發(fā)布時間：2017-12-10 21:25

  本文關(guān)鍵詞：玉米冠層—根系—土壤系統(tǒng)氮素吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)的品種差異及生理機(jī)制

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【摘要】：我國玉米生產(chǎn)的氮肥利用效率僅為30%-35%,過量的氮肥投入不但造成成本偏高和肥料浪費(fèi),還引發(fā)了一系列資源環(huán)境問題,發(fā)掘品種氮素高效利用潛力是提高氮肥利用效率的重要途徑之一,而探討玉米品種間氮素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的差異及其生理機(jī)制對于氮高效品種選育和栽培調(diào)控都具有重要意義。本研究基于玉米冠層-根系-土壤系統(tǒng),以不同氮效率玉米品種即氮高效品種鄭單958(ZD958)、金山27(JS27)和氮低效品種蒙農(nóng)2133(MN2133)、內(nèi)單314(ND314)、四單19(SD19)為材料,在不同施氮量、施氮深度和15N同位素示蹤試驗(yàn)條件下,系統(tǒng)研究了根系形態(tài)與氮素吸收的關(guān)系、根層硝態(tài)氮分布與根系形態(tài)的關(guān)系、冠層氮素分布及轉(zhuǎn)移特性、葉片光合特性與氮素利用的關(guān)系,以及氮效率與氮素吸收效率和利用效率的協(xié)調(diào)關(guān)系。主要研究結(jié)果如下：(1)四葉一心期適宜根系生長的最適硝態(tài)氮濃度為4mmol/l。在低氮脅迫條件下,玉米主要通過增加細(xì)根比例,增加根表面積吸收更多的氮素；在氮素供應(yīng)充足條件下,通過增加根系平均直徑,形成高密的分枝系統(tǒng)吸收氮素。根長、根體積對氮吸收效率的直接作用較大。(2)不同氮效率玉米品種根系的時空分布影響氮素吸收,且對氮肥的響應(yīng)度存在明顯差異。不施氮條件下,氮高效品種各土層內(nèi)根長顯著高于氮低效品種,且花粒期0-20cm耕層和40cm以下土層內(nèi)的根長降低比率顯著低于氮低效品種；施氮條件下,40cm以下土層內(nèi)氮高效品種根長降低比率顯著低于氮低效品種。說明不同氮肥供應(yīng)下,氮高效品種40cm以下土層根系衰老速率皆低于氮低效品種。(3)根系對氮素的吸收與根長和單位根長氮吸收速率顯著相關(guān)。吐絲前中、低氮條件下,單位根長氮吸收速率對氮素吸收量的直接作用較大,高氮條件下,根長對于氮素吸收的直接作用較大；吐絲后中低氮條件下,根長對氮素的吸收量直接作用較大,在高氮條件下,單位根長氮吸收速率對氮素吸收量的直接作用較大。(4)種植氮高效品種可減少氮素淋溶損失。低氮條件下,土壤硝態(tài)氮含量最大土層下移20cm,外界環(huán)境對其影響較��；施氮條件下,土壤硝態(tài)氮含量最大土層下移40cm-60cm,年際間差異主要受降雨量的影響。氮高效品種0-100cm土層的硝態(tài)氮積累量顯著低于氮低效品種,300N處理下,氮低效品種的表觀損失是氮高效品種的1.52-2.89倍；450N處理下,氮低效品種是氮高效品種的1.45-1.56倍,氮素的吸收量與土壤硝態(tài)氮積累量呈顯著的線性負(fù)相關(guān)。(5)減氮深施可增加氮素的吸收。在低氮條件下,45cm深施處理(F45)各土層的根系形態(tài)指標(biāo)顯著高于15cm淺施處理(F15),F45氮素吸收量顯著高于F15,表明低氮深施促進(jìn)了下層根系的增長,進(jìn)而促進(jìn)根系對土壤中氮的吸收。在高氮條件下,F45顯著增加了0-30cm土層和60-90cm土層根系,抑制了30-60cm土層根系增長,氮素吸收量顯著低于F15。(6)氮高效品種具有強(qiáng)大的根系和較高的氮吸收效率與植株中下部葉片的生理指標(biāo)密切相關(guān)。15N同位素示蹤結(jié)果表明,吐絲后籽粒中的氮素有30-50%來源于氮素的直接吸收,50-70%來源于吐絲后氮素的轉(zhuǎn)運(yùn),品種間差異不顯著。不同施氮量下,氮吸收效率和氮利用效率對氮效率的貢獻(xiàn)不同,在低氮條件下,氮利用效率對氮效率的直接作用較大；中高氮條件下,氮吸收效率對氮效率的直接作用較大。中下部葉片光合和氮同化指標(biāo)(葉片干物質(zhì)積累、氮素積累,光合速率、SPAD值)與氮素的吸收效率顯著相關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S513
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本文編號：1275949