水稻苗期吸收积累硅素的品种差异研究

为探讨水稻品种间苗期对硅素吸收积累的差异,筛选高效吸收积累硅素的材料,2002、2003年利用28个常规水稻品种,采用水培试验方法,研究了在较低硅素浓度条件下不同水稻品种间茎蘖数、根系和地上部的干物质重量、硅素含量和吸硅量的差异.结果表明,水稻品种间对硅素的吸收积累存在显著或极显著差异.初步确定TN1、白香粳、早大穗、IR36和特青为硅素高效吸收积累品种,Lemont、中平选、一目惚、武运粳7号和卷叶粳为硅素低效吸收积累品种.     

氮肥处理对氮素高效吸收水稻根系性状及氮肥利用率的影响

2011—2012年在土培条件下,以氮素吸收效率差异较大的15个常规籼稻为供试材料,研究氮肥运筹对不同氮效率品种根系性状、成熟期吸氮量及氮肥利用率的影响,分析影响氮高效水稻氮素吸收的主要根系性状。结果表明:(1)各氮肥处理下,成熟期吸氮量均表现为氮高效品种氮中效品种氮低效品种。适量增施氮肥及基肥+促花肥处理有利于氮高效品种吸氮量的增加,氮素吸收受品种、氮肥处理的显著影响。(2)在施氮量处理下,氮高效品种单株不定根数、单株根干重、单株不定根总长大或较大,单株根活力在常氮(N2)、高氮(N3)处理下有一定的优势;在施氮时期处理下,氮高效品种单株不定根数、单株不定根总长、单株根干重、单株根系总吸收面积、单株根系活跃吸收面积、抽穗期冠根比多数处理有优势;增施氮肥有利于促进氮高效品种单株不定根总长和单株根活力的提高,适量施氮有利于单株不定根数、单株根干重增加,前期施氮可促进不定根的发生和伸长,后期施氮有利于不定根的充实和根系生理性状的提高。此外,增施氮肥可提高各类品种冠根比;(3)在常氮、高氮处理下,氮高效品种氮肥利用率大于氮中效、氮低效品种。(4)提高单株不定根数、单株不定根总长、单株根活力及抽穗期冠根比有利于各类品种吸氮量的提高,增加根干重对氮高效品种吸氮量的提高也有显著的促进作用。结合相关分析与通径分析结果,抽穗期冠根比及单株不定根数、单株根活力、单株不定根总长、单株根干重是影响氮高效品种吸氮能力的主要根系性状。     

水稻根系在根袋处理条件下对氮养分的反应

通过大田试验对 1 0个水稻品种根系与产量的关系研究表明 ,抽穗期和成熟期根冠比与产量呈极显著的负相关关系 ,相关系数分别为 - 0 .861 6和 - 0 .8889。随之在大田试验基础上选择根冠比大的品种粳籼89,设计水分和养分能自由通过 ,而根系不能穿过的根袋 ,根袋从小到大不同 ,以便产生不同大小的水稻植株根冠比。通过水培实验研究在根袋处理后对不同养分条件的反应。水培液设 3种氮素养分水平 ,即2 0 mg/kg,40 mg/kg,60 mg/kg。结果表明 ,在不同氮素养分条件下 ,经过根袋处理后在抽穗期根系干重都有下降趋势 ,根冠比显著降低 ,而根系活性吸收面积在抽穗期有不同程度的增加 ,茎鞘贮存性碳水化合物含量明显增加 ,叶绿素含量则无明显影响。在抽穗期较大的根袋处理根系总吸收面积、活跃吸收面积及所占比例与对照相比增加效果较为明显 ,而较小的根袋处理根系吸收的能力降低 ,根系吸收能力大小顺序为 :大袋 >中袋 >对照 >小袋。随养分浓度的增加 ,不同根袋处理在抽穗期的根系总吸收面积和活跃吸收面积有下降的趋势。较大的根袋处理在 2 0 mg/kg和 60 mg/kg氮素养分条件下能适当减少根系直径 ,增强根系的活性吸收比例 ,从而提高根系的活力 ;但在成熟期根袋处理对根系的活性吸收无明显影响     

硅素对水稻幼苗镉积累及抗胁迫应答的调节效应

施硅(Si)可以显著缓解镉(Cd)胁迫对水稻生长发育的毒害效应。本研究通过水培分根试验,研究了Si对水稻幼苗Cd积累及胁迫应答的调节效应。结果表明: Cd胁迫下水稻幼苗的生物量显著降低,加Si可以显著缓解Cd对水稻幼苗生长的抑制效应。水稻幼苗对Cd的吸收、转运和积累明显受到Si的影响,单侧根系Cd胁迫下加Si(Si-Cd+Si,Si-Cd)使根系对Cd的滞留系数达83.3%～83.6%,限制了Cd从根向地上部转移。单侧根系Cd胁迫下非胁迫侧加Si(Si-Cd)处理的植株对Cd的吸收和累积明显增加,尤其是根中Cd的积累量较单侧根系Cd胁迫下无Si(CK-Cd)处理增加了48.2%;而单侧根系Cd胁迫下双侧加Si(Si-Cd+Si)处理则显著降低了根和地上部对Cd的吸收,较CK-Cd处理分别降低了36.7%和54.9%。双侧Cd胁迫下单侧加Si(Cd-Cd+Si)则使根和地上部对Cd的吸收量显著减少,较双侧根Cd胁迫(Cd-Cd)处理分别降低了57.8%和46.5%。Cd胁迫下水稻幼苗根中含较高浓度的Si,加Si则使Cd胁迫下根和地上部积累更多的Si。加Si也影响了水稻幼苗对其他金属元素如钙(Ca)、镁(Mg)、锰(Mn)的吸收,Cd-Cd+Si处理显著增加了根系和地上部的Ca、Mg浓度,但Mn浓度的变化则因Cd胁迫程度而表现不同。加Si对Cd胁迫下根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性有一定的影响,尤其是Si-Cd处理的胁迫侧POD和非胁迫侧SOD活性显著上升,有利于清除Cd胁迫产生的氧自由基。总之,Si对Cd胁迫下水稻幼苗生长、Cd和Si等的吸收及根系的抗氧化反应有一定的调节效应,植株体内较高的Si浓度有利于增强植株对Cd的耐受性。     

钾局部供应对玉米根系生长和钾吸收速率的影响

采用自制培养装置,在玉米种子根的局部根段供应含钾营养液。研究证明钾局部供应不影响地上部和总根系干物质的积累。试验开始后第１０ 天钾局部供应使供钾区的根系总长明显增加,这是由于二次侧根长度和数量的增加,但一次侧根生长增加不明显。试验开始第３ 天起,钾供应区的钾吸收速率明显加快。因此,早期可能主要通过钾吸收速率的加快来补偿由于钾局部供应的不足,二次侧根长出以后,根系生长的增加可能部分补偿供钾的不足。１４ Ｃ示踪试验表明,钾局部供应时,植株中的光合产物运向供钾根区的量多于无钾根区     

膜下滴灌对棉花根系、地上部分生物量及产量的影响

通过膜下滴灌田间试验,采用根钻双向采样法,研究了不同灌溉量（2618、2947、3600和4265 m³·hm^-2）对棉花根系分布、地上部分生长及产量的影响.结果表明：不同灌溉量影响棉花根系及地上部分生长状况.各水分处理棉花根系主要分布在膜下,占根系总生物量的60.65%～73.45%,而膜间占39.35%～26.55%.水分亏缺增加了根系下扎深度和深层根系生物量,增大了根系水平分布范围.不同水分处理棉花生物学特性及干物质累积与分配存在显著差异.水分过量处理（4265 m³·hm^-2）的棉花株高、倒四叶宽、果枝数、蕾数均增加,干物质积累速率加快,根冠比及干物质在营养器官中的分配比例增大,生物产量提高,但同时蕾铃脱落率也增加,经济产量的形成受到抑制.水分亏缺或过量都影响棉花干物质在不同器官及不同生育时期的累积与分配,使产量降低.本试验条件下3600 m³·hm^-2是最适宜的灌溉量.     

FACE水稻茎蘖动态模型

借助农田开放式空气CO₂浓度增高（FACE）技术平台,以武香粳14为供试水稻品种,设置不同施N量处理,研究大气CO₂浓度为570 μmol·mol^-1（比对照高200 μmol·mol^-1）的FACE处理对水稻茎蘖动态的影响,并建立了相应的模拟模型：T_t=A₁(1+e^a1-b1t₎-A₂(1+e^a2-b2t)+C×[B₁(1+e^a3-b3t)-B₂(1+e^a4-b4t)]+D.模型以时间为驱动因子,描述了水稻茎蘖数随移栽天数的动态变化过程,对常规及CO₂浓度增加条件下水稻茎蘖的变化均有很好的拟合性.通过不同年份试验数据对模型的检验,预测根均方差（RMSE）最大为44.27个·m^-2,最小为13.96个·m^-2,且相关系数均达到了极显著水平.表明模型的预测程度较高,具有很好的适用性.     

生活污水尾水灌溉对麦秸还田水稻幼苗及土壤环境的影响

通过盆栽试验研究了麦秸还田下生活污水尾水灌溉对水稻幼苗和土壤环境的影响.测定了不同处理水稻幼苗根系形态、根系活力、分蘖、株高、干物质累积量、土壤亚铁、有机酸、酶活性.结果表明: 与自来水灌溉相比,不施化肥氮时,生活污水尾水灌溉显著提高了水稻移栽后41 d的分蘖数和根系活力;正常施氮肥时,生活污水尾水灌溉显著促进了水稻根系和植株生长,根长、根表面积、根体积、根系活力、水稻分蘖数和干物质累积量均显著高于自来水灌溉处理.生活污水尾水灌溉处理显著降低了土壤Fe²⁺和有机酸含量,土壤脲酶、过氧化氢酶活性等显著提高.生活污水尾水灌溉和施氮耦合能有效缓解秸秆还田初期对水稻幼苗生长的不利影响,改善水稻生长状况,提升土壤肥力和质量.     

香蕉苗期氮素亏缺与补偿对植株生长和根系形态的影响

为探究氮素亏缺及亏缺后补偿供氮对蕉苗生长及其根系形态特征的影响,该研究以主要栽培品种基因组类型(AAA型和ABB型)的香蕉品种为材料,通过石英砂基质培养结合氮素亏缺与补偿处理,分析其株高、叶长、叶宽、新增绿叶数、地上部和根系的鲜重和干物质质量、根长和根表面积及根体积等指标的变化。结果表明:(1)亏缺30 d,香蕉苗呈现明显的缺氮表型症状,株高、叶长、叶宽及新增绿叶数均显著降低,根系干物质积累增加,品种Ⅰ、Ⅱ根系干物质分别提高64.71%、87.50%,根冠比增加,总根表面积分别增加4.38%、11.85%,体积分别增加71.78%、66.55%。(2)亏缺68 d,干物质积累受到明显抑制,品种Ⅰ、Ⅱ全株干物质质量降低33.74%、42.04%,根系干物质质量与常规处理无显著差异,根系形态参数变化趋势与轻度亏缺一致。(3)亏缺后补偿供氮,缺氮症状消失,植株生长指标恢复正常水平; 品种Ⅰ、Ⅱ根系干物质质量显著增加51.22%、52.38%,根冠比显著高于常规处理,根系趋向正常形态生长,并且总根体积分别增加61.80%、45.92%; 轻度氮素亏缺后适时补偿供氮,缺氮蕉苗可恢复正常生长,根系干物质质量及体积显著高于常规处理且幼苗的长势更好。综上认为,生产中可以综合利用亏缺胁迫后补偿供氮的方式来培育香蕉苗,以利于其在田间栽培的生长。     

水稻施用硅肥对稻纵卷叶螟幼虫取食和成虫产卵选择性的影响

采用感虫水稻品种TN1,设置3种施硅水平,即高硅(0.32 g Si/kg土壤)、低硅(0.16 g Si/kg土壤)和不施硅对照(0 g Si/kg土壤),研究了施用硅肥对稻纵卷叶螟产卵和取食选择性的影响。结果表明:稻纵卷叶螟幼虫对硅处理水稻叶片的取食选择性和成虫在硅处理水稻上的着卵量、着卵率均显著低于对照水稻。高硅处理水稻叶片中的硅含量、可溶性糖含量和碳氮比高于对照,而氮含量低于对照;低硅处理水稻叶片的碳氮比高于对照、氮含量低于对照。同时,硅处理显著降低水稻的卷叶株率和卷叶率。这些结果表明,施硅能增强稻纵卷叶螟对水稻的不选择性,从而增强水稻对稻纵卷叶螟的抗性。     

不同渗漏计对稻田氮素渗漏量的测定差异

采用直管型和弯管型渗漏计,对不同施氮水平下水稻生育期间渗漏水中的铵态氮、硝态氮和全氮浓度进行测定分析.结果表明：2007年直管与弯管渗漏计中渗漏水的铵态氮浓度变化范围均在0～8 mg·L^-1,高于2006年0～4 mg·L^-1的铵态氮浓度变化范围;2007年直管渗漏计中渗漏水的硝态氮浓度主要集中在0～4 mg·L^-1,与2006年基本一致,而弯管渗漏计中渗漏水的硝态氮浓度变化较大,其变动范围主要集中在0～20 mg·L^-1,高于2006年的硝态氮浓度;2007年渗漏水中的全氮浓度变化范围为0～60 mg·L^-1,远高于2006年0～16 mg·L^-1的全氮浓度变化范围.稻田渗漏水中的氮素以硝态氮为主.2007年直管型渗漏计中总氮(TN)渗漏流失负荷为15.81 kg·hm^-2,NO₃^--N为9.33 kg·hm^-2,弯管型渗漏计中TN渗漏流失负荷为7.21 kg·hm^-2,NO₃^--N为4.25 kg·hm^-2.稻田渗漏水中铵态氮和硝态氮的渗漏流失途径不同,应当采用不同的计算方法估算直管型及弯管型渗漏计中的氮素渗漏量,采用直管型渗漏计对氮素渗漏量的估算较接近于用测坑试验测定的氮素渗漏负荷.     

低温下水稻幼苗叶片细胞膜膜脂过氧化和膜磷脂脱酯化反应

水稻幼苗遭遇冷胁迫（１℃,光照强度１５０μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１）２ｄ,其叶片丙二醛（ＭＤＡ）含量明显增加,酸性磷酸酯酶活性也增加,同时无机磷含量也增加。３０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＣａＣｌ２浸泡种子１ｄ则削弱了冷胁迫的这种作用。Ｈ２Ｏ２和甲基紫精（ＭＶ）均有刺激幼苗叶片和离体根质膜酸性磷酸酯酶活性的作用。     

硝态氮（NO3^—）对水稻侧根生长及其氮吸收的影响

侧根是植物吸收利用土壤养分的重要器官 ,其生长发育受内部遗传因子和外部环境矿质养分的影响。通过琼脂分层培养发现 :局部供应NO-3 可以诱导水稻 (OryzasativaL .)主根或不定根上侧根的生长。为研究旱种条件下NO-3 对水稻侧根发育及其N吸收的影响 ,设置了 3个蛭石培养实验 :分根处理、全株缺N、全株供N处理。分根处理 (一半根系供应 3mmol/LKNO3,另一半根系供应 3mmol/LKCl)结果表明 :局部供应NO-3 能够促进水稻侧根生长。而在全株处理下 ,N饥饿诱导了侧根的伸长。水稻根系对NO-3 的这两种反应都存在着显著的基因型差异。同时对地上部N浓度、可溶性总糖含量及N含量分析表明 ,这些生理指标在分根处理与全株加N处理中的差异均不显著 ,表明分根处理也能基本满足植株正常生长对N的需求。在分根处理中 ,水稻的N含量与分根处理中供N一侧的平均侧根长度存在显著正相关 ,这表明在养分不均一的介质中 ,侧根长度对水稻N素吸收具有十分重要的作用。而在N素充足的条件下 ,两者之间的相关性并不显著 ,这暗示在养分充足的环境下 ,侧根长度可能并不是决定根系吸收N素的主要因素     

UV-B增强下施硅对水稻生长及CH4排放的影响

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下不同施硅量和硅肥种类对水稻生长及甲烷(CH₄)排放的影响.UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光,A)和增强20%(E);硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 施硅能缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用,使分蘖数、叶绿素含量、地上部和地下部生物量增加.施硅对水稻生长的促进作用随施硅量(硅酸钠)的增加而增加,钢渣硅肥的促进作用大于硅酸钠.UV-B增强可提高稻田CH₄的排放通量和累积排放量,施硅显著降低CH₄的排放通量和累积排放量,且CH₄排放随施硅量的增加而减少.在施硅量相同的情况下,钢渣硅肥的减排效果优于硅酸钠.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物利用,而且可有效降低UV-B增强下CH₄的排放量.     

硝态氮(NO-3)对水稻侧根生长及其氮吸收的影响

侧根是植物吸收利用土壤养分的重要器官,其生长发育受内部遗传因子和外部环境矿质养分的影响.通过琼脂分层培养发现:局部供应NO-3可以诱导水稻( Oryza sativa L.)主根或不定根上侧根的生长.为研究旱种条件下NO-3对水稻侧根发育及其N吸收的影响,设置了3个蛭石培养实验:分根处理、全株缺N、全株供N处理.分根处理(一半根系供应3 mmol/L KNO3,另一半根系供应3 mmol/L KCl)结果表明:局部供应NO-3 能够促进水稻侧根生长.而在全株处理下,N饥饿诱导了侧根的伸长.水稻根系对NO-3的这两种反应都存在着显著的基因型差异.同时对地上部N浓度、可溶性总糖含量及N含量分析表明,这些生理指标在分根处理与全株加N处理中的差异均不显著,表明分根处理也能基本满足植株正常生长对N的需求.在分根处理中,水稻的N含量与分根处理中供N一侧的平均侧根长度存在显著正相关,这表明在养分不均一的介质中,侧根长度对水稻N素吸收具有十分重要的作用.而在N素充足的条件下,两者之间的相关性并不显著,这暗示在养分充足的环境下,侧根长度可能并不是决定根系吸收N素的主要因素.     

HvLsi1 is a silicon influx transporter in barley

Most plants accumulate silicon in their bodies, and this is thought to be important for resistance against biotic and abiotic stresses; however, the molecular mechanisms for Si uptake and accumulation are poorly understood. Here, we describe an Si influx transporter, HvLsi1, in barley. This protein is homologous to rice influx transporter OsLsi1 with 81% identity, and belongs to a Nod26-like major intrinsic protein sub-family of aquaporins. Heterologous expression in both Xenopus laevis oocytes and a rice mutant defective in Si uptake showed that HvLsi1 has transport activity for silicic acid. Expression of HvLsi1 was detected specifically in the basal root, and the expression level was not affected by Si supply. There was a weak correlation between Si uptake and the expression level of HvLsi1 in eight cultivars tested. In the seminal roots, HvLsi1 is localized on the plasma membrane on the distal side of epidermal and cortical cells. HvLsi1 is also located in lateral roots on the plasma membrane of hypodermal cells. These cell-type specificity of localization and expression patterns of HvLsi1 are different from those of OsLsi1. These observations indicate that HvLsi1 is a silicon influx transporter that is involved in radial transport of Si through the epidermal and cortical layers of the basal roots of barley.     

丛枝菌根真菌和磷水平对番茄幼苗侧根形成的影响

为了探讨丛枝菌根真菌(AMF)和磷水平对植物根系构型的影响,在两个磷水平下对番茄幼苗接种AMF菌株Rhizophagus irregularis BGC JX04B,研究AMF和磷水平对番茄幼苗侧根形成的影响.结果表明: AMF对植株生物量的促进效应不明显,但显著降低了植株的根冠比;显著增加了主根长而减少了1级侧根长,并与侵染时期存在互作;显著降低了2～3级侧根数量及2级侧根数与1级侧根数的比值,对1~2级侧根密度无显著影响.高磷(50 mg·kg^-1P)显著促进了植株生长,降低了植株的根冠比;对主根长和1级侧根长无显著影响,显著增加了1~3级侧根数量及2级侧根数与1级侧根数的比值,提高了1~2级侧根密度.表明AMF和磷水平对番茄侧根形成的影响机制不同,高磷的影响可能基于对养分吸收和生长的促进效应,而AMF的影响则更为复杂,且AMF与侵染时期的互作效应预示着碳素分配(糖信号)可能参与了AMF对根系构型的调控.     

NaCl和Na2CO3胁迫对桑树幼苗生长和光合特性的影响

以1年生“青龙桑”幼苗为试验材料,研究了中性盐(NaCl)和碱性盐(Na2CO3)胁迫下桑树幼苗的生长和叶片光合特性.结果表明： 盐胁迫明显降低了桑树幼苗的株高、叶片数、生物量和叶片的光合能力.随着Na+浓度的增加,桑树叶片的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率、实际光化学效率、电子传递速率和光化学猝灭系数明显降低,过剩光能以非光化学猝灭形式耗散的比例增加,桑树叶片的光能转化效率和光合能力下降.在Na+浓度＜150 mmol·L-1时,桑树幼苗的光合能力和生长受到的抑制较小,通过增加根冠比进一步适应盐胁迫,但这种保护机制随着盐浓度的增加逐渐降低.在Na2CO3胁迫下,＞50 mmol·L-1Na+浓度对桑树的生长和光合能力表现出较强的抑制作用,并随Na+浓度的增加,抑制程度加大.在NaCl＜150 mmol·L-1时,桑树的光合能力主要依赖植株形态和光合代谢双重途径适应中性盐逆境,而在NaCl浓度＞150 mmol·L-1和碱性盐胁迫下,其主要依赖光合代谢来适应逆境.