作物花后氮素吸收·转移生理生态与模拟研究进展

禾本科作物开花后是产量形成的最主要时期.水稻抽穗至成熟期的物质积累量占产量的50％～90％,开花后叶片量和质动态变化在很大程度上又决定于开花后氮素的吸收和分配.花后氮素的吸收与运转还与氮素的生理效率密切相关.作物生长模拟技术在描述作物生长发育和生理生态动态过程和作物管理决策方面取得显著的成效.该研究就作物花后氮素吸收与分配的生理生态、氮素吸收与分配的动态模拟以及开花后氮素吸收、转移与籽粒蛋白质含量遥感监测的关系等方面的研究进行了综述.

光氮及其互作对水稻干物质积累与分配的影响

通过水培盆栽试验,从水稻移栽至成熟收获期进行了3种光照强度(L0、L1、L2,分别为自然光照强度的100%、81.88%、51.06%)、3种氮素水平(N1、N2、N3,施氮量分别为7、21、35mg/kg)及其互作的处理,以2个杂交籼稻(汕优63、两优培九)和2个粳稻(秀水63、甬优8号)为供试材料,研究了不同光照强度和氮素水平及其互作对产量与干物质生产的影响。结果表明:1)遮光处理和光氮互作效应对单株产量影响极显著(F光强=63.34**,F光强×氮素=58.55**),在低氮水平下遮光处理能在一定程度上提高单株产量;在中高氮水平下,过度遮光处理均显著降低单株产量。2)在成熟期,光强处理对叶片干物质量的影响表现为L2>L1>L0,对茎鞘,表现为L1>L2>L0,对根和穗,表现为L0>L1>L2,根和穗干物质量L0和L2处理相比分别提高28.47%和5.67%;表明强光有利于成熟期水稻根和穗干物质量的提高,而弱光则不同程度增加成熟期叶和茎鞘的干物质量。3)各生育期,地上部干物质积累量随着氮素水平的上升显著增加。而遮光对地上部干物质积累的影响则由生育前期的抑制作用转为后期的促进作用,具体表现为拔节期L2<L1<L0;抽穗期L2<L0<L1;成熟期L0<L2<L1。当氮素浓度过高时,弱光使成熟期地上部干物质积累量增大。4)随着氮素水平的升高、光强的减弱、水稻生育期的推进,根冠比均显著降低。5)各品种干物质积累与产量在抽穗期呈极显著的二次曲线关系,在成熟期呈极显著线性正相关(秀水63除外)。

光、氮及其互作对水稻主要生长性状指标的影响

水稻生长季节内常因多阴雨而造成弱光胁迫,因此根据不同的光强进行合理配施氮肥具有重要的指导意义。2012年通过水培盆栽试验,在3种光照强度(L0、L1和L2分别为自然光、遮一层光和遮两层光)和3种氮素水平(N1、N2和N3分别为7、21、35 mg·kg-1N)下,以2个杂交籼稻和2个粳稻为供试材料,研究了光、氮及其互作对水稻主要生长性状指标的影响。结果表明:在相同生育期和光照强度下,各生长性状指标值均随着氮素供应浓度的升高而增加。在21、35 mg·kg-1氮素水平下,籼稻茎蘖数表现为:L2<L0<L1,而粳稻茎蘖数表现为L2<L1<L0。各关键生育期随着光照强度的减弱,水稻的株高和叶片SPAD逐渐增加。水稻叶面积在拔节期随着光照强度的减弱逐渐减小,在成熟期逐渐增大。光强、氮素、品种各单因素对水稻4个性状指标的影响效应都达到极显著,且大于各因素的互作效应。光氮互作效应对株高、叶面积的影响在抽穗与成熟期均极显著大于其他因素的互作效应。本试验数据表明:当水稻受到弱光胁迫时,在生育中后期株高更高、叶片SPAD值和叶面积更大,表现为贪青迟熟,且这种现象随着氮素水平的升高变得更加明显。

规模化养猪场处理废水对水稻中微量及重金属元素含量的影响

以迟熟中粳"淮稻5号"和经过无害化处理的规模化养猪场处理废水为供试材料,在减施N肥和不施入P、K肥的条件下,研究施入不同量废水对常规粳稻植株及籽粒中5种重金属元素和6种主要中微量元素含量的影响。结果表明:Pb、As、Ca、Mg和Fe元素含量均以基肥施入处理废水90m3·hm-2、穗期施入处理废水120m3·hm-2配施187.5kg·hm-2N肥处理为最高;Cd、Hg、Cr和Mn元素含量均以常规施肥处理为最高;Cu除籽粒外,以纯废水处理(基肥施入处理废水90m3·hm-2、穗期施入处理废水120m3·hm-2,不施入肥料)为最高;Zn除拔节期外,基肥施入处理废水90m3·hm-2,穗期施入处理废水120m3·hm-2配施187.5kg·hm-2处理最高。As、Pb、Mg、Ca、Zn、Fe、Mn和Cu于各生育期在基施处理废水量相同的情况下,均随着穗期处理废水施用量的增加而增加,但是Hg、Cd和Cr与此相反。各处理中水稻籽粒Pb、Cd、Cr、As和Hg的含量均低于相应的污染物限量标准,而水稻植株和籽粒中Zn、Fe、Mn、Ca和Mg营养得到提高,特别是Fe和Ca的含量得到了强化。因此,与常规施肥处理相比,处理废水替代化肥能够提高水稻籽粒中的有益元素含量,同时并未引起重金属元素含量的显著上升,且使Hg、Cd和Cr含量下降。