不同供氮水平下水稻高光谱及其红边特征研究

通过大田和室内试验 ,测定了 3个供氮水平下 2个品种的水稻冠层、主茎叶片在不同发育期的高光谱反射率及对应的叶绿素、类胡萝卜素含量。结果表明 :不同供氮水平的水稻冠层和叶片光谱差异明显 ,其光谱反射率随供氮水平的提高在可见光范围降低 ,在近红外区域增高 ;拔节期和孕穗期主茎倒三叶反射率在可见光和近红外区域均高于倒一叶 ;冠层光谱红边位置λred、红边幅值Dλred和红边面积Sred孕穗前呈“红移” ,抽穗后呈“蓝移”现象 ;叶面积指数LAI、地上鲜生物量AFM、地上干生物量ADM和鲜叶重FLM与冠层光谱变量R12 0 0 /R550 ,R990 /R550 ,R80 0 /R550 ,R750 /R550 ,λred,Sred之间有极显著相关 ,冠层和叶片色素含量与其光谱变量R80 0 /R550 和λred之间也存在显著相关。这说明用合适的高光谱变量来估算水稻LAI,AFM ,ADM ,FLM和冠层。

不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征

【目的】明确不同氮肥生理利用率小麦品种的氮代谢差异,为小麦高产及合理施肥提供理论依据,实现小麦节氮增产。【方法】采用大田试验方法,从16个小麦品种中筛选出氮素利用效率差异显著的低氮高效型小麦品种漯麦18、豫麦49-198和低氮低效型品种西农509、豫农202。然后进一步分析两类品种在N0(CK),N120(120 kg·hm-2)和N225(225 kg·hm-2)3个供氮水平下各小麦品种的产量、叶片GS活性、可溶性蛋白、游离氨基酸、NO3-及全氮含量等氮代谢指标的差异。【结果】不同供氮水平下,氮肥生理利用率、产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量等均表现为低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198显著高于低氮低效品种西农509、豫农202。增加供氮量,两类品种的产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片GS活性等氮代谢同化物指标均增加,而氮肥生理利用率降低。但两类品种对供氮水平响应不同,与N0相比,增加供氮量,低氮低效品种西农509、豫农202地上部及籽粒氮积累量、叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量的增幅均高于低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198,但是,产量的增幅却显著低于低氮高效品种;氮肥生理利用率的降幅则以低氮高效品种显著高于低氮低效品种。【结论】低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198相对于低氮低效品种西农509、豫农202具有更高的产量及氮素利用效率是因为其具有较高的GS活性,从而促进了植株对氮素的吸收与同化,使整个氮代谢过程利用效率提高,获得更高产量。低氮高效品种耐低氮能力较强,增产潜力较大;低氮低效品种对氮肥反应较为敏感,但是其氮素分配利用能力较低。

供氮水平对落叶松幼苗光合作用的影响

为探讨落叶松光合作用对外界供氮环境变化的响应规律,采用砂培方法在温室内设置了4种供氮浓度(1、4、8mmol/L和16mmol/L),对生长在不同供氮水平下落叶松(Larixgmelinii)1年生幼苗的气体交换参数、叶绿素荧光参数以及一些生化指标进行了测定。结果显示,随供氮水平的提高,落叶松幼苗针叶氮含量、叶绿素含量、类胡罗卜素含量、可溶性蛋白(TSP)含量和光饱和净光合速率(Pmax)均显著增加,同时伴随着叶磷含量和胞间与外界CO2浓度之比(Ci/Ca)的降低。然而,当供氮水平超过8mmol/L增至16mmol/L时,TSP含量及Pmax不再增加,反而略有下降。供氮不足显著降低了幼苗针叶光系统最大光能转换效率(Fv/Fm)、光系统量子效率(ΦPS)和光化学猝灭系数(qP),却增加了非光化学猝灭系数(NPQ)。而增加供氮可使Fv/Fm和ΦPS回升,同时qP升高,NPQ下降,但当供氮水平超过8mmol/L后,各叶绿素荧光参数变化幅度较小。结果表明,增加供氮可显著提高落叶松幼苗的光合能力,增加光系统天线色素捕获的光能用于光化学电子传递的份额,减缓光抑制。然而,16mmol/L已经超过落叶松幼苗最适的供氮水平,过量供氮引起的负面效应可能主要与过低的叶磷含量导致的营养失衡有关。

两种供氮水平下水稻穗长QTLs的检测

在水稻 (IR6 4× Azucena) DH群体中应用分子标记连锁图 ,对不同供氮水平下的穗长性状进行 QTL区间作图分析。在高氮水平下检测到控制穗长的 QTL s 2个 ,分别位于第 1和第 4染色体上 ;在低氮水平下检测到 5个穗长 QTL s,其中 3个分别位于第 1、4和 6染色体上 ,2个位于第 3染色体的不同部位 ,说明穗长 QTL与供氮水平之间可能存在交互效应。基于这种互作效应及研究中观察到的两供试亲本对低氮胁迫的耐性差异 ,推测仅在低氮水平下检测到的穗长 QTLs可能跟水稻对低氮胁迫耐性有一定的关联。

不同供氮水平下水曲柳(Fraxinus mandushurica Rupr.)幼苗根系呼吸季节动态

根呼吸是林木根系获得吸收养分和水分所需能量的重要生理活动。为了探讨林木根系呼吸速率的季节变化及其影响因素,采用离体根系法（Li-6400-06叶室连接到Li-6400便携式CO2/H2O分析系统）研究了水曲柳（Fraxinus mandushuricaRupr.）苗木各径级根呼吸速率在不同供氮水平下季节变化规律。结果表明：水曲柳苗木根呼吸速率表现出明显的季节动态,且与气温的季节变化规律相同,其中比根呼吸速率在0.5732μmolCO.2g-.1s-1（直径≤2 mm,10月份）~7.1861μmolCO.2g-.1s-1（直径≤2 mm,7月份）之间变化,表面积呼吸速率也是7月份最高,达到0.6848μmolCO.2cm-.2s-1（直径〉5 mm）,10月份最低,仅为0.0132μmolCO.2cm-.2s-1（直径≤2 mm）;比根呼吸速率随根直径变大而降低,表面积呼吸速率变化规律则完全相反。供氮水平对水曲柳苗木根呼吸速率的影响随气温升高明显增强,其在6~8月份各径级根系中均达到显著水平（0.0007〈P〈0.0424）。水曲柳苗木根呼吸速率与地下10cm土壤温度表现出明显的指数关系（R2=0.779~0.981）;细根（直径≤2mm）呼吸温度系数Q10值在3.45~8.48之间,而粗根（直径〉2mm）Q10值范围为2.07~2.96,Q10值随根系径级增大而降低的现象表明水曲柳苗木细根对温度变化反应更为敏感;细根Q10值在供氮水平间差异显著（P=0.0392〈0.05）,粗根则不明显,表明土壤供氮水平主要影响细根的Q10值变化。

不同供氮水平对玉米体内干物质和氮动态积累与分配的影响

为给宁晋地区玉米高产高效、合理地施用氮肥提供科学依据,在高磷土壤上研究了不同供氮水平对玉米体内干物质、氮动态积累和分配、根系发育及产量构成的影响。结果表明:与不施肥相比,施氮肥增加了整株玉米及籽粒中干物质和氮的积累,整株玉米干重与出苗天数呈显著二次相关。根、茎、叶、穗轴的干物质和氮积累均有先增加后降低的趋势,最大值多数出现在出苗后58 d。同一取样时期,不同处理玉米体内干物质和氮积累随施氮量增加而增加,当施氮240 kg/hm2时最大,随后降低;施肥量与产量之间呈明显的二次关系,当施肥量为254.32 kg/hm2时,最高产量为11 118.18 kg/hm2,在该处理下玉米的根系发育较好、玉米穗长、行粒数、单株粒重显著增加,秃尖长度显著减少。

不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向初探

以2年生红富士/平邑甜茶为试材,采用田间小区和15N微区相结合,研究了不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向。结果表明,施用氮肥显著增加了植株生物量和吸氮量,而氮肥利用率随施氮量的增加显著降低;N75、N150和N225的氮肥利用率分别为31.28%、22.95%和19.38%。土壤残留氮量随施氮量的增加而显著增加,且残留氮素主要分布于0—60 cm土层,深层渗漏量很少。整个作物-土壤体系氮素回收率随施肥量的增加显著降低,损失率显著增高。N75处理的氮素回收率为60.41%,显著高于N150(46.41%)和N225处理(40.88%);且损失率最低(39.59%),显著低于其它两个处理。氨挥发损失随施氮量的增加显著升高,N2O损失量各处理间无明显差异;氮素损失中氨挥发和N2O损失所占比例较低,较多的氮素通过反硝化和径流等途径损失。

落叶松幼苗碳素和氮素的获取与分配对供氮水平的响应(英文)

落叶松(Larix gmelinii)是中国东北林区最重要的工业用材树种,而且在北温带森林中具有重要的生态学意义。落叶松的种植区域内气温低、冬季长,氮素矿化速度低,供氮不足常常成为落叶松生长的限制因素。为揭示落叶松生长与氮素营养的关系,采用沙培法设置了1、4、8和16 mmol·L-1 4个供氮水平,研究了不同供氮条件下落叶松一年生幼苗对碳和氮的获取与分配的规律。结果显示,落叶松幼苗的生物量、全株氮浓度、氮含量、比氮吸收速率均随供氮水平的增加而升高,叶重比(LWR)、茎重比(SWR)及叶氮比(LNR)、茎氮比(SNR)亦随供氮水平的增加而增加,而根重比(RWR)和根氮比(RNR)则随供氮水平的增加而降低。当供氮水平从1 mmol·L-1增加至8 mmol·L-1时,落叶松幼苗相对生长速率呈线性增加,而全株氮生产力几乎未受供氮水平的影响;当供氮水平从8 mmol·L-1增加至16 mmol·L-1时,全株相对生长速率不再增加,全株氮生产力则显著下降。与全株氮生产力的变化不同,落叶松幼苗的叶氮生产力与供氮水平呈负相关。

不同供氮水平对栓皮栎播种苗光响应曲线的影响

为科学制定栓皮栎播种苗氮肥管理措施,在砂培条件下,采用指数施肥的试验方法,设置4个供氮水平(0、120.6、216.4和329.2mg/(株·a)),探求不同的供氮水平对栓皮栎播种苗光响应特征曲线的影响。结果表明,在苗木生长的不同阶段,供氮量的差异对叶片光响应曲线的影响有所差别。生长初期,氮素对栓皮栎播种苗光响应特征曲线参数的影响不显著。速生期,缺氮(0mg/(株·a))严重影响苗木的光合性能,导致栓皮栎播种苗的光饱和点(LSP)、最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(α)偏低,而光补偿点(LCP)偏高;当供氮量从120.6mg/(株·a)增大到216.4mg/(株·a)时,苗木Pmax并没有明显变化,但苗木的LCP降低,LSP升高;过量供氮(329.2mg/(株·a))反而导致叶片的光合性能下降。生长末期,在其他处理苗木叶片光合性能均有不同程度下降的情况下,216.4mg/(株·a)水平的苗木仍然保持着相对较高的光合能力。

不同供氮水平对广藿香产量与品质的影响

为探讨不同供氮水平对广藿香产量和品质的影响,采用砂培试验,研究了广藿香在3、6、12、18、24 mmol/L5种不同氮水平下(用N1、N2、N3、N4、N5表示)氮营养、生长性状、产量、挥发油含量和品质的变化。结果表明,随着供氮水平的提高,广藿香生长性状参数、氮营养、植株鲜(干)重量、挥发油含量增加,茎和叶的油分含量下降。在广藿香的茎挥发油中,N1和N2处理的12种成分含量均显著高于N4与N5。β-广藿香烯、α-愈创木烯、苦橙油醇、β-愈创木烯、反式-丁香烯、广藿香醇、广藿香酮含量以N1处理最高。刺蕊草烯、α-广藿香烯、δ-愈创木烯、β-榄香烯、异石竹烯含量在N2处理最高。在广藿香叶挥发油所测定的成分中,除了α-广藿香烯外,N1和N2处理的其他成分含量均显著高于N4与N5。β-广藿香烯、α-愈创木烯、δ-愈创木烯、β-荜澄茄烯、异石竹烯、β-愈创木烯、反式-丁香烯、广藿香醇、广藿香酮含量在N1处理最高。刺蕊草烯、α-广藿香烯、β-榄香烯含量以N2处理最高。广藿香茎和叶挥发油所测定的12种有效成分N1与N2及N4与N5处理之间无显著差异。总之提高氮水平有利于增加挥发油含量,但油分含量降低。

供氮水平对菠菜营养品质和体内抗氧化酶活性的影响

通过水培实验 ,研究了供氮水平对菠菜营养品质和抗氧化酶活性的影响 .结果表明 ,供氮水平由4mmol·L- 1增加到 8mmol·L- 1,菠菜产量显著增加 ,叶片中的维生素C(Vc)含量随着供氮浓度由 4mmol·L- 1提高到 8mmol·L- 1,再提高供氮水平 ,Vc含量则明显下降 .叶片硝酸盐含量随着氮浓度的提高而增加 .供氮浓度从 4mmol·L- 1增加到 8mmol·L- 1,叶片可溶态草酸含量略有下降 ,再提高供氮水平则明显上升 ,而草酸总量随供氮水平提高 ,先显著升高然后略有降低 .SOD和POD酶的活性随供氮水平由 4mmol·L- 1提高到 8mmol·L- 1而增加 ,再提高供氮水平 ,酶活性显著下降 ;CAT活性随供氮水平的增加而降低 ,叶片MDA含量先降低后显著升高 ,而游离脯氨酸含量随氮水平的升高而增加 .可见供氮水平为 8mmol·L- 1时 ,菠菜叶片具有较高的生物量、Vc含量和抗氧化酶活性 ,较低的硝酸盐和草酸含量以及较低的MDA和游离脯氨酸含量 ,表明供氮浓度 8mmol·L- 1有利于提高菠菜的产量、营养品质和抗逆能力 ,是菠菜生长较适宜的供氮水平 .

水分状况与供氮水平对土壤可溶性氮素形态变化的影响

采用通气培养试验,研究比较了两种水稻土在不同水分和供氮水平下的矿质氮(TMN)和可溶性有机氮(SON)的变化特征。结果表明,加氮处理及淹水培养均显著提高青紫泥的NH4+-N含量;除加氮处理淹水培养第7 d外,潮土NH4+-N含量并未因加氮处理或淹水培养而明显升高。无论加氮与否,控水处理显著提高两种土壤的NO3--N含量,其中潮土始见于培养第7 d,青紫泥则始于培养后21 d;加氮处理可显著提高淹水培养潮土NO3--N含量,却未能提高淹水培养青紫泥NO3--N含量。两种土壤的SON含量从开始培养即逐步升高,至培养21～35 d达高峰期,随后急剧下降并回落至基础土样的水平;SON含量高峰期,潮土SON/TSN最高达80%以上,青紫泥也达60%。综上所述,潮土不仅在控水条件下具有很强硝化作用,在淹水条件下的硝化作用也不容忽视,因此氮肥在潮土中以硝态氮的形式流失的风险比青紫泥更值得关注;在SON含量高峰期,两种土壤的可溶性有机氮的流失风险也应予以重视。

不同氮效率油菜品种产量和品质对供氮水平的反应

为探明不同氮效率油菜产量和品质对供氮水平的反应动态,揭示油菜氮效率与品质的关系,本文采用砂培试验,研究了两种氮效率油菜品种在0.6、3、6、12、15 mmol/L 5种不同氮水平下(用N1～N5表示)的氮效率、子粒产量和品质的变化。结果表明,随着供氮水平的提高,油菜子粒产量、油分产量和蛋白质含量增加,氮效率和油分含量下降;而子粒脂肪酸组成变化较小,所测定的7种脂肪酸中,芥酸和花生烯酸含量随着氮水平的增加略有下降,棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸含量则没有明显的变化;与氮低效品种相比,氮高效品种的子粒产量、芥酸和花生烯酸含量随供氮水平的变化幅度更大,油分含量下降幅度更小。所有氮水平下,氮高效品种的子粒产量、油分含量和油分产量均高于氮低效品种,亚油酸含量略高于而亚麻酸含量略低于氮低效品种,子粒蛋白质、棕榈酸、硬脂酸、油酸含量两品种没有差异。总之,提高氮水平有利于增加油分产量,氮高效品种的增加幅度大于氮低效品种,但对脂肪酸组成的影响较小。因此,氮高效品种不会因高效吸收利用氮素而降低油分含量或使油菜品质变劣。

不同供氮水平下小麦苗期叶绿素含量的QTL及互作研究

由小麦近缘物种硬粒小麦和节节麦发展而来的W7984和现代栽培种Opata 85作亲本,通过一粒传而获得F7重组近交系(RIL)群体。对该群体的111个株系分别在正常供应氮素(N 4.0mmol/L)和低氮胁迫(N 0.4mmol/L)两种情况下进行培养,4周后测定叶片叶绿素含量。根据该群体而构建的遗传图谱包括覆盖整个染色体组的918个RFLP(限制性片段长度多态性)标记,应用这些标记,研究了两种供氮情况下小麦叶片叶绿素含量的QTL(数量性状基因位点)及基因间互作。结果表明,在氮素正常供应情况下,有7个与叶绿素含量有关的QTL,变异解释率在4.30％～13.45％,亲本双方对于叶绿素含量的贡献基本一致;在氮素胁迫下,有9个QTL与叶绿素含量有关,变异解释率在4.04％～11.73％,亲本W7984.对于叶绿素含量的贡献占主导地位。表明小麦近缘物种在低氮胁迫下对于叶绿素含量有重要贡献;且低氮胁迫下,叶绿素含量还受基因间上位效应的影响。氮素正常供应时有1个位点(位于2B染色体上)、低氮胁迫下有2个位点(位于3A和3B染色体上)同时影响小麦干物质产量和叶绿素含量,而且此3个位点的效应都来自亲本W7984。这一发现表明,小麦干物质产量和叶绿素含量之间存在着内在的联系。

不同供氮水平下油菜根系的反应差异

采用砂培试验,研究了3个油菜品系(231、H29、bin270)在5个施氮水平(0.6、3、6、12、15 mmol/L)下的根系形态与生理特性差异。结果表明:根重、根体积、根长、根系总吸收面积和活跃吸收面积随供氮水平的提高而升高;苗期231的根系活力随供氮水平的提高表现为先降低后增加,H29表现为先降低后增加而后又降低,bin270表现为先增加后降低;盛花期H29根系活力随供氮水平提高表现为先降低后增加,bin270表现为先降低后增加而后又降低,231表现为先增加后降低。同一施氮水平下,bin270的根重、根体积、根长、根系活跃吸收面积(6 mmol/L除外)和根系总吸收面积(6 mmol/L除外)均最大,231的根系活跃吸收面积和根系总吸收面积最小,但籽粒产量最大;油菜苗期和盛花期的籽粒产量与根系各项指标呈正相关,根重、根体积、根系总吸收面积和活跃吸收面积对油菜籽粒产量的贡献大于根长、一级侧根数和根系活力。

供氮水平对间作水稻稻瘟病发生和传播的影响

采用大尺度田间试验，研究了黄壳糯和合系-41两个品种间作种植条件下，供氮水平对黄壳糯稻瘟病发生和传播的影响。结果表明：高氮供应N300（300kgN／hm ^2）不仅显著增加了单作黄壳糯叶瘟和穗瘟的发生，而且其传播有明显的风向性，顺、逆风向上较为明显，垂直风向上则是随着远离中心，水稻稻瘟病发病趋势越小。相比之下，常规氮肥N180（180kgN／hm^2）黄壳糯和合系-41间作对稻瘟病有极为显著的控制效果，其中叶瘟和穗瘟发病率下降幅度分别达15．0％～61．0％和47．0％～82．0％。

不同供氮水平对荞麦茎叶中黄酮含量的影响

以普通荞麦品种晋荞1号(Fagopyrum esculentumMoench,cv.Jinq iao 1)为材料,通过盆栽试验研究苗期和开花前不同供氮水平(0(CK)、100、200 kg.hm-2)对不同生育期荞麦茎叶的干物质量、芦丁和黄酮含量的影响。结果表明,与对照相比,经100、200 kg.hm-2的氮肥处理,盛花期叶片中芦丁和黄酮含量分别下降了36%、46%和27%、47%,成熟期分别下降了20%、56%和22%、52%;经100、200 kg.hm-2的氮肥处理,盛花期茎中黄酮含量分别下降了13%和19%,成熟期分别下降了31%和28%。高氮处理对荞麦叶片黄酮含量的负效应比对茎的更为明显。100 kg.hm-2的氮肥处理下单株茎叶干物质量及芦丁和黄酮产量皆最高。适量施用氮肥将有利于单株水平上的干物质产量和黄酮产量的提高。

不同供氮水平对水稻/花生间作系统中氮素行为的影响

水稻旱作 /花生间作栽培是一种新兴的节水农业技术。用1 5N稀释标记法在盆栽条件下研究了间作系统在 1 5kghm-2 、75kghm-2 和 1 5 0kghm-2 3个氮素供应水平条件下花生生物固氮以及水稻旱作 /花生间作系统中氮素的转移 ,同时用1 5N的富积标记法研究了花生根系腐解对间作系统氮素转移的贡献。结果表明 ,在 1 5和 75kghm-2 2个氮素水平下 ,间作水稻比单作水稻的干物质量分别增加了 2 3.5 %和1 2 .2 %,在p=0 .0 5的水平有显著差异。间作水稻和单作水稻的氮素吸收量分别为 1 35、1 4 3mg株 -1 和 1 1 7、1 31mg株-1 ,分别比单作增加 1 4 .8%和 8.8%。不同栽培方式对花生的干物质积累和氮素吸收影响很小。在 3个氮素水平下间作花生和单作花生的固氮量分别为 76 .1 %、5 3.3%、5 0 .7%和 72 .8%、5 6 .5 %、35 .4 %,在低氮水平下的生物固氮显著高于高氮条件 ,间作对花生的生物固氮有一定促进作用。间作系统中的氮素转移率和转移量在 3个氮素水平分别为 1 2 .2 %、9.2 %、6 .2 %和 1 6 .3、1 3.0、1 0 .4mg株 -1 ,氮素的转移率和转移的数量显著地随氮素水平的增加而减少。用1 5N花生叶片标记直接证明了氮素从花生体内向水稻的转移 ,随刈割时间氮素转移量显著下降 ,表明花生根系腐解对间作系统的氮素转移有积极?