水稻对氮素的利用研究(1)PPT

1、水稻对氮素的利用及氮高效品种研究水稻对氮素的利用及氮高效品种研究作物栽培学与耕作学 20162225 赵晗舒11.土壤-植株体系中氮素去向2.我国稻田氮肥施用现状3.中国水稻种植区域分布及氮肥利用率 4.我国水稻氮肥施用的问题5.水稻一生的氮素需求特征6.氮高效品种的定义7.氮素高效利用品种的筛选8.氮高效品种的生理基础9.水稻氮素吸收与产量的关系10.研究的目的意义21 1.土壤-植株体系中氮素去向32.我国稻田氮肥的施用 土壤养分是作物生产过程中所需养分的重要来源，但单纯依靠土壤养分往往不能满足现代作物生产对养分的需求。因此，施用化肥成为提高作物产量的重要手段。其中氮肥是稻生产投入最多的化

2、肥，对水稻产量的贡献也最大。植物体内氮一般占其干物质重0.3%5.0%。在水稻所有必需的营养元素中，氮是促进水稻生长和产量形成的首要因素。43.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561）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

3、平均为21%,深施平均为35%72）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。83）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

4、肥施用量平均为212.5kg/hm2，氮肥利用率为20%38%，平均为26%左右。94）华北单季稻稻作区及氮肥利用率 该区位于秦岭淮河以北，长城以南，关中平原以东，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。105）东北早熟单季稻稻作区及氮肥利用率 该区位于辽东半岛和长城以北，大兴安岭以东。光照充足，但昼夜温差大，稻作生长期短，土壤多为肥沃，深厚的黑泥土，草甸土，棕壤土及盐碱土。本区

5、地势平坦开阔，土层深厚。土壤肥沃，是与发展机械化。耕作制度为一年一季稻。该稻作区的化学氮肥施用量为75150kg/hm2，化肥氮素利用率为25.3%。氮肥利用率一般为22.2%46.1%，平均37.7%。116）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%。124.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. 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

6、质量下降.135.水稻一生的氮素需求特征 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。14 *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

7、+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。15 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-。161

8、）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%。172）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，

9、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。18 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。196.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: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

10、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。20 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。217.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

11、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。22 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。23 有学者认为，氮素利用效率的筛选宜采用苗期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。24 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

12、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。258.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

13、总氮的比例也高。26 氮素高效吸收取决于水稻根系的生物学特征。水稻根系能合成氨基酸和细胞分裂素，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，提高灌浆有直接作用。根系形态性状的发达程度，根系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。 279.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、提高植株净同化率、增加齐穗至成熟

14、阶段物质生产量的关键。28 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化合物的积累，从而提高产量。说明通过品种的遗传改良，提高成熟期的氮素累积量能显著提高水稻品种的产量水平。29 也有研究认为，在不同的栽培条件下，同一品种水稻单位面积产量与成熟期氮素累积量的关系一般呈抛物线型曲线。 石庆华等也认为随着吸氮量增加，产量水平呈先增加后下降趋势。李义珍对青优直和协优3550进行氮素试验，研究证明稻谷产量与稻株吸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2.4%，产量下降，他指出水稻含氮量在2.352.4%时，产量最高。30 10.本研究目的意义 我国稻田施氮量大，