翟丙年[1]2001年在《供水条件下施氮对作物产量及生理特性的影响》文中指出旱农地区降水变动不定，灌溉区也常常难以按作物需求理想供水，水、肥配合很难如愿以偿。要充分发挥水分和养分的增产作用，必须确定水分、养分投入的关键期、高效期和迟钝期，特别是水分、养分亏缺后的补偿效应，以便复水后及时补救，这样才能适应多变的降水条件。要做到这一点，就必须查明不同阶段水分养分亏缺对作物所造成的影响，亏缺所造成的生理伤害，明确补偿的有效条件及机制，而这一方面的研究尚非常缺乏。本研究通过盆栽和大田试验，采用完全设计和通用旋转组合设计（1/2实施）方案，在严格控制水分条件下，系统地研究了不同水分状况下不同生育阶段施氮对冬小麦和夏玉米的效应及机理。取得如下主要结果：1.在正常灌水条件下，越冬期和拔节期氮素亏缺明显减少了冬小麦分蘖数和地上地下生物量，特别是对冬小麦根系生长发育产生显着影响，不仅明显减小根长、根条数和根体积，而且对根总吸收面积、活跃吸收面积、活跃吸收面积百分比、根比表面及根系活力也产生较大影响，因而能显着降低冬小麦产量。冬小麦对氮素的亏缺敏感期在越冬期和拔节期，补偿有效期在拔节期。2.干旱胁迫严重影响了氮肥效果，只有在水氮配合时，氮肥作用才得到了充分发挥，冬小麦产量大幅度提高，并能改善其品质。拔节期是冬小麦对水氮反应的关键期和亏缺敏感期，供水供氮增加了穗粒数和千粒重，显着地提高了产量和籽粒中游离氨基酸及蛋白质含量。原因在于拔节期供水供氮可以促进作物地上部的迅速生长和发育，增强了作物吸收和利用Ｎ、Ｐ、Ｋ的能力，同时还可延缓根系衰老，保持后期旺盛的根系活力。3.生育期、氮肥和水分叁因素不同水平间对夏玉米的效应达显着或极显着水平。生育期以拔节期最为重要，而氮肥和水分均以最高水平效果最好。苗期和拔节期水氮配合表现出明显的正交互作用，而喇叭口期不甚明显。本试验条件下，氮肥的效应大于水分的效应；从不同水氮状况下的生育期组合看，水分以拔节期和喇叭口期组合最好，氮肥以苗期和拔节期组合最佳，而水氮配合时，仍以苗期和拔节期最好，其次为拔节期和喇叭口期。全面分析，拔节期是夏玉米需水需氮的关键期。4.通过盆栽试验采用五因素五水平通用旋转组合设计（1/2实施）方案系统研究不同供水条件下氮肥用量和施用时期对夏玉米水分利用效率的影响。结果表明，施氮对夏玉米水分利用效率的影响大于水分,但WUE籽粒和WUE生物学对施氮时期的要求不尽相同，苗期和灌浆期施氮对WUE籽粒的影响较显着，而苗期和拔节期施氮对WUE生物学的影响更突出。从单因素效应看，并非施氮量和土壤含水量越高越好，而是以施氮量0.2gN/kg土和土壤含水量21%效果最好；水氮高效配合的关键期是拔节期，且存在阈值反应，其阈值是N为0.2gN/kg土，土壤含水量为21%。低于阈值水平,水氮交互作用不明显，高于阈值水平，水氮互作效应显着。<WP=5>5. 通过盆栽试验采用五因素五水平通用旋转组合设计（1/2实施），在控制条件下系统研究了不同水分状况下氮肥施用时期及用量对夏玉米产量和根生物量的影响。结果表明，在本试验条件下水分的效应大于氮肥的效应。在拔节期无论N处于何种水平，产量均随供水量的增大而增加，且随N水平的提高增加幅度更大。低量供水，在一定范围内（施N量小于0.2gN/kg土时）随施氮量增大，产量也在增加，但超出一定用量，则随施氮量的增加而迅速减小。高量供水，随施氮量增加，产量明显增加，高水高氮时产量最大，表现出明显的正交互作用。拔节期施氮与土壤含水量在一定范围内对根系影响具有较明显的互代作用：施氮量较小，根干重随土壤含水量增加而迅速增加；供水较低，根干重随施氮量的增加也明显增加。在土壤含水量较高或拔节期施氮较多时，任一因素变化对根系干重影响不大，甚至有所降低，表现出较明显的负交互作用。由此可见，低水条件下施氮可以促进玉米根系生长发育，扩大其觅取水分的空间，提高其抗旱能力。6.采用五因素五水平二次通用旋转组合设计方案（1/2实施）研究了不同水分状况下氮素对冬小麦产量的影响。通过建立回归模型及对其进行解析和寻优分析可以看出，各试验因素对冬小麦籽粒产量影响的大小顺序为土壤含水量（x5）>越冬期施氮(x2)>拔节期施氮(x3)>灌浆期施氮(x4)>苗期施氮(x1)。施氮关键时期为越冬期和拔节期；苗期施氮和土壤含水量（x1 x5）及越冬期施氮和土壤含水量（x2 x5）交互效应显着，其中后者比前者交互作用更显着。在前人研究的基础上，本文有以下创新及新见解：1.在研究水肥耦合效应的思路和方法上有新的突破。水肥配合的作用效果不仅与其用量有关，而且也与其配合时期有密切的关系。但过去大多研究只考虑水分和养分在量上的配合，并未考虑其配合的关键时期及影响因素，得到的结论也就不尽相同。本文在考虑用量的基础上更加重视确定水肥配合的关键期、高效期和迟钝期。2.在试验方案设计上有新意。在确定冬小麦需氮的关键期上，过去通常是采用等氮量在不同生育期的分配方案，习惯上又称为氮肥运筹试验，也有采用氮肥分期迭增的方法。本试验在严格控制土壤水分的情况下，选用速效氮含量较低的土壤，并将氮肥分配到各个生育时期研究?
张艳[2]2009年在《关中冬小麦夏玉米水氮高效利用基因型差异的生理机制研究》文中进行了进一步梳理干旱和半干旱地区是我国重要的农业生产区,水分不足和养分缺乏是制约其生产发展的两个关键因素。在诸多的方法和途径中,充分利用植物自身的营养遗传特性,挖掘其本身利用养分和水分的潜力,培育或选用那些对水分和养分利用效率高的基因型品种已成为合理利用资源、减少环境污染和降低投入的一条重要途径。目前有关基因型筛选的研究已有大量报道,但对造成基因型差异的生理机制尚不十分清楚。本研究在前期研究的基础上,选择高效基因型玉米户单4号、小麦小偃22号和低效基因型玉米豫玉22、小麦小偃6号,通过水培实验,综合运用生长分析和生理生态测试等技术手段,从生理代谢、保护性酶和根系特性以及动力学等多方面探讨其差异的内在机制,进一步解析了水氮高效的形成机制,从而为利用遗传特性提高作物水氮利用效率及培育水氮高效利用基因型品种提供理论依据。通过对水培试验结果的深入分析,得出以下主要结论:1、施氮促进了玉米幼苗的生长,在不同氮水平下,户单4号的生物量均显着高于豫玉22。对小麦而言,在正常水分条件下,施氮提高了小偃22和小偃6号的地上生物量,而随氮水平的提高,根干重则有下降趋势,表现在根冠比逐步减小;水分胁迫条件下,地上生物量明显减小,而地下生物量却显着增加,适量供氮(中氮条件下)使地上和地下生物量都达到最高,尤以小偃22更甚。2、在中低氮条件下,随氮水平的提高,户单4号和豫玉22叶片硝酸还原酶活性明显增加,且前者显着高于后者,而高氮则抑制了户单4号的硝酸还原酶活性。水分胁迫降低了小麦叶片的叶绿素含量,但小偃22明显高于小偃6号。3、施氮促进了户单4号和豫玉22根系活力,且在中低氮水平下,前者明显高于后者,高氮条件下户单4号的根系活力有所降低。对小麦而言,水氮共同胁迫下,小偃6号根系活力为最小。4、无论在正常还是胁迫条件下,随着施氮量的增加,小麦地上﹑地下含水量均呈增加趋势,在同一氮水平下,总是小偃22的地上﹑地下含水量高于小偃6号。就叶水势来说,胁迫条件下的低于正常条件下的。无论在正常供水条件下还是胁迫条件下,随着氮水平的提高,小偃22和小偃6号的叶水势明显增加,且在同一氮水平下,前者总是高于后者。5、水分胁迫降低了小麦地上、地下全氮含量,且根系含氮量总是小于地上含氮量;无论在正常还是水分胁迫条件下,施氮均明显提高了地上、地下含氮量,且在同一氮水平下,总是小偃22的含氮量高于小偃6号。6、在水氮共同胁迫下,小偃22号的SOD活性、POD活性、CAT活性、MDA含量及游离脯氨酸含量均高于小偃6号,表现出较强的抗逆性。7、供试小麦品种苗期根系对NO3-、NH4+的吸收速率均随溶液中NO3-、NH4+浓度的增加而增大,2个不同氮效率小麦品种吸收NH4+与根系NO3-吸收的最大吸收速率(Vmax)和亲和力(1/Km)表现趋势相同,均表现为小偃22>小偃6号。
赵永平[3]2014年在《灌溉和施氮对甜叶菊光合特性和产量品质的调控》文中认为水资源短缺与过量施氮造成的环境污染是近年来制约甘肃河西绿洲农业发展的主要因素。2010-2011连续两年在甘肃河西绿洲灌区甘肃省农垦农业研究院试验基地布置大田试验，设计常规灌溉（I320、I340）、节水20%（I256、I272）灌溉和节水40%（I192、I204）3个灌溉水平，N0、N100、N200、N300(折合纯氮0、100、200、300kg·hm-2)4个施氮水平，研究不同灌溉和施氮对甜叶菊光合特性、干叶产量、甜菊醇糖苷含量以及水、氮利用效率等的影响。获得以下主要结论：1、在甘肃河西绿洲灌溉农业区，甜叶菊光合速率（Pn）、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)全生育期均呈现“低—高—低”的单峰曲线变化趋势，峰值均出现在现蕾期，而胞间CO2浓度(Ci)则呈“高—低—高”的变化，低值也出现在现蕾期。2、灌溉量与施氮量存在着显着地互作效应（P＜0.05或P＜0.01），灌溉和施氮对Pn、Tr、Gs和Ci变化均具有显着的调控效应（P＜0.05），随着生育进程的推进，Pn、Tr和Gs均随着灌溉量的减少先升后降，Ci则先降后升，节水20%（I256、I272）灌溉水平，Pn、Tr和Gs都达到最高，Ci处于最低；随着施氮量的增加，各生育期Pn和Gs变化呈现先升高后降低的变化趋势，而Tr随施氮量的增加持续升高，Ci呈先降低后升高的变化。节水20%（I256、I272）、施氮量为200kg·hm-2时，Pn和Gs均达到最大值，分别较0、100、300kg·hm-2叁个施氮处理提高23.21%、10.63%、0.29%和5.51%、2.13%、0.24%，Ci则相应的降低7.61%、2.76%和0.53%，当施氮量增加到300kg·hm-2时，Tr达到最大值，分别比0～200kg·hm-2叁个施氮处理提高42.76%、34.48%和19.08%。相关分析结果表明，Pn与Tr、Gs均存在极显着的正相关关系，（r分别为0.838和0.815），但与Ci之间存在极显着的负相关（r=-0.581）。3、不同灌溉和施氮对甜叶菊各生育阶段干物质积累量均具有显着的调控效应（P＜0.05或P＜0.01），苗期–分枝期、分枝–现蕾期和现蕾–收获期干物质积累量均与干叶产量存在极显着正相关关系，其中分枝–现蕾期干物质积累量与干叶产量相关程度最高（r=0.933）。各生育阶段甜叶菊干物质积累量均随着施氮量的增加而升高，当施氮量超过200kg·hm-2时，干物质积累量逐渐降低或略有升高。节水40%（I192、I204）灌溉条件下，各施氮处理干物质积累量均显着高于不施氮肥处理，但低于同等施氮水平其他灌溉处理的干物质积累量。4、灌溉和施氮对甜叶菊干叶产量和单株干叶重具有显着地调控作用（P＜0.05或P＜0.01），干叶产量与单株干叶重之间存在极显着的正相关（r=0.635）。当施氮量从100kg·hm-2增加到300kg·hm-2时，甜叶菊的干叶产量与单株干叶重均随灌溉量的减少呈现先升高后降低的单峰曲线变化趋势，各灌溉处理间存在显着差异；同等灌溉水平，不同施氮处理甜叶菊的干叶产量与单株干叶重均随施氮量的增加而升高，当施氮量超过200kg·hm-2时，这种升高的趋势明显变缓，节水20%（I256、I272）灌溉水平，施氮量为300kg·hm-2时，甜叶菊干叶产量和单株干叶重均最高，分别较施氮0、100、200叁个处理增加10.54%、3.21%、0.02%和13.97%、2.37%、1.17%。5、灌溉和施氮对甜菊醇糖苷（SGs）含量的变化具有显着的调控效应（P＜0.05），SGs与甜菊糖苷（St）、莱苞迪苷A(R-A)和莱苞迪苷C(R-C)之间均存在极显着的正相关（r分别为0.907、0.830和0.832）。不同灌溉和施氮处理间SGs的变化均达到显着水平，施氮量从100增加到300kg·hm-2时，SGs均随着灌溉量的减少而先增加后减少；同等灌溉水平，随着施氮量的增加，SGs也逐渐升高，当施氮量达到200kg·hm-2时，节水20%（I256、I272）灌溉水平甜菊醇糖苷含量最高，分别较施氮0、100、300kg·hm-2处理提高6.09%、2.13%和0..22%。随着灌溉量的减少或施氮量的增加，St均表现为先增后减的变化趋势，各处理间差异显着，但灌溉和施氮对R-A和R-C变化影响不大，各灌溉和施氮处理间差异不显着。6、灌溉和施氮对甜叶菊的水分利用效率（WUE）具有显着的调控效应（P＜0.05），与干叶产量之间存在显着的正相关（r=0.654）。施氮量从100增加到300kg·hm-2时，WUE随着灌溉量减少先升高后降低，随着施氮量的增加，WUE也呈先升后降的变化，其中节水20%（I256、I272）、施氮量为200kg·hm-2时的WUE最高，分别较施氮量为0、100和300kg·hm-2各处理提高22.14%、11.42%和4.34%。7、不同灌溉和施氮对甜叶菊氮肥表观利用率和氮肥生产效率具有显着的调控效应（P＜0.05），同等施氮水平，氮肥表观利用率随着灌溉量减少先升高后降低，节水20%（I256、I272）灌溉处理的氮肥表观利用率显着高于常规灌溉（I320、I340）和节水40%（I192、I204）灌溉处理，分别提高9.96%和24.75%。氮肥表观利用率随着施氮量的增加而升高，当施氮量超过200kg·hm-2时，氮肥表观利用率逐渐降低或略有升高。同等施氮水平，不同灌溉处理间氮肥生产效率存在显着差异，同一灌溉水平，不同施氮处理氮肥生产效率也存在显着差异。8、不同灌溉和施氮条件下甜叶菊各生育期Pn与Gs之间存在显着的正效应（R2=0.74），与Ci之间存在显着的负效应（R2=0.80），与各生育阶段干物质积累量之间也存在显着的正效应，R2分别为0.64、0.84和0.93。Pn的升高对增加干叶产量具有极显着的促进作用（R2=0.9364），对WUE和氮肥表观利用率的变化具有显着的影响，但是Pn对SGs的变化没有明显的影响。9、综上所述，从节约水资源、降低过量施氮所造成的环境污染、提高作物产量和水氮利用效率等方面考虑，节水20%和施氮200kg·hm-2是甘肃河西绿洲灌区较为适宜的甜叶菊水肥组合栽培模式，不仅可以充分发挥水氮互作效应，增强植株的光合作用，还对提高甜叶菊干叶产量、甜菊醇糖苷含量和水氮利用效率具有显着的促进作用。
芦俊俊[4]2013年在《旱地秸秆覆盖条件下施氮对冬小麦生长和土壤性质的影响》文中研究表明我国旱作耕地面积广大，光热资源充足，是小麦、玉米等粮食作物的重要产地。秸秆覆盖作为西北旱地主要保护性耕作技术之一，能够改善土壤保水与供水，调节土壤温度、培肥地力、改善土壤理化性状，最终提高作物产量。但也有研究表明，秸杆覆盖并没有使作物增产，甚至还有减产现象，且秸秆覆盖条件下作物产量的高低与水肥供应有关。本文通过田间定位试验，研究了秸秆覆盖条件下氮肥供应对旱地冬小麦生长、水氮利用率、土壤温度以及土壤养分的影响，以期为秸秆覆盖条件下施肥管理提供科学依据。取得的主要结果如下：1.对于本地区一年一季冬小麦种植体系，连续四年秸秆覆盖下冬小麦冬季分蘖数与春季总茎数均有降低的趋势，灌浆初期籽粒干物质累积量显着下降，穗粒数与千粒重也均有降低趋势，最终导致秸秆覆盖冬小麦有减产趋势。回归分析结果表明，秸秆覆盖下最高产量施氮量与经济最佳产量施氮量分别为275kg/hm~2和250kg/hm~2，而无覆盖时分别为225kg/hm~2和207kg/hm~2。2.秸秆覆盖下冬小麦籽粒氮、磷和钾吸收量以及氮肥利用率均低于不覆盖处理；覆盖条件下冬小麦水分利用效率也均有降低趋势；无论覆盖与否，施氮量150kg/hm~2-225kg/hm~2能达到较好的水氮利用效率。3.秸秆覆盖使越冬前期土壤日均温显着升高，产生“增温效应”，其他时期均显着降低，产生“降温效应”；秸秆覆盖显着降低土壤温度的变幅，特别在越冬前期日最高地温低于对照，日最低地温高于对照，日变幅显着减少；秸秆覆盖温度效应随着土层深度的增加而减少，20cm土层覆盖“降温效应”在灌浆期更为显着；秸秆覆盖降低冬小麦产量的原因可能与越冬前期的“增温效应”和越冬后期的“降温效应”有关。4.对于收获后0-2m土层，秸秆覆盖具有增加冬小麦土壤贮水量和降低硝态氮累积量的趋势；施用氮肥显着地降低收获后土壤剖面含水量与贮水量，并显着地提高土壤硝态氮累积量，其中以施氮量300kg/hm~2四年累积量最高，造成过多硝态氮残留；8年秸秆覆盖还田使表层土壤总有机质相对于不覆盖土壤显着提高了3%-4%，土壤全氮、速效磷、速效钾、活性有机质含量也均有增高趋势。
熊炳霖[5]2016年在《干旱胁迫下氮素对玉米叶片衰老和叶片碳氮平衡的影响》文中研究说明干旱胁迫诱导和加速叶片衰老,因此如何延迟作物衰老对增加作物抗旱性意义重大。碳氮代谢作为作物生长发育及产量形成的物质基础,对调控叶片衰老有重要作用。而氮素作为植物生长必不可少的元素,对作物抗旱性有一定的影响。为探究干旱胁迫下氮素对玉米叶片衰老和叶片碳氮平衡的影响,以及碳氮平衡和叶片衰老及抗旱性的关系。本研究以不同玉米品种为研究对象,设置不同氮水平,进行干旱胁迫及复水处理。研究干旱复水条件下,氮素对玉米叶片衰老及碳氮代谢的影响。主要结论如下:1.干旱胁迫诱导玉米叶片衰老。不同玉米品种在干旱胁迫下叶片净光合速率、Fv/Fm、叶绿素含量相较于正常水分条件下都大幅度下降,且不同品种受干旱胁迫影响程度不同,品种间存在显着差异。2.干旱胁迫导致了玉米叶片碳氮失衡。干旱胁迫下玉米叶片中可溶性糖含量大量积累,淀粉含量小幅度变化,全氮含量大幅下降,导致叶片碳氮比升高,碳氮平衡被破坏。指征叶片衰老的叶绿素含量与叶片非结构性碳水化合物含量和碳氮比呈极显着负相关,与全氮含量呈极显着正相关,说明碳氮平衡可能参与了干旱诱导的叶片衰老的调控。3.正常水分条件下,施氮增加了叶片净光合速率、叶绿素含量,提升了玉米叶片内部生理代谢的活跃性。干旱胁迫严重抑制了玉米叶片的净光合速率,使叶片Fv/Fm和叶绿素含量大幅下降,但高氮水平下玉米叶片这些指标受影响更严重。通过地上部干重的计算,高氮水平下玉米的抗旱性显着低于低氮水平,说明在干旱胁迫下氮肥增加了玉米对干旱胁迫的敏感性。4.干旱复水后,玉米生物量、叶片含水量、光合参数等指标都有一定程度的恢复,但干旱胁迫导致的碳氮失衡并没有迅速恢复,复水后叶片可溶性糖含量、碳氮比仍继续升高,全氮含量继续降低。说明干旱胁迫后复水,有时反而加速叶片衰老,这种衰老可能和复水后碳氮比不能很快恢复正常有关。综上所述,干旱胁迫和旱后复水叶片的衰老和碳氮失衡(碳氮比)高度相关,说明碳氮失衡可能参与了调控叶片衰老。
董明蕾[6]2011年在《秸秆覆盖条件下灌水和施氮对旱地冬小麦产量、水肥利用及土壤温度的影响》文中指出我国旱地面积大,光热等资源丰富,耕地多,是小麦、玉米等粮食作物的重要产地。秸秆覆盖是我国北方旱地主要的农业技术之一。很多研究表明,秸秆覆盖具有改善土壤保水和供水的能力,同时在很多地区也提高了作物的产量。但也有研究表明,秸秆覆盖条件下作物的产量高低与水肥供应有关。本文通过田间定位试验,研究了秸秆覆盖条件下水氮供应对旱地冬小麦生长、水肥利用、土壤温度和土壤养分的影响,以期为秸秆覆盖条件下的水氮管理提供科学依据。取得的主要结果如下:1.秸秆覆盖条件下不同生育期补充灌水对冬小麦生长有显着影响。秸秆覆盖对小麦产量的影响在两年间表现不同,可能与小麦播前的土壤底墒有关。秸秆覆盖对小麦的水分高效期影响不大,无论覆盖与否,拔节期灌水时小麦产量均较高。不覆盖时,灌浆期灌水处理和拔节期灌水处理的水分生产效率较高,覆盖时,灌浆期灌水处理的水分生产效率较高。秸秆覆盖和补充灌水对土壤残留硝态氮的分布特点无显着影响,小麦收获后0-60 cm土层残留硝态氮含量均显着较高,60 cm以下较低,且随深度增加没有明显变化。覆盖条件下,生育期灌水有利于降低土壤0-200 cm残留硝态氮累积量。2.秸秆覆盖和小麦越冬期补充灌水对土壤温度有显着影响。与不灌水相比,越冬期灌水有降低土壤温度的趋势。20 cm土层土壤温度在12:00以前高于10 cm土层,在12:00以后低于10 cm(特别是小麦返青-拔节期和抽穗-灌浆期)。在越冬生长期,越冬期灌水处理在24小时内表现为覆盖土壤温度高于不覆盖处理,返青-拔节期则没有明显差异,在抽穗-灌浆期,12:00以前覆盖处理温度低于不覆盖处理,12:00以后覆盖处理土壤温度高于不覆盖处理。秸秆覆盖降低了土壤温度日振幅,同时也降低了土壤的升温速率和降温速率。3.秸秆覆盖对冬小麦生长的影响与施氮量有关。秸秆覆盖对小麦产量的影响与施氮量有关:不施氮肥或施氮量较低时,覆盖与不覆盖差异不显着,施氮量较高时,覆盖小麦产量低于不覆盖处理。施氮量225、300 kg/hm~2处理产量最高,显着高于75 kg/hm~2处理(2008~2009年不覆盖时除外),也有高于施氮量150 kg/hm~2处理的趋势。施氮量为225 kg/hm~2时水分生产效率也最高,表明充足的氮肥是提高小麦产量和水分生产效率的重要因素。秸秆覆盖使氮肥利用率有下降的趋势,施氮量150 kg/hm~2时,氮肥利用率最高,覆盖对这一特点无显着影响。覆盖对土壤残留硝态氮的影响也与施氮量有关,施氮量较低时,秸秆覆盖处理土壤0-200 cm残留的硝态氮量高于不覆盖处理,施氮量较高时则相反。无论覆盖与否,施氮量大于225 kg/hm~2时,残留硝态氮量显着提高。不覆盖时,高氮量处理与低氮量处理残留硝态氮含量的差异在表层和深层均较显着,而秸秆覆盖时,两者在土壤表层的差异较小,表层以下则差异较大。表层土壤有机质含量略高于不覆盖处理,土壤全氮含量的差异更小,均没有达到显着水平。
李娜[7]2014年在《落叶松幼苗对干旱胁迫及氮添加的生理生态响应》文中研究表明随着全球气候与环境变化的加剧,地球表面平均温度升高、水资源日趋短缺、土壤有效含水量逐年减少以及大气氮沉降已成为重要的全球性环境问题。土壤氮素和水分是许多陆地生态系统中植物生长的主要限制因子,显着影响植物的分布和生长发育。全球气候导致的干旱导致我国落叶松林北移,加之我国大气氮沉降持续增加,导致森林土壤中可利用氮的含量不断增加。因此,探究干旱与氮素综合作用下落叶松幼苗的生长特性、生理特性以及适应性机制,对改善干旱系统植被条件、了解北方森林生态系统功能及格局的改变具有重要意义,也为落叶松人工林繁育过程中合理调节水肥管理、优化培育措施提供理论参考。本研究以1年生落叶松(Larix)为研究对象,采用大棚盆栽方法人为控制土壤水分和施N控制试验,设置叁个水分梯度：CK(正常供水,土壤水分含量占田间持水量的80%-70%,下同)、MS(中度干旱胁迫,60%-50%)、HS(严重干旱胁迫,40%-30%)；四种施氮水平：NO(不施氮,Og NH4NO3-N·m-2·a-1)、LN(低氮,5g NH4NO3-N·m-2·a-1、MN(中氮,10g NH4NO3-N·m-2·a-1)、HN(高氮,15gNH4NO3-NN·m-2·a-1),从植株生长、生理指标入手,系统的研究了落叶松幼苗对干旱胁迫和施N的生理生态响应,并揭示了落叶松幼苗的耐旱性机制。研究结果表明：(1)随着干旱胁迫程度的增加,不同氮处理下的落叶松幼苗株高、基径生长量呈下降趋势,并对对落叶松幼苗的生物量积累和生物量分配格局具有明显的影响,干旱胁迫越严重,幼苗叶面积、总生物量的积累越少,地上生物量越来越小,地下生物量积累越来越多,R/S升高,SLA和LAR增逐渐加,并产生极显着影响(P<0.001)。在干旱胁迫与施氮的交互作用下,施氮处理可在一定程度上改善落叶松幼苗株高、基径、RGR、叶面积、总生物量,促进生长,但是不同水分条件下的氮素效应不同。正常水分供应条件下,施氮水平的提高增加了幼苗生长指标和生物量的积累。而干旱胁迫条件下,施加了过量的氮后幼苗生长量、生物量积累反而降下降,植株通过降低叶面积、降低叶片分配比例来降低自身的水分消耗状况,并增加茎和根的分配比例,将有限的资源较多的生物量分配给地下部分和茎生物量。(2)不同干旱胁迫处理下,落叶松幼苗光合作用明显受到抑制,随干旱程度增加在同一光强时幼苗Pn逐渐降低,光饱和点逐渐降低。而不同干旱胁迫条件下适量的施氮能在一定程度上提高落叶松幼苗的光合能力。低氮处理下在严重干旱时对植株光合能力有明显的促进作用,而高氮处理下的促进作用减弱并转向抑制。严重干旱情况下,幼苗Pmax在HN水平下表现出最低值,在LN水平下表现出最大值。此时氮处理水平下的Pn和Ci都表现出相同的变化趋势,Pn的下降是非气孔因素引起的。不同干旱胁迫处理下,落叶松幼苗茎的呼吸作用也明显受到抑制。严重干旱情况下的高氮处理下幼苗的呼吸值最小,说明过量增加氮肥抑制了植物的生长,幼苗的光合作用低的同时,所能固定的光合产物也随之减少,用以为幼苗提供生命活动所需的能量就少。而正常水分供应条件下的高氮浓度下的幼苗呼吸值,和中度干旱情况下的中氮处理下幼苗的呼吸值明显高于同一供水条件下的其他施氮水平,说明在适当的氮处理水平下,落叶松幼苗的生长代谢速度最快,需要通过呼吸作用为其生命活动提供能量。干旱胁迫使得落叶松幼苗叶片中的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素以及叶绿素a/b上升。但是同一水分处理下各个氮处理水平之间的变化趋势不同,适量的氮素水平能显着提高落叶松幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量,且变化趋势一致。MS和HS条件下下,HN水平都抑制了光合色素的积累,以HN处理下幼苗的Chla、Chlb和Ch1含量最低。但在MS条件下,MN水平下表现出较高的光合色素水平。而在HS条件下,LN水平下表现出较高的光合色素水平。(3)落叶松幼苗叶片相对含水量(LRWC)随干旱胁迫程度的增加而降低,同一水分处理下不同氮处理水平下的LRWC表现出来的变化也各不相同。中度干旱胁迫下,LRWC随施氮水平的增高表现出先升高后降低的趋势,在MN水平下幼苗LRWC最高,显着高于其他施氮水平(P<0.05)。严重干旱胁迫下,LRWC表现出与中度干旱胁迫下相同的变化趋势,但LRWC在LN水平下表现出最高值,且HN水平下表现出最低值。(4)幼苗总SS含量均随干旱胁迫程度的增加而降低,且同一水分处理下不同氮处理水平之间的变化趋势也显示为一致的趋势,只是变化幅度不同。在HS条件下,叶片、茎、根SS含量随施氮量的增加表现出先增加后降低的趋势,且LN处理表现出SS含量最高,HN处理表现出叶片含量最低。而随着干旱胁迫的加剧,各个施氮水平的幼苗Pro、MDA含量同对照相比整体呈上升趋势。其中,中度干旱胁迫下,各个施氮水平的幼苗Pro含量、MDA含量同对照相比整体呈小幅度上升趋势,但在MN水平下升上幅度最小；而严重干旱胁迫下,各个施氮水平的幼苗Pro含量、MDA含量同正常水分条件下相比上升幅度较大,并以HN水平下的含量最高,LN水平下的含量最低。
任书杰[8]2004年在《黄土高原南部半湿润区品种、施氮和栽培模式对冬小麦冠层特征和产量影响的集成效应》文中提出在黄土高原南部年降水量 630mm左右的半湿润区以红油土为供试土壤，分别在杨凌和岐山进行大田试验，研究不同施氮水平(设不施氮和每公顷施氮 120kg 等 2 个水平)、不同小麦品种（小偃 22 和小偃 503 等 2 个品种）和不同栽培模式（设常规栽培、全程覆膜栽培、覆膜 150d 栽培、叁密一稀栽培和集雨面栽培等 5 种栽培模式）对冬小麦冠层结构特征和产量影响的集成效应。通过研究，所取得的主要研究进展和新见解有： 1. 通过对小麦冠层结构的研究发现，从小麦拔节到成熟，冠层的透光率(DIFN)和叶面积指数(LAI)均随着生长过程的推进而不断发生变化：DIFN 是先减小而后增大，而 LAI 的变化与此相反:DIFN 在开花期达到最小值，为 0.437，在成熟期达到最大值，为 0.497；而LAI 在开花期达到最大，为 1.73，成熟期最小，为 1.24。DIFN 和 LAI 在不同小麦品种间存在显着差异，小偃 22 的 DIFN 大于小偃 503，LAI 与此相反，且小偃 22 的冠层参数对氮肥的反应较敏感。施氮可使冠层 DIFN 显着下降，而使 LAI 显着增加：施氮处理的 DIFN 为0.372，不施氮处理的 DIFN 为 0.549，施氮后 DIFN 下降 0.177(32.2%)，对施氮处理，LAI为 2.07，对不施氮处理，LAI 为 1.027，施氮增加 1.05(102.3%)。不同的栽培模式的 DIFN 和LAI 存在极显着差异（P<0.01），从叁密一稀(DIFN 平均为 0.490)、集雨面栽培（0.479）、对照常规栽培（0.479）全程覆膜(0.436)和覆膜 150d(0.419)，DIFN 依次降低，而 LAI 基本与DIFN 的变化相反，从常规栽培（1.33）、叁密一稀(1.34)、集雨面栽培(1.36)、全程覆膜(1.78)到覆膜 150d(LAI 平均为 1.82)，LAI 依次增加。 2. 不同栽培模式小麦叶片光合速率存在一定差别，其中以叁密一稀栽培模式和常规栽培模式的光合速率较大，分别为 18.04 μmolCO2m-2.s-1和 18.00μmolCO2m-2.s-1，集雨面栽培模式居中，为 17.11 μmolCO2m-2.s-1，以全程覆膜和覆膜 150 天较小，分别为 16.45μmolCO2m-2.s-1和 16.34 μmolCO2m-2.s-1；不仅不同栽培模式的光合速率存在一定差别，而且群体光合能力也存在明显差异：与常规栽培群体光合能力（302.76μmolCO2小区-1.s-1 ）相比，叁密一稀栽培模式（301.85μmolCO2小区-1.s-1）和集雨面栽培模式(282.60μmolCO2小区-1.s-1)有所下降，分别下降了，0.91μmolCO2 小区-1.s-1 和 20.16μmolCO2 小区-1.s-1，而对于全程覆膜(378.35μmolCO2小区-1.s-1)、覆膜 150d 栽培(371.90μmolCO2小区-1.s-1)则显着增加，与常规栽培相比，全程覆膜、覆膜 150d 栽培栽培模式分别增加 75.99μmolCO2 小区-1.s-1(25.0%)、69.14μmolCO2 小区-1.s-1(22.8%)。覆膜栽培模式较高的群体光合能力，为以后高产奠定了基础。而集雨面栽培模式群体光合能力与常规栽培模式相比虽然也有一定程度的降低，但在生长后期 LAI 下降小，这为以后的高产奠定了基础。 3. 通过对小麦籽粒灌浆的研究发现，小麦籽粒体积在灌浆起始阶段快速增长，而后缓慢增长至最大值，而后快速下降。小偃 ２２ 的体积大于小偃 ５０３，在不同的栽培模式中籽粒体积大小的顺序为集雨面栽培＞全程覆膜＞对照栽培。在不同的灌浆天数间，不同的小麦品种间以及不同的栽培模式间小麦每千粒体积的差异达到极显着水平，但施氮对小麦的籽粒体积<WP=6>的影响不大。小麦籽粒的含水量几乎呈直线下降。小偃 22 的籽粒含水量显着高于小偃 503，而栽培模式和施氮对小麦含水量的影响较小。不同品种小麦籽粒干重间的差异与灌浆进程有关，在灌浆前期小偃 ２２ 与小偃 ５０３ 籽粒干重的差异不明显，在中后期，小偃 ２２ 与小偃 ５０３籽粒干重的差异逐渐增大，到灌浆结束时，小偃 ２２ 的籽粒粒重显着大于小偃 ５０３（Ｐ＜０．０１），前者平均为 ３７．２８ｇ／千粒，而后者为 ３４．３２ｇ／千粒。无论施氮与否，小麦籽粒干重的变化趋势一致，均呈“Ｓ”型变化，施氮并没有影响小麦籽粒的灌浆特性，说明在本试验条件下施氮对小麦粒重几乎没有影响。不同栽培模式下籽粒干重的增长曲线趋势基本一致，均呈“Ｓ”型，但不同栽培模式对粒重的影响却不同，从全灌浆期平均看，小偃 ２２ 的籽粒干重在集雨面栽培下最大，为 ２３．６１ｇ／千粒，其次为全程覆膜，为 ２３．１２ｇ／千粒，以常规栽培模式最小，为 ２２．５２ｇ／千粒；而对小偃 ５０３ 粒重，仍以集雨面栽培模式下最大，为 ２２．９７ｇ／千粒，其次为常规栽培模式，为 ２２．５２ｇ／千粒，以全程覆膜最小，为 ２０．９４ｇ／千粒。 4. 品种、施氮和栽培模式对地上部分生物量和籽粒产量有显着影响。不管是在岐山，还是在杨凌试验中，小偃 22 的生物量和籽粒产量均大于小偃 503；由于两地土壤肥力等方面的差异，在岐山，施氮没有效果；但在杨凌，氮肥表现出极显着的增产效果。虽然两试验地生物量的大小不同，但不同培模式下生物量的大小顺序却完全一致，表现为从全程覆膜，覆膜 150d，常规栽培、集雨面栽培到叁密一稀栽培生物量依次下降。从籽粒产量看，在杨凌从全程覆膜（产量
强生才[9]2016年在《施氮对不同基因型玉米/小麦产量和水氮利用的影响》文中研究表明针对陕西关中地区夏玉米和冬小麦轮作系统过量施氮的问题,确定适宜的施氮量和筛选氮高效品种是应对这一问题的有效措施。本研究于2013年6月~2015年10月,在西北农林科技大学旱区农业教育部重点实验室试验田中进行,共包括两个试验。试验一:选取了陕西关中地区主栽的6个夏玉米(郑单958(ZD958)、中科11(ZK11)、先玉335(XY335)、武科2号(WK2)、秦单8号(QD8)和秦龙11(QL11)〕,设置了N0(0)、N1(86 kg/hm2)、N2(172 kg/hm2)和N3(258 kg/hm2)4个施氮量水平)。试验二:选取了陕西关中地区主栽的6个冬小麦品种〔(小堰22(XY22)、西农979(XN979)、新麦23(XM23)、轮选988(LX988)、武农148(WN148)和西农509(XN509)〕,设置了N0(0)、N1(105 kg/hm2)、N2(210 kg/hm2)和N3(315 kg/hm2)共4个施氮水平。分别研究了氮肥和基因型对夏玉米/冬小麦生长、生理、干物质和氮素累积及转运、土壤水氮环境等的影响,结果表明:(1)施氮对夏玉米/冬小麦生长生理指标的影响夏玉米/冬小麦全生育时期叶面积指数、叶绿素总量和净光合速率均随施氮量的增加而增加;不同基因型夏玉米相关指标的差异体现在全生育时期,而冬小麦主要在花期以后。施氮显着增加了夏玉米/冬小麦籽粒产量,但是过量施氮籽粒产量不会增加,甚至会降低。基于最大产量的施氮量存在年份的差异,总体介于86~172 kg/hm2之间;而冬小麦则介于105~210 kg/hm2之间。各基因型夏玉米产量总体表现出,ZD958=XY335>ZK11=WK2=QL11>QD8;而冬小麦产量表现出,XY22=XN509>LX988=XN979>XM23=WN148的关系。(2)施氮对夏玉米/冬小麦干物质(氮素)累积和转运的影响随施氮量的增加夏玉米/冬小麦干物质(氮素)累积量均显着增加。旱作条件下,夏玉米营养器官干物质转运量可能会出现负值,这意味吐丝后营养器官干物质累积量没有降低而是增加,这可能会对籽粒干物重的来源产生影响。夏玉米/冬小麦营养器官干物质(氮素)转运率及其转运对籽粒干物重(氮素)的贡献率均随施氮量的增加而减小,从另一角度讲,吐丝(花)后光合同化物(氮素)累积对籽粒干物重(氮素)的贡献随施氮量的增加而增加。营养器官氮素转运效率与地上部氮素累积量呈负相关,这意味着,选择氮素转运率低的品种可显着提高作物的氮素吸收效率。(3)施氮对夏玉米/冬小麦氮素利用率的影响旱作条件下,夏玉米/冬小麦氮素吸收效率、氮素利用效率和氮素利用率均随施氮量的增加而降低,其氮素利用率分别为13.3~30.5 kg/kg和18.1~27.3kg/kg。通过相关分析建立了夏玉米/冬小麦氮素利用率与氮营养性状之间的关系,结果表明,二者氮素利用率均与氮素吸收量、地上部干物质累积量,氮素累积量呈显着正相关;除此之外,与夏玉米营养器官氮素转运效率呈显着负相关,与籽粒氮含量无显着关系;而冬小麦与之相反。(4)高产及氮高效品种划分通过聚类分析法,对不同基因型表明夏玉米/冬小麦产量和氮素率用率进行划分,结果表明ZD958和XY335是基于高产氮高效的夏玉米品种,其产量和氮素利用率依次为(6483.0 kg/ha,19.9kg/kg)和(6358.1 kg/ha,20.1kg/kg);而XY22和XN509是基于高产氮高效的冬小麦品种,其产量和氮素利用率依次为(6586.9 kg/ha,24.2 kg/kg)和(6472.3kg/ha,22.5 kg/kg)。(5)施氮对夏玉米/冬小麦耗水量和土壤硝态氮累积量的影响夏玉米耗水规律随施氮量呈年际间变化;但冬小麦耗水量均随施氮量的增加而增加。随施氮量的增加夏玉米/冬小麦生育季土壤硝态氮累积量显着增加。本研究建立了夏玉米/冬小麦(施氮量-产量-硝态氮残留量)关系图;结果表明,随施氮量的增加籽粒产量不会线性增加,但成熟期硝态氮累积量却呈线性增加的趋势。基于最大夏玉米产量的施氮量区间为86~172 kg/hm2,对应的1m土层硝态氮累积量为166.5~265.9 kg/hm2。基于最大冬小麦产量的施氮量区间为105~210kg/hm2,对应的1m土层硝态氮累积量为111.5~177.4 kg/hm2。(6)夏玉米/冬小麦临界氮稀释曲线夏玉米氮素变化遵循幂指数函数。其中,平水年(2013a)当DM≥1.15 t/ha时,其表达式为Nc=21.91DM-0.31,当DM<1.15 t/ha时,其氮浓度常数Nc=22.3 g/kg;在干旱年(2014a)当DM≥0.63t/ha时,其表达式为Nc=21.91DM-0.14,当DM<0.63 t/ha时,其氮浓度常数Nc=26.5 g/kg。2种年型下N0处理的NNI均<1,表明均存在氮素亏缺现象,N3处理NNI均>1,表明均存在氮素盈余;氮营养指数最优(NNI=1)氮处理在2014年介于76~172 kg/hm2之间,而在2013年为172 kg/hm2。冬小麦氮素变化遵循幂指数函数。其表达式为:当LDM≥0.56 t/ha时,为Nc=3.96LDM-0.14,当LDM<0.56 t/ha时,其临界氮浓度常数Nc=4.32%,通过氮稀释曲线建立的氮营养指数(NNI),可以看出,在N0和N1施氮量下,NNI<1,呈现出氮营养亏缺,在N3施氮量下,NNI>1,呈现出氮营养过剩,而在N2施氮量下,NNI≈1,表明氮营养状况适宜,通过建立相对产量(RY)和氮营养指数(NNI)的关系,表明最佳施氮量为105~210 kg/hm2,氮量不足或者过量施氮都会降低作物产量。
高志娟[10]2017年在《水氮供应对柳枝稷和白羊草生长及种间关系的影响》文中提出土壤水分和氮肥是影响黄土丘陵半干旱区植物生长、分布以及竞争能力的主要因素。在包括氮沉降及降雨格局改变等全球气候变化背景下,通过研究本地种和引进种种间竞争能力及其与水氮供应条件的关系,对预测引进种潜在的生态风险,指导黄土丘陵区植被恢复及草地建设具有重要意义。柳枝稷(Pancium virgatum)为引进的多年生C4禾本科优良牧草,白羊草(Bothriochloa ischaemum)为禾本科多年生的C4草本植物,是黄土丘陵区优良的天然牧草之一。论文以两种禾草为研究对象,采用盆栽控制试验,按照白羊草和柳枝稷株数比设置了7种混播比例组合(12:0,10:2,8:4,6:6,4:8,2:10和0:12),通过设置3个水分供应水平[80%FC(field capacity,田间持水量),60%FC和40%FC]和3个氮素处理(0,0.05 and 0.1g纯N/kg干土),研究了二者光合生理特性、生物量累积和分配以及种间关系对水氮供应条件的响应,主要取得如下结果:1.在柳枝稷分蘖期,随着土壤水分供应水平的降低及干旱胁迫时间的延长,柳枝稷叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率和最大光化学效率均逐渐降低,且施氮处理的降低幅度大于不施氮处理;复水后各处理光合生理生态特征参数均能恢复到原有水平,但低水施氮下复水后的生物量显着低于对照,说明施氮会加重土壤干旱胁迫下柳枝稷的受胁迫程度。2.不同水分供应水平下,白羊草株高、单株生物量均小于柳枝稷,且混播条件下小于单播,柳枝稷则相反;在大多数处理中,白羊草竞争攻击力系数和柳枝稷相对竞争强度均为负值,且随水分供应水平降低而升高,表明水分条件的改善降低了白羊草的相对竞争能力,提高了柳枝稷的相对竞争能力。3.不同水氮供应条件下,柳枝稷叶片净光合速率,水分利用效率和非光化学淬灭系数均高于同条件下的白羊草,而最大光化学效率和光化学淬灭系数均值小于白羊草。混播下柳枝稷的净光合速率值较单播提高,而白羊草相反,表明与白羊草混播下提升了柳枝稷光合能力。4.白羊草株高和单株生物量较单播有所降低,而柳枝稷恰好相反,说明柳枝稷与白羊草混播促进了柳枝稷的生长。在80%FC和60%FC水分供应条件下,施氮可显着提高白羊草和柳枝稷的株高和单株生物量,且柳枝稷的增幅大于白羊草;在40%FC供应条件下,施氮对柳枝稷影响不显着。在不施氮条件下,各混播比例下两草种的总生物量无显着差异;在施氮条件下,均以柳枝稷单播的总生物量显着最高;而两草种生物量水分利用效率最大值为白羊草单播。5.在80%FC和60%FC条件下,随着氮供应水平的增加,白羊草的竞争攻击力系数值和柳枝稷的相对竞争强度值变小,白羊草相对竞争强度值变大;在40%FC水平下,随施氮水平增加,白羊草的竞争攻击力系数值和柳枝稷的相对竞争强度值变大,说明在80%FC和60%FC水平下施氮提高了柳枝稷的种间竞争能力,在40%FC水平下施氮提高了白羊草种间竞争能力。综上所述,水氮供应条件的改变影响了两种禾草的竞争能力。在低水低氮供应条件下,柳枝稷和白羊草种间竞争能力无显着差异。水氮供应条件的改善显着提高了柳枝稷的种间竞争力,说明在全球变化背景下,氮沉降增加和降雨格局的改变,将会影响引进种柳枝稷的生长与竞争能力,提升其扩展的生态风险。
参考文献：
[1]. 供水条件下施氮对作物产量及生理特性的影响[D]. 翟丙年. 西北农林科技大学. 2001
[2]. 关中冬小麦夏玉米水氮高效利用基因型差异的生理机制研究[D]. 张艳. 西北农林科技大学. 2009
[3]. 灌溉和施氮对甜叶菊光合特性和产量品质的调控[D]. 赵永平. 甘肃农业大学. 2014
[4]. 旱地秸秆覆盖条件下施氮对冬小麦生长和土壤性质的影响[D]. 芦俊俊. 西北农林科技大学. 2013
[5]. 干旱胁迫下氮素对玉米叶片衰老和叶片碳氮平衡的影响[D]. 熊炳霖. 中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心). 2016
[6]. 秸秆覆盖条件下灌水和施氮对旱地冬小麦产量、水肥利用及土壤温度的影响[D]. 董明蕾. 西北农林科技大学. 2011
[7]. 落叶松幼苗对干旱胁迫及氮添加的生理生态响应[D]. 李娜. 东北林业大学. 2014
[8]. 黄土高原南部半湿润区品种、施氮和栽培模式对冬小麦冠层特征和产量影响的集成效应[D]. 任书杰. 西北农林科技大学. 2004
[9]. 施氮对不同基因型玉米/小麦产量和水氮利用的影响[D]. 强生才. 西北农林科技大学. 2016
[10]. 水氮供应对柳枝稷和白羊草生长及种间关系的影响[D]. 高志娟. 西北农林科技大学. 2017