甘蓝型油菜种质氮素营养效率的鉴定及评价指标筛选

为建立甘蓝型油菜种质氮素营养效率的鉴定及评价方法,筛选合理的次级评价指标和氮素营养高效基因型,在田间小区试验条件下设置低氮(45 kg/hm2)、中氮(180 kg/hm2)和高氮(270 kg/hm2) 3个施氮水平,测定了416份不同生态类型甘蓝型油菜种质植株性状及氮素吸收效率(NAE)、氮素利用效率(NUE)和氮收获指数(NHI)。各性状在不同氮素水平下对氮的敏感性不同,低氮下第一次有效分枝数的变异程度表现为最大,单株籽粒重次之;中氮和高氮处理水平下单株籽粒重的变异程度均表现为最大,低氮胁迫加大了种质间的差异。油菜种质氮素营养效率基因型间差异明显,表现中效类型的种质最多,高效和低效的较少。油菜种质间成熟期NAE的鉴定与评价应选择在低氮处理下,以单株籽粒重、单株地上干重和株高为间接指标进行选择效果明显;油菜种质间成熟期NUE的鉴定与评价应选择在高氮处理下,以单株地上干重、第一次有效分枝数、单株籽粒重和每角粒数为间接指标进行选择效果明显;油菜种质间成熟期NHI的鉴定与评价应选择在低氮处理下,以单株籽粒重、单株地上干重和茎基粗为间接指标进行选择效果明显。     

稻种资源苗期氮素营养特性的基因型差异

 采用变异数和频数分析，对88份稻种资源进行了苗期氮素利用效率(NUE)、吸收效率(NAE)和氮素利用效率响应度(NUER)的基因型差异比较。结果表明： 1)不同稻种资源苗期的NUE、NAE和NUER存在显著的基因型差异，且受氮素水平的影响。低氮、中氮和高氮间的NUE存在极显著差异，并随氮素水平的升高而呈下降趋势。低、中氮间的NAE的差异不显著，但极显著地小于高氮；(低氮NUE-高氮NUE )/ 高氮NUE的NUER极显著高于(低氮NUE -中氮NUE)/ 中氮NUE、(中氮NUE -高氮NUE)/ 高氮NUE的NUER，且后两者间未达显著差异。 2)不同稻种资源苗期NUE、NAE和NUER的变异系数存在极大的差别(达20%以上)，大小顺序为NUER>NAE>NUE，即稻种资源苗期NUE、NAE和NUER的基因型差异大小是NUER>NAE>NUE。 3)不同稻种资源苗期NUE、NAE和NUER的基因型分布，基本上符合正态分布，拟合度最好的是NUE，其次为NAE，NUER最差。     

甘蓝型油菜种质苗期氮素营养效率的鉴定与评价

为建立快速简便高效的油菜氮素营养效率的鉴定与评价方法,温室盆栽条件下设置土壤低氮(0.05g/kg)、中氮(0.2g/kg)和高氮(0.3g/kg)3个水平,测定了75份不同生态类型甘蓝型油菜种质的苗期形态性状及氮素吸收效率(NAE)和氮素利用效率(NUE)。结果表明:苗期各性状在不同氮素水平下对氮的敏感性不同,3个不同氮处理水平下单株根表面积的变异程度均表现为最大,低氮胁迫加大了种质间的差异。油菜种质氮素营养效率间存在明显的基因型差异,表现为高效和低效的较少,表现中效类型的种质最多;NAE和NUE间的相关性未达显著水平。以NAE作为氮素营养效率指标来鉴定与评价种质间苗期氮素营养效率差异应选择在低氮处理下,以单株地上干重和根冠比为间接指标进行选择效果明显。以NUE作为氮素营养效率指标来鉴定与评价种质间苗期氮素营养效率差异应选择在高氮处理下,以单株地上干重为间接指标进行选择效果明显。     

氮肥运筹对夏玉米氮素利用及土壤无机氮时空变异的影响

研究不同施氮量及基肥追肥比例对土壤无机氮时空分布及玉米氮肥利用效率的影响。结果表明,不同施氮量和基追比显著影响土壤剖面硝态氮含量。各施氮处理不同生育期0～60 cm土层硝态氮含量均显著高于不施氮肥处理,且随施氮量的增加土壤中硝态氮含量增加。夏玉米生长季土壤铵态氮含量较低,且时空变化不明显。玉米氮素农学效率（NAE）、氮素利用效率（NUE）随施氮量的增加显著降低;氮素表观回收率（NRE）有相同的变化趋势,但差异不显著;氮素收获指数（NHI）随施氮量的增加显著增大。相同施氮水平下,“50%基肥+50%大喇叭口肥基追比”的NAE、NUE、NHI和玉米产量显著高于其他处理。因此,在玉米生产中应避免播种时一次性大量施用氮肥,增加后期施氮比例可显著提高氮肥利用效率和玉米产量。     

水稻拔节期叶片碳氮代谢基因型差异及与氮素利用效率的关系

 采用土培盆栽试验,以3个氮素利用效率(NUE)有显著差异的水稻基因型秀恢2号(低NUE)、R83 12(中NUE)和五优244(高NUE)为材料,研究了拔节期叶片碳氮代谢的基因型差异及其与氮素高效利用的关系。结果表明,拔节期不同基因型水稻的叶片蔗糖和可溶性糖含量、淀粉/可溶性糖含量比和淀粉/蔗糖含量比存在极显著差异,前两者为五优244 > R83 12 >秀恢2号,后两者则相反;而淀粉和蔗糖/可溶性糖含量比各基因型差异不显著。不同基因型水稻的叶片全氮含量(TNC)、蛋白氮含量(PNC)、 PNC/TNC、Rubisco含量(RC)/PNC和RC/TNC存在极显著或显著差异,前两者为五优244 < R83 12 <秀恢2号, 后三者则相反;RC无基因型差异。五优244叶片的叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、PSⅡ潜在活性、羧化效率、碳酸酐酶、酸性转化酶和蔗糖磷酸合成酶活性极显著或显著高于其他基因型;其叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性也极显著高于其他基因型。统计分析表明,高NUE水稻叶片具有较高的可溶性糖和蔗糖含量及较大的RC/TNC和RC/PNC,其生理基础是其叶片的高谷氨酰胺合成酶活性和PSⅡ潜在活性。     

不同地力和施氮水平下水稻叶片SPAD值及产量的分析

以Q优6号为材料,分析了不同地力条件下不同施氮水平对水稻叶片SPAD值和产量的影响。结果表明,水稻产量与表观供氮量存在极显著的曲线相关,且当表观供氮量在575.27 kg/hm~2时,Q优6号产量较高;不同处理下各生育时期SPAD值大小顺序为抽穗期拔节期成熟期,且差异主要表现在抽穗期和成熟期;拔节期和抽穗期不同地力和施氮水平下水稻冠层4张叶片各自的差异主要表现在顶3叶和顶4叶上,可以利用两者的SPAD值作为参数进行氮素营养诊断;SPAD值与表观供氮量之间存在显著线性相关,且采用SPAD_(L3×L4/mean)进行拟合时效果更好,均达到极显著水平。获取水稻叶片SPAD值次级指标可以实现对田块速效氮含量的估计。     

氮肥运筹对水稻植株不同形态氮素含量的影响

以桂朝2号和叠加占为试验材料,以总氮、蛋白氮、叶绿素氮、可溶性蛋白氮、Rubisco-N、游离氨基态氮为指标,研究了氮肥运筹对水稻植株不同形态氮素含量的影响。结果表明,上述形态氮素含量对氮肥运筹表现出相同的趋势,即水稻抽穗期和成熟期植株总氮、蛋白氮、叶绿素氮、可溶性蛋白氮、Rubisco-N、游离氨基态氮含量均随施氮水平提高而提高,在相同施氮量条件下,重施穗肥时其含量较高。氮肥运筹对不同形态氮素含量的影响程度是不同的,其中,对Rubisco-N和游离氨基态氮的影响明显。两个品种早晚季无论是抽穗期还是成熟期不同施氮水平下Rubisco-N和游离氨基态氮含量差异均达到显著或极显著水平。相关分析表明,早晚季抽穗期和成熟期水稻植株总氮含量与蛋白氮含量均呈极显著相关。     

春性和半冬性小麦花后旗叶和籽粒氮代谢关键酶活性的差异

为探明不同生态类型小麦氮效率（NUE）差异的生理特征,选用不同半冬性小麦品种(2012-2013年6个,2013-2014年3个)和春性小麦品种（2012-2013年9个,2013-2014年3个)为材料,研究了春性和半冬性小麦花后旗叶和籽粒氮代谢关键酶活性的差异,分析了酶活性与氮效率的相关性。结果表明,在施氮量相同条件下,半冬性小麦灌浆期旗叶及籽粒的平均硝酸还原酶（NR）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酰胺合成酶（GS）的活性均高于春性小麦;籽粒谷丙转氨酶（GPT）活性在灌浆中前期高于春性小麦。在半冬性小麦品种中,旗叶和籽粒GS活性与氮素生理效率（NPE）呈显著或极显著正相关,与氮肥农学效率（NAE）、氮收获指数（NHI）相关性也较高;春性品种中,旗叶和籽粒GS活性与NPE、NHI呈显著或极显著相关,籽粒GS活性与NAE显著相关,说明叶片和籽粒中GS活性可以作为两种类型小麦筛选NPE、NAE、NHI等性状的共性选择指标。半冬性小麦品种NR活性与氮肥吸收效率（NUEa）、氮肥表观利用率（NUR）显著相关;春性品种NR活性与氮肥农学效率（NAE）、氮肥生产效率（NGPE）显著或极显著相关,春性小麦品种籽粒GPT活性与NAE、NPEG活性呈极显著正相关,说明不同生态小麦品种氮效率还可通过其他不同的生理指标进行评价。     

杂交中稻植株性状对氮素的响应及其与氮效率的关系

选用16个生育期基本一致的高产三系杂交中稻组合为材料,采用土培的方法,在施氮和不施氮条件下,研究水稻植株重要农艺性状对氮肥的反应的基因型差异、氮素吸收利用效率的基因型差异及它们之间的关系。结果表明,水稻氮素(肥)吸收利用率(RE)、氮肥农学利用率(AE)、氮肥偏生产力(PFP)、氮素籽粒生产效率(NUEg)和氮素干物质生产效率(NUEb)均存在显著的基因型差异,但氮素积累总量(TN)的基因型差异不显著。在两种施氮水平下,氮素籽粒生产效率与籽粒产量、成穗率、有效穗和经济系数均呈极显著的正相关,氮素干物质生产效率与籽粒产量、有效穗均呈显著或极显著正相关,氮素积累总量与成熟期生物量呈显著或极显著正相关。籽粒产量、成穗率、有效穗、经济系数和成熟期生物量可以作为氮效率筛选的重要参考指标。     

基于冠层高光谱植被指数的水稻产量预测模型研究

及时、准确、快速的进行粮食产量预测预报对指导农业生产和国家制定粮食政策有重大意义。以不同水稻品种和施氮水平为试验因素，进行两因素裂区设计试验，在水稻拔节期、孕穗期和抽穗期测定其冠层光谱反射率，通过筛选出与产量相关性最高的最佳波段组合，计算最优波段组合组成的12种植被指数，并建立了基于单植被指数和多植被指数组合的水稻产量预测模型。结果表明，孕穗期，在401～723 nm波段范围内水稻冠层原始光谱反射率与产量呈显著负相关关系；各植被指数与产量的相关性达到极显著水平。基于单植被指数构建的水稻产量预测模型，以孕穗期线性模型精度最高(R²=0.436,RMSE=874.57 kg/hm²)，最佳植被指数为重归一化植被指数(RDVI)，模型表达式为y=7.7E+05×RDVI₍(455,456))+1.1E+04；基于逐步回归构建的多植被指数产量预测模型同样以孕穗期表现最佳(R²=0.443,RMSE=861.81 kg/hm²)，最优植被指数为比值植被指数(RVI)、土壤调节型植被指数(...     

Methods on Identification and Screening of Rice Genotypes with High Nitrogen Efficiency

In order to establish methods for indentification and screening of rice genotypes with high nitrogen (N) efficiency, N absorption efficiency (NAE), N utilization efficiency (NUE) and N harvest index (NHI) in ten rice genotypes were investgated at the elongation, booting, heading and maturity stages under six N levels in a pot experiment with soil-sand mixtures at various ratios. NAE in various rice genotypes firstly increased, peaked under a medium nitrogen rate of 0.177 g/kg and then decreased, but NUE and NHI always decreased with increasing nitrogen levels. NAE in various rice genotypes ever increased with growing process and NUE indicated a descending tendency of elongation stage>heading stage>maturity stage>booting stage. N level influenced rice NAE, NUE and NHI most, followed by genotype, and the both effects were significant at 0.01 level. In addition, the interaction effects of genotype and nitrogen level on rice NAE and NUE were significant at 0.01 level, but not significant on rice NHI. Because the maximum differences of NAE and NUE were found at the elongation stage, it was thought to be the most suitable stage for identification and screening these two paremeters. Therefore, the optimum conditions for identification and screening of rice NAE, NUE and NHI in a pot experiment were the nitrogen rate of 0.157 g/kg at the elongation stage, low nitrogen at the elongation stage, and the nitrogen rate of 0.277 g/kg at the maturity stage, respectively.     

徐麦35高产高效增密减氮途径及其碳氮代谢调控机制

为探究增密减氮栽培途径的可行性及其碳氮代谢调控机制,于2019-2020年以徐麦35为材料,设置不同密肥组合,研究增密减氮对产量和氮效率的调控作用.结果 表明,适当减少施氮量,徐麦35的氮素农学效率(NAE)、氮肥偏生产力(PFP)、氮素生理效率(PE)、氮收获指数(NHI)均显著增加.开花期和成熟期的碳氮比(C/N)...     

Identification and evaluation of high nitrogen nutrition efficiency in rapeseed (Brassica napus L.) germplasm

To establish identification and evaluation methods of N (nitrogen) absorption and utilization of rapeseed (Brassica napus L.), difference of N nutrition efficiency (NNE) among rapeseed germplasms and relationship between NNE and plant traits under various N application rates were analyzed in this research. Pot cultivating experiments were conducted to investigate NNE with 3 ​N application rates in soil (0.05, 0.2 and 0.3 ​g/kg). A total of 12 rapeseed germplasms were planted, nitrogen absorption efficiency (NAE) and nitrogen utilization efficiency (NUE) in seedling stage, bolting stage, initial flowering stage, final flowering stage, and maturity stage were obtained. Results showed that bolting stage was the best period for NAE identification and evaluation. Low N application rate in soil (0.05 ​g/kg) was the best for NAE, and the indirect indexes were basal stem diameter, plant root dry weight and above ground plant dry weight. Maturity stage was the best period for NUE identification and evaluation. High N application rate in soil (0.3 ​g/kg) was the best for NUE, and indirect indexes were above ground plant dry weight and basal stem diameter. N application rates of 0.05 ​g/kg in soil was the best for nitrogen harvest index at maturity stage, and indirect indexes was number of pods per plant. Plant traits of rapeseed germplasms affected NNE. Higher basal stem diameter, plant root dry weight and above ground plant dry weight at bolting stage under low N application rate were important characteristics of N absorption in rapeseed. Higher above ground plant dry weight and basal stem diameter at maturity stage under high N application rate were important characteristics of N utilization. Higher number of pods per plant at maturity stage under lowe N application rate was an important characteristic of N harvest index. These results provided a reliable index for N management and provided theoretical basis for guiding rapeseed breeding.     

栽培方式对超级杂交早稻陵两优268产量形成及氮肥利用率的影响

比较了超级杂交早稻陵两优268在“三定”栽培、免耕摆栽、传统栽培条件下的产量构成特点、干物质生产特性、氮素吸收量及其利用率,结果表明:与传统栽培相比,“三定”栽培处理齐穗期后干物质积累量大、有效穗较多,产量较高,氮素吸收量分蘖中期和幼穗分化期较低,齐穗期和成熟期较高,氮肥偏生产力、氮素吸收利用率、氮肥农学利用率均较高;免耕摆栽处理有效穗较多,但每穗总粒数和结实率居劣势;氮吸收特点与“三定”栽培处理相似,但氮肥偏生产力、氮素吸收利用率、氮肥农学利用率比“三定”栽培处理略低.表明陵两优268采用“三定”栽培法可实现产量和氮肥利用率的同步提高.     

不同缓(控)释肥料及运筹对双季稻生产特性及经济效益的影响

为减少化肥用量,提高种粮经济效益,以双季稻为材料,评价了不同类型缓(控)释肥对水稻产量、氮肥利用率及经济效益的影响.结果表明,在早稻上,施控释肥的处理产量较常规施肥处理增加4.49％,施木质素肥及缓释配方肥的处理较常规施肥处理减产0.60％～6.05％;在连作晚稻上,各缓(控)释肥处理比常规施肥处理增产1.01％～3....     

不同品质类型小麦优质高产群体氮效率的差异

为给小麦分类栽培措施的确定提供依据,于2000～2002年在扬州选用5个不同品质类型小麦品种,通过不同类型小麦氮肥运筹调控试验,研究了小麦优质高产群体与普通群体的氮效率差异.结果表明,同一品种不同群体类型间氮肥农学效率、氮肥吸收效率表现为强筋和中筋小麦优质高产群体高于普通群体,而弱筋小麦优质高产群体略低于普通群体;氮素利用效率则表现为强筋小麦优质高产群体低于普通群体,中筋小麦两者之间相近,弱筋小麦优质高产群体高于普通群体;不同群体的氮收获指数差异表现为优质高产群体与普通群体相比互有高低;不同类型专用小麦的各氮效率指标与籽粒产量及蛋白质含量之间表现出不同的相关性.     

拔节期追氮对冬小麦产量、效益及氮素吸收和利用的影响

为探讨豫北地区合理的氮肥施用模式,以周麦18和济麦22为材料,分析了拔节期追氮对冬小麦籽粒产量、经济效益及氮素吸收和利用的影响.结果表明,在底施纯氮120 kg·hm-2的基础上,随拔节期追氮量的增加,籽粒产量呈先增后降趋势,籽粒产量与追氮量之间可用二次曲线方程进行拟合.周麦18和济麦22在追氮140 kg·hm-2(N260)处理下籽粒产量和经济效益较高.随追氮量的增加,植株氮素积累总量增长缓慢且有下降趋势,籽粒氮素收获指数、追施氮素利用效率和氮肥偏生产力显著降低,追施氮肥农学利用效率呈先升后降变化趋势.拔节期追氮促进了营养器官氮素向籽粒中转运.各追氮处理下,周麦18和济麦22籽粒氮素分别有81.53％～88.62％和79.65％～89.10％来自营养器官氮素的转运.综合来看,底施氮肥120kg·hm-2结合拔节期追氮140～180 kg·hm-2是豫北地区小麦高产高效的氮肥施用模式.