【目的】研究不同生育期类型水稻品种氮素吸收利用的差异,分析提高其氮素吸收利用的途径。【方法】在群体水培条件下,以88—122个常规籼稻品种（2001—2002）、94个常规粳稻品种（2008—2009）为材料,测定生育期、各器官干物重和氮素含量、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按播种到抽穗日数（为方便描述本文统称为生育期）从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 六类,研究各类品种氮素吸收利用的差异及其原因。【结果】生育期长的品种抽穗期和成熟期氮素累积量大（籼稻）或较大（粳稻）,但结实期吸氮量并无优势;生育期长的品种植株含氮率较低（粳稻）或品种间差异较小（籼稻）,单位面积穗数较少（籼稻）或品种间差异较小（粳稻）,但其生长日数多、干物质生产量大、单穗吸氮量较大、单穗吸氮强度大（籼稻）或较大（粳稻）,干物质生产量、单穗吸氮量、单穗吸氮强度对吸氮量的作用分别大于植株含氮率、单位面积穗数、生长日数对吸氮量的作用;生育期长的品种氮素籽粒生产效率低（籼稻）或中等偏大（粳稻）,氮素干物质生产效率较大（粳稻）;生育期长的品种抽穗期、成熟期茎鞘叶中氮素分配比例大,穗中氮素分配比例小或较小（成熟期粳稻）。【结论】生育期长的品种吸氮能力强（籼稻）或较强（粳稻）,氮素籽粒生产效率低（籼稻）或中等偏大（粳稻）。生育期长的品种植株含氮率、穗数或小或无优势,但生长日数、干物质生产量、单穗吸氮量、单穗吸氮强度大。促进干物质生产,提高单穗吸氮强度和单穗吸氮能力有利于提高生育期长的品种氮素吸收量。无论是籼稻品种还是粳稻品种,促进营养器官中氮素向穗部运转,减少茎鞘叶中氮素分配比例,均有利于生育期长的品种氮素利用效率的提高。对粳稻品种而言,成熟期较低的植株含氮率也是生育期长的品种氮素利用效率高的重要因素。     

不同产量类型水稻基因型氮素吸收、利用效率的差异

【目的】明确不同产量基因型水稻氮素营养吸收、利用差异。【方法】采用大田试验,以长江中下游地区5种生育期类型中相对高产和低产的20个粳稻品种为材料,研究施氮量为225kg·hm-2水平下两种产量类型水稻的产量、氮素积累量、氮素吸收速率和氮素利用效率的差异及其之间的相互关系。【结果】随着生育期的延长,高产水稻类型的平均产量分别比低产类型高31.62%、31.94%、39.47%、26.21%和21.82%;氮素生育期累积量和氮素利用率随着生育期的延长呈逐渐增加的趋势,高产类型明显高于低产类型;氮素阶段性积累量和阶段性吸收速率的变化为:移栽至拔节和拔节至抽穗阶段为高产类型高于低产类型;抽穗至成熟阶段部分基因型表现为低产类型高于高产类型,但差异不大。相关分析表明,水稻产量与氮素积累量、氮素利用率呈显著或极显著正相关,与各阶段的氮素吸收速率亦呈正相关关系,其中移栽至拔节阶段达极显著水平,其余阶段未达显著水平。【结论】相对于低产基因型水稻,高产基因型在各个生育阶段的氮素积累量、抽穗前的氮素吸收速率及氮素利用效率均较高。可见,高产与提高氮素的积累和利用在品种本身的改良上可得到统一。     

不同种源文冠果苗期的生长性状调查及聚类分析

为文冠果优质种源在新疆的推广应用提供参考,以经22、1号、牡丹江等19个文冠果种源,于2015年在新疆农垦科学院林园所试验田进行播种育苗试验,研究1年生不同文冠果种源的苗期生长特性,并进行聚类分析。结果表明:19个种源文冠果被划分为3组,第1组包括1号和牡丹江2个种源,其苗木生长量和生物量积累较大;第2组包括椅22、经1、经9、红5、坤160、经8、经18、坤182、经17、经22和坤6等11个种源,其苗木长势中等;第3组包括椅7、坤38、经7、经补4、红补2和经20等6个种源,其苗木长势相对较差。其中,牡丹江的株高、地径、冠幅和单株生物量积累均表现最优,分别达88.9cm、0.85cm、55.8cm和155.5g。     

甘薯苗期耐低氮基因型筛选及不同氮效率类型综合评价

【目的】建立甘薯品种（系）耐低氮能力评价体系,筛选耐低氮基因型甘薯材料和评价不同氮效率类型,为研究耐低氮甘薯生理机制和挖掘氮高效基因奠定基础。【方法】采用水培试验,以来自国内外不同薯区的126份甘薯品种（系）为材料,低氮胁迫（0 mmol·L^-1纯氮）和正常施氮（14 mmol·L^-1纯氮）处理下,收集126个品种（系）地上干重、地上干物质增加量、地下干物质增加量、总干物质增加率、根冠比、蔓长、根长、叶数、叶绿素相对含量（CCI）、氮积累量和氮素生理利用效率11个性状表征值,计算各指标耐低氮胁迫指数。利用综合隶属函数法,进行主成分分析、回归分析和聚类分析,综合评价各甘薯品种耐低氮能力和氮效率类型。【结果】1）低氮水平条件下,不同供试甘薯品种（系）的地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、根长、蔓长、叶数、CCI、氮素积累量的均值低于正常氮处理,根冠比和氮素生理利用效率的均值高于正常氮处理;2）不同品种（系）的地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、根冠比、根长、蔓长、叶数、氮素积累量和氮素生理利用效率的变异系数高于正常氮处理,且其增幅排序为地上干物质增加量>总干物质增加率>地下干物质增加量>叶数>地上干重>氮素生理利用效率>氮积累量>根长>根冠比>蔓长;3）对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,3个主成分的累计方差贡献率达到72.67%,计算综合评价值Y;4）地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、叶数、蔓长、根长、根冠比、氮积累量、氮素生理利用效率的耐低氮胁迫指数与Y值的相关性达到极显著水平（P<0.01）,其中,地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、氮积累量和地上干重5项耐低氮胁迫指数的相关性较高,相关系数分别为0.85、0.86、0.81、0.79和0.73;5）建立Y值回归方程,选定耐低氮能力评价的8个指标,并进行系统聚类,划分甘薯基因型为耐低氮型、中间型、不耐低氮型3类;并对3种耐低氮甘薯类型的农艺性状和氮效率性状进行方差分析。【结论】地上干重、地上部干物质增加量,地下部干物质增加量、根长、蔓长、叶数、氮素积累量和氮素生理利用效率作为甘薯耐低氮能力评价的指标;13104-2/紫薯1号、宜宾红心薯、浙紫薯2号、渝紫3号、渝紫6号、漯紫1号和渝紫香10号7个为耐低氮型甘薯品种;耐低氮型品种的各性状表现好于中间型和不耐低氮型,其中,地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、蔓长和氮积累量差异显著。     

施氮量对不同类型水稻品种吸氮特性及氮肥利用率的影响

在大田条件下,研究了施氮量对不同类型水稻品种吸氮特性及氮肥利用率的影响。结果表明:随施氮量的增加,不同类型水稻品种的吸氮量、百千克籽粒需氮量均增加;产量随百千克籽粒需氮量的增加呈先增加后减少的趋势,产量在9000～10500kg·hm-2的百千克籽粒需氮量集中在1.9～2.2kg。在本试验条件下,镇稻88、武运粳7号、8优161、常优1号的氮肥利用率随施氮量的增加呈上升的趋势,而武育粳3号、8优父、扬稻6号、扬籼4号、两优培九、汕优63的氮肥利用率随施氮量的增加呈上升的趋势,至中肥处理达最大,高肥处理则显著下降;产量与氮肥利用率呈极显著的线性相关性,产量在9000～10500kg·hm-2的氮肥利用率都在40%左右。     

甘蓝型油菜苗期氮高效吸收转运特征研究

[目的]氮素吸收效率是影响作物氮效率的重要方面,开展油菜氮高效吸收转运特征研究旨在为提升油菜氮吸收效率及产量提供理论依据.[方法]为探究油菜氮高效吸收转运机理,以一对氮效率差异显著的油菜种质:氮高效种质'498'和氮低效种质'428'为试验材料,在营养液培养条件下,设置正常供氮(9.5mmol·L-1)和低氮(0.47...