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《西北农林科技大学》 2004年
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冬小麦硝态氮利用的生理特征及其影响因素

门中华  
【摘要】:硝态氮是高等植物可直接利用的最重要的氮素形态之一,Marschner认为,植物氮素营养中硝酸盐的还原和同化与光合作用中CO2的还原和同化对植物生长发育具有同样的重要性。虽然生理学家认为NO-3-N和NH+4-N具有同等价值,但许多研究者认为硝酸盐对旱生植物来说尤其重要。充分发挥氮肥作用的关键是提高氮肥利用效率。由于人们盲目大量施用氮肥,在一定程度上使作物产量有所提高,但同时带来了诸多弊端,造成了经济效益下降、农业成本提高、环境污染等负面影响。为了解决上述实际问题,提高氮素利用率,首先应从植物自身出发,研究植物利用氮素的生理生化特性及其主要影响因素并有效调节这些进程,方能达到充分发挥氮素作用、提高氮素利用率之目的。 本试验主要通过全硝态氮的Hoagland营养液培养冬小麦(Triticum aestivum L.)植株,分别在不同的硝态氮供应水平、不同钼浓度、对根系及地上部喷施氯离子、遮光和改变CO2条件下测定小麦体内硝态氮的变化及植株对硝态氮的利用能力,为科学施肥提供理论依据。主要结果和结论如下: 1.不同钼浓度处理得到的结果表明:在供应0(缺钼)、0.78(适钼)、2.67mmol.L-1(高钼)三种钼浓度下培养小麦,NRA受硝酸盐代谢库和贮存库之间的调节而不断变化,但任何情况下钼对NRA都有明显影响。植株内铵、硝态氮浓度之和在不同测定时间大致稳定,NO-3-N浓度高时则NH+4-N浓度低,否则反之,两者之间存在一定的负相关关系,稳定情况与钼供应有关。适钼条件下培养开始时高的铵态氮与低的硝态氮浓度明显对应,之后两者浓度接近;缺钼条件下与此类似,但硝态氮浓度变化不大;高钼条件下铵态氮浓度一直高于硝态氮。植株吸氮量和营养液中硝态氮的减少量均表现为适钼供应下吸氮量最高,高钼次之,低钼最低;可以看出适当的钼供应不但有利于硝态氮的吸收和向铵态氮转化,也有利铵态氮向有机氮转化,对硝态氮代谢有重要作用。 2. 遮光和改变CO2条件下测定小麦体内硝态氮代谢的变化,试验结果表明:无论遮光与否,增加CO2浓度增强了植株对NO-3-N的吸收、同化能力。升高CO2浓度,地上部硝、铵态氮浓度及NRA均降低,而由溶液中吸收的硝态氮量及植株吸氮量增加,表明施加CO2促进了硝态氮的吸收同化;CO2对根部硝、铵态氮浓度影响的趋势与地上部相似;施CO2能显著地提高根部NRA,增强根部对硝态氮的同化能力。 光照强度对小麦硝态氮代谢影响大,但对根部与地上部分的影响明显不同。无论施加CO2与否,遮光植株地上部分硝态氮均高于未遮光植株,而培养后期遮光植株根系硝态氮含量低于未遮光植株。施加CO2,光照处理对植株地上部和根部铵态氮含量未产生 WP=12 明显影响;未施加CO2,遮光处理显著降低了地上部分却提高了根部铵态氮含量。自然光照强度下,植株NRA高,作物由营养液中吸收的硝态氮及作物吸氮量增高,表明光照促进了植株对硝态氮的吸收同化。 3. 叶面喷施Cl-试验结果表明: Cl-加强了植株对体内硝态氮的同化,从而降低了植株硝态氮含量,使体内铵态氮的含量及NRA增加,但试验期间对地上部吸氮量没有明显的影响。地上部施Cl-可以引起根系对营养液中硝态氮吸收量的增加。根部施Cl-处理对冬小麦幼苗硝态氮代谢有正反两方面的影响,其一,施Cl-促进了细胞内硝态氮由贮存库向代谢库的转运,间接提高了NRA,促进了植株对硝态氮的同化;另外,阻碍了小麦根系对硝酸盐的吸收,降低了体内硝态氮的贮存库容量,从而可能阻碍植株对硝酸盐同化的能力。 4. 不同硝态氮浓度对硝态氮代谢影响的试验结果表明:采用高氮(15 mmol.L-1)、适氮(7.5 mmol.L-1)、低氮(2.5 mmol.L-1)3个氮水平培养冬小麦,中等氮供应下,小麦植株具有最高的根系活力及氮素同化能力,吸收的硝态氮也最多,营养液pH变化大。低氮水平下小麦硝态氮的吸收量、植株吸氮量及其根系活力均较低,氮代谢受到抑制;高氮处理植株由培养介质中吸收的硝态氮量、植株吸氮量、根系活力、营养液pH变化均介于中氮与低氮处理之间。无论那种处理水平,植株NRA与体内硝态氮含量之间并无固定的相关关系,根系与地上部的变化曲线也不相同。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S512.11

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