作物氮营养生理生态全解.ppt

二、作物对氮的反应 Fageria和Baligar以产量为目标，将作物对氮的反应分为四种类型： (1)低效低响应型：无论养分供应量高或低，作物产量都比较低 (2)高效低响应型：土壤养分的供应量低时，产量相对较高；但随着养分供应量增加，其产量却增加较少 (3)低效高响应型：当土壤养分供应量低时，产量虽相对较低，但随供应量的增加，产量显著增加 (4)高效高响应型：当土壤养分供应量低时，产量相对较高；随着养分供应量增加，产量仍能显著增加，称为高效高响应型 施肥量 1、品种间差异 对12个小黑麦品种的研究表明，不施氮肥时品种间氮利用效率的变化范围为36.9-49.9kg籽粒/kgN； 施氮后的氮利用效率虽然明显下降，但差异很大(27.4-33.9gkg籽粒/kgN)。 在25个冬小麦基因型进行的研究中，氮素利用效率变化在29.26-43.87kg籽粒/kgN之间，且与产量水平不存在正相关。 2、种间差异 C4禾本科作物的氮素利用效率一般要高于C3禾本科作物 对中国20世纪80-90年代育成的35个玉米杂交种的研究也表明，玉米氮利用效率高达62.82±12.96kg籽粒/kgN，而高产条件下小麦的氮利用效率一般不超过40kg/kgN。高投入高产出情况下，养分利用效率的差异可能与某些生理过程 (如光合作用)或对该养分的需求量的差异有关 因此充分了解高产条件下的养分利用效率变化的生理基础，对高产高效目标的实现更具实际意义 从农学的角度出发，作物对氮素的反应主要体现在以下两个方面： 一是在土壤氮素供应不足时，作物获得较高产量的能力，常被称为耐低氮胁迫能力 (tolerance)——营养效率。 二是随着氮素供应量的增加，作物产量提高的能力。实际上与常规氮素管理条件下的作物高产能力相一致——利用效率。 由于不同作物或品种对氮素供应的反应曲线可能不同，因而氮素利用效率高低的确定只能局限于所研究的氮素供应量范围内，如果所研究的氮素供应范围发生变化，则比较结果可能有所不同。例如，在225kg施氮水平下表现最高产(高效)的玉米品种，不一定在150kg/hm2施氮水平下同样表现最高产 (高效)。另外，一种作物或品种的氮素利用效率高低也是相对于所研究的作物或品种群体而言，如果增加新的作物或品种，则比较结果可能又有差异。 不同作物或品种产量的高低实际上是由综合农艺性状决定，而不单单是由对氮素的利用能力决定。因此在生理学研究工作中，有人建议将相对产量 (relative yield，低氮供应条件下的产量与高氮供应条件下的产量之百分比)作为衡量作物氮素高效利用能力的指标。实际上，只有当氮素充足供应条件下的两种作物或品种的产量相近时，相对产量才能作为评价二者氮素营养效率高低的比较标准，因为只有在这种条件下，相对产量的差异才是主要由作物或品种对氮素的利用能力差异所决定的。相对产量也常常用氮素敏感程度 (sensitivity)或响应程度 (responsiveness)两个术语来表示，相对产量高表示作物对氮素的敏感度或响应度较低。 三、氮素利用效率的生理基础 1、 成分：吸收效率、分配效率、利用效率 吸收效率与上述表观回收效率公式类似，决定作物对氮素（肥料氮、土壤+肥料氮）吸收能力的大小。 分配效率指吸收的氮素在不同目标产品器官中的分配比例，即“目标产品器官N吸收量/植株总N吸收量”。 利用效率指吸收的氮所生产的干物质或产量，与上述的植株氮生产力类似。以产量或生物量/植株氮吸收量表示。 作物的生产器官分为地上和地下两部分，因此在计算氮素利用效率时必须考虑根系。但由于根系一般残留在土壤中，故在田间试验中不考虑根系部分，而在温室水培、土培中应考虑 2、 氮素高效吸收的可能生理机制 根系的形态、分布和生理生化特性对氮素吸收产生明显影响。 吸氮能力强的品种在形态上表现为根系长度、体积、分布密度和有效吸收面积较大； 在生理生化特性上表现为根系氧化能力强，脱氢酶活力、细胞色素氧化酶活力强及ATP含量高，伤流液中氨基酸含量高，种类多； 在吸氮的动力学方面表现为吸氮米氏常数较小，即对NH4+和NO3的亲和力较大。 1）吸收动力学方程 V=Vmax×C/(Km+C) V=Vmax×(C-Cmin)/(Km+C-Cmin) V为作物对某种养分（离子）的吸收速率 Vmax为最大吸收速率 Km为米氏常数，达最大吸收速率一半时的介质离子浓度。表示植物对某种离子的亲合力，Km小，亲合力大 C为介质离子浓度 Cmin为吸收速率为0时的介质离子浓度 Vmax、Km可以表示根系吸收离子的效率 植物对离子吸收的动力学曲线具有饱和动力学特征。证明植物对离子的吸收时主动过程，需能量和载体的参与