局部硝态氮供应对不同品种小麦侧根发育的影响

小麦为须根系植物,根系发生发育除了受遗传因素控制外,还受环境因素的影响。研究局部供应硝态氮对小麦侧根发生发育及植株氮素吸收的影响,可为小麦品种选育,增强小麦吸收硝态氮、提高氮素吸收效率提供技术支撑和理论基础。选择4个小麦品种,H10、L14、衡观35和石麦15,开展盆栽试验,设置3个施氮水平：N0、94.5、473.5 kg/hm²,研究硝态氮供应对不同品种小麦生物量和地上部氮素积累量的影响;进行营养液分根培养试验,两侧设置6个施氮处理：0/0、0/2.5、0/50、2.5/2.5、2.5/50和50/50 mmol/L,研究局部供应硝态氮对小麦侧根发生发育及植株氮素吸收的影响。研究发现,(1)小麦H10和衡观35在473.5 kg/hm²高氮处理下生物量和地上部氮素积累量最大,L14和石麦15相对较小。(2)分根培养条件下,两侧均施50.0 mmol/L硝态氮小麦地上部干重与氮浓度明显高于两侧不施硝态氮处理。2.50 mmol/L处理一侧衡观35根干重和侧根密度高于不施硝态氮一侧,而L14在50.0 mmol/L硝态氮处理一侧根干重较大、侧...     

硝态氮供应下植物侧根生长发育的响应机制

旱地土壤上硝态氮是作物吸收和利用的主要无机氮形态。硝态氮不仅是植物营养的主要氮源,而且还可以作为信号物质调节植物根系生长发育。为适应土壤中硝态氮非均衡供应,植物侧根发育往往呈现出可塑性反应。本文综述了植物侧根生长发育对硝态氮供应的响应机制。在拟南芥、玉米、大麦等植物上研究表明,硝态氮对植物侧根发育具有双向调节途径,即:1)局部供应硝态氮,硝态氮自身作为信号物质通过信号传导通路发生作用,对侧根具有伸长的刺激效应,硝态氮转运蛋白AtNRT1.1作用于转录因子ANR1的上游,ANR1的转录调节侧根发育;2)植物组织中高浓度的硝态氮对侧根分裂组织活动具有抑制效应,植物激素如生长素和脱落酸可能参与其中的信号传导过程。近些年来研究发现小RNA也参与调控硝态氮供应下植物侧根发育。     

冬小麦对铵态氮和硝态氮的响应

在陕西省永寿县和河南省洛阳市分别设置了11和7处大田试验,分5层采集0~100 cm土壤样品并测定其起始硝态氮含量。永寿试验设7个处理,分别为不施氮,硝态氮、铵态氮品种、硝态氮与铵态氮2∶1组合各2个处理;洛阳试验设6个处理(硝态氮肥只有1个品种),施氮处理均施N 150 kg hm-2,研究小麦对铵态氮和硝态氮肥响应的差异及其与不同深度土层硝态氮累积量的关系。试验表明,同一形态不同氮肥品种之间的增产差异显著低于不同形态之间的差异。比较不同形态氮肥的小麦产量、增产量和增产率的平均值,硝态氮肥最高,硝态氮、铵态氮组合次之,铵态氮最低。氮肥增产量和增产率随土壤累积硝态氮量增加而显著下降;累积量越低,氮肥增产效果越突出,硝态氮的效果也越显著。由此可见,土壤累积的硝态氮量是决定氮肥肥效的主要因子,也是决定不同形态氮素效果的主要因子。只有在硝态氮累积量低的土壤上,氮肥才能充分发挥作用,硝态氮也才能表现出明显的优势。     

营养液pH对小麦生长及吸收铵、硝态氮的影响

采用３种起始ｐＨ不同的营养液进行水培，研究介质ｐＨ对小麦吸收铵、硝态氮及生长量的影响。结果表明，小麦生长期间营养液的ｐＨ因起始值和生育期而变化；这种变化与铵、硝态氮的相对吸收量密切相关。在铵、硝态氮等量共存条件下，介质ｐＨ低有利吸收硝态氮；高、有利吸收铵态氮。起始ｐＨ为５．０、６．５和８．０的营养液，铵，硝态氮的平均吸收比例分别为０．６１、０．９４和１．８５，累积吸收的铵态氮分别占吸氮总量的３３．     

不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2（NO、N1、N2和N3）4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO-3-N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈“双峰”曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈“单峰”曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了1053～6253kg/hm2,玉米带增加了1791～7039kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。     

农田硝态氮淋溶规律对不同水氮运筹模式的响应

为探明不同水氮运筹对淋溶水中NO_3~--N时空分布特征以及施氮量和灌水定额对NO_3~--N淋失量的影响,进而制定安全有效的水氮运筹模式。试验采用裂区设计,主区为灌水定额,设置3个水平,分别为525(W1),750(W2),975(W3)m~3/hm~2。副区为施氮量,设置5个水平,分别为0(N0),80(N1),160(N2),240(N3),320(N4)kg/hm~2。每个灌水定额下有5种施氮量处理,共15个处理。并于2014—2015年连续2年进行田间试验。采用多孔PVC法和土钻法采集水样和土样,测定淋溶水中NO_3~--N浓度并计算NO_3~--N淋失量。结果表明,0—40cm埋深内,对比第1次灌水前后NO_3~--N浓度发现,随着施氮量的增加,W1水平下NO_3~--N浓度2年的平均增幅远低于W2和W3水平下NO_3~--N浓度2年的平均增幅。随着灌水定额的增加,N1、N2水平下的NO_3~--N浓度平均增幅远低于N3、N4水平下的NO_3~--N浓度平均增幅。NO_3~--N浓度平均增幅最大的为52.5%的W3N3。NO_3~--N浓度平均值最高的为8.29mg/L的W3N4。与0—40cm埋深内的各处理相比,40—80cm埋深的各处理NO_3~--N浓度整体下降,但整个生育期内淋溶水中NO_3~--N浓度的变化趋势与0—40cm埋深内相一致。80—120cm埋深内,施氮量、灌水定额以及两者的交互作用对NO_3~--N淋失量的影响呈极显著。当灌水定额一定时,2014年、2015年2年的NO_3~--N淋失量随着施氮量增加而递增,淋失率随着施氮量的增加而减少;当施氮量一定时,NO_3~--N淋失量及淋失率均随着灌水定额的增加而递增。鉴于根层内需要充足的NO_3~--N以被作物吸收,并保证NO_3~--N淋失量对地下水的污染在可控安全范围内,故推荐W2N3为适用于当地的水氮运筹模式。     

控释尿素对土壤硝态氮含量、氮素利用和小麦产量的影响

通过田间试验研究了全量施氮(240 kg/hm~2)和减氮20%(192 kg/hm~2)条件下,控释尿素对冬小麦生长发育及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,小麦不同生长时期土层硝态氮均存在不同程度的淋失现象,尤以拔节期土层氮素淋失最为严重,拔节期普通尿素处理60～80和80～100 cm土层硝态氮含量达到了28.21和26.74 mg/kg,而控释尿素处理40～100 cm土层硝态氮含量仅为3.51～5.87 mg/kg,变化幅度小,且控释尿素处理耕层硝态氮含量显著高于普通尿素处理,尤以80%控释尿素处理的0～20 cm的硝态氮含量最高,达到了15.40 mg/kg。与普通尿素处理相比,控释尿素处理均对小麦产量有一定提升趋势,且显著提高了氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力,其中以80%控释尿素处理提升幅度最大,分别提升了86.7%、90.8%和30.9%。     

菠菜叶片硝态氮还原对叶柄硝态氮含量的影响

选用3个菠菜品种,设置N.0.1和0.3.g/kg2个施氮水平进行盆栽试验。在不同时期采样测定叶片内、外源硝酸还原酶活性、硝态氮代谢/贮存库大小,以及加入外源硝态氮培养后叶片硝酸还原酶活性的变化,探讨菠菜叶片的硝态氮还原与叶柄硝态氮含量的关系。结果表明,叶片内源硝酸还原酶活性、内源/外源硝酸还原酶活性比值、叶片的硝态氮代谢库大小及代谢/贮存库比值与叶柄硝态氮含量呈相反趋势。加入外源硝态氮培养后叶片硝酸还原酶活性的增加程度与叶柄硝态氮含量相一致。叶片内源硝酸还原酶活性高低及其发挥程度,叶片硝态氮代谢库大小及硝态氮在代谢、贮存库中的分配是造成品种间叶柄硝态氮含量高低差异的重要原因。     

淮北地区缓释尿素对小麦生长、氮肥利用及土壤硝态氮的影响

通过田间小区试验,研究了淮北地区缓释尿素与普通尿素配施对小麦生长发育、产量、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,缓释尿素与普通尿素按氮素量2∶1配施(SRU2),小麦产量和氮肥利用率均最高。与农民习惯处理(N 250 kg/hm2)比较,缓释尿素处理(SRU1、SRU2和SRU3)减少氮用量70 kg/hm2,小麦产量差异不大,但显著提高了氮肥利用率和农学利用率,增幅分别达43.71%~91.98%和25.58%~43.71%。等氮肥用量条件下,与尿素一次性全量基施(SRU4)比较,缓释尿素处理显著提高了小麦成熟期地上部干物质和氮素积累及氮肥利用率。在扬花期,农民习惯处理和优化氮素处理30~60 cm土壤硝态氮淋失趋势明显;缓释尿素处理土壤硝态氮积累不明显。     

不同水氮用量对日光温室黄瓜季硝态氮淋失的影响

于2010年3～7月,在河北省辛集市马庄农场研究了不同水氮用量对黄瓜季硝态氮淋失的影响,结果表明,通过调节不同生育阶段灌水量使黄瓜全生育期土壤含水量保持在18.7%～22.1%,不仅可以满足黄瓜生长发育对土壤水分的要求,而且可以减少用水量30%。不同处理中以节水灌溉、习惯施氮处理（W2N1）土壤硝态氮含量最高,习惯灌水、减量施氮处理（W1N2）最低。全生育期内,土体95cm深度硝态氮淋失量与土壤含水量、土壤硝态氮含量均呈正相关,其中以初瓜期和盛瓜期相关性系数最高。与农民习惯水氮处理（W1N1）相比,节水减氮处理（W2N2）在节水30%减施氮25%的情况下,可以显著降低黄瓜季土壤硝态氮淋失量,整个生育期降低淋失量35.0%。3年连续试验结果表明,节水减氮处理（W2N2）与习惯水氮处理（W1N1）间黄瓜产量结果差异不显著,说明河北省温室大棚蔬菜生产,目前农民习惯施氮和灌水量有很大的节水节肥空间,根据蔬菜不同生育期需肥量和土壤含水量来合理分配水、氮可取得明显的节水节氮效果。     

局部供应硝酸盐诱导玉米侧根生长的基因型差异

以两个玉米(Zea.mays.L.)自交系478和Wu312为研究材料,采用琼脂培养方法,研究局部供应不同浓度的硝酸盐(NO3-)对侧根生长的影响。结果表明,根系局部供应0.5mmol/L硝酸盐,可以促进两个基因型相应部位的侧根长度,对478的促进效果显著高于Wu312。在双层局部供应0.5mmol/L硝酸盐时,能够刺激两个层次478局部侧根伸长,而Wu312只在上层表现出促进作用。多浓度试验结果表明,在0.5～25mmol/L范围内,局部供应硝酸盐均能在478上表现促进效果。而在Wu312上,当局部硝酸盐浓度超过5mmol/L,刺激作用消失。在低浓度范围内,局部供氮不影响侧根。当局部供应的硝酸盐浓度超过5mmol/L时,Wu312的侧根数量急剧下降,超过15mmol/L后,478的侧根数量开始下降。478侧根对局部硝酸盐刺激的响应能力显著高于Wu312。     

不同磷效率小麦对低铁胁迫的基因型差异

用营养液培养方法研究了不同磷效率小麦幼苗对低铁胁迫的基因型差异。结果表明,低铁胁迫(-Fe)对磷高效基因型小麦生长的抑制作用显著大于对磷低效基因型。低铁处理下,磷高效基因型81(85)-5-3-3-3、Xiaoyan54和Taihe-5025的植株地上部干重平均比正常供铁(+Fe)处理下降55.2%;磷低效基因型Jinghe90-Jian-17、NC37和Jing41平均33.0%。低铁胁迫显著降低了磷高效基因型小麦的叶片叶绿素含量,3个磷高效基因型的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量分别降低了35.6%、35.3%和35.3%,磷低效基因型分别降低了16.8%、7.7%和11.9%。低铁胁迫对小麦的根系生长、根系吸磷量和磷利用效率均未产生明显的影响,但显著降低了磷高效基因型小麦的植株地上部吸磷量和根效率比。与正常供铁的处理相比,磷高效和磷低效基因型小麦的地上部吸磷量和根效率比在低铁处理中平均降低了55.0%、54.9%和32.5%、36.4%。磷高效基因型小麦植株体内积累的磷量明显高于磷低效基因型,这是磷高效基因型不耐低铁的主要原因。磷效率越高,对低铁的反应越敏感。     

水培燕麦根系形态和氮吸收流量对硝态氮供应浓度的响应

【目的】苗期根系的形态结构与作物的养分吸收和抗倒伏性密切相关,对燕麦如何合理施肥以达到最大的增产效果,需要对不同燕麦品种的氮吸收利用效率做出评价。【方法】本研究以3个不同燕麦栽培品种(坝莜9号、 坝莜3号和200215)为材料,分析了低、 中、 高NO-3-N浓度下(NO-3浓度为1、3、6 mmol/L)根系生长以及NO-3吸收流量的变化。将燕麦种子萌发至一片真叶展开时,每个品种挑选长势一致的10株幼苗放入含不同NO-3浓度的Hoaglands培养液中培养,培养3周后选取长势基本一致的幼苗,采用非损伤微测技术测定根系NO-3流量并利用根系图像分析系统WinRhizo分析根系形态指标。【结果】NO-3-N浓度对不同燕麦品种节根数影响不显著,对侧根密度、 总根长、 根系平均直径和不同直径范围内根系长度分布均有显著影响; NO-3-N浓度的变化对坝莜3号根系吸氮量有显著影响,对坝莜9号和200215根系吸氮量的影响不显著; 根系NO-3吸收流量的动态变化与侧根数量变化有一致性; NO-3平均吸收流量与总根长、 平均直径及根系平均直径≤0.16 mm的细根在根系中所占比例的变化一致。【结论】不同NO-3-N供应浓度主要影响燕麦苗期侧根(直径≤0.16 mm的细根)的形成和生长,对根系NO-3吸收流量的影响因品种而异; 根系NO-3吸收流量的变化主要受总根长、 根系平均直径及细根在根系中所占比例的影响。     

Genotypic differences in growth,yield and nutrient accumulation of spring wheat cultivars in response to long-term soil fertility regimes

Determining genotypic responses to soil fertility may assist selection of cultivars that can be adapted to varied soil fertility regimes, and such selection under field conditions is still limited. A two-year field experiment was conducted in long-term field trials to investigate wheat genotype effects on early growth, yield and nutrient accumulation as affected by varied long-term soil fertility managements and nitrogen (N) fertilization. Results show that the early growth, grain yield and nutrient accumulation of spring wheat plants were strongly affected by soil fertility managements and genotypes. Early shoot and root biomass of singly grown plants and leaf canopy growth under standard growth density was associated with subsequent grain yield of plants under standard growth density across the gradient in soil fertility levels. Taifun and Thasos had stable higher yield and N and phosphorus (P) uptake across varied soil fertility regimes compared with other genotypes. Økilde, however, increased yield by 8–34% and N and P accumulation by 1–22% only when grown in the high organic manure treatment compared with other genotypes, indicating that it is more adapted to high organic fertility regimes. Therefore, the different responses and adaptations of genotypes to soil fertility regimes should be included during selection of cultivars.     

播种方式与追肥时期对黑龙江省冬小麦根系生长及产量的影响

为了探寻黑龙江省冬小麦适宜的播种方式和追肥时期,在田间条件下,研究了播种方式和追肥时期对冬小麦根系生长及产量的影响.结果表明,不同追肥处理下小麦的根冠比随生育期呈下降趋势;根系体积、根系表面积生长随生育期呈先升高后下降的变化趋势,乳熟期达到峰值;不同处理间产量呈现显著性差异,拔节期一次施肥垄沟播处理与平播处理分别比各自对照(不追肥处理)提高27.8％、39.7％,返青期施肥分别提高21.4％、21.1％,返青期与拔节期分施分别提高27.7％、26.7％.垄沟播种在拔节期一次追施氮肥产量可达到最高,比平播处理产量提高14％.黑龙江省冬小麦采取垄沟播种在拔节期适量追肥的栽培技术有助于根系生长及提高产量.     

Natural variation of Arabidopsis thaliana root architecture in response to nitrate availability

Root system architecture (RSA) plays a crucial role in nutrient and water uptake in plants. RSA can be modulated to improve nitrogen use efficiency (NUE) of crops, decreasing the need for fertilization. In this study, we analyzed 12 root parameters in 48 Arabidopsis accessions grown in media with low or high nitrogen (N). Low N repressed six root traits and enhanced six others. A principal component analysis showed that six components contributed to 90.08% of N availability. The primary component contributed to 35.64% of the variation and was associated with LR characteristics. The 48 Arabidopsis accessions were divided into five response groups. Stw-0 had the highest biomass production and a high N concentration in both roots and shoots, independent of growth conditions. H55 had numerous LRs at low N. Our results provide N-responsive parameters suitable for mapping of quantitative trait loci related with root morphology.     

不同磷供应水平下小麦根系形态及根际过程的变化特征

以石麦15和衡观35两个品种小麦为试验材料,应用根袋栽培方式,研究了不同施磷量对小麦根系形态和根际特征的影响。结果表明,与施磷量P2O5 0.1 g/kg相比,高量供磷（P2O5 0.3 g/kg）条件下石麦15地上部生物量和磷累积量增加幅度大于衡观35;但不施磷处理衡观35地上部生物量降低幅度小于石麦15,磷含量和累积量高于石麦15,衡观35耐低磷能力较强。土壤供磷不足时,衡观35总根长中直径0.16 mm细根所占比例高于石麦15,根系平均直径较小;而高磷供应下,石麦15根系中直径0.16 mm细根长度较长,在总根长中所占比例较高。总根长和直径0.16 mm的细根长度与植株地上部磷累积量之间呈显著正相关关系。总根长越长尤其是细根越多,有利于促进植株对磷的吸收。与非根际土壤相比,高磷供应下根际土壤有机磷含量增加,微生物量磷含量降低;而供磷不足时根际土壤碱性磷酸酶活性较高,有机磷含量较低。与施磷量P2O5 0.1 g/kg相比,高量供磷下根际土壤pH值升高、碱性磷酸酶活性下降,不施磷处理根际土壤pH值降低。本研究表明,供磷不足时,小麦根系形态和根际过程均发生适应性变化,而高量供磷条件下,小麦植株根系形态的改变因品种而异。     

盐胁迫下硝态氮对囊果碱蓬根系发育和氮吸收的影响

The effiects of NaCl salinity and NO₃^- on growth, root morphology, and nitrogen uptake of a halophyte Suaeda physophora were evaluated in a factorial experiment with four concentrations of NaCl (1, 150, 300, and 450 mmol L^-1) and three NO₃^- levels (0.05, 5, and 10 mmol L^-1) in solution culture for 30 d. Addition of NO₃^- at 10 mmol L^-1 significantly improved the shoot (P < 0.001) and root (P < 0.001) growth and the promotive effect of NO₃^- was more pronounced on root dry weight despite the high NaCl concentration in the culture solution, leading to a significant increase in the root:shoot ratio (P < 0.01). Lateral root length, but not primary root length, considerably increased with increasing NaCl salinity and NO₃^- levels (P < 0.001), implying that Na⁺ and NO₃^- in the culture solution simultaneously stimulated lateral root growth. Concentrations of Na⁺ in plant tissues were also significantly increased by higher NaCl treatments (P < 0.001). At 10 mmol L^-1 NO₃^- , the concentrations of NO₃^- and total nitrogen and nitrate reductase activities in the roots were remarkably reduced by increasing salinity (P < 0.001), but were unaffected in the shoots. The results indicated that the fine lateral root development and effective nitrogen uptake of the shoots might contribute to high salt tolerance of S. physophora under adequate NO₃^- supply.