最新水稻對氮素的利用研究(1)精品ppt課件培訓(xùn)講學(xué)

1、水稻對氮素的利用研究(1)1.土壤-植株體系中氮素去向2.我國稻田氮肥施用現(xiàn)狀3.中國水稻種植區(qū)域分布及氮肥利用率 4.我國水稻氮肥施用的問題5.水稻一生的氮素需求特征6.氮高效品種的定義7.氮素高效利用品種的篩選8.氮高效品種的生理基礎(chǔ)9.水稻氮素吸收與產(chǎn)量的關(guān)系10.研究的目的意義1）華南雙季稻稻作區(qū)及氮肥利用率 該區(qū)位于南嶺以南，為我國最南部。本地區(qū)以丘陵山地為主，稻作土壤多為紅壤和黃壤，種植制度是以雙季秈稻為主的一年多熟制。該稻作區(qū)化肥施用量為250-300kg/hm2，氮肥利用率免耕平均為21%,深施平均為35%2）華中雙單季稻稻作區(qū)及氮肥利用率 該區(qū)東起東海之濱，西至成都平原西緣，

2、稻作常年種植面積約1830萬hm2，占全國稻作面積的61%，稻作土壤在平原地區(qū)多為沖積土，沉積土，在丘陵山地多為紅壤，黃壤和棕壤土。耕作制度為雙季稻三熟或單季稻兩熟制并存。該稻作區(qū)化學(xué)氮肥施用量平均為300kg N/hm2,氮肥利用率一般再35%左右。3）西南高原單季稻稻作區(qū)及氮肥利用率 該區(qū)位于云貴高原和青藏高原，稻田在山間盆地，山原壩地，梯田。高海拔2700m以上也有分布，稻作土壤多為紅壤，紅棕壤，黃壤和黃棕壤。本區(qū)稻作秈粳并存，以單季稻兩熟制為主，旱稻也有一定的面積。該稻作區(qū)的化肥氮肥施用量平均為212.5kg/hm2，氮肥利用率為20%38%，平均為26%左右。4）華北單季稻稻作區(qū)及氮

3、肥利用率 該區(qū)位于秦嶺淮河以北，長城以南，關(guān)中平原以東，稻作土壤多為黃潮土，鹽堿土，棕壤土及黑黏土。本區(qū)以單季粳稻為主，華北北部平原一年一熟稻或兩年三熟搭配種植，水源不足，鹽堿面積大，是本區(qū)發(fā)展水稻的障礙之一。該稻作區(qū)的化肥氮肥施用量平均284.3kg/hm2?；实世寐蕿?0%35.2%，平均為28%左右。5）東北早熟單季稻稻作區(qū)及氮肥利用率 該區(qū)位于遼東半島和長城以北，大興安嶺以東。光照充足，但晝夜溫差大，稻作生長期短，土壤多為肥沃，深厚的黑泥土，草甸土，棕壤土及鹽堿土。本區(qū)地勢平坦開闊，土層深厚。土壤肥沃，是與發(fā)展機(jī)械化。耕作制度為一年一季稻。該稻作區(qū)的化學(xué)氮肥施用量為75150kg

4、/hm2，化肥氮素利用率為25.3%。氮肥利用率一般為22.2%46.1%，平均37.7%。6）西北干燥區(qū)單季稻稻作區(qū)及氮肥利用率 該區(qū)位于大興安嶺以西和長城，祁連山與青藏高原以北。稻田土壤較貧瘠，多為灰漠土，草甸土，粉砂土，鹽堿土。本區(qū)出產(chǎn)的稻米品質(zhì)優(yōu)良，種植制度為一年一季稻。氮肥利用率為20%35%。4.我國水稻氮肥施用的問題1）氮肥用量過高.2）氮磷鉀三要素施用不合理，中量和微量元素肥料施用量不足. 3）化肥種類比較單一.4）有機(jī)肥與無機(jī)肥比例失衡，有機(jī)肥開發(fā)利用不足且質(zhì)量下降.5.水稻一生的氮素需求特征 研究表明，我國主要產(chǎn)稻區(qū)每公頃產(chǎn)7500kg，稻谷需要氮112.5-187.5kg

5、。同其他作物一樣，氮素過多或不足均會給水稻生長發(fā)育帶來不利的影響，同時，水稻對氮肥的兩個最大效應(yīng)期是分蘗期和幼穗分化期。稻體一生的含氮量以苗期最高，移栽時暫時下降，以后迅速上升，分蘗時又逐漸下降，尤其是幼穗形成后，下降急劇。不同基因型的水稻對氮素吸收，利用能力差異較大。 *水稻對銨態(tài)氮，硝態(tài)氮的吸收特性 從營養(yǎng)學(xué)意義上說，銨態(tài)氮（NH4+)和硝態(tài)氮（NO3-)是植物生長過程中的主要兩種礦質(zhì)氮源。在淹水的條件下，硝化作用被強(qiáng)烈抑制，使土壤中的NH4+濃度大大增加，NH4+是成為水稻田土壤氮素的主要存在形態(tài)，因此前人對水稻的研究主要側(cè)重于NH4+營養(yǎng)，而忽略了對NO3-營養(yǎng)的研究。值得注意的是，由

6、于水稻根系有泌氧的作用，水稻根際土壤處于一定的氧化狀態(tài)，使部分NH4+被硝化后進(jìn)入水稻的根際。 Kirk和Kronzucker運(yùn)用微型氧氣感受器對稻田根際進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，水稻移栽三周后周圍氧氣濃度可達(dá)到空氣中氧氣飽和度的20%，而這些O2能夠滿足水稻根際硝化微生物的生活需要，所以根際存在的部分無機(jī)氮是硝化微生物進(jìn)行硝化作用形成的NO3-。N追蹤實(shí)驗(yàn)表明，水稻可吸收的氮中有30%是NO3-，所以水田中水稻吸收無機(jī)氮的形態(tài)不僅有NH4+，還有很大一部分是NO3-。1）水稻對銨態(tài)氮吸收的生理特性 前人研究表明對于在營養(yǎng)條件下的根系報道的并不多與硝態(tài)氮營養(yǎng)條件相比我們發(fā)現(xiàn)在純NH4+存在的條件下根系一般

7、為主根比較發(fā)達(dá)但是側(cè)根比較少。Wang等對水稻銨態(tài)氮的吸收的生理特征進(jìn)行了研究，利用13N標(biāo)記銨態(tài)氮來測定水稻對銨態(tài)氮的吸收動力學(xué)參數(shù)。根系中的72%92%的（13N-NH4+)被運(yùn)輸?shù)搅艘号葜校?0min內(nèi)一半以上的銨態(tài)氮被運(yùn)輸?shù)搅说厣喜浚瑫r在細(xì)胞液泡中分布為20%，細(xì)胞質(zhì)為41%。2）水稻對硝態(tài)氮吸收的生理特性 張亞麗等發(fā)現(xiàn)，在NO3-存在的條件下，水稻根系的干重比同期純NH4+營養(yǎng)下高20%40%，主要表現(xiàn)在更多的側(cè)根發(fā)生。由于增施NO3-營養(yǎng)下，水稻對NH4+吸收速率增加且根系生物量增加，一次根系對氮的總吸收量增加。對于水稻來說，谷粒中70%以上的氮都來源于植株地上部組織中的氮素積累

8、，所以增加NO3-營養(yǎng)能夠顯著擴(kuò)大植株的氮素庫容，從而增加水稻籽粒產(chǎn)量的潛能。 Wang等(2002)的分根實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，生長在NO3-營養(yǎng)下的水稻側(cè)根較缺NO3-營養(yǎng)下的水稻側(cè)根生長的好。對玉米小麥大麥擬南芥的研究也表明，局部供應(yīng)NO3-比部分供應(yīng)NH4+或其他有機(jī)氮源更能促進(jìn)側(cè)根生長。6.氮高效品種的定義有研究認(rèn)為，水稻高效利用氮素有兩種定義:一：在較低有效養(yǎng)分條件下吸收較多的氮素;常用氮 素吸收效率表示。二：用較少的氮素生產(chǎn)較多的干物質(zhì)。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著顯著的基因型差異。 研究水稻氮素的吸收與利用，不僅可為水稻栽培中氮肥的合理運(yùn)籌提供依據(jù)，而

9、且是水稻氮素營養(yǎng)性狀改良的必要環(huán)節(jié)。 通過作物品種的遺傳改良和采取適當(dāng)?shù)脑耘啻胧岣咦魑飳Φ氐奈绽眯?，利用高效吸收養(yǎng)分的作物品種是提高氮素利用效率、穩(wěn)定提高作物產(chǎn)量和種植效益的有效手段。7.氮素高效利用品種的篩選 單玉華等(2001)利用水培方法測定了95個水稻材料抽穗期及成熟期植株的含氮量及干物質(zhì)積累量，表明不同類型的水稻在氮素的吸收與分配、氮素利用上存在明顯的差異。 江立庚等(2003)以南方粕型水稻的30個水稻基因型為試驗(yàn)材料，利用排序法，評價不同基因型水稻的氮素吸收與利用效率，認(rèn)為水稻氮素吸收與利用效率存在顯著或極顯著的基因型差異。 水稻氮肥吸收利用率本身是一個非常復(fù)雜的綜合

10、性狀，關(guān)于氮高效品種的篩選與定義，前人研究各不相同。 有學(xué)者認(rèn)為，氮素利用效率的篩選宜采用苗期各個生育期相結(jié)合的方法。張俊國在土壤培養(yǎng)試驗(yàn)中，設(shè)置3個氮水平，結(jié)果表明不同氮水平下水稻苗期相對干物質(zhì)重、相對SPAD值變化范圍較大，很好的反映了不同水稻品種在氮營養(yǎng)效率上的差異，可以作為苗期水稻氮營養(yǎng)效率篩選指標(biāo)。 楊肖娥認(rèn)為水稻氮高效的篩選，除了相對干物重和相對SPAD值，還應(yīng)結(jié)合相對分蘗數(shù)3個指標(biāo)結(jié)合起來考慮。尹西翔參照楊肖娥的方法，采用土培和水培的方法篩選得到了氮高效品種和氮低效品種，他指出苗期三個指標(biāo)結(jié)合起來篩選，可以減少單一指標(biāo)鑒定的誤差，可較全面地反映不同氮高效品種的特性，篩選出理想的品

11、種也較為準(zhǔn)確。8.氮高效品種的生理基礎(chǔ) 氮素生理利用效率與光合作用有關(guān)。氮素利用效率高的氮高效水稻基因型，其單位葉綠素的光合速率、單位氮素光合速率高，齊穗后葉片衰老速度、群體光合速率下降，速度相對緩慢。氮高效基因型水稻的葉片凈光合速率也相對較高。曾建敏在盆栽條件下研究指出，氮高效基因型水稻齊穗期的光合作用能力明顯高于氮低效基因型水稻，且幼穗分化期、齊穗期的單位葉綠素的凈光合速率均明顯比氮低效基因型的高，分配到光合中心的氮素占總氮的比例也高。 氮素高效吸收取決于水稻根系的生物學(xué)特征。水稻根系能合成氨基酸和細(xì)胞分裂素，促進(jìn)地上部分核酸與蛋白質(zhì)的生成，對維持后期葉片光合功能，防治早衰，提高灌漿有直接

12、作用。根系形態(tài)性狀的發(fā)達(dá)程度，根系生理活性的強(qiáng)弱與水稻生長發(fā)育關(guān)系密切，且直接影響水稻氮素的吸收利用。作物根系吸收N的動力學(xué)、根系形態(tài)、吸收時間長短是影響N吸收效率的重要因素。 9.水稻氮素吸收與產(chǎn)量的關(guān)系 氮是促進(jìn)水稻生長和產(chǎn)量形成的首要因素。水稻品種要獲得高產(chǎn)需具有較強(qiáng)的氮素吸收能力，即在較短的生育期內(nèi)能吸收較多的氮素，尤其是在齊穗期，以滿足籽粒形成。這也是保證降低葉面積衰減速度、提高植株凈同化率、增加齊穗至成熟階段物質(zhì)生產(chǎn)量的關(guān)鍵。 前人在大田、盆栽或水培條件下，采用不同水稻品種進(jìn)行比較研究，結(jié)果均表明，無論是秈稻、粳稻還是雜交稻，氮素吸收量較高的水稻品種產(chǎn)量較高，氮素吸收量低的水稻品種

13、產(chǎn)量較低。 Murata研究指出，增加水稻從幼穗分化至抽穗期的氮素吸收量，能夠顯著提高水稻抽穗和成熟期碳水化合物的積累，從而提高產(chǎn)量。說明通過品種的遺傳改良，提高成熟期的氮素累積量能顯著提高水稻品種的產(chǎn)量水平。 也有研究認(rèn)為，在不同的栽培條件下，同一品種水稻單位面積產(chǎn)量與成熟期氮素累積量的關(guān)系一般呈拋物線型曲線。 石慶華等也認(rèn)為隨著吸氮量增加，產(chǎn)量水平呈先增加后下降趨勢。李義珍對青優(yōu)直和協(xié)優(yōu)3550進(jìn)行氮素試驗(yàn)，研究證明稻谷產(chǎn)量與稻株吸N量呈拋物線型相關(guān)。 蘇祖芳在大田條件下分別對粳稻和秈稻進(jìn)行研究，認(rèn)為植株吸氮量達(dá)最高時，產(chǎn)量并非最高，成熟期植株吸氮量與產(chǎn)量呈拋物線關(guān)系，而穗部的吸氮量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。 肖恕賢在大田條件下對南優(yōu)2號進(jìn)行10個氮肥用量和施用方法處理，結(jié)果表明，吸氮量與稻谷產(chǎn)量呈正相關(guān)，但含氮量超過2.4%，產(chǎn)量下降，他指出水稻含氮量在2.352.4%時，產(chǎn)量最高。 10.本研究目的意義 我國稻田施氮量大，氮肥利用