不同氮吸收效率水稻品种的苗期铵吸收特性及生长差异分析

【目的】 测定不同氮吸收效率品种对外界NH₄ ⁺浓度的响应,解释水稻品种间氮吸收差异的机理。【方法】 采用水培法栽培氮吸收高效的水稻品种齐粒丝苗（QL）和氮吸收低效的品种沪科3号（HK）,通过分析水稻幼苗在0—0.80 mmol·L ^-1低铵浓度和1.00—12.96 mmol·L ^-1高铵浓度下的铵吸收速率,计算铵吸收动力学参数V_max和K_m值,比较不同氮吸收效率水稻品种的苗期铵吸收特性;通过比较不同NH₄ ⁺浓度下的水稻苗期株高、分蘖数、叶绿素含量、以及地上和地下部的干物质和氮素积累量,用根系扫描法分析根系形态,包括总根长、根体积、根表面积、平均直径、根尖数等,用非损伤性扫描离子选择电极技术（scanning ion-selective electrode technique,SIET）测量根分生区和伸长区NH₄ ⁺的跨细胞膜运输,用液相氧电极系统分析根系氧损耗,研究不同氮吸收效率水稻品种的苗期生长差异。【结果】（1）在0—0.8 mmol·L ^-1低铵浓度下,2个水稻品种QL和HK幼苗对NH₄ ⁺的吸收符合Michaelich-Menten方程,氮吸收高效品种QL的吸收动力学参数V_max为氮吸收低效品种HK的1.66倍;当NH₄ ⁺的浓度大于1 mmol·L ^-1 时,水稻幼苗对NH₄ ⁺的吸收均随着外界NH₄ ⁺浓度的增加而增大,但同一NH₄ ⁺浓度下,氮吸收高效品种QL对NH₄ ⁺的吸收速率大于氮吸收低效品种HK;（2）水稻根系分生区在外界不同NH₄ ⁺浓度下均表现为NH₄ ⁺的跨细胞膜净流入,且NH₄ ⁺净流入速率随着外界NH₄ ⁺浓度的升高而增加,氮吸收高效品种QL在低铵（LN）、中铵（MN）和高铵（HN）处理下根系分生区NH₄ ⁺净流入速率分别比氮吸收低效品种HK高42.0%、71.8%和63.6%;根系伸长区NH₄ ⁺的跨细胞膜流通品种间存在差异,氮吸收低效品种HK在LN和HN下均出现NH₄ ⁺跨细胞膜净输出,而氮吸收高效的品种QL仅在HN下出现NH₄ ⁺跨细胞膜净输出,且净输出速率比氮吸收低效的HK低34.30%。（3）在LN和MN浓度下,氮吸收高效品种QL的苗期形态和物质积累并不占优势;适量增铵可以增加水稻的株高、分蘖、叶绿素含量、干物质和氮素积累量,但过高的外界铵浓度对水稻生长特别是根系生长有抑制作用;HN下,氮吸收高效的品种QL显示出一定的生长优势,播种后10–20 d的分蘖增加速率和干物质增加速率分别比氮吸收低效的品种HK高65.7%和31.4%;虽然品种QL的根系氮浓度比品种HK低15.1%,但其地上部氮积累量比HK高23.5%,说明QL比HK能更快地将根系吸收的氮转运至地上部供其生长所需。【结论】 与氮吸收低效品种相比,氮吸收高效品种根系细胞膜上有更多的NH₄ ⁺运输载体,根系吸收的NH₄ ⁺同化、转运速度快,苗期分蘖速率和干物重积累速率大。