贾彦博[1]2008年在《水稻（Oryza sativa L.）钾高效营养的生理机制研究》文中研究说明钾是植物生长叁要素之一。随着农产品产量和品质的不断提高,作物对钾素的需要量也不断增加。然而,我国土壤普遍缺钾,尤其是在水稻生产体系中,约有70%以上的稻田处于钾素亏缺状态,土壤低钾胁迫已成为水稻高产优质的主要限制因素。水稻适应低钾胁迫的能力存在显着基因型差异,探讨水稻适应低钾的根际土壤化学、根系形态学、生理学和分子生物学机制,提出钾高效水稻基因型筛选和鉴定的性状指标,对于拓展植物营养学的研究领域,挖掘具有特异性能的水稻种质资源具有重要的理论价值和实践意义。本研究以大田试验筛选出的钾效率不同的水稻基因型为试验材料,研究了水稻适应低钾胁迫的大田响应以及根系的形态学及生理学特征;根系分泌物的组成特性以及对矿物钾的活化机制;通过研究水稻T-DNA插入突变体库中钾敏感和钝感突变体株系的差异,为今后水稻钾高效分子生物学研究打下基础。取得的主要研究结果如下:1.通过田间试验研究了不同供钾水平对8个水稻品种钾素吸收利用和稻谷产量的影响。研究结果表明,两种供钾水平下,水稻的稻谷产量、钾利用效率和各生育期地上部钾积累都存在显着的基因型差异。低钾胁迫显着降低水稻的稻谷产量和各生育期地上部钾积累量,显着提高水稻的钾利用效率。相关性分析表明,低钾胁迫下水稻生育前期(秧苗期+分蘖期)地上部钾积累量以及生育中期(抽穗期)地上部钾积累量与稻谷产量呈显着正相关;正常供钾条件下水稻生育前期地上部钾积累量与稻谷产量呈显着正相关。因此筛选和培育具有较高钾利用效率和在生育前期具有较强钾素积累特性的水稻基因型可能是缓解南方水稻土钾素严重缺乏的有效途径之一。2.在低钾条件下,水稻根重和根体积显着降低,但钾高效基因型的降幅小于钾低效基因型;适度低钾条件下,水稻根重和根体积呈增大趋势,且钾高效基因型的增幅大于钾低效基因型。但钾高效基因型根系总表面积、细根数大于钾低效基因型。钾高效水稻基因型根系吸收钾的K_m值、C_(min)值和β值都小于钾低效基因型,而I_(max)值在不同钾效率基因型间无规律性变化,说明水稻对低钾胁迫的适应性与根系对K~+的亲和力、生长介质中临界K~+浓度有关,而与水稻吸钾的最大速率无关。3.通过比较水稻钾低效基因型铜梁火种(TLHZ)和钾高效基因型HA-881043(HA)缺钾条件下的叶绿体结构和叶绿素荧光参数的差异,研究结果表明:净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)在低钾胁迫下降低,其中钾低效基因型比钾高效基因型降低的幅度要大,但胞间CO_2浓度(Ci)在两个基因型之间却是相反的趋势;这说明钾低效基因型的光合能力降低主要是由于抑制了光化学活性。叶绿素荧光测定结果表明:缺钾条件下,两水稻基因型的初始荧光(Fo)、可变荧光与最大荧光比(Fv/Fm)以及非光化学猝灭系数(NPQ)与对照相比均无显着性差异;两水稻基因型的可变荧光与最大荧光比(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(qP)、实际光化学效率(φPSⅡ)以及光合电子传递速率(ETR)与对照相比均有所下降,其中钾低效基因型(TLHZ)的降幅更大。说明缺钾对水稻叶绿素荧光参数的影响与其钾敏感性密切相关,F_v/F_m、qP、φPSⅡ和ETR四个叶绿素荧光参数可作为耐缺钾水稻品种快速筛选的参考指标。TEM分析结果表明:在缺钾处理条件下,钾低效基因型(HA-881043)比钾高效基因型(TLHZ)叶绿体结构受到更严重的破坏。4.采用营养液培养试验研究了低钾(-K)、正常供钾(CK)条件下钾高效基因型HA-881043和钾低效基因型铜梁火种的根系K~+吸收动力学参数,抗氧化酶活性,根系显微结构及对钾的吸收、积累差异。试验结果表明,2个基因型在耐低钾胁迫能力方面存在显着性差异。相对于对照(正常供钾),在低钾(-K)时,高效基因型HA-881043植株根系生物量极显着高于低效基因型铜梁火种,其根系MDA、Pro、SOD活性,及根系活力也明显高于低效基因型铜梁火种,这一规律也在根系显微结构中体现出来。表明根系MDA、Pro、SOD等抗氧化酶活性及根系活力可以作为比较水稻品种在耐低钾胁迫能力方面差异的评价指标之一。5.通过水培试验,研究了两种不同钾效率水稻基因型在不同的供钾水平下根系分泌物的组成特征以及对矿物钾的释放能力差异。通过大田试验研究了不同的供钾条件下,两种水稻种植前后根际土壤中不同形态钾的亏缺程度。结果表明,根系分泌物对含钾矿物中的钾具有明显的释放作用,其中钾素利用高效型水稻根系分泌物的释钾能力高于低效型,且根系分泌物中有机酸含量与释钾量呈显着正相关。不同基因型有机酸的分泌能力大小是造成土壤钾吸收利用差异的重要机理之一。6.从以粳稻日本晴为受体构建的经农杆菌介导的T-DNA插入水稻突变体库中获得了2个突变体株系,通过缺钾(5mg/kg)营养液培养筛选发现,两个水稻突变体株系对钾的利用效率不同,表型上与亲本有显着差异。通过PCR检测和潮霉素抗性分析表明:两个株系及其后代钾高效和低效的T3代不同单株与T2代都缺失分子标记Hyg,证明其性状与T-DNA插入突变无关。分析不同突变体株系在低钾条件下的根系形态和生理学机制,表明高效突变体株系相对于野生型有更强的钾积累能力,具有更发达的根系和完整的显微结构;而低效突变体株系则不具有这些特征。
李华[2]2001年在《水稻钾高效营养机制研究》文中研究指明水稻的钾营养吸收、利用效率在基因型间存在着差异，本研究以耐低钾水稻基因型的筛选试验为基础，以明确钾高效水稻基因型对不同钾水平反应的形态、生理和养分吸收特征为目的，对淹水条件下水稻根际微区土壤中钾的动态变化及养分吸收、积累和利用的规律进行了探讨。同时对杂交水稻生产中与钾吸收利用紧密相关的氮源形态、Fe~(2+)毒害作用进行了研究。主要研究结果如下：1、杂交水稻在植株生长发育及干物质积累等方面都具有明显的超亲优势，并强于常规稻。试验结果证明，杂交稻具有对硝态氮营养的杂种优势，其优势只有在钾素营养充足的情况下才能得以表现。外源氮素形态可影响钾的吸收利用，特别是低钾胁迫时以硝态氮为氮源可显着提高钾的利用效率。2、生长介质中Fe~(2+)浓度达到0.36mmol L~(-1)时，杂交稻即不能正常生长，只是没有出现显着的可观察到的铁毒症状（铜褐色斑点）。钾具有减轻高Fe~(2+)离子负效应的作用，并可改善植株的营养状况。试验结果证明，植株铁毒主要是由于铁在叶片中过度积累而造成的，钾对铁毒的缓解作用是通过抑制Fe~(2+)从根系向地上部，特别是向上位叶的运输来实现的。3、试验证明，钾高效水稻基因型和低效水稻基因型的形态学及养分利用特征存在着较大差异。低钾胁迫条件下，各水稻基因型的株高、根长、地上部干重、根系干重、植株体内钾含量及积累量均显着低于高钾处理条件，但钾高效基因型下降的幅度要显着小于钾低效基因型。4、仅用浓度、积累量、利用效率等指标的绝对值作为水稻耐低钾能力分类的依据，误差比较大。以正常供钾条件下各项指标作参照值，将低钾条件下水稻的各项指标与之进行比较，得出的相对值作为筛选水稻耐缺钾基因型的指标更为可靠。本研究采用整株相对干物重、整株相对钾积累量及整株相对钾利用率叁个指标，作为筛选主要依据，对供试134个水稻基因型进行鉴定排序，并依据对低钾的忍耐程度将其分为强、中、弱叁种类型。5、不同供钾水平对水稻吸收利用氮、磷、钾、钙、镁、钠、氯等都有影响，这些元素含量的变化使水稻体内阴阳离子平衡发生变化，进而影响到多种生理代谢活动。6、根际微区研究证明，土壤中各种形态钾之间存在着动态平衡，植株对近根土壤溶液中钾的吸收作用，打破了这种平衡，并导致交换态钾、非交换态钾及矿物钾的释放。依据质量作用定律，受不同施钾水平的影响，各种形态钾均得到了补充，但充实量不相等。根际微区土壤中义的亏缺与富集直接反映的是植物－土壤供求间的关系，当土壤K＋的供应大于植物吸收时，微区土壤中出现富集，反之则出现亏缺。7、不同供钾水平影响根际微区土壤PH变化，而PH的变化又影响水稻对土壤钾的有效利用。施钾有利于re‘“的氧化。re‘”的氧化、阴阳离于吸收不平衡及水稻根区CO。溶解作用可造成根际微区酸化现象。水稻根系能够活化并吸收利用土壤层间钾，这种活化作用与植株根际微区pH的下降密切相关。
薛欣欣[3]2016年在《水稻钾素营养特性及钾肥高效施用技术研究》文中提出钾是植物生长发育过程中必需的大量元素之一,在水稻的生命活动中广泛参与植株体光合作用、CO2的同化率、蛋白质合成、细胞渗透调节、气孔运动、酶活化、有机酸代谢及抗逆反应、籽实品质及产量形成等过程。伴随高产水稻品种的推广种植、复种指数的提高、肥料施用比例的失衡以及我国可溶性钾肥资源的严重紧缺,造成我国南方稻田土壤钾素出现严重亏缺,进而限制了水稻产量。在当前生产条件下,本文系统地研究了不同供钾水平下不同水稻品种的钾素营养特性及建立了钾素营养诊断指标;明确了不同水稻品种的钾肥适宜用量以及钾素效率差异;阐明了氮钾肥平衡施用及其在水稻生长发育过程中的互作效应;探讨了水稻-油菜轮作体系中维持作物产量及土壤肥力的钾肥适宜用量以及合理的运筹方式,以期为我国南方、特别是湖北省水稻生产中的钾素养分高效管理及农业可持续发展提供理论参考及技术支撑。主要研究结果如下。(1)适量施用钾肥显着增加水稻地上部干物质积累量、钾素积累量以及二者在各器官的积累量。水稻地上部干物质和钾素积累与移栽后天数符合Logistic生长曲线模型。干物质积累速率和钾素积累速率均随生育进程呈单峰变化特征,干物质最大积累速率出现时间平均为移栽后67.8 d,而钾素最大积累速率出现时间平均为移栽后44.0 d。施用钾肥使钾素快速积累持续时间延长了3.0 d,钾素最大积累速率增加了3.0 kg/(hm2·d)。施用钾肥明显降低了叶片和籽实器官钾素分配比例,增加了叶鞘和茎秆钾素分配比例,对根部钾素分配比例无明显影响;水稻生育期钾素积累主要集中在分蘖始期至齐穗期,占成熟期积累量的83.6%。(2)第二功能叶片钾含量以及顶1叶和顶4叶钾含量比值(LBKR1/4)均可作为水稻钾素营养诊断的指标。水稻主茎叶片和叶鞘的钾含量存在明显的叶位空间差异,各叶位钾含量对施钾量的响应程度表现为下部叶片(叶鞘)>上部叶片(叶鞘)、叶鞘>叶片。主茎各叶位叶片和叶鞘钾含量均与植株吸钾量和产量有显着的相关关系;基于第二功能叶稳定性和采样便捷性等特点,倘若以水稻主茎从上往下的第二功能叶作为诊断部位,以最佳产量的95%作为产量临界值标准,本研究条件下,当第二功能叶钾含量在分蘖初期、分蘖盛期、有效分蘖临界期、拔节期、孕穗期和齐穗期分别低于1.34%、1.58%、1.98%、2.09%、1.33%和1.27%时,则水稻植株处于钾素缺乏水平,需要补充钾肥以维持其正常的钾素需求。另外,LBKR1/4与植株吸钾量及稻谷产量也均具有极显着的指数关系,利用LBKR1/4作为水稻钾营养诊断指标可以消除因生育期不同而造成的差异;当各生育期的LBKR1/4>1.10时,需要补施钾肥,否则存在减产的风险。(3)在土壤缺钾条件下,增施钾肥显着提高稻谷产量,平均增幅为18.9%。不同水稻品种的适宜钾肥用量存在较大差异,变幅为67.6~164.0 kg K2O/hm2。各品种百千克籽粒需钾量随供钾水平的增加而显着增加,在不施钾和施钾处理下的变幅分别为1.05~1.62 kg和1.40~3.59 kg。各品种钾素利用效率随供钾水平增加而显着降低。根据缺钾胁迫下的稻谷产量以及钾素利用效率、施钾增产率和钾肥适宜用量等指标对8个水稻品种的钾效率进行评价,可以得出华安3号(NO.4)和金优527(NO.7)属于高产高效且高响应易满足型品种,该类型品种可以在土壤供钾水平较低的地区种植,通过少量施用钾肥,可以获得较高的水稻产量和钾肥效率以及达到节约钾肥资源的目的。(4)与氮钾肥均不施用的处理相比,氮钾肥配施处理下两年的稻谷增幅最高可分别达42.2%和62.9%;氮钾肥配比为180 kg N/hm2和120 kg K2O/hm2较为合理,其与单施氮肥和单施钾肥相比,稻谷增幅分别为17.6%和41.1%。氮钾肥合理配施通过增加每穗粒数来提高稻谷产量,其直接通径系数为1.017,总通径系数为0.920。氮钾交互效应对稻谷产量及钾素吸收量均具有显着的影响。氮钾肥合理配施显着提高肥料利用率,氮、钾肥用量分别为180 kg N/hm2和120 kg K2O/hm2时的肥料利用率较高,氮肥和钾肥农学利用率分别为12.6 kg/kg和13.5 kg/kg,吸收利用率分别为51.5%和83.9%。随钾肥用量的增加及生育期的推进,水稻叶片SPAD值对氮肥施用的响应程度随之增加;缺氮加快下部叶片的黄化与衰老。缺钾在施氮条件下造成叶片中可溶性糖大量积累,进而导致比叶重增加;水稻叶色(叶绿素含量)在不施氮条件下不受缺钾的影响,而在施氮条件下,缺钾造成水稻叶片单位质量及单位叶面积氮含量和叶绿素含量显着增加,则为田间条件下水稻叶色呈现暗绿的主要原因,从而影响生育期氮素植株营养诊断。(5)不同生态区水稻-油菜轮作条件下,施用钾肥可增加作物产量;油菜产量增幅(7.0~32.6%)明显大于水稻产量增幅(2.8~9.1%),且作物产量增幅均随种植年限的延长而增加。在第一个轮作周期内的作物产量增幅在各试验点间的大小顺序表现为:蕲春(砂质粘土)>武穴(壤土)>赤壁(粉质粘壤)>荆州(粉砂粘壤)。作物产量增幅与初始土壤速效钾和缓效钾含量呈显着的负相关关系(P<0.05)。从不同试验点轮作后的钾素表观平衡情况可以看出,不管施钾与否,轮作周期总的钾素表观平衡均表现为亏损状态,变幅为133.0~962.2 kg K/hm2,但通过施用钾肥缓解这种负平衡,并且在不同试验点K2水平时,钾素亏缺水平在允许亏缺范围内。在连续种植条件下,不施钾和低钾处理的土壤交换性钾和非交换性钾含量始终低于施钾处理。不同试验点,水稻和油菜季钾肥用量在90~180 kg K2O/hm2条件下可以获得较高产量及维持0~20 cm和20~40 cm的土壤钾含量。(6)水稻-油菜轮作系统中,水稻季钾肥的后效比油菜季钾肥后效明显。对于轮作系统而言,K90-45处理(水稻季和油菜季各施用90 kg K2O/hm2和45 kg K2O/hm2)和K90-90(水稻季和油菜季各施用90 kg K2O/hm2)处理的作物产量、农学利用率和吸收利用率均较高;然而K90-45处理相比K90-90处理,可适当减少轮作系统中钾肥的施用量。综合来看,在钾肥资源紧缺的情况下,稻-油轮作系统中钾肥施用可以遵循水稻季偏施,油菜季减量的原则。
张宁[4]2015年在《氮钾双高效水稻品种筛选及其生理机制研究》文中研究表明本研究通过对18个不同基因型水稻进行两次苗期水培试验,筛选出氮钾双高效型水稻品种。通过水培法对钾高效与氮效率不同的水稻品种的根系形态特征和生理特征进行了研究,同时研究了钾高效与氮效率不同的水稻品种在分蘖期、拔节期、孕穗期、齐穗期、成熟期在不同氮钾组合处理下硝酸还原酶、抗氧化酶、抗性生理机制、光合生理机制及其与产量的相关性分析,以期探明水稻的形态特征、抗性生理指标、光合生理指标与产量的关系,筛选氮钾双高效型水稻品种的时期、间接指标,为高产高效栽培提供理论依据。本研究的主要结果如下:1.通过低钾(5mg/L)胁迫处理下的水培试验,以相对耐低钾指数为评价指标,采用主成分分析和综合评价法,对18份水稻品种进行分类。结果表明:16个钾效率的相关性状在18个水稻基因型间的差异均达到显着或极显着水平。主成分分析表明:前5个主成分累计贡献率达到90.972%,已包含了大部分的信息,能够基本反映整体状况。其中相对植株干重、相对茎叶干重、相对根部干重、相对根冠比、相对茎叶吸钾量、相对植株吸钾量在5个主成分中的比重较大,可以作为水稻苗期钾高效种质资源筛选的指标。综合评价结果表明:湛优2009得分最高,为2.2753,特优524次之,得分为2.2545,均为最耐低钾水稻品种;黄丰占、黄华占、博优晚叁、Ⅱ优3550等6个品种为中等耐低钾水稻品种;博优043得分最低,为-1.8583,为低钾敏感型水稻品种。2.通过低氮(5mg/L)胁迫处理下的水培试验,以相对耐低氮指数为评价指标,采用主成分分析和综合评价法,对8份钾高效型水稻品种进行分类。结果表明:15个氮效率相关性状在两种氮水平间及各水稻基因型间均具有极显着的差异性。主成分分析表明,根据特征值大于1来进行提取主成分的原则,本研究可以提取出4个主成分,且前4个主成分累计贡献率已达到91.287%,已包含了大部分信息,基本能够反映整体状况。综合评价结果表明,在8个耐低钾水稻品种中,齐华占得分最高,为1.6624,其次为黄华占,为1.5192,均为氮高效水稻品种;特优524得分为0.4234,为氮中效型水稻品种;湛优2009、Ⅱ优3550得分分别为-1.4041、-1.3087,为氮低效型水稻品种。但并不是所有的钾高效水稻品种都是氮高效水稻品种,这说明钾高效基因型与氮效率之间并没有必然的联系,控制钾高效和氮高效的基因可能不在同一个基因位点上,但还需要利用分子生物学手段加以验证。3.通过水培试验对筛选出的氮钾双高效水稻品种(齐华占、黄华占)、钾高效氮低效水稻品种(湛优2009、Ⅱ优3550)进行根系形态特征和生理特征的研究。结果表明:不同氮效率型水稻品种的根系形态特征指标和生理特征指标差异在两种氮水平下均达到显着水平,低氮胁迫下,两种氮效率型水稻的根系干重、根系体积、总吸收面积、活跃吸收面积、活跃吸收面积比、α-NA氧化量均低于正常供氮水平下的,而根冠比、比表面积则呈相反趋势;氮高效型水稻的相对根系干重、相对根系体积、相对总吸收面积、相对活跃吸收面积、相对活跃吸收面积比、相对比表面积均大于氮低效型,但是这些根系形态和生理指标在两种氮水平下的值不一定大于氮低效型,说明氮高效型水稻品种的相对耐贫瘠能力强,但不一定是高效吸收型。4.通过土培试验对筛选出的氮钾双高效水稻品种(齐华占、黄华占)、钾高效氮低效水稻品种(湛优2009),在整个生育期内进行生理机制和光合机制研究。结果表明:低氮、低钾胁迫均降低了NR活性、POD、CAT活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量,但氮高效型水稻受胁迫影响要低于氮低效型;在低氮、低钾胁迫下,丙二醛的含量增加,且随着胁迫程度的加强而增加,但氮高效型水稻受损程度要低于氮低效型。相关性分析表明:在整个生育期内,不同处理下,丙二醛含量与产量均呈负相关关系,CAT活性与产量均呈正相关关系,其它指标与产量的关系在不同生育期变化规律不尽相同。因此可以将丙二醛含量、CAT活性作为筛选氮高效型水稻的指标。低氮、低钾胁迫均会降低水稻的光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量,增加水稻胞间CO2浓度,但光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、叶绿素含量受低氮胁迫的影响较大,气孔导度受低钾胁迫的影响较大。相关性分析表明:不同生育期各个光合作用指标与产量的相关性规律不一致,但在分蘖期、齐穗期、成熟期与产量的相关型较好,光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量均与产量呈正相关,而胞间CO2浓度与产量呈负相关,因此可以将分蘖期、齐穗期、成熟期的光合作用指标作为筛选氮高效型水稻的生理指标。
王为木[5]2003年在《水稻适应土壤低钾营养胁迫的机理研究》文中指出钾是植物生长叁要素之一。随着农产品产量和品质的不断提高，作物对钾素的需要量也不断增加。然而，我国土壤普遍缺钾，尤其是在水稻生产体系中，约有70％以上的稻田处于钾素亏缺状态，土壤低钾胁迫已成为水稻高产优质的主要限制因素。我国钾肥资源短缺，研究水稻适应低钾土壤胁迫的机理对高产优质高效农业生产具有重要理论和实践意义。水稻适应低钾胁迫的能力存在显着基因型差异，探讨水稻适应低钾的根际土壤化学、根系形态学、生理学和遗传学特征，提出钾高效水稻基因型筛选和鉴定的性状指标，对于拓展植物营养学的研究领域，挖掘具有特异性能的水稻种质资源具有重要的理论价值和实践意义。本研究以大田试验筛选出的钾效率不同的水稻基因型为试验材料，研究了水稻适应低钾胁迫与水稻根系的形态学及吸收动力学特征、植株体内钾与氮磷钠等养分的交互作用的关系：探讨了水培条件下钾高效基因型快速筛选的可能性和评价指标；建立了淹水条件下水稻根际营养的研究方法，并以此为手段，研究了钾高效水稻基因型根际钾素形态转化特征、钠和铵对其根际钾转化和吸收的影响等进行了较全面系统的研究。主要研究结果归纳如下： 1．在低钾条件下，水稻根重和根体积显着降低，但钾高效基因型的降幅小于低效基因型；适度低钾条件下，水稻根重和根体积呈增大趋势，且低效基因型的增幅大于高效基因型。但低效基因型根系总吸收面积、活跃吸收面积和比表面积受低钾的抑制程度大于钾高效基因型。钾高效水稻基因型根系吸收钾的K_m值大于低效基因型，C_(min)，值和β值前者显著小于后者，而I_(max)值在不同钾效率基因型间无规律性变化，说明水稻对低钾胁迫的适应性与根系对K~+的亲合力、生长介质中临界K~+浓度有关，而与水稻吸钾的最大速率无关。 2．与正常供钾相比，缺钾条件下生长的水稻植株含氮量增大，但钾低效基因型的增幅小于高效基因型，N／K值也表现出相同的变化趋势。缺钾时水稻植株的含钠量也显着增大，且低效基因型明显高于钾高效基因型，钠积累和Na／K值也表现出相同的规律。水稻磷素和镁素营养受供钾水平的影响与其适应低钾胁迫能力无明显关系。 3．田间条件下对土壤缺钾具有较强适应性(相对经济产量较高)的水稻基因型在营养液培养时也体现出钾高效营养的特性，表现为缺钾与正常供钾条件下该基因型体内钾积累量的比值(RKA)较低效基因型大。水稻不同农艺性状与钾效率大小密切相关，其中植株钾含量和钾积累量相关性最大；植株干重、根数、株 — —高、鞘高、最上展开叶长和根冠比居中；最大根长、叶龄和出叶速度的反应最不敏感。 4．以相对整株钾积累量（RWKA）作为筛选标准，通过相关分析和变异性分析表明，水稻各测定指标绝对值的大小不能表征水稻钾效率的差异。综合比较水稻在缺钾与正常供钾条件下各农艺指标的相对值，确定相对根系（地上部、整株）干物重可作为水培条件下快速筛选钾高效水稻基因型的评价指标。 5．设计制作了水稻淹水培养模型，建立了水稻根际钾素营养研究方法。试验表明，该培养模型具有制作简便、价格低廉、对土壤扰动小、取样准确等特点。通过序列提取法，可以充分反映出水稻根际土壤钾素的迁移和形态转化特征。 6．采用特制的根际培养装置研究表明，土壤钾素受水稻生长的影响范围至少可达距离根表 10rum的土层。缺钾条件下，易交换态速效钾和可交换态速效钾在距水稻根表 10mm内都表现为明显的亏缺，且钾低效水稻基因型的亏缺率显着大于高效基因型。易释放态缓效钾和难释放态缓效钾的亏缺主要表现在距根3mm内根际土壤中，但前者的亏缺程度较小，且在不同钾效率水稻基因型间的差异很小，而后者的亏缺更为明显，其中钾高效基因型的亏缺率显着高于低效基因型。施钾条件下，各形态钾素仍表现为一定的亏缺，但其亏缺程度在不同水稻基因型根际土壤间的差异程度减小。研究还显示，无论从绝对量上还是与正常供钾比较的相对量上看，缺钾条件下钾高效水稻基因型植株钾积累量都高于低效基因型。这些结果证明，与钾低效水稻基因型相比，高效基因型在土壤缺钾时不仅能从土壤中吸收更多的速效钾，而且具有更强的利用土壤缓效钾，尤其是难释放态缓效钾的能力。 7．种植水稻使根际土壤pH值降低，其中在低钾土壤上表现更为明显，且在距根0～4mm土层内降幅最大。根际土壤pH值的降低幅度与水稻吸收钾量的大小有密切关系，在低钾土壤中，钾高效水稻基因型的吸钾量大于低效基因型，其根际土壤pH的降幅也大于后者。而pH值的降低有助于缓效钾的释放，这对于高效基因型是极为有利的。在水墙条件下，钾高效水稻基因型使培养液pH值的降低幅度大于低效基因型。 8．施钠使缺钾土壤易交换态速效钾含量降低 8．sing kg”‘，降幅为 34刀％，可交换态速效钾含量降低 3刀mg kg”‘，降幅为 25．3％；而易释放态缓效钾含量升高13石mgkg－’，难释放态缓效钾含量基本没有变化。表明，施钠进一步降?
车升国[6]2015年在《区域作物专用复合（混）肥料配方制定方法与应用》文中研究指明化肥由低浓度到高浓度、由单质肥到复合(混)肥、复合(混)肥由通用型走向专用化,是世界肥料发展的主要趋势。我国幅员辽阔,土壤、气候和作物类型复杂多样,农业经营以小农经济为主,规模小、耕地细碎化。因此,区域化、作物专用化是我国复合(混)肥料发展的重要方向。本文根据我国不同类型大田作物的区域分布特点,系统研究区域作物需肥规律、气候特性、土壤特点、施肥技术等因素,开展区域作物专用复合(混)肥料配方制定方法与应用研究。主要结果如下：(1)根据农田养分投入产出平衡原理,研究建立了“农田养分综合平衡法制定区域作物专用复合(混)肥料农艺配方的原理与方法”。该方法通过建立农田养分综合平衡施肥模型,确定区域作物氮磷钾施肥总量以及基肥和追肥比例,从而获得区域作物专用复合(混)肥料一次性施肥、基肥、追肥中氮磷钾配比,也即复合(混)肥料配方。通过施肥模型确定区域作物专用复合(混)肥料氮磷钾配比,使作物产量、作物吸收养分量、作物带出农田养分量、肥料养分损失率、养分环境输入量、土壤养分状况、气候生态等因素对区域作物专用复合(混)肥料配方制定的影响过程定量化。根据区域作物施肥量来确定作物专用复合(混)肥料配方,生产的作物专用复合(混)肥料可同时实现氮磷钾叁元素的精确投入。(2)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域小麦农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而获得区域小麦专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域小麦专用复合(混)肥料配方。我国小麦专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.40：0.31,基肥配方氮磷钾比例为1：0.65：0.51。不同区域小麦专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北春小麦区1：0.42：0.15、1：0.60：0.21；黄淮海冬小麦区1：0.45：0.40、1：0.79：0.70；黄土高原冬小麦区1：0.50：0.09、1：0.77：0.14；西北春小麦区1：0.47：0.47、1：0.80：0.81；新疆冬春麦兼播区1：0.27：0.25、1：0.65：0.59；华东冬小麦区1：0.42：0.38、1：0.61：0.54；中南冬小麦区1：0.24：0.28、1：0.35：0.43；西南冬小麦区1：0.34：0.26、1：0.57：0.43；青藏高原冬春麦兼播区1：0.62：0.70、1：1.04：1.17。(3)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域玉米农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域玉米专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域玉米专用复合(混)肥料配方。我国玉米专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.40：0.30,基肥配方氮磷钾比例为1：0.93：0.69。不同区域玉米专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北春播玉米区1：0.65：0.52、1：1.39：1.11；黄淮海平原夏播玉米区1：0.37：0.18、1：0.62：0.30；北方春播玉米区1：0.45：0.08、1：1.73：0.32；西北灌溉玉米区1：0.39：0.36、1：0.95：0.86；南方丘陵玉米区1：0.27：0.40、1：0.50：0.73；西南玉米区1：0.41：0.29、1：1.22：0.87。(4)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域水稻农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域水稻专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域水稻专用复合(混)肥料配方。我国水稻专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.44：0.56,基肥配方氮磷钾比例为1：0.75：0.96。不同区域水稻专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北早熟单季稻区1：0.47：0.18、1：0.94：0.35；华北单季稻区1：0.35：0.28、1：0.61：0.50；长江中下游平原双单季稻区晚稻1：0.29：0.58、1：0.49：0.98,早稻1：0.34：0.37、1：0.57：0.63,单季稻1：0.53：0.95、1：0.92：1.63；江南丘陵平原双单季稻区晚稻1：0.42：0.75、1：0.63：1.12,早稻1：0.44：0.80、1：0.67：1.22,单季稻1：0.51：0.45、1：0.75：0.67；华南双季稻区晚稻1：0.33：0.50、1：0.61：0.92、早稻1：0.39：0.74、1：0.71：1.36；四川盆地单季稻区1：0.58：0.83、1：1.05：1.49；西北单季稻区1：0.53：0.30、1：0.90：0.52；西南高原单季稻区1：0.77：0.97、1：1.32：1.66。(5)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域马铃薯农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域马铃薯专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域马铃薯专用复合(混)肥料配方。我国马铃薯专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.31：0.89,基肥配方氮磷钾比例为1：0.54：1.59。不同区域马铃薯专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：北方一作区1：0.39：0.56、1：0.53：0.77；中原二作区1：0.39：0.58、1：1.10：1.62；南方二作区1：0.15：1.04、1：0.26：1.85；西南混合区1：0.47：1.55、1：0.79：2.60。(6)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域油菜农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域油菜专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域油菜专用复合(混)肥料配方。我国油菜专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.73：0.70,基肥配方氮磷钾比例为1：1.16：1.11。不同区域油菜专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：春油菜区1：0.70：0.55、1：0.80：0.63；长江下游冬油菜区1：0.50：0.24、1：0.86：0.40；长江中游冬油菜区1：0.60：0.56、1：1.13：1.07；长江上游冬油菜区1：1.00：1.20、1：1.20：2.34。(7)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域棉花农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域棉花专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域棉花专用复合(混)肥料配方。我国棉花专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.37：0.65,基肥配方氮磷钾比例为1：0.67：1.17。不同区域棉花专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：黄河流域棉区1：0.45：0.94、1：0.84：1.76；西北内陆棉区1：0.44：0.44、1：0.74：0.73；长江流域棉区1：0.24：0.65、1：0.45：1.20。(8)根据农田士壤养分综合平衡施肥模型,确定区域花生农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域花生专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域花生专用复合(混)肥料配方。我国花生专用复合(混)肥料配方全国一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.35：0.85,基肥配方氮磷钾比例为1：0.48：1.10。不同区域花生专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北花生区1：0.22：0.69、1：0.35：1.11；黄河流域花生区1：0.59：0.86、1：0.76：1.10；长江流域花生区1：0.31：0.90、1：0.48：1.40；东南沿海花生区1：0.35：1.07、1：0.78：2.41。(9)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域大豆农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域大豆专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域大豆专用复合(混)肥料配方。我国大豆专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.43：0.52,基肥配方氮磷钾比例为1：0.43：0.52。不同区域大豆专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：北方春大豆区1：0.43：0.33、1：0.43：0.33；黄河流域夏大豆区1：0.6：0.72、1：0.73：0.87；长江流域夏大豆区1：0.48：0.79、1：0.48：0.79；南方多熟制大豆区1：0.60：1.07、1：0.60：1.07。
苏是浒[7]2013年在《钾高效水稻品种筛选及其机理研究》文中研究指明本文采用盆栽试验，以22个不同基因型水稻品种为材料，通过施钾与不施钾处理研究了水稻的主要农艺性状和幼穗分化后期的主要生理性指标，通过差异分析、相关性分析和因子分析，综合了收获指数等多个与钾效率密切相关的指标，按综合指数大小筛选3个钾高效品种，2个钾效率中等品种，1个钾低效品种。然后进一步通过盆栽试验，在4个钾水平条件下对其生理特性和生物学特性进行了研究，探讨了不同基因型水稻品种钾营养差异的机理。主要研究结果如下：(1)在不施钾和正常施钾条件下，收获指数、相对产量、相对分蘖数、相对穗粒数可以作为综合指数的主要指标，结合考虑相对叶绿素和相对株高，筛选出6个水稻品种，其中3个钾高效品种，包括特优2089、特优524、黄丰占；2个钾效率中间品种，包括特优248和和五广占；1个钾低效品种为黄莉占，为进一步研究钾高效的生理机制提供基础材料。(2)在低钾条件下钾高效品种收获指数、生物量、产量、结实率明显大于钾效率低的品种，并且同钾水平下的不同处理差异显着。但是随着钾水平的提高，上述性状在K1处达到最大值，以后趋于稳定。(3)不管是钾高效品种还是钾低效品种在不同钾水平下的穗粒数、千粒重、穗长、株高等农艺性状差异不明显。(4)水稻钾高效品种叶绿素含量较其他品种要高，且同一钾水平下不同品种之间叶绿素含量差异显着。(5)水稻钾高效品种在低钾的条件下，其可溶性糖和可溶性蛋白含量均高于其他品种。而脯氨酸含量则是钾高效品种含量低于其他品种，各品种之间差异变化不一，说明钾素影响脯氨酸含量的变化。(6)钾高效品种在低钾条件下POD的活性变化较大，而CAT活性变化较小，说明抗氧化酶的活性与钾效率的关系密切。
姜存仓[8]2006年在《不同基因型棉花对钾的反应差异及其机理研究》文中提出棉花是主要经济作物之一，缺钾对其产量和品质有较大影响。我国钾资源缺乏，筛选钾高效棉花种质资源，进行钾营养性状改良，是缓解棉花对钾需求的途径之一。从不同系谱(斯字棉、金字棉、柯字棉、德字棉、岱字棉)中收集86个基因型，进行筛选鉴定，开展水培、土培、根箱和钾耗竭试验等，对钾高、低效基因型营养机理差异进行研究，获得了如下主要研究结果： 1．提出了棉花苗期合适的筛选方法： 确定用营养液方法进行棉花苗期筛选，一个月就出现缺钾症状，且各个基因型有明显差异； 2．提出了溶液培养条件下棉花生长适宜钾浓度、钾临界浓度 由水培钾浓度梯度分组试验，确定低钾处理钾浓度为1.0mg／L，适宜钾浓度为20mg／L； 3．筛选获得了钾高效和钾低效棉花基因型： 经过分次、分步筛选和鉴定，获得了1个钾高效高潜基因型103，1个钾低效低潜基因型122。 4．不同棉花基因型营养液筛选培养，初步探索钾营养高效和低效苗期生理差异。 4．1 生长：低钾培养1周地上部和根部既出现缺钾症状，但高效基因型的缺钾症状较轻。 4．2 钾含量和积累量：低钾处理钾含量和积累量低于适钾处理。低效基因型对钾反应敏感，钾积累量受不同钾处理影响大，高效基因型受不同钾水平的影响较小，反应较为迟钝。 4．3 分配能力：高效基因型干物质冠／根比大，较少的根系物质维持较多的地上部生长；其单株钾积累量较大，且地上部钾积累量占较大比重，表明其吸收和转运钾素的能力较强； 4．4 对叶绿素的影响：缺钾时高效基因型叶绿素是上部叶大于下部叶，低效基因型则相反； 4．6 对POD、SOD酶的影响：缺钾时POD活性增幅较大而SOD较小，SOD酶活性为高效低潜基因型＞高效高潜基因型＞低效低潜基因型＞低效高潜基因型。 5．全生育期土培试验，研究钾高效高潜基因型103和低效低潜基因型122产量和品质及其营养生理机制的差异。 5．1 形态差异：高效高潜基因型103根量多、根系分布区域面积广、须根密度大，其吸收和活化土壤中钾的范围较大。低效低潜基因型122的根系数量较少，根系分布在中、上部，根系密度少，对土壤中钾吸收能力较弱。 5．2 农艺性状及产量：高效高潜基因型103结桃数多、果节数多、脱落率低，且103的结桃主要集中在“伏桃”。103的衣分高而子指较低，其能把较多养分转移到皮棉，以获得较高的经济产量；低效低潜基因型122的脱落率在各个时期均最高，
赵欣[9]2013年在《商陆高亲和性钾转运体基因PaHAK1的功能研究》文中研究说明K+是植物生长发育过程中不可或缺的营养成分之一。植物对钾离子的吸收通常由根细胞质膜上的低亲和性K+转运系统和高亲和性K+转运系统共同完成。野生商陆是一种钾含量极高的植物,可在低K+环境下正常生长,有研究表明这可能与体内高亲和性K+转运系统的高表达量有关。为了研究商陆PaHAK1基因的功能以及筛选获得转PaHAK1基因水稻钾高效吸收株系,本研究通过农杆菌介导的浸花法转化模式植物拟南芥来研究PaHAK1基因的功能,并对已得到的转PaHAK1基因水稻日本晴株系进行分子鉴定与表型分析,采用溶液培养法,分析转PaHAK1水稻株系在不同K+浓度梯度培养液中对K+的吸收动力学参数,并筛选出K+吸收能力强的水稻株系。得出如下结果：1成功构建了过表达载体pWM101-PaHAK1,以农杆菌介导的浸花法转化了拟南芥突变体hak5、akt1。PCR检测结果表明获得了阳性的转PaHAK1基因拟南芥植株。2分别提取转PaHAK1基因拟南芥和转PaHAK1基因水稻的叶片组织RNA进行半定量PCR检测。结果表明,PaHAK1基因在拟南芥和水稻中均得到表达。3转PaHAK1基因拟南芥的表型分析表明,转基因植株表现出叶柄较长,叶片较大,开花延迟。4拟南芥突变体hak5、akt1功能回复试验表明在低钾胁迫后转PaHAK1基因拟南芥突变体能恢复生长,说明PaHAK1是高亲和性钾转运体,在低K+情况下参与K+的吸收与转运作用。5转PaHAK1水稻的表型分析表明,转基因水稻在低K+浓度下比日本晴的长势稍好,高K+浓度时两者长势相当,推测PaHAK1基因在低K+水平下表达,并发挥高亲和性K+吸收的功能。6转PaHAK1基因水稻株系K+吸收动力学分析显示,全部转PaHAK1水稻株系在低K+浓度情况下,均有较小的Km和Cmin值,大多数转PaHAK1水稻株系在中高K+浓度条件下的Km和Cmin值也较小。而转基因株系4无论处于低K+还是高K+浓度时,都具有低Km、低Cmin和高Imax的特征,适合在广泛的钾营养环境条件下生长,筛选出转基因株系4为K+吸收能力强的钾高效水稻株系。
韩新爱[10]2007年在《马铃薯低钾胁迫反应类型及其钾营养特性研究》文中指出为探讨不同马铃薯品种低钾胁迫反应类型的差异及其机理，本试验首先将不同基因型马铃薯品种(系)以沙培盆栽种植，设置低钾和正常钾(对照)两个处理，通过测定各品种(系)两种处理下的产量，筛选出钾高效品种(系)：N6-22、中农Ⅷ-1、J-阿坝、疫红皮、971-12和中农Ⅷ-3；耐低钾品种(系)：中农Ⅷ-2、高原七号、米拉、901-1-26、疫红皮、川芋5号。再从以上所筛选出的品种(系)中选取各具代表性的钾高效材料N6-22和耐低钾材料中农Ⅷ-2及中间型材料合作88进行不同钾浓度下的盆栽(0、5、10mmol／L，K~+)与水培试验(0、5、10、15、20mmol／L，K~+)，对植株的五个生长时期的干物质积累量以及与钾相关的部分生理指标进行测定，分析不同钾营养类型品种(系)对钾的吸收、运转、利用的差异性。试验得出以下主要结论。在低钾下，N6-22的单株产量极显着高于供试品种(系)的平均值，中农Ⅷ-1、J-阿坝、疫红皮、971-12和中农Ⅷ-3显着高于平均值，以上6个品种(系)为钾高效品种(系)；中农Ⅷ-2、高原七号、米拉、901-1-26、疫红皮、川芋5号6个品种(系)低钾相对产量均大于95％，为耐低钾品种(系)。研究表明钾营养对块茎产量、水分含量和淀粉含量均存在显着影响：低钾显着降低了马铃薯块茎产量和块茎水分含量，而对淀粉含量变化因品种(系)而异。同时，低钾胁迫导致马铃薯块茎产量的降低，主要与块茎内水分含量的减少有关。随着钾浓度的升高，不同马铃薯品种的干物质积累量随之增加，各品种的积累高峰期均在播后90d，整个生育期来看，积累速率均为“慢-快-慢”的S型趋势。其中钾高效品种N6-22，干物质总积累量较大，且在生育后期干物质减少量缓慢，有利于干物质的进一步的积累，耐低钾品种中农Ⅷ-2则表现为根物质积累量较小，且不同钾浓度间差异不显着。以上两个品种不同钾浓度下的干重平衡期均出现在播后70d-90d，而合作88在0、5 mmol／L下干重平衡期出现滞后现象，而在播后90d-120d间，可见低钾对合作88的影响大于其他两个品种。各马铃薯植株中根、茎、叶的钾含量在播后30d即苗期较高。耐低钾品种中农Ⅷ-2根中钾含量较少，而块茎中钾含量较大，且在生育后期有明显的钾外排现象：N6-22茎中钾含量后期下降较慢，且在成熟期钾含量显着高于其它两个品种，这可以使碳水化合物在后期的运输得到保证，同时该品种块茎中钾含量较小，但块茎中钾利用效率高，且水分含量较其它品种高，但不同浓度间水分含量差异不显着。从根系分泌有机酸来看，耐低钾品种中农Ⅷ-2在不同钾浓度下均高于其它两个品种，且根系草酸分泌较多，溶解土壤钾能力最强，这可能是其耐低钾的主要机制。另外，中农Ⅷ-2吸入体内的钾多分布于叶、茎和块茎中，而根中相对较少，这也可能有利于其耐低钾性状的表现。N6-22具有钾高效性状则可能是通过后期茎中较高的钾含量来协调光合产物的运输和积累，同时对块茎中钾的高效利用使之在低钾条件下达到较高的产量。
参考文献：
[1]. 水稻（Oryza sativa L.）钾高效营养的生理机制研究[D]. 贾彦博. 浙江大学. 2008
[2]. 水稻钾高效营养机制研究[D]. 李华. 浙江大学. 2001
[3]. 水稻钾素营养特性及钾肥高效施用技术研究[D]. 薛欣欣. 华中农业大学. 2016
[4]. 氮钾双高效水稻品种筛选及其生理机制研究[D]. 张宁. 广东海洋大学. 2015
[5]. 水稻适应土壤低钾营养胁迫的机理研究[D]. 王为木. 浙江大学. 2003
[6]. 区域作物专用复合（混）肥料配方制定方法与应用[D]. 车升国. 中国农业大学. 2015
[7]. 钾高效水稻品种筛选及其机理研究[D]. 苏是浒. 广东海洋大学. 2013
[8]. 不同基因型棉花对钾的反应差异及其机理研究[D]. 姜存仓. 华中农业大学. 2006
[9]. 商陆高亲和性钾转运体基因PaHAK1的功能研究[D]. 赵欣. 湖南农业大学. 2013
[10]. 马铃薯低钾胁迫反应类型及其钾营养特性研究[D]. 韩新爱. 四川农业大学. 2007
标签：农作物论文; 水稻论文; 基因型论文; 钾肥论文; 水稻品种论文; 土壤改良论文; 土壤结构论文; 土壤分类论文; 土壤检测论文;