不同氮素籽粒生产效率类型籼稻品种氮素分配与运转的差异

在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定干物重、氮素含量、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)从低到高依次分为A、B、C、D、E和F 6种类型,研究不同氮素籽粒生产效率类型品种氮素分配与运转的基本特点。结果表明,供试品种间NUEg的差异很大(244%、325%),A、B、C、D、E和F类品种的平均NUEg,2001年分别为20.51、31.04、35.64、39.46、43.55、50.92 g g-1,2002年分别为24.33、31.61、35.83、39.06、43.51、50.00g g-1;NUEg高的品种抽穗期、成熟期茎鞘叶中氮素比例小、穗中氮素比例大,成熟期更明显,结实期茎鞘叶氮素运转量大、运转率高;提高结实期茎鞘叶氮素运转量和运转率有利于提高结实期茎鞘叶干物重运转量和经济系数。

不同氮素籽粒生产效率类型籼稻品种产量及其构成的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个2、002年为122个)为材料,测定叶面积系数、干物重(包括根系)、氮素含量、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按氮素籽粒生产效率(NUEg)从低到高依次分为A、B、C、D、E、F共6类,研究各类品种产量构成的基本特点。结果表明,(1)供试品种间NUEg的差异很大(344%、425%),A、B、C、D、E、F类品种的平均NUEg 2001年分别为20.51、31.04、35.64、39.464、3.55、50.92 g.g-1,2002年分别为24.33、31.613、5.833、9.06、43.51、50.00 g.g-1;(2)随着NUEg水平的提高,籼稻品种的产量水平显著提高,两年结果一致;多元回归分析表明,氮素总吸收量(包括根)和NUEg对产量均有显著影响,改良二者均可提高籼稻品种的产量水平;(3)高NUEg类品种的基本特点为单位面积穗数较多、库容量大、结实率高、抽穗期叶面积系数较小、抽穗期单位叶面积籽粒产量高、经济系数高,而每穗颖花数、千粒重以及生物产量等与籼稻品种的NUEg水平关系不密切。

油菜不同氮素籽粒生产效率品种氮素积累与分配特征

2007—2008年度以98个甘蓝型常规油菜品种(系)为材料,在不施氮肥(N0)和施纯氮150kghm–2(N1)2个处理下,通过测定成熟期不同器官干重、氮素含量,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)聚类并分析其氮素积累与分配差异。结果表明,不同品种氮素籽粒生产效率差异较大,类型间差异极显著。不同类型品种随着氮素籽粒生产效率增加,产量增加。相关分析表明,氮素籽粒生产效率与成熟期氮素吸收总量之间相关不显著(rN0=–0.0245,rN1=–0.1131),与成熟期茎秆氮素分配比例(rN0=–0.5941**,rN1=–0.4141**)和果壳氮素分配比例(rN0=–0.6007**,rN1=–0.5374**)呈极显著负相关,与籽粒氮素分配比例(rN0=0.7954**,rN1=0.7239**)呈极显著正相关;与成熟期总籽粒数呈极显著正相关(rN0=0.5945**,rN1=0.5412**)。氮素籽粒生产效率和氮素吸收总量对产量都有显著影响,油菜品种的选育应在一定氮素吸收总量基础上,促进后期氮素从营养器官向籽粒中输送,提高氮素籽粒生产效率,从而达到高产和高氮素利用效率的统一。

不同氮素籽粒生产效率类型籼稻品种氮素吸收利用的差异

[目的]研究不同氮素籽粒生产效率类型品种氮素吸收利用的基本特点。[方法]在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年88个2、002年122个)为材料,测定干物重、氮素含量、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)从低到高依次分为A、B、C、D、EF、6种类型。[结果]供试品种间NUEg的差异很大;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种成熟期全株、根系、茎鞘叶、穗含氮率低;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种抽穗前吸氮量、成熟期总吸氮量较小;高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种成熟期氮素干物质生产效率和氮素收获指数高。[结论]高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种吸氮量小、植株含氮率低、氮素利用效率高。

不同施氮量下水稻灌浆期氮磷钾的积累与氮素籽粒生产效率

选用10个氮素利用效率不同的粳稻品种,研究在3个氮素处理水平下水稻灌浆期营养物质积累的动态变化及与氮素利用效率的关系。结果表明:鞘叶和茎中氮的含量均以灌浆前期最高,以后逐渐降低,穗部氮素总积累量在整个籽粒灌浆时期均呈增加的趋势,N10、N20处理更有利于促进植株对氮的吸收及含量的提高。施氮后灌浆前期能够促进籽粒中增加磷、钾的积累,后期能加快磷、钾的转移速度。鞘叶和茎秆的氮素积累量与成熟期氮素籽粒生产效率在灌浆后期均呈负相关,鞘叶的N0和N20处理达到极显著水平,N10处理达到显著水平;3种处理水平下氮素在穗中的分配比率与成熟期氮素籽粒生产效率均达到极显著正相关,氮素在鞘叶和茎秆的分配率与成熟期氮素籽粒生产效率在灌浆后期呈负相关,所有处理中鞘叶部分达到极显著的负相关。

不同氮素籽粒生产效率油菜品种氮素积累差异研究

2007-2008年以98个甘蓝型常规油菜品种(系)为材料,在不同氮肥水平下通过测定成熟期不同器官干重、氮素含量,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)进行聚类并研究了不同类型品种的氮素积累差异。结果表明,不同品种氮素籽粒生产效率差异较大,类型间达极显著差异。不同类型品种的产量随着氮素籽粒生产效率的增加而增加。不同类型品种氮素积累总量差异较小;不同类型品种随着氮素籽粒生产效率增加,茎枝和果壳积累氮素减少,籽粒积累氮素增加。相关分析结果表明,氮素籽粒生产效率与茎枝和果壳氮素积累呈极显著负相关,与籽粒氮素积累呈极显著正相关。通径分析结果表明,提高氮素籽粒生产效率首先是降低营养器官中氮素积累,其次才是增加籽粒氮素积累。

油菜不同氮素籽粒生产效率类型品种干物质生产及农艺性状差异

2007～2008年度以98个甘蓝型常规油菜品种(系)为材料,通过测定初花期和成熟期不同器官干重和氮素含量以及成熟期植株农艺性状,采用组内最小平方和动态聚类方法将供试品种(系)按氮素籽粒生产效率(NUEg)从低到高依次分为6类,并研究不同类型材料间干物质生产和农艺性状差异。结果表明,成熟期总生物量、果壳干重和籽粒产量、一次分枝数和角果数可以作为NUEg的初步筛选指标。多元回归和通径分析结果表明,在干物质生产方面,成熟期籽粒和果壳干重对NUEg有显著影响,提高NUEg重点是提高花后角果干物质积累,尤其是籽粒干物质积累;在农艺性状方面,角果数、每角粒数和千粒重对NUEg有显著影响,提高NUEg首先应提高角果数,其次是每角粒数。

不同氮素籽粒生产效率油菜品种物质生产及产量构成的差异

[目的]明确不同氮素籽粒生产效率油菜品种的干物质生产及产量构成因素差异。[方法]以甘蓝型油菜品种为材料,成熟期测定各器官干物重、氮素含量以及产量构成,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种氮素籽粒生产效率(NUEg)进行聚类,研究不同NUEg类型品种干物质积累分配特性和产量构成差异。[结果]供试品种间NUEg差异很大,类型间差异显著。随着NUEg增加,类型间籽粒产量增加,籽粒干重比例增加,角果数增加,茎枝干重比例下降。进一步分析显示NUEg与籽粒干重(r2007=0.6840**,r2008=0.7374**)、籽粒干重比例(r2007=0.5703**,r2008=0.5354**)呈极显著正相关。[结论]生产上提高NUEg,可以通过高产,高角果数品种的筛选,采取合理的栽培措施促进茎枝光合产物向外输送,增加籽粒干重比例。

不同氮素籽粒生产效率油菜品种苗期叶片光合特性差异

2007—2008年度通过对不同氮肥水平下28个品种苗期叶片叶绿素含量和光合参数以及氮素籽粒生产效率的测定,结果表明:不同品种氮素籽粒生产效率差异较大,施用氮肥氮素籽粒生产效率显著降低。多数品种施用氮肥叶片叶绿素含量(SPAD值),净光合速率(Pn)增加;PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm),光化学淬灭系数(qP)增加,非光化学淬灭系数(qN)减小。叶片叶绿素含量(SPAD值)与净光合速率(Pn)之间,净光合速率(Pn)与PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)之间都表现显著正相关关系。氮素籽粒生产效率与苗期叶片PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)呈显著正相关,不施氮肥条件下氮素籽粒生产效率与SPAD值呈显著正相关。

水稻氮素籽粒生产效率遗传分析

[目的]了解不同氮环境中水稻氮素籽粒生产效率的遗传特点。[方法]采用Dasanbyeo×TR22183杂交,构建了163个家系组成的重组自交系群体(RILs),利用主基因+多基因混合遗传模型,研究施氮、不施氮处理的水稻氮素籽粒生产效率的遗传机制。[结果]两亲本的氮素籽粒生产效率在不同处理中均存在统计学差异,RILs群体的变幅较大,极显著差异,且呈连续变异。水稻氮素籽粒生产效率属两对主基因+多基因控制,在施氮处理下的最适模型为E-1-4模型,主基因表现为显性上位作用,遗传率为51.03%,且两对主基因的加性效应不同;在未施氮处理下的最适模型为E-1-9,主基因表现为抑制作用,遗传率为41.10%。主基因间包括加性和加性上位互作效应。[结论]水稻氮素籽粒生产效率在不同的氮环境中均属两对主基因+多基因遗传控制,主基因遗传率在施氮环境中表现相对较高。

杂交中稻氮素稻谷生产效率与组合间植株性状关系研究

以16个杂交中稻组合为材料,在正常施氮和不施氮两个施氮水平下研究了杂交中稻氮素稻谷生产效率与组合间植株地上部性状的关系。结果表明,两种施氮水平下16个杂交组合间的茎叶含氮量、籽粒含氮量、籽粒产量及氮素稻谷生产效率差异达显著或极显著水平。在不同施氮水平下影响氮素利用率的植株性状不尽相同,其中收割指数、有效穗和成穗率3个性状,在两种施氮水平下对氮素稻谷生产效率的偏相关系数均达极显著水平。在众多性状中,收割指数与氮素稻谷生产效率相关程度最高,并在两种施氮水平下表现较稳定。收割指数可作为预测氮素稻谷生产效率的鉴定指标。

氮素水平对不同氮效率基因型水稻的物质生产与分配的影响

研究了在群体水培条件下,3种氮素水平(5、15和25mg.kg-1)对6种不同氮效率利用基因型迟熟中粳水稻物质生产与分配的影响。结果表明:氮素水平、基因型对水稻氮素干物质生产效率(NUEdm)、氮素籽粒生产效率(NUEg)均有极显著的影响。6种不同氮效率基因型可分成氮高效和氮低效利用型2类。NUEdm在2类基因型水稻中总体上均随着氮素水平升高呈现上升趋势;而NUEg在氮低效基因型中表现为随氮素浓度升高而先升后降。在水稻的4个关键生育期,不同氮素水平、2类基因型之间水稻干物质积累量差异显著。成熟期,氮素水平对水稻茎鞘、根、穗的干物质分配比例影响显著,对叶片干物质分配比例影响不显著。相同氮素水平下,就平均值而言,水稻茎鞘、叶片、根系干物质比例均表现为氮低效基因型>氮高效基因型,而穗的干物质比例均表现为氮高效基因型>氮低效基因型。氮素水平对不同基因型水稻产量影响显著,同一氮素水平下均表现为氮高效型基因型水稻产量显著高于氮低效型基因型,且施氮量越大差异越大。相关分析表明,水稻各关键生育期的干物质生产量、产量、每穗粒数均与氮素水平、基因型的NUEg、NUEdm显著或极显著相关,与成熟期水稻各器官干物质分配比例相关性则相对较弱。

两种产量水平下超级杂交稻氮素吸收利用特性

探明不同产量水平下超级杂交稻的氮素吸收利用特性,可为我国西南稻区超级杂交稻高产栽培和育种提供理论和实践依据。以2个超级杂交稻品种(‘德优4727’‘泸优727’)和2个高产常规稻品种(‘金农丝苗’‘黄华占’)为材料,于2018—2020年在四川省德阳市(高产点)和泸州市(中产点)两个生态点进行大田和盆栽试验,研究两种产量水平下超级杂交稻氮素吸收、转运及利用效率的差异。结果表明:大田条件下不同生态点间超级杂交稻产量、氮素吸收积累利用特性差异显著。高产点超级杂交稻产量、氮肥偏生产力较中产点分别增加8.3%~23.2%、8.3%~23.1%。高产点超级杂交稻播种(SO)—幼穗分化(PI)、PI—齐穗(HD)阶段氮素吸收量和氮素吸收速率(除2018年幼穗分化—齐穗外)均高于中产点,HD—成熟(MA)阶段仍保持较高的氮素吸收量。高产点超级杂交稻成熟期氮素总吸收量较中产点增加15.6%~33.7%。尽管高产点超级杂交稻氮素收获指数较中产点平均增加4.6%(2018年除外),但成熟期仍有大量氮素滞留在超级杂交稻的秸秆中,造成高产点氮素籽粒生产效率较中产点平均减少11.3%。方差分析表明,盆栽条件下土壤、土壤×地点、土壤×品种互作对超级杂交稻产量、氮素吸收量、氮素籽粒生产效率影响不显著。高产点盆栽超级杂交稻产量、氮素吸收量、氮素籽粒生产效率变化趋势与大田试验相似。高产点SO—PI平均温度高于中产点,HD—MA平均温度低于中产点;高产点SO—PI、PI—HD和HD—MA太阳辐射积累量(除2018年PI-HD外)均高于中产点。相关分析表明,高产点籽粒产量与PI—HD氮素吸收量、氮素收获指数呈显著正相关;氮素籽粒生产效率与SO—PI的氮素吸收量和平均温度呈显著负相关。中产点籽粒产量与氮素籽粒生产效率、总吸氮量呈显著正相关;氮素籽粒生产效率与SO—PI和HD—MA的平均温度呈显著负相关。因此,不同产量水平超级杂交稻产量和氮素吸收利用特性差异主要与不同生育期内的平均温度和太阳辐射有关。

施N水平对油菜杂交种及其亲本氮素利用效率的影响

通过测定不同施N水平下油菜杂交种及其亲本各器官的干物重和含N量,研究了施N水平对油菜杂交种及其亲本氮素利用效率的影响,结果表明:①油菜的氮素干物质生产效率(NUEp)、氮素籽粒生产效率(NUEg)以及氮素收获指数(NH I)均随施N水平的增加而显著降低。②不施氮肥条件下杂交种的NUEp和NUEg与其亲本相近,在施氮量为240和360 Kg/hm2条件下显著高于其亲本。③杂交种的NH I在不施N肥和360 Kg/hm2条件下与其亲本相近,而施N量为120、240 Kg/hm2时显著高于其亲本。④NUEg比NUEp和NH I更适合作为反映油菜N素效率高低的指标。

土壤盐分对油菜氮素积累、运转及利用效率的影响

【目的】比较不同盐分含量条件下油菜产量、品质等性状差异,初步探讨盐分含量对油菜氮素积累、运转及利用效率的影响机制。【方法】以杂交油菜宁杂1818和盐油杂3号为材料,在盐分含量为2.7 g/kg(低盐)和4.4 g/kg(高盐)的土壤上连续两年进行了田间试验。在初花期和成熟期取样,定期收集田间落叶,测定植株干物质积累量、氮素含量及籽粒品质,计算了不同盐分含量土壤条件下油菜氮素积累、运转及氮素籽粒生产效率。【结果】高盐土壤上油菜的初花期和成熟期时间较低盐土壤的推迟3~4天,产量、总生物量和氮素积累总量显著降低,宁杂1818和盐油杂3号两年产量平均下降幅度分别为23.6%和26.1%。与低盐土壤相比,高盐土壤上油菜籽粒含油量显著降低,蛋白质含量显著增加,宁杂1818和盐油杂3号两年油分含量平均下降幅度均为4.6%,蛋白质含量平均增加幅度分别为6.4%和9.4%。盐分含量对根系和叶片的氮素运转率影响较小。高盐土壤上油菜茎枝中的氮素运转率和氮素籽粒生产效率较低盐土壤的低,宁杂1818和盐油杂3号茎枝氮素运转率两年平均下降幅度均约为14.2%,氮素籽粒生产效率平均下降幅度分别为6.8%和9.3%。【结论】高盐土壤上油菜的产量、总生物量、氮素积累总量以及籽粒含油量较低盐土壤显著降低,籽粒蛋白质含量显著增加。高盐土壤上油菜茎枝中氮素运转率的显著降低是导致油菜氮素籽粒生产效率降低的重要因素之一。

向日葵种群中植株个体大小对其氮素利用策略的影响

我们利用Berendse和Aerts提出的氮素利用效率(NUE)概念及原理研究了高密度一年生草本植物向日葵(Helianthus annuus L．)种群中植株个体大小对其氮素吸收利用的影响，并对种内竞争进行了分析。结果表明，植株对氮素的吸收与其个体大小不成线性关系，说明种群内不同植株个体对土壤氮素的竞争属于非对称竞争。植株的氮素损失随着个体大小的增加而增加。个体较大的植株具有较高的氮素输入率和较低的氮素输出率，因而具有较高的氮素净增加值。植株的氮素生产力(NP)和氮素平均滞留时间(MRT)均与植株个体大小呈正相关。较大的植物个体具有较高的NP和较长的MRT，由于NUE为NP和MRT二者的乘积，因而较大个体植株的NUE高于个体较小的植株。同种植物的不同个体的NP和MRT之间不存在协衡关系。氮素回收效率(NRE)与植株个体大小密切相关。在个体水平上，较大的植株个体具有较高的NUE与其较高的NRE有关。种群内植株个体对土壤氮素的非对称竞争主要由于植株对氮素的吸收和利用效率不同所致。因此，Berendse和Aerts提出的氮素利用效率概念不仅适用于研究种间的养分利用策略，对于种内不同植株的养分策略研究也同样适用。

籼稻品种间氮素吸收利用的差异及其对产量的影响

2001～2002年，在群体水培条件下，以不同年代育成的籼稻代表品种国内88个和国外122个为材料，成熟期测定植株的干物重（包括根系）、全氮含量及产量，分析籼稻品种间成熟期氮素累积苣、氮素干物质生产效率和氮素籽粒生产效率的差异及其对产量的影响。结果表明：成熟期氮素累积量、氯素籽粒生产效率和氮素干物质生产效率，品种间差异很大，均达到极显著水平，其中，氮素累积量的差异明显大于氮素籽粒生产效率，氮素籽粒生产效率的差异又明显大于氮素干物质生产效率。相关分析表明，成熟期氮素累积量、氮素籽粒生产效率与籼稻品种的产量水平关系密切，氮素干物质生产效率与籼稻品种的产量水平关系不密切。逐步多元回归分析表明，成熟期氮素累积量和氮素籽粒生产效率对籼稻品种的产量水平均有显著影响（R^2=0．957—0．974），提高成熟期氮素累积量和氮素籽粒生产效率均可提高籼稻品种的产量水平。通径分析显示，籼稻成熟期氮素累积量对产量的直接影响比氮索籽粒生产效率大40％～70％。作者认为，籼稻品种的选育应在保持较高氮索累积量的基础上，重点改良提高氮素籽粒生产效率，有利于实现籼稻品种高产与高效的有机统一。

不同施氮水平对胡麻根系形态和氮素利用的影响

以陇亚杂1号为研究对象,设置4个施氮量(纯N)水平:不施氮(N0,0kg·hm-2)、低氮(N1,78.75kg·hm-2)、中氮(N2,105kg·hm-2)、高氮(N3,131.25kg·hm-2),采用土柱栽培法研究了氮肥运筹对胡麻根系形态和氮素利用率的影响。结果表明:施氮抑制了胡麻枞形期根系的生长,现蕾期后根长、根系直径、根表面积和根体积均随着施氮量增加而增加,当超过一定施氮量(N2)时又呈下降趋势。中氮处理增加了胡麻生育后期根系在40cm以下土层的分布,随着施氮量的增加,根系分布呈现高氮(N3)浅根化趋势。胡麻的根冠比随着生育进程的推进逐渐降低,但中氮处理显著提高了生育后期的根冠比。胡麻成熟期各器官氮素积累量和分配比例表现为:籽粒>茎>根>叶>非籽粒生殖器官,籽粒在氮素的分配上占有绝对优势,而且在中氮水平(N2)时籽粒中氮素分配比例最高,显著高于其他处理。与不施氮相比,施氮处理下籽粒产量增加,中氮水平下的氮素籽粒生产效率最高。综合籽粒产量和氮素利用结果表明,在本试验条件下,施氮量105kg·hm-2为有利于实现胡麻高产和高效的最优氮肥运筹模式。

油菜氮素吸收利用的遗传效应分析

通过测定4个甘蓝型油菜亲本及其完全双列杂交组合的氮素吸收总量、氮素籽粒生产效率等性状,研究氮素吸收利用的遗传效应,结果表明:①氮素吸收总量、氮素籽粒生产效率两性状的杂种优势比较明显,均表现超高亲优势。②F1正反交T测验表明,氮素吸收总量、氮素籽粒生产效率可能存在细胞质遗传效应。③氮素吸收总量和氮素籽粒生产效率对籽粒产量的直接通径系数分别为0.893 7和0.186 4,氮素吸收总量对产量的直接影响力明显大于氮素籽粒生产效率。④籽粒产量、氮素吸收总量、经济系数、氮收获指数和角果数与氮素籽粒生产效率均达到显著相关水平,可以作为油菜氮素利用效率的筛选指标。

不同施氮条件下稻茬直播油菜氮素吸收和利用对产量形成的影响

试验以扬油6号为材料,设置不同施氮水平,通过测定初花期和成熟期各器官干重和氮素含量,研究了不同施氮条件下稻茬直播油菜氮素吸收和利用对产量形成的影响。结果表明:(1)氮素利用率随氮素吸收量的增加呈先上升后下降的趋势。(2)氮素吸收量与初花期、成熟期生物产量以及花后干物质积累量都呈极显著正相关,氮素利用率则相反,但未达显著水平。(3)氮素吸收量与角果数和总粒数呈极显著正相关,而氮素利用效率与各产量构成因素均相关不显著。(4)籽粒产量随氮素吸收量的增加而显著增加,而随氮素利用率的提高呈下降趋势,但相关不显著。(5)增加氮素吸收量对提高产量的直接作用最大,增加花后干物质积累量和增加库容量也都是通过增加油菜对氮素的吸收量而提高产量;提高氮素利用率对提高产量也有一定的正效应,但其负效应更大。