硝态氮供应对小麦根系形态发育和氮吸收动力学的影响

为给小麦氮素利用效率的提高及氮高效品种的选育提供依据,以秦麦11号和宁麦9号作为供试材料,采用溶液培养方法,研究了不同浓度硝酸盐对小麦根系形态发育特征和硝酸盐吸收动力学的影响。结果表明,在较低的浓度范围内,NO3-可增加小麦总根长和根尖数,促进根系生长;当NO3-浓度超过2 mmol/L时,总根长和根尖数受到强烈抑制,但由于根系平均直径的增加,根系总体积并未明显减少。两个供试小麦品种之间根系NO3-含量并无明显差异,而两个品种的叶片NO3-含量在介质NO3-浓度超过10 mmol/L时表现出了明显差异。叶片、根系NO3-含量与根冠比之间的关系可用一次函数来进行描述,与根长、根尖数之间的关系可用二次函数来进行描述。与宁麦9号相比,秦麦11号的NO3-吸收具有更高Vmax值和Km值,这可能与两个供试小麦品种根系形态特征的差异有关。     

土壤剖面硝态氮非均匀分布条件下小麦根系生长和氮素吸收特征

为探讨土壤硝态氮非均匀分布条件下小麦根系生长及氮素吸收特征,选用石麦15、衡观35、H10和L14等4个小麦品种为材料,进行土壤分层培养试验,模拟土壤剖面中上下层硝态氮空间分布差异,测定和分析了小麦根系长度、直径、分布等形态学特征及植株氮素含量和累积量。结果表明,当土壤中硝态氮施用量上层较低、下层较高时,小麦植株根系总长和表面积在上下土层中分布比值降低,根系趋向下层土壤生长。上下层土壤中硝态氮施用量均较高时,上下层土壤中的根系总长和表面积比值较大,根系趋向上层土壤生长。土壤剖面不同层次中硝态氮供应非均匀条件下,小麦根系发育呈现明显的可塑性反应。小麦根系总长和表面积以及直径≤0.15mm的细根长(占整个根系的比重很大)与植株地上部氮含量和氮素积累量极显著正相关,与土壤中硝态氮含量极显著负相关。     

不同形态氮素及铵硝比例对咖啡氮吸收和生长的影响

为提高咖啡氮肥肥料有效性,采用溶液培养的方法,研究NH4+和NO3- 2种不同形态氮吸收速率、5种铵硝比例(10∶0、7∶3、5∶5、3∶7、0∶10)对咖啡生长及其氮素利用的影响。结果表明,不同形态氮素对咖啡的生长影响差异显著,铵硝混合营养下咖啡的生长明显优于单一形态氮素处理。在单一形态氮素条件下,咖啡对NH4+的最大吸收速率大于对NO3-的最大吸收速率;当2种形态氮素同时存在时,铵态氮会抑制硝态氮的吸收,硝态氮促进铵态氮的吸收;铵态氮促进地上部分生长,但浓度过高反而抑制地上部分生长;硝态氮的增加有利于根系的生长,但抑制了咖啡地上部分的生长。因此,在咖啡苗期,铵硝比例控制在7∶3～3∶7有利于咖啡生长。     

不同铵硝配比对香蕉幼苗硝态氮吸收动力学特征影响

将香蕉苗移植到0.2 mmol/L CaSO4溶液中饥饿3d,采用改进耗竭法研究了香蕉幼苗期在5种铵硝配比营养液中的硝态氮的吸收动力学特征,以探讨香蕉铵硝营养特点.结果表明,香蕉幼苗所有铵硝配比处理的硝态氮吸收曲线特征均符合Michaelis-Menten酶动力学模型的描述.加铵不仅显著影响香蕉幼苗硝态氮吸收动力学参数Vax,对Km的影响也达显著水平.在霍格兰营养液的基础上直接添加10％NH4+-N比将10％NO3-N用NIH4+-N替换更能降低香蕉对硝态氮的吸收速率,但这两种处理对Km的影响不显著.在100％硝态氮的基础上,增铵降低了香蕉对硝态氮的吸收速率,增10％NH4+-N降低香蕉对硝态氮的亲和力,增25％ NH+4-N对香蕉对硝态氮的亲和力的影响则相反.在本实验条件下,香蕉硝态氮吸收系统属于低亲和吸收系统.     

温度和供氮形态对龙眼吸收氮素动力学的影响

研究龙眼幼苗在不同温度（10、15、20、25、30、35℃）和不同氮营养（硝态氮、3/4硝态氮+1/4铵态氮、1/2硝态氮+1/2铵态氮、1/4硝态氮+3/4铵态氮、铵态氮）供应条件下吸收氮素的动力学特征,比较龙眼吸氮能力变化,并探讨龙眼对氮形态的偏好性,为龙眼不同季节（物候期）选择适用氮肥形态提供依据。结果显示,温度和供氮形态对龙眼吸氮能力有显著影响（P<0.05）。在中低温度（10~25℃）等量供应硝态氮和铵态氮条件下,龙眼根系吸收氮素（硝态氮和铵态氮之和）的最大吸收速率（I_max）最高或较高,而亲和力（Am）和离子吸收补偿点（C_min）则随温度和氮形态变化不大,故此时龙眼吸氮能力强。在高温（30℃）且仅供应铵态氮时,根系具有最高I_max和A_m,同时C_min最低,最有利于龙眼吸氮。在极端高温（35℃）时将铵态氮和硝态氮以3∶1的比例配合供应,则I_max最高,A_m较高且C_min较低,有利龙眼对氮素的吸收。另外,等量硝态氮和铵态氮共存条件下,龙眼在低温（10~15℃）时吸收铵态氮的I_max更高、A_m更强而且C_min更低,明显偏好铵态氮;在中高温（20~35℃）时吸收硝态氮的I_max更高,但A_m更弱且C_min更高,对氮形态的偏好性不明显。对照华南龙眼生长物候期,建议在龙眼秋梢生长期施用铵态氮为主、硝态氮为辅;在花前至小果期可以1∶1的比例施用硝态氮和铵态氮;在果实膨大期,可全部施用铵态氮或以3∶1的比例施入铵态氮和硝态氮。     

外源硝态氮对高铵胁迫下小麦幼苗生长的影响

为明确外源硝态氮对高铵胁迫下小麦幼苗生长的影响及其生化机理,采用温室水培的方式,以豫麦49(耐高铵品种)和鲁麦15(高铵敏感型品种)为材料,研究了外源硝态氮对高铵胁迫下小麦幼苗形态、激素含量和抗氧化系统的影响。结果表明,高铵胁迫条件下,外源硝态氮显著增加两个小麦品种株高、根长、干重,其中鲁麦15的地上部干重增加量高于豫麦49,而根系干重增加量则表现为豫麦49高于鲁麦15。高铵胁迫下,两个小麦品种植株的IAA、CTK含量、IAA/CTK显著低于对照;外源硝态氮处理5 d后,豫麦49地上部和根系IAA含量、根系CTK含量显著增加,恢复至对照水平;鲁麦15植株虽亦表现显著增加,但仍低于对照。另外,外源硝态氮对高铵胁迫下两个小麦品种地上部和根系的O■释放速率、SOD和POD活性及MDA含量没有显著影响。综上,外源硝态氮缓解小麦幼苗生长高铵胁迫的原因可能是通过增加IAA和CTK合成和转运,影响IAA和CTK之间的平衡,进而达到缓解效果。品种间比较,耐铵型品种豫麦49缓解作用可能源于对地上部和根系IAA含量以及根系CTK含量的协同调控;而高铵敏感型品种鲁麦15的缓解作用可能主要源于对地上部IAA含量的调控。     

氮素对不同来源大豆氮代谢相关指标的影响

在田间条件下,以12个不同来源大豆品种为试验材料,采用二因素裂区设计,研究了不同大豆品种间叶片氮代谢相关指标的差异,以及氮素对叶片氮代谢相关指标的影响.结果表明:氮肥处理对不同来源大豆品种叶片氮代谢指标影响不同,不同生育时期大豆对氮肥的反应也有所差别.施肥处理会降低开花期辽宁当代品种叶片的谷氨酰胺合成酶(GS)活性;中等肥力处理(100 kg hm-2)会提高结荚期俄亥俄当代品种叶片的GS活性,而高肥处理则会降低该酶的活性;辽宁当代品种和辽宁老品种叶片GS活性随着施氮量的提高而降低.在鼓粒期,中等肥力处理会提高俄亥俄当代品种和辽宁当代品种叶片的GS活性,而施肥处理会降低辽宁老品种的GS活性.在开花期,三组不同来源品种叶片的硝态氮含量均随着施氮水平的提高而增加.施肥处理能显著提高叶片的氨态氮含量.     

施氮水平对芥菜生长及土壤硝态氮残留的影响

利用田间小区试验,研究不同氮用量水平(0、112.5、225、337.5kg/hm2)对芥菜生长、养分吸收利用、品质以及土壤硝态氮残留、累积的影响。结果表明,施氮显著增加芥菜产量、促进芥菜植株对氮、磷、钾养分的吸收,且随氮用量增加,芥菜产量和养分吸收量呈增加趋势。芥菜植株氮肥利用率随氮用量增加而降低。施氮明显提高芥菜地上部可溶性糖、维生素C含量及硝酸盐含量,但随氮肥用量的增加,芥菜可溶性糖含量显著降低,硝酸盐含量有增加趋势,维生素C含量没有显著变化。不同处理土壤硝态氮主要分布于0～40cm土层,随土层深度增加,硝态氮含量总体呈现下降趋势。施氮显著增加菜地土壤0～100cm土层硝态氮残留累积量,且硝态氮累积量随氮用量增加显著提高。从兼顾芥菜产量、氮肥有效利用及减轻氮对环境污染等角度考虑,芥菜以225kg/hm2的施氮量较为适宜。     

覆膜穴播方式对旱地小麦田土壤硝态氮和铵态氮积累的影响

为明确全膜覆土穴播栽培方式下旱地小麦土壤氮素的转化规律,采用比色法测定了全膜覆土穴播、传统地膜穴播和露地穴播冬、春小麦苗期、拔节期和收获期土壤硝态氮和铵态氮的含量。结果表明,在一次性基施氮肥后的第3年,0~60cm土层硝态氮累积量随土层深度的增加呈逐渐降低趋势,硝态氮大部分累积在土壤中下层(80~160cm)。随着春(冬)小麦的生长发育,各处理土壤硝态氮含量均呈"S"型变化,在120~160cm土层会出现一高峰值。相比露地穴播,全膜覆土穴播和传统地膜穴播能更好地利用0~80cm土层硝态氮。铵态氮含量在耕层土壤中较高,且随着土壤深度的增加而逐渐降低。全膜覆土穴播和传统地膜穴播减少了春(冬)小麦各生育时期0~60cm土层的铵态氮含量。     

低温条件下小麦返白系叶片中H2O2累积的原因初探

为了研究低温处理下小麦叶色阶段性白化品种返白系与对照品种矮变1号叶片的H_2O_2含量是否存在差异,并初步分析导致差异的原因,采用DAB组织染色法检测返白系和矮变1号在4℃低温处理90 d、25℃下恢复培养10 d时叶片H_2O_2含量的动态变化,测定4℃低温处理下返白系和矮变1号中表征光合电子传递效率的荧光参数F_v/F_m和qP,并采用qRT-PCR方法分析返白系和矮变1号中几个光合电子传递体基因及质体H_2O_2清除相关基因的表达模式。结果显示,低温处理下,矮变1号叶片中H_2O_2含量变化不大,返白系叶片中H_2O_2会大量累积;低温处理下,返白系叶片的叶绿素荧光参数F_v/F_m、qP都明显低于矮变1号。同时,低温下返白系光合电子传递链中部分电子传递体亚基基因petD、petN、ndhB和ndhK,以及质体H_2O_2清除相关基因 APX4和 HO1的表达量低于矮变1号。这些结果表明,低温处理下,相较于矮变1号,返白系叶片中会累积大量的H_2O_2。返白系质体中光合电子传递受阻引起电子泄露,同时质体中清除活性氧的能力下降,可能是导致返白系叶片中积累大量H_2O_2的原因。     

硫化氢对镉胁迫下小麦幼苗的生长及生理指标的影响

为了解硫化氢(H_2S)对Cd~(2+)胁迫下小麦幼苗生长的缓解机理,以小麦品种苏科麦一号为材料,在水培条件下,测定外源H_2S(供体为NaHS溶液)预处理对Cd~(2+)胁迫下(CdCl_2浓度为50μmol·L~(-1))小麦幼苗生长和生理指标的影响。结果显示,外源H_2S预处理显著提高Cd~(2+)胁迫下小麦幼苗的株高、地上部生物量、非蛋白巯基化合物含量、叶片光合色素含量、净光合速率、叶绿素荧光相关指标(PSⅡ的光合性能指数、单位激发态面积吸收的能量、用于还原Q_A和用于电子传递的能量、非光化学淬灭)和根部Cd含量;显著降低小麦叶片中的过氧化物质(丙二醛、过氧化氢和超氧根阴离子)含量及地上部分Cd含量和Cd转运系数。综上所述,外源H_2S预处理可清除Cd~(2+)胁迫小麦幼苗叶片中的活性氧自由基,减少其对光合色素分子的破坏,降低膜脂过氧化程度,保护光合电子传递系统,增加热耗散,提高光合能力,缓解Cd~(2+)对小麦幼苗生长的抑制,以50μmol·L~(-1)的NaHS效果最好。     

施氮对不同小麦品种干物质分配、氮素吸收和产量的影响

为了解不同小麦品种对氮肥的敏感性,以西农979和小偃22为参试品种,对其分别进行了五个水平的施氮处理,并分析了不同施氮量处理对两个品种营养器官干物质对籽粒的贡献率、各器官含氮量、分蘖成穗和产量的影响。结果表明,随着施氮量的增加,两个品种茎鞘、穗轴+颖壳、叶中干物质转运量及干物质对籽粒贡献率均呈减少的趋势,施氮后西农979干物质对籽粒贡献率平均减少14.23%,小偃22平均减少18.50%;两品种器官含氮量均以籽粒最高,茎鞘最低,且随施氮量的增加呈增加趋势;随着施氮量增加,两品种千粒重降低,穗数、穗粒数以及产量均呈先增加后减少的趋势。与小偃22相比,西农979花前各器官干物质转移量及其对籽粒的贡献率均较低,但其具有更强的花后同化能力;施氮后,西农979在冬春分蘖与穗数增加方面均优于小偃22,产量提高幅度也相对较大,在施氮180 kg·hm-2时产量最高,说明西农979对氮肥反应较小偃22敏感。     

施氮和大气CO2浓度升高对春小麦拔节期光合作用的影响

为明确高大气CO2浓度下小麦叶片光合作用的适应机制及氮素的调控作用,利用开顶式气室,通过盆栽试验,测定和分析了不同大气CO2浓度和施氮量下小麦拔节期叶片的光合参数、叶绿素含量等指标.结果表明,高大气CO2浓度(760 μmol·mol-1)处理的小麦叶片的叶绿素含量、光合速率(Pn)、气孔导度(G5)和蒸腾速率(Tr)均随着施氮水平的升高而升高,平均增幅分别为31.6%、69.6%和57.6%,而胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)随施氮水平的升高而呈先下降后上升的趋势.高大气CO2浓度下小麦叶片Pn、Ci和WUE显著高于正常CO2浓度(400 μmol·mol-1)处理,平均增幅分别为36.8%、74.O%和102.7%.在400 μmol·mol-1 CO2浓度下测定时,与正常大气CO2浓度下生长的小麦相比,高大气CO2浓度下生长的小麦拔节期叶片Pn在高施氮水平(0.2 g N·kg-1土)下未发生下调,而在低、中施氮水平(0和0.1 g N·kg-1土)下叶片Pn明显降低.因此,高大气CO2浓度下施氮可显著提高小麦叶片的Pn和WUE,且充分供氮可使叶片不发生光合适应现象,这可能与较高的施氮水平提高了高大气CO2浓度下小麦叶片的叶绿素含量有关.     

高氮与低氮处理对不同氮效率小麦根系及相关生理特性的影响

提高氮素利用效率是促进农业可持续发展的重要举措之一。为研究高、低氮条件下不同氮效率小麦的根系特征及其生理特性,以3个高效吸收利用氮素（氮高效）小麦品种与3个低效吸收利用氮素（氮低效）小麦品种为试验材料,分析了水培条件下高氮和低氮处理对小麦根系特征和硝酸盐转运蛋白基因表达水平的影响;并分析了大田条件下高氮和低氮处理对不同时期小麦氮代谢关键酶（硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶）活性和氮素积累量的影响。结果表明,在高氮和低氮处理下,氮高效品种的根尖数、根长、根体积、根表面积和根活力均显著高于氮低效品种。氮高效品种的6个硝酸盐转运蛋白基因（ TaNRT2.1、 TaNRT2.2、 TaNRT2.3、 TaNAR2.1、 TaNAR2.2和 TaNAR2.3）的平均相对表达量均显著高于氮低效品种。高氮和低氮处理下,不同时期氮高效品种的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及氮素积累量均显著高于氮低效品种;与高氮处理相比,低氮处理下氮高效品种和氮低效品种的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及氮素积累量均有所降低,其中氮低效品种降低幅度较高。这说明不同氮效率材料在根系相关性状、硝酸盐转运、氮代谢关键酶活性以及氮素积累量存在显著的基因型差异。综上所述,在低氮条件下,小麦根系形态、根系活力、硝酸转运蛋白相关基因和氮代谢关键酶活性对氮素吸收具有重要的调控作用,其综合改良可为氮高效小麦品种的选育提供帮助。     

不同施氮水平下GS抑制剂对小麦灌浆期碳氮代谢的影响

为了解小麦叶片和籽粒内碳代谢和氮代谢之间的关联性,采用盆栽试验,研究了谷氨酰胺合成酶(GS)抑制剂(Glufosinate)对不同施氮水平下两个小麦基因型灌浆期氮、碳同化特性的影响及其相互关系.结果表明,叶片GS被抑制后,高蛋白类型品种豫麦47籽粒内氮含量显著升高、叶片内可溶性糖含量上升;而低蛋白类型豫麦50则表现出相反的趋势.穗GS被抑制后,高蛋白类型品种豫麦47叶片和籽粒内氮含量均显著下降、叶片和籽粒内的可溶性糖含量也显著下降;而低蛋白类型豫麦50则表现叶片和籽粒内氮含量均显著下降,但可溶性糖含量显著上升.说明高蛋白品种豫麦47籽粒和叶片内氮、碳同化相对独立,而低蛋白品种豫麦50籽粒和叶片内氮、碳同化过程关联紧密.这一结果还说明高蛋白品种籽粒花后氮同化可以直接利用从根部或茎秆而来的氮素,而低蛋白品种则必须经过叶片.因此,在小麦生产上,不同类型品种必须采取不同的氮肥运筹方案,对于低蛋白类型品种,氮肥可适当前移,而对于高蛋白类型品种,则宜采用前促后补的策略.     

生物炭对滨海盐土区麦田N2O排放和小麦产量的影响

为了解氮肥配施生物炭对滨海盐土区麦田N₂O排放和小麦产量的影响,设置不施氮（N0）、农民常规施氮（N1）、氮肥配施20 t·hm^-2生物炭（N1B1)和氮肥配施40 t·hm^-2生物炭（N1B2) 4个处理,采用静态暗箱 气相色谱法对滨海盐土区麦田不同处理间N₂O排放通量进行观测和比较。结果表明,施用氮肥（N1）后滨海盐土区麦田N₂O累积排放量和小麦产量较N0处理分别增加了70.4%和50.5%（P<0.05）,施氮对单位产量N₂O排放量以及土壤反硝化酶活性（DEA）没有显著影响（P>0.05）。与N0处理相比,N1B1、N1B2处理下土壤硝化潜势（PNR）分别降低了16.9%（P<0.05）和19.9%（P<0.05）。在所有施氮处理中,生物炭的N₂O减排作用较明显,但是没有显著增加小麦产量。与N1处理相比,N1B1处理下土壤N₂O累积排放量、PNR、DEA分别降低了17.4%、17.6%（P<0.05）和29.4%（P<0.05）,N1B2处理下分别降低了28.8%（P<0.05）、20.5%（P<0.05）和3.4%。N1B1与N1B2处理间土壤N₂O累积排放量、PNR、DEA和小麦产量均无显著差异。因此,滨海盐土区实行氮肥配施生物炭在保证小麦稳产的同时有助于减少N₂O排放。     

重铬酸钾对黑麦的细胞遗传毒性及硅的缓解作用

为了解K2Cr2O7的细胞遗传毒性及硅对铬毒害的缓解作用,采用常规染色体压片技术,观察不同浓度的K2Cr2O7(20、40、60、80、100、120mg.L-1)对黑麦根尖细胞有丝分裂的影响以及硅对铬胁迫缓解效应。结果表明,细胞有丝分裂指数、微核率和染色体畸变率均随K2Cr2O7浓度的升高呈先升后降趋势,在K2Cr2O7浓度为40.0mg.L-1时均达到最大值。与蒸馏水对照相比,6个不同浓度K2Cr2O7胁迫处理的微核率和染色体畸变率均有显著升高。对40mg.L-1 K2Cr2O7胁迫的黑麦根尖分别进行60、120和180mg.L-1的Na2SiO3处理,细胞有丝分裂指数、微核率和染色体畸变率均显著降低,且随硅浓度的增加呈下降趋势。说明K2Cr2O7对黑麦根尖细胞有丝分裂在低浓度时促进,高浓度时抑制,高低浓度处理均对染色体具有明显的致畸效应。外源硅可有效缓解K2Cr2O7对黑麦根尖细胞有丝分裂的不利影响。     

小麦旗叶光呼吸对光强和CO2浓度的响应

为给C₃作物光呼吸等光合参数以及光响应模型和CO₂响应模型的研究提供参考,定量研究了小麦花期旗叶光呼吸速率对光强和CO₂浓度的响应。结果表明,在21%和2%O₂下小麦旗叶光饱和点分别为1 960.629和2 030.120 μmol·m^-2·s^-1。在较弱光强(小于800 μmol·m^-2·s^-1)下,小麦的总光呼吸速率(R_pt)与表观光呼吸(R_pa)均随着光强的升高而增大;当光强大于800 μmol·m^-2·s^-1时,R_pt和R_pa趋于稳定;整体上,不同光强下R_pt与R_pa之间差异较小(P>0.05),这主要是由于在380 μmol·mol^-1 CO₂下,光呼吸的CO₂回收利用率较低。饱和光强下,R_pa随着CO₂浓度的增加呈先上升后下降的趋势,R_pa最大值(Rpmax)所对应的外界CO₂浓度为600 μmol·mol^-1,而R_pt则随着CO₂浓度的升高而降低;在低浓度CO₂(小于380 μmol·mol^-1)条件下,R_pt与R_pa之间差异显著(P<0.05)。R_pt与羧化速率的比值(R_pt /Vc)随着胞间CO₂浓度的升高而呈下降的趋势,而不同光强下R_pt /Vc相对稳定,整体上未达到显著水平(P>0.05)。     

氮素调控措施对小麦植株氮素同化过程和产量的影响

为明确不同氮素调控措施对小麦氮素同化过程和产量的影响,以皖麦68为试验材料,设置传统施肥+生物炭(CN+C)、传统施肥+硝化抑制剂(CN+D)、传统施肥+叶面肥(CN+P)、不施氮肥(CK)和传统施肥(CN)5个处理,分析各氮素调控措施与小麦叶片和茎秆的氮代谢物质含量、氮肥利用效率及产量等的关系。结果表明,与传统施肥相比,施用生物炭和硝化抑制剂能提高小麦体内铵态氮含量以及硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性,叶面喷肥能提高小麦灌浆期铵态氮含量和NR活性;各氮素调控措施能提高小麦灌浆期体内游离氨基酸和可溶性蛋白质含量,增强小麦的氮素转运速率和氮代谢水平,显著提高氮肥吸收利用率、氮肥农学效率和氮素偏生产力,进而提高小麦产量;施用生物炭、硝化抑制剂和叶面肥相比传统施肥分别增产568.3、520.0和663.3 kg·hm~(-2)。