15N标记水稻控释氮肥对提高氮素利用效率的研究

本文应用^15N示踪技术研究了水稻对空控释氮肥和尿素氮吸收利用效率的影响以及氮的去向,结果表明：施肥后11天内,水稻控释氮肥和尿素的NH3挥发损失分别占施入氮量的0.69%和1.81%,NH3的挥发损失在施肥后第5天时达到最大值,此后逐渐降低。水稻控释氮肥和尿素氮的淋溶损失分别占施入氮量的0.95%和1.02%,水稻控释氮肥氮的淋溶损失在水稻整个生长期间均比较平缓,施肥后40天时略有上升,此后又缓慢降低。用氮素平衡帐中的亏缺量和缺量扣除氨的损失量后计为硝化-反硝化损失量的结果表明,水稻控制氮肥氮的硝化-反硝化损失量占施氮量的3.46%,而尿素氮在硝化-反硝化损失量却高达37.75%,肥料氮在土壤中的残留主要集中在0～35cm的土层中,达91.4%-91.5%,残留在35cm以下土层中的氮甚微,水稻控制氮肥残留在土壤中的氮量略高于尿素处理。水稻控释氮肥利用率高达73.8%,比尿素高出34.9%,水稻控释氮肥氮利用率高的原因是因氮从颗粒中缓慢释放、受淋溶、氨挥发、尤其受硝化-反硝化途径损失的氮较少。在施等氮量的条件下,施用水稻控制氮肥的稻谷产量比尿素的增产25.5%,达到p=0.05的显著水平。     

氮肥水平对不同基因型水稻氮素利用率、产量和品质的影响

以不同基因型的水稻品种日本晴、N70、N178和OM052为供试品种,氮肥采用尿素,按基肥(70%)和蘖肥(30%)两次施用,设置3个施氮水平(N用量设0、120、270 kg·hm^-2)的田间小区试验,研究氮素水平对水稻产量、氮素利用效率和稻米品质的影响,以期为氮肥合理施用和氮高效水稻品种创制提供科学依据.结果表明:施氮能增加水稻品种产量的原因是提高了有效穗数和每穗实粒数;与对照(0 kg·hm^-2)相比,当施氮量为120和270 kg·hm^-2时,OM052籽粒产量在4个品种中增幅最大,分别为41.1%和76.8%;品种产量增幅不同是由于氮素利用效率的差异,在120、270 kg·hm^-2氮处理下,4个供试品种中,日本晴籽粒产量和氮素农学利用率(40.90 g·g^-1、18.56 g·g^-1)都最低,为氮低效品种,OM052籽粒产量和氮素农学利用率(145.9 g·g^-1、81.24 g·g^-1)都最高,为氮高效品种.施N能够增加各品种的直链淀粉和蛋白质含量,使胶稠度变长,降低垩白率、垩白度和碱消值;随施氮量增加,热浆黏度、峰值黏度、回复值和崩解值递减,而消碱值递增.相关性分析表明,低N水平下,供试品种产量及产量构成因子与外观品质、蒸煮食味的相关性更显著.综上,OM052是一个籽粒产量和氮素利用效率“双高”基因型品种,合理施用氮肥可以显著增加水稻的有效穗数和每穗粒数,改善稻米籽粒品质,实现高产和优质的协同.     

低等生物谷氨酸脱氢酶基因用于作物遗传改良的研究进展

谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,GDH)是生物体中普遍存在的氮代谢相关酶.高等植物GDH因对NH4+的亲和力较低而在氨同化过程中仅起辅助作用,但在碳氮代谢、光呼吸和逆境响应中起着重要作用.低等生物GDH对NH4+的亲和力高,氨同化能力强,可异源表达于作物中以提高其氮素利用效率.本文对低等生...     

移栽密度及氮肥投入量对水稻氮素利用效率的协同效应

采用大田小区试验,以南粳9108为供试水稻品种,在D1(90×104株·hm-2)、D2(120×104株·hm-2)、D3(150×104株·hm-2)等3个移栽密度下,分别设置N1(0 kg·hm-2)、N2(240 kg·hm-2)、N3(270 kg·hm-2)、N4(300 kg·hm-2)等4个施氮量水...     

作物遗传改良国家重点实验室

作物遗传改良国家重点实验室（以下简称实验室）针对国家农业发展重大需求．围绕作物遗传改良这一总体目标．以应用基础研究为主,向基础研究和应用研究延伸;瞄准学科前沿,将常规技术与生物技术相结合,分别从作物的群体水平、个体水平、细胞水平和分子水平研究农作物的遗传行为,为农作物的遗传改良提供新理论、新技术、新方法、新材料,培育新品种。研究对象涉及水稻、玉米、油菜、棉花等主要农作物和果树、蔬菜等部分园艺作物。     

用豆科植物和基因进行作物改良

明尼苏达大学的玉米遗传学家Ronald Phillips说:“在以后的四十年,我们要生产相当于过去11000年那样多的食物。”特别是自所谓的绿色革命快到尽头以来,这能做到吗?这一回答是基于这样的事实,即遗传工程的奇绩成为推动第二次绿色革命的动力已有一些时候,现在似乎可以达到。     

氮磷配施条件下作物产量及水肥利用效率

农田退水过程中氮、磷等污染物对黄河造成较严重的污染,需要合理调控农业生产过程中氮、磷配施水平,进一步削减氮、磷用量,从源头上解决农业面源污染问题。本研究分析了不同氮、磷配施条件下小麦玉米套作的产量及水肥利用效率。结果表明:随着施氮(磷)量的增加,小麦玉米套作的产量、百粒重(千粒重)、耗水量及水分利用效率表现为先增加后减少的规律,氮、磷合理配施能够显著增加土壤贮水量的消耗,提高作物对土壤水分的利用;氮(磷)肥的偏生产力及农学效率表现为随着施氮(磷)量的增加而降低,施氮(磷)量恒定时,在一定范围内增施磷(氮)肥能够有效提高作物的氮肥偏生产力及农学效率,施磷(氮)过量,则表现为降低趋势;小麦玉米套作达到最高产量的最佳施肥量为,小麦施氮191.7~216 kg·hm-2,施磷165.38~186.64 kg·hm-2,玉米施氮243~299.14 kg·hm-2,施磷168.38~189 kg·hm-2;氮、磷合理配施能够在保证产量的前提下,适量削减氮、磷施量,提高作物对水肥的利用,减轻农业面源污染。     

水稻的氮素利用效率与品种类型的关系

分蘖末期测定,90个稻品种氮利用效率(地上部于重mg/mgN)有明显差异。最大差异达77.4％。氟利用效率的总趋势为:古老地方品种>现代有成品种,高秆品种>矮秆品种,但有例外。籼、粳稻间无规律性差异。高氮效品种的叶绿素含量明显较低,而光合速率则下降不显著。株高、叶色和叶绿素含量可作为预测水稻品种氮利用效率的指标。     

断伤作物根系对籽粒产量与水分利用效率的影响研究现状及问题

就断伤作物根系对作物生长、产量形成及水分利用效率的影响方面的研究文献进行了评述,并提出了需要进一步探讨的若干问题。断根对作物地上、地下部生长状况及产量的影响与断根时问、程度直接相关。现有的能够与作物断根效果相联系的田问管理措施,以中耕为代表。但断根对作物产量的影响的报道是不一致的,有表现出正向效应的结果,也有表现出负向效应的结果。需要深入探讨的是可能存在的对于产量与水分利用效率具有正向效应的断根程度与时问的优化组合,揭示其在不同作物上的表现,并探讨其作用方式与内在机理。     

作物光能利用效率和收获指数时空变化研究进展

1972年Monteith提出的光能利用效率模型是当前大多数作物生长和产量形成模拟研究以及遥感估产所采用的主要方法.光能利用效率(radiation use efficiency, RUE)和收获指数(harvest index, HI)是其中的两个基本参量.鉴于目前作物RUE和HI研究与应用中仍存在着一些问题,本文综述了相关研究进展,总结了不同尺度上作物RUE和HI的研究方法;介绍了当前遥感估产应用中对RUE和HI两个关键参数的处置概况;建议今后研究应在点尺度开展作物RUE和HI研究的基础上,寻求其在区域尺度上定量评估的可行性途径,切实有效地发挥作物RUE和HI研究在作物实际生产管理中和遥感产量估算方面的应用价值及潜力.     

不同水分管理方式下水稻的水分利用效率与产量

采用温室微区试验研究常规水作、裸地旱作、覆膜旱作和覆草旱作等土壤水分管理下水稻生长及其对水分的利用状况。结果表明,几种旱作水稻的需水量为349-473mm,常规水和水稻需水量为762.5mm。旱作水稻的水分籽粒和干物质生产效率为0.899-1.273g·kg^-1和1.655-2.321g·kg^-1之间,而相同条件下常规水作水稻水分的籽粒和干物质生产效率为0.766g·kg^-1和1.459g·kg^-1左右。覆草旱作水稻可以获得相当于常规水作水稻90％的经济产量。     

干旱胁迫对水稻水分利用效率的影响

通过特殊自然干旱胁迫的方法,研究不同干旱胁迫对水稻的水分利用效率（ＷＵＥ）的影响,在一定供水量时,水稻的ＷＵＥ随供水量的增加而下降,但水稻旱种时,却因供水量过低,干旱胁迫严重,ＷＵＥ值为最低。不同品种的水稻ＷＵＥ存在较大的差异,抗旱性强的品种具有较高ＷＵＥ,因此选用具有较高ＷＵＥ的品种,是水稻节水栽培的关键。     

生态系统水分利用效率研究进展

水分利用效率(WUE)是反映生态系统水碳循环相互关系的重要指标,开展生态系统水平WUE的时空变异性的研究有助于预测气候变化对生态系统水碳过程的影响.目前不同研究常常基于不同的算法估算生态系统WUE,一方面不同算法因包含了不同复杂程度的水过程而有着不同的内涵,另一方面各种算法又因包含了相同的核心过程而有着密切的联系.长期以来人们通过传统的生物量动态调查和生态系统水文过程的测定来估算生态系统的WUE,但该方法大大限制了在短时间尺度上对生态系统WUE进行分析,近年来发展起来的以涡度相关为代表的新技术的应用使得研究生态系统WUE在多个时空尺度上的变异特征取得了突破性的进展.生态系统WUE的主要影响因子与叶片尺度相似,主要有空气饱和水气压差(VPD)、土壤水分、大气CO2浓度、Ci/Ca等,另外,生态系统水分平衡特征也有着重要影响.比较分析表明,森林与草地生态系统WUE的日变化和季节变化存在显著的差异,同时森林和农田生态系统的WUE整体高于草地、荒漠和冻原.当前生态系统WUE的研究尚处于初始阶段,许多工作仍需深入开展,其中,多时间尺度以及生态系统间WUE的时空变异特征及机理的对比研究可能是未来工作的热点.     

作物遗传改良国家重点实验室(华中农业大学)简介

<正>作物遗传改良国家重点实验室依托于华中农业大学,1992年3月由国家批准建设.实验室从建室至今走过20多个年头,与现代生物科学技术在中国的发展同步,其成长道路是我国用现代生物技术改造提升传统农业的历史侧影.实验室最初由华中农业大学生物技术中心、农学系遗传育种教研室和园艺学院果树学教研室组建而成,1994年通过国家验收并正式对外开放,分别于1996年、2001年、2006年、2011年连续4次被评为优秀国家重点实验室,是唯一获此殊荣的农业科研类国家重点实验室,也是依托高校所建生命科学类唯一获此殊荣的国家重点实验室.     

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。     

多尺度碳利用效率研究进展

碳利用效率(carbon use efficiency,CUE)是指机体用于生长的碳量占其吸收总碳量的比例,是研究生态系统碳循环和碳分配模式的重要参数.对CUE的研究可利用多种方法从多尺度开展,然而CUE的高尺度敏感性导致不同方法之间的结果变异性较大,难以整合并且扩展外推,成为制约CUE研究方法及应用的重要因素.本文将...     

基于Meta-analysis的新疆主要作物地膜覆盖产量及水分利用效率分析

为综合量化评价新疆地膜覆盖对主要作物产量和水分利用效率的影响,应用Meta-analysis方法,定量分析地膜覆盖后作物产量和水分利用效率的变化,并探讨其影响因素。通过文献检索(1982—2019年),共获得347篇有关新疆主要作物地膜覆盖试验文献。经严格筛选,从52篇文献中获得208组数据,分布于新疆18个市、县,涵盖南疆和北疆2个主要区域。结果表明：地膜覆盖可显著提高作物产量(24.1%)和水分利用效率(26.0%),甜菜、向日葵、玉米、棉花、小麦和大豆分别增产38.1%、29.5%、29.4%、26.4%、17.6%和15.8%;玉米、棉花和小麦水分利用效率分别增加32.0%、27.3%和13.7%;在地域上,南疆增产幅度大于北疆地区;在相对较差的土壤基础肥力中表现出较好的增产效应和水分利用效率增加效应;年均降水量<200 mm与年均降水量≥200 mm区域相比,有较高的增产效应,年均气温≥10℃的区域较年均气温<10℃的区域增产幅度大,相对未覆盖地分别增产31.8%和27.6%;低海拔地区<500 m与高海拔地区≥500 m相比,增产效果更显著;水分利用效率在...     

禾本科作物芒遗传研究进展

芒是许多禾本科作物穗部的重要结构, 不仅可以作为区分不同品种以及基因定位的重要形态标记, 而且在禾谷类作物的种子传播、籽粒灌浆、蒸腾作用及产量形成等方面起重要作用。该文综述了小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)和水稻(Oryza sativa)芒的结构、功能与遗传调控机制研究进展, 以期为芒性状遗传机理的进一步研究及其在育种中的应用提供参考。