超高产水稻材料的需氮特征、氮素环境效应及机制研究
结题报告
批准号:
31572205
项目类别:
面上项目
资助金额:
75.0 万元
负责人:
施卫明
学科分类:
C1513.肥料与养分管理
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
陆玉芳、于飞、程旺大、陈贵、章丽丽、宋海燕
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中文摘要
推广种植超高产水稻是我国有限耕地面积上提高水稻单产,保障粮食产量的关键。然而,围绕超高产水稻品种,特别是新育超高产水稻材料的一系列科学施肥问题却迫切需要解答。超高产水稻材料的最佳施氮量和氮肥运筹是什么?它的种植对氮素的环境效应怎样?如何协调好高产和环境效应之间的关系?本项目以水稻主产区—太湖地区为研究区域,以超高产水稻材料为研究对象,先通过室内实验筛选生育前期氮素吸收能力强,后期氮素利用效率高的超高产水稻材料,并揭示相关生理机制;在此基础上开展筛选所得超高产材料在江苏宜兴和浙江嘉兴两地进行多年田间试验,明确超高产水稻对氮肥的响应特征、氮素吸收累积特性及氮素环境效应,确定最佳氮肥施用量;并进一步研究不同氮肥运筹方式对水稻产量及氮素环境效应的影响,提出适宜超高产水稻种植栽培的氮肥运筹。项目研究成果可为协调高产和环境污染之间的矛盾,提出超高产水稻推广种植的水肥管理原则提供科学依据和数据支撑。
英文摘要
it will be a key step to expand planting area of super high yielding rice on limited cultivated land in China in order to ensure food safety. However, a series of questions of scientific fertilization related to planting super high yielding rice, especially for newly cultivated rice materials are urgently waiting to be solved. The questions of scientific fertilization include what optical fertilizer nitrogen (N) application rate and strategies are for super high yielding rice, how about N losses in paddy to environment after planting super high yielding rice, how to balance the relationship between high yield and environmental pollution. This project choose Taihui Lake region, which is a major region of rice production in China as study area. Firstly, hydroponic experiments will be carried out to screen out rice materials with strong ability of N uptake at early growth stage and high N use efficiency at late growth stage, and to reveal relative physiological mechanisms. Secondly, super high yielding rice materials chose through hydroponic experiments will be used as study materials in three-year field experiments set up in Yixing city of Jiangsu Province and Jiaxing city of Zhejiang Province. Two consecutive years of field experiments will clear response of super high yielding rice to different fertilizer N application rate and characteristics of N uptake and accumulation in rice, as well as N losses in paddy to environment, which will help to confirm optical N application rate for super high yielding rice in Taihu Lake region. The effect of different fertilizer nitrogen (N) application strategies on grain yield of super high yielding rice and N losses to environment will be further studied by field experiment to propose the optical. The works of this project will provide scientific basis and data support for harmonizing conflict between high yield and environmental pollution, and proposing principle of water and fertilizer management for super high yielding rice.
本项研究以超高产水稻材料为研究对象,以水稻主产区-太湖地区为研究区域,探明超高产水稻材料的需氮特征、耐铵特性及机制,明确田间条件下超高产水稻材料对氮肥的响应特征、最佳施氮量及运筹方式,揭示种植超高产水稻材料对稻田氨挥发、径流和淋溶以及氧化亚氮排放等氮素环境效应的影响效应及其机制。研究结果表明,超高产水稻材料根系有别于常规水稻材料,其根系更发达、根系更长、根尖数更多、通气组织更发达;在低氮条件下,NH4+吸收速率更高,吸收能力更强;在高铵环境中,对铵耐受能力更强,对NH4+毒的耐受阈值更高。在田间种植体系下,超高产水稻表现出显著的高产特征,田间施氮量以200~300kg/ha为宜,兼顾产量和氮环境效应时,以N334(基肥、分蘖肥和穗肥氮肥施用比分别为30%、30% 和40%)为最优氮运筹处理。超高产水稻氮素排放随着施氮量的增加而增加,尤其是氨挥发量和氧化亚氮排放量;在生育后期(成熟期)和低施氮量N200情况下,其氮素损失要明显小于常规水稻品种,表现为较低的氮素环境代价。超高产水稻单位产量的氮素损失量均显著低于常规品种,但有增加温室气体氧化亚氮的排放的风险,主要与其根系泌氧能力明显增强、根际硝化作用升高、根系分泌氮源和碳源增多有关。本项目研究成果可为协调高产和环境污染之间的矛盾、超高产水稻推广种植的水肥管理提供科学依据和数据支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Endogenous ABA alleviates rice ammonium toxicity by reducing ROS and free ammonium via regulation of the SAPK9-bZIP20 pathway
内源 ABA 通过调节 SAPK9-bZIP20 途径减少 ROS 和游离铵,从而减轻水稻铵毒性。
DOI:10.1093/jxb/eraa076
发表时间:2020-07-25
期刊:JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
影响因子:6.9
作者:Sun, Li;Di, Dong-Wei;Shi, Weiming
通讯作者:Shi, Weiming
DOI:--
发表时间:2018
期刊:籼粳杂交稻与常规粳稻产量, 干物质氮素累积转运及氮素利用差异研究
影响因子:--
作者:陈贵;陈梅;张红梅;王士磊;施卫明;程旺大
通讯作者:程旺大
DOI:10.1071/fp17278
发表时间:2018-06
期刊:Functional plant biology : FPB
影响因子:--
作者:Jingjing Wu;H. Kronzucker;W. Shi
通讯作者:Jingjing Wu;H. Kronzucker;W. Shi
Transcriptome analysis of rice (Oryza sativa L.) in response to ammonium resupply reveals the involvement of phytohormone signaling and the transcription factor OsJAZ9 in reprogramming of nitrogen uptake and metabolism
水稻(Oryza sativa L.)响应铵补给的转录组分析揭示了植物激素信号传导和转录因子 OsJAZ9 参与氮吸收和代谢的重编程
DOI:10.1016/j.jplph.2020.153137
发表时间:--
期刊:Journal of Plant Physiology
影响因子:4.3
作者:Li Sun;Dongwei Di;Guangjie Li;Yilin Li;Herbert J. Kronzucker;Weiming Shi
通讯作者:Weiming Shi
DOI:10.1007/s10705-017-9831-4
发表时间:2017-04-01
期刊:NUTRIENT CYCLING IN AGROECOSYSTEMS
影响因子:3.1
作者:Chen, Gui;Zhao, Guohua;Cheng, Wangda
通讯作者:Cheng, Wangda
水稻1,9-癸二醇分泌基因挖掘及与硝化菌调控氮利用的根际对话机制
水稻响应低铵和高铵的分子生理学机制及调控
运用14-3-3蛋白基因双调土壤磷有效性和土壤逆境的增效作用及机制
拟南芥高铵敏感突变体amos1对高铵胁迫的响应及其分子机制
运用小RNA分子调控技术研究设施农业土壤磷的高效吸收利用
转基因棉花对钾的吸收利用及其生物学效应
转基因pAPX植物与土壤重金属污染的植物修复
植物NH4+和H2PO4-通道基因在烟草和水稻植株中的表达
烟草和富钾植物的根际特征和钾通道基因的克隆与表达
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