水稻对氮素的利用研究(1)

8.氮高效品种的生理基础
氮素生理利用效率与光合作用有关。氮素利用效率高的氮高
效水稻基因型，其单位叶绿素的光合速率、单位氮素光合速率高， 齐穗后叶片衰老速度、群体光合速率下降，速度相对缓慢。氮高 效基因型水稻的叶片净光合速率也相对较高。曾建敏在盆栽条件
下研究指出，氮高效基因型水稻齐穗期的光合作用能力明显高于
各个生育期相结合的方法。张俊国在土壤培养试验
中，设置3个氮水平，结果表明不同氮水平下水稻 苗期相对干物质重、相对SPAD值变化范围较大，
很好的反映了不同水稻品种在氮营养效率上的差异， 可以作为苗期水稻氮营养效率筛选指标。
杨肖娥认为水稻氮高效的筛选，除了相对干物重 和相对SPAD值，还应结合相对分蘖数3个指标结合起 来考虑。尹西翔参照杨肖娥的方法，采用土培和水培 的方法筛选得到了氮高效品种和氮低效品种，他指出 苗期三个指标结合起来筛选，可以减少单一指标鉴定 的误差，可较全面地反映不同氮高效品种的特性，筛 选出理想的品种也较为准确。
一：在较低有效养分条件下吸收较多的氮素;常用氮 素吸收效率表示。 二：用较少的氮素生产较多的干物质。常用氮素利 用效率表示。 前人研究表明，水稻的氮素吸收利用存在着显 著的基因型差异。
研究水稻氮素的吸收与利用，不仅可为水稻
栽培中氮肥的合理运筹提供依据，而且是水稻氮素
营养性状改良的必要环节。
通过作物品种的遗传改良和采取适当的栽培措
3）化肥种类比较单一.
4）有机肥与无机肥比例失衡，有
机肥开发利用不足且质量下降.
5.水稻一生的氮素需求特征
水稻对氮肥的两个最大效应期是分蘖期和幼穗分化期。稻体一生的含氮量以苗
期最高，移栽时暂时下降，以后迅速上升，分蘖时又逐渐下降，尤其是幼穗形 成后，下降急剧。不同基因型的水稻对氮素吸收，利用能力差异较大。
1）水稻对铵态氮吸收的生理特性
前人研究表明对于在营养条件下的根系报道的并不
多与硝态氮营养条件相比我们发现在纯NH4+存在的条件
下根系一般为主根比较发达但是侧根比较少。Wang等对
水稻铵态氮的吸收的生理特征进行了研究，利用13N标记
铵态氮来测定水稻对铵态氮的吸收动力学参数。根系中 的72%~92%的（13N-NH4+)被运输到了液泡中，30min内一 半以上的铵态氮被运输到了地上部，同时在细胞液泡中 分布为20%，细胞质为41%。
生理活性的强弱与水稻生长发育关系密切，且直接影响
水稻氮素的吸收利用。作物根系吸收N的动力学、根系
形态、吸收时间长短是影响N吸收效率的重要因素。
9.水稻氮素吸收与产量的关系
氮是促进水稻生长和产量形成
的首要因素。水稻品种要获得高 产需具有较强的氮素吸收能力， 即在较短的生育期内能吸收较多 的氮素，尤其是在齐穗期，以满 足籽粒形成。这也是保证降低叶 面积衰减速度、提高植株净同化
区以丘陵山地为主，稻作土壤多为红壤和黄壤，
种植制度是以双季籼稻为主的一年多熟制。该
稻作区化肥施用量为250-300kg/hm2，氮肥利用
率免耕平均为21%,深施平均为35%
2）华中双单季稻稻作区及氮肥利用率
该区东起东海之滨，西至成都平原西缘，稻作常 年种植面积约1830万hm2，占全国稻作面积的61%，稻 作土壤在平原地区多为冲积土，沉积土，在丘陵山地 多为红壤，黄壤和棕壤土。耕作制度为双季稻三熟或 单季稻两熟制并存。该稻作区化学氮肥施用量平均为 300kg N/hm2,氮肥利用率一般再35%左右。
6）西北干燥区单季稻稻作区及氮肥利用率
该区位于大兴安岭以西和长城，祁连山与青藏高原 以北。稻田土壤较贫瘠，多为灰漠土，草甸土，粉砂土， 盐碱土。本区出产的稻米品质优良，种植制度为一年一 季稻。氮肥利用率为20%~35%。
4.我国水稻氮肥施用的问题
1）氮肥用量过高.
2）氮磷钾三要素施用不合理，中
量和微量元素肥料施用量不足.
产量与稻株吸N量呈抛物线型相关。
苏祖芳在大田条件下分别对粳稻和籼稻进行研究，认为植株 吸氮量达最高时，产量并非最高，成熟期植株吸氮量与产量呈抛 物线关系，而穗部的吸氮量与产量呈显著正相关关系。 肖恕贤在大田条件下对南优2号进行10个氮肥用量和施用方 法处理，结果表明，吸氮量与稻谷产量呈正相关，但含氮量超过
施，提高作物对氮素的吸收利用效率，利用高效吸
收养分的作物品种是提高氮素利用效率、稳定提高
作物产量和种植效益的有效手段。
7.氮素高效利用品种的筛选
单玉华等(2001)利用水培方法测定了95个水稻材料抽
穗期及成熟期植株的含氮量及干物质积累量，表明不同类
型的水稻在氮素的吸收与分配、氮素利用上存在明显的差
3.中国水稻种植区域分布及氮肥利用率
1）华南双季稻稻作区及氮肥利用率 2）华中双单季稻稻作区及氮肥利用率 3）西南高原单季稻稻作区及氮肥利用率 4）华北单季稻稻作区及氮肥利用率 5）东北早熟单季稻稻作区及氮肥利用率 6）西北干燥区单季稻稻作区及氮肥利用率
1）华南双季稻稻作区及氮肥利用率
该区位于南岭以南，为我国最南部。本地
稻田生态效益，促进稻作生产的可持续发展具有重要现实意义。
选育氮素高效吸收利用的品种，充分挖掘水稻自身对氮素吸收 利用的潜力是提高水稻产量和氮素吸收利用效率最经济、最有 效的途径。
请老师同学提出宝贵意见 谢谢
4）华北单季稻稻作区及氮肥利用率
稻作土壤多为黄潮土，盐碱土，棕壤土及黑黏土。本区
以单季粳稻为主，华北北部平原一年一熟稻或两年三熟
该区位于秦岭淮河以北，长城以南，关中平原以东，
搭配种植，水源不足，盐碱面积大，是本区发展水稻的
障碍之一。该稻作区的化肥氮肥施用量平均284.3kg/hm2。 化肥氮肥利用率为20%~35.2%，平均为28%左右。
2.4%，产量下降，他指出水稻含氮量在2.35~2.4%时，产量最高。
10.本研究目的意义
我国稻田施氮量大，氮肥利用率低。过大的施氮量和较低的 氮肥利用率，增加了氮肥资源消耗和水稻生产成本，诱发水稻 产生稻瘟病等病害，降低了稻米食味等品质，还导致河水富营
养化、地下水污染等不良的环境反应。
因此，提高水稻氮素吸收利用效率对于提高我国种稻效益与
率、增加齐穗至成熟阶段物质生
产量的关键。
前人在大田、盆栽或水培条件下，采用不同水稻品
种进行比较研究，结果均表明，无论是籼稻、粳稻还
是杂交稻，氮素吸收量较高的水稻品种产量较高，氮
素吸收量低的水稻品种产量较低。
Murata研究指出，增加水稻从幼穗分化至抽穗期
的氮素吸收量，能够显著提高水稻抽穗和成熟期碳水
异。 江立庚等(2003)以南方粕型水稻的30个水稻基因型为 试验材料，利用排序法，评价不同基因型水稻的氮素吸收 与利用效率，认为水稻氮素吸收与利用效率存在显著或极 显著的基因型差异。
水稻氮肥吸收利用率本身是一个非常复 杂的综合性状，关于氮高效品种的筛选与定 义，前人研究各不相同。
有学者认为，氮素利用效率的筛选宜采用苗期
够显著扩大植株的氮素库容，从而增加水稻籽粒产量的
潜能。
Wang 等 (2002) 的分根实验结果表明，生长 在NO3-营养下的水稻侧根较缺NO3-营养下的水稻
侧根生长的好。对玉米小麦大麦拟南芥的研究
也表明，局部供应NO3-比部分供应NH4+或其他有
机氮源更能促进侧根生长。
6.氮高效品种的定义
有研究认为，水稻高效利用氮素有两种定义:
研究表明，我国主要产稻区每公顷产7500kg，稻谷需要氮112.5-187.5kg。
同其他作物一样，氮素过多或不足均会给水稻生长发育带来不利的影响，同时，
*水稻对铵态氮，硝态氮的吸收特性
从营养学意义上说，铵态氮（ NH4+)和硝态氮（ NO3-)
是植物生长过程中的主要两种矿质氮源。在淹水的条件
下，硝化作用被强烈抑制，使土壤中的 NH4+ 浓度大大增 加， NH4+ 是成为水稻田土壤氮素的主要存在形态，因此 前人对水稻的研究主要侧重于 NH4+ 营养，而忽略了对 NO3- 营养的研究。值得注意的是，由于水稻根系有泌氧 的作用，水稻根际土壤处于一定的氧化状态，使部分 NH4+被硝化后进入水稻的根际。
Kirk和Kronzucker运用微型氧气感受器对稻田根 际进行监测发现，水稻移栽三周后周围氧气浓度可达 到空气中氧气饱和度的20%，而这些O2能够满足水稻 根际硝化微生物的生活需要，所以根际存在的部分无 机氮是硝化微生物进行硝化作用形成的NO3-。N追踪 实验表明，水稻可吸收的氮中有30%是NO3-，所以水 田中水稻吸收无机氮的形态不仅有NH4+，还有很大一 部分是NO3-。
3）西南高原单季稻稻作区及氮肥利用率
该区位于云贵高原和青藏高原，稻田在山间盆地，
山原坝地，梯田。高海拔 2700m 以上也有分布，稻作土
壤多为红壤，红棕壤，黄壤和黄棕壤。本区稻作籼粳并 存，以单季稻两熟制为主，旱稻也有一定的面积。该稻 作区的化肥氮肥施用量平均为 212.5kg/hm2 ，氮肥利用 率为20%~38%，平均为26%左右。
2）水稻对硝态氮吸收的生理特性
张亚丽等发现，在 NO3- 存在的条件下，水稻根系
的干重比同期纯 NH4+营养下高20%~40%，主要表现在
更多的侧根发生。由于增施 NO3- 营养下，水稻对 NH4+
吸收速率增加且根系生物量增加，一次根系对氮的总吸
收量增加。对于水稻来说，谷粒中70%以上的氮都来源
于植株地上部组织中的氮素积累，所以增加NO3-营养能
氮低效基因型水稻，且幼穗分化期、齐穗期的单位叶绿素的净光 合速率均明显比氮低效基因型的高，分配到光合中心的氮素占总 氮的比例也高。
氮素高效吸收取决于水稻根系的生物学促进地上部分核酸
与蛋白质的生成，对维持后期叶片光合功能，防治早衰，