水稻精确施氮量的验证与氮素利用效率研究

实时荧光定量PCR技术在水稻氮素基因表达中的应用研究与展望摘要实时荧光定量PCR技术实现了对低拷贝基因表达量的快速、准确定量，综述了目前水稻氮素吸收利用相关基因的研究成果，展望了荧光定量PCR技术在水稻氮素相关基因表达中的应用前景。

关键词水稻;氮素;基因表达;荧光定量PCR;应用研究;展望20世纪60~70年代水稻矮化育种和杂交稻三系配套的成功和应用使水稻产量大幅度提高，但同时导致氮肥施用量的急剧增加。

尽管氮肥在提高水稻产量的过程中起着非常重要的作用，但对地下水、土壤、河流、湖泊和大气等农业环境的污染严重，间接影响人体健康。

目前在作物生产中氮素利用率较低，只有28%～40%[1]，而水稻是我国第一大粮食作物，因此如何提高水稻氮素利用率，是当前亟需攻克的重要课题。

笔者介绍荧光定量PCR技术在水稻氮素基因表达中的研究应用，以期在基因水平上为水稻育种提供一种方法。

1水稻与氮素的关系研究1.1氮在水稻生产中的作用世界上许多地区的水稻生产越来越注重于优化籽粒产量、降低生产成本、减少对环境的污染危害[2]。

限制水稻生产的投入之一是氮，氮素对水稻是重要的，约75%的叶片氮与叶绿体有关，而后者通过光合作用在干物质生产中发挥着重要的生理作用。

在营养生长期水稻吸收氮素促进生长和分蘖，从而决定潜在的穗数;在穗形成初期氮素有利于小穗的形成;而在穗形成后期，则通过减少退化小穗数增加谷壳大小而增加库容。

氮素在抽穗前增加了茎和叶鞘中碳水化合物的积累，而在籽粒灌浆中则有助于增加籽粒中碳水化合物的积累。

1.2水稻氮肥吸收利用率现状长期以来大量施用氮肥一直是稳定和提高水稻产量的重要措施，因不断增加水稻植株中的氮素含量导致回报率降低，并不是总能增加水稻产量，因此从经济方面考虑这一措施并不总是最优的。

同时，过量施用氮肥还会对环境和人体健康产生潜在的不利影响，并增加病害的发生和倒伏。

水稻的种植容易导致氨挥发、硝化-反硝化脱氮、淋溶以及径流而使氮素丢失。

响水县水稻精确施氮技术试验摘要响水县水稻精确施氮技术试验结果表明，水稻精确施氮区较无氮区油泥土地区增加产量4 095.0～4 222.5 kg/hm2；砂土地区增加产量3 624.0～4 600.0 kg/hm2，精确施氮氮素利用率油泥土地区在32.2%～34.5%，砂土地区在33.9%～39.6%，较常规施肥油泥土地区高6.7～7.3个百分点，砂土地区高9.5～11.1个百分点。

关键词水稻；精确施氮；氮素利用率；江苏响水中图分类号 s511；s147.5 文献标识码 a 文章编号 1007-5739（2013）09-0017-01为尽快建立水稻精确施氮技术指标体系，切实提高氮肥利用率，特设响水县水稻精确施氮技术试验，以期为该县水稻高产提供参考[1-6]。

1 材料与方法1.1 试验概况试验设在7个地点，各试点的土壤类型及其理化性状见表1。

供试水稻品种为徐稻4号。

1.2 试验设计每个试验点设3个处理，分别为：无氮区（a），不施氮肥，磷、钾肥按高产栽培统一基施，施用量为五氧化二磷60 kg/hm2，氧化钾60 kg/hm2，小区面积为33 m2；精确施氮区（b），施用量油泥土地区为（n）300 kg/hm2，砂土地区为270 kg/hm2，磷钾肥用量同处理a，小区面积为66.64 m2；常规施肥区（c），按农民的施肥习惯施用，油泥土地区施12%普钙750 kg/hm2、尿素825 kg/hm2，砂土地区施复合肥（10-8-7）600 kg/hm2、尿素675 kg/hm2，小区面积333.2 m2。

试验区与大田之间筑埂内包塑料薄膜隔离，以防串水串肥，无氮区设在上水口，精确施氮区的氮肥运筹为基蘖肥∶穗肥=5.5∶4.5（基肥∶分蘖肥=7∶3，促花肥∶保花肥=7∶3），促花肥在倒四叶期施用，保花肥在倒二叶期施用。

1.3 试验实施统一生产管理，施肥管理：小区施肥种类与施肥数量，严格按照试验方案要求，根据小区面积大小称量施入，除氮肥外磷钾肥一次性基施；同一施肥分区内播栽方式一致；病虫草害防治方法相同。

植物营养与肥料学报2015，21（3）：763－772doi:10.11674/zwyf．2015.0324 Journal of Plant Nutrition and Fertilizer http：//www．plantnutrifert．org氮肥用量和密度对双季稻产量及氮肥利用率的影响徐新朋1，周卫1*，梁国庆1，孙静文1，王秀斌1，何萍1，徐芳森2，余喜初3（1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081；2华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉430070；3江西省红壤研究所，江西进贤331717）摘要：【目的】高量化肥投入不仅不能使作物产量进一步增加，相反还会造成肥料资源的浪费并威胁到生态环境安全，同时导致肥料吸收利用率、农学效率等不断降低。

为了明确氮肥用量和移栽密度的相互作用，在田间试验条件下研究了不同氮肥用量和移栽密度组合对江西双季稻产量、产量构成要素及氮肥利用率的影响，以期为双季稻的高产高效栽培技术提供理论基础。

【方法】采用裂区试验设计，以氮肥施用量为主区，密度为副区，设4个施氮水平（N0、135、180和225kg/hm2，以N0、N135、N180和N225表示）和4种移栽密度（21ˑ104、27ˑ104、33ˑ104、39ˑ104hole/hm2，以D21、D27、D33和D39表示）组合，在水稻成熟期对产量以及产量构成要素进行测定，并分析其吸氮量和氮肥利用率、氮收获指数等指标。

【结果】施氮水平和移栽密度对水稻产量具有显著影响；增加移栽密度有助于提高单位面积水稻的有效穗数、稻谷产量和地上部吸氮量；在高施氮量下，水稻氮素积累总量增加，而氮素吸收利用率（ＲEN）、氮素偏生产力（PFPN）、氮素生理利用率（PEN）、氮素内在养分效率（IEN）和氮素收获指数（NHI）降低；氮素农学效率（AEN）则是先升高后降低，而产量并未增加。

与其它处理组合相比，施氮量为180kg/hm2和39ˑ104hole/hm2密度的组合产量最高，早稻和晚稻分别为9823.0和11354.7kg/hm2，此时早稻和晚稻的氮素吸收率分别为42.4%和47.5%。

施氮对水稻产量氮素吸收及其品质的影响摘要：采用田间试验，研究了施氮对水稻干物质积累、氮素吸收利用、产量及稻米品质的影响。

结果表明，水稻产量随施氮量的增加呈先增后降的趋势，施氮量在0-180kg/hm2范围内产量随着施氮量的增加而增加，当施氮量超过180kg/hm2后，水稻产量下降。

依据水稻产量（y）和施氮量（x）拟合，得出最佳施氮量为192.9kg/hm2。

施氮可以提高水稻干物质最大积累速率和氮素最大吸收速率，并能提前干物质最大积累速率和氮素最大吸收速率出现天数，其中施氮量180kg/hm2处理干物质积累总量、氮素吸收总量、干物质最大积累速率和氮素最大吸收速率最高，出现的天数最早。

氮肥当季回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均随施氮量的增加而下降，分别由49.7%、21.1kg/kg、149.5kg/kg和42.5kg/kg下降至29.0%、9.4kg/kg、41.5kg/kg 和32.5kg/kg。

施氮可显著提高稻米精米率、蛋白质含量、垩白粒率和垩白度等指标，对稻米糙米率、直链淀粉和胶稠度等指标影响较小。

关键词：水稻产量；干物质积累；氮素吸收；氮肥利用率；稻米品质中图分类号：S511 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150932007水稻是我国主要粮食作物，种植面积占我国耕地总面积的27.1% [1]，是我国65%以上人口的主食，在中国粮食生产和消费中占有重要地位。

因此在不断提高水稻产量的基础上，改善稻米品质十分重要。

水稻产量与品质受品种遗传特性[2-3]、土壤环境条件[4-6]和施肥技术[7-9]等因素的综合影响，但在品种特性较为优化和土壤环境一定的前提下，施肥技术是提高水稻产量、品质和经济效益的重要措施，合理施氮对提高水稻产量和品质具有重要作用。

然而近年来，人们为了追求高产，出现了氮肥施用过量，施肥方法不当等现象，不仅没有使水稻产量提高，反而增加了农业生产成本，导致水稻品质和肥料利用率低下、环境污染等一系列问题[10-11]，为此通过田间试验研究了施氮对水稻产量、氮素吸收与利用及稻米品质影响，为水稻高产、优质、高效氮肥合理施用提供技术支撑。

不同土壤及氮肥条件下水稻氮利用效率和增产效应分析作者：耿维来源：《农民致富之友（上半月）》 2020年第7期耿维在水稻生长过程中，氮是其中极为重要的一种营养元素，但是其在很大程度上受到了水稻品种特性的影响，与此同时，施肥方式与土壤条件也会形成一定的制约。

在同一个地区内，即便应用了相近的耕作条件与管理手段，仍然会由于土壤条件的不同而影响到水稻养分的吸收，其对氮肥的施用有指导意义。

一、不同土壤条件下氮肥的增产效果在研究分析中可以发现，随着水稻品种的不同，其对于氮肥的反应情况也有所区别。

在砂土与黏土当中，氮肥的施用均会带来产量的提升，其中在武香粳14号与华粳2号的种植中，在每公顷施用氮肥300kg，可以达到增产效果；而在黏土条件下的生产，在每公顷施用氮肥225kg 的条件下，产量达到最高，其后则随着氮肥产量的提高而降低。

在不同水稻基因型当中，最高产量均为黏土较高，而最高产量所需要的氮肥量则砂土较高，不难看出，氮肥施用量与土壤本身的肥力呈反比。

而无论土壤条件怎样，水稻基因型的不同均会给最高产量带来一定的影响，所以需要结合土壤类型与品种类型选择方案进行施肥。

二、不同土壤条件下水稻氮元素利用效率分析1、氮素收获指数应用氮肥对于不同土壤条件下的水稻氮素利用率都会产生较为明显的影响，氮素收获指数即是指所吸收的氮元素在地上总氮元素量中的占比。

随着施氮肥总量的提高，在不同的土壤条件下，均呈现出随着施用肥料量提高、氮素收获率降低的趋势，能够证明施氮水平提高的情况下，可以同步提高氮素在稻草当中的氮素比例。

结合土壤条件来看，多数稻种均呈现了砂性土壤中的氮素收获指数高于黏土的情况。

2、氮肥表观利用率氮肥表观利用率这一数值是指在施氮区域内，水稻氮素积累总量与空白区域内的氮素积累总量之间的百分比，学界大多应用此参数来表示氮肥吸收利用特性。

很多学者认为，应用氮肥表观利用率，可以较为公正客观地评价实际农业生产情况，对于生产有一定的促进作用。

水稻氮肥精确定量试验总结摘要：通过试验结果可知，亩施纯氮总量是5.2kg时，氮肥当季利用率分别为85.96%；应用斯坦福（stanford）公式精确计算，当亩产量为600kg时，每亩需纯氮4.32kg。

关键词：水稻氮肥产量0 前言氮素是作物生产上施用量最多的肥料，氮肥施用量过多是垦区水稻生产上的突出问题。

在水稻高产栽培中，应用斯坦福（stanford）公式精确计算施氮量的关键是目标产量需氮量、土壤供氮量和氮肥当季利用率等三个参数的准确性和实用性，为此设计本试验旨在确定本地区水稻精确定量的参数值，提高氮肥运筹的准确性和高效性，为种植户科学施肥降低生产成本提供依据，同时促进稻作技术的创新、发展。

1 试验材料与方法1.1 试验地概况二道河农场科技示范园区水稻试验田，土壤类型为草甸白浆土，有机质含量3.9﹪，碱解氮142.7mg/kg，有效磷31.9mg/kg，速效钾201.8mg/kg，PH值5.62，秋翻地，耕层18—20㎝。

1.2 试验材料供试肥料：尿素（N46%）过磷酸钙（P2O543%）硫酸钾（K2O50%）供试水稻品种：空育131 主茎11片叶1.3 试验设计氮肥的施用时期、施用量和比例，详见表1表1 不同处理氮肥施用量、施用时期和比例（单位：% kg/667㎡）试验设2个处理：处理1：氮肥施用量和运筹均参照水稻高产田；处理2：不施用氮肥（磷、钾肥同处理1）。

采用小区对比，随机区组排列不设重复，小区面积0.1亩，在生产田进水口处筑埂围成30~40㎡的不施氮区。

小区间筑埂复膜隔离，各小区有独立的排灌系统。

各处理磷钾肥用量相同，如下：过磷酸钙（P2O543%）6.4kg/667m2，纯磷 2.8kg/667m2；硫酸钾（K2O50%）10kg/667m2，纯钾5kg/667m2。

磷肥100％基施，钾肥60％基施、40％做穗肥。

2 结果与分析2.1.1 水稻不同处理干物质积累动态表2 不同处理干物质积累动态单位：g/㎡研究表明植株器官中干物质生产的分配（积累比例）表现为：抽穗前茎秆积累的比例减少，叶片积累的比例增加，在分蘖中期、幼穗分化始期、抽穗期的干物质积累比例变化一致；抽穗后则稻穗(稻谷、枝梗、秕谷)积累的比例减少，稻草（茎秆和叶片）积累的比例增加, 导致成熟期谷草比（稻谷/稻草）下降。

《施氮量对水稻产量品质的影响及对稻米储藏特性的研究》一、引言水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其产量和品质的优化一直是农业科学研究的热点。

在农业生产过程中，施氮量是影响水稻产量和品质的重要因素之一。

本文将重点研究施氮量对水稻产量和品质的影响，以及施氮对稻米储藏特性的影响。

通过对这一课题的研究，以期为水稻的合理施肥提供科学依据，从而提高水稻的产量和品质，优化稻米的储藏条件。

二、施氮量对水稻产量品质的影响（一）施氮量对水稻生长的影响适量施用氮肥可以有效提高水稻的叶绿素含量和光合效率，增强植物抗逆能力，提高水分利用效率，促进植物的生长和发育。

适量的氮素供应有利于水稻根系的发育，增强根系的吸收能力和养分的运输能力，为水稻的生长发育提供良好的基础。

（二）施氮量对水稻产量的影响适宜的施氮量可以显著提高水稻的产量。

在一定的范围内，随着施氮量的增加，水稻的穗数、穗粒数和千粒重均有所增加，从而提高产量。

然而，过量的施氮会导致氮肥利用率降低，甚至产生环境问题。

（三）施氮量对水稻品质的影响氮素对稻米品质的形成起着关键作用。

适宜的施氮量能够改善稻米的品质，使米粒饱满、光泽度好、垩白度低等。

然而，过量的施氮则可能导致稻米品质下降，如垩白率增加、食味品质变差等。

三、施氮量对稻米储藏特性的影响（一）储藏过程中稻米品质的变化稻米在储藏过程中会受到环境因素的影响，如温度、湿度等。

其中，施氮量也会影响稻米的储藏特性。

适宜的施氮量可以提高稻米的抗虫、抗病能力，延长稻米的储藏时间。

（二）施氮量对稻米水分吸收的影响适量的施氮可以提高稻米的水分保持能力，减少储藏过程中的水分损失。

然而，过量的施氮可能导致稻米水分吸收能力增强，容易吸湿变质，影响储藏稳定性。

四、研究方法与结果分析（一）研究方法本研究采用田间试验与室内分析相结合的方法。

通过设置不同施氮量梯度，研究施氮量对水稻生长、产量和品质的影响。

同时，分析不同施氮量下稻米的储藏特性及变化规律。

水稻根系氮素吸收和利用的调控机制水稻是我国主要的粮食作物之一，其产量的高低直接关系到国家的粮食安全。

而水稻的生长发育不仅仅受光照、温度等环境因素的影响，还受到氮素的供应和利用的调控。

水稻根系对氮素的吸收和利用有着独特的机制，研究它的调控机制对于提高水稻的氮素利用效率具有重要意义。

水稻的根系是吸收水、养分和提供机械支持的重要器官，它的生长状况直接影响到水稻对氮素的吸收能力。

水稻的根系具有较强的侵入力和伸长力，能够穿透土壤并吸收养分。

根系的发育受到内源激素的调控，其中生长素和细胞分裂素对根系的伸长和分枝有重要的影响。

此外，植物根系的发育也受到外源氮素的调节，适宜的氮素浓度可以促进根系的生长和发育，增加根系对氮素的吸收能力。

水稻通过根系吸收到的氮素主要以硝态氮和铵态氮的形式存在。

其吸收和利用涉及到根系对氮素的吸收、转运、吸收速率以及根系细胞内氮素的转化和使用等重要过程。

水稻根系对硝态氮和铵态氮的吸收有着不同的调控机制。

在缺氮条件下，水稻的硝态氮吸收速率会增加，这主要是通过提高硝酸还原酶活性和硝酸还原酶基因表达水平来实现的。

而在高氮条件下，水稻根系对硝态氮的吸收速率会下降，这可能与硝态氮抑制硝酸还原酶基因表达和硝酸还原酶活性有关。

水稻根系对铵态氮的吸收和利用也具有一定的调控机制。

铵态氮主要通过根毛吸收，然后转运到根部或地上部。

根毛对铵态氮的吸收速率与外源铵态氮浓度密切相关，当外源铵态氮浓度较高时，根毛的吸收速率会降低。

此外，水稻对铵态氮的利用也与根系细胞内的铵态氮转化有关。

铵态氮转化主要涉及到谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶等关键酶的活性和基因表达水平。

研究表明，在铵态氮过剩的条件下，水稻的谷氨酰胺合成酶活性和基因表达水平会下降，从而影响谷氨酸合成，降低氮素利用效率。

综上所述，水稻根系对氮素的吸收和利用受到多种调控机制的影响。

这些调控机制包括内源激素、氮素浓度和外源氮素形态等环境因素对根系生长和发育的影响，以及根系对硝态氮和铵态氮的吸收速率、转化和利用的调节。