水稻根系特性對(duì)根系碳氮成本影響及其與氮素吸收利用的關(guān)系研究.pdf

1、水稻根系特征可塑性變化影響根系代謝狀況和氮碳成本高低，與植株氮素吸收和利用效率緊密相關(guān)。本試驗(yàn)基于2015年試驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，選擇中、大根系且高通氣組織品種（揚(yáng)稻6號(hào)和汕優(yōu)63），小、中型根系且低通氣組織品種（農(nóng)墾57和黃華占）作為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)氮處理水平(低氮10 ppm，中氮40 ppm，高氮100 ppm)，通過分析根系形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)和生理特性對(duì)不同供氮濃度的響應(yīng)，探究水稻根系特征與根系碳、氮成本和氮素吸收、利用的關(guān)系，

2、闡明根系碳、氮成本對(duì)氮素吸收和利用的影響及可能的生理機(jī)制。本試驗(yàn)將根系氮成本和碳成本分別用單位根長(zhǎng)氮量、單位根長(zhǎng)碳量表征，并用根系構(gòu)建成本綜合反映;用比根長(zhǎng)、根系通氣組織面積、單位根長(zhǎng)生物量、單位根長(zhǎng)熱量、根系呼吸速率等指標(biāo)間接表征。主要結(jié)果如下:
　　1.不同供氮水平影響水稻植株的氮素吸收和利用。隨供氮濃度增加，四個(gè)水稻品種的根系氮含量、地上部氮含量、總氮吸收量、吸氮能力、單位根長(zhǎng)氮素占用和地上部氮分配均顯著增加，氮素干物質(zhì)生產(chǎn)

3、效率和氮素回收利用率明顯降低。同時(shí)，低氮處理下，黃華占、揚(yáng)稻6號(hào)和汕優(yōu)63比農(nóng)墾57的總氮吸收量和氮素回收利用率較大，地上部氮分配和氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率較低。
　　2.不同供氮水平影響水稻根系形態(tài)特性。相比于中氮處理，低氮處理誘導(dǎo)各水稻品種的根長(zhǎng)、根表面積、根冠比、比根長(zhǎng)和比根表面積顯著增加;黃華占、揚(yáng)稻6號(hào)和汕優(yōu)63的根干重、根長(zhǎng)、根表面積、根冠比均大于農(nóng)墾57，表現(xiàn)中、大根系特點(diǎn)，且各指標(biāo)的增幅也均大于農(nóng)墾57。高氮處理則顯著抑

4、制根系生長(zhǎng)，引起根干重、根長(zhǎng)、根表面積和根冠比顯著降低。
　　3.不同供氮水平影響水稻根系解剖結(jié)構(gòu)特性。相比于中氮處理，低氮處理促進(jìn)根系通氣組織面積增加和外皮層厚壁細(xì)胞加厚，減小了皮層活細(xì)胞比例，并未引起不定根直徑、中柱直徑和皮層厚度顯著變化。高氮處理誘導(dǎo)四個(gè)水稻品種的根系通氣組織面積和厚壁細(xì)胞厚度減小，不定根直徑和中柱直徑顯著增加。揚(yáng)稻6號(hào)和汕優(yōu)63的通氣組織面積顯著高于農(nóng)墾57和黃華占，且黃華占、揚(yáng)稻6號(hào)和汕優(yōu)63的不定根直徑

5、、中柱直徑和皮層厚度均大于農(nóng)墾57。
　　4.不同供氮水平影響水稻根系碳、氮成本。與中氮處理相比，低氮處理后，四個(gè)水稻品種的根系熱量顯著降低，生物量和熱量向根系分配顯著增加，單位根長(zhǎng)生物量和單位根長(zhǎng)熱量顯著降低，根系對(duì)物質(zhì)和熱量的占用降低。同時(shí)，低氮處理下，根系構(gòu)建成本、單位根長(zhǎng)碳量和單位根長(zhǎng)氮量均呈下降趨勢(shì)，單位根長(zhǎng)碳量和氮量下降達(dá)顯著水平;高氮處理顯著增加了根系構(gòu)建成本和單位根長(zhǎng)氮量，提高了根系碳、氮成本。低氮處理下，黃華占、

6、揚(yáng)稻6號(hào)和汕優(yōu)63的根系呼吸速率、單位根長(zhǎng)碳量、單位根長(zhǎng)氮量和根系構(gòu)建成本高于農(nóng)墾57，根系碳、氮成本更大;與中氮相比，低氮處理后，黃華占、揚(yáng)稻6號(hào)和汕優(yōu)63的凈光合速率、單位根長(zhǎng)生物量和熱量、單位根長(zhǎng)碳量和氮量的降幅均大于農(nóng)墾57，根系成本下降程度更大。
　　5.根系指標(biāo)如根冠比、比根長(zhǎng)、比根表面積、通氣組織面積、厚壁細(xì)胞厚度分別與總氮吸收和地上部氮分配呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系;根系呼吸速